JPH10505176A - 物体を検出する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物体を検出するために用いられる装置および方法を提案する。この装置は互いに所定の間隔で配置された２つのビデオカメラを有しており、これらのカメラはそれぞれ異なる視角で１つのシーンを記録する。そしてこれらのビデオカメラにより得られた画像信号は評価ユニットへ供給され、画像信号の比較に基づき共通の画像ポイントに対する各グレー値が一致していなければ、物体が検出されたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】 物体を検出する装置および方法 本発明は、請求項１の上位概念に記載の物体検出す方法ならびに請求項１２の 上位概念に記載の物体検出装置に関する。物体の検出は交通関連技術やセーフテ ィ技術、ロボット工学において重要なものであり、そのような検出は一般に光学 的な測定方式、能動的なスキャン方式、誘導測定方式あるいは赤外線測定方式に よって行われる。 交通関連技術の場合、誘導ループが路面に取り付けられ、それによって車両の 個数や速度を検出する。特別な信号処理手法を用いることで、車両の長さや車両 の形式に関する情報を捉えることができる。しかし、誘導ループを路面に取り付 けるには構造上の措置が必要とされる。しかも、たとえば交差点のようなところ で複雑な車両の流れを監視するには多数の誘導ループならびにそれに対応する評 価ユニットが必要となる。そしてこれに付随して著しく大きなシステムコストが かかる。 公開されていない特許出願Ｐ４３３２７５３号には動いている物体を検出する 方法が記載されており、この場合、カメラを用いることで動いている物体に関連 する領域が監視される。この方法によれば、カメラに よって時間的に順次連続する画像が撮影される。時間的に順次連続する画像から 変位ベクトル、画像信号変化ならびに組織的特徴が抽出され、抽出された変位ベ クトル、画像信号変化ならびに組織的特徴の比較から動いている物体が検出され る。 発明の利点 これに対し、請求項１に記載の特徴を備えた本発明による方法ならびに請求項 １２に記載の特徴を備えた本発明による装置の有する利点とは、たとえば影、照 明変化、ヘッドライトの明かり、露光変化のような光学的作用によっても誤検出 ないし誤測定が生じないことである。このようにして、動いている物体と動いて いない物体が外部の光の影響に左右されずに確実に検出される。これにより、物 体の大きさの測定がいっそう精確になる。この利点は次のようにして達成される 。すなわち、同じ領域へ向けて配向された少なくとも２つの光学的信号記録ユニ ットたとえばカメラを配置することで、その領域の分析ないしその領域の光景の 内容に関する分析が複数の角度から行われるのである。 これによって、現実の物体の存在と照明の変化とを区別できるようになる。そ の際、複数のカメラを配置した構成を採用することで被観察領域に関する詳しい 情報を得ることができる。 物体を検出するのに有利であるのは、ほぼ同時に記 録された２つの画像の所定の領域における第１の光学的信号記録ユニットの光学 的信号と第２の光学的信号記録ユニットの光学的信号との差を形成し、その差を まえもって定められた閾値と比較することである。比較の結果、差が所定の閾値 を超えていることが明らかになれば、物体が検出される。 本発明による方法ならびに本発明による装置は、道路の監視に適しているだけ でなく、たとえば敷地や建造物を監視するためのセーフティ技術の分野でも適し たものであるし、任意の物体を検出するための産業上の自動化技術（ロボット工 学）の分野でも適している。 下位請求項に記載の構成により、請求項１に記載の方法ならびに請求項１２に 記載の装置の有利な実施形態が可能である。第１および第２の信号記録ユニット が画像を同時に記録するように構成すれば、殊に良好な結果が得られる。それと いうのは、このように構成することで、誤検出となるおそれのある時間的変動が 確実に回避されるからである。 本発明による方法をいっそう迅速に実行させるには、領域を複数の画像ポイン トから成る部分領域いわゆる検出セルに分割し、各部分領域の光学的信号たとえ ばグレー値または色値を１つの信号としてまとめ、まとめられた信号を第１の画 像と第２の画像との比較に際して互いに比較する。 この方法の１つの有利な実施形態によれば、複数の部分領域を検出単位として まとめ、１つの検出単位において所定数の部分領域に関して物体が検出されたと きにはじめて、物体が検出されたものとする。 さらに有利であるのは、領域に対し各部分領域に応じて分割された２進のマト リクスを格納することである。この２進のマトリクスにおいて物体の検出された 部分領域には１がマークされ、物体の検出されなかった部分領域には０がマーク される。 本発明による方法の付加的な拡張構成によれば、所定の時間間隔でマーキング されたマトリクスが格納され、後続の処理のためそれらのマトリクスを出力する かまたは伝送する。 各光学的信号記録ユニットの記録領域に対し座標系をメモリに格納することで 、光学的信号記録ユニットの画像の簡単な評価が実現される。これに加えて、対 応付け規則がメモリに格納される。この対応付け規則によって、第１の光学的信 号記録ユニットの座標系におけるどのポイントが第２の光学的信号記録ユニット の座標系におけるどのポイントと対応しているかが定められる。 このようにして、両方の信号記録ユニットにより記録される共通の領域をダイ レクトに対応づけることができる。そしてこのことで、共通の領域における各ポ イントごとに、第１の光学的信号記録ユニットの画像 信号と第２に光学的信号記録ユニットの画像信号とを比較することができる。 本発明による装置の有利な実施形態によれば、光学的信号記録ユニットとして 画像を生成するユニットたとえばビデオカメラまたはラインセンサが用いられる 。この場合、白黒カメラまたはカラーカメラあるいは赤外線カメラによって物体 を殊に良好に検出できる。 さらに、複数の検出セルから成る幾何学的形状配置をまえもって与えることに より、物体の検出にあたりパターンをまえもって与えるのが有利である。しかも この場合に有利であるのは、パターンをまえもって与えたことに応じて、その所 定のパターンと一致している検出セルに対し物体が検出されたときのみ、物体が 検出されたとすることである。このようにすれば、物体の検出は所定の大きさな いし形状のものに制限される。そしてこのことでたとえば、乗用車、トラックあ るいはオートバイを確実に区別できる。 さらに付加的な実施形態によれば、たとえば車道と交差して延在する２つまた はそれ以上の互いに平行な検出ラインが、複数の検出セルを用いることで共通の 領域に配置される。道路上での間隔が既知である互いに平行な検出ラインを使用 することにより、被検出物体の速度や物体の長さを求めることができる。 図面 次に、図面を参照しながら本発明の実施例について 詳細に説明する。 図１は、物体のないときのカメラの配置構成を示す図である。 図２は１つのカメラの記録ビーム中に物体がおかれているときのカメラの配置 構成を示す図である。 図３は、２つのカメラの記録ビーム中に物体がおかれているときのカメラの配 置構成を示す図である。 図４は、記録・評価ユニットとともにカメラの配置構成を示す図である。 図５は記録・評価ユニットを示す図である。 図６は２つのカメラ画像を示す図である。 図７は検出セルを示す図である。 図８は検出フィールドを示す図である。 図９はプログラムシーケンスの概略である。 図１０は表である。 図１には２つの光学的信号記録ユニット１，２の配置構成が示されている。こ れらのユニットは互いに所定の間隔をおいて配置されており、したがってそれぞ れ異なる視角から平面４を記録する。光学的信号記録ユニットはたとえばビデオ カメラ１，２として構成されている。しかし、たとえばラインセンサのような他 の光学的信号記録ユニットを使用することもできる。 図１の場合、第１のビデオカメラ１は第２のビデオカメラ２とは異なる視角か ら平面４の画像ポイント３を記録する。このことは図１において、第１のビデオ カメラ１による第１の記録ビーム５と第２のビデオカメラ２による第２の記録ビ ーム６によって示されており、これらの記録ビームは各ビデオカメラ１，２から 画像ポイント３へと導かれている。このような配置構成において、各カメラ１， ２は画像ポイント３の同じ画像信号たとえば同じグレー値または同じ色値を記録 する。 図２にはこれとは異なる記録状況が示されており、この場合には物体７は第２ のビデオカメラ２による第２の記録ビーム６の中に入れられている。このような 記録配置構成の場合、第１のビデオカメラ１は第１の記録ビーム５によって、第 ２の記録ビーム６による第２のビデオカメラ２とは異なる第１の画像ポイント３ の画像信号を記録する。形状および／または色および／または輝度に関して画像 ポイント３と物体７はそれぞれ異なるので、第１のビデオカメラ１と第２のビデ オカメラ２は画像ポイント３に向けて配向された各記録ビーム５，６についてそ れぞれ異なる記録値を有しており、たとえばそれぞれ異なる輝度を有している。 このようにして、これら両方のビデオカメラ１，２を用いることで物体７の検出 が可能となる。 図３にはさらに別の記録配置構成が示されている。この場合、第１ないし第２ のビデオカメラ１，２の第１の記録ビーム５および第２の記録ビーム６の中に物 体７が入れられている。第１の記録ビーム５と第２の 記録ビーム６はそれぞれ異なる点で物体７に投射しているので、第１のビデオカ メラ１と第２のビデオカメラ２とに対しそれぞれ異なる記録値が与えられ、それ らの記録値はたとえば輝度に関して異なるものである。したがって、このような 記録配置構成においても物体７の検出が可能となる。 図１〜図３に基づき、少なくとも２つの光学的信号記録ユニット１，２を用い た物体７の検出の基本原理について説明してきた。当然ながら、２つの光学的信 号記録ユニット１，２の代わりに多数の光学的信号記録ユニット１，２を設ける こともできる。 図４には、車道として構成された平面４に対する記録配置構成が示されている 。光学的信号記録ユニットは、第１のビデオカメラ１および第２のビデオカメラ ２として構成されている。第１のビデオカメラ１は第１のデータ・コントロール ライン８を介して、第２のビデオカメラ２は第２のデータ・コントロールライン ９を介して評価・制御ユニット１０と接続されている。第１のビデオカメラ１は 車道側縁部の左側に設置されており、第２のビデオカメラ２は車道側縁部の右側 に設置されている。第１のビデオカメラ１の記録範囲と第２にビデカメラ２の記 録範囲は、破線で書き込まれた第１ないし第２の記録セクタ１１，１２の形で略 示されている。 第１および第２のビデオカメラ１，２は、それぞれ 異なる視角から車道４を記録する。第１および第２のビデオカメラ１，２は、監 視すべき車道４におけるできるかぎり大きな領域が両方のビデオカメラ１，２で 同時に記録されるように取り付けられている。ビデオカメラ１、２におけるビデ オカメラ対物レンズの焦点距離ならびに配向は、所定の長さＬ内で車道４の横断 面全体が両方のビデオカメラ１，２によって捉えられるように選定されている。 基本的に、両方のビデオカメラ１，２により記録される領域だけを物体の検出に 使用できる。両方のビデオカメラ１，２の全記録領域は、所定の間隔Ｌを有する 第１の検出ライン１３と第２の検出ライン１４との間の車道４上に位置している 。第１の検出ライン１３と第２の検出ライン１４は互いに平行に配置されており 、かつ車道４に対し垂直に配向されている。 図５には評価・制御ユニット１０が周辺入力機器２２，２３および出力ユニッ ト２４とともに示されている。記録・評価ユニット１０はマイクロプロセッサ１ ８、不揮発性ワークメモリ（ＲＡＭ）１９、固定値メモリ（ＲＯＭ）２０、フロ ッピィディスクドライブないしハードディスクドライブ２１、第１のビデオディ ジタル化装置１５ならびに第２のビデオディジタル化装置１６を有している。記 録・評価ユニット１０におけるこれらのコンポーネント１８，１９，２０，２１ ，１５，１６は、バスシステム１７を介して互いに接 続されている。さらにこのバスシステム１７には、第１および第２のデータ・コ ントロールライン８，９が接続されている。また、このバスシステム７には出力 インタフェース２５も接続されている。これに加えて記録・評価ユニット１０は 、たとえばキーボード２２およびマウス２３の形態の入力ユニット２２，２３と 、たとえばモニタとして構成される出力ユニット２４とを、バスシステム１７に 接続できるようにも構成されている。 図６．１には、第１のビデオカメラ１により記録されモニタ２４に表示された 第１の画像部分２６が示されている。この第１の画像部分２６には車道４が含ま れており、そこには第１の画像領域２９と第２の画像領域３０と第３の画像領域 ３１とが書き込まれている。 図６．２には、第２のビデオカメラ２により記録されやはりモニタ２４に表示 された第２の画像部分２７が示されている。第２の画像部分２７にもやはり車道 ４が含まれている。この車道４には、第４の画像領域３２と第５の画像領域３３ と第６の画像領域３４とが書き込まれている。 第１の画像部分２６の第１の画像領域２９は、第２の画像部分２７の第４の画 像領域３２と対応している。同様に、第１の画像部分２６の第２の画像領域３０ は第２の画像部分２７の第５の画像領域３３と対応し 、さらに第１の画像部分２６の第３の画像領域３１は第２の画像部分２７の第６ の画像領域３４と対応している。第１の画像部分２６と第２の画像部分２７は、 有利には平面全体にわたって複数の画像領域４２に分割されており、これは図６ ．１と図６．２に部分的に示されている。 ビデオカメラ１，２はそれぞれ異なる視角から車道４を記録するので、つまり 車道４のある領域は第１の画像部分２６と第２の画像部分２７とでは異なる位置 におかれているので、ビデオカメラ１、２の記録の評価のためには、第１の画像 部分２６と第２の画像部分２７における各画像領域の対応付け関数２８を、記録 ・制御ユニット１０に対し既知のものとして与えておく必要がある。図６．１お よび図６．２には、第１、第２、第３、第４、第５、第６の画像領域２９，３０ ，３１，３２，３３，３４に関して矢印の形で対応付け関数２８が書き込まれて いる。これらの対応付け関数は、評価・制御ユニット１０のワークメモリ１９の 中に格納されている。 次に、図９の概略的なプログラムシーケンスを参照しながら本発明による方法 について説明する。その際、この実施例の説明を車道４に基づいて説明するが、 このことで本発明を車道に対するものとして限定しようとするものではない。第 １および第２のビデオカメラ１，２から成る図４に示されているカメラ配置構成 により、車道４の全幅を含み長さＬを有する車道区間が監視される。第１のビデ オカメラ１と第２のビデオカメラ２は、それぞれ同じ領域（同じ場面）における 異なる視点が記録されて被観察領域の３次元の特徴が捉えられるよう、互いに空 間的に離されて設置されている。 プログラムポイント５０において、第１のビデオカメラ１は第１の画像を記録 し、第２にビデオカメラ２は第２の画像を記録する。高い検出精度を実現するた めには両方のビデオカメラを互いに同期させるのがよく、その結果、第１のビデ オカメラ１が記録するそのつどの第１の画像ごとに、同じ時点で第２のビデオカ メラ２により記録された対応する第２の画像が得られることになる。 両方のビデオカメラ１，２の画像信号は評価・制御ユニット１０へ供給される 。その際、両方のビデオカメラ１，２のアナログ画像信号はビデオディジタル化 装置１５，１６によりディジタル化され、次にワークメモリ１９に格納される。 この場合、個々の画素のグレー値がディジタル数値に変換され、それがワークメ モリ１９に格納される。画像信号のディジタル化は、マイクロプロセッサ１８に より実行される相応の制御プログラムのコントロールのもとで行われる。なお、 両方のビデオカメラ１，２に対する露光時間を精確に一致させるのが殊に有利で ある。この理由から、いわ ゆる”ゲンロック”可能なビデオカメラが用いられる。さらに有利であるのは、 両方の画像のディジタル化されたグレー値が精確に同等なものとなるよう、両方 のビデオカメラ１，２の各々に対し、絞り、露光時間および内部的なカメラの補 力の調整が等しくなるよう選定することである。 両方のビデオカメラ１，２は同じ道路区間を監視しているので、第１の検出ラ イン１３と第２の検出ライン１４の間にある車道４の各画像ポイントに対し、第 １のビデオカメラ１による第１の画像部分２６中の１つの画像ポイントと、第２ のビデオカメラ２による第２の画像部分２７中の対応の画像ポイントとが存在す る。両方のビデオカメラ１，２はそれぞれ異なる視角で共通の領域を結像してい ることから、第１の画像部分２６と第２の画像部分２７の基準ラスタ中のそれら ２つの対応する画像ポイントないし画像領域の座標は通常は等しくないので、１ 度だけ初期化が必要であり、その初期化の際に、第１の画像部分と第２の画像部 分における画像ポイントの座標が互いに対応づけられ、つまり対応付け関数２８ が求められる。 プログラムポイント５１において、初期化がすでに実行されたか否かが質問さ れる。すでに実行されていればプログラムポイント５３へ分岐し、実行されてい なければプログラムポイント５２へ分岐する。プログラムポイント５２において 、以下のようにして対応付 け関数２８が求められる： 第１の画像部分の各画像ポイントごとに、第２の画像部分２７の画像ポイント に対して対応付け関数２８が求められる。しかしカメラの設置具合によっては、 第１の画像部分２６と第２の画像部分２７の周辺領域において、そのような対応 関係を確立できないいくつかの画像ポイントが必ず存在する。それらの画像ポイ ントは以降の分析から除外される。対応付け関数２８は監視される画像ポイント のすべてのペアごとに定められ、これは以下の影響量により決定される： １：共通の領域内の被監視画像ポイントの幾何学的位置 ２：両方のカメラの設置場所および向けられた方向 ３：カメラの光学的パラメータ（焦点距離）およびデ ィジタル化プロセスによりビデオ画像中に形成さ れるラスタ座標 画像ポイントの対応付けは基本的に画像ポイントごとに手動で実行できる。半 自動的または全自動の対応付けにより著しく簡単な処理を行えるが、これは初期 化の基本的な動作原理への作用を有していない。 まずはじめに、両方のビデオカメラ１，２により記録された個々の画像ポイン トないし画像領域をモニタ２４上で観察する。その際、たとえば第１の画像部分 ２６の第１の画像領域２９をモニタ２４上でマウス２３によりマーキングする。 次に、第２の画像部分２７ の中で第１の画像領域２９に対応する第４の画像領域３２を探し、やはりモニタ ２４においてマウス２３でマーキングする。続いて両方の画像領域の座標が求め られ、ワークメモリ１９内のテーブル１００に格納される。第１の画像領域２９ と第４の画像領域３２のそれぞれ異なる座標から対応付け関数２８が求められる 。このようにして、第１の画像部分２６におけるすべての画像領域ないし画像ポ イントごとに、第２の画像部分における画像領域ないし画像ポイントに対し対応 付け関数２８が求められる。 この目的で第１および第２の画像部分はｘｙ座標に分割され、各画像ポイント ないし画像領域はｘｙ座標の情報をもつテーブル１００の形式でワークメモリ１ ９に格納される。 図１０にはテーブル１００が示されており、このテーブルの第１列１０１には 行ごとに各画像ポイントが示されており、第２列１０２にはそれらの画像ポイン トに属する第１の画像部分２６のｘ座標が、第３列にはそのｙ座標が示されてい る。第４列１０４には第２の画像部分２７のｘ座標が、第５列１０５にはそのｙ 座標が示されている。画像ポイント１はたとえば第１の画像部分２６ではｘ座標 １２０、ｙ座標１２５を有しており、第２の画像部分２７ではｘ座標１０１、ｙ 座標１２４を有している。このようにして、領域全体のすべての画像ポイントな いし画像領域について座標 が捕捉される。そして第１の画像部分２６と第２の画像部分２７に関する画像ポ イントのｘｙ座標を比較することで、対応付け関数２８が得られる。 すべての画像ポイントについて対応付け関数２８ないしｘｙ座標が求められた 後、プログラムポイント５３へ分岐する。 プログラムポイント５３において、第１の画像と第２の画像の各グレー値が比 較される。最も単純な事例では、第１の画像における共通領域の各画素の個々の グレー値が、第２の画像における共通領域の対応する画素のグレー値と比較され る。その際にグレー値の差が形成されて、グレー値の全レンジの５％である閾値 と比較される。その差が閾値よりも大きければ、”物体検出”と判定され、そう でなければ”物体検出せず”と判定される。 この比較は簡単に行える。その理由は、各画像ポイントの対応付け関数２８を 決定する際に用いたテーブル１００が、すべての領域について格納されているか らである。 この処理を簡単にするためには、部分領域を成す画像領域４２の複数の画像信 号を１つの信号としてまとめ、第１の画像の共通領域と第２の画像の共通領域と を各部分領域ごとに比較する。図６．１および図６．２に示されているように、 第１および第２の画像を部分領域ないし検出セルを成す複数の画像領域４２に分 割するのがよい。１つの部分領域４２は所定数の画素により構成されている。 各画像領域ごとに以下の計算ステップが実行される： １．第１の画像部分２６における画像領域ｎ内の平均グレー値Ｇ１を次式に従っ て算出： ここでｂｉは画素ｉのグレー値を表す。 ２．第２の画像部分２７における画像領域ｍ内の平均グレー値Ｇ２を次式に従っ て算出： ここでｂｉは画素ｉのグレー値を表す。 第１の画像部分２６の画像領域ｎは画像部分２７の画像部分ｍに対応する。 次にプログラムポイント５４において式 d = ｜G1−G2｜ に従って平均グレー値Ｇ１とＧ２の差の絶対値ｄが算出される。 次のプログラムポイント５５において、差ｄの値がユーザによりまえもって定 められた閾値ｓと比較される。この実例の場合、閾値ｓはグレー値のレンジの５ ％に設定されている。ｄの値が閾値ｓを超えていれば、”物体あり”状態である と判定される。閾値ｓに対して定めるべき値は、画像においてディジタル化され たグレー値のレンジに依存する。たとえば、画像が２ ５６階調のグレー値で量子化される場合、閾値ｓが５〜２０の量子化ステップの 間になるようにする。 既述の検出プロセスは、規定されたすべての画像領域ないし検出セルにおける 各々の画像対に対して実施される。したがって、Ｎ個の検出セルが規定されてい たならば、各画像対Ｎごとに検出結果が生じる。 画像領域４２の各々に対し、被観察画像領域のグレー値に基づくグレー値の差 の比較により、画像領域が物体で覆われているか否かが検出される。 続くプログラムポイント５６において、各画像領域４２ごとに所定の値｛０， １｝のうちから論理値が選択され、この場合、値０は状態”画像領域に物体なし ”に対応し、値１は状態”画像領域に物体あり”に対応する。算出された検出結 果は以降で処理されることなく評価・制御ユニット１０の出力側から出力される か、あるいはマトリクスの形でワークメモリ１９に格納される。 次にプログラムポイント５７において、マトリクスを引き続き処理すべきか否 かについての質問が行われる。処理すべきでなければプログラムポイント５０へ 戻り、２つの新たな第１の画像と第２の画像の処理が行われる。 しかしマトリクスを引き続き評価すべきときには、プログラムポイント５８へ 分岐する。 プログラムポイント５８において、たとえば物体の 形式、個数、位置ならびに速度に関する情報を計算するため、マトリクスが評価 される。 多くの事例にとって、検出結果をまとめるのが有利である。たとえばマトリク スにおける所定数の画像領域（検出セル）を、車道の横断方向の直線に沿って１ つの車線内に位置する１つの検出ライン３５としてまとめることができる。検出 ライン３５は１つの検出単位を成しており、その際、この検出ライン３５内にお ける所定数の検出セルたとえば４つの検出セルが”物体検出”と判定されたかに ついて、マトリクスが検査される。これが該当するならば、結果”物体検出”が 出力される。複数車線の車道に殊に適するようにした他の変形手法によれば、並 んで走行中の車両の車線変更を検出することもできる。この場合、検出ライン３ ５は車道と交差して配置され、その際、検出ライン３５における各検出セル３６ が車道上で約１０〜３０ｃｍの間隔をもつように構成されている。検出ライン３ ５は、図７に示されているようにマトリクスとしてメモリ１９内に格納される。 図示されている検出ライン３５は、２０個の並置された検出セル３６により構成 されている。 このライン上に存在している物体の個数は次のようにして求められる。すなわ ち、すべてが検出結果”物体検出”を送出し、互いに少なくとも１つ（複数であ ればなおよい）のアクティブでない検出セル３６によ って隔てられている隣り合う検出セル３６のグループについてサーチすることに より求められる。物体の検出された検出セルは、図７では塗りつぶされた形で示 されている。図７のマトリクスを検査する場合にはたとえば、並置された６つの 検出セルが”物体検出”と判定されているときのみ、物体が存在が検出される。 たとえばこれは、図７において第１の物体４０として示されている。 しかし不利な状況では、第２の物体３９内にある１つの検出セル３８が”物体 検出”と識別されなかった場合もあり得る。この実施例では、並んで走行中の２ 台の車両の間における応答しなかった３つの検出セルを最小間隔としたので、こ のようなエラーを補償することができ、たとえ７番目の検出セル３８が”物体検 出”と判定されなくても、マトリクスにおいて第２の物体３９を検出できる。 さらに、図７に示されているような検出セル３５を用いることで、物体の長さ および速度を推定することも可能である。検出ライン３５を図４における第１の 検出ライン１３と第２の検出ライン１４のようにして配置させ、このとき第１の 検出ライン１３と第２の検出ライン１４との間隔Ｌが既知であれば、物体がこれ ら２つの検出ライン１３，１４へ入ったときの時間間隔から式 v = L/dt に従って速度が算出される。ここでｄｔは２つの検出ライン１３，１４へ入った ときの時間間隔（秒）であり、Ｌは路面における検出ライン１３，１４の間隔（ メートル）である。車両の長さに対する推定値ｇは、一方の検出ラインへ入った 時点と同じ検出ラインから出た時点の時間間隔ｒを調べることで求められる。な ぜならば、速度ｖは計算できるからである。このとき、 g = v * r となる。車両の長さに対する推定値ｇは、両方のビデオカメラ１，２の視角ゆえ に、車両の長さの精確な値とは厳密には一致しない。 さらに有利であるのは、個々の検出セルの検出結果を時間的な事象として視覚 化することである。この目的でプログラムポイント５９において、格納されてい るマトリクスの視覚的表示を行うべきかが質問される。行わないのであればプロ グラムポイント５０へ戻り、そうでなければプログラムポイント６０へ分岐する 。 プログラムポイント６０において、格納されているマトリクスが図８に示され ているように検出フィールドの形式でモニタに表示される。この実施例の場合、 車道上での検出ラインの配置を初期状態としており、その際、検出セルは車道と 交差して配置されて延びている。 検出ライン３５の検出結果を時間に依存して検出フィールド４１に表示すると 、１つのブロックを構成し互いに関連する複数の検出セルから成るパターンが生 じる。図８には、検出ラインの形で車道と交差して配置されている２０個の検出 セル３６，３７の実例に基づきこのことが示されている。ここでは、特定の時点 ｔ＝０〜ｔ＝１４における検出ラインの検出結果が、上下に順次連続して示され ている。この検出フィールド４１の左上方の領域には、比較的幅の広い第１の物 体４３が示されており、つまりｔ＝１〜ｔ６の期間に車両によって検出ラインの 覆われた様子が示されている。検出フィールド４１の右側には、それよりも明ら かに幅の狭い第２の物体４４が時点ｔ＝２〜ｔ＝１１の期間中、検出ラインを横 切った様子が示されている。ここでわかるのは、第２の物体４４の位置が期間ｔ ＝２〜ｔ＝１１内で車道を横切る方向に変化したことである。この検出フィール ド４１をさらに処理することで、たとえば車両の幅や横方向位置に対する推定を 行うことができる。複数の検出セルから成るパターンをまえもって与えることで 、たとえば乗用車、トラックまたはオートバイを区別することができる。また、 たとえば検出されるオートバイに対するパターンをまえもって与えておき、”物 体検出”と判定された検出セルがまえもって与えられたパターンと一致するとき にだけ、物体が検出されたといる判定が下される。検 出フィールドの出力後、プログラムポイント５０へ分岐する。 当然ながら、マトリクスの表示をさらに別の第１および第２の画像の処理とは 無関係に行うことができ、たとえば同時に行うこともできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月１２日 【補正内容】 物体を検出するのに有利であるのは、ほぼ同時に記録された２つの画像の所定 の領域における第１の光学的信号記録ユニットの光学的信号と第２の光学的信号 記録ユニットの光学的信号との差を形成し、その差をまえもって定められた閾値 と比較することである。比較の結果、差が所定の閾値を超えていることが明らか になれば、物体が検出される。 本発明による方法ならびに本発明による装置は、道路の監視に適しているだけ でなく、たとえば敷地や建造物を監視するためのセーフティ技術の分野でも適し たものであるし、任意の物体を検出するための産業上の自動化技術（ロボット工 学）の分野でも適している。 従属請求項に記載の構成により、請求項１に記載の方法ならびに請求項１２に 記載の装置の有利な実施形態が可能である。第１および第２の信号記録ユニット が画像を同時に記録するように構成すれば、殊に良好な結果が得られる。それと いうのは、このように構成することで、誤検出となるおそれのある時間的変動が 確実に回避されるからである。 本発明による方法をいっそう迅速に実行させるには、領域を複数の画像ポイン トから成る部分領域いわゆる検出セルに分割し、各部分領域の光学的信号たとえ ばグレー値または色値を１つの信号としてまとめ、まとめられた信号を第１の画 像と第２の画像との比較に 際して互いに比較する。 請求の範囲 １．ある領域について第１の画像（２６）が記録され、該領域についてほぼ同時 に別の視角で第２の画像（２７）が記録されるように構成されている、物体たと えば車両を検出する方法において、 前記の第１の画像（２６）と第２の画像（２７）との比較からグレー値の比 較により、前記領域における少なくとも１つの部分領域（２９，３０，３１，３ ２，３３，３４）に対し、該部分領域（２９，３０，３１，３２，３３，３４） に関して第１の画像（２６）と第２の画像（２７）とのグレー値の差が所定の閾 値よりも大きければ物体が検出されることを特徴とする、物体を検出する方法。 ２．前記第１の画像（２６）は時間的に決められた間隔で記録され、前記第２の 画像（２７）は時間的に決められた間隔で記録され、第１の画像（２６）と第２ の画像（２７）はそれぞれ同時に記録される、請求項１記載の方法。 ３．それぞれ前記領域の１つの共通のポイントに対応する前記第１の画像（２６ ）の画像ポイントと前記第２の画像（２７）の画像ポイントに対し、対応付け関 数（２８）が求められ、該対応付け関数は、第１の画像（２６）と第２の画像（ ２７）との比較にあたり評価のために用いられる、請求項１または２ 記載の方法。 ４．部分領域の複数の光学的信号がまとめられ、第１の画像（２６）と第２の画 像（２７）との比較にあたり１つの信号として用いられる、請求項１〜３のいず れか１項記載の方法。 ５．複数の部分領域が１つの検出単位（３５）としてまとめられ、１つの検出単 位（３５）における所定数の部分領域に関して物体が検出されれば物体が検出さ れる、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。 ６．第１の画像（２６）を第２の画像（２７）と比較するために、部分領域に応 じて分割された２進のマトリクスがメモリ（１９）に格納され、物体の検出され た部分領域（３６）がマーキングされる、請求項１〜５のいずれか１項記載の方 法。 ７．所定の時間間隔でマーキングされた部分領域がマトリクスとしてメモリ（１ ９）に格納され、以降の処理のため該マトリクスが出力されるかまたは伝送され る、請求項６記載の方法。 ８．物体が検出された１つの検出単位（３５）における部分領域が、複数の部分 領域（３６）から成る所定のパターンと比較され、一致がみられたときに物体が 検出される、請求項５〜７のいずれか１項記載の方法。 ９．１つの検出単位（３５）は、ある領域たとえば車 道と交差する検出ライン（１３）の形で配置される、請求項５〜８のいずれか１ 項記載の方法。 10．第１の検出ライン（１３）に対し所定の間隔をおいて該第１の検出ライン（ １３）と平行に、領域（４）たとえば車道を横断して第２の検出ライン（１４） が配置され、前記の第１の検出ライン（１３）ないし第２の検出ライン（１４） に物体が入ったときの時間間隔から、該物体の速度が求められる、請求項９記載 の方法。 11．求められた速度と、物体が一方の検出ライン（１３，１４）において検出さ れる持続時間から、該物体の長さが求められる、請求項１０記載の方法。 12．第１の光学的信号記録ユニット（１）と第２の光学的信号記録ユニット（２ ）が設けられており、これらのユニットは評価・制御ユニット（１０）と接続さ れており、 これら両方の光学的信号記録ユニット（１，２）は、第１の光学的信号記録 ユニット（１）と第２の光学的信号記録ユニット（２）が同じ領域（４）をそれ ぞれ異なる角度から記録するように配置されており、 前記の第１の光学的信号記録ユニット（１）と第２の光学的信号記録ユニッ ト（２）はほぼ時間的に同期して記録を行い、 前記の第１および第２の光学的信号記録ユニット （１，２）の記録は前記評価・制御ユニット（１０）へ供給され、 該評価・制御ユニット（１０）にはメモリ（１９）が設けられている形式の 、 物体たとえば車両を検出する装置において、 前記メモリ（１９）にはテーブル（１００）が格納されており、 該テーブル（１００）には、領域（４）の１つの共通のポイントに対応する 第１の光学的信号記録ユニット（１）と第２の光学的信号記録ユニット（２）の 各光学的信号に対する対応付け関数（２８）が格納されており、 前記メモリ（１９）に、第１の光学的信号記録ユニット（１）の記録領域に 対する第１の座標系と、第２の光学的信号記録ユニット（２）の記録領域に対す る第２の座標系とが格納されており、 領域（４）の１つの共通の画像ポイントに対応する第１および第２の座標系 の各画像ポイントに対する対応付け関数（２８）はテーブル（１００）に格納さ れていることを特徴とする、 物体を検出する装置。 13．光学的信号記録ユニット（１，２）としてビデオカメラたとえば白黒ビデオ カメラ、カラービデオカメラまたは赤外線ビデオカメラとして構成されている、 請求項１２記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ある領域について第１の画像（２６）が記録されるように構成されている、 物体たとえば車両を検出する方法において、 前記領域についてほぼ同時に別の視角で第２の画像（２７）が記録され、 前記の第１の画像（２６）と第２の画像（２７）との比較たとえばグレー値 の比較により、前記領域における少なくとも１つの部分領域（２９，３０，３１ ，３２，３３，３４）に対し、該部分領域（２９，３０，３１，３２，３３，３ ４）に関して第１の画像（２６）と第２の画像（２７）との差が所定の閾値より も大きければ物体が検出されることを特徴とする、 物体を検出する方法。 ２．前記第１の画像（２６）は時間的に決められた間隔で記録され、前記第２の 画像（２７）は時間的に決められた間隔で記録され、第１の画像（２６）と第２ の画像（２７）はそれぞれ同時に記録される、請求項１記載の方法。 ３．それぞれ前記領域の１つの共通のポイントに対応する前記第１の画像（２６ ）の画像ポイントと前記第２の画像（２７）の画像ポイントに対し、対応付け関 数（２８）が求められ、該対応付け関数は、第 １の画像（２６）と第２の画像（２７）との比較にあたり評価のために用いられ る、請求項１または２記載の方法。 ４．部分領域の複数の光学的信号がまとめられ、第１の画像（２６）と第２の画 像（２７）との比較にあたり１つの信号として用いられる、請求項１〜３のいず れか１項記載の方法。 ５．複数の部分領域が１つの検出単位（３５）としてまとめられ、１つの検出単 位（３５）における所定数の部分領域に関して物体が検出されれば物体が検出さ れる、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。 ６．第１の画像（２６）を第２の画像（２７）と比較するために、部分領域に応 じて分割された２進のマトリクスがメモリ（１９）に格納され、物体の検出され た部分領域（３６）がマーキングされる、請求項１〜５のいずれか１項記載の方 法。 ７．所定の時間間隔でマーキングされた部分領域がマトリクスとしてメモリ（１ ９）に格納され、以降の処理のため該マトリクスが出力されるかまたは伝送され る、請求項６記載の方法。 ８．物体が検出された１つの検出単位（３５）における部分領域が、複数の部分 領域（３６）から成る所定のパターンと比較され、一致がみられたときに物体が 検出される、請求項５〜７のいずれか１項記載 の方法。 ９．１つの検出単位（３５）は、ある領域たとえば車道と交差する検出ライン（ １３）の形で配置される、請求項５〜８のいずれか１項記載の方法。 10．第１の検出ライン（１３）に対し所定の間隔をおいて該第１の検出ライン（ １３）と平行に、領域（４）たとえば車道を横断して第２の検出ライン（１４） が配置され、前記の第１の検出ライン（１３）ないし第２の検出ライン（１４） に物体が入ったときの時間間隔から、該物体の速度が求められる、請求項９記載 の方法。 11．求められた速度と、物体が一方の検出ライン（１３，１４）において検出さ れる持続時間から、該物体の長さが求められる、請求項１０記載の方法。 12．第１の光学的信号記録ユニット（１）が設けられており、該ユニットは評価 ・制御ユニット（１０）と接続されている、物体たとえば車両を検出する装置に おいて、 第２の光学的信号記録ユニット（２）が設けられており、 前記の第１の光学的信号記録ユニット（１）と第２の光学的信号記録ユニッ ト（２）は１つの領域（４）をそれぞれ異なる角度から記録し、 前記第２の光学的信号記録ユニット（２）は前記評価・制御ユニット（１０ ）と接続されており、 前記の第１の光学的信号記録ユニット（１）と第２の光学的信号記録ユニッ ト（２）はほぼ時間的に同期して記録を行い、 前記の第１および第２の光学的信号記録ユニット（１，２）の記録は前記評 価・制御ユニット（１０）へ供給され、 該評価・制御ユニット（１０）にはメモリ（１９）が設けられており、 該メモリ（１９）にはテーブル（１００）が格納されており、 該テーブル（１００）には、領域（４）の１つの共通のポイントに対応する 第１の光学的信号記録ユニット（１）と第２の光学的信号記録ユニット（２）の 光学的信号に対する対応付け関数（２８）が格納されていることを特徴とする、 物体を検出する装置。 13．光学的信号記録ユニット（１，２）としてビデオカメラたとえば白黒ビデオ カメラ、カラービデオカメラまたは赤外線ビデオカメラとして構成されている、 請求項１２記載の装置。 14．前記メモリ（１９）に、第１の光学的信号記録ユニット（１）の記録領域に 対する第１の座標系と、第２の光学的信号記録ユニット（２）の記録領域に対す る第２の座標系とが格納されており、 領域（４）の１つの共通の画像ポイントに対応す る第１および第２の座標系の各画像ポイントに対する対応付け関数（２８）がテ ーブル（１００）に格納されている、請求項１２または１３記載の装置。