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JP7264428B2 - Road sign recognition device and its program - Google Patents

Road sign recognition device and its program Download PDF

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JP7264428B2 JP2018235382A JP2018235382A JP7264428B2 JP 7264428 B2 JP7264428 B2 JP 7264428B2 JP 2018235382 A JP2018235382 A JP 2018235382A JP 2018235382 A JP2018235382 A JP 2018235382A JP 7264428 B2 JP7264428 B2 JP 7264428B2
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Description

特許法第30条第2項適用 (1)平成30年度電気関係学会東北支部連合大会論文集、電気関係学会東北支部連合、平成30年9月6日発行Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (1) Proceedings of the 2018 Tohoku Section Joint Conference of the Institutes of Electrical and Related Engineers, Tohoku Section Joint Conference of the Institutes of Electrical and Related Engineers, September 6, 2018

特許法第30条第2項適用 (2)平成30年度電気関係学会東北支部連合大会、国立大学法人岩手大学 上田キャンパス、平成30年9月6日講演Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (2) Lecture on September 6, 2018 at the 2018 Tohoku Section Joint Conference of the Institutes of Electrical and Related Engineers, Ueda Campus, Iwate University

特許法第30条第2項適用 (3)The 6th IIAE International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2018 論文投稿システム(ウェブサイト)、 https://www2.ia-engineers.org/conference/index.php/icisip/icisip2018/、平成30年9月10日掲載Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (3) The 6th IIAE International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2018 Paper submission system (website), https://www2. ia-engineers. org/conference/index. php/icisip/icisip2018/, posted on September 10, 2018

特許法第30条第2項適用 (4)The 6th IIAE International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2018、島根県立産業交流会館(くにびきメッセ)、平成30年9月13日講演Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act (4) The 6th IIAE International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2018, Shimane Prefectural Industrial Exchange Hall (Kunibiki Messe), September 13, 2018

特許法第30条第2項適用 (5)産業応用工学会全国大会 2018 論文投稿システム(ウェブサイト), https://www2.ia-engineers.org/conference/index.php/iaeac/iiae2018、平成30年9月13日掲載Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (5) Japan Society of Applied Engineering, National Conference 2018 Paper submission system (website), https://www2. ia-engineers. org/conference/index. php/iaeac/iiae2018, posted on September 13, 2018

特許法第30条第2項適用 (6)産業応用工学会全国大会2018、島根県立産業交流会館(くにびきメッセ)、平成30年9月13日講演Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (6) The Japan Society for Industrial Applied Engineering National Convention 2018, Shimane Prefectural Industrial Exchange Hall (Kunibiki Messe), September 13, 2018 Lecture

特許法第30条第2項適用 (7)平成30年度情報処理学会東北支部研究会(秋田大学)、放送大学秋田学習センター、平成30年11月29日講演Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (7) 2018 Information Processing Society of Japan Tohoku Branch Research Meeting (Akita University), Open University of Japan Akita Learning Center, November 29, 2018 Lecture

本発明は、道路標識を認識する道路標識認識装置等に関するものである。特に、本発明は、夜間における道路標識や経年劣化によって色あせている道路標識の認識に好適である。 The present invention relates to a road sign recognition device and the like for recognizing road signs. In particular, the present invention is suitable for recognizing road signs at night and road signs that have faded over time.

道路標識は、道路の脇や上方に設置され、車両運転者や歩行者等に対して道路の交通に必要な情報を提供する表示板である。道路標識の一例として、円形の最高速度標識がある。車両の最高速度(制限速度、規制速度とも言う。)は走行中の道路によって異なるため、車両運転者は最高速度を随時確認しながら車両を運転する必要がある。車両運転者が最高速度標識を見逃してしまうと、速度超過に起因した事故が発生する恐れがある。そこで、近年、速度標識を自動的に認識し、認識結果を車両運転者に提示する運転支援システムが開発され、市販されている。 A road sign is a display board that is installed on the side or above a road and provides information necessary for road traffic to vehicle drivers, pedestrians, and the like. An example of a road sign is a circular speed limit sign. Since the maximum speed of a vehicle (also referred to as speed limit or speed limit) varies depending on the road on which it is traveling, the vehicle driver needs to drive the vehicle while constantly checking the maximum speed. If a vehicle driver misses a speed limit sign, there is a risk of an accident resulting from overspeeding. Therefore, in recent years, driving support systems that automatically recognize speed signs and present the recognition result to the vehicle driver have been developed and put on the market.

しかしながら、市販の運転支援システムでは、夜間における道路標識や、経年劣化によって色あせている道路標識の認識において正常に作動しない場合がある。特に、夜間では、最高速度違反による死亡事故率が著しく高いという問題があり、夜間における道路標識をロバストに認識可能な運転支援システムが望まれている。 However, some commercially available driving support systems do not operate normally in recognizing road signs at night or road signs that have faded due to age deterioration. Especially at night, there is a problem that the rate of fatal accidents due to speeding violations is extremely high, and there is a demand for a driving support system that can robustly recognize road signs at night.

特許文献1には、夜間やトンネル内等の暗い環境において、経年劣化が進んだ道路標識の種別、内容を確実に認識することを目的とした車両用道路標識認識装置が開示されている。特許文献1に記載の車両用道路標識認識装置は、可視光領域および近赤外領域に感度を有する撮像部と、近赤外光を照射する近赤外光照射部を有し、撮像部で撮像された画像の輝度分布に基づいて道路標識が写っているか否かを判定し、道路標識が写っていないと判定されたときは、近赤外光照射部から撮像部の撮像範囲内に照射する近赤外光の光量等を変更して再度画像を撮像することを繰り返し、道路標識が写っていると判定されたときは、道路標識の内容を認識する。これによって、経年劣化によって道路標識の輝度が低下している場合であっても、認識可能なコントラストを有する画像を撮像できる。 Patent Literature 1 discloses a road sign recognition device for vehicles intended to reliably recognize the type and content of road signs that have deteriorated over time in a dark environment such as at night or in a tunnel. The vehicle road sign recognition device described in Patent Document 1 has an imaging unit that has sensitivity in the visible light region and the near infrared region, and a near infrared light irradiation unit that irradiates near infrared light. Determines whether or not a road sign is captured based on the luminance distribution of the captured image. When it is determined that a road sign is captured, the contents of the road sign are recognized. As a result, even when the brightness of the road sign has decreased due to deterioration over time, an image having recognizable contrast can be captured.

特開2016-196233号公報JP 2016-196233 A

高木幹雄、下田陽久(監修)、“新編 画像解析ハンドブック”、東京大学出版会、2004.Mikio Takagi, Haruhisa Shimoda (supervision), "New Image Analysis Handbook", University of Tokyo Press, 2004. 村上伸一、“画像処理工学”、東京電機大学出版局、1996.Shinichi Murakami, "Image Processing Engineering", Tokyo Denki University Press, 1996.

しかしながら、特許文献1に記載の車両用道路標識認識装置は、近赤外領域に感度を有する撮像部や、近赤外光を照射する近赤外光照射部といった特殊な構成要素が必要となる。また、暗い環境では画像の撮像を繰り返し行う必要があるため、道路標識の認識に遅れが生じる場合があると推察される。 However, the vehicle road sign recognition device described in Patent Document 1 requires special components such as an imaging unit that has sensitivity in the near-infrared region and a near-infrared light irradiation unit that irradiates near-infrared light. . In addition, since it is necessary to repeatedly pick up images in a dark environment, it is presumed that there may be a delay in recognizing road signs.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、夜間における道路標識や経年劣化によって色あせている道路標識であっても、特殊な構成要素を必要とせず、ロバストに認識可能な道路標識認識装置等を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. , to provide a road sign recognition device or the like capable of robust recognition.

前述した目的を達成するための第1の発明は、道路標識を認識する道路標識認識装置であって、撮影画像を入力する画像入力部と、前記撮影画像に含まれる前記道路標識を検出し、前記撮影画像の一部を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、を備え、前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、前記道路標識は、最高速度を示す最高速度標識であり、前記最高速度標識の数字は、前記最高速度標識を特徴付ける特徴数字及び前記最高速度標識に共通する共通数字によって構成され、前記内容認識部は、前記二値化画像の上下方向の周辺分布に基づいて分割位置を決定し、前記分割位置において前記二値化画像を分割することによって、前記特徴数字を含む特徴数字画像及び前記共通数字を含む共通数字画像を生成し、前記内容認識部は、画像サイズが異なる複数の共通数字用テンプレート画像と前記共通数字画像とのテンプレートマッチング処理を実行し、前記共通数字画像における前記共通数字の位置及び大きさを特定し、前記内容認識部は、前記共通数字の位置及び大きさに基づいて、前記特徴数字画像において前記特徴数字が存在する特徴数字存在領域を推定し、数字が異なる複数の特徴数字用テンプレート画像と前記特徴数字存在領域のテンプレートマッチング処理を実行することを特徴とする道路標識認識装置である。第1の発明によって、経年劣化によって色あせている道路標識であっても、特殊な構成要素を必要とせず、ロバストに認識可能となる。また、特徴数字及び共通数字を正確に分割でき、共通数字の位置及び大きさを正確に特定することができ、特徴数字を正確に特定することができ、ひいては最高速度標識を精度良く認識することができる。 A first invention for achieving the above object is a road sign recognition device for recognizing a road sign, comprising an image input unit for inputting a photographed image, detecting the road sign included in the photographed image, an extracted image generation unit that extracts a part of the photographed image and generates an extracted image; a binarized image generation unit that binarizes the extracted image and generates a binarized image; a content recognition unit that recognizes the content of the road sign, wherein the binarized image generation unit determines a binarization threshold value based on a histogram of brightness values of pixels included in the central portion of the extracted image. and the road sign is a speed limit sign indicating a maximum speed, the number of the speed limit sign is composed of a characteristic number characterizing the speed limit sign and a common number common to the speed limit signs, and the content recognition is performed. The unit determines division positions based on the peripheral distribution in the vertical direction of the binarized image, and divides the binarized image at the division positions to obtain characteristic numeral images including the characteristic numerals and the common numerals. and the content recognition unit executes template matching processing between a plurality of common numeral template images having different image sizes and the common numeral image, and the position of the common numeral in the common numeral image and size, and the content recognition unit estimates a characteristic numeral presence region in which the characteristic numeral exists in the characteristic numeral image based on the position and size of the common numeral, and identifies a plurality of characteristics having different numerals. The road sign recognition apparatus is characterized by executing a template matching process between a number template image and the characteristic number existing area . According to the first invention, even a road sign whose color has faded due to deterioration over time can be robustly recognized without requiring special components. In addition, it is possible to accurately divide the characteristic numerals and the common numerals, to accurately specify the position and size of the common numerals, to accurately specify the characteristic numerals, and to accurately recognize the maximum speed sign. can be done.

第2の発明は、道路標識を認識する道路標識認識装置であって、撮影画像を入力する画像入力部と、前記撮影画像に含まれる前記道路標識を検出し、前記撮影画像の一部を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、を備え、前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、前記画像入力部は、時系列順に複数のフレームの前記撮影画像を入力し、前記内容認識部によって前記道路標識の内容が認識された前記撮影画像よりも後のフレームの後続撮影画像における前記道路標識の位置を追跡する道路標識追跡部、を更に備え、前記道路標識追跡部は、前記後続撮影画像においてパーティクルフィルタを適用することによって前記道路標識の位置を追跡するものであり、各パーティクルについて前記道路標識の記号に相当する第1領域、前記道路標識の背景に相当する第2領域、並びに、前記第1領域及び前記第2領域を除く部分に相当する第3領域の3つの尤度を算出し、前記尤度の重み付けに基づいて道路標識の中心座標を推定することを特徴とする道路標識認識装置である。第2の発明によって、経年劣化によって色あせている道路標識であっても、特殊な構成要素を必要とせず、ロバストに認識可能となる。また、道路標識を正確に追跡することができる。A second aspect of the invention is a road sign recognition device for recognizing road signs, comprising an image input unit for inputting a captured image, detecting the road sign included in the captured image, and extracting a part of the captured image. an extracted image generation unit for generating an extracted image; a binarized image generation unit for binarizing the extracted image to generate a binarized image; and recognizing the content of the road sign from the binarized image. a content recognition unit, wherein the binarized image generation unit determines a binarization threshold value based on a histogram of brightness values of pixels included in the central portion of the extracted image; A road in which the photographed images of a plurality of frames are input in chronological order, and the position of the road sign is tracked in subsequent photographed images of frames subsequent to the photographed image in which the content of the road sign is recognized by the content recognition unit. a sign tracker, wherein the road sign tracker tracks the position of the road sign by applying a particle filter in the subsequent captured image, each particle corresponding to a symbol of the road sign. Calculate three likelihoods of a first region, a second region corresponding to the background of the road sign, and a third region corresponding to a portion excluding the first region and the second region, and weight the likelihoods A road sign recognition device characterized by estimating the center coordinates of a road sign based on . According to the second invention, even a road sign whose color has faded due to deterioration over time can be robustly recognized without requiring special components. Also, road signs can be accurately tracked.

第3の発明は、コンピュータを、道路標識を認識する道路標識認識装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、撮影画像を入力する画像入力部と、前記撮影画像から前記道路標識を含む部分を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、を備え、前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、前記道路標識は、最高速度を示す最高速度標識であり、前記最高速度標識の数字は、前記最高速度標識を特徴付ける特徴数字及び前記最高速度標識に共通する共通数字によって構成され、前記内容認識部は、前記二値化画像の上下方向の周辺分布に基づいて分割位置を決定し、前記分割位置において前記二値化画像を分割することによって、前記特徴数字を含む特徴数字画像及び前記共通数字を含む共通数字画像を生成し、前記内容認識部は、画像サイズが異なる複数の共通数字用テンプレート画像と前記共通数字画像とのテンプレートマッチング処理を実行し、前記共通数字画像における前記共通数字の位置及び大きさを特定し、前記内容認識部は、前記共通数字の位置及び大きさに基づいて、前記特徴数字画像において前記特徴数字が存在する特徴数字存在領域を推定し、数字が異なる複数の特徴数字用テンプレート画像と前記特徴数字存在領域のテンプレートマッチング処理を実行する道路標識認識装置として機能させるためのプログラムである。第3の発明を汎用のコンピュータにインストールすることによって、第1の発明の道路標識認識装置を得ることができる。A third aspect of the invention is a program for causing a computer to function as a road sign recognition device for recognizing road signs, comprising: an image input unit for inputting a photographed image; a binarized image generation unit for generating an extracted image by extracting the portion including the a content recognition unit for recognizing content, wherein the binarized image generation unit determines a binarization threshold value based on a histogram of brightness values of pixels included in a central portion of the extracted image, and The sign is a speed limit sign indicating the maximum speed, the number of the speed limit sign is composed of a characteristic number characterizing the speed limit sign and a common number common to the speed limit sign, and the content recognition unit is configured to: dividing positions are determined based on the peripheral distribution in the vertical direction of the binarized image, and by dividing the binarized image at the dividing positions, the characteristic numeral image including the characteristic numeral and the common numeral including the common numeral generates an image, and the content recognition unit executes template matching processing between a plurality of common number template images having different image sizes and the common number image, and determines the position and size of the common number in the common number image. The content recognizing unit estimates a characteristic numeral existence region in which the characteristic numeral exists in the characteristic numeral image based on the position and size of the common numeral, and a plurality of characteristic numeral template images having different numerals. and a program for functioning as a road sign recognition device that executes template matching processing for the characteristic numeral existing area. By installing the third invention in a general-purpose computer, the road sign recognition device of the first invention can be obtained.

第4の発明は、コンピュータを、道路標識を認識する道路標識認識装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、撮影画像を入力する画像入力部と、前記撮影画像から前記道路標識を含む部分を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、を備え、前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、前記画像入力部は、時系列順に複数のフレームの前記撮影画像を入力し、前記内容認識部によって前記道路標識の内容が認識された前記撮影画像よりも後のフレームの後続撮影画像における前記道路標識の位置を追跡する道路標識追跡部、を更に備え、前記道路標識追跡部は、前記後続撮影画像においてパーティクルフィルタを適用することによって前記道路標識の位置を追跡するものであり、各パーティクルについて前記道路標識の記号に相当する第1領域、前記道路標識の背景に相当する第2領域、並びに、前記第1領域及び前記第2領域を除く部分に相当する第3領域の3つの尤度を算出し、前記尤度の重み付けに基づいて道路標識の中心座標を推定する道路標識認識装置として機能させるためのプログラムである。第4の発明を汎用のコンピュータにインストールすることによって、第2の発明の道路標識認識装置を得ることができる。A fourth aspect of the invention is a program for causing a computer to function as a road sign recognition device for recognizing road signs, comprising: an image input unit for inputting a photographed image; a binarized image generation unit for generating an extracted image by extracting the portion including the a content recognition unit for recognizing content, wherein the binarized image generation unit determines a threshold for binarization based on a histogram of brightness values of pixels included in a central portion of the extracted image, and The input unit inputs the photographed images of a plurality of frames in chronological order, and the position of the road sign in subsequent photographed images of frames subsequent to the photographed image in which the content of the road sign is recognized by the content recognition unit. , wherein the road sign tracking unit tracks the position of the road sign by applying a particle filter in the subsequent captured image, wherein for each particle the road sign Calculating three likelihoods of a first region corresponding to a symbol, a second region corresponding to the background of the road sign, and a third region corresponding to a portion excluding the first region and the second region, A program for functioning as a road sign recognition device for estimating central coordinates of road signs based on likelihood weighting. By installing the fourth invention in a general-purpose computer, the road sign recognition device of the second invention can be obtained.

本発明により、夜間における道路標識や経年劣化によって色あせている道路標識であっても、特殊な構成要素を必要とせず、ロバストに認識可能な道路標識認識装置等を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a road sign recognition device or the like capable of robustly recognizing even a road sign at night or a road sign that has faded due to deterioration over time without requiring special components.

道路標識認識装置の概要を示す図Diagram showing the outline of the road sign recognition device 最高速度標識に関する道路標識認識処理の流れを示すフローチャートFlowchart showing the flow of road sign recognition processing for speed limit signs 最高速度標識の一例、撮影画像の一例及び前処理の実行例を示す図面代用写真An example of a speed limit sign, an example of a photographed image, and a drawing substitute photograph showing an example of execution of preprocessing エッジ抽出処理の実行例を示す図面代用写真Drawing substitute photo showing an execution example of edge extraction processing 道路標識検出処理の実行例を示す図面代用写真Drawing-substituting photograph showing an execution example of road sign detection processing 抽出画像及び二値化画像の一例を示す図面代用写真Drawing substitute photograph showing an example of an extracted image and a binarized image 二値化画像生成部を説明する図面代用写真Drawing substitute photo for explaining the binarized image generator 二値化画像分割処理を説明する図面代用写真Drawing-substituting photograph for explaining the binarized image segmentation process 共通数字のテンプレートマッチング処理を説明する図面代用写真A drawing substitute photograph explaining the template matching process of common numbers 特徴数字のテンプレートマッチング処理を説明する図面代用写真A drawing substitute photograph explaining the template matching process of characteristic numbers 道路標識追跡処理の流れを示すフローチャートFlowchart showing the flow of road sign tracking processing パーティクル散布の一例を示す図面代用写真Drawing substitute photo showing an example of particle scattering 第1領域及び第2領域の抽出処理を説明する図面代用写真Drawing-substituting photograph for explaining extraction processing of the first region and the second region 尤度算出処理を説明する図Diagram for explaining likelihood calculation processing 車両進入禁止標識に関する道路標識認識処理の流れを示すフローチャートFlowchart showing the flow of road sign recognition processing for no vehicle entry signs 車両進入禁止標識に関する道路標識認識処理の実行例を示す図面代用写真Drawing-substituting photograph showing an execution example of road sign recognition processing for no-vehicle entry signs

図1は、道路標識認識装置の概要を示す図である。道路標識認識装置1は、車両100に搭載される装置であり、例えば、車両100の運転支援システムやカーナビゲーションシステムの一部として構成される。道路標識認識装置1は、車両100の進行方向前方を撮影方向とする撮影装置2、及びディスプレイやスピーカー等の出力装置3に接続され、必要に応じて車両100に搭載されるECU(Electronic Control Unit)4にも接続される。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of a road sign recognition device. The road sign recognition device 1 is a device mounted on the vehicle 100, and configured as part of a driving support system or a car navigation system of the vehicle 100, for example. The road sign recognition device 1 is connected to a photographing device 2 whose photographing direction is in front of the traveling direction of the vehicle 100, and an output device 3 such as a display and a speaker. ) 4.

道路標識認識装置1は、制御部としてのCPU(「Central Processing Unit」の略)、主記憶部としてのメモリ、補助記憶部としてのHDD(「Hard Disk Drive」の略)やフラッシュメモリ等のハードウエアを有する。補助記憶部には、OS(「Operating System」の略)、アプリケーションプログラム、処理に必要なデータ等が記憶されている。道路標識認識装置1の制御部は、補助記憶部からOSやアプリケーションプログラムを読み出して主記憶部に格納し、主記憶部にアクセスしながら、その他の機器を制御し、後述する処理を実行する。 The road sign recognition device 1 includes a CPU (abbreviation for "Central Processing Unit") as a control unit, a memory as a main storage unit, and hardware such as an HDD (abbreviation for "Hard Disk Drive") and flash memory as an auxiliary storage unit. have clothing. The auxiliary storage stores an OS (abbreviation for “Operating System”), application programs, data necessary for processing, and the like. The control unit of the road sign recognition device 1 reads out the OS and application programs from the auxiliary storage unit, stores them in the main storage unit, controls other devices while accessing the main storage unit, and executes processing described later.

道路標識認識装置1は、撮影装置2から撮影画像を入力する画像入力部11と、撮影画像に含まれる道路標識を検出し、撮影画像の一部を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部12と、抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部13と、二値化画像から道路標識の内容を認識する内容認識部14と、内容認識部14によって道路標識の内容が認識された撮影画像よりも後のフレームの後続撮影画像における道路標識の位置を追跡する道路標識追跡部15と、を備える。道路標識認識装置1は、内容認識部14による認識結果や道路標識追跡部15による追跡結果を出力装置3やECU4等に出力する。 The road sign recognition device 1 includes an image input unit 11 that inputs a photographed image from the photographing device 2, and an extracted image generator that detects a road sign included in the photographed image, extracts a part of the photographed image, and generates an extracted image. a binarized image generation unit 13 that binarizes the extracted image to generate a binarized image; a content recognition unit 14 that recognizes the content of the road sign from the binarized image; and a road sign tracking unit 15 for tracking the position of the road sign in a subsequent captured image of a frame after the captured image in which the content of the road sign is recognized. The road sign recognition device 1 outputs the recognition result by the content recognition unit 14 and the tracking result by the road sign tracking unit 15 to the output device 3, the ECU 4, and the like.

撮影装置2は、車両100の進行方向前方を撮影方向とする動画像データを撮影し、道路標識認識装置1に出力する。撮影画像は、動画像データに含まれるフレームの静止画像である。道路標識認識装置1の画像入力部11は、時系列順に複数のフレームの撮影画像を入力し、後述する道路標識認識処理や道路標識追跡処理を実行する。 The photographing device 2 photographs moving image data whose photographing direction is in front of the traveling direction of the vehicle 100 and outputs the moving image data to the road sign recognition device 1 . A captured image is a still image of a frame included in moving image data. The image input unit 11 of the road sign recognition device 1 inputs the photographed images of a plurality of frames in chronological order, and executes road sign recognition processing and road sign tracking processing, which will be described later.

図2は、最高速度標識に関する道路標識認識処理の流れを示すフローチャートである。道路標識認識装置1は、図2に示す処理において、単一の撮影画像を処理対象とし、撮影画像に含まれる最高速度標識の内容を認識する。 FIG. 2 is a flow chart showing the flow of road sign recognition processing for speed limit signs. In the processing shown in FIG. 2, the road sign recognition device 1 processes a single captured image and recognizes the content of the speed limit sign included in the captured image.

図2に示すように、道路標識認識装置1の画像入力部11が撮影装置2から撮影画像を入力すると(ステップS1)、抽出画像生成部12は、後述の処理の対象範囲を設定し(ステップS2)、所定の前処理を実行する(ステップS3)。 As shown in FIG. 2, when the image input unit 11 of the road sign recognition device 1 inputs a photographed image from the photographing device 2 (step S1), the extraction image generation unit 12 sets the target range of the processing described later (step S2), a predetermined preprocessing is executed (step S3).

図3は、最高速度標識の一例、撮影画像の一例及び前処理の実行例を示す図面代用写真である。図3(a)は最高速度標識20、図3(b)は撮影画像21、図3(c)は前処理後画像22である。 FIG. 3 shows an example of a speed limit sign, an example of a photographed image, and a drawing substitute photograph showing an example of execution of preprocessing. FIG. 3(a) shows a speed limit sign 20, FIG. 3(b) shows a photographed image 21, and FIG. 3(c) shows an image 22 after preprocessing.

図3(a)に示すように、最高速度標識20は、白色に彩色される背景20aと、赤色に彩色されるドーナツ状の周縁部20bと、周縁部20bの内側に位置し、青色に彩色され、設置場所の道路の最高速度を示す数字20c、20dと、によって構成される。図2に示す処理では、最高速度標識20は、2桁の数字かつ10の倍数の最高速度を示すものする。この場合、1桁目の数字20dは、全ての最高速度標識20において共通して「0」であり、共通数字と定義する。2桁目の数字20cは、最高速度標識20を特徴付ける数字であり、特徴数字と定義する。特徴数字は、例えば、「3」、「4」、「5」、「8」等である。言い換えると、本実施の形態では、最高速度標識20の数字は、最高速度標識20を特徴付ける特徴数字及び最高速度標識20に共通する共通数字によって構成される。 As shown in FIG. 3A, the speed limit sign 20 has a background 20a colored white, a donut-shaped rim 20b colored red, and positioned inside the rim 20b and colored blue. and numerals 20c and 20d indicating the maximum speed of the road at the installation location. In the process shown in FIG. 2, the maximum speed indicator 20 indicates the maximum speed as a two-digit number and a multiple of ten. In this case, the number 20d of the first digit is commonly "0" in all the speed limit signs 20, and is defined as a common number. The second digit number 20c is a number that characterizes the speed limit sign 20 and is defined as a characteristic number. Characteristic numerals are, for example, "3", "4", "5", "8" and the like. In other words, in the present embodiment, the numbers on the speed limit sign 20 are composed of characteristic numbers that characterize the speed limit sign 20 and common numbers that are common to the speed limit signs 20 .

図3(b)に示すように、撮影画像21は、ほぼ水平方向に平行な左右方向と、ほぼ鉛直方向に平行な上下方向を有する。撮影画像21の画素数は、左右方向が640画素、上下方向が480画素である。 As shown in FIG. 3B, the photographed image 21 has a left-right direction substantially parallel to the horizontal direction and an up-down direction substantially parallel to the vertical direction. The number of pixels of the captured image 21 is 640 pixels in the horizontal direction and 480 pixels in the vertical direction.

抽出画像生成部12は、処理時間を短縮するため、左右方向に延びる直線を分割線とし、上部の75%を後述の処理の対象範囲とし、下部の25%を後述の処理の対象外とする。従って、対象範囲の画素数は、左右方向が640画素、上下方向が360画素である。 In order to shorten the processing time, the extracted image generation unit 12 uses a straight line extending in the left-right direction as a dividing line, sets the upper 75% as the target range for the processing described below, and excludes the lower 25% for the processing described later. . Therefore, the number of pixels in the target range is 640 pixels in the horizontal direction and 360 pixels in the vertical direction.

次に、抽出画像生成部12は、画像を平滑化するため、2×2サイズのフィルタを設定し、このフィルタの平均値を新たな1画素とする粗視化処理を実行する。この結果、対象範囲の画素数は、左右方向が320画素、上下方向が180画素となる。 Next, the extracted image generation unit 12 sets a 2×2 size filter to smooth the image, and executes coarse-graining processing in which the average value of this filter is used as a new pixel. As a result, the number of pixels in the target range is 320 pixels in the horizontal direction and 180 pixels in the vertical direction.

次に、抽出画像生成部12は、画像全体の輝度を明るくするため、ガンマ補正処理(非特許文献1参照)を実行する。これによって、暗い環境下での道路標識の認識精度を向上させる。 Next, the extraction image generation unit 12 executes gamma correction processing (see Non-Patent Document 1) in order to brighten the luminance of the entire image. This improves the accuracy of road sign recognition in dark environments.

次に、抽出画像生成部12は、細かいノイズを除去するため、平滑化処理(非特許文献1参照)を実行し、空の色情報を一様にする。この結果が、図3(c)に示す前処理後画像22である。撮影画像21と比較すると、前処理後画像22では、左下に道路標識が目視可能であり、細かいノイズが少ない。 Next, the extraction image generation unit 12 performs smoothing processing (see Non-Patent Document 1) to remove fine noise, and uniforms the color information of the sky. The result is the preprocessed image 22 shown in FIG. 3(c). Compared with the photographed image 21, in the post-preprocessing image 22, the road sign is visible in the lower left, and there is little fine noise.

図2の説明に戻る。次に、抽出画像生成部12は、エッジ抽出処理を実行し、エッジ抽出画像を生成する(ステップS4)。本実施の形態では、抽出画像生成部12は、前処理後画像22に複数のエッジ検出フィルタを適用して論理和を算出することによってエッジ抽出画像を生成する。 Returning to the description of FIG. Next, the extraction image generation unit 12 executes edge extraction processing to generate an edge extraction image (step S4). In the present embodiment, the extracted image generator 12 applies a plurality of edge detection filters to the preprocessed image 22 and calculates the logical sum to generate an edge extracted image.

図4は、エッジ抽出処理の実行例を示す図面代用写真である。図4(a)は前処理後画像22にラプラシアンフィルタを適用した後の画像23、図4(b)は前処理後画像22にCannyエッジフィルタを適用した後の画像24、図4(c)は画像23及び画像24を論理和で合成した画像25、図4(d)は画像25から所定のノイズ除去処理を実行した後の画像26である。 FIG. 4 is a drawing substitute photograph showing an execution example of edge extraction processing. 4(a) is an image 23 after applying the Laplacian filter to the preprocessed image 22, FIG. 4(b) is an image 24 after applying the Canny edge filter to the preprocessed image 22, and FIG. 4(c) is an image 25 obtained by synthesizing the image 23 and the image 24 by logical sum, and FIG.

前述の通り、最高速度標識20の周縁部20bは赤色で彩色されているが、暗い環境下においては色情報が大きく失われる。そこで、抽出画像生成部12は、明るい環境下において赤色が強く反応するラプラシアンフィルタ(非特許文献1参照)の適用結果と、暗い環境下において輪郭の未検出が少ないCannyエッジフィルタ(非特許文献1参照)の適用結果を論理和で合成する。これによって、暗い環境下においての道路標識の認識の精度が向上する。但し、図4(b)に示す画像24では、暗い環境下においての道路標識の認識の精度を向上させるために、Cannyエッジフィルタの閾値を低く設定しているため、道路標識の輪郭以外のノイズもエッジとして多く検出されている。同様に、図4(c)に示す画像25にも多数のノイズが残る。 As described above, the peripheral edge 20b of the speed limit sign 20 is colored red, but the color information is greatly lost in a dark environment. Therefore, the extraction image generation unit 12 combines the result of applying a Laplacian filter (see Non-Patent Document 1) that strongly reacts to red in a bright environment and the Canny edge filter (Non-Patent Document 1) that has less undetected contours in a dark environment. ) are combined by disjunction. This improves the accuracy of road sign recognition in dark environments. However, in the image 24 shown in FIG. 4B, the threshold value of the Canny edge filter is set low in order to improve the accuracy of road sign recognition in a dark environment. are also often detected as edges. Similarly, a large amount of noise remains in the image 25 shown in FIG. 4(c).

抽出画像生成部12は、道路標識の輪郭以外のエッジのノイズを除去するため、道路標識以外の物体や風景の特徴に基づいてノイズ除去処理を実行する。具体的には、抽出画像生成部12は、(第1のエッジノイズ判定条件)空等の領域にみられる明度値が10未満の画素、(第2のエッジノイズ判定条件)電柱、建築物、看板等にみられる連結数が25画素以上となる直線画素、(第3のエッジノイズ判定条件)1画素又は2画素連結の孤立点画素の3つのいずれかの条件を満たす画素をノイズとして除去する。この結果が、図4(d)に示す画像26である。画像26では、抽出すべき道路標識が左下部分に円形で現れている。以下では、画像26をエッジ抽出画像とする。 The extraction image generation unit 12 performs noise removal processing based on features of objects and scenery other than the road signs in order to remove noise of edges other than the contours of the road signs. Specifically, the extracted image generation unit 12 determines (first edge noise determination condition) pixels having a brightness value of less than 10 seen in an area such as the sky, (second edge noise determination condition) utility poles, buildings, Pixels satisfying any of the following three conditions: linear pixels with a connection number of 25 or more, and (third edge noise determination condition) single-pixel or two-pixel-connected isolated point pixels seen on signboards, etc., are removed as noise. . The result is the image 26 shown in FIG. 4(d). In the image 26, the road signs to be extracted appear as circles in the lower left part. Below, the image 26 is assumed to be an edge-extracted image.

図2の説明に戻る。次に、抽出画像生成部12は、エッジ抽出画像から道路標識を検出し、抽出画像を生成する(ステップS5)。本実施の形態では、抽出画像生成部12は、道路標識の輪郭の特徴(=最高速度標識であれば円形の形状)に基づいてエッジ抽出画像からノイズを除去し、道路標識を検出する。尚、本実施の形態における道路標識検出処理は、最高速度標識に限らず、円形の道路標識であれば適用可能である。 Returning to the description of FIG. Next, the extraction image generator 12 detects road signs from the edge extraction image and generates an extraction image (step S5). In the present embodiment, the extracted image generation unit 12 removes noise from the edge extracted image based on the outline feature of the road sign (=the circular shape for the maximum speed sign) to detect the road sign. It should be noted that the road sign detection processing in the present embodiment is applicable not only to speed limit signs but also to circular road signs.

図5は、道路標識検出処理の実行例を示す図面代用写真である。図5(a)は一般化ハフ変換による円検出結果を示す画像27、図5(b)は画像27に示される円検出結果のうちノイズを除去した後の画像28である。 FIG. 5 is a drawing-substituting photograph showing an execution example of road sign detection processing. FIG. 5(a) is an image 27 showing the circle detection result by the generalized Hough transform, and FIG. 5(b) is an image 28 after removing noise from the circle detection result shown in the image 27. FIG.

図3(a)に示す通り、最高速度標識の輪郭は円形であるため、抽出画像生成部12は、円の検出に有用な一般化ハフ変換を用いて最高速度標識の候補を検出する。一般化ハフ変換は、画像中の座標を別のパラメータ空間に変換し、その空間上で図形の検出を行う手法であり、円形を構成する画素が欠損している場合においても推定可能であるため、最高速度標識の輪郭の検出に有用である(詳細は非特許文献1参照)。抽出画像生成部12は、一般化ハフ変換によって投票数が6~22画素で構成される円を最高速度標識の候補として検出する。その結果が図5(a)に示す画像27である。 As shown in FIG. 3(a), since the contour of the speed limit sign is circular, the extracted image generation unit 12 detects the speed limit sign candidate using the generalized Hough transform useful for circle detection. The generalized Hough transform is a method that transforms the coordinates in the image into another parameter space and detects a figure in that space. , is useful for detecting contours of speed limit signs (see Non-Patent Document 1 for details). The extracted image generation unit 12 detects circles composed of 6 to 22 pixels with the number of votes by the generalized Hough transform as candidates for the maximum speed sign. The result is the image 27 shown in FIG. 5(a).

図5(a)においてA~Kを付した箇所が円として検出されたものである。A、Bは円形の道路標識である。しかしながら、C~Kのように、円形の道路標識以外にも看板や街灯、又は車両のヘッドライトなどの影響によって抽出されるエッジがノイズとなり、円として検出されている。本実施の形態では、抽出画像生成部12は、円形の道路標識の特徴に着目し、以下の判定条件のいずれかに該当する円をノイズとみなして最高速度標識の候補から除去する。 Areas marked with A to K in FIG. 5(a) are detected as circles. A and B are circular road signs. However, as in C to K, edges extracted by the influence of signboards, street lights, vehicle headlights, etc., besides circular road signs, become noise and are detected as circles. In the present embodiment, the extracted image generation unit 12 focuses on the characteristics of circular road signs, regards circles that satisfy any of the following determination conditions as noise, and removes them from the maximum speed sign candidates.

(第1の円ノイズ判定条件)抽出画像生成部12は、円の一部分が画像の外側を通る場合はノイズであると判定し、除去する。尚、道路標識を構成する円が画像の外側を通る場合もあり得るが、そのフレームにおいては対象外とし、次のフレーム以降で検出を試みる。 (First Circle Noise Judgment Condition) The extracted image generating section 12 judges that a portion of a circle passing outside the image is noise and removes it. It should be noted that there may be a case where the circle constituting the road sign passes outside the image, but it is excluded in that frame and detection is attempted in the next frame and thereafter.

(第2の円ノイズ判定条件)円形の道路標識は、画像下部において小さい円として現れる。そこで、抽出画像生成部12は、画像下部1/3を通る円のうち、半径が10画素以上となる円をノイズと判定し、除去する。 (Second condition for judging circular noise) A circular road sign appears as a small circle at the bottom of the image. Therefore, among the circles passing through the lower third of the image, the extracted image generation unit 12 determines that the circles having a radius of 10 pixels or more are noise and removes them.

(第3の円ノイズ判定条件)円形の道路標識は、画像上部において大きい円として現れる。そこで、抽出画像生成部12は、画像上部1/3を通る円のうち、半径が10画素以下となる円をノイズと判定し、除去する。 (Third Circle Noise Judgment Condition) A circular road sign appears as a large circle in the upper part of the image. Therefore, among the circles passing through the upper third of the image, the extracted image generation unit 12 determines that circles with a radius of 10 pixels or less are noise and removes them.

(第4の円ノイズ判定条件)円形の道路標識は、円を構成する投票数の密度が高いという特徴がある。但し、推定される円は投票数でソートされるため、円を構成する投票数の密度が低くても、半径が大きいノイズは、円形の道路標識と比較して上位の円として検出される。そこで、抽出画像生成部12は、投票数が円周の60%以下である円をノイズと判定し、除去する。 (Fourth Circle Noise Judgment Condition) A circular road sign is characterized by a high density of the number of votes forming the circle. However, since the estimated circles are sorted by the number of votes, even if the density of the number of votes that make up the circle is low, noise with a large radius is detected as a circle with a higher rank compared to circular road signs. Therefore, the extracted image generation unit 12 determines that a circle with the number of votes of 60% or less of the circumference is noise and removes it.

(第5の円ノイズ判定条件)一般化ハフ変換は白画素に反応するため、白領域を入力した場合には無数の円が検出される。一方、輪郭検出画像において円形の道路標識の内部は白画素が少ないという特徴がある。そこで、抽出画像生成部12は、円内に存在する画素のうち、70%以上が白画素で構成される円をノイズと判定し、除去する。 (Fifth Circle Noise Judgment Condition) Since the generalized Hough transform responds to white pixels, countless circles are detected when a white region is input. On the other hand, in the contour detection image, there are few white pixels inside the circular road sign. Therefore, the extracted image generation unit 12 determines that a circle in which 70% or more of the pixels in the circle are white pixels is noise, and removes the circle.

(第6の円ノイズ判定条件)円形の道路標識は、投票数でソートした場合、上位15位までに含まれることがほとんどである。そこで、抽出画像生成部12は、16位以下の円をノイズと判定し、除去する。 (Sixth Circular Noise Judgment Condition) Circular road signs are mostly included in the top 15 ranks when sorted by the number of votes. Therefore, the extracted image generation unit 12 determines that circles ranked 16th and below are noise and removes them.

ノイズを除去した後の結果が、図5(b)に示す画像28である。画像27と比較すると、画像28では、円A及び円Bのみが、最高速度標識の候補として残っている。尚、円Aは最高速度標識であるが、円Bは最高速度標識とは異なる円形の道路標識である。この段階では、最高速度標識に限定せず、円形の道路標識が検出できれば十分である。抽出画像生成部12は、画像28における円A及び円Bを最高速度標識の候補とし、各円を含む矩形領域を撮影画像21に投影し、その領域を抽出し、抽出画像を生成する。 The result after removing the noise is the image 28 shown in FIG. 5(b). In comparison to image 27, in image 28 only circles A and B remain as possible speed limit signs. Circle A is a speed limit sign, while circle B is a circular road sign that is different from the speed limit sign. At this stage, it is sufficient if circular road signs can be detected without being limited to speed limit signs. The extracted image generation unit 12 uses the circles A and B in the image 28 as candidates for the maximum speed sign, projects a rectangular area including each circle onto the captured image 21, extracts the area, and generates an extracted image.

図2の説明に戻る。次に、二値化画像生成部13は、抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する(ステップS6)。ステップS6の処理は、全ての抽出画像を対象とする。本実施の形態では、二値化画像生成部13は、抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定する。 Returning to the description of FIG. Next, the binarized image generator 13 binarizes the extracted image to generate a binarized image (step S6). The processing in step S6 targets all extracted images. In the present embodiment, the binarized image generation unit 13 determines the threshold for binarization based on a histogram of brightness values of pixels included in the central portion of the extracted image.

図6は、抽出画像及び二値化画像の一例を示す図面代用写真である。図6(a)は前処理後の抽出画像29、図6(b)は抽出画像29を二値化した二値化画像30である。二値化画像生成部13は、画像全体の輝度を明るくするため、ガンマ値2.0によってガンマ補正処理(非特許文献1参照)を実行する。次に、二値化画像生成部13は、バイリニア補間法(非特許文献1参照)を用いて、縦横比を保ちながら、高さが100画素になるように画像サイズを拡大する。図6(a)は、これらの前処理を実行した後の抽出画像29である。 FIG. 6 is a drawing substitute photograph showing an example of an extracted image and a binarized image. 6(a) is an extracted image 29 after preprocessing, and FIG. 6(b) is a binarized image 30 obtained by binarizing the extracted image 29. FIG. The binarized image generation unit 13 executes gamma correction processing (see Non-Patent Document 1) with a gamma value of 2.0 in order to brighten the luminance of the entire image. Next, the binarized image generator 13 expands the image size to 100 pixels in height while maintaining the aspect ratio using the bilinear interpolation method (see Non-Patent Document 1). FIG. 6(a) is an extracted image 29 after performing these preprocessings.

次に、二値化画像生成部13は、抽出画像29を5×5に分割し、左右方向及び上下方向の両方において中央となるマス目である中央部分29a(図6(a)参照)の画素のみを対象として、大津の判別分析法(非特許文献1参照)を用いて二値化の閾値を決定し、抽出画像29全体を二値化する。具体的には、二値化画像生成部13は、中央部分29aの明度値のヒストグラムの分離度が最大となる閾値を用いて、抽出画像29を二値化する。図6(b)の二値化画像30は、この処理を実行して抽出画像29を二値化した結果である。二値化画像30では、最高速度を示す2つの数字「4」及び「0」が白画素の集合として明確に確認できる。 Next, the binarized image generation unit 13 divides the extracted image 29 into 5×5, and divides the center portion 29a (see FIG. 6A), which is a square in the center in both the left-right direction and the up-down direction. A threshold for binarization is determined using Otsu's discriminant analysis method (see Non-Patent Document 1) for only pixels, and the entire extracted image 29 is binarized. Specifically, the binarized image generator 13 binarizes the extracted image 29 using a threshold that maximizes the degree of separation of the histogram of the brightness values of the central portion 29a. A binarized image 30 in FIG. 6B is the result of binarizing the extracted image 29 by executing this process. In the binarized image 30, the two numbers "4" and "0" indicating the maximum speed can be clearly recognized as a set of white pixels.

ここで、抽出画像の中央部分とは、少なくとも抽出画像の中心の点を含む一定の面積を有する領域であり、最高速度を示す数字の一部を含み、かつ赤色に彩色されているドーナツ状の周縁部を含まない領域が望ましい。例えば、抽出画像の中央部分は、前述の5×5に分割した場合の中央のマス目に限らず、3×3、3×5、5×7等に分割した場合の中央のマス目であっても良い。また、例えば、抽出画像の中央部分の形状は、四角形に限らず、四角形以外の多角形であっても良いし、円形や楕円形であっても良い。 Here, the central portion of the extracted image is a region having a certain area that includes at least the central point of the extracted image, includes a portion of the number indicating the maximum speed, and is a donut-shaped area colored red. A region that does not include the perimeter is desirable. For example, the central portion of the extracted image is not limited to the central square when divided into 5×5 as described above, but may be the central square when divided into 3×3, 3×5, 5×7, or the like. can be Further, for example, the shape of the central portion of the extracted image is not limited to a quadrangle, and may be a polygon other than a quadrangle, a circle, or an ellipse.

図7は、二値化画像生成部を説明する図面代用写真である。図7を参照しながら、本実施の形態における二値化画像生成部13が、二値化の閾値の決定に用いる画素を画像の中央部分に限定する理由について説明する。図7(a)は経年劣化によって色あせていない最高速度標識の抽出画像31、図7(b)は経年劣化によって色あせている最高速度標識の抽出画像32、図7(c)は二値化の閾値の決定に用いる画素を抽出画像32の全体とした場合の二値化画像33、図7(d)は二値化の閾値の決定に用いる画素を抽出画像32の中央部分に限定した場合の二値化画像34である。 FIG. 7 is a drawing substitute photograph for explaining the binarized image generation unit. With reference to FIG. 7, the reason why the binarized image generation unit 13 according to the present embodiment limits the pixels used for determining the binarization threshold to the central portion of the image will be described. FIG. 7(a) is an extracted image 31 of a speed limit sign that has not faded due to aging, FIG. 7(b) is an extracted image 32 of a speed limit sign that has faded due to aging, and FIG. 7(c) is a binarized image. FIG. 7D shows a binarized image 33 in which the pixels used for determining the threshold value are the entire extracted image 32, and FIG. It is a binarized image 34 .

抽出画像31では、赤色に彩色されているドーナツ状の周縁部の画素31aの明度値が「47」、周縁部よりも内側の背景の画素31bの明度値が「84」である。一方、抽出画像32では、周縁部の画素32aの明度値が「99」、周縁部よりも内側の背景の画素32bの明度値が「82」である。このように、経年劣化の度合によって、周縁部と背景との明度値の大小関係が逆転する。仮に、抽出画像32に対して、二値化の閾値の決定に用いる画素を画像の全体とすると、図7(c)に示す通り、最高速度を示す2桁の数字が認識不可能な二値化画像33が生成されてしまう。一方、本実施の形態のように、抽出画像32に対して、二値化の閾値の決定に用いる画素を画像の中央部分に限定すると、図7(d)に示す通り、最高速度を示す2桁の数字が白画素の集合として認識可能な二値化画像34が生成される。このように、二値化の閾値の決定に用いる画素を画像の中央部分に限定することによって、経年劣化によって色あせている最高速度標識も認識可能となる。 In the extracted image 31, the brightness value of the red donut-shaped periphery pixel 31a is "47", and the brightness value of the background pixel 31b inside the periphery is "84". On the other hand, in the extracted image 32, the brightness value of the peripheral pixel 32a is "99", and the brightness value of the background pixel 32b inside the peripheral portion is "82". In this way, the magnitude relationship between the brightness values of the peripheral portion and the background is reversed depending on the degree of deterioration over time. Assuming that the pixels used to determine the binarization threshold for the extracted image 32 are the entire image, as shown in FIG. distorted image 33 is generated. On the other hand, if the pixels used for determining the binarization threshold for the extracted image 32 are limited to the central portion of the image as in the present embodiment, as shown in FIG. A binarized image 34 whose digits are recognizable as a set of white pixels is generated. In this way, by limiting the pixels used for determining the binarization threshold to the central portion of the image, it is possible to recognize even the speed limit sign, which has faded due to deterioration over time.

図2の説明に戻る。次に、内容認識部14は、二値化画像を左右に分割し、特徴数字を含む特徴数字画像及び共通数字を含む共通数字画像を生成する(ステップS7)。ステップS7の処理は、全ての二値化画像を対象とする。本実施の形態では、内容認識部14は、二値化画像の上下方向の周辺分布に基づいて分割位置を決定し、分割位置において二値化画像を左右に分割することによって、特徴数字画像及び共通数字画像を生成する。 Returning to the description of FIG. Next, the content recognition unit 14 divides the binarized image into left and right to generate a characteristic numeral image containing characteristic numerals and a common numeral image containing common numerals (step S7). The processing in step S7 targets all binarized images. In the present embodiment, the content recognition unit 14 determines the division position based on the vertical marginal distribution of the binarized image, and divides the binarized image into left and right at the division position to obtain the characteristic numeral image and the Generate a common digit image.

図8は、二値化画像分割処理を説明する図面代用写真である。図8(a)は処理対象の二値化画像30、図8(b)はマスク画像35、図8(c)は二値化画像30及びマスク画像35が合成された二値化画像36及びその周辺分布グラフ37、図8(d)は二値化画像36を分割して生成された特徴数字画像42及び共通数字画像43である。 FIG. 8 is a drawing substitute photograph for explaining the binarized image division processing. 8(a) is a binarized image 30 to be processed, FIG. 8(b) is a mask image 35, and FIG. 8(c) is a binarized image 36 obtained by synthesizing the binarized image 30 and mask image 35, and The marginal distribution graph 37 and FIG. 8(d) are the characteristic numeral image 42 and the common numeral image 43 generated by dividing the binarized image 36. FIG.

ステップS5では、円を含む矩形領域を抽出画像として生成するため、円の外側の領域が含まれている。そして、円の外側の領域は後述の処理においてノイズになる。そこで、ノイズの影響を排除するため、内容認識部14は、二値化画像30に対してマスク画像35を用いてマスク処理(非特許文献1参照)を実行し、二値化画像36を生成する。マスク画像35は、最高速度標識の輪郭の内側が白画素であり、外側が黒画素である。 In step S5, since a rectangular area including a circle is generated as an extracted image, the area outside the circle is included. The area outside the circle becomes noise in the processing described later. Therefore, in order to eliminate the influence of noise, the content recognition unit 14 performs mask processing (see Non-Patent Document 1) on the binarized image 30 using a mask image 35 to generate a binarized image 36. do. The mask image 35 has white pixels inside and black pixels outside the outline of the speed limit sign.

次に、内容認識部14は、二値化画像36の上下方向の周辺分布に基づいて分割位置を決定し、その分割位置において二値化画像36を左右に2分割することによって、特徴数字画像及び共通数字画像を生成する。ここで、二値化画像36の上下方向の周辺分布とは、左右方向の各座標において二値化画像36の一方の画素値(=黒画素又は白画素)を上下方向に沿ってカウントした数の分布である(非特許文献2参照)。図8(c)の周辺分布グラフ37では、黒色の部分が黒画素の数に対応し、白色の部分が白画素の数に対応している。本実施の形態では、内容認識部14は、上下方向に延びる線によって二値化画像36を3等分にしたときの中央部分の範囲内で、黒画素(=最高速度標識の背景に対応する画素)の数が最大となる位置を分割位置とする。 Next, the content recognition unit 14 determines the division position based on the peripheral distribution of the binarized image 36 in the vertical direction, and divides the binarized image 36 into two parts, left and right, at the division position to obtain a characteristic numeral image. and generate a common digit image. Here, the peripheral distribution of the binarized image 36 in the vertical direction is the number obtained by counting one pixel value (=black pixel or white pixel) of the binarized image 36 along the vertical direction at each coordinate in the horizontal direction. is the distribution of (see Non-Patent Document 2). In the marginal distribution graph 37 of FIG. 8(c), the black portion corresponds to the number of black pixels, and the white portion corresponds to the number of white pixels. In the present embodiment, the content recognition unit 14 detects black pixels (corresponding to the background of the speed limit sign) within the range of the central portion when the binarized image 36 is divided into three equal parts by lines extending in the vertical direction. The division position is the position where the number of pixels is the maximum.

図8(c)では、点線38が二値化画像36を2等分にする線、点線39が分割位置を通る線を示している。仮に、二値化画像36を単純に2等分にすると、点線38のように、特徴数字又は共通数字を通る位置で分割してしまうことが起こり得る。一方、本実施の形態では、特徴数字と共通数字の間に位置する背景のみを通る位置で分割できる。従って、図8(d)に示すように、本実施の形態では、特徴数字40に相当する白画素は特徴数字画像42のみに存在し、共通数字41に相当する白画素は共通数字画像43のみに存在するように分割でき、標識の正面から撮影できていない場合であっても、特徴数字40及び共通数字41を正確に分割できる。 In FIG. 8(c), a dotted line 38 indicates a line that divides the binarized image 36 into two halves, and a dotted line 39 indicates a line that passes through the dividing position. If the binarized image 36 is simply divided into two halves, it may be divided at positions passing through the characteristic numerals or common numerals, as indicated by the dotted line 38 . On the other hand, in this embodiment, division can be made at positions passing through only the background located between the characteristic number and the common number. Therefore, as shown in FIG. 8(d), in the present embodiment, white pixels corresponding to the characteristic numeral 40 exist only in the characteristic numeral image 42, and white pixels corresponding to the common numeral 41 exist only in the common numeral image 43. , and the characteristic numeral 40 and the common numeral 41 can be accurately divided even if the sign is not photographed from the front.

図2の説明に戻る。次に、内容認識部14は、共通数字画像のテンプレートマッチング処理を実行し、共通数字の位置及び大きさを特定する(ステップS8)。ステップS8の処理は、全ての共通数字画像を対象とする。本実施の形態では、内容認識部14は、画像サイズが異なる複数の共通数字用テンプレート画像と共通数字画像とのテンプレートマッチング処理を実行し、共通数字の位置及び大きさを特定する。これによって、撮影画像に含まれる道路標識の大きさに関わらず、共通数字の位置及び大きさを正確に特定することができる。 Returning to the description of FIG. Next, the content recognition unit 14 executes template matching processing of the common numeral image to identify the position and size of the common numeral (step S8). The processing in step S8 targets all common numeral images. In the present embodiment, the content recognition unit 14 executes template matching processing between a plurality of common number template images having different image sizes and the common number image to specify the position and size of the common number. This makes it possible to accurately specify the position and size of the common numeral regardless of the size of the road sign included in the captured image.

図9は、共通数字のテンプレートマッチング処理を説明する図面代用写真である。図9(a)はテンプレートマッチング処理の説明、図9(b)は共通数字の位置及び大きさの特定の説明に関する。テンプレートマッチング処理(非特許文献1参照)は、テンプレート画像を探索範囲内で動かして最も良く一致している場所、すなわち類似度が最大となる場所を探す処理である。本実施の形態では、内容認識部14は、相関係数を類似度とする画像相関法(非特許文献1参照)のテンプレートマッチング処理を用いる。但し、本発明は、画像相関法のテンプレートマッチング処理に限定されるものではなく、公知のテンプレートマッチング処理から適宜選択できる。 FIG. 9 is a drawing-substituting photograph for explaining the template matching process for common numerals. FIG. 9(a) relates to explanation of the template matching process, and FIG. 9(b) relates to explanation of specifying the position and size of the common number. The template matching process (see Non-Patent Document 1) is a process of moving a template image within a search range to search for the best matching location, that is, the location where the degree of similarity is maximized. In the present embodiment, the content recognition unit 14 uses the template matching process of the image correlation method (see Non-Patent Document 1) in which the correlation coefficient is used as the degree of similarity. However, the present invention is not limited to the template matching processing of the image correlation method, and can be appropriately selected from known template matching processing.

図9(a)に示すように、内容認識部14は、例えば、予め高さが100の画像サイズの共通数字用テンプレート画像44を記憶しておき、バイリニア補間法(非特許文献1参照)を用いて高さが100~24まで2刻みで縮小させ、画像サイズごとにテンプレートマッチング処理を行う。これによって、39回のテンプレートマッチング処理が実行され、類似度が最大となる共通数字画像43上の場所が同じ数だけ求まる。図9(a)では、共通数字画像43は1つだけであるが、前述の図5(b)の例のように、最高速度標識の候補が複数存在すれば、共通数字画像43も複数存在することになる。内容認識部14は、テンプレートマッチング処理を全ての共通数字画像43に対して行う。例えば、2つの共通数字画像43が存在する場合、2×39=78回のテンプレートマッチング処理が実行され、類似度が最大となる共通数字画像43上の場所が同じ数だけ求まる。これらの中での最大の類似度が閾値以上であれば、内容認識部14は、元の撮影画像に最高速度標識が含まれていると判定し、後述の処理を実行する。 As shown in FIG. 9A, the content recognition unit 14 stores, for example, a common numeral template image 44 having an image size of 100 in height in advance, and uses the bilinear interpolation method (see Non-Patent Document 1). is used to reduce the height from 100 to 24 in steps of 2, and template matching processing is performed for each image size. As a result, the template matching process is executed 39 times, and the same number of locations on the common numeral image 43 where the degree of similarity is maximized are obtained. In FIG. 9A, there is only one common numeral image 43, but if there are multiple maximum speed sign candidates as in the example of FIG. will do. The content recognition unit 14 performs template matching processing on all common numeral images 43 . For example, if there are two common numeral images 43, the template matching process is executed 2×39=78 times, and the same number of locations on the common numeral image 43 with the maximum degree of similarity are obtained. If the maximum degree of similarity among these is equal to or greater than the threshold, the content recognition unit 14 determines that the original photographed image includes a maximum speed sign, and executes processing described later.

図9(a)では、27×46の共通数字用テンプレート画像44aが最大の類似度0.92を取る。図9(b)に示すように、内容認識部14は、共通数字用テンプレート画像44aの画像サイズ、すなわち幅w(=左右方向の長さ)と高さh(=上下方向の長さ)を取得する。また、内容認識部14は、類似度が最大となる共通数字画像43上の場所に関する座標を取得する。共通数字の幅wと高さhが分かっているので、内容認識部14は、共通数字を囲む矩形の1つの頂点座標、例えば左上の頂点の座標45を取得すれば良い。内容認識部14は、座標45、幅w及び高さhを、共通数字画像43に含まれる共通数字の位置及び大きさとして特定する。 In FIG. 9A, the 27×46 common numeral template image 44a has the maximum similarity of 0.92. As shown in FIG. 9B, the content recognition unit 14 determines the image size of the common number template image 44a, that is, the width w (=horizontal length) and height h (=vertical length). get. The content recognition unit 14 also acquires the coordinates of the location on the common numeral image 43 where the degree of similarity is maximized. Since the width w and height h of the common number are known, the content recognition unit 14 may obtain the coordinates of one vertex of the rectangle surrounding the common number, for example, the coordinates 45 of the upper left vertex. The content recognition unit 14 identifies the coordinates 45 , width w and height h as the position and size of the common numeral included in the common numeral image 43 .

図2の説明に戻る。次に、内容認識部14は、特徴数字画像のテンプレートマッチング処理を実行し、特徴数字を特定する(ステップS9)。そして、内容認識部14は、道路標識の内容を認識する(ステップS10)。本実施の形態では、内容認識部14は、共通数字の位置及び大きさに基づいて、特徴数字画像において特徴数字が存在する特徴数字存在領域を推定し、数字が異なる複数の特徴数字用テンプレート画像と特徴数字存在領域のテンプレートマッチング処理を実行する。これによって、特徴数字を正確に特定することができる。 Returning to the description of FIG. Next, the content recognition unit 14 executes template matching processing of the characteristic number image to identify the characteristic number (step S9). Then, the content recognition unit 14 recognizes the content of the road sign (step S10). In the present embodiment, the content recognition unit 14 estimates a characteristic numeral presence region in which the characteristic numeral exists in the characteristic numeral image based on the position and size of the common numeral, and extracts a plurality of characteristic numeral template images having different numerals. and the template matching processing of the characteristic numeral existing area. This makes it possible to accurately specify the characteristic number.

図10は、特徴数字のテンプレートマッチング処理を説明する図面代用写真である。図10(a)は特徴数字の位置及び大きさの特定の説明、図10(b)は特徴数字のテンプレートマッチング処理の説明に関する。図10(a)に示すように、内容認識部14は、共通数字画像43において座標45から左端部までの距離dを算出する。次に、内容認識部14は、特徴数字画像42の右端部において座標45と上下方向の位置が同一の座標46を特定する。次に、内容認識部14は、座標46を右上の頂点とし、幅がd+w、高さがhの矩形の特徴数字存在領域47を抽出する。次に、内容認識部14は、予め記憶されている数字が異なる複数のテンプレート画像を、バイリニア補間法を用いて高さhになるように画像サイズを変換し、特徴数字用テンプレート画像とする。そして、内容認識部14は、数字が異なる複数の特徴数字用テンプレート画像と特徴数字存在領域47のテンプレートマッチング処理を実行する。 FIG. 10 is a drawing-substituting photograph for explaining the template matching processing of characteristic numerals. FIG. 10(a) relates to a description of specifying the position and size of characteristic numerals, and FIG. 10(b) relates to a description of template matching processing of characteristic numerals. As shown in FIG. 10A, the content recognition unit 14 calculates the distance d from the coordinates 45 to the left end of the common numeric image 43 . Next, the content recognizing unit 14 identifies coordinates 46 having the same vertical position as the coordinates 45 in the right end portion of the characteristic numeral image 42 . Next, the content recognition unit 14 extracts a rectangular feature number presence area 47 having a coordinate 46 as the upper right vertex, a width of d+w, and a height of h. Next, the content recognition unit 14 converts the image size of a plurality of pre-stored template images with different numbers using a bilinear interpolation method so that the height is h, and uses them as characteristic number template images. Then, the content recognition unit 14 executes template matching processing between a plurality of characteristic number template images having different numbers and the characteristic number existence area 47 .

図10(b)に示す例では、数字が「3」の特徴数字用テンプレート画像48a、数字が「4」の特徴数字用テンプレート画像48b、数字が「5」の特徴数字用テンプレート画像48cが図示されている。例えば、カーナビゲーションシステム等から車両100の走行中の道路が一般道路か、それとも高速道路かについての情報が得られる場合、内容認識部14は、特徴数字用テンプレート画像48の一部のみを用いて、特徴数字のテンプレートマッチング処理を実行しても良い。例えば、内容認識部14は、一般道路であれば、数字が「3」、「4」及び「5」等の特徴数字用テンプレート画像48、高速道路であれば、数字が「7」及び「8」等の特徴数字用テンプレート画像48のみを用いても良い。内容認識部14は、類似度が最大となる特徴数字用テンプレート画像48の数字に基づいて、最高速度標識の内容を認識する。図10(b)に示す例では、数字が「4」の特徴数字用テンプレート画像48bにおいて最大の類似度0.76を取るので、内容認識部14は、最高速度標識が示す最高速度は「40km/h」であると認識する。 In the example shown in FIG. 10B, a characteristic number template image 48a with the number "3", a characteristic number template image 48b with the number "4", and a characteristic number template image 48c with the number "5" are shown. It is For example, when information about whether the road on which the vehicle 100 is traveling is a general road or an expressway is obtained from a car navigation system or the like, the content recognition unit 14 uses only a part of the characteristic number template image 48 to , the template matching process of the characteristic numbers may be executed. For example, the content recognition unit 14 recognizes the characteristic number template images 48 having numbers such as "3", "4" and "5" for general roads, and the numbers "7" and "8" for highways. You may use only the template image 48 for characteristic numerals, such as . The content recognition unit 14 recognizes the content of the maximum speed sign based on the number of the characteristic number template image 48 with the highest degree of similarity. In the example shown in FIG. 10(b), since the characteristic number template image 48b with the number "4" has the maximum similarity of 0.76, the content recognition unit 14 determines that the maximum speed indicated by the maximum speed sign is "40 km/h". /h”.

このように、本実施の形態では、内容認識部14が、共通数字画像及び特徴数字画像を正確に分割し、共通数字画像に含まれる共通数字の位置及び大きさに基づいて、特徴数字画像のテンプレートマッチング処理を実行するので、最高速度標識を精度良く認識することができる。特に、抽出画像生成部12の処理において、抽出した円を構成するエッジの要素が標識によって変化する場合や、ノイズ除去処理によって完全にノイズを除去できない場合であっても、最高速度標識をロバストに認識することができる。 As described above, in this embodiment, the content recognition unit 14 accurately divides the common numeral image and the characteristic numeral image, and recognizes the characteristic numeral image based on the position and size of the common numeral included in the common numeral image. Since the template matching process is executed, the speed limit sign can be recognized with high accuracy. In particular, in the process of the extracted image generation unit 12, even if the elements of the edges that make up the extracted circle change depending on the sign, or if the noise cannot be completely removed by the noise removal process, the maximum speed sign is robust. can recognize.

前述の共通数字用テンプレート画像44及び特徴数字用テンプレート画像48は、実際に道路に設置されている最高速度標識を撮影した動画像データから抽出されたものが望ましい。これによって、テンプレートマッチング処理の精度が向上する。 The common number template image 44 and characteristic number template image 48 described above are preferably extracted from moving image data obtained by photographing a speed limit sign actually installed on the road. This improves the accuracy of template matching processing.

また、前述の説明では、最高速度標識20は、2桁の数字かつ10の倍数の最高速度を示すものとしたが、本発明は、「100」や「110」のように、3桁の数字かつ10の倍数の最高速度を示すものであっても適用可能である。この場合、1桁目の数字は、全ての最高速度標識20において共通して「0」であり、共通数字と定義する。2桁目及び3桁目の数字は、最高速度を特徴付ける数字であり、特徴数字と定義する。内容認識部14は、二値化画像の上下方向の周辺分布に基づいて、2桁の数字なのか、又は3桁の数字なのかを判別し、二値化画像の上下方向の周辺分布に基づいて1又は2の分割位置を決定し、1又は2の分割位置において二値化画像を左右に2分割又は3分割にすることによって、1又は2の特徴数字画像及び1の共通数字画像を生成する。 In the above description, the maximum speed sign 20 is a two-digit number indicating the maximum speed that is a multiple of 10. And even if the maximum speed is a multiple of 10, it is applicable. In this case, the number of the first digit is commonly "0" in all the speed limit signs 20, and is defined as a common number. The second and third digits are numbers that characterize the maximum speed and are defined as characteristic numbers. The content recognition unit 14 determines whether the number is a two-digit number or a three-digit number based on the vertical marginal distribution of the binarized image, and based on the vertical marginal distribution of the binarized image. 1 or 2 division positions are determined, and the binarized image is horizontally divided into two or three divisions at the division positions of 1 or 2, thereby generating 1 or 2 characteristic numeral images and 1 common numeral images. do.

図11は、道路標識追跡処理の流れを示すフローチャートである。道路標識追跡部15は、内容認識部14によって道路標識の内容が認識された撮影画像よりも後のフレームの後続撮影画像においてパーティクルフィルタを適用することによって道路標識の位置を追跡する。パーティクルフィルタとは、ベイズの定理に基づく非線形、非ガウスの状態空間モデルについての状態推定アルゴリズムである。道路標識追跡部15は、各パーティクルについて、道路標識の記号に相当する第1領域、道路標識の背景に相当する第2領域、並びに、第1領域及び第2領域を除く部分に相当する第3領域の3つの尤度を算出し、尤度の重み付けによって道路標識の中心座標を推定する。ここで、記号とは、文字や意味が付された図形或いは絵等であり、道路標識の内容を示すものである。以下では、前述と同様、道路標識として最高速度標識を例に説明する。 FIG. 11 is a flow chart showing the flow of road sign tracking processing. The road sign tracking unit 15 tracks the position of the road sign by applying a particle filter to subsequent captured images of frames after the captured image in which the content of the road sign has been recognized by the content recognition unit 14 . A particle filter is a state estimation algorithm for non-linear, non-Gaussian state-space models based on Bayes' theorem. For each particle, the road sign tracking unit 15 divides each particle into a first region corresponding to the symbol of the road sign, a second region corresponding to the background of the road sign, and a third region corresponding to the portion excluding the first region and the second region. Calculate the three likelihoods of the region and estimate the central coordinates of the road sign by weighting the likelihoods. Here, a symbol is a figure or a picture to which a character or meaning is attached, and indicates the content of a road sign. In the following description, as in the case described above, a maximum speed sign is used as an example of a road sign.

図11に示すように、道路標識追跡部15は、道路標識認識処理による認識結果を入力する(ステップS21)。認識結果は、道路標識の内容の他に、道路標識認識処理において生成される各種画像、すなわち撮影画像、抽出画像、二値化画像、共通数字画像、特徴数字画像等や、各種画像において特定される各種位置の座標等を含む。 As shown in FIG. 11, the road sign tracking unit 15 inputs the recognition result of the road sign recognition processing (step S21). The recognition result includes not only the content of the road sign but also various images generated in the road sign recognition process, such as a photographed image, an extracted image, a binary image, a common numeral image, a characteristic numeral image, and various images specified. including coordinates of various positions

次に、道路標識追跡部15は、現フレームの撮影画像のうち、道路標識認識処理によって認識される道路標識の周辺にパーティクルを散布する(ステップS22)。例えば、散布範囲は、認識される円形の標識の中心点を中心とし、円形の標識の半径の2.5倍を1辺の長さとする正方形の領域とし、散布個数は散布範囲における面積の3割とする。認識される円形の道路標識の半径をR、パーティクルを散布する一辺の長さをL、パーティクルの散布個数をNとすると、L=2.5R、N=0.3×Lの2乗となる。 Next, the road sign tracking unit 15 scatters particles around the road signs recognized by the road sign recognition processing in the captured image of the current frame (step S22). For example, the scatter range is a square area centered on the center point of the circular sign to be recognized, and the length of one side is 2.5 times the radius of the circular sign, and the number of scatters is 3 of the area in the scatter range. Divide. Assuming that the radius of the recognized circular road sign is R, the length of one side to which particles are scattered is L, and the number of particles to be scattered is N, then L=2.5R and N=0.3×L squared. .

図12は、パーティクル散布の一例を示す図面代用写真である。図12(a)は散布範囲の一例、図12(b)は散布結果の一例である。図12に示す例は、道路標識認識処理によって半径が50画素の円形の道路標識を認識した場合である。図12(a)に示すように、パーティクルを散布する一辺の長さLは、L=2.5×50画素=125画素となる。また、パーティクルの散布個数Nは、N=0.3×125画素×125画素≒4,688画素となる。道路標識追跡部15は、対象のフレーム及び座標をシード値とした乱数によって、偏りが無いように一様にパーティクルを散布する。 FIG. 12 is a drawing-substituting photograph showing an example of particle scattering. FIG. 12(a) is an example of the scatter range, and FIG. 12(b) is an example of the scatter result. The example shown in FIG. 12 is a case where a circular road sign with a radius of 50 pixels is recognized by road sign recognition processing. As shown in FIG. 12A, the length L of one side for scattering particles is L=2.5×50 pixels=125 pixels. Also, the number N of particles to be scattered is N=0.3×125 pixels×125 pixels≈4,688 pixels. The road sign tracking unit 15 scatters particles evenly with random numbers using the target frame and coordinates as seed values.

図11の説明に戻る。次に、道路標識追跡部15は、道路標識認識処理によって生成される二値化画像内の第1領域(=道路標識の記号に相当する領域)及び第2領域(=道路標識の背景に相当する領域)を抽出し(ステップS23)、第1領域及び第2領域の色情報(=RGB値)の重心を算出する(ステップS24)。 Returning to the description of FIG. Next, the road sign tracking unit 15 detects the first area (=area corresponding to the symbol of the road sign) and the second area (=corresponding to the background of the road sign) in the binarized image generated by the road sign recognition processing. area) is extracted (step S23), and the center of gravity of the color information (=RGB values) of the first area and the second area is calculated (step S24).

図13は、第1領域及び第2領域の抽出処理を説明する図面代用写真である。図13(a)は抽出画像の一例、図13(b)は二値化画像の一例、図13(c)は反転画像の一例である。図13(a)に示す抽出画像51は、最高速度標識を含む画像である。図13(b)に示す二値化画像52は、抽出画像51から生成された画像である。以下の処理では、共通数字を囲む矩形領域画像53を対象とする。尚、共通数字を囲む矩形領域は、共通数字画像のテンプレートマッチング処理の結果に基づいて特定可能である。図13(c)に示す反転画像54は、矩形領域画像53の画素値を反転した画像である。道路標識追跡部15は、反転画像54の黒画素を第1領域、反転画像54の白画素を第2領域として抽出する。 FIG. 13 is a drawing-substituting photograph for explaining the extraction processing of the first area and the second area. FIG. 13(a) is an example of an extracted image, FIG. 13(b) is an example of a binarized image, and FIG. 13(c) is an example of an inverted image. An extracted image 51 shown in FIG. 13(a) is an image including a speed limit sign. A binarized image 52 shown in FIG. 13B is an image generated from the extracted image 51 . In the following processing, the rectangular area image 53 surrounding the common number is targeted. It should be noted that the rectangular area surrounding the common numeral can be specified based on the result of template matching processing of the common numeral image. An inverted image 54 shown in FIG. 13C is an image obtained by inverting the pixel values of the rectangular area image 53 . The road sign tracking unit 15 extracts the black pixels of the reversed image 54 as the first area and the white pixels of the reversed image 54 as the second area.

次に、道路標識追跡部15は、抽出画像51等の色情報(=RGB値)を有する画像から、第1領域及び第2領域を構成する画素の色情報を取得し、式(1)及び式(2)に従ってRGB値それぞれに関して重心を算出し、第1領域を代表する色情報C及び第2領域を代表する色情報Cとする。 Next, the road sign tracking unit 15 acquires color information of pixels forming the first region and the second region from an image having color information (=RGB values), such as the extracted image 51, and formula (1) and The center of gravity is calculated for each of the RGB values according to equation (2), and the color information C1 representing the first area and the color information C2 representing the second area are obtained.

Figure 0007264428000001
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図11の説明に戻る。次に、道路標識追跡部15は、各パーティクルの尤度を算出し、各パーティクルが第1領域、第2領域、及び第3領域(=第1領域及び第2領域を除く部分に相当する領域)のどの領域に属しているかを推定する(ステップS25)。本実施の形態では、道路標識追跡部15は、第1領域を代表する色情報C、第2領域を代表する色情報C及び着目パーティクルの色情報Cを3次元座標としたときの距離を算出し、式(3)~式(6)に従って各領域に関する帰属度δ~δを算出する。ここで、δが第1領域に近い帰属度、δが第1領域と遠い帰属度、δが第2領域に近い帰属度、δが第2領域と遠い帰属度である。更に、道路標識追跡部15は、式(7)~式(10)に従い、各領域に対する尤度μ~μを算出する。ここで、μが第1領域の尤度、μが第2領域の尤度、μ及びμが第3領域の尤度である。そして、道路標識追跡部15は、尤度μ~μのうち最大となるものを着目パーティクルの推定結果とする。 Returning to the description of FIG. Next, the road sign tracking unit 15 calculates the likelihood of each particle, and each particle corresponds to a first area, a second area, and a third area (=areas excluding the first area and the second area). ) to which it belongs (step S25). In the present embodiment, the road sign tracking unit 15 uses the color information C 1 representing the first area, the color information C 2 representing the second area, and the color information C p of the particle of interest as three-dimensional coordinates. Calculate the distance and calculate the degree of membership δ 1 to δ 4 for each region according to equations (3) to (6). Here, δ1 is the degree of belonging close to the first region, δ2 is the degree of belonging far from the first region, δ3 is the degree of belonging close to the second region, and δ4 is the degree of belonging far from the second region. Furthermore, the road sign tracking unit 15 calculates the likelihoods μ 1 to μ 4 for each area according to equations (7) to (10). where μ2 is the likelihood of the first region, μ3 is the likelihood of the second region, and μ1 and μ4 are the likelihoods of the third region. Then, the road sign tracking unit 15 takes the maximum likelihood among μ 1 to μ 4 as the estimation result of the particle of interest.

Figure 0007264428000002
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図14は、尤度算出処理を説明する図である。図14(a)は尤度推定表、図14(b)は帰属度のグラフ、図14(c)は第1算出例の尤度推定表、図14(d)は第2算出例の尤度推定表である。図14(a)に示す尤度推定表は、帰属度δ~δと尤度μ~μの対応関係を示している。図14(b)は帰属度δ及びδのグラフである。 FIG. 14 is a diagram explaining the likelihood calculation process. 14(a) is a likelihood estimation table, FIG. 14(b) is a graph of the degree of belonging, FIG. 14(c) is a likelihood estimation table of the first calculation example, and FIG. 14(d) is a likelihood estimation table of the second calculation example. degree estimation table. The likelihood estimation table shown in FIG. 14(a) shows the correspondence between the membership degrees δ 1 to δ 4 and the likelihoods μ 1 to μ 4 . FIG. 14(b) is a graph of membership degrees δ1 and δ3 .

ここで、尤度の第1算出例を説明する。第1算出例では、第1領域を代表する色情報Cが(R、G、B)=(78、51、47)、第2領域を代表する色情報Cが(R、G、B)=(104、87、84)、着目パーティクルの色情報Cが(R、G、B)=(79、54、39)である。このとき、CとCのユークリッド距離d12=57.8、CとCのユークリッド距離d1p=8.6、CとCのユークリッド距離d2p=61.1となる。式(3)~(10)に従い、帰属度δ~δ、尤度μ~μを算出すると、図14(c)に示す第1算出例の尤度推定表の通りとなる。尤度μ~μのうち最大となるものは尤度μの「0.94」であるから、道路標識追跡部15は、着目パーティクルが第1領域、すなわち道路標識の記号に相当する領域に属していると推定する。 Here, a first calculation example of likelihood will be described. In the first calculation example, the color information C1 representing the first area is (R, G, B)=(78, 51, 47), and the color information C2 representing the second area is (R, G, B )=(104, 87, 84), and the color information Cp of the target particle is (R, G, B)=(79, 54, 39). At this time, the Euclidean distance d 12 between C 1 and C 2 is 57.8, the Euclidean distance d 1p between C 1 and C p is 8.6, and the Euclidean distance d 2p between C 2 and C p is 61.1. When the degrees of belonging δ 1 to δ 4 and the likelihoods μ 1 to μ 4 are calculated according to equations (3) to (10), the likelihood estimation table of the first calculation example shown in FIG. 14(c) is obtained. Since the maximum likelihood μ 1 to μ 4 is the likelihood μ 2 of 0.94, the road sign tracking unit 15 determines that the particle of interest corresponds to the first region, that is, the road sign symbol. presumed to belong to the region.

次に、尤度の第2算出例を説明する。第2算出例では、第1領域を代表する色情報Cが(R、G、B)=(78、51、47)、第2領域を代表する色情報Cが(R、G、B)=(104、87、84)、着目パーティクルの色情報Cが(R、G、B)=(110、93、93)である。このとき、CとCのユークリッド距離d12=57.8、CとCのユークリッド距離d1p=70.0、CとCのユークリッド距離d2p=12.4となる。式(3)~(10)に従い、帰属度δ~δ、尤度μ~μを算出すると、図14(d)に示す第2算出例の尤度推定表の通りとなる。尤度μ~μのうち最大となるものは尤度μの「0.91」であるから、道路標識追跡部15は、着目パーティクルが第2領域、すなわち道路標識の背景に相当する領域に属していると推定する。 Next, a second calculation example of likelihood will be described. In the second calculation example, the color information C1 representing the first area is (R, G, B)=(78, 51, 47), and the color information C2 representing the second area is (R, G, B )=(104, 87, 84), and the color information Cp of the target particle is (R, G, B)=(110, 93, 93). At this time, the Euclidean distance d 12 between C 1 and C 2 is 57.8, the Euclidean distance d 1p between C 1 and C p is 70.0, and the Euclidean distance d 2p between C 2 and C p is 12.4. When the degrees of belonging δ 1 to δ 4 and the likelihoods μ 1 to μ 4 are calculated according to equations (3) to (10), the likelihood estimation table of the second calculation example shown in FIG. 14(d) is obtained. Since the maximum likelihood μ 1 to μ 4 is the likelihood μ 3 of 0.91, the road sign tracking unit 15 determines that the particle of interest corresponds to the second region, that is, the background of the road sign. presumed to belong to the region.

図11の説明に戻る。次に、道路標識追跡部15は、現フレームの撮影画像における道路標識の中心座標を推定する(ステップS26)。本実施の形態では、道路標識追跡部15は、ステップS25において算出される第1領域、第2領域及び第3領域の尤度の重み付けに基づいて道路標識の中心座標を推定する。具体的には、道路標識追跡部15は、式(11)に従って、道路標識の中心座標O(x、y)を算出する。これによって、道路標識の中心座標を精度良く推定し、道路標識を正確に追跡することができる。 Returning to the description of FIG. Next, the road sign tracking unit 15 estimates the central coordinates of the road sign in the captured image of the current frame (step S26). In this embodiment, the road sign tracking unit 15 estimates the central coordinates of the road sign based on the likelihood weighting of the first, second, and third regions calculated in step S25. Specifically, the road sign tracking unit 15 calculates the center coordinates O (x, y) of the road sign according to Equation (11). This makes it possible to accurately estimate the central coordinates of the road sign and accurately track the road sign.

Figure 0007264428000003
Figure 0007264428000003

次に、道路標識追跡部15は、現フレームの撮影画像内にパーティクルが存在するか否か確認する(ステップS27)。ステップS27の判定がYesの場合、道路標識追跡部15は、道路標識認識処理による認識結果を維持し(ステップS28)、次フレームの撮影画像にパーティクルを散布し(ステップS29)、ステップS25の処理から繰り返す。ステップS29におけるパーティクルの散布範囲は、ステップS26において推定される道路標識の中心座標を中心とし、ステップS22と同様に決定される。一方、ステップS27の判定がNoの場合、道路標識追跡部15は、道路標識追跡処理を終了する。 Next, the road sign tracking unit 15 confirms whether particles exist in the captured image of the current frame (step S27). If the determination in step S27 is Yes, the road sign tracking unit 15 maintains the recognition result of the road sign recognition processing (step S28), scatters particles in the captured image of the next frame (step S29), and performs the processing of step S25. repeat from The particle scattering range in step S29 is determined in the same manner as in step S22, centering on the center coordinates of the road sign estimated in step S26. On the other hand, if the determination in step S27 is No, the road sign tracking unit 15 terminates the road sign tracking process.

図15は、車両進入禁止標識に関する道路標識認識処理の流れを示すフローチャートである。道路標識認識装置1は、図15に示す処理において、単一の撮影画像を処理対象とし、撮影画像に含まれる車両進入禁止標識の内容を認識する。ステップS31~ステップS36の処理は、図2に示すステップS1~ステップS6の処理と同様であるため、説明を省略する。 FIG. 15 is a flow chart showing the flow of road sign recognition processing for a no-vehicle entry sign. In the process shown in FIG. 15, the road sign recognition apparatus 1 processes a single captured image and recognizes the content of the vehicle entry prohibition sign included in the captured image. Since the processing of steps S31 to S36 is the same as the processing of steps S1 to S6 shown in FIG. 2, the description thereof is omitted.

図16は、車両進入禁止標識に関する道路標識認識処理の実行例を示す図面代用写真である。図16(a)は車両進入禁止標識60、図16(b)は抽出画像61、図16(c)は二値化画像62である。図16(a)に示すように、車両進入禁止標識60は、赤色に彩色される背景60aと、白色に彩色され、長手方向を有する矩形の記号60bと、によって構成される。図16(b)に示例では、二値化画像生成部13は、抽出画像61を左右方向に5分割、上下方向に3分割にし、左右方向及び上下方向の両方において中央となるマス目である中央部分61aの画素のみを対象として、大津の判別分析法を用いて二値化の閾値を決定し、抽出画像61全体を二値化する。これによって、図16(c)に示す二値化画像62が生成される。 FIG. 16 is a drawing-substituting photograph showing an execution example of road sign recognition processing for a no-vehicle entry sign. 16(a) is a vehicle entry prohibition sign 60, FIG. 16(b) is an extracted image 61, and FIG. 16(c) is a binarized image 62. FIG. As shown in FIG. 16(a), the vehicle entry prohibition sign 60 is composed of a background 60a colored in red and a rectangular symbol 60b colored in white and having a longitudinal direction. In the example shown in FIG. 16(b), the binarized image generation unit 13 divides the extracted image 61 into five in the horizontal direction and into three in the vertical direction, and the grid is the center in both the horizontal direction and the vertical direction. A binarization threshold value is determined using Otsu's discriminant analysis method for only the pixels in the central portion 61a, and the entire extracted image 61 is binarized. As a result, a binarized image 62 shown in FIG. 16(c) is generated.

次に、内容認識部14は、二値化画像にラベリング処理(非特許文献1参照)を実行し、道路標識の特徴部分を抽出し(ステップS37)、道路標識の内容を認識する(ステップS38)。本実施の形態では、内容認識部14は、ラベリング処理の結果、面積が最大となる領域を道路標識の特徴部分として抽出する。これによって、車両進入禁止標識60の記号60bを正確に抽出することができ、ひいては、車両進入禁止標識60を正確に認識することができる。そして、内容認識部14は、道路標識の特徴部分の幅(=水平方向の長さ)を高さ(=上下方向の長さ)で除した値が2.5~4.0の範囲内であれば、車両進入禁止標識として認識する。 Next, the content recognition unit 14 performs labeling processing (see Non-Patent Document 1) on the binarized image, extracts characteristic portions of the road sign (step S37), and recognizes the content of the road sign (step S38). ). In the present embodiment, the content recognition unit 14 extracts a region having the largest area as a characteristic portion of the road sign as a result of the labeling process. As a result, the symbol 60b of the vehicle entry prohibition sign 60 can be accurately extracted, and the vehicle entry prohibition sign 60 can be accurately recognized. Then, the content recognition unit 14 determines that the value obtained by dividing the width (=horizontal length) of the characteristic portion of the road sign by the height (=vertical length) is within the range of 2.5 to 4.0. If there is, it is recognized as a vehicle entry prohibition sign.

以上の通り、本実施の形態における道路標識認識装置1は、夜間における道路標識や経年劣化によって色あせている道路標識であっても、特殊な構成要素を必要とせず、ロバストに認識することができる。特に、抽出画像生成部12は、様々な円形の道路標識に同様の処理を適用可能である。また、二値化画像生成部13及び道路標識追跡部15は、円形に限らず、様々な形状の道路標識に同様の処理を適用可能である。一方、内容認識部14は、道路標識の種別ごとに処理の内容が異なるが、本実施の形態では、夜間において特に重要な最高速度標識及び進入禁止標識を認識することができる。 As described above, the road sign recognition device 1 according to the present embodiment can robustly recognize even a road sign at night or a road sign that has faded due to deterioration over time without requiring special components. . In particular, the extracted image generator 12 can apply similar processing to various circular road signs. Moreover, the binarized image generation unit 13 and the road sign tracking unit 15 can apply similar processing to road signs of various shapes, not limited to circular ones. On the other hand, the content recognition unit 14 performs different processing depending on the type of road sign, but in this embodiment, it can recognize the maximum speed sign and no entry sign, which are particularly important at night.

以下、本発明の道路標識認識装置1による最高速度標識に関する道路標識認識処理の実施例について説明する。動画像データは、夜間の秋田県内における一般道路及び高速道路を走行する車両において撮影を行ったものである。撮影装置は株式会社ソニー製のα7Sを用いた。撮影条件は、640×480画素、RGB各256階調、30fps、ISO感度が20,000~51,200、シャッタースピードが1/2000~1/3200秒、絞り値がF2.8、オートフォーカスとした。対象とする最高速度標識の条件は、(1)最高速度標識の数字が目視で確認できること、(2)木や建築物の一部が最高速度標識に重なっておらず、目視で確認できること、(3)対象車線であることの3つとした。尚、既存技術における課題の解決を目的として、車両100のライトは常にロービームに設定して撮影を行った。 An embodiment of road sign recognition processing for a speed limit sign by the road sign recognition device 1 of the present invention will be described below. The moving image data was captured by a vehicle traveling on general roads and highways in Akita Prefecture at night. An α7S manufactured by Sony Corporation was used as an imaging device. The shooting conditions are 640 x 480 pixels, 256 gradations for each of RGB, 30 fps, ISO sensitivity of 20,000 to 51,200, shutter speed of 1/2000 to 1/3200 seconds, aperture value of F2.8, autofocus and bottom. The conditions for the target speed limit sign are (1) that the number of the speed limit sign can be visually confirmed, (2) that a part of the tree or building does not overlap the speed limit sign and that it can be visually confirmed, ( 3) It was set to be the target lane. For the purpose of solving the problem in the existing technology, the light of the vehicle 100 was always set to low beam and the photographing was performed.

動画像データのデータセットAには、一般道路に設置されていた312個の最高速度標識(30km/h制限:120個、40km/h制限:103個,50km/h制限:89個)が含まれていた。また、データセットBには、高速道路に設置されていた62個の最高速度標識(80km/h制限)が含まれていた。1フレーム以上において最高速度標識を良好に抽出している場合を抽出成功、1フレーム以上において最高速度標識内の数字と認識処理における出力結果が合致しているものを認識成功とした。 Data set A of video data includes 312 speed limit signs (30 km/h limit: 120, 40 km/h limit: 103, 50 km/h limit: 89) installed on general roads. It was Data set B also included 62 speed limit signs (80 km/h limit) placed on highways. Successful extraction was determined when the maximum speed sign was successfully extracted in one or more frames, and successful recognition was determined when the numbers in the speed limit sign matched the output results of recognition processing in one or more frames.

データセットAについては、312個の最高速度標識のうち、307個(98.4%)が抽出成功、303個(97.1%)が認識成功だった。本発明の道路標識認識装置1は、経年劣化によって変色している最高速度標識、暗い環境下に設置されている最高速度標識、及び市街地などの明るい環境下に設置されている最高速度標識のいずれにおいても良好に認識することができた。 For dataset A, out of 312 top speed signs, 307 (98.4%) were successfully extracted and 303 (97.1%) were successfully recognized. The road sign recognizing device 1 of the present invention recognizes any of a speed limit sign discolored due to aged deterioration, a speed limit sign installed in a dark environment, and a speed limit sign installed in a bright environment such as an urban area. was also able to be recognized well.

データセットBについては、62個の最高速度標識のうち、60個(96.8%)が抽出成功、59個(95.2%)が認識成功だった。データセットBの撮影時は雨が降っていたため、車両100のワイパーを動作させ、目立った水滴がフロントガラスに付着していない状態で取得したが、本発明の道路標識認識装置1は、最高速度標識を良好に認識することができた。 For dataset B, out of 62 highest speed signs, 60 (96.8%) were successfully extracted and 59 (95.2%) were successfully recognized. Since it was raining when the data set B was captured, the wipers of the vehicle 100 were operated and the data set was acquired in a state in which no noticeable water droplets adhered to the windshield. I was able to recognize the signs well.

以上の通り、本発明の道路標識認識装置1は、従来技術では認識が困難であった夜間における道路標識や経年劣化によって色あせている道路標識、更に、車両100が高速に走行中の環境下の道路標識や降雨時の道路標識についても、良好に認識することができた。すなわち、本発明の道路標識認識装置1は、様々な環境下においてロバストに道路標識を認識することができた。 As described above, the road sign recognition apparatus 1 of the present invention can detect road signs at night, road signs that have been difficult to recognize with the conventional technology, road signs that have faded due to deterioration over time, and road signs in an environment where the vehicle 100 is traveling at high speed. Road signs and road signs during rainfall were also well recognized. That is, the road sign recognition device 1 of the present invention was able to robustly recognize road signs under various environments.

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る道路標識認識装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the road sign recognition device and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical ideas disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.

1………道路標識認識装置
2………撮影装置
3………出力装置
4………ECU
11………画像入力部
12………抽出画像生成部
13………二値化画像生成部
14………内容認識部
15………道路標識追跡部
100………車両
1……Road sign recognition device 2……Photographing device 3……Output device 4……ECU
REFERENCE SIGNS LIST 11: Image input unit 12: Extracted image generation unit 13: Binary image generation unit 14: Content recognition unit 15: Road sign tracking unit 100: Vehicle

Claims (4)

道路標識を認識する道路標識認識装置であって、
撮影画像を入力する画像入力部と、
前記撮影画像に含まれる前記道路標識を検出し、前記撮影画像の一部を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、
前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、
前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、
を備え、
前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、
前記道路標識は、最高速度を示す最高速度標識であり、
前記最高速度標識の数字は、前記最高速度標識を特徴付ける特徴数字及び前記最高速度標識に共通する共通数字によって構成され、
前記内容認識部は、前記二値化画像の上下方向の周辺分布に基づいて分割位置を決定し、前記分割位置において前記二値化画像を分割することによって、前記特徴数字を含む特徴数字画像及び前記共通数字を含む共通数字画像を生成し、
前記内容認識部は、画像サイズが異なる複数の共通数字用テンプレート画像と前記共通数字画像とのテンプレートマッチング処理を実行し、前記共通数字画像における前記共通数字の位置及び大きさを特定し、
前記内容認識部は、前記共通数字の位置及び大きさに基づいて、前記特徴数字画像において前記特徴数字が存在する特徴数字存在領域を推定し、数字が異なる複数の特徴数字用テンプレート画像と前記特徴数字存在領域のテンプレートマッチング処理を実行する
ことを特徴とする道路標識認識装置。
A road sign recognition device for recognizing road signs,
an image input unit for inputting a captured image;
an extracted image generating unit that detects the road sign included in the captured image, extracts a part of the captured image, and generates an extracted image;
a binarized image generation unit that binarizes the extracted image to generate a binarized image;
a content recognition unit that recognizes the content of the road sign from the binarized image;
with
The binarized image generation unit determines a binarization threshold based on a histogram of brightness values of pixels included in the central portion of the extracted image,
The road sign is a speed limit sign indicating the maximum speed,
The number of the speed limit sign is composed of a characteristic number characterizing the speed limit sign and a common number common to the speed limit sign,
The content recognition unit determines a division position based on a peripheral distribution in the vertical direction of the binarized image, and divides the binarized image at the division position to obtain a characteristic numeral image including the characteristic numeral and a generating a common numeral image containing the common numeral;
The content recognition unit executes template matching processing between a plurality of common number template images having different image sizes and the common number image, and identifies the position and size of the common number in the common number image,
The content recognition unit estimates a characteristic numeral existence region in which the characteristic numeral exists in the characteristic numeral image based on the position and size of the common numeral, and extracts a plurality of characteristic numeral template images having different numerals and the characteristics. Perform template matching processing for digit presence area
A road sign recognition device characterized by:
道路標識を認識する道路標識認識装置であって、
撮影画像を入力する画像入力部と、
前記撮影画像に含まれる前記道路標識を検出し、前記撮影画像の一部を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、
前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、
前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、
を備え、
前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、
前記画像入力部は、時系列順に複数のフレームの前記撮影画像を入力し、
前記内容認識部によって前記道路標識の内容が認識された前記撮影画像よりも後のフレームの後続撮影画像における前記道路標識の位置を追跡する道路標識追跡部、を更に備え、
前記道路標識追跡部は、前記後続撮影画像においてパーティクルフィルタを適用することによって前記道路標識の位置を追跡するものであり、各パーティクルについて前記道路標識の記号に相当する第1領域、前記道路標識の背景に相当する第2領域、並びに、前記第1領域及び前記第2領域を除く部分に相当する第3領域の3つの尤度を算出し、前記尤度の重み付けに基づいて道路標識の中心座標を推定する
ことを特徴とする道路標識認識装置。
A road sign recognition device for recognizing road signs,
an image input unit for inputting a captured image;
an extracted image generating unit that detects the road sign included in the captured image, extracts a part of the captured image, and generates an extracted image;
a binarized image generation unit that binarizes the extracted image to generate a binarized image;
a content recognition unit that recognizes the content of the road sign from the binarized image;
with
The binarized image generation unit determines a binarization threshold based on a histogram of brightness values of pixels included in the central portion of the extracted image,
The image input unit inputs the captured images of a plurality of frames in chronological order,
a road sign tracking unit that tracks the position of the road sign in a subsequent captured image of a frame after the captured image in which the content of the road sign is recognized by the content recognition unit;
The road sign tracking unit tracks the position of the road sign by applying a particle filter to the subsequently captured image, and for each particle, a first region corresponding to the symbol of the road sign, Three likelihoods of a second area corresponding to the background and a third area corresponding to a portion excluding the first area and the second area are calculated, and the center coordinates of the road sign are calculated based on the weighting of the likelihoods. to estimate
A road sign recognition device characterized by:
コンピュータを、道路標識を認識する道路標識認識装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
撮影画像を入力する画像入力部と、
前記撮影画像から前記道路標識を含む部分を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、
前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、
前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、
を備え、
前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、
前記道路標識は、最高速度を示す最高速度標識であり、
前記最高速度標識の数字は、前記最高速度標識を特徴付ける特徴数字及び前記最高速度標識に共通する共通数字によって構成され、
前記内容認識部は、前記二値化画像の上下方向の周辺分布に基づいて分割位置を決定し、前記分割位置において前記二値化画像を分割することによって、前記特徴数字を含む特徴数字画像及び前記共通数字を含む共通数字画像を生成し、
前記内容認識部は、画像サイズが異なる複数の共通数字用テンプレート画像と前記共通数字画像とのテンプレートマッチング処理を実行し、前記共通数字画像における前記共通数字の位置及び大きさを特定し、
前記内容認識部は、前記共通数字の位置及び大きさに基づいて、前記特徴数字画像において前記特徴数字が存在する特徴数字存在領域を推定し、数字が異なる複数の特徴数字用テンプレート画像と前記特徴数字存在領域のテンプレートマッチング処理を実行する
道路標識認識装置として機能させるためのプログラム。
A program for causing a computer to function as a road sign recognition device for recognizing road signs,
said computer,
an image input unit for inputting a captured image;
an extracted image generation unit that extracts a portion including the road sign from the captured image and generates an extracted image;
a binarized image generation unit that binarizes the extracted image to generate a binarized image;
a content recognition unit that recognizes the content of the road sign from the binarized image;
with
The binarized image generation unit determines a binarization threshold based on a histogram of brightness values of pixels included in the central portion of the extracted image,
The road sign is a speed limit sign indicating the maximum speed,
The number of the speed limit sign is composed of a characteristic number characterizing the speed limit sign and a common number common to the speed limit sign,
The content recognition unit determines a division position based on a peripheral distribution in the vertical direction of the binarized image, and divides the binarized image at the division position to obtain a characteristic numeral image including the characteristic numeral and a generating a common numeral image containing the common numeral;
The content recognition unit executes template matching processing between a plurality of common number template images having different image sizes and the common number image, and identifies the position and size of the common number in the common number image,
The content recognition unit estimates a characteristic numeral existence region in which the characteristic numeral exists in the characteristic numeral image based on the position and size of the common numeral, and extracts a plurality of characteristic numeral template images having different numerals and the characteristics. Perform template matching processing for digit presence area
A program for functioning as a road sign recognition device.
コンピュータを、道路標識を認識する道路標識認識装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
撮影画像を入力する画像入力部と、
前記撮影画像から前記道路標識を含む部分を抽出し、抽出画像を生成する抽出画像生成部と、
前記抽出画像を二値化し、二値化画像を生成する二値化画像生成部と、
前記二値化画像から前記道路標識の内容を認識する内容認識部と、
を備え、
前記二値化画像生成部は、前記抽出画像の中央部分に含まれる画素の明度値のヒストグラムに基づいて二値化の閾値を決定し、
前記画像入力部は、時系列順に複数のフレームの前記撮影画像を入力し、
前記内容認識部によって前記道路標識の内容が認識された前記撮影画像よりも後のフレームの後続撮影画像における前記道路標識の位置を追跡する道路標識追跡部、を更に備え、
前記道路標識追跡部は、前記後続撮影画像においてパーティクルフィルタを適用することによって前記道路標識の位置を追跡するものであり、各パーティクルについて前記道路標識の記号に相当する第1領域、前記道路標識の背景に相当する第2領域、並びに、前記第1領域及び前記第2領域を除く部分に相当する第3領域の3つの尤度を算出し、前記尤度の重み付けに基づいて道路標識の中心座標を推定する
道路標識認識装置として機能させるためのプログラム。
A program for causing a computer to function as a road sign recognition device for recognizing road signs,
said computer,
an image input unit for inputting a captured image;
an extracted image generation unit that extracts a portion including the road sign from the captured image and generates an extracted image;
a binarized image generation unit that binarizes the extracted image to generate a binarized image;
a content recognition unit that recognizes the content of the road sign from the binarized image;
with
The binarized image generation unit determines a binarization threshold based on a histogram of brightness values of pixels included in the central portion of the extracted image,
The image input unit inputs the captured images of a plurality of frames in chronological order,
a road sign tracking unit that tracks the position of the road sign in a subsequent captured image of a frame after the captured image in which the content of the road sign is recognized by the content recognition unit;
The road sign tracking unit tracks the position of the road sign by applying a particle filter to the subsequently captured image, and for each particle, a first region corresponding to the symbol of the road sign, Three likelihoods of a second area corresponding to the background and a third area corresponding to a portion excluding the first area and the second area are calculated, and the central coordinates of the road sign are calculated based on the weighting of the likelihoods. to estimate
A program for functioning as a road sign recognition device.
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馬場今日子 他1名,車載カメラ画像による道路交通標識のリアルタイム認識,電子情報通信学会技術研究報告,社団法人電子情報通信学会,2005年01月27日,第104巻 第648号,第45-50頁

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