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JP2017004295A - Traffic light recognition apparatus and traffic light recognition method - Google Patents

Traffic light recognition apparatus and traffic light recognition method Download PDF

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JP2017004295A
JP2017004295A JP2015118195A JP2015118195A JP2017004295A JP 2017004295 A JP2017004295 A JP 2017004295A JP 2015118195 A JP2015118195 A JP 2015118195A JP 2015118195 A JP2015118195 A JP 2015118195A JP 2017004295 A JP2017004295 A JP 2017004295A
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JP
Japan
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image
traffic
light
traffic light
unit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015118195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
敏昭 塩谷
Toshiaki Shiotani
敏昭 塩谷
直哉 太田
Naoya Ota
直哉 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuba Corp
Gunma University NUC
Original Assignee
Mitsuba Corp
Gunma University NUC
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Publication date
Application filed by Mitsuba Corp, Gunma University NUC filed Critical Mitsuba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately recognize a traffic light.SOLUTION: A traffic light recognition apparatus includes a storage part which stores a plurality of reference images indicating the traffic light, a captured image acquisition part which acquires a captured image captured by an imaging part, an extraction part which extracts a light emission area from the captured image, and a traffic light determination part which compares the image of the candidate area of the traffic light specified on the basis of the light emission area extracted by the extraction part among the captured images with the reference images and determines whether or not the image of the candidate area is the image of the traffic light.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、信号機認識装置及び信号機認識方法に関する。   The present invention relates to a traffic signal recognition apparatus and a traffic signal recognition method.

盲導ロボットや、運転支援装置など、様々な装置で、信号機認識装置が使われている。信号機の認識には、画像認識が行われている。具体的には、例えば、特許文献1には、撮像された画像について露出を調整した後に、信号機の色成分の範囲で信号機の検出をする方法が記載されている。   Signal recognition devices are used in various devices such as guide robots and driving support devices. Image recognition is performed for traffic signal recognition. Specifically, for example, Patent Document 1 describes a method of detecting a traffic signal in a range of color components of a traffic signal after adjusting exposure for a captured image.

ところで、信号機の灯火の色は様々である。そのため、様々な色の灯火を検出するためには、検出する色成分の範囲をある程度広く取ることが考えられる。この場合、信号機以外の物体を誤検出する確率が高くなる。そこで、例えば、特許文献2には、色成分の範囲に基づいて抽出した2種類以上の領域に対して、その分離度を算出し、信号機を判定することが記載されている。   By the way, the color of the traffic lights is various. Therefore, in order to detect lights of various colors, it can be considered that the range of color components to be detected is widened to some extent. In this case, the probability of erroneous detection of an object other than a traffic light increases. Thus, for example, Patent Document 2 describes that the degree of separation is calculated for two or more types of regions extracted based on the range of color components, and a traffic light is determined.

ところで、信号機の点灯部以外の色は特徴的ではない。そのため、上述の技術では、色成分の範囲による点灯部の抽出において誤検出があった場合など、2種類の領域の分離度を使っても信号機を正しく認識することができない場合があった。そこで、例えば、非特許文献1には、色範囲により抽出された領域から推定される信号機の位置に、テンプレートマッチングを適用して誤検出を減らすことが記載されている。   By the way, colors other than the lighting part of the traffic light are not characteristic. For this reason, in the above-described technique, there is a case where the traffic signal cannot be correctly recognized even when the separation degree of two types of regions is used, such as when there is a false detection in the extraction of the lighting part by the range of the color component. Therefore, for example, Non-Patent Document 1 describes that template detection is applied to the position of a traffic light estimated from an area extracted by a color range to reduce erroneous detection.

特開2009−177311号公報JP 2009-177411 A 特開2013−242686号公報JP2013-242686A

Chunxiang WANG, Tao JIN, Ming YANG, Bing WANG, “Robust and Real-Time Traffic Lights Recognition in Complex Urban Environments”,International Journal of Computational Intelligence Systems, Vol. 4, No. 6 (December, 2011), 1383-1390Chunxiang WANG, Tao JIN, Ming YANG, Bing WANG, “Robust and Real-Time Traffic Lights Recognition in Complex Urban Environments”, International Journal of Computational Intelligence Systems, Vol. 4, No. 6 (December, 2011), 1383-1390

しかしながら、従来の技術では、必ずしも精度良く信号機を認識することができなかった。具体的には、例えば、テンプレートマッチングは、ロバスト性が低いため、信号機を見る位置や方向、環境光の変化などにより信号機の見え方が変わると、マッチングの精度が低下する場合があった。   However, the conventional technology cannot always recognize the traffic signal with high accuracy. Specifically, for example, since template matching has low robustness, matching accuracy may be reduced when the appearance of the traffic light changes due to a change in the position and direction of viewing the traffic light, ambient light, or the like.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、信号機を精度良く認識することができる信号機認識装置及び信号機認識方法を提供する。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a traffic signal recognition device and a traffic signal recognition method capable of accurately recognizing a traffic signal.

(1)本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、信号機を表す複数の基準画像を記憶する記憶部と、撮像部が撮像した撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記撮像画像から発光領域を抽出する抽出部と、前記撮像画像のうち、前記抽出部が抽出した発光領域に基づいて特定される信号機の候補領域の画像と、前記基準画像とを比較して、前記候補領域の画像が信号機の画像であるか否かを判定する信号機判定部と、を備えることを特徴とする信号機認識装置である。   (1) The present invention has been made to solve the above-described problems, and one aspect of the present invention acquires a storage unit that stores a plurality of reference images representing a traffic light and a captured image captured by the imaging unit. A captured image acquisition unit, an extraction unit that extracts a light emitting region from the captured image, an image of a candidate region of a traffic light that is identified based on the light emitting region extracted by the extraction unit among the captured images, and the reference A traffic light recognition apparatus comprising: a traffic light determination unit that compares an image with the image to determine whether the image of the candidate area is a traffic light image.

(2)また、本発明の一態様は、上記(1)に記載の信号機認識装置において、前記複数の基準画像は、異なる環境で撮像された信号機の複数の画像に基づいて得られた画像であることを特徴とする。   (2) Further, according to one aspect of the present invention, in the traffic signal recognition apparatus according to (1), the plurality of reference images are images obtained based on a plurality of traffic signal images captured in different environments. It is characterized by being.

(3)また、本発明の一態様は、上記(1)又は(2)に記載の信号機認識装置において、前記抽出部は、信号機の灯火色ごとの色を表すパラメータ間の関係に基づいて、前記発光領域を抽出することを特徴とする。   (3) Further, according to one aspect of the present invention, in the traffic signal recognition device according to (1) or (2), the extraction unit is based on a relationship between parameters representing colors for each lighting color of the traffic light. The light emitting area is extracted.

(4)また、本発明の一態様は、上記(1)から(3)のいずれかに記載の信号機認識装置において、前記抽出部が抽出した発光領域を膨張させた後に、当該膨張後の領域を膨張前よりも収縮させてから、再度膨張させる処理を行う膨張収縮部、をさらに備え、信号機判定部は、前記膨張収縮部による処理後の前記発光領域に基づいて特定される信号機の候補領域と、前記基準画像とを比較して、前記候補領域が信号機の画像領域であるか否かを判定することを特徴とする。   (4) Further, according to one aspect of the present invention, in the traffic light recognition device according to any one of (1) to (3), after the light emitting region extracted by the extraction unit is expanded, the expanded region An expansion / contraction part that performs a process of inflating again after expansion, and the traffic light determination unit is a candidate area of the traffic light that is identified based on the light-emitting area after processing by the expansion / contraction part And the reference image to determine whether the candidate area is an image area of a traffic light.

(5)また、本発明の一態様は、上記(1)から(4)のいずれかに記載の信号機認識装置において、前記信号機判定部は、前記候補領域の画像と前記基準画像との大きさを揃えてから比較することを特徴とする。   (5) In addition, according to one aspect of the present invention, in the traffic signal recognition device according to any one of (1) to (4), the traffic signal determination unit may determine the size of the image of the candidate area and the reference image. It is characterized by comparing after aligning.

(6)また、本発明の一態様は、信号機を表す基準画像を複数記憶する記憶部を備える信号機認識装置における信号機認識方法であって、前記信号機認識装置が、撮像部が撮像した撮像画像を取得する撮像画像取得ステップと、前記信号機認識装置が、前記撮像画像から発光領域を抽出する抽出ステップと、前記信号機認識装置が、前記撮像画像のうち、前記抽出ステップにおいて抽出した発光領域に基づいて特定される信号機の候補領域の画像と、前記基準画像とを比較して、前記候補領域の画像が信号機の画像であるか否かを判定する信号機判定ステップと、を含むことを特徴とする信号機認識方法である。   (6) According to another aspect of the present invention, there is provided a traffic signal recognition method in a traffic signal recognition apparatus including a storage unit that stores a plurality of reference images representing traffic signals. The traffic signal recognition apparatus captures a captured image captured by an imaging unit. A captured image acquisition step to acquire, an extraction step in which the traffic light recognition device extracts a light emission region from the captured image, and a signal recognition device based on the light emission region extracted in the extraction step in the captured image. A traffic light determining step of comparing the image of the candidate area of the specified traffic light with the reference image to determine whether the image of the candidate area is an image of the traffic light; It is a recognition method.

本発明によれば、信号機を精度良く認識することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately recognize a traffic light.

本発明の第1の実施形態に係る信号機認識システムの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the traffic signal recognition system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係る撮像画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the captured image which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る信号機認識装置10とその周辺装置との概略機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic function structure of the traffic signal recognition apparatus 10 which concerns on the embodiment, and its peripheral device. 同実施形態に係るテンプレート画像の生成処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation process of the template image which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る色範囲の設定テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the setting table of the color range which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る信号機の灯火の撮像領域の彩度と明度との閾値の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the threshold value of the saturation and the brightness of the imaging region of the light of the traffic light which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る信号機認識装置による膨張収縮処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the expansion / contraction process by the traffic signal recognition apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る信号機認識装置によるラベリング処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the labeling process by the traffic signal recognition apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る信号機認識装置による動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement by the traffic signal recognition apparatus which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るテンプレート画像生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of the template image generation apparatus which concerns on the same embodiment.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
[第1の実施形態]
〔信号機認識システムの概要〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る信号機認識システム1の概要を説明するための図である。
本実施形態に係る信号機認識システム1は、信号機認識装置10と撮像装置30とを備える。信号機認識装置10と撮像装置30とは、車両2に搭載されている。また、信号機認識装置10と撮像装置30とは、無線又は有線により相互に情報を送受信することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
[Outline of traffic light recognition system]
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a traffic signal recognition system 1 according to the first embodiment of the present invention.
The traffic signal recognition system 1 according to the present embodiment includes a traffic signal recognition device 10 and an imaging device 30. The traffic signal recognition device 10 and the imaging device 30 are mounted on the vehicle 2. The signal recognition device 10 and the imaging device 30 can transmit and receive information to and from each other wirelessly or by wire.

撮像装置30は、例えば、車両2の前端部に設置され、車両2の前方の環境を撮像することができる。撮像装置30は、例えば、道路脇の電信柱に設置された交通信号機20を撮像するのに十分な画角を備えている。ここで、信号機20とは、歩行者用交通信号機、車両用交通信号機など、様々な交通整理用の発光標識である。以下では、一例として、信号機20が青色、黄色、赤色の3つの略円形型の点灯部を横並びに備える交通信号機である場合について説明する。
図2は、本実施形態に係る撮像画像の一例を示す図である。
図2に示す例において、撮像画像PTには、信号機20と、看板50と、空とが撮像されている。また、信号機20において、青色、黄色、赤色の3つの点灯部21、22、23のうち青色の点灯部21が点灯している。
The imaging device 30 is installed, for example, at the front end portion of the vehicle 2 and can image an environment in front of the vehicle 2. The imaging device 30 has a sufficient angle of view to image the traffic signal device 20 installed on a telephone pole beside the road, for example. Here, the traffic light 20 is a light-emitting sign for various traffic arrangements such as a traffic signal for pedestrians and a traffic signal for vehicles. Below, as an example, the case where the traffic signal 20 is a traffic signal device that includes three substantially circular lighting parts of blue, yellow, and red side by side will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a captured image according to the present embodiment.
In the example illustrated in FIG. 2, the traffic light 20, the sign 50, and the sky are captured in the captured image PT. Moreover, in the traffic light 20, the blue lighting part 21 is lit among the three lighting parts 21, 22, and 23 of blue, yellow, and red.

信号機認識装置10は、信号機20を表すテンプレート画像(基準画像)を複数記憶する記憶部11を備えている。テンプレート画像については、後述する。信号機認識装置10は、撮像装置30により撮像された撮像画像を取得し、撮像画像から発光領域を抽出する。この発光領域とは、撮像画像に撮像された信号機20における点灯中の点灯部の領域である。具体的には、図2に示す例において、発光領域は、点灯部21の領域である。   The traffic signal recognition device 10 includes a storage unit 11 that stores a plurality of template images (reference images) representing the traffic signal 20. The template image will be described later. The traffic signal recognition device 10 acquires a captured image captured by the imaging device 30 and extracts a light emitting area from the captured image. The light emitting area is an area of a lighting part that is lit in the traffic light 20 captured in the captured image. Specifically, in the example illustrated in FIG. 2, the light emitting region is a region of the lighting unit 21.

次に、信号機認識装置10は、撮像画像のうち、抽出した発光領域に基づいて信号機20の候補領域を特定する。具体的には、図2に示す例において、信号機20の候補領域とは、撮像画像中の信号機20を表す領域である。そして、信号機認識装置10は、特定した候補領域の画像と、テンプレート画像とを比較して、いわゆるテンプレートマッチングにより、候補領域の画像が信号機20の画像領域であるか否かを判定する。このように、本実施形態に係る信号機認識装置10は、例えば、信号機20を見る位置や方向、環境光の信号機20への当り方などが異なる複数のテンプレート画像と、撮像画像とのマッチングを判定するため、撮像画像中の信号機20を精度良く認識することができる。   Next, the traffic signal recognition device 10 specifies a candidate area of the traffic signal 20 based on the extracted light emitting area in the captured image. Specifically, in the example illustrated in FIG. 2, the candidate area of the traffic light 20 is an area representing the traffic light 20 in the captured image. Then, the traffic signal recognition apparatus 10 compares the image of the identified candidate area with the template image, and determines whether the image of the candidate area is the image area of the traffic signal 20 by so-called template matching. As described above, the traffic signal recognition device 10 according to the present embodiment determines, for example, matching between a plurality of template images that differ in the position and direction in which the traffic light 20 is viewed, how the ambient light hits the traffic light 20, and captured images. Therefore, it is possible to accurately recognize the traffic light 20 in the captured image.

〔信号機認識システムの構成〕
〔信号機認識システムの構成1:撮像装置の構成〕
次に、信号機認識装置10と、その周辺装置の構成について説明する。
まず、信号機認識装置10の周辺装置について説明する。
図3は、本実施形態に係る信号機認識装置10とその周辺装置との概略機能構成を示すブロック図である。
撮像装置30は、撮像部31を備え、撮像部31が撮像した撮像画像を信号機認識装置10に出力する。
撮像部31は、例えば、パンフォーカスのカメラモジュールを備える。撮像部31は、例えば、HSV表色系の撮像画像を取得する。
[Configuration of traffic light recognition system]
[Configuration of Signal Recognition System 1: Configuration of Imaging Device]
Next, the configuration of the traffic signal recognition device 10 and its peripheral devices will be described.
First, peripheral devices of the traffic signal recognition device 10 will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic functional configuration of the traffic signal recognition device 10 and its peripheral devices according to the present embodiment.
The imaging device 30 includes an imaging unit 31 and outputs a captured image captured by the imaging unit 31 to the traffic signal recognition device 10.
The imaging unit 31 includes, for example, a pan focus camera module. For example, the imaging unit 31 acquires a captured image of the HSV color system.

〔信号機認識システムの構成2:テンプレート画像生成装置の構成〕
テンプレート画像生成装置40は、テンプレート画像生成部41を備える。
テンプレート画像生成部41は、テンプレート画像を生成する。テンプレート画像生成部41が生成したテンプレート画像は、信号機認識装置10の記憶部11に記憶される。
ここで、テンプレート画像生成部41によるテンプレート画像の生成について説明する。
図4は、本実施形態に係るテンプレート画像の生成処理を説明するための図である。
本実施形態において、テンプレート画像は、多数のサンプル画像から複数生成される。サンプル画像とは、様々な環境において信号機20を撮像した画像である。ここで、環境とは、信号機20の設置位置、姿勢、光の入射角の他、撮像の角度、日時などを含む。また、サンプル画像は、機種が異なる信号機20が撮像されたものであってもよい。上述したテンプレート画像を生成するためのサンプル画像は、予め用意される。また、サンプル画像は、信号機20において点灯している灯火の色に応じて用意される。
[Configuration 2: Traffic Signal Recognition System: Configuration of Template Image Generation Device]
The template image generation device 40 includes a template image generation unit 41.
The template image generation unit 41 generates a template image. The template image generated by the template image generation unit 41 is stored in the storage unit 11 of the traffic signal recognition device 10.
Here, generation of a template image by the template image generation unit 41 will be described.
FIG. 4 is a view for explaining template image generation processing according to the present embodiment.
In the present embodiment, a plurality of template images are generated from a large number of sample images. The sample image is an image obtained by capturing the traffic light 20 in various environments. Here, the environment includes the installation position and orientation of the traffic light 20, the incident angle of light, the imaging angle, the date and time, and the like. In addition, the sample image may be an image of the traffic signal 20 of a different model. A sample image for generating the template image described above is prepared in advance. The sample image is prepared according to the color of the light that is lit in the traffic light 20.

テンプレート画像の生成において、テンプレート画像生成部41は、多数のサンプル画像をその特徴に応じて分類(クラスタリング)する。これら多数のサンプル画像は、縦と横とのサイズ(画素数)が同一の画像である。ここでは、一例として、テンプレート画像生成部41がK−means法を用いてサンプル画像を分類する場合について説明するが、クラスタリングの手法には、任意の公知の手法が用いられてもよい。また、ここでは、一例として、テンプレート画像生成部41が5つのテンプレート画像を生成する場合について説明する。この場合、テンプレート画像生成部41は、サンプル画像を5種類に分類する。ここで、テンプレートマッチングでは、信号機20を見る位置や方向、信号機20への環境光の当り方などの様々な要素がその精度に影響するが、信号機20の認識においては、特に環境光の影響が大きいことが経験的に分かっている。信号機20への環境光の当り方は、例えば、その光の射出元の位置に応じて背後から(順光)、正面から(逆光)、右から(右側光)、左から(左側光)、上から(頂側光)の5つに分類することができる。そこで、本実施形態では、信号機20への環境光の当り方のマッチング精度への影響を鑑みて、一例として、テンプレート画像を5つに分類する場合について説明する。   In generating a template image, the template image generating unit 41 classifies (clusters) a large number of sample images according to their characteristics. These many sample images are images having the same vertical and horizontal sizes (number of pixels). Here, as an example, a case where the template image generation unit 41 classifies sample images using the K-means method will be described, but any known method may be used as a clustering method. Here, as an example, a case where the template image generation unit 41 generates five template images will be described. In this case, the template image generation unit 41 classifies the sample images into five types. Here, in template matching, various factors such as the position and direction of viewing the traffic light 20 and how the ambient light strikes the traffic light 20 affect the accuracy. However, the recognition of the traffic light 20 is particularly affected by ambient light. Experience shows that it is big. The way the ambient light strikes the traffic light 20 is, for example, from the back (forward light), from the front (backlight), from the right (right light), from the left (left light), depending on the position of the light emission source, It can be classified into five (top light) from the top. Therefore, in the present embodiment, a case where the template images are classified into five will be described as an example in view of the influence on the matching accuracy of how the ambient light strikes the traffic light 20.

次に、テンプレート画像生成部41は、同一のグループに分類したサンプル画像群から1つのテンプレート画像を生成する。図4には、同一のグループに分類された複数のサンプル画像PS11、PS12、…が示されている。また、テンプレート画像PS2は、複数のサンプル画像PS11、PS12、…から生成された画像である。テンプレート画像を構成する各画素の色相(hue)、彩度(saturation)、及び明度(vaue)の値は、サンプル画像PS11、PS12、…を構成する各画素のうち、同じ位置にある画素についての色相、彩度、明度の平均値である。つまり、テンプレート画像PS2の左上の画素PX2の色相の値は、サンプル画像PS11の左上の画素PX11の色相の値、サンプル画像PS12の左上の画素PX12の色相の値、…の平均値を算出することにより得られる。このように、テンプレート画像生成部41は、同一のグループに分類したサンプル画像群を平均化することにより、1つのテンプレート画像を生成する。   Next, the template image generation unit 41 generates one template image from the sample image group classified into the same group. FIG. 4 shows a plurality of sample images PS11, PS12,... Classified into the same group. The template image PS2 is an image generated from a plurality of sample images PS11, PS12,. The hue, saturation, and brightness values of each pixel constituting the template image are the same for the pixels at the same position among the pixels constituting the sample image PS11, PS12,. It is the average of hue, saturation, and brightness. That is, the hue value of the upper left pixel PX2 of the template image PS2 is calculated as the average value of the hue value of the upper left pixel PX11 of the sample image PS11, the hue value of the upper left pixel PX12 of the sample image PS12, and so on. Is obtained. In this way, the template image generation unit 41 generates one template image by averaging the sample image groups classified into the same group.

〔信号機認識システムの構成2:信号機認識装置の構成〕
次に、図3に戻り、信号機認識装置10の説明を続ける。
信号機認識装置10は、例えば、車載端末装置などの電子機器である。信号機認識装置10は、パーソナルコンピュータ、携帯電話、タブレット、スマートフォン、PHS(Personal Handy−phone System)、又はPDA(Personal Digital Assistant)などの車両2から移動可能な電子機器であってもよい。
[Configuration of signal recognition system 2: Configuration of signal recognition device]
Next, returning to FIG. 3, the description of the traffic light recognition device 10 will be continued.
The traffic signal recognition device 10 is an electronic device such as an in-vehicle terminal device, for example. The traffic light recognition device 10 may be an electronic device that can be moved from the vehicle 2 such as a personal computer, a mobile phone, a tablet, a smartphone, a PHS (Personal Handy-phone System), or a PDA (Personal Digital Assistant).

信号機認識装置10は、記憶部11と、撮像画像取得部12と、提示部13と、抽出部14と、信号機判定部15と、を備える。
記憶部11は、例えば、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)などを備える。また、記憶部11は、HDD(Hard Disc Drive)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、及びフラッシュメモリなどを備えてもよい。記憶部11は、信号機認識装置10が備えるCPU(Central Processing Unit、不図示)が実行するための各種プログラムやCPUが実行した処理の結果などを記憶する。具体的には、記憶部11は、例えば、抽出部14による発光領域の抽出処理において参照される色範囲設定テーブルを記憶する。抽出部14と信号機判定部15とは、CPUが記憶部11に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。
また、記憶部11は、テンプレート画像生成装置40が生成したテンプレート画像を予め記憶するテンプレート画像記憶部111を備える。本実施形態において、テンプレート画像記憶部111は、3色の灯火ごとに、5つのテンプレート画像を記憶している。
The traffic signal recognition apparatus 10 includes a storage unit 11, a captured image acquisition unit 12, a presentation unit 13, an extraction unit 14, and a traffic signal determination unit 15.
The storage unit 11 includes, for example, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). In addition, the storage unit 11 may include an HDD (Hard Disc Drive), an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a flash memory, and the like. The storage unit 11 stores various programs to be executed by a CPU (Central Processing Unit, not shown) included in the traffic signal recognition device 10, results of processing executed by the CPU, and the like. Specifically, the storage unit 11 stores, for example, a color range setting table that is referred to in the light emission region extraction processing by the extraction unit 14. The extraction unit 14 and the traffic light determination unit 15 are realized by the CPU executing a program stored in the storage unit 11.
In addition, the storage unit 11 includes a template image storage unit 111 that stores in advance a template image generated by the template image generation device 40. In the present embodiment, the template image storage unit 111 stores five template images for each of the three colors of lights.

撮像画像取得部12は、通信用ICを備え、撮像装置30と通信する。撮像装置30から撮像画像を取得し、取得した撮像画像を示す撮像画像情報を抽出部14に出力する。
提示部13は、例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electro−Luminescence)ディスプレイなどの表示装置を備える。また、提示部13は、例えば、スピーカー(音声出力装置)を備える。
The captured image acquisition unit 12 includes a communication IC and communicates with the imaging device 30. A captured image is acquired from the imaging device 30, and captured image information indicating the acquired captured image is output to the extraction unit 14.
The presentation unit 13 includes a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro-Luminescence) display. The presentation unit 13 includes, for example, a speaker (audio output device).

抽出部14は、撮像画像から灯火の発光を表す画素群(領域)を抽出する処理を行う。つまり、色範囲抽出部141と、膨張収縮部142と、ラベリング部143と、形状判定部144と、を備える。
色範囲抽出部141は、撮像画像取得部12から撮像画像情報を取得すると、撮像画像から灯火の色ごとに色相、彩度、及び明度の範囲を定める色範囲設定テーブルに基づいて、3色の灯火の発光を表す画素を抽出する。
The extraction unit 14 performs a process of extracting a pixel group (region) representing light emission from the captured image. That is, a color range extraction unit 141, an expansion / contraction unit 142, a labeling unit 143, and a shape determination unit 144 are provided.
When the captured image information is acquired from the captured image acquisition unit 12, the color range extraction unit 141 acquires the three colors based on the color range setting table that defines the hue, saturation, and brightness range for each color of the lighting from the captured image. Pixels representing light emission are extracted.

ここで、色範囲抽出部141による画素の抽出処理について説明する。
色範囲抽出部141は、2段階で灯火を表す画素の抽出を行う。第1の抽出処理において、色範囲抽出部141は、撮像画像の各画素の色相に基づいて、灯火を表す画素を抽出する。第2の抽出処理において、色範囲抽出部141は、第1の抽出処理により抽出された候補の各画素の彩度と明度とに基づいて、灯火を表す画素の絞り込みを行う。
抽出された領域は、例えば、撮像画像と縦方向及び横方向において同じ画素数を有し、各画素に「1」又は「0」の2値情報が書き込まれた2値領域情報により表される。この場合、例えば、抽出された領域に含まれる画素の値は「1」、抽出されなかった領域に含まれる画素の値は「0」である。つまり、抽出される各領域は、縦方向又は横方向の少なくともいずれかの方向に隣接する値が「1」の画素群により構成される。
Here, pixel extraction processing by the color range extraction unit 141 will be described.
The color range extraction unit 141 performs extraction of pixels representing lighting in two stages. In the first extraction process, the color range extraction unit 141 extracts pixels representing lighting based on the hue of each pixel of the captured image. In the second extraction process, the color range extraction unit 141 narrows down the pixels representing lighting based on the saturation and brightness of each candidate pixel extracted by the first extraction process.
The extracted area has, for example, the same number of pixels in the vertical and horizontal directions as the captured image, and is represented by binary area information in which binary information of “1” or “0” is written in each pixel. . In this case, for example, the value of the pixel included in the extracted area is “1”, and the value of the pixel included in the unextracted area is “0”. That is, each extracted region is configured by a pixel group having a value “1” adjacent in at least one of the vertical direction and the horizontal direction.

まず、第1の抽出処理について説明する。
図5は、本実施形態に係る色範囲設定テーブルの一例を示す図である。
本実施形態に係る色範囲設定テーブルは、灯火の色に応じた色相、彩度、及び明度の範囲をHSV表色系により定める。具体的には、赤色の灯火の場合、色相Hの値は0以上10以下(0≦H≦10)であり、彩度Sの値は0.3より大きく(S>0.3)、明度Vの値は120より大きい(V>120)。本実施形態では、色の範囲を「夜間動画像からの道路交通信号認識技術の研究」(梅澤 登志矢、江口 一彦、愛知工業大学研究報告 第43号B 平成20年)に基づいて設定する場合について説明するが、色相、彩度、及び明度の範囲は別途経験則などに基づいて、任意に定められてもよい。色範囲抽出部141は、色範囲設定テーブルに基づいて、同じ撮像画像から青色の灯火、黄色の灯火、赤色の灯火を表す画素を順次抽出する。
First, the first extraction process will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a color range setting table according to the present embodiment.
The color range setting table according to the present embodiment defines a range of hue, saturation, and lightness according to the color of the light using the HSV color system. Specifically, in the case of a red light, the value of hue H is 0 or more and 10 or less (0 ≦ H ≦ 10), the value of saturation S is greater than 0.3 (S> 0.3), and lightness The value of V is greater than 120 (V> 120). In this embodiment, when the color range is set based on “Study on Road Traffic Signal Recognition Technology from Night Video” (Toshiya Umezawa, Kazuhiko Eguchi, Aichi Institute of Technology Research Report No. 43B 2008) However, the hue, saturation, and lightness ranges may be arbitrarily determined based on separate rules of thumb. The color range extraction unit 141 sequentially extracts pixels representing a blue light, a yellow light, and a red light from the same captured image based on the color range setting table.

次に、第2の抽出処理について説明する。
図6は、本実施形態に係る信号機20の灯火の撮像領域の彩度と明度との閾値の設定を説明するための図である。
図6の縦軸は、彩度を表す。また、横軸は、明度を表す。図6にプロットされた複数の点は、信号機20の青色の灯火を様々な環境で撮像したときに、その灯火を表す画素の彩度と明度とを表す。図6に示されるように、信号機20の灯火を撮像した場合、その灯火を表す画素の彩度と明度とは、略線形に分布する(例えば、図6の領域R1)。従って、当該略線形の領域内に彩度と明度とが含まれない画素は、信号機20の灯火を表さないとみなすことができる。図6に示す例の場合、色範囲抽出部141は、例えば、線L1(図6)を表す下記の式(1)に基づいて、灯火を表す画素を絞り込む。
minS = 0.73/120×V−0.3 …(1)
ここで、彩度Sは、0以上1以下の値である。また、明度Vは、0以上255以下の値である。minSは、発光領域として抽出する候補の彩度Sの下限値を示す。すなわち、色範囲抽出部141は、その彩度Sが、上述の式に示す下限値minSの値を超える画素を灯火を表す画素として抽出する。
Next, the second extraction process will be described.
FIG. 6 is a diagram for explaining setting of the threshold values of the saturation and lightness of the image capturing area of the traffic light 20 according to the present embodiment.
The vertical axis in FIG. 6 represents saturation. The horizontal axis represents the brightness. The plurality of points plotted in FIG. 6 represent the saturation and brightness of the pixel representing the light when the blue light of the traffic light 20 is imaged in various environments. As shown in FIG. 6, when the lighting of the traffic light 20 is imaged, the saturation and brightness of the pixels representing the lighting are distributed substantially linearly (for example, the region R1 in FIG. 6). Therefore, it can be considered that a pixel whose saturation and brightness are not included in the substantially linear region does not represent the lighting of the traffic light 20. In the case of the example illustrated in FIG. 6, the color range extraction unit 141 narrows down pixels that represent lighting based on, for example, the following equation (1) that represents the line L1 (FIG. 6).
minS = 0.73 / 120 × V−0.3 (1)
Here, the saturation S is a value between 0 and 1. Further, the brightness V is a value of 0 or more and 255 or less. minS indicates a lower limit value of the saturation S of a candidate to be extracted as a light emitting region. That is, the color range extraction unit 141 extracts pixels whose saturation S exceeds the lower limit value minS shown in the above expression as pixels representing lighting.

これにより、色範囲抽出部141は、信号機20の灯火に由来しない画素を除外することができるので、信号機認識装置10による信号機20の認識精度を高めることができる。しかしながら、これら第1の抽出処理と、第2の抽出処理とでは、信号機20の灯火に由来しない画素を、全て除外できるとは限らない。具体的には、例えば、青色の灯火の画素を抽出した場合、青色の看板(例えば、図2の看板50)や車両、青空(例えば、図2の空51)などが誤検出される場合がある。そのため、抽出部14は、抽出する画素をさらに絞り込む処理を行う。以降の画素の抽出処理は、灯火の色ごとに行われるが、これらの処理は、各色で同様である。従って、以下では、青色の灯火を表す画素に対する処理についてのみ説明する。   Thereby, since the color range extraction part 141 can exclude the pixel which does not originate in the light of the traffic light 20, the recognition accuracy of the traffic light 20 by the traffic light recognition apparatus 10 can be improved. However, in the first extraction process and the second extraction process, it is not always possible to exclude all pixels that do not originate from the lighting of the traffic light 20. Specifically, for example, when a blue light pixel is extracted, a blue signboard (for example, the signboard 50 in FIG. 2), a vehicle, a blue sky (for example, the sky 51 in FIG. 2), or the like may be erroneously detected. is there. Therefore, the extraction unit 14 performs processing for further narrowing down the pixels to be extracted. Subsequent pixel extraction processing is performed for each color of light, and these processing is the same for each color. Therefore, in the following, only processing for pixels representing blue lights will be described.

膨張収縮部142は、発光領域の候補(以下、「灯火候補領域」と称する。)に対して、収縮処理を行うことにより、数画素程度から構成される微小な領域を灯火候補領域から除外する。このような微小な領域は、例えば、撮像画像の背景画像に無数に表れることがある(例えば、図2の空51)。他方、例えば、環境光の光量が少ない場合、撮像部31のカメラの絞りが開いてしまい、信号機20の灯火の中央部分の明度が飽和してしまう、いわゆるハレーションが発生する場合がある。この場合、灯火候補領域は、例えば、環状の中央部分に欠落を有する領域として検出される。膨張収縮部142は、膨張処理を行うことにより、このような領域の欠落を埋める。膨張収縮部142は、膨張処理、収縮処理、膨張処理の順で処理を行い、処理後の候補領域の情報をラベリング部143に出力する。   The expansion / contraction unit 142 performs a contraction process on the light emission region candidates (hereinafter referred to as “light candidate regions”), thereby excluding a minute region composed of about several pixels from the light candidate regions. . Such a minute region may appear innumerably in the background image of the captured image (for example, the sky 51 in FIG. 2). On the other hand, for example, when the amount of ambient light is small, the aperture of the camera of the imaging unit 31 is opened, and so-called halation may occur in which the lightness of the central portion of the light of the traffic light 20 is saturated. In this case, the lamp candidate region is detected as, for example, a region having a lack in the annular central portion. The expansion / contraction part 142 fills in the lack of such a region by performing expansion processing. The expansion / contraction unit 142 performs processing in the order of expansion processing, contraction processing, and expansion processing, and outputs information on the candidate area after processing to the labeling unit 143.

ここで、膨張収縮部142による膨張処理と、収縮処理とについて説明する。
図7は、同実施形態に係る信号機認識装置10による膨張収縮処理を説明するための図である。
図7(a)に示す例において、膨張収縮部142は、1つの画素から構成される灯火候補領域SR1に対して、1画素分膨張させる膨張処理を行っている。これにより、灯火候補領域SR1は、9つの画素から構成される領域となる。次に、膨張収縮部142は、先の膨張処理の膨張量よりも大きい量である2画素分収縮させる収縮処理を行っている。これにより、灯火候補領域SR1は消失し、灯火の候補から除外される。そして、膨張収縮部142は、残存した灯火候補領域に対して、過剰に収縮した1画素分の膨張処理を行う。
Here, the expansion process by the expansion / contraction part 142 and the contraction process will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining the expansion / contraction process by the traffic signal recognition apparatus 10 according to the embodiment.
In the example shown in FIG. 7A, the expansion / contraction unit 142 performs an expansion process for expanding one lamp for the lamp candidate region SR1 including one pixel. Thereby, the lamp candidate region SR1 becomes a region composed of nine pixels. Next, the expansion / contraction unit 142 performs a contraction process that contracts by two pixels, which is larger than the expansion amount of the previous expansion process. As a result, the lamp candidate region SR1 disappears and is excluded from the lamp candidates. Then, the expansion / contraction unit 142 performs an expansion process for one pixel that is excessively contracted on the remaining lamp candidate region.

図7(b)に示す例において、膨張収縮部142は、内部に1画素の欠落を有し、8つの画素から構成される環状の灯火候補領域SR2に対して、1画素分膨張させる膨張処理を行っている。これにより、灯火候補領域SR2は、25の画素から構成される領域となり、内部の欠落が埋められる。次に、膨張収縮部142は、先の膨張処理の膨張量よりも大きい量である2画素分収縮させる収縮処理を行い、過剰に収縮した1画素分の膨張処理を行う。これにより、膨張収縮部142は、環状の灯火候補領域SR2内部の欠落を埋め、外縁のサイズを膨張収縮処理前と同一のサイズとすることができる。   In the example shown in FIG. 7B, the expansion / contraction unit 142 has an expansion of one pixel with respect to the annular lamp candidate region SR2 having one pixel inside and composed of eight pixels. It is carried out. As a result, the lamp candidate region SR2 becomes a region composed of 25 pixels, and the internal omission is filled. Next, the expansion / contraction unit 142 performs a contraction process that contracts by two pixels, which is larger than the expansion amount of the previous expansion process, and performs an expansion process for one pixel that is excessively contracted. As a result, the expansion / contraction part 142 can fill the gap inside the annular lamp candidate region SR2 and make the size of the outer edge the same as that before the expansion / contraction process.

このように、膨張収縮部142は、灯火候補領域を膨張させた後に、当該膨張後の領域を膨張前よりも収縮させてから、再度膨張させることにより、ハレーションによる領域の欠落を補完するとともに、処理上のノイズとなりうる微小な領域を除去することができる。
以下では、一例として、膨張収縮部142は、2画素分膨張処理を行ってから、3画素分収縮処理を行い、その後、1画素分膨張処理を行う場合について説明する。
In this way, the expansion / contraction part 142 expands the lamp candidate region, and then contracts the region after the expansion more than before the expansion, and then expands again, thereby supplementing the lack of the region due to halation, It is possible to remove a minute region that may cause processing noise.
Hereinafter, as an example, the case where the expansion / contraction unit 142 performs the expansion process for two pixels, performs the contraction process for three pixels, and then performs the expansion process for one pixel will be described.

ラべリング部143は、灯火候補領域に対してラベリングを行う。具体的には、ラベリング部143は、上述したように、各画素の縦方向及び横方向の連続性に基づいて、1つの領域を構成する画素を特定し、領域を分離する。ラベリング部143は、分離した各領域に対して、固有の識別情報(ラベル)を付与(ラべリング)する。ラベリング部143は、ラべリング後の灯火候補領域を表すラベル領域情報を形状判定部144に出力する。   The labeling unit 143 performs labeling on the lamp candidate area. Specifically, as described above, the labeling unit 143 identifies pixels constituting one region based on the continuity in the vertical direction and the horizontal direction of each pixel, and separates the regions. The labeling unit 143 gives (labels) unique identification information (label) to each separated region. The labeling unit 143 outputs label area information representing the candidate lamp areas after labeling to the shape determining unit 144.

ここで、ラべリング部143による処理について説明する。
図8は、本実施形態に係る信号機認識装置10によるラベリング処理を説明するための図である。
ラべリング部143は、2値領域情報において、「1」の値が縦方向又は横方向に連続する領域に同じラベルを付与する。まず、ラベリング部143は、画像の端からスキャンし、値が「1」の画素を発見した場合、当該発見した画素に対して新たなラベルを付与する。次に、ラべリング部143は、隣接する画素の値が「1」であれば、隣接する画素と同じラベルを付与する。これを繰り返して、値が「1」である画素の塊ごとにラベルを付与し、各領域を識別する。
Here, processing by the labeling unit 143 will be described.
FIG. 8 is a diagram for explaining labeling processing by the traffic signal recognition apparatus 10 according to the present embodiment.
In the binary area information, the labeling unit 143 gives the same label to an area where the value “1” is continuous in the vertical direction or the horizontal direction. First, when the labeling unit 143 scans from the edge of the image and finds a pixel having a value “1”, the labeling unit 143 gives a new label to the found pixel. Next, if the value of the adjacent pixel is “1”, the labeling unit 143 gives the same label as that of the adjacent pixel. By repeating this, a label is assigned to each block of pixels having a value of “1” to identify each region.

形状判定部144は、灯火候補領域の形状に基づいて、灯火候補領域を抽出する。本実施形態において、信号機20は、略円形型の点灯部を有する。従って、灯火候補領域が略円形でない場合、当該領域は、信号機20の灯火に由来しないとみなすことができる。形状判定部144は、各領域の円形度を判定し、領域の形状が略円形ではない場合、当該領域を灯火候補領域から除外する。また、形状判定部144は、各領域の円形度を判定し、領域の形状が略円形である場合、当該領域を灯火候補領域として抽出する。例えば、図8に示す例において、「1」のラベルが付された領域と「2」のラベルが付された領域は、略円形であるため、灯火候補領域として抽出される。これに対し、「3」のラベルが付された領域と「4」のラベルが付された領域とは、略円形ではないため、灯火の候補から除外される。   The shape determination unit 144 extracts a lamp candidate region based on the shape of the lamp candidate region. In the present embodiment, the traffic light 20 has a substantially circular lighting part. Therefore, when the lamp candidate area is not substantially circular, it can be considered that the area does not originate from the lamp of the traffic light 20. The shape determination unit 144 determines the circularity of each region, and when the shape of the region is not substantially circular, excludes the region from the lamp candidate region. Moreover, the shape determination part 144 determines the circularity of each area | region, and when the shape of an area | region is substantially circular, the said area | region is extracted as a lamp candidate area | region. For example, in the example illustrated in FIG. 8, the region labeled “1” and the region labeled “2” are substantially circular, and thus are extracted as lamp candidate regions. On the other hand, the region labeled “3” and the region labeled “4” are not substantially circular, and are excluded from lamp candidates.

具体的には、形状判定部144は、以下の式(2)に基づいて、灯火候補領域の円形度を判定する。
R = 4πM/L …(2)
ここで、円形度R、面積M、周囲長Lは、は正の値である。また、円周率πは、略「3.14」である。面積Mは、例えば、各領域を構成する画素の数である。周囲長Lは、例えば、各領域の外縁に位置する画素の数である。形状判定部144は、円形度Rが所定の閾値(例えば、0.7)以上である場合に、領域の形状が円形であると判定する。また、形状判定部144は、円形度Rが所定の閾値(例えば、0.7)未満である場合に、領域の形状が円形ではないと判定する。形状判定部144は、抽出した灯火候補領域のラベル領域情報を信号機判定部15に出力する。
Specifically, the shape determination unit 144 determines the circularity of the lamp candidate region based on the following equation (2).
R = 4πM / L 2 (2)
Here, the circularity R, the area M, and the peripheral length L are positive values. Further, the circumference ratio π is approximately “3.14”. The area M is the number of pixels constituting each region, for example. The perimeter L is, for example, the number of pixels located at the outer edge of each region. The shape determination unit 144 determines that the shape of the region is circular when the circularity R is equal to or greater than a predetermined threshold (for example, 0.7). In addition, the shape determining unit 144 determines that the shape of the region is not circular when the circularity R is less than a predetermined threshold (for example, 0.7). The shape determination unit 144 outputs the extracted label area information of the candidate lamp region to the traffic light determination unit 15.

信号機判定部15は、取得したラベル領域情報に基づいて、信号機20の領域を特定する。信号機20の筐体と点灯部とは、概ね所定の位置関係にある。そのため、信号機20は、灯火の色種別と、発光領域の大きさとから信号機20が撮像されている領域を推定する。これにより、信号機判定部15は、撮像画像において信号機20が写っていると推定される領域(以下、「信号機領域」と称する。)を特定する。   The traffic light determination unit 15 identifies the area of the traffic light 20 based on the acquired label area information. The casing of the traffic light 20 and the lighting unit are in a predetermined positional relationship. Therefore, the traffic light 20 estimates the area where the traffic light 20 is imaged from the color type of the light and the size of the light emitting area. Thereby, the traffic light determination unit 15 specifies an area (hereinafter referred to as “traffic light area”) in which the traffic light 20 is estimated to be captured in the captured image.

次に、信号機判定部15は、特定した信号機領域の画像と、テンプレート画像との比較を行う。信号機判定部15は、まず、比較対象の信号機領域の画像に対応する灯火色のテンプレート画像を、テンプレート画像記憶部111から読み出す。次に、信号機判定部15は、特定した信号機領域の画像と、テンプレート画像とのテンプレートマッチングを行う。テンプレートマッチングの手法には、任意の公知の手法が用いられてよい。ここで、テンプレートマッチングは、比較対象物のサイズが異なると、精度が低下することが経験的に知られている。例えば、信号機20の点灯部には、LED(発光ダイオード)式のものと、電球式のものがある。LED式の場合は、点灯部の外縁部まで明るく撮像されるが、電球式の場合は外縁部の光量が落ちるため、LED式の場合に比して、電球式の点灯部の灯火は小さく検出される場合がある。この場合、信号機領域が適切に特定できず、テンプレート画像と、画像サイズに差が生じてしまい、マッチングの精度が低下する可能性がある。そこで、信号機判定部15は、同一の信号機領域の画像とテンプレート画像との組み合わせについて、テンプレート画像のサイズを、「0.8」倍、「0.9」倍、「1.0」倍、「1.1」倍、「1.2」倍などに変更して、複数回テンプレートマッチングを行う。そして、この複数回のテンプレートマッチングにおける最も高いスコアを、その組み合わせのマッチングスコアとする。   Next, the traffic signal determination unit 15 compares the image of the specified traffic signal area with the template image. The traffic light determination unit 15 first reads a light color template image corresponding to the image of the traffic signal region to be compared from the template image storage unit 111. Next, the traffic signal determination unit 15 performs template matching between the image of the specified traffic signal area and the template image. Any known method may be used as the template matching method. Here, it is empirically known that the template matching is less accurate when the size of the comparison object is different. For example, the lighting part of the traffic light 20 includes an LED (light emitting diode) type and a light bulb type. In the case of the LED type, the image is brightly captured up to the outer edge of the lighting part, but in the case of the bulb type, the amount of light at the outer edge is reduced, so the light of the bulb type lighting part is detected smaller than in the case of the LED type. May be. In this case, the traffic signal area cannot be properly specified, and a difference occurs between the template image and the image size, and the matching accuracy may be reduced. Therefore, the traffic light determination unit 15 sets the size of the template image to “0.8” times, “0.9” times, “1.0” times, “ The template matching is performed a plurality of times by changing the value to 1.1 times or 1.2 times. And let the highest score in this multiple times of template matching be a matching score of the combination.

信号機判定部15は、1つの信号機領域画像に対して、複数のテンプレート画像とのテンプレートマッチングを行う。具体的には、本実施形態では、5つのテンプレート画像とのテンプレートマッチングを行う。そして、実行した全てのテンプレートマッチングにおける最高のマッチングスコアが所定の閾値以上である場合に、その信号機領域画像に信号機20が撮像されていると判定する。このとき、灯火の色ごとに信号機領域画像が抽出されているため、灯火の色、すなわち信号の指示内容が同時に認識される。信号機判定部15は、信号機20の認識結果に応じた所定の情報を、提示部13による表示、音声出力などを介して、ユーザに通知する。具体的には、提示部13は、信号機20の存在、位置、灯火の色、信号の指示内容などをユーザに通知する。   The traffic signal determination unit 15 performs template matching with a plurality of template images for one traffic signal area image. Specifically, in this embodiment, template matching with five template images is performed. And when the highest matching score in all the performed template matching is more than a predetermined threshold value, it determines with the signal apparatus 20 being imaged by the signal apparatus area | region image. At this time, since the traffic signal area image is extracted for each color of the light, the color of the light, that is, the instruction content of the signal is recognized simultaneously. The traffic signal determination unit 15 notifies the user of predetermined information corresponding to the recognition result of the traffic signal 20 through display by the presentation unit 13, voice output, and the like. Specifically, the presentation unit 13 notifies the user of the presence, position, lighting color, signal instruction content, and the like of the traffic light 20.

〔信号機認識装置の動作〕
次に、信号機認識装置10の動作について説明する。
図9は、本実施形態に係る信号機認識装置10による動作の一例を示すフローチャートである。
(ステップS101)信号機認識装置10の撮像画像取得部12は、撮像装置30により撮像された撮像画像を取得する。撮像画像取得部12は、取得した撮像画像を表す撮像画像情報を色範囲抽出部141に出力する。その後、信号機認識装置10は、ステップS102に処理を進める。
[Operation of signal recognition device]
Next, the operation of the traffic signal recognition device 10 will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of the traffic signal recognition apparatus 10 according to the present embodiment.
(Step S <b> 101) The captured image acquisition unit 12 of the traffic signal recognition device 10 acquires a captured image captured by the imaging device 30. The captured image acquisition unit 12 outputs captured image information representing the acquired captured image to the color range extraction unit 141. Thereafter, the traffic signal recognition apparatus 10 advances the processing to step S102.

(ステップS102)信号機認識装置10の色範囲抽出部141は、撮像画像の各画素の色相に基づいて、色範囲設定テーブルにより、撮像画像から灯火候補領域を抽出する。また、色範囲抽出部141は、抽出した灯火候補領域から、彩度と明度とに基づいて、例えば、式(1)により、灯火候補領域の絞り込みを行う。色範囲抽出部141は、抽出した灯火候補領域を表す2値領域情報を膨張収縮部142に出力する。その後、信号機認識装置10は、ステップS103に処理を進める。 (Step S102) The color range extraction unit 141 of the traffic light recognition apparatus 10 extracts a lamp candidate region from the captured image using the color range setting table based on the hue of each pixel of the captured image. In addition, the color range extraction unit 141 narrows down the lamp candidate areas based on the saturation and the brightness from the extracted lamp candidate areas, for example, using Expression (1). The color range extraction unit 141 outputs binary region information representing the extracted lamp candidate region to the expansion / contraction unit 142. Thereafter, the traffic signal recognition apparatus 10 advances the processing to step S103.

(ステップS103)信号機認識装置10の膨張収縮部142は、色範囲抽出部141から2値領域情報を取得すると、膨張処理を行い、灯火候補領域のうち、内部に欠落を有する領域の欠落を埋める。次に、膨張収縮部142は、膨張処理の膨張量よりも大きい量、領域の収縮を行い、微小な領域を灯火の候補から除外する。次に、膨張収縮部142は、膨張処理を行い、灯火候補領域の大きさを、一連の膨張収縮処理の前に戻す。次に、膨張収縮部142は、処理後の各領域を表す2値領域情報をラベリング部143に出力する。その後、信号機認識装置10は、ステップS104に処理を進める。 (Step S103) When the expansion / contraction unit 142 of the traffic light recognition apparatus 10 acquires the binary region information from the color range extraction unit 141, the expansion / contraction unit 142 performs expansion processing, and fills in the lack of a region having a lack in the light candidate region. . Next, the expansion / contraction unit 142 contracts the region by an amount larger than the expansion amount of the expansion process, and excludes the minute region from the lamp candidates. Next, the expansion / contraction unit 142 performs an expansion process, and returns the size of the lamp candidate region to a level before the series of expansion / contraction processes. Next, the expansion / contraction unit 142 outputs binary region information representing each region after processing to the labeling unit 143. Thereafter, the traffic signal recognition apparatus 10 advances the processing to step S104.

(ステップS104)信号機認識装置10のラベリング部143は、膨張収縮部142から2値領域情報を取得すると、各灯火候補領域を分離し、ラベリングを行う。ラベリング部143は、分離した各灯火候補領域を表すラベル領域情報を形状判定部144に出力する。その後、信号機認識装置10は、ステップS105に処理を進める。
(ステップS105)信号機認識装置10の形状判定部144は、ラベリング部143からラベル領域情報を取得すると、各灯火候補領域の形状が略円形であるか否かを判定する。灯火候補領域の形状が略円形ではない場合、形状判定部144は、当該領域を灯火の候補から除外する。形状判定部144は、形状の判定結果に基づいて、抽出された灯火候補領域を表すラベル領域情報を信号機判定部15に出力する。その後、信号機認識装置10はステップS106に処理を進める。
(Step S104) When the labeling unit 143 of the traffic signal recognition apparatus 10 acquires the binary region information from the expansion / contraction unit 142, it separates each lamp candidate region and performs labeling. The labeling unit 143 outputs label area information representing each separated lamp candidate area to the shape determining unit 144. Thereafter, the traffic signal recognition apparatus 10 advances the processing to step S105.
(Step S <b> 105) When the shape determination unit 144 of the traffic signal recognition apparatus 10 acquires the label region information from the labeling unit 143, the shape determination unit 144 determines whether the shape of each lamp candidate region is substantially circular. If the shape of the lamp candidate area is not substantially circular, the shape determination unit 144 excludes the area from the lamp candidates. Based on the shape determination result, the shape determination unit 144 outputs label area information representing the extracted lamp candidate region to the traffic light determination unit 15. Thereafter, the traffic signal recognition apparatus 10 advances the processing to step S106.

(ステップS106)信号機認識装置10の信号機判定部15は、ラベリング部143からラベル領域情報を取得すると、灯火候補領域に基づいて信号機20が撮像された領域を特定し、信号機領域画像を取得する。次に、信号機判定部15は、テンプレート画像記憶部111から灯火の色ごとに複数のテンプレート画像を読み出す。次に、信号機判定部15は、読み出した複数のテンプレート画像と、信号機領域画像とをテンプレートマッチングにより比較する。このとき、信号機判定部15は、例えば、テンプレート画像のサイズを所定の倍率に変更して、すなわち、マッチングを行う画像間のサイズを揃えて、複数回マッチングを行う。信号機判定部15は、各信号機領域の判定結果に応じた所定の情報を提示部13に出力する。その後、信号機認識装置10はステップS107に処理を進める。 (Step S106) When the traffic signal determination unit 15 of the traffic signal recognition device 10 acquires the label region information from the labeling unit 143, the traffic signal determination unit 15 specifies a region where the traffic signal 20 is captured based on the lamp candidate region, and acquires a traffic signal region image. Next, the traffic light determination unit 15 reads a plurality of template images for each lamp color from the template image storage unit 111. Next, the traffic signal determination unit 15 compares the plurality of read template images with the traffic signal region image by template matching. At this time, the traffic light determination unit 15 performs matching a plurality of times, for example, by changing the size of the template image to a predetermined magnification, that is, aligning the sizes of images to be matched. The traffic signal determination unit 15 outputs predetermined information corresponding to the determination result of each traffic signal area to the presentation unit 13. Thereafter, the traffic signal recognition apparatus 10 advances the processing to step S107.

(ステップS107)信号機認識装置10の提示部13は、信号機判定部15から取得した情報に基づいて、表示、音声出力などを行い、ユーザに信号機20の認識結果等を通知する。そして、信号機認識装置10は、図9に示す処理を終了する。 (Step S107) The presentation unit 13 of the traffic signal recognition device 10 performs display, audio output, and the like based on the information acquired from the traffic signal determination unit 15, and notifies the user of the recognition result of the traffic signal 20, and the like. And the traffic signal recognition apparatus 10 complete | finishes the process shown in FIG.

〔信号機認識装置の動作〕
以下、テンプレート画像生成装置40の動作について説明する。
図10は、本実施形態に係るテンプレート画像生成装置40の動作の一例を示すフローチャートである。
(ステップS201)テンプレート画像生成装置40のテンプレート画像生成部41は、例えば、自装置の記憶部に予め記憶されている多数のサンプル画像を取得する。その後、テンプレート画像生成装置40は、ステップS202に処理を進める。
[Operation of signal recognition device]
Hereinafter, the operation of the template image generation device 40 will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation of the template image generating apparatus 40 according to the present embodiment.
(Step S201) The template image generation unit 41 of the template image generation device 40 acquires, for example, a large number of sample images stored in advance in the storage unit of the own device. Thereafter, the template image generating apparatus 40 proceeds with the process to step S202.

(ステップS202)テンプレート画像生成部41は、取得した多数のサンプル画像を、例えば、K−means法により予め定めた数のグループに分類する。その後、テンプレート画像生成部41は、ステップS203に処理を進める。
(ステップS203)テンプレート画像生成部41は、グループ分けしたサンプル画像から、各画素の色相、明度、彩度の平均値を算出して、テンプレート画像を生成する。そして、テンプレート画像生成装置40は、図10に示す処理を終了する。
(Step S202) The template image generation unit 41 classifies the acquired many sample images into a predetermined number of groups by, for example, the K-means method. Thereafter, the template image generating unit 41 advances the processing to step S203.
(Step S203) The template image generation unit 41 calculates an average value of the hue, brightness, and saturation of each pixel from the grouped sample images, and generates a template image. Then, the template image generating apparatus 40 ends the process shown in FIG.

〔第1の実施形態のまとめ〕
以上説明したように、本実施形態に係る信号機認識装置10は、信号機を表す基準画像(例えば、テンプレート画像)を複数記憶するテンプレート画像記憶部111と、撮像部31が撮像した撮像画像を取得する撮像画像取得部12と、撮像画像から発光領域を抽出すると、撮像画像のうち、抽出部14が抽出した発光領域に基づいて特定される信号機20の候補領域の画像(例えば、信号機領域画像)と、基準画像とを比較して、候補領域の画像が信号機20の画像であるか否かを判定する信号機判定部15と、を備える。
これにより、信号機認識装置10は、信号機領域画像と複数のテンプレート画像とのテンプレートマッチングを行うため、1つのテンプレート画像とのテンプレートマッチングを行った場合と比較して、信号機20を精度良く認識することができる。
[Summary of First Embodiment]
As described above, the traffic signal recognition apparatus 10 according to the present embodiment acquires the template image storage unit 111 that stores a plurality of reference images (for example, template images) representing a traffic signal, and the captured image captured by the imaging unit 31. When a luminescent region is extracted from the captured image acquisition unit 12 and the captured image, an image of a candidate region of the traffic signal 20 identified based on the luminescent region extracted by the extraction unit 14 among the captured images (for example, a traffic signal region image) And a traffic light determination unit 15 that compares the reference image with the reference image to determine whether the image of the candidate area is an image of the traffic light 20.
Thereby, since the traffic signal recognition apparatus 10 performs template matching between the traffic signal area image and a plurality of template images, the traffic signal recognition device 10 recognizes the traffic signal 20 with higher accuracy than when performing template matching with one template image. Can do.

また、本実施形態に係る複数の基準画像は、異なる環境で撮像された信号機20の複数の画像に基づいて得られた画像である。
これにより、信号機20は、様々な環境で撮像される信号機20を精度良く認識することができる。
In addition, the plurality of reference images according to the present embodiment are images obtained based on the plurality of images of the traffic light 20 captured in different environments.
Thereby, the signal apparatus 20 can recognize the signal apparatus 20 imaged in various environments with high accuracy.

また、抽出部14の色範囲抽出部141は、信号機20の灯火色ごとの色を表すパラメータ間(例えば、彩度と明度)の関係に基づいて、前記発光領域を抽出する。
これにより、信号機20は、撮像画像において、灯火色と類似する色の範囲に属する領域から、信号機20に由来しない領域を抽出対象から除外することができる。従って、信号機認識装置10は、信号機20を精度良く認識することができるとともに、判定対象の領域の数を減らすことができるので、処理負荷を低減することができる。
In addition, the color range extraction unit 141 of the extraction unit 14 extracts the light emitting region based on a relationship between parameters (for example, saturation and brightness) representing colors for each lighting color of the traffic light 20.
Thereby, the traffic light 20 can exclude the area | region which does not originate in the traffic light 20 from the extraction object from the area | region which belongs to the color range similar to a light color in a captured image. Accordingly, the traffic signal recognition apparatus 10 can accurately recognize the traffic signal 20 and can reduce the number of determination target areas, thereby reducing the processing load.

また、膨張収縮部142は、色範囲抽出部141が抽出した発光領域を膨張させた後に、当該膨張後の領域を膨張前よりも収縮させてから、再度膨張させる処理を行う。
これにより、膨張収縮部142は、ハレーションによる領域の欠落を抑制することができるとともに、信号機20の灯火に由来しない微小領域を抽出対象から除外することができる。従って、信号機20は、信号機20を精度良く認識することができるとともに、判定対象の領域の数を減らすことができるので、処理負荷を低減することができる。
The expansion / contraction unit 142 performs a process of expanding the light emitting region extracted by the color range extraction unit 141, then contracting the expanded region more than before expansion, and then expanding it again.
Thereby, the expansion / contraction part 142 can suppress the omission of the area | region by halation, and can exclude the micro area | region which does not originate in the lighting of the traffic light 20 from extraction object. Therefore, the traffic light 20 can recognize the traffic light 20 with high accuracy and can reduce the number of determination target areas, thereby reducing the processing load.

また、信号機判定部15は、信号機領域画像と前記基準画像との大きさを揃えてから比較する。
これにより、信号機認識装置10は、画像サイズの違いに基づくテンプレートマッチングの誤認識を防ぐことができるため、信号機20を精度良く認識することができる。
Further, the traffic light determination unit 15 compares the traffic signal area image with the reference image after aligning the sizes thereof.
Thereby, since the traffic signal recognition apparatus 10 can prevent misrecognition of template matching based on the difference in image size, the traffic signal 20 can be recognized with high accuracy.

〔変形例〕
〔第1の変形例:歩行者用信号機認識装置〕
第1の変形例において、信号機認識装置10は、歩行者が携行可能な携帯電話、タブレット、スマートフォン、PHS、又はPDAなどの撮像部を備えた電子機器である。ユーザは、信号機20の利用において、その撮像部を自身の進行方向などに向けて移動する。信号機認識装置10は、自装置の撮像部が撮像した画像から、交通信号機を認識し、ユーザに信号機20の有無やその灯火状態などを通知する。
これにより、ユーザは、視力が弱いなどの理由で信号機20を視認しにくい場合であっても、信号機20の有無や灯火状態などを認識することができる。
[Modification]
[First Modification: Pedestrian Traffic Light Recognition Device]
In the first modification, the traffic light recognition device 10 is an electronic device including an imaging unit such as a mobile phone, a tablet, a smartphone, a PHS, or a PDA that can be carried by a pedestrian. In using the traffic light 20, the user moves the imaging unit toward the traveling direction of the user. The traffic signal recognition device 10 recognizes a traffic signal from the image captured by the imaging unit of the device itself, and notifies the user of the presence or absence of the traffic signal 20, the lighting state thereof, and the like.
Thereby, even if it is a case where it is difficult to visually recognize the traffic light 20 for reasons such as weak visual acuity, the user can recognize the presence / absence of the traffic light 20, the lighting state, and the like.

〔第2の変形例:移動状態に応じた基準画像の選択〕
第2の変形例において、信号機認識装置10は、ユーザの移動状態に応じて基準画像を選択する。ユーザ、すなわち車両2が停止している場合、そのユーザは赤信号により停車していることが考えられる。そのため、信号機認識装置10は、黄色や赤色の灯火よりも、青色の灯火に対応するテンプレートマッチングを優先的に行う。これにより、ユーザは、赤信号から青信号に切り替わったことに気付かず、他の車両の通行を妨げてしまうことを防ぐことができる。これに対し、ユーザ、すなわち車両2が移動中である場合、黄色や赤色の停止信号を見落とさないようにすることが安全の確保において重要である。そのため、信号機認識装置10は、青色の灯火よりも、黄色や赤色の灯火に対応するテンプレートマッチングを優先的に行う。これにより、ユーザは、安全に移動を行うことができる。この第2の変形例において、ユーザの移動状態は、例えば、車両2から取得されてもよいし、信号機認識装置10が内蔵する加速度センサなどにより取得されてもよい。
[Second Modification: Selection of Reference Image According to Movement State]
In the second modification, the traffic light recognition apparatus 10 selects a reference image according to the movement state of the user. When the user, that is, the vehicle 2 is stopped, the user may be stopped by a red light. Therefore, the traffic signal recognition device 10 preferentially performs template matching corresponding to a blue light over a yellow or red light. Thereby, the user does not notice that the red signal is switched to the green signal, and can prevent other vehicles from being obstructed. On the other hand, when the user, that is, the vehicle 2 is moving, it is important in ensuring safety that the yellow or red stop signal is not overlooked. Therefore, the traffic light recognition device 10 preferentially performs template matching corresponding to yellow and red lights rather than blue lights. Thereby, the user can move safely. In the second modified example, the movement state of the user may be acquired from the vehicle 2, for example, or may be acquired by an acceleration sensor built in the traffic signal recognition device 10.

なお、上述した各実施形態において、テンプレート画像は、灯火の色ごとに6つ以上であってもよいし、4つ以下であってもよい。信号機認識装置10は、比較対象のテンプレート画像を多く用いる程、信号機20の撮像角度などもマッチングに反映させることができるため、テンプレートマッチングの精度を高めることができる。ただし、比較対象のテンプレート画像が多くなると、信号機認識装置10の処理負荷が高くなるため、本実施形態では、灯火色ごとに5つのテンプレート画像を用意する場合について説明した。
また、上述した各実施形態において、信号機20の点灯部の形状は、円形でなくても良い。例えば、日本国内において、歩行者用交通信号は、青色と、赤色との2つの略正方形型の点灯部を有することが一般的である。この場合、形状判定部144は、例えば、候補領域の縦方向の画素数と、横方向の画素数とに基づいて、候補領域が略正方形であるか否かを判定する。このように、形状判定部144は、判定対象の信号機20の点灯部の形状に応じて、形状の判定方法を変更してもよい。
In each embodiment described above, the number of template images may be six or more for each color of lighting, or may be four or less. The traffic signal recognition device 10 can reflect the imaging angle of the traffic signal 20 and the like in the matching as the number of comparison target template images is increased. Therefore, the accuracy of template matching can be increased. However, if the number of template images to be compared increases, the processing load on the traffic signal recognition device 10 increases. Therefore, in the present embodiment, the case where five template images are prepared for each lighting color has been described.
Moreover, in each embodiment mentioned above, the shape of the lighting part of the traffic light 20 may not be circular. For example, in Japan, a traffic signal for pedestrians generally has two approximately square-shaped lighting parts of blue and red. In this case, the shape determination unit 144 determines whether or not the candidate region is substantially square based on, for example, the number of pixels in the vertical direction and the number of pixels in the horizontal direction of the candidate region. As described above, the shape determination unit 144 may change the shape determination method according to the shape of the lighting unit of the signal device 20 to be determined.

また、上述した各実施形態において、信号機20は、上述した交通信号機20に限られない。信号機20は、例えば、道路工事の有無を知らせる信号機であってもよいし、駐車場の空車状況を知らせる信号機であってもよい。このように、信号機20は、任意の場所に任意の目的で設置された発光標識であってよい。   Moreover, in each embodiment mentioned above, the traffic signal 20 is not restricted to the traffic signal 20 mentioned above. The traffic light 20 may be, for example, a traffic light that informs the presence or absence of road construction, or a traffic light that informs the availability of a parking lot. As described above, the traffic light 20 may be a luminescent sign installed at an arbitrary place for an arbitrary purpose.

また、上述した各実施形態において、信号機認識装置10は、例えば、自動運転制御装置に用いられ、当該自動運転制御装置を積載する車両2の進路上の信号機20を認識してもよい。
また、上述した各実施形態において、撮像画像の色は、HSV表色系以外のフォーマットで表現されてもよい。具体的には、例えば、RGB、CMYK、HLSなどの表色系が用いられてもよい。この場合、上述した色相、彩度、及び明度の色を表すパラメータによる灯火候補領域の抽出は、各表色系におけるパラメータに基づいて行われる。
Moreover, in each embodiment mentioned above, the traffic signal recognition apparatus 10 may be used for an automatic driving control apparatus, for example, and may recognize the traffic signal 20 on the course of the vehicle 2 carrying the said automatic driving control apparatus.
In each embodiment described above, the color of the captured image may be expressed in a format other than the HSV color system. Specifically, for example, a color system such as RGB, CMYK, or HLS may be used. In this case, the extraction of the lamp candidate region using the parameters representing the hue, saturation, and lightness colors described above is performed based on the parameters in each color system.

なお、上述した各実施形態における信号機認識装置10、撮像装置30、及びテンプレート画像生成装置40の一部、例えば、記憶部11、撮像画像取得部12、提示部13、抽出部14、信号機判定部15、テンプレート画像生成部41などをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、信号機認識装置10、撮像装置30、及びテンプレート画像生成装置40に内蔵されたコンピュータシステムであって、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   In addition, a part of the traffic signal recognition device 10, the imaging device 30, and the template image generation device 40 in each embodiment described above, for example, the storage unit 11, the captured image acquisition unit 12, the presentation unit 13, the extraction unit 14, and the traffic signal determination unit. 15. The template image generation unit 41 and the like may be realized by a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. The “computer system” here is a computer system built in the traffic signal recognition device 10, the imaging device 30, and the template image generation device 40, and includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices. Shall be included.

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。   The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” is a medium that dynamically holds a program for a short time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, In this case, a volatile memory inside a computer system that serves as a server or a client may be included that holds a program for a certain period of time. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

また、上述した実施形態における信号機認識装置10、撮像装置30、及びテンプレート画像生成装置40の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。信号機認識装置10、撮像装置30、及びテンプレート画像生成装置40の各機能部は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。   Moreover, you may implement | achieve part or all of the traffic signal recognition apparatus 10, the imaging device 30, and the template image generation apparatus 40 in embodiment mentioned above as integrated circuits, such as LSI (Large Scale Integration). Each functional unit of the traffic signal recognition device 10, the imaging device 30, and the template image generation device 40 may be individually made into a processor, or a part or all of them may be integrated into a processor. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. In addition, when an integrated circuit technology that replaces LSI appears due to the advancement of semiconductor technology, an integrated circuit based on the technology may be used.

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。   As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to

1…信号機認識システム、2…車両、10…信号機認識装置、11…記憶部、111…テンプレート画像記憶部、12…撮像画像取得部、13…提示部、14…抽出部、141…色範囲抽出部、142…膨張収縮部、143…ラベリング部、144…形状判定部、15…信号機判定部、20…信号機、30…撮像装置、31…撮像部、40…テンプレート画像生成装置、41…テンプレート画像生成部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Traffic light recognition system, 2 ... Vehicle, 10 ... Traffic light recognition apparatus, 11 ... Memory | storage part, 111 ... Template image memory | storage part, 12 ... Captured image acquisition part, 13 ... Presentation part, 14 ... Extraction part, 141 ... Color range extraction , 142, expansion / contraction part, 143, labeling part, 144, shape determination part, 15 ... traffic light determination part, 20 ... traffic light, 30 ... imaging device, 31 ... imaging part, 40 ... template image generation device, 41 ... template image Generator

Claims (6)

信号機を表す複数の基準画像を記憶する記憶部と、
撮像部が撮像した撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
前記撮像画像から発光領域を抽出する抽出部と、
前記撮像画像のうち、前記抽出部が抽出した発光領域に基づいて特定される信号機の候補領域の画像と、前記基準画像とを比較して、前記候補領域の画像が信号機の画像であるか否かを判定する信号機判定部と、
を備えることを特徴とする信号機認識装置。
A storage unit for storing a plurality of reference images representing traffic lights;
A captured image acquisition unit that acquires a captured image captured by the imaging unit;
An extraction unit for extracting a light emitting region from the captured image;
The image of the candidate area of the traffic light identified based on the light emitting area extracted by the extraction unit in the captured image is compared with the reference image, and whether the image of the candidate area is the image of the traffic light A traffic light determination unit for determining whether or not
A traffic light recognizing device comprising:
前記複数の基準画像は、異なる環境で撮像された信号機の複数の画像に基づいて得られた画像である
ことを特徴とする請求項1に記載の信号機認識装置。
The signal recognition apparatus according to claim 1, wherein the plurality of reference images are images obtained based on a plurality of images of a traffic signal captured in different environments.
前記抽出部は、信号機の灯火色ごとの色を表すパラメータ間の関係に基づいて、前記発光領域を抽出する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の信号機認識装置。
The traffic light recognition apparatus according to claim 1, wherein the extraction unit extracts the light emitting area based on a relationship between parameters representing colors for each lighting color of the traffic light.
前記抽出部が抽出した発光領域を膨張させた後に、当該膨張後の領域を膨張前よりも収縮させてから、再度膨張させる処理を行う膨張収縮部、
をさらに備え、
信号機判定部は、前記膨張収縮部による処理後の前記発光領域に基づいて特定される信号機の候補領域と、前記基準画像とを比較して、前記候補領域が信号機の画像領域であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の信号機認識装置。
An expansion / contraction unit that performs a process of expanding the light emitting region extracted by the extraction unit, and then expanding the light-emitting region after the expansion after expanding the region after expansion.
Further comprising
The traffic light determination unit compares the candidate area of the traffic signal identified based on the light emitting area after processing by the expansion / contraction part with the reference image, and determines whether the candidate area is an image area of the traffic signal. The traffic light recognition device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記信号機判定部は、前記候補領域の画像と前記基準画像との大きさを揃えてから比較する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の信号機認識装置。
5. The traffic signal recognizing device according to claim 1, wherein the traffic signal determination unit compares the candidate area image with the reference image after aligning the sizes thereof.
信号機を表す基準画像を複数記憶する記憶部を備える信号機認識装置における信号機認識方法であって、
前記信号機認識装置が、撮像部が撮像した撮像画像を取得する撮像画像取得ステップと、
前記信号機認識装置が、前記撮像画像から発光領域を抽出する抽出ステップと、
前記信号機認識装置が、前記撮像画像のうち、前記抽出ステップにおいて抽出した発光領域に基づいて特定される信号機の候補領域の画像と、前記基準画像とを比較して、前記候補領域の画像が信号機の画像であるか否かを判定する信号機判定ステップと、
を含むことを特徴とする信号機認識方法。
A traffic signal recognition method in a traffic signal recognition apparatus including a storage unit that stores a plurality of reference images representing traffic signals,
A captured image acquisition step in which the traffic light recognition device acquires a captured image captured by the imaging unit;
An extraction step in which the signal recognition device extracts a light emitting region from the captured image;
The signal recognition device compares the image of the candidate area of the traffic signal identified based on the light emitting area extracted in the extraction step of the captured image with the reference image, and the image of the candidate area is A traffic light determining step for determining whether or not the image is,
A traffic light recognition method comprising:
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