JP2018063680A - Traffic signal recognition method and traffic signal recognition apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】交通信号の認識精度を向上した交通信号認識方法を提供する。【解決手段】この交通信号認識方法では、車両V10のカメラ101によって撮影画像を取得し(S11)、複数の信号機の中から、車両V10に対向する認識対象信号機を検索し(S12)、地図情報、車両V10の状態およびカメラ101の状態に基づいて、撮影画像の中から、認識対象信号機を含む領域をROIとして算出し(S13)、ROI内の各位置における認識対象信号機の存在確率を示す事前確率分布を算出し(S14)、ROIの画像のコントラストを、事前確率分布にしたがって更新することによって、コントラスト更新画像を生成し(S16)、コントラスト更新画像から特徴点を抽出することによって、ROI内における認識対象信号機の点灯部分の領域を点灯領域として特定し(S17)、特定された点灯領域の色に基づいて、認識対象信号機の点灯色を認識する(S18)。【選択図】図4A traffic signal recognition method with improved traffic signal recognition accuracy is provided. In this traffic signal recognition method, a captured image is acquired by a camera 101 of a vehicle V10 (S11), a signal to be recognized facing the vehicle V10 is searched from a plurality of traffic signals (S12), and map information is obtained. Based on the state of the vehicle V10 and the state of the camera 101, an area including the signal to be recognized is calculated as an ROI from the captured images (S13), and the presence probability of the signal to be recognized at each position in the ROI is shown in advance. A probability distribution is calculated (S14), the contrast of the ROI image is updated according to the prior probability distribution, a contrast update image is generated (S16), and feature points are extracted from the contrast update image, thereby obtaining the inside of the ROI. The area of the lighted portion of the recognition target traffic light in is identified as a lighting area (S17), Based on recognizes the lighting color of the recognition target traffic (S18). [Selection] Figure 4
Description
本発明は、例えば車両の自動運転のために交通信号を認識する方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for recognizing traffic signals, for example for automatic driving of a vehicle.
現在、車両の自動運転に関する研究が企業および大学などにおいて活発に進められている。車両が公道を自動運転するためには、公道に設置されている信号機の点灯色を交通信号として認識する必要がある。また、車載カメラによる撮影によって得られた画像に対して、地図情報を利用して、信号機の位置を含む関心領域を設定し、その関心領域から、交通信号を認識する技術が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。このような関心領域を設定することにより、認識の処理が行われる画像領域を限定することができ、認識の処理負担を軽減し、その認識の処理速度を向上することができる。 Currently, research on automatic driving of vehicles is being actively promoted in companies and universities. In order for a vehicle to automatically drive on a public road, it is necessary to recognize the lighting color of a traffic light installed on the public road as a traffic signal. In addition, a technology has been proposed in which a region of interest including the position of a traffic light is set for an image obtained by photographing with an in-vehicle camera, and a traffic signal is recognized from the region of interest using map information ( For example, refer nonpatent literature 1). By setting such a region of interest, it is possible to limit the image region where the recognition process is performed, reduce the recognition processing load, and improve the recognition processing speed.
しかしながら、上記非特許文献1の技術を用いても、交通信号の認識精度が低いという問題がある。 However, even if the technique of Non-Patent Document 1 is used, there is a problem that the traffic signal recognition accuracy is low.
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、交通信号の認識精度を向上した交通信号認識方法および交通信号認識装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a traffic signal recognition method and a traffic signal recognition device with improved traffic signal recognition accuracy.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る交通信号認識方法は、道路に設置された信号機の点灯色を交通信号として認識する交通信号認識方法であって、車両に搭載されたカメラによる撮影によって撮影画像を取得する画像取得ステップと、前記車両周辺に設置されている複数の信号機の位置および向きを示す地図情報、ならびに前記車両の状態に基づいて、前記複数の信号機の中から、前記車両に対向する第1の信号機を検索する検索ステップと、前記地図情報、前記車両の状態および前記カメラの状態に基づいて、前記撮影画像の中から、前記第1の信号機を含む領域を第1の関心領域として算出する関心領域算出ステップと、算出された前記第1の関心領域内の各位置における前記第1の信号機の存在確率を示す事前確率分布を算出する分布算出ステップと、前記第1の関心領域の画像のコントラストを、前記事前確率分布にしたがって更新することによって、コントラスト更新画像を生成するコントラスト更新ステップと、前記コントラスト更新画像から特徴点を抽出することによって、前記第1の関心領域内における前記第1の信号機の点灯部分の領域を点灯領域として特定する点灯領域特定ステップと、特定された前記点灯領域の色に基づいて、前記第1の信号機の点灯色を認識する認識ステップとを含む。 In order to achieve the above object, a traffic signal recognition method according to an aspect of the present invention is a traffic signal recognition method for recognizing a lighting color of a traffic light installed on a road as a traffic signal, which is a camera mounted on a vehicle. Based on the image acquisition step of acquiring a captured image by shooting according to the map information indicating the position and orientation of the plurality of traffic lights installed around the vehicle, and the state of the vehicle, from among the plurality of traffic lights, Based on the search step for searching for the first traffic light facing the vehicle, and the map information, the state of the vehicle, and the state of the camera, an area including the first traffic light is selected from the captured image. A region of interest calculation step for calculating as a region of interest, and a prior probability distribution indicating the existence probability of the first traffic light at each position in the calculated region of interest A distribution calculating step for calculating, a contrast updating step for generating a contrast update image by updating the contrast of the image of the first region of interest according to the prior probability distribution, and feature points from the contrast update image. Based on the lighting region specifying step of specifying, as the lighting region, the region of the lighting portion of the first traffic light in the first region of interest by extracting, the first lighting region is based on the color of the specified lighting region. A recognition step of recognizing the lighting color of the traffic light.
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る交通信号認識装置は、道路に設置された信号機の点灯色を交通信号として認識する交通信号認識装置であって、撮影によって撮影画像を取得する、車両に搭載されたカメラと、前記車両周辺に設置されている複数の信号機の位置および向きを示す地図情報、ならびに前記車両の状態に基づいて、前記複数の信号機の中から、前記車両に対向する第1の信号機を検索する検索部と、前記地図情報、前記車両の状態および前記カメラの状態に基づいて、前記撮影画像の中から、前記第1の信号機を含む領域を第1の関心領域として算出する関心領域算出部と、算出された前記第1の関心領域内の各位置における前記第1の信号機の存在確率を示す事前確率分布を算出する確率分布算出部と、前記第1の関心領域の画像のコントラストを、前記事前確率分布にしたがって更新することによって、コントラスト更新画像を生成する画像処理部と、前記コントラスト更新画像から特徴点を抽出することによって、前記第1の関心領域内における前記第1の信号機の点灯部分の領域を点灯領域として特定し、特定された前記点灯領域の色に基づいて、前記第1の信号機の点灯色を認識する信号認識部とを備える。 In order to achieve the above object, a traffic signal recognition apparatus according to an aspect of the present invention is a traffic signal recognition apparatus that recognizes a lighting color of a traffic light installed on a road as a traffic signal, and is a captured image by photographing. Based on the camera mounted on the vehicle, the map information indicating the positions and orientations of the plurality of traffic lights installed around the vehicle, and the state of the vehicle, the traffic lights Based on a search unit that searches for a first traffic light facing the vehicle, and the map information, the state of the vehicle, and the state of the camera, an area including the first traffic light is first selected from the captured image. A region-of-interest calculation unit that calculates a region of interest, a probability distribution calculation unit that calculates a prior probability distribution indicating the existence probability of the first traffic light at each position in the calculated region of interest By updating the contrast of the image of the first region of interest according to the prior probability distribution, an image processing unit that generates a contrast update image, and by extracting feature points from the contrast update image, the first A signal recognition unit that identifies an area of a lighting portion of the first traffic light in one region of interest as a lighting area, and recognizes a lighting color of the first traffic light based on the color of the identified lighting area; Is provided.
このような交通信号認識方法および交通信号認識装置では、第1の関心領域の画像のコントラストが、事前確率分布にしたがって更新されることによって、コントラスト更新画像が生成される。したがって、そのコントラスト更新画像内において、第1の信号機が存在する確率の高い位置と、第1の信号機が存在する確率の低い位置とにおける画素値のコントラストを大きくすることができる。そして、そのコントラスト更新画像に基づいて点灯領域が特定されるため、第1の関心領域に第1の信号機以外の他の信号機が含まれていても、第1の信号機の点灯部分に対応する点灯領域をその第1の関心領域から正確に特定することができる。その結果、第1の信号機の点灯色を適切に認識することができ、交通信号の認識精度を向上することができる。 In such a traffic signal recognition method and traffic signal recognition apparatus, the contrast update image is generated by updating the contrast of the image of the first region of interest according to the prior probability distribution. Therefore, in the contrast update image, it is possible to increase the contrast of pixel values at a position where the probability that the first traffic light exists is high and a position where the probability that the first traffic light exists is low. Since the lighting area is specified based on the contrast update image, the lighting corresponding to the lighting portion of the first traffic light is included even if other traffic lights other than the first traffic light are included in the first region of interest. A region can be accurately identified from its first region of interest. As a result, the lighting color of the first traffic light can be properly recognized, and the traffic signal recognition accuracy can be improved.
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these comprehensive or specific aspects may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM, and the system, method, integrated circuit, and computer program. And any combination of recording media.
本発明の交通信号認識方法は、交通信号の認識精度を向上することができる。 The traffic signal recognition method of the present invention can improve the traffic signal recognition accuracy.
(本発明の基礎となった知見)
自動運転を行う車両は、Lidar(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)、ミリ波、カメラ、GNSS(Global Navigation Satellite System)およびIMU(Inertial Measurement Unit)などのセンサ情報を統合したシステムを用いて以下の処理をリアルタイムで実施する。
(Knowledge that became the basis of the present invention)
Autonomous vehicles use systems that integrate sensor information such as Lidar (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging), millimeter waves, cameras, GNSS (Global Navigation Satellite System) and IMU (Inertial Measurement Unit). The following processing is performed in real time.
(処理1)センサ情報から車両周辺の移動物体、障害物、および道路特徴物(白線、縁石または信号機等)を認識する。 (Process 1) Recognize moving objects, obstacles, and road features (white lines, curbs, traffic lights, etc.) around the vehicle from the sensor information.
(処理2)デジタルの地図情報に示される特徴物と、センサ情報とをマッチングすることにより、地図内の車両の現在位置を高精度に推定する。 (Process 2) The current position of the vehicle in the map is estimated with high accuracy by matching the feature indicated in the digital map information with the sensor information.
(処理3)認識した移動物体などを示す物体情報、車両の現在位置、および地図の道路情報を用いて、交通法規に従う安全な走行軌道を最適化する。 (Process 3) A safe traveling path according to traffic regulations is optimized using object information indicating the recognized moving object, the current position of the vehicle, and road information on the map.
(処理4)最適化された走行軌道に従い車速及びステアリングを滑らかに制御する。 (Process 4) Smoothly control the vehicle speed and steering in accordance with the optimized travel path.
上述の(処理1)において道路特徴物などを確実に認識する方法として、地図情報の活用が挙げられる。白線または信号機などの道路特徴物は一般的に固定された物体であるため、事前に整備された地図情報を参照することで、誤認識及び処理コストの削減が期待できる。 As a method of reliably recognizing road features and the like in the above (Process 1), use of map information can be mentioned. Since road features such as white lines or traffic lights are generally fixed objects, misrecognition and reduction of processing costs can be expected by referring to map information prepared in advance.
信号機は自動車の交差点の走行において重要な道路特徴物である。自動運転の場合では、認識した信号機の状態に従って車両を停止する必要があるため、100m以上遠方からの信号機の認識が要求される。 A traffic light is an important road feature in driving at intersections of automobiles. In the case of automatic driving, it is necessary to stop the vehicle in accordance with the recognized traffic signal state, so that it is required to recognize the traffic signal from a distance of 100 m or more.
図1Aおよび図1Bは、単眼カメラによる撮影によって得られた信号機の撮影画像の一例を示す図である。具体的には、図1Aは、昼間の撮影によって得られた撮影画像を示し、図1Bは、夜間の撮影によって得られた撮影画像を示す。 1A and 1B are diagrams illustrating an example of a captured image of a traffic light obtained by capturing with a monocular camera. Specifically, FIG. 1A shows a photographed image obtained by daytime photography, and FIG. 1B shows a photographed image obtained by nighttime photography.
なお、被写体および背景などを分かり易くするために、図1Aおよび図1Bは、赤色に点灯する信号機が映し出されたカラーの撮影画像を、白と黒によって表現される画像として示す。また、図1Aおよび図1Bにおいて、信号機の赤色に点灯している点灯部分は、白い円として示されている。 In order to make the subject and background easy to understand, FIGS. 1A and 1B show a color photographed image in which a traffic light that is lit red is projected as an image expressed in white and black. Moreover, in FIG. 1A and FIG. 1B, the lighting part currently lighted in red of the traffic light is shown as a white circle.
画像処理による信号機の認識では、一般的に直射日光、昼夜、および背景などによる誤認識が課題となる。なお、信号機の認識は、信号機の点灯色、すなわち交通信号の認識である。例えば、図1Aに示す昼間の撮影画像と、図1Bに示す夜間の撮影画像とには、赤色に点灯する信号機が映し出されているが、これらの撮影画像は画像全体として大きく異なっている。したがって、単純な画像処理による信号機の認識では、その信号機の点灯色を誤認識してしまうことがある。このような課題に対して、自動運転及び高度運転支援システムの分野において、多くの画像処理による手法が提案されている。例えばその手法は、以下のステップ1〜3の処理を含む。 In recognition of a traffic signal by image processing, misrecognition due to direct sunlight, day and night, and background is a problem. In addition, the recognition of a traffic light is recognition of the lighting color of a traffic light, ie, a traffic signal. For example, the daytime photographed image shown in FIG. 1A and the nighttime photographed image shown in FIG. 1B show a traffic light that lights in red, but these photographed images are greatly different as a whole image. Therefore, the recognition of a traffic signal by simple image processing may cause a false recognition of the lighting color of the traffic signal. In response to such problems, many image processing techniques have been proposed in the fields of automatic driving and advanced driving support systems. For example, the method includes the following steps 1 to 3.
(ステップ1)撮影画像中に含まれる信号機の位置を限定し、関心領域(ROI, Region Of Interest)を設定する。 (Step 1) The position of the traffic light included in the captured image is limited, and a region of interest (ROI, Region Of Interest) is set.
(ステップ2)信号機の点灯部分を強調した画像を作成する。つまり、HSV(Hue、Saturation、Value・Brightness)またはLAB画像を用いて点灯部分および点灯色を強調する。 (Step 2) An image in which the lighting part of the traffic light is emphasized is created. That is, a lighting part and a lighting color are emphasized using HSV (Hue, Saturation, Value / Brightness) or a LAB image.
(ステップ3)作成した画像に対して閾値判定または機械学習による識別を行い、信号機および点灯色を認識する。 (Step 3) The created image is identified by threshold judgment or machine learning to recognize the traffic light and the lighting color.
これまで、単眼カメラと地図情報とを活用した信号機の認識方法が提案されている。その提案されている認識方法では、地図情報に基づいてROIを設定するだけでなく、深層学習による識別器を用いることで認識精度の改善を達成した。 Until now, a traffic signal recognition method using a monocular camera and map information has been proposed. In the proposed recognition method, not only the ROI is set based on the map information, but also the recognition accuracy is improved by using a classifier based on deep learning.
ここで、自動運転において、認識した信号機の状態(すなわち点灯色)は、走行を予定する交差点の状態を判断するために利用される。したがって、地図情報の信号機は、位置情報を持つだけでなく、各交差点および各停止線などと対応付けられている。そのため、信号機を認識する際には、ROIごとに対応する信号機を画像中から認識することが重要である。 Here, in the automatic driving, the recognized state of the traffic light (that is, the lighting color) is used to determine the state of the intersection scheduled to travel. Therefore, the traffic signal of the map information not only has position information but also is associated with each intersection and each stop line. Therefore, when recognizing a traffic light, it is important to recognize the traffic light corresponding to each ROI from the image.
しかし、市街地の道路、特に、近距離に複数の交差点が並ぶ直線道路では、撮影画像のROI内に複数の信号機が観測される場合が存在する。 However, on urban roads, particularly straight roads where a plurality of intersections are lined up at a short distance, there are cases where a plurality of traffic lights are observed in the ROI of the captured image.
図2は、撮影画像に設定されたROI内に複数の信号機が存在する例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which a plurality of traffic lights exist in an ROI set for a captured image.
上述の提案されている認識手法では、いずれかの信号機または全ての信号機を認識することが期待できるが、ROIに対応する1つの信号機のみを認識することは困難である。つまり、ROIを設定して深層学習による認識器を用いた認識方法であっても、認識精度が十分とは言えない。 Although the above-described proposed recognition method can be expected to recognize any one or all of the traffic lights, it is difficult to recognize only one traffic light corresponding to the ROI. That is, even if it is the recognition method using the recognizer by deep learning by setting ROI, it cannot be said that recognition accuracy is enough.
そこで、本発明の一態様に係る交通信号認識方法および交通信号認識装置では、ROI内の各位置において、認識対象の信号機が存在する確率を示す確率分布を定義することで、信号機の認識精度を向上する。 Therefore, in the traffic signal recognition method and the traffic signal recognition apparatus according to an aspect of the present invention, the signal recognition accuracy is improved by defining a probability distribution indicating the probability that a signal to be recognized exists at each position in the ROI. improves.
以下、本発明の交通信号認識方法および交通信号認識装置における実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the traffic signal recognition method and the traffic signal recognition apparatus of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connecting forms of the constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。 Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same structural member.
(実施の形態)
[装置構成]
図3は、本実施の形態における交通信号認識装置の構成の一例を示すブロック図である。
(Embodiment)
[Device configuration]
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the traffic signal recognition apparatus in the present embodiment.
本実施の形態における交通信号認識装置100は、車両V10に搭載された装置であって、カメラ101と、車両状態検出部102と、地図情報保持部103と、信号機検索部104と、ROI算出部105と、確率分布算出部106と、画像処理部107と、信号認識部108とを備える。 Traffic signal recognition device 100 in the present embodiment is a device mounted on vehicle V10, and includes camera 101, vehicle state detection unit 102, map information holding unit 103, traffic light search unit 104, and ROI calculation unit. 105, a probability distribution calculation unit 106, an image processing unit 107, and a signal recognition unit 108.
車両状態検出部102は、車両V10の状態を検出する。具体的には、車両状態検出部102は、GNSSおよびINS(Inertial Navigation System)システムを搭載し、車両V10の位置および姿勢角を例えば100Hzで取得する。また、車両状態検出部102は、三次元Lidarを搭載し、周辺の三次元点群を10Hzで計測してもよい。 The vehicle state detection unit 102 detects the state of the vehicle V10. Specifically, the vehicle state detection unit 102 is equipped with a GNSS and INS (Inertial Navigation System) system, and acquires the position and posture angle of the vehicle V10 at, for example, 100 Hz. Further, the vehicle state detection unit 102 may be equipped with a three-dimensional Lidar and measure a surrounding three-dimensional point group at 10 Hz.
カメラ101は、車両V10の前方の画像を撮影画像として撮影する。例えば、カメラ101は、1280×960画素の解像度を持つカラーの撮影画像を7.5Hzで撮影する。 The camera 101 captures an image in front of the vehicle V10 as a captured image. For example, the camera 101 captures a color captured image having a resolution of 1280 × 960 pixels at 7.5 Hz.
地図情報保持部103は、地図情報を保持している。この地図情報は、信号機ごとに、その信号機の緯度および経度ならびに方角を示している。つまり、この地図情報は、車両V10周辺に設置されている複数の信号機の位置および向きを示す。この地図情報には、各信号機の位置だけでなく、方角も示されているため、この地図情報を参照すれば、信号機が双方向型であるかを確認したり、撮影画像中に認識対象信号機があるかを判断することができる。なお、地図情報には、整備コストの観点から、複数の信号機のそれぞれの高精度の情報は設定されていない。 The map information holding unit 103 holds map information. This map information shows the latitude, longitude, and direction of each traffic light. That is, this map information shows the position and direction of a plurality of traffic lights installed around the vehicle V10. This map information shows not only the position of each traffic signal but also the direction, so if you refer to this map information, you can check whether the traffic signal is a bidirectional type, You can determine if there is. In addition, the high-precision information of each of the plurality of traffic lights is not set in the map information from the viewpoint of maintenance cost.
信号機検索部104、ROI算出部105、確率分布算出部106、画像処理部107および信号認識部108は、車両状態検出部102によって検出される車両V10の状態と、カメラ101による撮影によって得られた撮影画像と、地図情報保持部103に保持されている地図情報とを用いて、信号機の点灯色を交通信号として認識する。 The traffic signal search unit 104, the ROI calculation unit 105, the probability distribution calculation unit 106, the image processing unit 107, and the signal recognition unit 108 are obtained by the state of the vehicle V10 detected by the vehicle state detection unit 102 and the photographing by the camera 101. Using the captured image and the map information stored in the map information storage unit 103, the lighting color of the traffic light is recognized as a traffic signal.
[交通信号認識方法の全体の処理]
図4は、本実施の形態における交通信号認識方法の一例を示すフローチャートである。
[Entire processing of traffic signal recognition method]
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the traffic signal recognition method in the present embodiment.
まず、車両V10に搭載されたカメラ101は、上述のように撮影によって、撮影画像を予め定められた周期ごとに取得し、車両状態検出部102は、車両V10の現在位置および姿勢角などを車両V10の状態として検出する(ステップS11)。 First, the camera 101 mounted on the vehicle V10 acquires a captured image at predetermined intervals by photographing as described above, and the vehicle state detection unit 102 determines the current position and posture angle of the vehicle V10, etc. It detects as the state of V10 (step S11).
次に、信号機検索部104は、地図情報保持部103に保持されている地図情報を参照しながら、車両状態検出部102によって検出された車両V10の状態(すなわち現在位置および姿勢角)に基づいて、車両V10周辺の信号機を検索する。このとき、車両状態検出部102は、地図情報に示される複数の信号機の中から、車両V10に対向する可視信号機(Visible TS)と認識対象信号機(Target TS)とを検索する。複数の認識対象信号機が見つかった場合には、ROI算出部105、確率分布算出部106、画像処理部107および信号認識部108は、認識対象信号機iごとに、以下のステップS13〜S21の処理を繰り返し実行する。 Next, the traffic signal search unit 104 refers to the map information held in the map information holding unit 103, based on the state of the vehicle V10 detected by the vehicle state detection unit 102 (that is, the current position and attitude angle). Search for traffic lights around the vehicle V10. At this time, the vehicle state detection unit 102 searches for a visible signal (Visible TS) and a recognition target signal (Target TS) facing the vehicle V10 from among a plurality of signals indicated by the map information. When a plurality of recognition target signals are found, the ROI calculation unit 105, the probability distribution calculation unit 106, the image processing unit 107, and the signal recognition unit 108 perform the following steps S13 to S21 for each recognition target signal i. Run repeatedly.
すなわち、ROI算出部105は、地図情報、車両の状態およびカメラ101の状態に基づいて、撮影画像の中から、認識対象信号機iを含む領域をROIとして算出する(ステップS13)。 That is, the ROI calculation unit 105 calculates a region including the recognition target signal device i from the captured images as the ROI based on the map information, the vehicle state, and the camera 101 state (step S13).
次に、確率分布算出部106は、算出されたROI内の各位置における認識対象信号機iの存在確率を示す事前確率分布を算出する(ステップS14)。 Next, the probability distribution calculation unit 106 calculates a prior probability distribution indicating the existence probability of the recognition target signal device i at each position in the calculated ROI (step S14).
次に、画像処理部107は、ROIの画像であるRGB画像の色空間を変換することによってSV画像を生成する(ステップS15)。SV画像は、HSV色空間のうちのSチャネルとVチャネルからなる画像である。 Next, the image processing unit 107 generates an SV image by converting the color space of the RGB image that is the ROI image (step S15). The SV image is an image composed of an S channel and a V channel in the HSV color space.
次に、画像処理部107は、ROIのSV画像のコントラストを、事前確率分布にしたがって更新することによって、コントラスト更新画像を生成する(ステップS16)。このコントラストの更新の処理を、以下、適応型コントラスト改善処理といい、コントラスト更新画像を改善SV画像という。 Next, the image processing unit 107 generates a contrast update image by updating the contrast of the ROI SV image according to the prior probability distribution (step S16). This process of updating the contrast is hereinafter referred to as an adaptive contrast improvement process, and the contrast update image is referred to as an improved SV image.
次に、信号認識部108は、コントラスト更新画像である改善SV画像から特徴点を抽出することによって、ROI内における認識対象信号機iの点灯部分の領域を点灯領域として特定する(ステップS17)。すなわち、信号認識部108は、改善SV画像に対してSURFアルゴリズムを適用することによって、その改善SV画像から認識対象信号機iの点灯領域を抽出する。 Next, the signal recognizing unit 108 extracts the feature point from the improved SV image that is the contrast update image, thereby specifying the region of the lighting portion of the recognition target signal device i in the ROI as the lighting region (step S17). That is, the signal recognition unit 108 extracts the lighting region of the recognition target signal device i from the improved SV image by applying the SURF algorithm to the improved SV image.
次に、信号認識部108は、特定された点灯領域の色に基づいて、認識対象信号機iの点灯色を認識する(ステップS18)。この点灯領域の色は、ROIの点灯領域においてRGB色空間によって表現される色であってもよく、HSV色空間のうちのH(Hue)チャネルによって表現される色であってもよい。すなわち、信号認識部108は、点灯領域に対してHueフィルタリングを行うことによって、認識対象信号機iの点灯色を認識する。 Next, the signal recognition unit 108 recognizes the lighting color of the recognition target signal device i based on the color of the specified lighting region (step S18). The color of the lighting area may be a color expressed by the RGB color space in the ROI lighting area, or may be a color expressed by the H (Hue) channel in the HSV color space. That is, the signal recognition unit 108 recognizes the lighting color of the recognition target signal device i by performing Hue filtering on the lighting region.
次に、信号認識部108は、認識対象信号機iの点灯色を認識することができたか否かを判定する(ステップS19)。ここで、認識対象信号機iの点灯色を認識することができなかったと判定したときには(ステップS19のNO)、信号認識部108は、機械学習を利用してROIの画像から認識対象信号機iの点灯色を認識する(ステップS20)。 Next, the signal recognition unit 108 determines whether or not the lighting color of the recognition target signal device i has been recognized (step S19). Here, when it is determined that the lighting color of the recognition target signal device i cannot be recognized (NO in step S19), the signal recognition unit 108 uses the machine learning to turn on the recognition target signal device i from the ROI image. A color is recognized (step S20).
次に、確率分布算出部106は、ステップS14で算出された事前確率分布を更新するための事後確率分布を算出する(ステップS21)。この事後確率分布が算出された後に、再びステップS14において事前確率分布が算出されるときには、この事後確率分布が反映された事前確率分布が算出される。 Next, the probability distribution calculation unit 106 calculates a posterior probability distribution for updating the prior probability distribution calculated in step S14 (step S21). After the posterior probability distribution is calculated, when the prior probability distribution is calculated again in step S14, the prior probability distribution reflecting the posterior probability distribution is calculated.
そして、信号認識部108は、ステップS12で複数の認識対象信号機が見つかったときには、ステップS13〜S21の処理によって各認識対象信号機に対して認識された点灯色を信号状態として出力する(ステップS22)。 And when the several recognition object signal apparatus is found by step S12, the signal recognition part 108 outputs the lighting color recognized with respect to each recognition object signal apparatus by the process of step S13-S21 as a signal state (step S22). .
以下、ステップS12〜S21の各処理について詳細に説明する。 Hereinafter, each process of step S12-S21 is demonstrated in detail.
[可視信号機・認識対象信号機の検索]
図5は、可視信号機および認識対象信号機の検索を説明するための図である。
[Search for visible signal / recognized signal]
FIG. 5 is a diagram for explaining a search for a visible signal and a signal to be recognized.
信号機検索部104は、車両V10の現在位置と信号機との間の距離と姿勢角とに基づいて、車両V10の周辺にあって車両V10に対向する複数の信号機を、地図情報から検索する。そして、図5に示すように、信号機検索部104は、地図情報に示される、車両V10と向かい合う複数の信号機の中から、車両V10との間の距離がdv[m]以内の信号機を可視信号機として検索する。さらに、信号機検索部104は、地図情報に示されるその複数の信号機の中から、車両V10との間の距離がdT[m]以内(dv>dT)の信号機を認識対象信号機として検索する。なお、これらの閾値dvおよびdTは、カメラ101の解像度およびレンズの条件によって設定される。 Based on the distance between the current position of the vehicle V10 and the traffic signal and the posture angle, the traffic signal search unit 104 searches the map information for a plurality of traffic signals around the vehicle V10 and facing the vehicle V10. Then, as shown in FIG. 5, the traffic signal search unit 104 selects a traffic signal whose distance to the vehicle V10 is within dv [m] from among a plurality of traffic signals facing the vehicle V10 shown in the map information. Search as. Further, the traffic signal search unit 104 searches for a traffic signal having a distance to the vehicle V10 within d T [m] (dv> d T ) as a recognition target traffic signal from the plurality of traffic signals indicated in the map information. . Note that these thresholds dv and d T is set by the terms of the resolution and the lens of the camera 101.
[ROIの算出]
図6は、ROIの算出を説明するための図である。
[Calculation of ROI]
FIG. 6 is a diagram for explaining calculation of ROI.
ROI算出部105は、信号機検索部104によって検索された各可視光信号機に対して、画像中のROIを算出する。つまり、ROI算出部105は、図6に示すように、信号機TS1に対してROI1を算出し、信号機TS2に対してROI2を算出し、信号機TS3に対してROI3を算出し、信号機TS4に対してROI4を算出する。 The ROI calculation unit 105 calculates the ROI in the image for each visible light signal searched by the traffic signal search unit 104. That is, as shown in FIG. 6, the ROI calculation unit 105 calculates ROI1 for the traffic signal TS1, calculates ROI2 for the traffic signal TS2, calculates ROI3 for the traffic signal TS3, and calculates the ROI3 for the traffic signal TS4. ROI4 is calculated.
具体的には、ROI算出部105は、地図情報に示される緯度および経度を用いて、絶対座標系における信号機の位置を、車両座標系の3次元位置Xv=[xv,yv,zv]Tに変換する。より具体的には、ROI算出部105は、信号機の緯度および経度を平面直角座標系の2次元座標Xw=[xw,yw]Tに変換し、その2次元座標Xwを車両座標系の2次元座標[xv,yv]Tに変換する。また、信号機の高さは、地図情報に含まれていないため、ROI算出部105は、一般的な信号機の高さから、以下の式(1)にしたがって、車両座標系における信号機の高さzvを算出する。 Specifically, the ROI calculation unit 105 uses the latitude and longitude indicated in the map information to determine the position of the traffic light in the absolute coordinate system as the three-dimensional position Xv = [x v , y v , z v in the vehicle coordinate system. ] Convert to T. More specifically, the ROI calculation unit 105 converts the latitude and longitude of the traffic light into two-dimensional coordinates Xw = [x w , y w ] T in the plane rectangular coordinate system, and converts the two-dimensional coordinates Xw into the vehicle coordinate system. Convert to two-dimensional coordinates [x v , y v ] T. In addition, since the height of the traffic signal is not included in the map information, the ROI calculation unit 105 calculates the height z of the traffic signal in the vehicle coordinate system according to the following equation (1) from the height of the general traffic signal. v is calculated.
式(1)において、z0は信号機の基準高さであり、φは車両V10のピッチ角であり、czは任意定数である。これにより、ROI算出部105は、車両座標系における信号機の位置Xvを得る。次に、ROI算出部105は、カメラ101の内部パラメータを用いた以下の式(2)〜(6)にしたがって、車両座標系の位置を撮影画像内(画像座標系)のピクセル位置(u,v)に変換する。 In Expression (1), z 0 is the reference height of the traffic light, φ is the pitch angle of the vehicle V10, and c z is an arbitrary constant. Thereby, the ROI calculation part 105 obtains the position Xv of the traffic signal in the vehicle coordinate system. Next, the ROI calculation unit 105 determines the position of the vehicle coordinate system in the captured image (image coordinate system) according to the following formulas (2) to (6) using the internal parameters of the camera 101. v).
上記式(2)〜(6)において、Xs=[xs,ys,zs,1]Tはセンサ座標系における位置であり、Rvsは車両座標系からセンサ座標系に変換するための同次変換行列であり、fx、fy、cx、cy、p1およびp2はそれぞれカメラ101の状態を示す内部パラメータである。以上より、画像座標系における信号機のピクセル位置(u,v)が得られる。ROI算出部105は、この信号機のピクセル位置を中心とする矩形状のROIを設定する。具体的には、ROI算出部105は、以下の式(7)および(8)にしたがって、ROIの幅wroi及び高さhroiを実際の信号機の大きさに基づいて算出する。 In the above formulas (2) to (6), Xs = [x s , y s , z s , 1] T is a position in the sensor coordinate system, and Rvs is the same for converting from the vehicle coordinate system to the sensor coordinate system. The next transformation matrix, fx, fy, c x , c y , p 1 and p 2 are internal parameters indicating the state of the camera 101, respectively. From the above, the pixel position (u, v) of the traffic light in the image coordinate system is obtained. The ROI calculation unit 105 sets a rectangular ROI centered on the pixel position of this traffic light. Specifically, the ROI calculation unit 105 calculates the width w roi and the height h roi of the ROI based on the actual size of the traffic light according to the following equations (7) and (8).
上記式(7)および(8)において、ss[m]は実際の信号機の大きさであり、croiはROIの大きさを設定するための任意定数であり、chは車両のピッチ角の変化を考慮してROIを拡大するための任意定数である。 In the above formula (7) and (8), s s [m ] is the magnitude of the actual traffic, c roi is an arbitrary constant for setting the size of the ROI, c h is the pitch angle of the vehicle This is an arbitrary constant for enlarging the ROI in consideration of changes in
[事前確率分布の算出]
撮影画像中に設定されたROIは、信号機が存在する位置を示している。このROIを用いることで、時刻tおよびピクセル位置(u,v)における認識対象信号機iの存在確率pt,i(u,v)が定義される。対数オッズlt,i(u,v)は、以下の式(9)に示すように確率pt,i(u,v)から算出される。
[Calculation of prior probability distribution]
The ROI set in the photographed image indicates the position where the traffic light exists. By using this ROI, the existence probability p t, i (u, v) of the recognition target signal device i at the time t and the pixel position (u, v) is defined. Logarithmic odds l t, i (u, v) are calculated from probabilities p t, i (u, v) as shown in equation (9) below.
確率分布算出部106は、ROI内の各ピクセル位置における認識対象信号機iの存在確率を示す確率分布である事前対数オッズ分布Lt,i Priorを、以下の式(10)に示すように算出する。つまり、事前対数オッズ分布Lt,i Priorは、前時刻の事後対数オッズ分布Lt−1,i Postと、地図情報から得られる地図対数オッズ分布Lt,i Mapとの線形和として与えられる。 The probability distribution calculation unit 106 calculates a prior log odds distribution L t, i Priority which is a probability distribution indicating the existence probability of the recognition target signal device i at each pixel position in the ROI as shown in the following equation (10). . That is, the prior log odds distribution L t, i Prior is given as a linear sum of the a posteriori log odds distribution L t−1, i Post at the previous time and the map log odds distribution L t, i Map obtained from the map information. .
上記式(10)において、αは崩壊定数であり、地図対数オッズ分布Lt,i Mapは、認識対象信号機iと、その他の認識対象信号機および可視信号機との間の位置関係から算出される確率分布(つまり地図確率分布)である。 In the above equation (10), α is a decay constant, and the map log odds distribution L t, i Map is a probability calculated from the positional relationship between the recognition target signal i and other recognition target signals and visible signals. Distribution (that is, map probability distribution).
本実施の形態では、このような事前対数オッズ分布Lt,i Prior、すなわち事前確率分布は、ROIの中央に近いほど高い存在確率を示す。 In the present embodiment, such a prior log odds distribution L t, i Prior , that is, a prior probability distribution, shows a higher existence probability as it is closer to the center of the ROI.
図7は、地図対数オッズ分布の算出を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the calculation of the map log odds distribution.
確率分布算出部106は、以下のステップ1〜5にしたがって、地図対数オッズ分布Lt,i Mapを算出する。 The probability distribution calculation unit 106 calculates the map log odds distribution L t, i Map according to the following steps 1 to 5.
(ステップ1)確率分布算出部106は、認識対象信号機iのROI内における各ピクセル位置における認識対象信号機iの存在確率を示す地図対数オッズ分布Lt,i Mapを0に初期化する。 (Step 1) The probability distribution calculation unit 106 initializes the map log odds distribution L t, i Map indicating the existence probability of the recognition target signal device i at each pixel position in the ROI of the recognition target signal device i to 0.
(ステップ2)確率分布算出部106は、認識対象信号機iのROIをポジティブROIに分類する。 (Step 2) The probability distribution calculation unit 106 classifies the ROI of the recognition target signal device i as a positive ROI.
(ステップ3)確率分布算出部106は、他の認識対象信号機および可視信号機のそれぞれのROIをネガティブROIに分類する。 (Step 3) The probability distribution calculation unit 106 classifies the ROIs of other recognition target signals and visible signals as negative ROIs.
(ステップ4)確率分布算出部106は、ポジティブROI内の各ピクセル位置における認識対象信号機iの存在確率として、固定の確率分布または対数オッズ分布であるポジティブテンプレートを設定する。さらに、確率分布算出部106は、ネガティブROI内の各ピクセル位置における認識対象信号機iの存在確率として、固定の確率分布または対数オッズ分布であるネガティブテンプレートを設定する。 (Step 4) The probability distribution calculation unit 106 sets a positive template that is a fixed probability distribution or a log odds distribution as the existence probability of the recognition target signal device i at each pixel position in the positive ROI. Furthermore, the probability distribution calculation unit 106 sets a negative template that is a fixed probability distribution or a log odds distribution as the existence probability of the recognition target signal device i at each pixel position in the negative ROI.
(ステップ5)確率分布算出部106は、ポジティブテンプレートおよびネガティブテンプレートのそれぞれを、そのテンプレートに対応するROIの大きさにリサイズする。さらに、確率分布算出部106は、ポジティブテンプレートおよびネガティブテンプレートのそれぞれを、そのテンプレートに対応するROIの位置に配置する。このとき、確率分布算出部106は、ポジティブテンプレートの各ピクセル位置の対数オッズを、ステップ1で0に初期化された地図対数オッズ分布Lt,i Mapに加算する。さらに、確率分布算出部106は、ポジティブROIとネガティブROIとの少なくとも一部に重なる領域がある場合には、その領域内のネガティブテンプレートの対数オッズを地図対数オッズ分布Lt,i Mapに加算する。 (Step 5) The probability distribution calculation unit 106 resizes each of the positive template and the negative template to the size of the ROI corresponding to the template. Further, the probability distribution calculation unit 106 arranges each of the positive template and the negative template at the position of the ROI corresponding to the template. At this time, the probability distribution calculation unit 106 adds the log odds of each pixel position of the positive template to the map log odds distribution L t, i Map initialized to 0 in Step 1. Further, when there is a region that overlaps at least part of the positive ROI and the negative ROI, the probability distribution calculation unit 106 adds the log odds of the negative template in the region to the map log odds distribution L t, i Map . .
ここで、ポジティブテンプレートおよびネガティブテンプレートは例えばガウス分布を用いて定義される。ただし、ピッチ角の変動を考慮して、ポジティブテンプレートにおける垂直方向では、対数オッズは一定値である。 Here, the positive template and the negative template are defined using a Gaussian distribution, for example. However, logarithmic odds are a constant value in the vertical direction in the positive template in consideration of the variation of the pitch angle.
このように、確率分布算出部106は、認識対象の信号機に対して予め定められた2次元空間内の確率分布を示すポジティブテンプレートをポジティブROIのサイズに調整する。さらに、確率分布算出部106は、認識対象外の信号機に対して予め定められた2次元空間内の確率分布を示すネガティブテンプレートをネガティブROIのサイズに調整する。このポジティブテンプレートは、2次元空間の水平方向の中央に近いほど高い存在確率を示し、ネガティブテンプレートは、2次元空間の水平方向および垂直方向のそれぞれの中央に近いほど低い存在確率を示す。そして、確率分布算出部106は、それぞれサイズ調整されたポジティブテンプレートとネガティブテンプレートとを、ポジティブROIおよびネガティブROIの配置にしたがって加算する。これにより、確率分布算出部106は、ポジティブROI内の各位置における認識対象信号機iの存在確率を示す地図確率分布を地図対数オッズ分布Lt,i Mapとして算出する。さらに、確率分布算出部106は、上記式(10)に示すように、その地図対数オッズ分布Lt,i Mapに基づいて事前対数オッズ分布Lt,i Priorを算出する。 Thus, the probability distribution calculation unit 106 adjusts the positive template indicating the probability distribution in the two-dimensional space predetermined for the traffic signal to be recognized to the size of the positive ROI. Further, the probability distribution calculation unit 106 adjusts the negative template indicating the probability distribution in the two-dimensional space predetermined for the traffic lights not to be recognized to the size of the negative ROI. This positive template shows a higher existence probability as it is closer to the center in the horizontal direction of the two-dimensional space, and a negative template shows a lower existence probability as it is closer to the center in the horizontal direction and the vertical direction of the two-dimensional space. Then, the probability distribution calculation unit 106 adds the positive template and the negative template whose sizes are adjusted according to the arrangement of the positive ROI and the negative ROI. Thereby, the probability distribution calculation unit 106 calculates a map probability distribution indicating the existence probability of the recognition target signal device i at each position in the positive ROI as a map log odds distribution L t, i Map . Further, the probability distribution calculation unit 106 calculates the prior log odds distribution L t, i Prior based on the map log odds distribution L t, i Map as shown in the above equation (10).
[SV画像の生成と適応型コントラスト改善処理]
画像処理部107は、ROI内の画像から、認識対象信号機iの点灯部分に対応する領域(点灯領域)が正確に検出されやすくするために、その点灯領域を強調した画像(すなわちコントラスト更新画像)を作成する。一般的に、撮影画像に映し出された信号機の点灯部分は彩度および明度が高いため、画像処理部107は、この特性を利用してコントラスト更新画像を作成する。
[SV image generation and adaptive contrast improvement processing]
The image processing unit 107 emphasizes the lighting region (that is, the contrast update image) in order to easily detect the region (lighting region) corresponding to the lighting portion of the recognition target signal device i from the image in the ROI. Create In general, since the lighted portion of the traffic light displayed in the captured image has high saturation and brightness, the image processing unit 107 creates a contrast update image using this characteristic.
例えば、画像処理部107は、ROIのRGB画像をHSV画像に変換し、HSV画像におけるSチャネルとVチャネルとを掛けあわせることによってSV画像を作成する。画像処理部107は、このSV画像に対して適応型コントラスト改善処理を行うことによって、コントラスト更新画像(すなわち改善SV画像)を生成する。 For example, the image processing unit 107 converts an RGB image of ROI into an HSV image, and creates an SV image by multiplying the S channel and the V channel in the HSV image. The image processing unit 107 generates a contrast updated image (that is, an improved SV image) by performing an adaptive contrast improvement process on the SV image.
図8は、RGB画像、Sチャネル、Vチャネル、およびSV画像の一例を示す図である。なお、被写体および背景などを分かり易くするために、図8の(a)は、赤色に点灯する信号機が映し出されたRGB画像を、白と黒によって表現される画像として示す。また、図8の(a)において、信号機の赤色に点灯している点灯部分は、白い円として示されている。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an RGB image, an S channel, a V channel, and an SV image. In order to make the subject and the background easy to understand, FIG. 8A shows an RGB image on which a traffic light that is lit red is displayed as an image expressed in white and black. Moreover, in (a) of FIG. 8, the lighting part currently lighted in red of the traffic light is shown as a white circle.
画像処理部107は、例えば図8の(a)に示すRGB画像を、図8の(b)および(c)に示すHSV画像のSチャネルおよびVチャネルに変換し、そのSチャネルとVチャネルとを掛けあわせることによって、図8の(d)に示すSV画像を生成する。 For example, the image processing unit 107 converts the RGB image shown in (a) of FIG. 8 into the S channel and V channel of the HSV image shown in (b) and (c) of FIG. Is multiplied to generate the SV image shown in FIG.
図8の(d)に示すSV画像は、画像内で彩度及び明度の高い領域が白く強調された画像である。一般的なシーンでは、SV画像を直接用いることで認識対象信号機iの点灯領域を抽出可能である。しかし、SV画像全体の明るさによって、その点灯領域が十分に強調されたSV画像が得られない場合がある。そのような場合を防ぐために、SV画像のコントラストを正規化することが考えられる。 The SV image shown in (d) of FIG. 8 is an image in which areas with high saturation and lightness are emphasized in white in the image. In a general scene, the lighting area of the recognition target signal device i can be extracted by directly using the SV image. However, an SV image in which the lighting area is sufficiently emphasized may not be obtained depending on the brightness of the entire SV image. In order to prevent such a case, it is conceivable to normalize the contrast of the SV image.
しかし、SV画像のコントラストを正規化することによって、道路周辺の看板または他の点灯物などの特徴物に対応する領域も強調され、交通信号の誤認識を誘発してしまう可能性がある。 However, by normalizing the contrast of the SV image, areas corresponding to features such as signs around the road or other lighting objects are also emphasized, and there is a possibility that misrecognition of traffic signals will be induced.
そこで、本実施の形態では、画像処理部107は、確率分布算出部106によって算出された事前対数オッズ分布Lt,i Priorを調整パラメータとして用いる適応型コントラスト改善処理を行う。つまり、画像処理部107は、SV画像に対して適応型コントラスト改善処理を行うことによって、そのSV画像を、認識対象信号機の点灯部分に対応する領域(点灯領域)がより白く強調された改善SV画像に変換する。 Therefore, in the present embodiment, the image processing unit 107 performs adaptive contrast improvement processing using the prior log odds distribution L t, i Priority calculated by the probability distribution calculation unit 106 as an adjustment parameter. That is, the image processing unit 107 performs an adaptive contrast improvement process on the SV image, thereby improving the SV image in which the region corresponding to the lighting portion of the recognition target signal device (lighting region) is emphasized in white. Convert to image.
具体的には、画像処理部107は、適応型コントラスト改善処理では、以下の式(11)および(12)にしたがって、SV画像のピクセル値を更新する。 Specifically, the image processing unit 107 updates the pixel value of the SV image according to the following equations (11) and (12) in the adaptive contrast improvement processing.
上記式(11)および(12)において、I(u,v)は、入力画像であるSV画像のピクセル値であり、I’(u,v)は更新後のピクセル値である。また、gthresh及びGは任意定数である。したがって、適応型コントラスト改善処理では、事前確率pt,i Prior(u,v)がgthreshより大きいときには、(u,v)の位置にあるピクセルのコントラスト(すなわちピクセル値)を上げ、gthreshより小さいときには、その位置にあるピクセルのコントラストを下げる効果がある。したがって、存在確率が高い領域ではピクセルのコントラストが上がり、存在確率が低い領域ではコントラストが下がることによって、認識対象信号機iから離れた特徴物は誤認識され難くなる。また、画像処理部107は、遠方の信号機の認識精度を改善するため、車両V10と認識対象信号機iとの間の距離がdfar[m]以上の場合は、モルフォロジー演算を適用して、SV画像における点灯部分に対応する領域をさらに強調してもよい。 In the above equations (11) and (12), I (u, v) is the pixel value of the SV image that is the input image, and I ′ (u, v) is the updated pixel value. G thresh and G are arbitrary constants. Therefore, in the adaptive contrast improvement processing, when the prior probability p t, i Prior (u, v) is larger than g thresh , the contrast (that is, the pixel value) of the pixel at the position (u, v) is increased, and g thresh When it is smaller, it has the effect of reducing the contrast of the pixel at that position. Accordingly, the contrast of the pixel increases in the region where the existence probability is high, and the contrast decreases in the region where the existence probability is low, so that the feature away from the recognition target signal device i is not easily recognized. Further, in order to improve the recognition accuracy of a remote traffic signal, the image processing unit 107 applies a morphological operation when the distance between the vehicle V10 and the traffic signal i to be recognized is equal to or greater than d far [m], and SV You may further emphasize the area | region corresponding to the lighting part in an image.
このように画像処理部107は、色空間を構成する色相、彩度および明度のうちの、彩度および明度のみによって表現されるROIの画像のコントラストを、事前対数オッズ分布Lt,i Priorにしたがって更新する。 As described above, the image processing unit 107 converts the contrast of the ROI image expressed only by the saturation and lightness out of the hue, saturation, and lightness constituting the color space into the prior log odds distribution L t, i Priority . Therefore, update.
[認識対象信号機の抽出とその状態の認識]
改善SV画像が得られると、信号認識部108は、その改善SV画像において白く強調された領域を、認識対象信号機iの点灯部分が存在する点灯領域としてその改善SV画像から抽出する。そして、信号認識部108は、その点灯領域の画像の色から交通信号を認識する。
[Recognition of signal to be recognized and recognition of its status]
When the improved SV image is obtained, the signal recognizing unit 108 extracts an area highlighted in white in the improved SV image from the improved SV image as a lighting area where a lighting portion of the recognition target signal device i exists. And the signal recognition part 108 recognizes a traffic signal from the color of the image of the lighting area.
なお、適応型コントラスト改善処理を用いた交通信号の認識方法では、昼夜を問わず交通信号を認識することができるように、昼夜によって影響を受ける画像内の信号機全体の形状は考慮されない。 In the traffic signal recognition method using adaptive contrast improvement processing, the shape of the entire traffic light in the image affected by day and night is not considered so that the traffic signal can be recognized day and night.
すなわち、信号認識部108は、改善SV画像内から特徴点を抽出することによって、円形の白く強調された領域(以下、円形領域という)を抽出する。この円形領域が点灯領域に相当する。言い換えれば、信号認識部108は、改善SV画像から特徴点を抽出することによって、ROI内における認識対象信号機iの点灯部分の領域を点灯領域として特定する。そして、信号認識部108は、その点灯領域の色から、認識対象信号機iの状態を認識する。点灯領域の色は、ROIのHSV色空間によって表される点灯領域の色相であってもよく、RGB色空間によって表される点灯領域の色であってもよい。また、認識対象信号機iの状態は、認識対象信号機iの点灯色、すなわち交通信号である。 That is, the signal recognizing unit 108 extracts a feature point from the improved SV image, thereby extracting a circular white emphasized region (hereinafter referred to as a circular region). This circular area corresponds to the lighting area. In other words, the signal recognizing unit 108 extracts the feature point from the improved SV image, thereby specifying the area of the lighting portion of the recognition target signal device i in the ROI as the lighting area. And the signal recognition part 108 recognizes the state of the recognition target signal apparatus i from the color of the lighting area. The color of the lighting area may be the hue of the lighting area represented by the ROI HSV color space or the color of the lighting area represented by the RGB color space. The state of the recognition target signal i is the lighting color of the recognition target signal i, that is, a traffic signal.
具体的には、信号認識部108は、SURFアルゴリズムを適用して円形領域の特徴点を抽出する。SURFアルゴリズムでは、画像の輝度変化からエッジ等の特徴点の抽出が可能である。 Specifically, the signal recognition unit 108 extracts the feature points of the circular area by applying the SURF algorithm. In the SURF algorithm, feature points such as edges can be extracted from changes in luminance of an image.
図9は、Hessian行列の行列式の値det(H)に応じて分類される特徴点の種類を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating the types of feature points classified according to the determinant value det (H) of the Hessian matrix.
図9に示すように、Hessian行列の行列式の値det(H)に応じて特徴点の種類を分類することができる。したがって、信号認識部108は、det(H)が一定値csurf(>0)以上の特徴点を円形領域として抽出する。 As shown in FIG. 9, the types of feature points can be classified according to the determinant value det (H) of the Hessian matrix. Therefore, the signal recognizing unit 108 extracts feature points having det (H) equal to or greater than a certain value c surf (> 0) as a circular region.
ここで、円形領域の半径rは、特徴点のスケール値σを用いた以下の式(13)によって算出することができる。 Here, the radius r of the circular region can be calculated by the following equation (13) using the scale value σ of the feature point.
r=(1.2×2.0σ)/9.0 ・・・(13) r = (1.2 × 2.0σ) /9.0 (13)
一方、信号機の点灯部分の直径をdl[m]とした場合、距離zs[m]にある信号機の点灯部分の半径rlは以下の式(14)に示すとおりである。 On the other hand, when the diameter of the lighting part of the traffic light is d 1 [m], the radius r 1 of the lighting part of the traffic light at the distance z s [m] is as shown in the following formula (14).
rl=0.5fxdl/zs ・・・(14) r 1 = 0.5fxd 1 / z s (14)
以上より、信号認識部108は、改善SV画像に複数の円形領域があれば、その複数の円形領域のうち、円形領域の半径rがcminr1以上cmaxr1以下の範囲にある円形領域を抽出する。ただし、cmin及びcmaxは任意定数である。なお、半径rがcminr1以上cmaxr1以下の範囲にある円形領域が、1つのROIに対応する改善SV画像内に複数個存在する場合には、信号認識部108は、その複数個の円形領域のうち、最大のdet(H)を持つ円形領域を抽出する。 As described above, if the improved SV image includes a plurality of circular regions, the signal recognition unit 108 has a circular region in which the radius r of the circular region is in the range of c min r 1 or more and c max r 1 or less. Extract regions. However, c min and c max are arbitrary constants. When there are a plurality of circular regions in the improved SV image corresponding to one ROI, the signal recognizing unit 108 recognizes the plurality of circular regions whose radius r is in the range from c min r 1 to c max r 1. Among the circular regions, a circular region having the largest det (H) is extracted.
信号認識部108は、このように抽出された円形領域を点灯領域として扱い、その点灯領域の色(具体的にはHue値)を評価することによって認識対象信号機iの状態を認識する。 The signal recognition unit 108 treats the circular area thus extracted as a lighting area, and recognizes the state of the recognition target signal device i by evaluating the color (specifically, the Hue value) of the lighting area.
図10は、Hue値の範囲と信号機の状態との関係を示す図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the range of Hue values and the state of traffic lights.
信号認識部108は、Hue値の複数の範囲と、その複数の範囲のそれぞれに対応する信号機の状態(すなわち点灯色)とを対応付けた例えば図10に示す表を保持している。そして、信号認識部108は、点灯領域内の平均Hue値を算出し、その算出された平均Hue値に対してHueフィルタリングを適用する。すなわち、信号認識部108は、図10に示す表において、その平均Hue値を含む範囲に対応付けられた状態を、認識対象信号機iの状態、すなわち認識対象信号機iの点灯色として認識する。これによって、交通信号が認識される。 The signal recognizing unit 108 holds, for example, a table shown in FIG. 10 in which a plurality of ranges of Hue values are associated with traffic light states (that is, lighting colors) corresponding to the plurality of ranges. Then, the signal recognition unit 108 calculates an average Hue value in the lighting area, and applies Hue filtering to the calculated average Hue value. That is, the signal recognition unit 108 recognizes the state associated with the range including the average hue value in the table shown in FIG. 10 as the state of the recognition target signal device i, that is, the lighting color of the recognition target signal device i. Thereby, a traffic signal is recognized.
[機械学習による点灯色の認識]
信号認識部108は、上述のように適応型コントラスト改善処理の結果である改善SV画像を利用した交通信号の認識を試みる。しかし、認識対象信号機周辺の日照条件によっては点灯部分が明るく見えないために、その認識が適切に行われない場合がある。そこで、信号認識部108は、適応型コントラスト改善処理の結果を利用しても交通信号すなわち点灯色を認識できなかった場合には、機械学習を利用した認識方法によって点灯色を認識する。この機械学習を利用した認識方法では、信号認識部108は、ROIの画像(例えばRGB画像)から認識対象信号機i全体の形状を見つけ出し、その認識対象信号機i全体に含まれる点灯部分の点灯色を認識する。この機械学習を利用した認識方法は、例えば非特許文献(D. Barnes, W. Maddern and I. Posner: Exploiting 3D Semantic Scene Priors for Online Traffic Light Interpretation, Proceedings of the 2015 IEEE IVS, p.573-578, (2015))に記載されているアルゴリズムであって、Haar−like特徴量とAdaboostを用いた識別器を利用する。つまり、そのアルゴリズムでは、ROIの画像から、認識対象信号機i全体の形状に相当する矩形枠を検出し、その矩形枠内の各点灯部分に対応する領域内のHue値に対して二値化処理を行い、Hue値の高い領域の点灯色を認識する。
[Recognition of lighting colors by machine learning]
As described above, the signal recognition unit 108 attempts to recognize a traffic signal using the improved SV image that is the result of the adaptive contrast improvement processing. However, depending on the sunshine conditions around the traffic signal to be recognized, the lit part may not appear bright, so that the recognition may not be performed properly. Therefore, if the traffic signal, that is, the lighting color cannot be recognized even by using the result of the adaptive contrast improvement processing, the signal recognition unit 108 recognizes the lighting color by a recognition method using machine learning. In this recognition method using machine learning, the signal recognition unit 108 finds the shape of the entire recognition target signal device i from the ROI image (for example, RGB image), and sets the lighting color of the lighting part included in the entire recognition target signal device i. recognize. This recognition method using machine learning is, for example, a non-patent document (D. Barnes, W. Maddern and I. Posner: Exploiting 3D Semantic Scene Priors for Online Traffic Light Interpretation, Proceedings of the 2015 IEEE IVS, p. 573-578. , (2015)), which uses a discriminator using Haar-like features and Adaboost. That is, in the algorithm, a rectangular frame corresponding to the shape of the entire signal to be recognized i is detected from the ROI image, and binarization processing is performed on the hue value in the area corresponding to each lighting part in the rectangular frame. To recognize the lighting color of the area having a high Hue value.
なお、夜間では、撮影画像における信号機の形状が不鮮明となるため、このような機械学習を利用した認識方法によって交通信号を認識することが困難な場合がある。したがって、本実施の形態では、信号認識部108は、まず、適応型コントラスト改善処理の結果を利用した認識方法によって交通信号の認識を試み、その結果、交通信号を認識することができなかったときにのみ、機械学習を利用した認識方法によって交通信号を認識する。 In addition, since the shape of the traffic light in a photographed image becomes unclear at night, it may be difficult to recognize a traffic signal by a recognition method using such machine learning. Therefore, in the present embodiment, the signal recognition unit 108 first attempts to recognize a traffic signal by a recognition method using the result of the adaptive contrast improvement process, and as a result, when the traffic signal could not be recognized. Only traffic signals are recognized by a recognition method using machine learning.
[事後確率分布の算出]
確率分布算出部106は、認識対象信号機iの状態が認識された場合、その認識に用いられた事前対数オッズ分布を更新し、事後確率分布である事後対数オッズ分布を算出する。
[Calculation of posterior probability distribution]
When the state of the recognition target signal device i is recognized, the probability distribution calculation unit 106 updates the prior log odds distribution used for the recognition, and calculates the posterior log odds distribution that is the posterior probability distribution.
図11は、RGB画像、事前対数オッズ分布、観測対数オッズ分布および事後対数オッズ分布の一例を示す図である。なお、被写体および背景などを分かり易くするために、図11の(a)は、赤色に点灯する認識対象信号機iおよび緑色に点灯するその他の信号機が映し出されたカラーの撮影画像を、白と黒によって表現される画像として示す。また、図11の(a)において、各信号機の緑色および赤色に点灯している点灯部分は、白い円として示されている。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an RGB image, a prior log odds distribution, an observed log odds distribution, and a posterior log odds distribution. In order to make the subject and the background easy to understand, FIG. 11A shows a color photographed image in which the recognition target signal device i that lights in red and other traffic signals that light in green are projected. It shows as an image expressed by. Moreover, in (a) of FIG. 11, the lighting part currently lit in green and red of each traffic light is shown as a white circle.
確率分布算出部106は、図11の(c)に示すように、ROIのRGB画像に対して、各ピクセル位置における認識対象信号機iの存在確率を示す観測確率分布である観測対数オッズ分布Lt,i Obsを生成する。この観測対数オッズ分布Lt,i Obsは、ROI内の、点灯色が認識された認識対象信号機i全体に対応する領域に対して、高い対数オッズを示す確率分布である。確率分布算出部106は、以下の式(15)に示すように、その観測対数オッズ分布Lt,i Obsを、ROI内の各ピクセル位置の事前対数オッズを示す事前対数オッズ分布Lt,i Priorに加算することで、事後対数オッズ分布Lt,i Postを算出する。 As shown in FIG. 11C, the probability distribution calculation unit 106 observes the logarithmic odds distribution L t that is an observation probability distribution indicating the existence probability of the recognition target signal device i at each pixel position with respect to the RGB image of ROI. , I Obs . This observed log odds distribution L t, i Obs is a probability distribution showing high log odds in the region corresponding to the entire recognition target signal device i whose lighting color is recognized in the ROI. As shown in the following equation (15), the probability distribution calculation unit 106 uses the observed log odds distribution L t, i Obs as the prior log odds distribution L t, i indicating the prior log odds of each pixel position in the ROI. The posterior log odds distribution L t, i Post is calculated by adding to Priority .
例えば、確率分布算出部106は、図11の(a)に示すRGB画像のポジティブROIに対して、図11の(b)に示す事前対数オッズ分布Lt,i Priorを算出する。そして、確率分布算出部106は、図11の(c)に示すように、そのポジティブROIにおいて認識された認識対象信号機iの位置に高い対数オッズを示す観測対数オッズ分布Lt,i Obsを生成する。次に、確率分布算出部106は、観測対数オッズ分布Lt,i Obsを事前対数オッズ分布Lt,i Priorに加算することによって、図11の(d)に示す事後対数オッズ分布Lt,i Postを算出する。 For example, the probability distribution calculation unit 106 calculates the prior log odds distribution L t, i Prior shown in FIG. 11B for the positive ROI of the RGB image shown in FIG. Then, the probability distribution calculation unit 106 generates an observed log odds distribution L t, i Obs indicating high log odds at the position of the recognition target signal device i recognized in the positive ROI, as shown in FIG. To do. Next, the probability distribution calculation unit 106 adds the observed log odds distribution L t, i Obs to the prior log odds distribution L t, i Prior to add the posterior log odds distribution L t, i shown in FIG. i Post is calculated.
図11の(d)に示すように、事後対数オッズ分布Lt,i Postでは、認識された認識対象信号機iの領域の対数オッズまたは確率がその周辺よりも高くなっている。 As shown in (d) of FIG. 11, in the posterior log odds distribution L t, i Post , the log odds or probability of the recognized recognition target signal device i region is higher than its surroundings.
確率分布算出部106は、このように算出された事後対数オッズ分布Lt,i Postを用いて、上述の式(10)に示すように、次のタイミングにおける事前対数オッズ分布Lt,i Priorを算出する。 The probability distribution calculation unit 106 uses the posterior log odds distribution L t, i Post calculated in this way, as shown in the above equation (10), the prior log odds distribution L t, i Prior at the next timing. Is calculated.
つまり、本実施の形態における交通信号認識方法では、時刻tにおいて、認識対象信号機iの点灯色が認識されたときには、ROI内において、その認識対象信号機iに対して特定された点灯領域に近いほど高い存在確率を示す、時刻tの観測対数オッズ分布Lt,i Obsを算出し、その観測対数オッズ分布Lt,i Obsを時刻tの事前対数オッズ分布Lt,i Priorに加算することによって、時刻tの事後対数オッズ分布Lt,i Postを算出する。 That is, in the traffic signal recognition method according to the present embodiment, when the lighting color of the recognition target signal device i is recognized at time t, the closer to the lighting region specified for the recognition target signal device i in the ROI, the closer it is. showing high existence probability, observation log odds distribution L t of the time t, to calculate the i Obs, the observation log odds distribution L t, pre-log odds distribution of the i Obs time t L t, by adding to i prior The posterior log odds distribution L t, i Post at time t is calculated.
カメラ101によって、時刻tの撮影画像に後続する時刻(t+1)の撮影画像である後続画像がさらに取得されたときには、ROI算出部105は、その後続画像からROIを再び算出する。確率分布算出部106は、再び算出されたROIに対して時刻(t+1)の地図対数オッズ分布Lt+1,i Mapを算出し、その地図対数オッズ分布Lt+1,i Mapに時刻tの事後対数オッズ分布Lt,i Postを重み付け加算することによって、時刻tの事前対数オッズ分布Lt,i Priorを時刻(t+1)の事前対数オッズ分布Lt+1,i Priorに更新する。そして、画像処理部107は、再び算出されたROIに対する改善SV画像の生成を、その更新された事前対数オッズ分布、つまり時刻(t+1)の事前対数オッズ分布Lt+1,i Priorにしたがって行う。 When the camera 101 further acquires a subsequent image that is a captured image at time (t + 1) following the captured image at time t, the ROI calculation unit 105 calculates the ROI again from the subsequent image. The probability distribution calculation unit 106 calculates the map log odds distribution L t + 1, i Map at time (t + 1) for the ROI calculated again, and the posterior logarithmic odds at time t to the map log odds distribution L t + 1, i Map. The prior log odds distribution L t, i Prior at time t is updated to the prior log odds distribution L t + 1, i Prior at time (t + 1) by weighted addition of the distributions L t, i Post . Then, the image processing unit 107 generates an improved SV image for the recalculated ROI according to the updated prior log odds distribution, that is, the prior log odds distribution L t + 1, i Prior at time (t + 1).
このように事前対数オッズ分布を算出することによって、認識対象信号機iが存在するピクセル位置の確率または対数オッズをより適切に高めることができる。その結果、信号認識部108による点灯色の認識精度を向上することができる。 Thus, by calculating the prior log odds distribution, the probability of the pixel position where the recognition target signal device i exists or the log odds can be increased more appropriately. As a result, the recognition accuracy of the lighting color by the signal recognition unit 108 can be improved.
[評価実験]
以下、本実施の形態における交通信号認識方法による交通信号の認識精度の評価実験について説明する。この評価実験では、交通信号認識装置100を搭載した車両V10を一般道に沿って走行させ、そのときに交通信号認識装置100によって認識された交通信号を示すデータを収集した。
[Evaluation experiment]
Hereinafter, an experiment for evaluating the recognition accuracy of traffic signals by the traffic signal recognition method according to the present embodiment will be described. In this evaluation experiment, a vehicle V10 equipped with the traffic signal recognition device 100 was run along a general road, and data indicating the traffic signal recognized by the traffic signal recognition device 100 at that time was collected.
その一般道は7.7[km]であり、車両V10はその一般道を往復する。このとき車両V10は、38個の信号機が設置された場所を通過する。交通信号認識装置100のカメラ101は、車両V10の走行中に撮影によって撮影画像7,958枚を取得する。これらの撮影画像は、点灯色が青色の信号機が映し出された4,832枚の画像と、点灯色が黄色の信号機が映し出された111枚の画像と、点灯色が赤色の信号機が映し出された3,015枚の画像とによって構成される。これらの撮影画像から、本実施の形態における機械学習を利用した交通信号認識方法と、本実施の形態における機械学習を利用しない交通信号認識方法との認識精度を評価する。なお、本実施の形態における機械学習を利用した交通信号認識方法と、本実施の形態における機械学習を利用しない交通信号認識方法とをそれぞれ、以下、交通信号認識方法m1およびm2という。また、その評価では、基準となる2つの交通信号認識方法(以下、基準認識方法Bm1および基準認識方法Bm2という)による認識結果と、本実施の形態における交通信号認識方法m1およびm2による認識結果とを比較する。基準認識方法Bm1では、RGB画像をSV画像に変換し、そのSV画像のコントラスを変更することなくそのSV画像から信号機の点灯領域を特定する。基準認識方法Bm2では、そのSV画像のコントラスを正規化し、正規化されたSV画像から信号機の点灯領域を特定する。 The ordinary road is 7.7 [km], and the vehicle V10 reciprocates on the ordinary road. At this time, the vehicle V10 passes through a place where 38 traffic lights are installed. The camera 101 of the traffic signal recognition apparatus 100 acquires 7,958 shot images by shooting while the vehicle V10 is traveling. These captured images were 4,832 images with a blue traffic light reflected, 111 images with a yellow traffic light reflected, and a red traffic light. It is composed of 3,015 images. From these captured images, the recognition accuracy of the traffic signal recognition method using machine learning in the present embodiment and the traffic signal recognition method not using machine learning in the present embodiment is evaluated. The traffic signal recognition method using machine learning in the present embodiment and the traffic signal recognition method not using machine learning in the present embodiment are hereinafter referred to as traffic signal recognition methods m1 and m2, respectively. In the evaluation, the recognition result by the two reference traffic signal recognition methods (hereinafter referred to as the reference recognition method Bm1 and the reference recognition method Bm2) and the recognition result by the traffic signal recognition methods m1 and m2 in the present embodiment Compare In the reference recognition method Bm1, the RGB image is converted into an SV image, and the lighting area of the traffic light is specified from the SV image without changing the contrast of the SV image. In the reference recognition method Bm2, the contrast of the SV image is normalized, and the lighting area of the traffic light is specified from the normalized SV image.
ここで、本評価実験における上記各パラメータは、dT=150[mm]、dV=300[mm],cz=0.25,croi=3.0,ch=0.1,ss=1.2[mm],α=0.7,dl=0.4[mm],csurf=20,000,cmax=2.5,cmin=0.5,gthresh=0.65,G=10.0,dfar=120[mm]である。各パラメータは、カメラ101の性能及び経験的に決定された。 Here, the above parameters in this evaluation experiment are as follows: d T = 150 [mm], d V = 300 [mm], c z = 0.25, c roi = 3.0, c h = 0.1, s. s = 1.2 [mm], α = 0.7, d l = 0.4 [mm], c surf = 20,000, c max = 2.5, c min = 0.5, g thresh = 0 .65, G = 10.0, d far = 120 [mm]. Each parameter was determined based on the performance of the camera 101 and experience.
図12は、各認識方法による交通信号の認識結果を示す図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating a traffic signal recognition result by each recognition method.
図12には、本実施の形態における交通信号認識方法m1およびm2と、基準認識方法Bm1およびBm2とのそれぞれの、正解率(TP:True Positive)と、誤認識率(FP:False Positive)と、未認識率(FN:False Negative)とが示されている。誤認識率FPには、交通信号の点灯色を間違って認識してしまう誤認識率と、背景の色を点灯色として認識してしまう誤認識率とがある。なお、正解率は、信号機の点灯色を正しく認識した割合であり、未認識率は、信号機の点灯色を認識しなかった割合である。 In FIG. 12, the correct answer rate (TP: True Positive) and the false recognition rate (FP: False Positive) of the traffic signal recognition methods m1 and m2 and the reference recognition methods Bm1 and Bm2 in the present embodiment, respectively. The unrecognized rate (FN: False Negative) is shown. The erroneous recognition rate FP includes an erroneous recognition rate that erroneously recognizes the lighting color of the traffic signal and an erroneous recognition rate that recognizes the background color as the lighting color. The correct answer rate is a rate at which the lighting color of the traffic light is correctly recognized, and the unrecognized rate is a rate at which the lighting color of the traffic signal is not recognized.
この図12に示す認識結果から、改善SV画像を利用した本実施の形態における交通信号認識方法m1およびm2の方が、一般的なSV画像を用いる基準認識方法Bm1およびBm2に比べて、認識精度が向上していることが確認できる。また、本実施の形態における交通信号認識方法m1およびm2では、未認識率FNの低減が確認できる。 From the recognition result shown in FIG. 12, the traffic signal recognition methods m1 and m2 in the present embodiment using the improved SV image are more accurate than the standard recognition methods Bm1 and Bm2 using the general SV image. Can be confirmed. Further, in the traffic signal recognition methods m1 and m2 in the present embodiment, it is possible to confirm the reduction of the unrecognized rate FN.
一方、本実施の形態における交通信号認識方法m1およびm2では、黄色および赤色において10[%]以上の点灯色の誤認識が確認された。つまり、黄色と赤色とのそれぞれを、互いに他方の色と間違えて認識してしまう状況が確認された。しかし、本実施の形態における交通信号認識方法m1では、機械学習によって信号機全体の形状を認識するため、信号機全体の形状に対する点灯部分の位置を考慮することで将来的な誤認識の低減が期待できる。 On the other hand, in traffic signal recognition methods m1 and m2 in the present embodiment, erroneous recognition of lighting colors of 10% or more in yellow and red was confirmed. That is, it was confirmed that each of yellow and red was mistakenly recognized as the other color. However, in the traffic signal recognition method m1 in the present embodiment, since the shape of the entire traffic signal is recognized by machine learning, it is possible to reduce future misrecognition by considering the position of the lighting portion with respect to the overall shape of the traffic signal. .
図13は、典型的な走行シーンでの、SV画像と、適応型コントラスト改善処理によって得られる改善SV画像と、事前対数オッズ分布とを示す図である。具体的には、図13は、連続する複数の撮影画像のそれぞれのROI内のRGB画像と、そのRGB画像に対応するSV画像と、そのSV画像に対して適応型コントラスト改善処理を行うことによって得られた改善SV画像と、その適応型コントラスト改善処理に用いられる事前対数オッズ分布とを示している。なお、被写体および背景などを分かり易くするために、図13では、赤色に点灯する認識対象信号機が映し出されたRGB画像を、白と黒によって表現される画像として示す。 FIG. 13 is a diagram illustrating an SV image, an improved SV image obtained by adaptive contrast improvement processing, and a prior log odds distribution in a typical driving scene. Specifically, FIG. 13 shows an example in which an RGB image in each ROI of a plurality of consecutive captured images, an SV image corresponding to the RGB image, and adaptive contrast improvement processing are performed on the SV image. The obtained improved SV image and the prior log odds distribution used for the adaptive contrast improvement processing are shown. In order to make the subject and the background easy to understand, in FIG. 13, the RGB image on which the recognition target signal lighted in red is projected is shown as an image expressed in white and black.
通常のSV画像では、認識対象信号機以外の点灯物(他の信号機など)も強調されている。しかし、改善SV画像では、各ピクセル位置における認識対象信号機の存在確率に応じてコントラストが改善されている。したがって、認識対象信号以外の点灯物が強調されることを抑えることができる。 In a normal SV image, lighting objects (other traffic lights, etc.) other than the recognition target traffic light are also emphasized. However, in the improved SV image, the contrast is improved according to the existence probability of the recognition target signal device at each pixel position. Therefore, it is possible to suppress the lighting object other than the recognition target signal from being emphasized.
図14は、本実施の形態における交通信号認識方法m2での、認識対象信号機までの距離に応じた正解率と未認識率とを、基準認識方法Bm2と比較して示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing the correct rate and the unrecognized rate according to the distance to the recognition target traffic signal in the traffic signal recognition method m2 in the present embodiment in comparison with the reference recognition method Bm2.
この図14に示すように、本実施の形態における交通信号認識方法m2では、認識対象信号機が遠くにあっても、近くにある場合と同様に、その点灯色(緑色および赤色)を見逃すことなく正しく認識することができる。 As shown in FIG. 14, in the traffic signal recognition method m2 in the present embodiment, even if the recognition target traffic signal is far away, the lighting colors (green and red) are not overlooked as in the case of being near. Can be recognized correctly.
このように、本実施の形態における交通信号認識方法では、多くの信号機が並ぶ状況においても誤認識および未認識の頻度を抑えることができる。 As described above, in the traffic signal recognition method according to the present embodiment, the frequency of erroneous recognition and unrecognition can be suppressed even in a situation where many traffic lights are lined up.
[まとめ]
以上のように、本実施の形態における交通信号認識方法は、道路に設置された信号機の点灯色を交通信号として認識する交通信号認識方法であって、車両V10に搭載されたカメラ101による撮影によって撮影画像を取得する画像取得ステップ(S11)と、車両V10周辺に設置されている複数の信号機の位置および向きを示す地図情報、ならびに車両V10の状態に基づいて、その複数の信号機の中から、車両V10に対向する第1の信号機を検索する検索ステップ(S12)と、その地図情報、車両V10の状態およびカメラの状態に基づいて、撮影画像の中から、第1の信号機を含む領域を第1の関心領域として算出する関心領域算出ステップ(S13)と、算出された第1の関心領域内の各位置における第1の信号機の存在確率を示す事前確率分布を算出する分布算出ステップ(S14)と、第1の関心領域の画像のコントラストを、その事前確率分布にしたがって更新することによって、コントラスト更新画像を生成するコントラスト更新ステップ(S16)と、そのコントラスト更新画像から特徴点を抽出することによって、第1の関心領域内における第1の信号機の点灯部分の領域を点灯領域として特定する点灯領域特定ステップ(S17)と、特定された点灯領域の色に基づいて、第1の信号機の点灯色を認識する認識ステップ(S18)とを含む。
[Summary]
As described above, the traffic signal recognition method according to the present embodiment is a traffic signal recognition method for recognizing the lighting color of a traffic light installed on a road as a traffic signal, and is obtained by photographing with the camera 101 mounted on the vehicle V10. Based on the image acquisition step (S11) for acquiring a captured image, map information indicating the position and orientation of a plurality of traffic lights installed around the vehicle V10, and the state of the vehicle V10, among the plurality of traffic lights, Based on the search step (S12) for searching for the first traffic light facing the vehicle V10 and its map information, the state of the vehicle V10 and the state of the camera, a region including the first traffic light is selected from the captured images. Region-of-interest calculation step (S13) to be calculated as one region of interest, and the existence probability of the first traffic light at each position in the calculated first region of interest A distribution calculating step (S14) for calculating a prior probability distribution to be shown, and a contrast updating step (S16) for generating a contrast update image by updating the contrast of the image of the first region of interest according to the prior probability distribution. A lighting area specifying step (S17) for specifying the area of the lighting portion of the first traffic light in the first region of interest as a lighting area by extracting feature points from the contrast update image, and the specified lighting area A recognition step (S18) for recognizing the lighting color of the first traffic light based on the color of the first traffic light.
なお、第1の信号機は上述の認識対象信号機であり、関心領域は上述のROIである。また、事前確率分布は例えば上述の事前対数オッズ分布Lt,i Priorであってもよく、地図対数オッズ分布Lt,i Mapであってもよい。 The first traffic light is the above-described recognition target traffic light, and the region of interest is the above-described ROI. Further, the prior probability distribution may be, for example, the above-mentioned prior log odds distribution L t, i Prior or the map log odds distribution L t, i Map .
これにより、第1の関心領域の画像のコントラストが、事前確率分布にしたがって更新されることによって、コントラスト更新画像が生成される。したがって、そのコントラスト更新画像内において、第1の信号機が存在する確率の高い位置と、第1の信号機が存在する確率の低い位置とにおける画素値のコントラストを大きくすることができる。そして、そのコントラスト更新画像に基づいて点灯領域が特定されるため、第1の関心領域に第1の信号機以外の他の信号機が含まれていても、第1の信号機の点灯部分に対応する点灯領域をその第1の関心領域から正確に特定することができる。その結果、第1の信号機の点灯色を適切に認識することができ、交通信号の認識精度を向上することができる。 Thereby, the contrast update image is generated by updating the contrast of the image of the first region of interest according to the prior probability distribution. Therefore, in the contrast update image, it is possible to increase the contrast of pixel values at a position where the probability that the first traffic light exists is high and a position where the probability that the first traffic light exists is low. Since the lighting area is specified based on the contrast update image, the lighting corresponding to the lighting portion of the first traffic light is included even if other traffic lights other than the first traffic light are included in the first region of interest. A region can be accurately identified from its first region of interest. As a result, the lighting color of the first traffic light can be properly recognized, and the traffic signal recognition accuracy can be improved.
また、事前確率分布は、第1の関心領域の中央に近いほど高い存在確率を示してもよい。 Further, the prior probability distribution may indicate a higher existence probability as it is closer to the center of the first region of interest.
これにより、第1の信号機が中央に配置されるように算出される第1の関心領域に対して、事前確率分布を適切に算出することができる。 Thereby, it is possible to appropriately calculate the prior probability distribution for the first region of interest calculated so that the first traffic light is arranged in the center.
また、コントラスト更新ステップ(S16)では、第1の関心領域内の各位置の画素値を、事前確率分布によって示される当該位置の存在確率が高いほど、大きな画素値に変更することによって、第1の関心領域の画像のコントラストを更新してもよい。 In the contrast update step (S16), the pixel value at each position in the first region of interest is changed to a larger pixel value as the existence probability of the position indicated by the prior probability distribution is higher. The contrast of the image of the region of interest may be updated.
これにより、コントラスト更新画像内において、第1の信号機が存在する確率の高い位置と、第1の信号機が存在する確率の低い位置とにおける画素値のコントラストを適切に大きくすることができる。 Thereby, in the contrast update image, it is possible to appropriately increase the contrast of pixel values at a position where the probability that the first traffic light exists is high and a position where the probability that the first traffic light exists is low.
また、検索ステップ(S12)では、複数の信号機の中から、車両V10に対向する信号機として、さらに第2の信号機を検索し、関心領域算出ステップ(S13)では、地図情報、車両V10の状態およびカメラ101の状態に基づいて、撮影画像の中から、さらに、第2の信号機を含む領域を第2の関心領域として算出し、分布算出ステップ(S14)では、認識対象の信号機に対して予め定められた2次元空間内の確率分布を示す第1のテンプレートを、第1の関心領域のサイズに調整し、認識対象外の信号機に対して予め定められた2次元空間内の確率分布を示す第2のテンプレートを、第2の関心領域のサイズに調整し、それぞれサイズ調整された第1のテンプレートと第2のテンプレートとを、第1および第2の関心領域の配置にしたがって加算することによって、第1の関心領域内の各位置における確率を示す地図確率分布を算出し、その地図確率分布に基づいて事前確率分布を算出してもよい。 In the search step (S12), a second traffic signal is further searched as a traffic signal facing the vehicle V10 from the plurality of traffic signals. In the region of interest calculation step (S13), the map information, the state of the vehicle V10, and Based on the state of the camera 101, a region including the second traffic light is further calculated as a second region of interest from the photographed image. In the distribution calculation step (S14), a predetermined traffic signal is determined in advance. The first template showing the probability distribution in the two-dimensional space is adjusted to the size of the first region of interest, and the first template showing the probability distribution in the two-dimensional space predetermined for the traffic lights not to be recognized. The two templates are adjusted to the size of the second region of interest, and the first and second templates respectively adjusted in size are arranged in the first and second regions of interest. Thus by adding, to calculate a map probability distribution showing a probability at each position in the first ROI may calculate a prior probability distribution on the basis of the map probability distribution.
なお、第1および第2の関心領域は、例えば図7に示すように、ポジティブROIおよびネガティブROIに相当し、第1および第2のテンプレートはそれぞれ、例えば図7に示すように、ポジティブテンプレートおよびネガティブテンプレートに相当する。 The first and second regions of interest correspond to a positive ROI and a negative ROI, for example, as shown in FIG. 7, and the first and second templates are, for example, as shown in FIG. Corresponds to a negative template.
これにより、第2の信号機が第1の関心領域に含まれていても、地図情報、車両V10の状態およびカメラ101の状態に基づいて、第1の信号機の存在確率をより正確に示す事前確率分布を算出することができる。 Thereby, even if the second traffic signal is included in the first region of interest, the prior probability that more accurately indicates the existence probability of the first traffic signal based on the map information, the state of the vehicle V10, and the state of the camera 101 Distribution can be calculated.
また、前記第1のテンプレートは、2次元空間の水平方向の中央に近いほど高い存在確率を示し、前記第2のテンプレートは、2次元空間の水平方向および垂直方向のそれぞれの中央に近いほど低い存在確率を示してもよい。 The first template has a higher existence probability as it is closer to the center in the horizontal direction of the two-dimensional space, and the second template is lower as it is closer to the center in the horizontal direction and the vertical direction of the two-dimensional space. An existence probability may be indicated.
これにより、図7に示すように、第1の信号機の存在確率をより正確に示す事前確率分布を算出することができる。 Thereby, as shown in FIG. 7, the prior probability distribution which shows more accurately the existence probability of the first traffic light can be calculated.
また、交通信号認識方法は、さらに、認識ステップ(S18)によって第1の信号機の点灯色が認識されたときには、第1の関心領域内において、特定された点灯領域に近いほど高い存在確率を示す観測確率分布を算出し、その観測確率分布を事前確率分布に加算することによって、事後確率分布を算出する事後分布算出ステップ(S21)を含み、画像取得ステップ(S11)によって、上述の撮影画像に後続する撮影画像である後続画像がさらに取得されたときには、関心領域算出ステップ(S13)では、さらに、後続画像から第1の関心領域を再び算出し、分布算出ステップ(S14)では、さらに、再び算出された前記第1の関心領域に対して前記地図確率分布を算出し、その地図確率分布に事後確率分布を加算することによって、事前確率分布を更新し、コントラスト更新ステップ(S16)では、さらに、再び算出された第1の関心領域に対するコントラスト更新画像の生成を、更新された事前確率分布にしたがって行ってもよい。 Further, the traffic signal recognition method further shows a higher probability of existence in the first region of interest as it is closer to the specified lighting region when the lighting color of the first traffic light is recognized in the recognition step (S18). It includes an a posteriori distribution calculating step (S21) for calculating an observation probability distribution and adding the observation probability distribution to the a priori probability distribution to calculate the a posteriori probability distribution. When a subsequent image, which is a subsequent captured image, is further acquired, the region of interest calculation step (S13) further calculates the first region of interest from the subsequent image again, and the distribution calculation step (S14) further again By calculating the map probability distribution for the calculated first region of interest and adding the posterior probability distribution to the map probability distribution Update the prior probability distribution, in contrast updating step (S16), further, the first generation of contrast updated image region of interest, may be performed according to the updated prior probability distribution calculated again.
なお、観測確率分布および事後確率分布はそれぞれ、例えば図11に示す確率対数オッズ分布および事後対数オッズ分布に相当する。 The observation probability distribution and the posterior probability distribution correspond to, for example, the probability log odds distribution and the posterior log odds distribution shown in FIG.
これにより、第1の信号機の点灯色が認識された後には、その第1の信号機の点灯部分に対応する点灯領域に近いほど高い存在確率を示す観測確率分布が、事前確率分布に反映される。したがって、事前確率分布によって示される第1の信号機の存在確率には、第1の信号機の過去の認識結果が反映されているため、その事前確率分布は、第1の信号機の存在確率をより正確に示すことができる。その事前確率分布を用いることによって、第1の信号機の点灯色の認識精度をより高めることができる。 Thereby, after the lighting color of the first traffic light is recognized, an observation probability distribution that indicates a higher probability of existence as it is closer to the lighting area corresponding to the lighting portion of the first traffic light is reflected in the prior probability distribution. . Therefore, since the past recognition result of the first traffic light is reflected in the existence probability of the first traffic light indicated by the prior probability distribution, the prior probability distribution more accurately indicates the presence probability of the first traffic light. Can be shown. By using the prior probability distribution, the lighting color recognition accuracy of the first traffic light can be further increased.
また、交通信号認識方法は、さらに、認識ステップ(S18)において第1の信号機の点灯色を認識することができなかったときには、機械学習を利用して第1の関心領域の画像から第1の信号機の点灯色を認識する再認識ステップ(S20)を含んでもよい。 Further, the traffic signal recognition method further uses the machine learning to obtain the first signal from the first region of interest when the lighting color of the first traffic light cannot be recognized in the recognition step (S18). A re-recognition step (S20) for recognizing the lighting color of the traffic light may be included.
これにより、例えば、撮影画像に映し出された信号機の点灯部分が日照条件などによって暗くなっているために、認識ステップ(S18)で正しく点灯色を認識することができなくても、機械学習によってその点灯色を認識することができる。 Thus, for example, even if the lighting color of the traffic light displayed in the photographed image is dark due to sunshine conditions or the like, even if the lighting color cannot be correctly recognized in the recognition step (S18), the machine learning does not The lighting color can be recognized.
また、コントラスト更新ステップでは、色空間を構成する色相、彩度および明度のうちの、彩度および明度のみによって表現される第1の関心領域の画像のコントラストを更新してもよい。 Further, in the contrast update step, the contrast of the image of the first region of interest expressed only by the saturation and lightness out of the hue, saturation and lightness constituting the color space may be updated.
これにより、第1の信号機の点灯部分に対応する点灯領域をより強調させたコントラスト更新画像を生成することができ、より正確に点灯領域を特定することができる。 Thereby, the contrast update image which emphasized the lighting area corresponding to the lighting part of the 1st traffic light can be produced | generated, and a lighting area can be pinpointed more correctly.
なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態の交通信号認識装置100などを実現するソフトウェアは、図4に示すフローチャートに含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。 In the above embodiment, each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Here, the software that realizes the traffic signal recognition apparatus 100 according to the above-described embodiment is a program that causes a computer to execute each step included in the flowchart shown in FIG.
以上、本発明の一態様に係る交通信号認識方法および交通信号認識装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも、本発明の範囲内に含まれてもよい。 As described above, the traffic signal recognition method and the traffic signal recognition device according to one aspect of the present invention have been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the meaning of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art may be included in the scope of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、矩形状のROIを算出したが、ROIの形状は矩形状に限らず他の形状(例えば円形または三角形など)であってもよい。 For example, in the above embodiment, a rectangular ROI is calculated, but the shape of the ROI is not limited to a rectangular shape, and may be another shape (for example, a circle or a triangle).
また、上記実施の形態では、特徴点の抽出にSURFアルゴリズムを用いたが、SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)などの他のアルゴリズムを用いてもよい。 In the above embodiment, the SURF algorithm is used for extracting feature points. However, other algorithms such as SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) may be used.
本発明の一態様に係る交通信号認識方法は、交通信号の認識精度を向上することができるという効果を奏し、例えば、自動運転のために車両に搭載される交通信号認識装置または自動運転支援装置などに適用することができる。 The traffic signal recognition method according to an aspect of the present invention has an effect of improving the recognition accuracy of traffic signals. For example, a traffic signal recognition device or an automatic driving support device mounted on a vehicle for automatic driving. Etc.
100 交通信号認識装置
101 カメラ
102 車両状態検出部
103 地図情報保持部
104 信号機検索部
105 ROI算出部
106 確率分布算出部
107 画像処理部
108 信号認識部
V10 車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Traffic signal recognition apparatus 101 Camera 102 Vehicle state detection part 103 Map information holding part 104 Traffic signal search part 105 ROI calculation part 106 Probability distribution calculation part 107 Image processing part 108 Signal recognition part V10 Vehicle
Claims (9)
車両に搭載されたカメラによる撮影によって撮影画像を取得する画像取得ステップと、
前記車両周辺に設置されている複数の信号機の位置および向きを示す地図情報、ならびに前記車両の状態に基づいて、前記複数の信号機の中から、前記車両に対向する第1の信号機を検索する検索ステップと、
前記地図情報、前記車両の状態および前記カメラの状態に基づいて、前記撮影画像の中から、前記第1の信号機を含む領域を第1の関心領域として算出する関心領域算出ステップと、
算出された前記第1の関心領域内の各位置における前記第1の信号機の存在確率を示す事前確率分布を算出する分布算出ステップと、
前記第1の関心領域の画像のコントラストを、前記事前確率分布にしたがって更新することによって、コントラスト更新画像を生成するコントラスト更新ステップと、
前記コントラスト更新画像から特徴点を抽出することによって、前記第1の関心領域内における前記第1の信号機の点灯部分の領域を点灯領域として特定する点灯領域特定ステップと、
特定された前記点灯領域の色に基づいて、前記第1の信号機の点灯色を認識する認識ステップと
を含む交通信号認識方法。 A traffic signal recognition method for recognizing a lighting color of a traffic light installed on a road as a traffic signal,
An image acquisition step of acquiring a photographed image by photographing with a camera mounted on the vehicle;
Search for searching for a first traffic signal facing the vehicle from among the plurality of traffic signals based on map information indicating positions and directions of the traffic signals installed around the vehicle and a state of the vehicle. Steps,
A region-of-interest calculation step of calculating a region including the first traffic light as a first region of interest from the captured image based on the map information, the state of the vehicle, and the state of the camera;
A distribution calculating step of calculating a prior probability distribution indicating the existence probability of the first traffic light at each position in the calculated first region of interest;
A contrast update step of generating a contrast update image by updating the contrast of the image of the first region of interest according to the prior probability distribution;
A lighting area specifying step of specifying a lighting area of the first traffic light in the first region of interest as a lighting area by extracting feature points from the contrast update image;
A recognition step of recognizing a lighting color of the first traffic light based on the identified color of the lighting area.
請求項1に記載の交通信号認識方法。 The traffic signal recognition method according to claim 1, wherein the prior probability distribution indicates a higher existence probability as being closer to a center of the first region of interest.
前記第1の関心領域内の各位置の画素値を、前記事前確率分布によって示される当該位置の存在確率が高いほど、大きな画素値に変更することによって、前記第1の関心領域の画像のコントラストを更新する
請求項1または2に記載の交通信号認識方法。 In the contrast update step,
By changing the pixel value of each position in the first region of interest to a larger pixel value as the existence probability of the position indicated by the prior probability distribution is higher, the image of the first region of interest The traffic signal recognition method according to claim 1 or 2, wherein the contrast is updated.
前記複数の信号機の中から、前記車両に対向する信号機として、さらに第2の信号機を検索し、
前記関心領域算出ステップでは、
前記地図情報、前記車両の状態および前記カメラの状態に基づいて、前記撮影画像の中から、さらに、前記第2の信号機を含む領域を第2の関心領域として算出し、
前記分布算出ステップでは、
認識対象の信号機に対して予め定められた2次元空間内の確率分布を示す第1のテンプレートを、前記第1の関心領域のサイズに調整し、
認識対象外の信号機に対して予め定められた2次元空間内の確率分布を示す第2のテンプレートを、前記第2の関心領域のサイズに調整し、
それぞれサイズ調整された前記第1のテンプレートと前記第2のテンプレートとを、前記第1および第2の関心領域の配置にしたがって加算することによって、前記第1の関心領域内の各位置における確率を示す地図確率分布を算出し、
前記地図確率分布に基づいて前記事前確率分布を算出する
請求項1〜3の何れか1項に記載の交通信号認識方法。 In the search step,
Search for a second traffic signal as a traffic signal facing the vehicle from among the plurality of traffic signals,
In the region of interest calculation step,
Based on the map information, the state of the vehicle, and the state of the camera, a region including the second traffic light is further calculated as a second region of interest from the captured image.
In the distribution calculating step,
Adjusting a first template indicating a probability distribution in a predetermined two-dimensional space for a traffic signal to be recognized to a size of the first region of interest;
Adjusting a second template indicating a probability distribution in a predetermined two-dimensional space for a traffic light that is not a recognition target to the size of the second region of interest;
By adding the first template and the second template, each of which has been adjusted in size, according to the arrangement of the first and second regions of interest, the probability at each position in the first region of interest is obtained. Calculate the map probability distribution shown,
The traffic signal recognition method according to claim 1, wherein the prior probability distribution is calculated based on the map probability distribution.
請求項4に記載の交通信号認識方法。 The first template has a higher existence probability as it is closer to the center in the horizontal direction of the two-dimensional space, and the second template has a lower existence probability as it is closer to the center in the horizontal direction and the vertical direction of the two-dimensional space. The traffic signal recognition method according to claim 4.
前記認識ステップによって前記第1の信号機の点灯色が認識されたときには、前記第1の関心領域内において、特定された前記点灯領域に近いほど高い存在確率を示す観測確率分布を算出し、前記観測確率分布を前記事前確率分布に加算することによって、事後確率分布を算出する事後分布算出ステップを含み、
前記画像取得ステップによって、前記撮影画像に後続する撮影画像である後続画像がさらに取得されたときには、
前記関心領域算出ステップでは、さらに、
前記後続画像から前記第1の関心領域を再び算出し、
前記分布算出ステップでは、さらに、
再び算出された前記第1の関心領域に対して前記地図確率分布を算出し、
前記地図確率分布に前記事後確率分布を加算することによって、前記事前確率分布を更新し、
前記コントラスト更新ステップでは、さらに、
再び算出された前記第1の関心領域に対する前記コントラスト更新画像の生成を、更新された前記事前確率分布にしたがって行う
請求項4または5に記載の交通信号認識方法。 The traffic signal recognition method further includes:
When the lighting color of the first traffic light is recognized by the recognition step, an observation probability distribution indicating a higher existence probability is calculated in the first region of interest as it is closer to the specified lighting region, and the observation A posterior distribution calculating step of calculating a posterior probability distribution by adding a probability distribution to the prior probability distribution;
When a subsequent image that is a captured image subsequent to the captured image is further acquired by the image acquisition step,
In the region of interest calculation step,
Recalculating the first region of interest from the subsequent image;
In the distribution calculating step,
Calculating the map probability distribution for the first region of interest calculated again;
Updating the prior probability distribution by adding the posterior probability distribution to the map probability distribution;
In the contrast update step,
The traffic signal recognition method according to claim 4 or 5, wherein generation of the contrast update image for the first region of interest calculated again is performed according to the updated prior probability distribution.
前記認識ステップにおいて前記第1の信号機の点灯色を認識することができなかったときには、機械学習を利用して前記第1の関心領域の画像から前記第1の信号機の点灯色を認識する再認識ステップを含む
請求項1〜6の何れか1項に記載の交通信号認識方法。 The traffic signal recognition method further includes:
Re-recognition of recognizing the lighting color of the first traffic light from the image of the first region of interest using machine learning when the lighting color of the first traffic light could not be recognized in the recognition step. The traffic signal recognition method according to claim 1, comprising steps.
色空間を構成する色相、彩度および明度のうちの、彩度および明度のみによって表現される前記第1の関心領域の画像のコントラストを更新する
請求項1〜7の何れか1項に記載の交通信号認識方法。 In the contrast update step,
The contrast of the image of the first region of interest expressed only by saturation and lightness out of hue, saturation and lightness constituting the color space is updated. Traffic signal recognition method.
撮影によって撮影画像を取得する、車両に搭載されたカメラと、
前記車両周辺に設置されている複数の信号機の位置および向きを示す地図情報、ならびに前記車両の状態に基づいて、前記複数の信号機の中から、前記車両に対向する第1の信号機を検索する検索部と、
前記地図情報、前記車両の状態および前記カメラの状態に基づいて、前記撮影画像の中から、前記第1の信号機を含む領域を第1の関心領域として算出する関心領域算出部と、
算出された前記第1の関心領域内の各位置における前記第1の信号機の存在確率を示す事前確率分布を算出する確率分布算出部と、
前記第1の関心領域の画像のコントラストを、前記事前確率分布にしたがって更新することによって、コントラスト更新画像を生成する画像処理部と、
前記コントラスト更新画像から特徴点を抽出することによって、前記第1の関心領域内における前記第1の信号機の点灯部分の領域を点灯領域として特定し、特定された前記点灯領域の色に基づいて、前記第1の信号機の点灯色を認識する信号認識部と
を備える交通信号認識装置。 A traffic signal recognition device for recognizing a lighting color of a traffic light installed on a road as a traffic signal,
A camera mounted on the vehicle that captures the captured image by shooting,
Search for searching for a first traffic signal facing the vehicle from among the plurality of traffic signals based on map information indicating positions and directions of the traffic signals installed around the vehicle and a state of the vehicle. And
A region-of-interest calculator that calculates, as a first region of interest, a region including the first traffic light from the captured image based on the map information, the state of the vehicle, and the state of the camera;
A probability distribution calculating unit that calculates a prior probability distribution indicating the existence probability of the first traffic light at each position in the calculated first region of interest;
An image processing unit that generates a contrast update image by updating the contrast of the image of the first region of interest according to the prior probability distribution;
By extracting a feature point from the contrast update image, the lighting area of the first traffic light in the first region of interest is identified as a lighting area, and based on the color of the identified lighting area, A traffic signal recognition device comprising: a signal recognition unit that recognizes a lighting color of the first traffic light.
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|---|---|
| JP (1) | JP6819996B2 (en) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020067896A (en) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | Travelable direction detection device and travelable direction detection method |
| JP2020200033A (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | バイドゥ ユーエスエイ エルエルシーBaidu USA LLC | Detecting adversarial samples by vision based perception system |
| JP2021076884A (en) * | 2019-11-05 | 2021-05-20 | 三菱スペース・ソフトウエア株式会社 | Automatic detection system and automatic detection program |
| CN113469109A (en) * | 2021-07-16 | 2021-10-01 | 阿波罗智联(北京)科技有限公司 | Traffic light identification result processing method and device, road side equipment and cloud control platform |
| JP2021536069A (en) * | 2019-05-28 | 2021-12-23 | シェンチェン センスタイム テクノロジー カンパニー リミテッドShenzhen Sensetime Technology Co., Ltd | Signal indicator status detection method and device, operation control method and device |
| WO2022024332A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 日本電気株式会社 | Important region setting device, encoding device, network camera, important region setting method, and program recording medium |
| JP2022514891A (en) * | 2018-12-21 | 2022-02-16 | コンチネンタル オートモーティブ システムズ インコーポレイテッド | Systems and methods for automatic image labeling for supervised machine learning |
| GB2602629A (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-13 | Nissan Motor Mfg Uk Limited | Traffic light signal detection |
| GB2602630A (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-13 | Nissan Motor Mfg Uk Limited | Traffic light detection |
| JP2023006539A (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-18 | 大日本印刷株式会社 | Information code reader, game device, information code reading method, computer program, and method of generating learning model |
| CN115984826A (en) * | 2023-03-02 | 2023-04-18 | 安徽蔚来智驾科技有限公司 | Traffic signal light perception method, vehicle control method, device, medium and vehicle |
| CN116542961A (en) * | 2023-05-31 | 2023-08-04 | 广州高新兴机器人有限公司 | Safety channel lamp lighting detection method, device and robot |
| JP2023115677A (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-21 | 株式会社デンソーテン | Image processing device, image processing method and program |
| US11742442B2 (en) | 2017-03-31 | 2023-08-29 | The Boeing Company | Method of processing inconsistencies in solar cell devices and devices formed thereby |
| WO2023188807A1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 住友電気工業株式会社 | Information processing device, information processing method, and computer program |
| CN118553105A (en) * | 2024-05-10 | 2024-08-27 | 重庆赛力斯凤凰智创科技有限公司 | Traffic signal lamp color compensation method and device |
| US12394214B2 (en) | 2023-03-15 | 2025-08-19 | Denso Ten Limited | Image processing apparatus |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164853A (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | System and method for traffic signal recognition |
| JP2014215925A (en) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | オムロン株式会社 | Image processor, image processing method, image processing control program, and recording medium |
| JP2016143324A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 株式会社デンソー | Object detection device |
-
2016
- 2016-10-14 JP JP2016203118A patent/JP6819996B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164853A (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | System and method for traffic signal recognition |
| JP2014215925A (en) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | オムロン株式会社 | Image processor, image processing method, image processing control program, and recording medium |
| JP2016143324A (en) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 株式会社デンソー | Object detection device |
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12119418B2 (en) | 2017-03-31 | 2024-10-15 | The Boeing Company | Method of processing inconsistencies in solar cell devices and devices formed thereby |
| US11742442B2 (en) | 2017-03-31 | 2023-08-29 | The Boeing Company | Method of processing inconsistencies in solar cell devices and devices formed thereby |
| JP7172441B2 (en) | 2018-10-25 | 2022-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | Travelable direction detection device and available direction detection method |
| JP2020067896A (en) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | Travelable direction detection device and travelable direction detection method |
| JP2022514891A (en) * | 2018-12-21 | 2022-02-16 | コンチネンタル オートモーティブ システムズ インコーポレイテッド | Systems and methods for automatic image labeling for supervised machine learning |
| JP7275280B2 (en) | 2018-12-21 | 2023-05-17 | コンチネンタル オートモーティブ システムズ インコーポレイテッド | Systems and methods for automatic labeling of images for supervised machine learning |
| US11544938B2 (en) | 2018-12-21 | 2023-01-03 | Continental Autonomous Mobility US, LLC | Systems and methods for automatic labeling of images for supervised machine learning |
| JP2021536069A (en) * | 2019-05-28 | 2021-12-23 | シェンチェン センスタイム テクノロジー カンパニー リミテッドShenzhen Sensetime Technology Co., Ltd | Signal indicator status detection method and device, operation control method and device |
| JP2020200033A (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | バイドゥ ユーエスエイ エルエルシーBaidu USA LLC | Detecting adversarial samples by vision based perception system |
| JP7046119B2 (en) | 2019-06-13 | 2022-04-01 | バイドゥ ユーエスエイ エルエルシー | Detection of hostile samples by a visual-based perception system |
| JP2021076884A (en) * | 2019-11-05 | 2021-05-20 | 三菱スペース・ソフトウエア株式会社 | Automatic detection system and automatic detection program |
| JP7459946B2 (en) | 2020-07-31 | 2024-04-02 | 日本電気株式会社 | Important area setting device, encoding device, important area setting method and program |
| JPWO2022024332A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | ||
| WO2022024332A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 日本電気株式会社 | Important region setting device, encoding device, network camera, important region setting method, and program recording medium |
| US12073718B2 (en) | 2020-07-31 | 2024-08-27 | Nec Corporation | Important region setting device, encoding device, network camera, important region setting method, and program recording medium |
| GB2602629A (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-13 | Nissan Motor Mfg Uk Limited | Traffic light signal detection |
| GB2602630A (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-13 | Nissan Motor Mfg Uk Limited | Traffic light detection |
| GB2602629B (en) * | 2021-01-05 | 2025-02-05 | Nissan Motor Mfg Uk Limited | Traffic light signal detection |
| JP2023006539A (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-18 | 大日本印刷株式会社 | Information code reader, game device, information code reading method, computer program, and method of generating learning model |
| JP7739789B2 (en) | 2021-06-30 | 2025-09-17 | 大日本印刷株式会社 | Information code reading device, game machine, information code reading method, computer program, and learning model generation method |
| CN113469109A (en) * | 2021-07-16 | 2021-10-01 | 阿波罗智联(北京)科技有限公司 | Traffic light identification result processing method and device, road side equipment and cloud control platform |
| JP7784912B2 (en) | 2022-02-08 | 2025-12-12 | 株式会社デンソーテン | Image processing device, image processing method and program |
| JP2023115677A (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-21 | 株式会社デンソーテン | Image processing device, image processing method and program |
| WO2023188807A1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 住友電気工業株式会社 | Information processing device, information processing method, and computer program |
| CN115984826B (en) * | 2023-03-02 | 2023-06-09 | 安徽蔚来智驾科技有限公司 | Traffic signal light perception method, vehicle control method, device, medium and vehicle |
| WO2024179135A1 (en) * | 2023-03-02 | 2024-09-06 | 安徽蔚来智驾科技有限公司 | Traffic light sensing method, vehicle control method, device, medium and vehicle |
| CN115984826A (en) * | 2023-03-02 | 2023-04-18 | 安徽蔚来智驾科技有限公司 | Traffic signal light perception method, vehicle control method, device, medium and vehicle |
| US12394214B2 (en) | 2023-03-15 | 2025-08-19 | Denso Ten Limited | Image processing apparatus |
| CN116542961A (en) * | 2023-05-31 | 2023-08-04 | 广州高新兴机器人有限公司 | Safety channel lamp lighting detection method, device and robot |
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