JPH06101024B2 - 障害物検出装置 - Google Patents
障害物検出装置Info
- Publication number
- JPH06101024B2 JPH06101024B2 JP63186951A JP18695188A JPH06101024B2 JP H06101024 B2 JPH06101024 B2 JP H06101024B2 JP 63186951 A JP63186951 A JP 63186951A JP 18695188 A JP18695188 A JP 18695188A JP H06101024 B2 JPH06101024 B2 JP H06101024B2
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Links
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、自律移動ロボットのような移動体に搭載され
る障害物検出装置に関する。
る障害物検出装置に関する。
（従来の技術） 原子力発電所や宇宙空間のような、人間の作業が困難な
領域においては、人間の代りに保守・点検や組立て作業
等を行なう自律移動ロボットが要求される。このような
ロボットを安全に移動・作業させるためには、障害物検
出の機能が不可欠である。
領域においては、人間の代りに保守・点検や組立て作業
等を行なう自律移動ロボットが要求される。このような
ロボットを安全に移動・作業させるためには、障害物検
出の機能が不可欠である。
このために移動体前方に超音波等を投射し、その反射波
を検出することにより障害物の有無を判定する方法が多
く用いられている。この方法は簡便であり、また近接し
た障害物は安定に検出できるという長所を持つ反面、遠
方の障害物の検出、および障害物が何であるのかという
認識を行なうことが困難であり、従って回避等の行動計
画を策定し難いという問題があった。
を検出することにより障害物の有無を判定する方法が多
く用いられている。この方法は簡便であり、また近接し
た障害物は安定に検出できるという長所を持つ反面、遠
方の障害物の検出、および障害物が何であるのかという
認識を行なうことが困難であり、従って回避等の行動計
画を策定し難いという問題があった。
そこで、最近では移動ロボットにTVカメラを搭載し、高
次の情報処理を行なわせる試みが研究されている。具体
的には２台のTVカメラを用いたステレオ視により、対象
物までの距離を求めることが行なわれている。このため
には左右の対応付けを精度よく行なわなければならない
が、これをシーン全体について実行するには計算に時間
がかかり、効率が悪い。
次の情報処理を行なわせる試みが研究されている。具体
的には２台のTVカメラを用いたステレオ視により、対象
物までの距離を求めることが行なわれている。このため
には左右の対応付けを精度よく行なわなければならない
が、これをシーン全体について実行するには計算に時間
がかかり、効率が悪い。
ところで、人間の場合はシーン全体の“距離地図”を作
成した後に移動を行なっているわけではなく、過去の知
覚経験に基づくいくつかの“予想”を立てて、検証に必
要な情報のみを処理することにより効率を大幅に向上さ
せていると考えられる。このことに着目し、障害物検出
距離範囲（即ち、これから進行しようとする空間までの
距離の範囲）に対応するステレオ画像の左右間のずれ
（視差）を利用し、左右の画像から抽出されたエッジの
うち上記視差を有するもののみを照合エッジとして取出
し、その照合エッジを組合わせることにより障害物を検
出する手法が例えばM.Watanabe et,al.,“Obstacle Det
ection Method with StereoVision",Proc.of the 5th A
CIA,vol.1,pp325−334（1987）等により提案されてい
る。
成した後に移動を行なっているわけではなく、過去の知
覚経験に基づくいくつかの“予想”を立てて、検証に必
要な情報のみを処理することにより効率を大幅に向上さ
せていると考えられる。このことに着目し、障害物検出
距離範囲（即ち、これから進行しようとする空間までの
距離の範囲）に対応するステレオ画像の左右間のずれ
（視差）を利用し、左右の画像から抽出されたエッジの
うち上記視差を有するもののみを照合エッジとして取出
し、その照合エッジを組合わせることにより障害物を検
出する手法が例えばM.Watanabe et,al.,“Obstacle Det
ection Method with StereoVision",Proc.of the 5th A
CIA,vol.1,pp325−334（1987）等により提案されてい
る。
しかしながら、この方法では障害物検出距離範囲内にあ
る障害物のエッジを効率良く抽出できるが、背景部等で
生じるエッジも照合エッジとして抽出され、偽照合が重
量されやすいという問題がある。
る障害物のエッジを効率良く抽出できるが、背景部等で
生じるエッジも照合エッジとして抽出され、偽照合が重
量されやすいという問題がある。
（発明が解決しようとする課題） このように従来の技術では、背景部等のエッジの偽照合
により障害物の有無の誤判定が生じやすいという問題が
あった。
により障害物の有無の誤判定が生じやすいという問題が
あった。
本発明は障害物以外の背景部等のエッジを偽照合した場
合でも、障害物の有無を確実に判定できる障害物検出装
置を提供することを目的とする。
合でも、障害物の有無を確実に判定できる障害物検出装
置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明においては、移動体の位置で移動方向前方につい
て得たカラーステレオ画像エッジを抽出し、予め設定さ
れた障害物検出距離に対応する視差を有するものを照合
エッジとして取出す。一方、この照合エッジの抽出と並
行して、カラーステレオ画像のいずれか一方の画像を用
いて色相画像を作成し、この色相画像を連続した均一の
色相と見なせる領域に分割して各色相領域間の境界線を
抽出する。そして、これらの境界線と共に抽出されてい
る照合エッジとの一致度を求め、その一致度と閾値を比
較することにより、障害物検出距離より手前に障害物が
あるかどうかを判定する。
て得たカラーステレオ画像エッジを抽出し、予め設定さ
れた障害物検出距離に対応する視差を有するものを照合
エッジとして取出す。一方、この照合エッジの抽出と並
行して、カラーステレオ画像のいずれか一方の画像を用
いて色相画像を作成し、この色相画像を連続した均一の
色相と見なせる領域に分割して各色相領域間の境界線を
抽出する。そして、これらの境界線と共に抽出されてい
る照合エッジとの一致度を求め、その一致度と閾値を比
較することにより、障害物検出距離より手前に障害物が
あるかどうかを判定する。
（作用） 障害物自体や障害物の存在する可能性のある領域の背景
等の色相は、比較的広い面積にわたり均一である。従っ
て、色相の異なる領域間の境界線以外の領域から抽出さ
れた照合エッジは、障害物のエッジではなく、偽照合エ
ッジの可能性が高い。本発明では境界線と照合エッジと
の一致度を求め、それが閾値に満たないときは偽照合エ
ッジとして排除し、閾値以上のとき障害物のエッジと判
定する。これにより偽照合エッジによる誤判定がなく、
信頼性の高い障害物検出が可能となる。
等の色相は、比較的広い面積にわたり均一である。従っ
て、色相の異なる領域間の境界線以外の領域から抽出さ
れた照合エッジは、障害物のエッジではなく、偽照合エ
ッジの可能性が高い。本発明では境界線と照合エッジと
の一致度を求め、それが閾値に満たないときは偽照合エ
ッジとして排除し、閾値以上のとき障害物のエッジと判
定する。これにより偽照合エッジによる誤判定がなく、
信頼性の高い障害物検出が可能となる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る障害物検出装置の全体
構成を示すブロックである。同図において、カラーステ
レオ画像入力部１は移動体（例えば自律ロボット）に取
付けられ、移動方向前方のカラーステレオ画像を得る。
このカラーステレオ画像はエッジ抽出部２に入力され、
エッジ抽出される。抽出されたエッジは照合部４に入力
され、障害物検出距離に対応する視差を有するエッジの
みが照合エッジとして抽出される。
構成を示すブロックである。同図において、カラーステ
レオ画像入力部１は移動体（例えば自律ロボット）に取
付けられ、移動方向前方のカラーステレオ画像を得る。
このカラーステレオ画像はエッジ抽出部２に入力され、
エッジ抽出される。抽出されたエッジは照合部４に入力
され、障害物検出距離に対応する視差を有するエッジの
みが照合エッジとして抽出される。
一方、カラーステレオ画像入力部１からのカラーステレ
オ画像のいずれか一方の画像は、色領域分割部３に入力
される。この色領域分割部３は色相画像を生成した後、
それを連続した均一の色相と見なせる領域に分割し、そ
の分割された各色相領域の境界線を抽出する。
オ画像のいずれか一方の画像は、色領域分割部３に入力
される。この色領域分割部３は色相画像を生成した後、
それを連続した均一の色相と見なせる領域に分割し、そ
の分割された各色相領域の境界線を抽出する。
色領域分割部３で得られた各色相領域の境界線と、照合
部４で得られた照合エッジの情報は、障害物検出部５に
入力される。この障害物検出部５は照合エッジと境界線
との一致度を求め、その一致度と閾値との比較により障
害物の有無を判定する。
部４で得られた照合エッジの情報は、障害物検出部５に
入力される。この障害物検出部５は照合エッジと境界線
との一致度を求め、その一致度と閾値との比較により障
害物の有無を判定する。
次に、第１図の各部の詳細を説明する。
第２図はカラーステレオ画像入力部１の構成例であり、
２台のITVカラーカメラ11,12により得られたカラーステ
レオ画像をNTSCデコーダ13,14により各々R,G,Bの三原色
信号にマトリックス分解し、A/D変換部15,16、ITVイン
タフェース17を経て、各々３枚ずつのディジタル画像メ
モリ18,19に格納する。
２台のITVカラーカメラ11,12により得られたカラーステ
レオ画像をNTSCデコーダ13,14により各々R,G,Bの三原色
信号にマトリックス分解し、A/D変換部15,16、ITVイン
タフェース17を経て、各々３枚ずつのディジタル画像メ
モリ18,19に格納する。
第３図はエッジ抽出部２の構成例であり、第２図におけ
る画像メモリ18,19の各々から特定の原色（例えばＲ）
の信号を空間フィルタ回路21に入力し、ランダムノイズ
除去のためのローパスフィルタリング及びエッジ部強調
のための２次微分型フィルタリングを行なった後、２値
化回路22により２値画像に変換する。この２値画像を論
理フィルタ回路23によって線幅「１」の２値エッジ像に
整形した後、ラベリング回路24でその面積（＝長さ）を
測定し、ノイズ除去回路25で面積の小さいものをノイズ
として除去し、ステレオ照合を行なうためのエッジ像を
作成する。
る画像メモリ18,19の各々から特定の原色（例えばＲ）
の信号を空間フィルタ回路21に入力し、ランダムノイズ
除去のためのローパスフィルタリング及びエッジ部強調
のための２次微分型フィルタリングを行なった後、２値
化回路22により２値画像に変換する。この２値画像を論
理フィルタ回路23によって線幅「１」の２値エッジ像に
整形した後、ラベリング回路24でその面積（＝長さ）を
測定し、ノイズ除去回路25で面積の小さいものをノイズ
として除去し、ステレオ照合を行なうためのエッジ像を
作成する。
第４図は色領域分割部３の構成例であり、まず画像メモ
リ18,19の各々に格納されているＲ・Ｇ・Ｂ画像の濃度
値を読出し、色相画像生成回路31において以下に示す計
算式を用いて色相値Ｈを求め、６種類の色相値毎に色相
画像を作成する。
リ18,19の各々に格納されているＲ・Ｇ・Ｂ画像の濃度
値を読出し、色相画像生成回路31において以下に示す計
算式を用いて色相値Ｈを求め、６種類の色相値毎に色相
画像を作成する。
Ｌ＝MAX（R,G,B） Ｍ＝MID（R,G,B） Ｎ＝MIN（R,G,B） Ｐ＝（Ｍ−Ｎ）／（Ｌ−Ｍ） Ｈ＝Ｐ（Ｇ≦Ｒ≦Ｂ） Ｈ＝２−Ｐ（Ｇ＜Ｂ＜Ｒ） Ｈ＝２＋Ｐ（Ｂ＜Ｇ＜Ｒ） Ｈ＝４−Ｐ（Ｂ＜Ｒ＜Ｇ） Ｈ＝４＋Ｐ（Ｒ＜Ｂ＜Ｇ） Ｈ＝６−Ｐ（Ｒ＜Ｇ＜Ｂ） ……（１） この計算式については、例えばW.K.Pratt,“Spatial T
ransform Coding of Color Images",IEEE Trans.vol.CO
M−19,No.6,pp.980−992（1971） に詳しく説明されている。
ransform Coding of Color Images",IEEE Trans.vol.CO
M−19,No.6,pp.980−992（1971） に詳しく説明されている。
次に、均一領域分割回路32により色相画像を、色相値Ｈ
の大きさが一定範囲内にあって連続した均一の色相と見
なせる領域に分割して、各色相領域毎に同一の濃度値を
割当てることにより、色領域分割を行なう。最後に、色
境界抽出回路33を用いて濃度値が変化する部分を追跡す
ることにより、その変化した部分を各色相領域間の境界
線として抽出する。
の大きさが一定範囲内にあって連続した均一の色相と見
なせる領域に分割して、各色相領域毎に同一の濃度値を
割当てることにより、色領域分割を行なう。最後に、色
境界抽出回路33を用いて濃度値が変化する部分を追跡す
ることにより、その変化した部分を各色相領域間の境界
線として抽出する。
第５図はこの境界線を抽出するまでの過程の一例を模式
的に示したもので、（ａ）の原画像に対して、Ａ〜Ｇの
各色相領域が分割・抽出され、これらの各色相領域Ａ〜
Ｇ間の境界線が同図（ｂ）に示すように抽出される。
的に示したもので、（ａ）の原画像に対して、Ａ〜Ｇの
各色相領域が分割・抽出され、これらの各色相領域Ａ〜
Ｇ間の境界線が同図（ｂ）に示すように抽出される。
第６図は照合部４の構成例である。予め基準像（左右）
のエッジを追跡し、エッジ位置，エッジ間の連結関係，
単一エッジの折れ点・屈曲点位置等を記載したエッジセ
グメントテーブル41を作成しておく。視差設定回路42で
照合すべき視差Ｓを設定した後、視差分シフト回路43で
エッジ抽出回路２からの左右のエッジ像の一方を他方に
対して視差Ｓ分だけシフトし、減算回路44により両者の
差分画像を作成する。
のエッジを追跡し、エッジ位置，エッジ間の連結関係，
単一エッジの折れ点・屈曲点位置等を記載したエッジセ
グメントテーブル41を作成しておく。視差設定回路42で
照合すべき視差Ｓを設定した後、視差分シフト回路43で
エッジ抽出回路２からの左右のエッジ像の一方を他方に
対して視差Ｓ分だけシフトし、減算回路44により両者の
差分画像を作成する。
次に、類似指標計算回路45によりエッジセグメントテー
ブル41に記載されている各エッジセグメント単位の類似
度を計算する。エッジEXの類似度Ｑは、例えば以下の式
（２）で与えられる。
ブル41に記載されている各エッジセグメント単位の類似
度を計算する。エッジEXの類似度Ｑは、例えば以下の式
（２）で与えられる。
但し、｛iLi,j｝は左画像，｛iRi,j｝は右画像である。
次に、照合エッジ抽出回路46において類似度Ｑを予め定
められた閾値THと比較し、THに満たないものを照合エッ
ジとして抽出し、照合エッジテーブル47に格納する。
められた閾値THと比較し、THに満たないものを照合エッ
ジとして抽出し、照合エッジテーブル47に格納する。
以上の処理を視差Ｓを種々変化させて実行し、同様にし
て照合エッジを照合エッジテーブル47に格納して行く。
て照合エッジを照合エッジテーブル47に格納して行く。
第７図は第５図のシーンについて視差Ｓが障害物（この
例では人間）の位置に一致した場合のエッジ抽出結果
（ａ）と、照合エッジ抽出結果（ｂ）をそれぞれ模式的
に示している。同図（ｂ）に示すように、濃度的変化の
少ない背景部及び視差の変化による左右像の差異が少な
い水平エッジ成分において、偽照合エッジ（図中、破線
で囲まれているエッジ）が発生している。そこで、本発
明では障害物検出部５において、この照合エッジ抽出結
果と先に色領域分割部３で求められた各色相領域間の境
界線とを用いて、均一の色相を有する障害物を正しく検
出する。
例では人間）の位置に一致した場合のエッジ抽出結果
（ａ）と、照合エッジ抽出結果（ｂ）をそれぞれ模式的
に示している。同図（ｂ）に示すように、濃度的変化の
少ない背景部及び視差の変化による左右像の差異が少な
い水平エッジ成分において、偽照合エッジ（図中、破線
で囲まれているエッジ）が発生している。そこで、本発
明では障害物検出部５において、この照合エッジ抽出結
果と先に色領域分割部３で求められた各色相領域間の境
界線とを用いて、均一の色相を有する障害物を正しく検
出する。
第８図に障害物検出部５の構成例を示す。まず、境界マ
スク発生回路51において色領域分割部３内の色境界抽出
回路33で得られた境界線を、線と垂直の方向に数画素ず
つ拡大したもの（これを境界マスクという）を作成す
る。次に、マスク内エッジ抽出回路52において、照合部
４内の照合エッジ抽出回路45で抽出され、かつ照合エッ
ジテーブル46に格納されている照合エッジのうち、境界
マスク発生回路51で発生された境界マスク内に含まれる
ものを抽出する。これは各色相領域間の境界線とエッジ
の位置とが必ずしも完全には一致しないために行なう処
理である。そして、障害物有無判定回路53において、マ
スク内エッジ抽出回路52で抽出されたエッジの、各色相
領域間の境界線（境界マスク）内に占める割合（一致
度）を計算し、これが閾値以上であれば、その境界線の
内側の領域に障害物があると判定する。また、この境界
線の内側の画像を原画像から障害物像として抽出するこ
ともできる。
スク発生回路51において色領域分割部３内の色境界抽出
回路33で得られた境界線を、線と垂直の方向に数画素ず
つ拡大したもの（これを境界マスクという）を作成す
る。次に、マスク内エッジ抽出回路52において、照合部
４内の照合エッジ抽出回路45で抽出され、かつ照合エッ
ジテーブル46に格納されている照合エッジのうち、境界
マスク発生回路51で発生された境界マスク内に含まれる
ものを抽出する。これは各色相領域間の境界線とエッジ
の位置とが必ずしも完全には一致しないために行なう処
理である。そして、障害物有無判定回路53において、マ
スク内エッジ抽出回路52で抽出されたエッジの、各色相
領域間の境界線（境界マスク）内に占める割合（一致
度）を計算し、これが閾値以上であれば、その境界線の
内側の領域に障害物があると判定する。また、この境界
線の内側の画像を原画像から障害物像として抽出するこ
ともできる。
第９図は障害物検出部５の処理過程を模式的に示したも
ので、境界マスク発生回路51で得られた同図（ａ）に示
す境界マスクと、照合エッジ抽出回路45で抽出され、照
合エッジテーブル46に格納されている同図（ｂ）の照合
エッジとを比較し、境界マスクに含まれる照合エッジを
同図（ｃ）のように取出す。そして、境界マスク内に照
合エッジの占める割合を計算して閾値以上かどうかを調
べることによって、障害物の有無判定と、同図（ｄ）に
示す障害物像の抽出を行なう。
ので、境界マスク発生回路51で得られた同図（ａ）に示
す境界マスクと、照合エッジ抽出回路45で抽出され、照
合エッジテーブル46に格納されている同図（ｂ）の照合
エッジとを比較し、境界マスクに含まれる照合エッジを
同図（ｃ）のように取出す。そして、境界マスク内に照
合エッジの占める割合を計算して閾値以上かどうかを調
べることによって、障害物の有無判定と、同図（ｄ）に
示す障害物像の抽出を行なう。
［発明の効果］ 本発明によれば、カラーステレオ画像のエッジから、障
害物検出距離に対応する視差を有する照合エッジを抽出
するとともに、カラーステレオ画像のいずれか一方の画
像から作成した色相画像を連続した均一な色相領域に分
割して各色相領域間の境界線を抽出し、これらの境界線
と照合エッジとの一致度を求め、その一致度と閾値を比
較することにより、障害物があるかどうかを判定するこ
とにより、境界線と照合エッジとの一致度が閾値に満た
ないものを偽照合エッジとして排除できるので、偽照合
エッジによる誤判定を生じることなく、極めて信頼性の
高い障害物検出を行なうことができる。
害物検出距離に対応する視差を有する照合エッジを抽出
するとともに、カラーステレオ画像のいずれか一方の画
像から作成した色相画像を連続した均一な色相領域に分
割して各色相領域間の境界線を抽出し、これらの境界線
と照合エッジとの一致度を求め、その一致度と閾値を比
較することにより、障害物があるかどうかを判定するこ
とにより、境界線と照合エッジとの一致度が閾値に満た
ないものを偽照合エッジとして排除できるので、偽照合
エッジによる誤判定を生じることなく、極めて信頼性の
高い障害物検出を行なうことができる。
第１図は本発明の一実施例に係る障害物検出装置の概略
構成図、第２図は第１図におけるカラーステレオ画像入
力部の構成図、第３図は第１図におけるエッジ抽出部の
構成図、第４図は第１図における色領域分割部の構成
図、第５図は色領域分割部の処理を模式的に示す図、第
６図は第１図における照合部の構成図、第７図は照合エ
ッジ抽出部の処理を模式的に示す図、第８図は第１図に
おける障害物検出部の構成図、第９図は障害物検出部の
処理を模式的に示す図である。 １……カーステレオ画像入力部、２……エッジ抽出部、
３……色領域分割部、４……照合部、５……障害物検出
部。
構成図、第２図は第１図におけるカラーステレオ画像入
力部の構成図、第３図は第１図におけるエッジ抽出部の
構成図、第４図は第１図における色領域分割部の構成
図、第５図は色領域分割部の処理を模式的に示す図、第
６図は第１図における照合部の構成図、第７図は照合エ
ッジ抽出部の処理を模式的に示す図、第８図は第１図に
おける障害物検出部の構成図、第９図は障害物検出部の
処理を模式的に示す図である。 １……カーステレオ画像入力部、２……エッジ抽出部、
３……色領域分割部、４……照合部、５……障害物検出
部。
Claims (1)
- 【請求項１】移動体の位置で移動方向前方のカラーステ
レオ画像を得る手段と、この手段により得られたカラー
ステレオ画像からエッジを抽出する手段と、この手段に
より抽出されたエッジから、予め設定された障害物検出
距離に対応する視差を有するものを照合エッジとして取
出す手段と、前記カラーステレオ画像のいずれか一方の
画像を用いて色相画像を作成する手段と、この手段によ
り得られた色相画像を連続した均一の色相と見なせる領
域に分割して各色相領域間の境界線を抽出する手段と、
この手段により抽出された境界線と前記照合エッジとの
一致度を求め、その一致度と閾値とを比較して前記障害
物検出距離より手前における障害物の有無を判定する手
段とを備えたことを特徴とする障害物検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63186951A JPH06101024B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 障害物検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63186951A JPH06101024B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 障害物検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0239275A JPH0239275A (ja) | 1990-02-08 |
| JPH06101024B2 true JPH06101024B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=16197580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63186951A Expired - Lifetime JPH06101024B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 障害物検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101024B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013077050A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Dainippon Printing Co Ltd | 画像生成装置、画像生成方法、画像生成装置用プログラム |
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-
1988
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013077050A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Dainippon Printing Co Ltd | 画像生成装置、画像生成方法、画像生成装置用プログラム |
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|---|---|
| JPH0239275A (ja) | 1990-02-08 |
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