JPH03238566A - 消点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は三次元物体などを識別するのに利用される消点
検出装置に関する。

Ｂ、従来の技術 例えば無人搬送車両や自律走行車両では、自軍と周囲環
境との相対位置関係を把握するため、テレビカメラなど
の撮像部によって撮像された二次元画像から例えば三次
元物体を識別する必要がある。そこで、三次元物体の向
きや位置などを二次元画像から検出し識別する消点検出
技術が従来から知られている。

例えば特開昭６１−２４８３３４号公報にあるように、
撮像部で撮像された画像からエツジ情報を抽出してエツ
ジ方向を算出し、算出されたエツジの方向に基づいて直
線を発生させ、これらの直線上の全ての座標を累積する
ことにより最大の累積値をとる位置を消点として検出す
るように構成したものが知られている。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の消点検出方法によれば、エツジ点
からエツジの方向に延び消点を通る直線上の全ての点と
、さらには消点を通らない直線上のすべての点も累積し
ているために、消点位置以外にも大きな累積値をもつ位
置が発生し易く、それらの位置の累積値と消点位置の累
積値との差が小さくなり、消点位置検出の精度が悪いと
いう問題があった。

本発明の技術的課題は、異なる方向を持つ２つのエツジ
点からそれぞれのエツジ方向に直線を弓いた時の交点だ
けを消点の候補点として累積し、その最大の累積値を持
つ位置を消点位置とすることによって、消点近傍に高い
累積値を持つ点を集中させ消点位置検出精度を向上させ
ることにある。

０１課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図に対応づけて本発明を説明すると
１本発明に係る消点検出装置は、対象物を撮像する撮像
手段１と、該撮像手段ｌで撮像された画像からエツジ情
報を抽出し、このエツジ情報から複数個のエツジ点の各
座標とそのエツジの方向を算出するエツジ算出手段２と
、前記複数個のエツジ点から２点のエツジ点を抽出し、
各エツジ点の座標を通り各々のエツジの方向より決定さ
れる２本の直線の交点の座標を算出する交点算出手段３
と、前記交点の座標を累積し、最大の累積点を持つ座標
をもって消点座標とする消点判別手段４とを具備するこ
とにより、上述の技術的課題を解決する。

２１作用 撮像部１で撮像された画像に対して従来よく知られてい
る微分オペレータ処理などが施されてエツジが検出され
る。そして、エツジを構成する複数のエツジ点の各座標
とその各座標におけるエツジの方向から、各エツジ点を
通る直線が決定される。

ここで、消点とは三次元物体を透視注下で二次元画像に
撮像したときに物体の奥行きしこ関係する平行エツジ群
の集中する点（第５図参照）であり、消点は一般の物体
ではただ一点に決定すると考えられる。したがって、前
述の複数のエツジ点から抽出された２点をそれぞれ通る
２本の直線の交点は消点の候補となる。したがって、一
対のエツジ点を各々通る２本の直線を順次に算出すると
ともに２本の直線の各交点を算出し、その交点を累積し
て累積値の最大の位置を消点として決定する。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す図で、この
消点検出装置は、撮像部１と、この撮像部１で撮像した
画像からエツジ情報を抽出してエツジの方向を算出する
エツジ算出部２と、算出したエツジの方向に基づいて得
られるエツジ点を通る２本の直線の交点を順次算出する
交点算出部３と、それらの交点の座標を累積し最大の累
積値を持つ座標を消点として決定する消点判別部４とに
より構成される。なお、具体的には、エツジ算出部２．
交点算出部３および消点判別部４はマイクロプロセッサ
上でソフトウェアの形で実現される。

このようにして求められる消点情報は、例えば車両の進
行方向の制御や、絶えず消点方向へ撮像機自体を向ける
撮像機の首振り制御などに応用される。

第２図は本発明による消点検出装置の動作を説明するフ
ローチャートである。まずステップ５１００において、
撮像機１によって撮像された画像データＡ　（ｘ、ｙ）
を入力し、この画像データＡ（ｘ、ｙ）からエツジを検
出する。画像のエツジ検出の手法は従来よく知られてい
るが、例えば以下に示すような手順により行う。ステッ
プ５ＩＯ１で画像Ａ　（Ｘ＋　ｙ）のＸ方向、ｙ方向の
１次の偏微分を行い、画像データＤｘ　（ｘ＋　ｙ）ｒ
　Ｄｙ（ｘ、ｙ）を得る。ディジタル画像処理の場合、
微分は差分として計算されるため、この微分処理は次の
ように説明される。

Ｄ　Ｘ　（ｘ　ｖ　ｙ　）ミＡ（ｘｔｙ）　　Ａ（ｘ　
　１ｅｙ）Ｄｙ（ｘｅｙ）ミＡ（ｘ、ｙ）　　Ａ（ｘｅ
ｙ　　１）ステップ５１０２において、前ステップで求
められた画像データＤｘ　（ｘ＋　ｙ）ｒ　Ｄｙ　（ｘ
＋　ｙ）の中のある点（ｘｘｒｙｌ）の勾配の大きさは
、簡易計算法によって、 ｌ　Ｄ　ｘ　（ｘ　ｘ　＋　ｙ　ｘ　）　ｌ　＋　ｌ　
Ｄ　ｙ　（ｘ　ｉ＋　ｙ　ｉ）　１として求められる。

そして、この大きさがある閾値Ｔ。（定数）より大きい
場合に点（ｘｉ、ｙｉ）はエツジ点であるとする。画像
データＤｘ（ｘ。

ｙ）ｒ　Ｄｙ　（ｘｔ　ｙ）の中の点（１，ｌ）から順
次上記のエツジ判別を行い、エツジ点であれば次のステ
ップ５１０３へ進み、その点（ｘｉ、ｙｉ）のエツジの
方向θｉが次式で算出される。

θｉ　＝ｔａｎ−’　（Ｄｙ　（ｘ　ｉ　＋　ｙ　ｉ）
　／（Ｄｘ　（ｘｉ、ｙｉ）） 以上の手順によって求められたエツジ点の座標（ｘｉ、
ｙｉ）とその点におけるエツジ方向θｉのデータは、ス
テップ５１０４で新たな配列データとして順次メモリに
格納される。エツジ点でなければステップ５１０３，５
１０４をスキップしてステップ５１０５に進み、処理完
了でないと判定されるとステップ５１０２に戻って画像
データＤｘ　（ｘｔ　ｙ）ｒ　Ｄｙ　（ｘｔ　ｙ）の次
の点を検索する。

次に、ステップ５１０５では先にステップ５１Ｏ１にお
いて得られた画像データＤｘ　（ｘｔ　ｙ）＋Ｄｙ　（
ｘｔ　ｙ）の全てのデータにステップ５ＩＯ２からステ
ップ５１０４に至る処理が完了したか否かを確認し、未
完了の場合はステップ５１０２へ戻ってステップ５１０
２から上記処理を継続する。

このようにして全ての画像データＤｘ　（ｘ　＋　ｙ　
ＬＤｙ　（ｘｔ　ｙ）についてエツジ点の算出と上述の
処理が完了すると、得られたエツジ点の数をＰとすれば
エツジ点の座標とその点のエツジの方向に関する配列デ
ータＢ　（ｘｉ、ｙｉ、　　θ１）ｉ＝１〜Ｐなる集合
が得られる。

次にステップ５１０６で消点候補点の画像Ｃ（ｘ、ｙ）
をクリアする。この消点候補点の画像Ｃ（ｘ、ｙ）は、
次のステップ５１０７で得られるもので、算出されたエ
ツジの情報を含む配列データＢ（Ｘ１＋　ｙｌ＋　　θ
ｉ）に基づいて算出された消点の候補点となる位置の累
積画像である。

なお、求められている消点の位置は必ず撮像機ｌより入
力された原画像Ａ（ｘｔ　ｙ）の画面領域内に存在する
とは限らず、領域外になることもあるため、この消点の
候補点を累積するための画像Ｃ（ｘ、ｙ）の画面のサイ
ズは原画像Ａ　（Ｘ＋　ｙ）の画面より大きくするか、
もしくは画像Ｃ（ｘ。

ｙ）のｘ、ｙ両軸のスケールを縮小することが望ましい
。

ステップ５１０７は上記の消点の候補となる位置座標が
計算される消点検出処理ルーチンであり、第３図にこの
処理についての詳細なフローチャートを示す。演算を実
行するために添字ｉと−を用い、配列データＢ　（ｘｉ
、ｙｉ、　θｉ）から順次２点Ｍ（Ｘｉｙ３’ｌ＋　θ
ｌ）＋　Ｎ　（Ｘｊ＋　ｙＪ＋θ、ｊ）を取り出し、こ
のエツジ点ＭとＮから各エツジ方向に伸ばした直線の交
点座標（ｘｏｔ　ｙｏ）を求め、画像Ｃ（ｘｔ　ｙ）を
累積していくものとする。

まず、ステップ５２０１でｉ＝１、ステップ５２０２で
ｊ　＝　ｉ　＋　１に初期化する。ステップ５２０３に
おいて、エツジ点の配列データＢ（ｘｉ。

ｙｉ、θｉ）から２点Ｍ　（ｘｘ＋　３’ｌｌ　θｉ）
とＮ（ＸＪ＋　ｙＪ＋　　θｊ）を取り出してエツジ方
向θｉとθｊを比較する。θｉとθｊが近い値を持つと
２本の直線は平行に近くなるため交点の位置精度が悪く
なる。したがって抽出したエツジ点Ｍ。

Ｎのエツジ方向が平行に近い場合は処理を行わないもの
として、 Ｔ□く　θｉ−θｊｌ　＜　Ｔ　２ の条件を満たす場合だけステップ５２０４において交点
の演算を行う。ここで、エツジ方向の角度θが↓８０°
〈θ≦３６０°の場合はθ′＝１８０°−ｅとして、θ
を００〜１８０６の範囲に正規化して取り扱い、交点の
位置精度をよくするためにＴ□、Ｔ２をそれぞれおよそ
３０°　１５０゜位の値にするのが望ましい。また第３
図には説明を省略したが、θｉおよび／またはθｊがＯ
。

９０’　、１８０°近辺にある場合もそれらのエツジ点
を交点の演算処理からは除外した方が望ましい。これは
、建物、へい等の人工構築物には消点に関与しない水平
エツジ点や垂直エツジ点が多く存在するためである。

ステップ５２０４における交点の演算は、第４図の二次
元画面上で次のように説明できる。抽出されたエツジ点
Ｍ（ｘｉ、ｙｉ）とＮ　（ｘ　ｊ＋ｙｊ）とそれぞれの
エツジ方向θｉ、θｊによって決定される２直線の交点
（Ｘａｙ　ｙｏ）の間には、ｔａｎθｉ＝　（ｙｏ　　
ｙｉ）／　（ｘｏ−ｘｉ）ｔａｎＯｊ＝　（ｙｏ−ｙｊ
）／　（ｘｏ−ｘｊ）なる関係がある。上式よりＸ。＋
Ｙａを求めると、ｘｊ・ｔａｎ＆ｊ−ｘｉ−ｔａｎθｉ
＋ｙｉ−ｙｊ０ ｔａｎθｊ−ｔａｎθ１ ｔａｎθｊ−ｔａｎθ１ となる。こうして求められた交点（Ｘｏ＋３’ｏ）に対
応する画像Ｃ（Ｘｏ＋　ｙｏ）を累積する。すなわち、 Ｃ’　（Ｘａｙ　　ｙｅ）＝Ｃ（Ｘｏ＋　　ｙｅ）　　
＋α通常はα＝１として画面全体を均一の重みで取り扱
う。

第６図を参照してさらに詳細に説明すると、前回までに
累積された交点の画像Ｃ（Ｘｏ＋　ｙｏ）が例えば第６
図（ａ）に示される画像であったとし、今回の演算によ
り求められた交点（Ｘｏ＋ｙｏ）が例えば点（３，４）
であれば第６図（ｂ）の画像となり、この画像を上式に
従って累積すれば点（３，４）の値が１だけ加算されて
第６図（ｃ）に示される累積画像を得る。

さらに消点の位置割出し精度をあげるためにα＝ｆ　（
ｙｘ＋　ｙｊ）として、ｙｉ＋　ｙｊがｙ軸の消点座標
に近い程、交点の精度がよくなることを利用することも
可能である。この場合、例えば前に処理された画 像より求められた消点位置のｙ座標の値を″およそ″の
ｙ座＃Ａｙとしたり、あるいは撮像機の取付角、高さ等
から水平に車両を停車させた時の予め求められたおよそ
の消点位置のｙｆ！Ｉｉ標の値を″およそ”のｙ座標ｙ
として、αは次のように表されただし、Ｋ、Ｌは定数 または求められた交点のｙ。座標を用いて、α＝Ｋ・　
（Ｌ　−Ｉ　ｙ−ｙｏｌ　）としてもよい。

以上のステップ５２０４における交点の演算は、続くス
テップ５２０５からステップ５２０８にいたるルーチン
でエツジ点の配列データＢ（ｘｉ。

ｙｉ、　　Ｏｉ）の中の全てエツジ点に対して実行され
、第３図の消点検出処理を終了する。

最後に第２図に戻ってステップ８１０８に進み、前ステ
ップにて求められた２直線の交点、つまり消点の候補と
なる点の画像Ｃ（ｘ＋　ｙ）の中から最大の累積値を持
つ座標を検索し、この最大累積値を持つ座標を消点位置
として決定する。なお画像ｃ　（ｘ　＋　ｙ　）を平滑
化処理を施した後、最大値を求めてもよい。

このような手順により、２本の直線の交点座標を累積し
てその最大値を消点として決定でき、従来のように算出
された直線上のすべての点を累積する必要がなく、検出
精度の向上、消点位置の演算速度の向上およびメモリ容
量の低減が図れる。

以上の実施例の構成において撮像部１が撮像手段を、エ
ツジ算出部２がエツジ算出手段を、交点算出部３が交点
算出手段を、消点判別部４が消点判別手段をそれぞれ構
成する。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、エツジ点の中から順次２点を抽出し、
それらのエツジ点を通りそれぞれのエツジ方向に延長し
た２本の直線の交点だけを消点の候補点として累積し、
その最大の累積値を持つ位置を消点位置と決定するよう
にしたので、消点と全く無関係な点を累積することがな
くなり、精度よく、消息を求めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による消点検出装置の一実施例を示す全
体構成図、第２図は本発明による消点検出装置の動作を
説明するフローチャート、第３図は本発明による消点検
出処理を説明するフローチャート、第４図はエツジ点Ｍ
、Ｎから延長される２直線の交点の関係を示す説明図、
第５図は撮像された画像の一例を示す参考図、第６図（
ａ）。 （ｂ）、（Ｃ）は交点画像Ｃ（Ｘａｗ　ｙｏ）の累積を
説明する参考図である。 １ ；撮像部 ：エッジ算出部 ：交点算出部 ：消点判別部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対象物を撮像する撮像手段と、 該撮像手段で撮像された画像からエッジ情報を抽出し、
   このエッジ情報から複数個のエッジ点の各座標とそのエ
   ッジの方向を算出するエッジ算出手段と、 前記複数個のエッジ点から２点のエッジ点を抽出し、各
   エッジ点の座標を通り各々のエッジの方向より決定され
   る２本の直線の交点の座標を算出する交点算出手段と、 前記交点の座標を累積し、最大の累積点を持つ座標をも
   って消点座標とする消点判別手段とを具備することを特
   徴とする消点検出装置。