JPH05298446A - 画像のエッジ検出装置 - Google Patents

画像のエッジ検出装置

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JPH05298446A
JPH05298446A JP4103244A JP10324492A JPH05298446A JP H05298446 A JPH05298446 A JP H05298446A JP 4103244 A JP4103244 A JP 4103244A JP 10324492 A JP10324492 A JP 10324492A JP H05298446 A JPH05298446 A JP H05298446A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】二次元平面に投影された画像から白線のエッジ
を検出するに当たって、指向性を持つ複数のマスクフィ
ルタを用いて、エッジの方向をノイズに影響されずに、
精度良く推定することを目的とする。 【構成】撮像装置から入力した画像データに対して、指
向性を持つマスクフィルタを有するエッジ検出装置22
a〜22nに供給し、各エッジ検出装置からの出力を最
大方向検出装置に加え、エッジの最大方向、最大方向の
両隣エッジ、最大方向のエッジを検出する。そして、そ
れらの検出されたデータを補間装置26を介して処理す
ることにより、エッジの方向とエッジの強度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像情報から画像のエ
ッジを検出する装置に係り、例えば、自動車を自動走行
させるに当たり、道路から得られる画像情報(例えば、
白線情報)を取り出すため白線のエッジを検出する装置
に関する。
【0002】
【発明の技術的背景および先行技術】自動車を自動走行
させるに当たっては、道路上において走行のためのガイ
ドとなる情報が必要である。そのために、道路上の白線
は重要な情報である。この白線が工事等により消えたり
していなければ、その情報を頼りに、自動車を道なりに
自動走行させることが可能となる。
【0003】このために、従来、白線信号のエッジを、
sobelにより求めていた。これは、エッジの方向を
求めるために図13で示す縦方向のエッジを求めるマス
クMV と、横方向のエッジを求めるマスクMH の積和よ
り次の式で方向を求める。
【0004】
【数1】
【0005】ところが、この方法では、マスクの大きさ
が3×3なのでノイズの影響を極めて受け易かった。
【0006】そのほかにも、エッジを検出する方法とし
て、▽2 Gを利用した方法も提案されているが、マスク
サイズが広いため狭い間隔で並んだエッジに対する検出
能力に問題があった。
【0007】そして、これらの技術により検出したエッ
ジ信号から直線を求めるためにhough 変換を用いる。
【0008】hough 変換は点(x、y)についてρ−θ
空間で ρ=xcos θ+ysin θ の式により曲線に変換することで、これを複数の点につ
いて行うと、曲線の交点は複数の点を通る直線の候補と
なる。
【0009】ところが、hough 変換を単純に行うと、あ
る点を通る全ての直線を候補としてしまうため、図14
に示すように簾状のパターンに対しては誤った候補が多
数現れてしまう。
【0010】
【発明が解決しようとする問題点】上記のような従来技
術においては、簾状のパターンに対しては誤った候補が
多数現れ、またノイズに対してもエッジの角度を誤って
検出し易いという問題が存在した。
【0011】そこで、本発明は、エッジの方向をノイズ
に影響されずに精度良く求めることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、任意の画素に於いて、複数の方向でエ
ッジを検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段
の出力より2つ以上の出力を選択するエッジ出力選択手
段と、前記エッジ出力選択手段で選択された各出力とそ
の各方向より、真のエッジ出力とその方向を推定する手
段と、で構成されることを特徴とする。
【0013】また、本発明は、任意の画素に於いて、複
数の方向でエッジを検出するエッジ検出手段と、前記エ
ッジ検出手段の出力で、エッジ出力の大きいものから2
つ以上の出力を選択するエッジ出力選択手段と、前記エ
ッジ出力選択手段で選択された各出力とその各方向よ
り、真のエッジ出力とその方向を推定する手段と、で構
成されることを特徴とする。
【0014】
【作用】上記のように、本発明では特定の方向に対して
選択的出力を持つ長いマスクを組合せ、出力結果を補間
してエッジの方向を求めることでノイズに影響されにく
く、且つ、角度を精度良く求めるようにしている。
【0015】
【実施例】本発明に係る画像処理装置について、以下図
面を参照して説明する。
【0016】図1は、本発明に係る画像処理装置の構成
の一例を示すブロック図である。
【0017】図1において、撮像装置10により撮影し
た被写体の画像信号を得、この信号を画像処理装置12
により処理して、道路の白線検出を行い、処理画像出力
装置14により出力する。本発明は、この画像処理装置
12に用いられるエッジ検出装置を提案するもので、そ
の構成を図2に示す。
【0018】エッジ検出装置20は、複数のn方向エッ
ジ検出装置22a乃至22n、最大方向検出装置24、
補間装置26から構成される。
【0019】ここで、複数のn方向エッジ検出装置22
a乃至22nの一例を図3に示す。
【0020】図3はこのエッジ検出装置に用いられる9
0度方向のマスクM90の形である。
【0021】この例ではマスクサイズが5×21なので
3×3のsobel に比べるとノイズによる影響は約11db
改善される。
【0022】本発明では、図3に示すようなマスクを、
図4に示すように、一定の角度だけずらしていったもの
と画像データとの積和演算を行い、最大値を出力する方
向を得る。図2において、第1方向エッジ検出装置22
a乃至第n方向エッジ検出装置22nの内の単一のマス
クに対するエッジの角度と出力の関係は図5に示すよう
になる。ピークの近傍は直線で近似できるので最大値を
出したマスクに近い角度のマスクの出力から真のピーク
を推定できる。最大値は、最大方向検出装置24により
検出される。ここで、マスクの幅をWとし、長さをLと
すると、
【0023】
【数2】
【0024】のとき、強度Iは
【0025】
【数3】
【0026】となり、もし、θが十分に小さければ(θ
=10度で誤差は約1パーセント)
【0027】
【数4】
【0028】となる。
【0029】
【数5】
【0030】のとき、強度Iは
【0031】
【数6】
【0032】となる。例えば、W=5、L=21の場合
【0033】
【数7】
【0034】となる。
【0035】そこで、この方向のマスクの出力から図7
に示す手順で、図2に示す補間装置26によりエッジの
真の方向を求める。そのために、図5におけるグラフ上
に、図6に示すようにθ-1、θ0 、θ1 を定め、そのと
きの積和出力(強度)IをそれぞれI-1、I0 、I1
し、積和出力が最大値となるθ方向をθm 、その出力を
m とすると、図7によればI-1がI1 よりも小である
ときは
【0036】
【数8】
【0037】
【数9】
【0038】I-1がI1 よりも大であるときは
【0039】
【数10】
【0040】
【数11】
【0041】となり、b=I0 −aθ0 とすると Im =aθm +b となる。
【0042】次に、図2に示す補間装置26の補間方式
について幾つかの例を挙げて説明する。
【0043】図8に示す2直線の交点による4点補間に
ついて説明する。
【0044】方向性フィルタの角度に対する出力が最大
値の前後で線形に減少すると仮定する。
【0045】n方向の方向性フィルタの出力のうち最大
の出力を出す方向がθ0 、のときに、θ-1、θ0
θ1 、θ2 方向の積和出力がそれぞれI-1、I0
1 、I2 、となっているとして、最大値となるθ方向
をθm 、その出力をIm とする。直交座標で点(θ-1
-1)と点(θ0 、I0 )を結ぶ直線と、点(θ1 、I
1 )と点(θ2 、I2 )を結ぶ直線から交点(θm 、I
m )を求める。点(θ-1、I-1)と点(θ0 、I0 )を
結ぶ直線の式と、点(θ1 、I1 )と点(θ2 、I2
を結ぶ直線の式はそれぞれ I=a1 θ+b1 I=a2 θ+b2 である。よって交点(θm 、Im )は
【0046】
【数12】
【0047】
【数13】
【0048】となる。
【0049】次に、図9に示すベクトル合成による2点
補間について説明する。
【0050】n方向の方向性フィルタの出力のうち最大
の出力を出す方向がθ0 で次に大きい出力を出す方向が
θ1 のときに、θ0 、θ1 方向の積和出力がぞれぞれI
0 、I1 となっているとする。最大値となるθ方向をθ
m 、その出力をIm とする。極座標で示したベクトルV
m =(θm 、Im )がベクトルV0 =(θ0 、I0 )、
1 =(θ1 、I1 )に分解されているとして、V0
1 よりVm を求める。
【0051】V0 、V1 にそれぞれ直交する直線の式は ρ0 =xcos θ0 +ycos θ0 ρ1 =xcos θ1 +ycos θ1 だから、交点(x、y)は
【0052】
【数14】
【0053】
【数15】
【0054】となる。よってVm
【0055】
【数16】
【0056】
【数17】
【0057】となる。
【0058】図10に示す2点補間について説明する。
方向性フィルタの角度に対する出力が最大値の前後で線
形に減少し、すその幅が方向性フィルタの間隔の2倍に
等しいとすると仮定する。
【0059】n方向の方向性フィルタの出力のうち、最
大の出力を出す方向がθ0 で、次に大きい出力を出す方
向がθ1 のときに、θ0 、θ1 方向の積和出力がそれぞ
れI 0 、I1 となっているとする。最大値となるθ方向
をθm 、その出力をIm として点(θ-1、I-1)と点
(θ0 、I0 )から最大値(θm 、Im )を求める。
【0060】
【数18】
【0061】となる。
【0062】ここで図11にsobel 、▽2 G、本願発明
の各方式での角度の検出誤差を示す。160度から17
0度のノイズを加えたエッジについて各方式で処理し、
本来のエッジ角度と検出された角度の差の平均を示して
いる。S/N比が低下しても誤差が少ないことがわか
る。
【0063】図12に、sobel 、▽2 G、本願発明の各
方式での角度の誤差の分散を示す。S/N比が低下して
も分散が小さいことがわかる。
【0064】以上のように、本発明によれば、特定の方
向に対して選択的出力を持つ長いマスクを組合せ、その
出力結果を補間してエッジの方向を求めるようにしたの
で、ノイズに影響されにくく、且つ、エッジの角度が精
度良く求められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像処理装置のブロック図であ
る。
【図2】本発明に係るエッジ検出装置のブロック図であ
る。
【図3】本発明に係るエッジ検出用マスクを示す図であ
る。
【図4】マスクとエッジの角度の関係を示す図である。
【図5】マスクとエッジの角度とマスク出力の強度の関
係を示す図である。
【図6】マスクとエッジの角度とマスク出力の強度の関
係から補間出力を求めるための説明図である。
【図7】図6からエッジの真の方向を求めるための手順
を示すブロック図である。
【図8】2直線の交点による4点補間を説明するための
図である。
【図9】ベクトルの合成による2点補間を説明するため
の図である。
【図10】2点補間を説明するための図である。
【図11】角度の誤差の平均を示す図である。
【図12】角度の誤差の分散の平均を示す図である。
【図13】ソーベルのマスクを示す図である。
【図14】hough 変換による誤った候補を示す図であ
る。
【符号の説明】
10…撮像装置 12…画像処理装置 14…処理画像出力装置 22…エッジ方向検出装置 24…最大方向検出装置 26…補間装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】任意の画素に於いて、複数の方向でエッジ
    を検出するエッジ検出手段と、 前記エッジ検出手段の出力より2つ以上の出力を選択す
    るエッジ出力選択手段と、 前記エッジ出力選択手段で選択された各出力とその各方
    向より、真のエッジ出力とその方向を推定する手段と、
    で構成される画像のエッジ検出装置。
  2. 【請求項2】任意の画素に於いて、複数の方向でエッジ
    を検出するエッジ検出手段と、 前記エッジ検出手段の出力で、エッジ出力の大きいもの
    から2つ以上の出力を選択するエッジ出力選択手段と、 前記エッジ出力選択手段で選択された各出力とその各方
    向より、真のエッジ出力とその方向を推定する手段と、
    で構成される画像のエッジ検出装置。
  3. 【請求項3】請求項1、2記載のエッジ検出手段は、各
    マスクの角度はマスクの縦と横の寸法からθ< tan
    -1(横/縦)以内に設定することを特徴とする画像のエ
    ッジ検出装置。
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