(57)【要約】【目的】画像中の天空領域が背景により遮られても、又は画像中に車道線がなくても、撮影環境の照光条件を正確に識別できる「昼夜画像識別方法及び装置」を提供することである。【構成】撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別装置において、撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定し、撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力し、入力された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラム及び該画像の地面領域の輝度値のヒストグラムをそれぞれ算出し、算出された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムと地面領域の輝度値のヒストグラムとに基づいて、撮像装置の撮像環境の照光条件(昼夜の別)を確定する。【選択図】図１８
2008165743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別方法において、
撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する設定ステップ、
前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力ステップ、
前記入力された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを算出する算出ステップ、
算出された前記１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する確定ステップ、
を有することを特徴とする昼夜画像識別方法。
【請求項２】
前記確定ステップは、さらに、
前記入力された1フレームの画像の天空領域において輝度値が第１の輝度値(T1)より大きい画素の数と前記入力された画像の天空領域におけるすべての画素の数との比率を計算するステップ、
該比率が所定の第１の比率より大きいか否かを判定するステップ、
前記比率が前記第１の比率より大きければ、前記撮像装置の撮像環境が昼間の照光条件であると確定するステップ、
を有することを特徴とする請求項１記載の昼夜画像識別方法。
【請求項３】
前記第１の比率は30％であることを特徴とする請求項２記載の昼夜画像識別方法。
【請求項４】
前記確定ステップにおいて、
前記比率が前記第１の比率より小さければ、前記入力された画像の天空領域の輝度値のヒストグラムの分布情報に基づいて、前記入力された画像の天空領域において輝度値が前記第１の輝度値(T1)より小さい第２の輝度値(T2)よりも小さい画素の数と前記入力された画像フレームの天空領域におけるすべての画素の数との比率を計算するステップ、
該比率が所定の第２の比率より大きいか否かを判定するステップ、
該比率が前記第２の比率より小さければ、前記撮像装置の撮像環境が朝又は黄昏の照光条件であると確定するステップ、
を有することを特徴とする請求項２記載の昼夜画像識別方法。
【請求項５】
前記第２の比率は８０％であることを特徴とする請求項４記載の昼夜画像識別方法。
【請求項６】
前記確定ステップにおいて、前記比率が第２の比率より大きければ、前記入力された１フレームの画像の地面領域の輝度値のヒストグラムを算出するステップ、
前記入力された画像の地面領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記入力された画像フレームの地面領域において輝度値が前記第１の輝度値(T１)より大きい画素の数と前記入力された画像の地面領域のすべての画素の数との比率を計算するステップ、
該比率が所定の第３の比率より大きいか否かを判定するステップ、
該比率が前記第３の比率より大きければ、前記撮像装置の撮像環境が昼間の照光条件であると確定するステップ、
を有することを特徴とする請求項４記載の昼夜画像識別方法。
【請求項７】
前記第３の比率は70％であることを特徴とする請求項６記載の昼夜画像識別方法。
【請求項８】
前記確定ステップにおいて、前記比率が第３の比率より小さければ、前記入力された1フレームの画像の地面領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記入力された画像の地面領域において輝度値が前記第２の輝度値(T2)より小さい画素の数と前記入力された画像の地面領域におけるすべての画素の数との比率を計算するステップ、
該比率が所定の第４の比率より大きいか否かを判定するステップ、
該比率が前記第４の比率より大きければ、前記撮像装置の撮像環境が夜間の照光条件であると確定するステップ、
を有することを特徴とする請求項６記載の昼夜画像識別方法。
【請求項９】
前記第４の比率は80％であることを特徴とする請求項８記載の昼夜画像識別方法。
【請求項１０】
撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別方法において、
撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する設定ステップ、
前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力ステップ、
前記入力された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラム及び該画像の地面領域の輝度値のヒストグラムをそれぞれ算出する算出ステップ、
算出された前記１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムと地面領域の輝度値のヒストグラムとに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する確定ステップ、
を有することを特徴とする昼夜画像識別方法。
【請求項１１】
前記撮像装置で撮像された複数のフレームの画像毎に確定された前記照光条件のうち最も多い昭光条件を前記撮像装置の撮像環境の照光条件として確定するステップ、
を有することを特徴とする請求項１または１０記載の昼夜画像識別方法。
【請求項１２】
撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別装置において、
撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する領域設定手段、
前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力手段、
前記入力された1フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを算出する算出手段、
算出された前記1フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定するシングルフレーム確定手段、
を備えることを特徴とする昼夜画像識別装置。
【請求項１３】
前記シングルフレーム確定手段は、
前記入力された1フレームの画像の天空領域において輝度値が第１の輝度値(T1)より大きい画素の数と前記入力された画像の天空領域におけるすべての画素の数との比率を計算し、該比率が所定の第１の比率より大きいか否かを判定する判定モジュールと、
前記比率が前記第１の比率より大きければ、前記撮像装置の撮像環境が昼間の照光条件であると確定する確定モジュール、
を有することを特徴とする請求項１２記載の昼夜画像識別装置。
【請求項１４】
前記第１の比率は30％であることを特徴とする請求項１３記載の昼夜画像識別装置。
【請求項１５】
前記判定モジュールは、前記比率が前記第１の比率より小さければ、前記入力された画像の天空領域の輝度値のヒストグラムの分布情報に基づいて、前記入力された画像の天空領域において輝度値が前記第１の輝度値(T1)より小さい第２の輝度値(T2)よりも小さい画素の数と前記入力された画像フレームの天空領域におけるすべての画素の数との比率を計算し、該比率が所定の第２の比率より大きいか否かを判定し、
前記確定モジュールは、該比率が前記第２の比率より小さければ、前記撮像装置の撮像環境が朝又は黄昏の照光条件であると確定する、
ことを特徴とする請求項１３記載の昼夜画像識別装置。
【請求項１６】
前記第２の比率は80％であることを特徴とする請求項１５記載の昼夜画像識別装置。
【請求項１７】
前記算出手段は、前記比率が前記第２の比率より大きければ、前記入力された１フレームの画像の地面領域の輝度値のヒストグラムを算出し、
前記判定モジュールは、前記入力された画像の地面領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記入力された画像フレームの地面領域において輝度値が前記第１の輝度値(T1)より大きい画素の数と前記入力された画像の地面領域のすべての画素の数との比率を計算し、該比率が所定の第３の比率より大きいか否かを判定し、
前記確定モジュールは、該比率が前記第３の比率より大きければ、前記撮像装置の撮像環境が昼間の照光条件であると確定する、
ことを特徴とする請求項１５記載の昼夜画像識別装置。
【請求項１８】
前記第３の比率は70％であることを特徴とする請求項１７記載の昼夜画像識別装置。
【請求項１９】
前記判定モジュールは、前記比率が前記第３の比率より小さければ、前記入力された1フレームの画像の地面領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記入力された画像の地面領域において輝度値が前記第２の輝度値(T2)より小さい画素の数と前記入力された画像の地面領域におけるすべての画素の数との比率を計算し、該比率が所定の第４の比率より大きいか否かを判定し、
前記確定モジュールは、該比率が前記第４の比率より大きければ、前記撮像装置の撮像環境が夜間の照光条件であると確定する、
ことを特徴とする請求項１７記載の昼夜画像識別装置。
【請求項２０】
前記第４の比率は80％であることを特徴とする請求項１９記載の昼夜画像識別装置。
【請求項２１】
撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別装置において、
撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する領域設定手段、
前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力手段、
前記入力された1フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラム及び該画像の地面領域の輝度値のヒストグラムをそれぞれ算出する算出手段、
算出された前記１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムと地面領域の輝度値のヒストグラムとに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定するシングルフレーム確定手段、
を備えることを特徴とする昼夜画像識別装置。
【請求項２２】
更に、前記撮像装置で撮像された複数のフレームの画像毎に確定された前記照光条件のうち最も多い昭光条件を前記撮像装置の撮像環境の照光条件として確定するマルチフレーム確定手段、
を有することを特徴とする請求項１２または２１記載の昼夜画像識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昼夜画像識別方法及び装置に係わり、特に撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度道路交通システム（Intelligent Transport Systems, ITS）の各分野において、車両の走行により該車両の外部環境は絶えずに変化し、かつ大きい差がある。このため、マシンビジョンを用いて車両画像を識別する時、ある一つの特徴又は方法だけに頼っただけでは、異なる環境にある車両画像を識別することが難しくなる。そのため、現在の走行環境を識別すると共に、該走行環境に適合する車両画像識別方法を提供する必要がある。
現在、車体輪郭及び車体の階層構造に基づく車両画像識別方法は、昼間の照光条件が相対的によい場合によい識別効果がある。しかし、夜間の暗黒条件で、車両画像識別方法が依存する前記車両情報は、常に暗黒と点灯した車灯によって破壊されるので、車体輪郭及び階層に基づく車両画像識別方法に基づいて、夜間の暗黒条件での車両を含む画像部分を正確に切り取って識別することが難しくなる。以上より、画像中の特定領域の輝度によって現在の画像が昼間の画像であるか、又は夜間の画像であるかを判定して、さらに、現在の環境に適合する車両画像識別方法を選択する必要がある。
【０００３】
従来技術として、昼夜画像を識別する幾つかの技術が提案されている。
従来の第１の昼夜画像識別方法は、画像の上半部が主に天空領域であるとの特徴に基づいて、画像の上半部の輝度平均値を算出することにより昼夜画像を識別する方法である。この方法は、図１に示すように、ステップS1で、目標車両の撮像機が撮像した路面状況の画像を入力し、ステップS2で、ステップS１で入力した画像に対して画像の上半部（つまり天空領域）の輝度平均値を算出し、ステップS3で、該平均値と予め設定された基準値とを比較して、輝度値が該基準値より低い画像を夜間の画像として確定し、輝度値が該基準値より高い画像を昼間の画像として確定し、最後に、ステップS4で、ステップS3で確定した結果、つまり昼夜画像の識別結果を出力する。
しかし、図２〜図５に示すように画像の上部の大半が天空でない場合や画像上部にヘッドライトや夕陽が入る場合、画像の上半部の輝度平均値を用いた昼夜画像識別方法は識別誤差を生じる。かかる誤判断によって現在の環境に適合しない車両画像識別方法を用いると、車両画像を正しく識別することができなくなり、車両画像の誤識別が発生する。
【０００４】
従来の第２の昼夜画像識別方法(特許文献１)は、第１の昼夜画像識別方法の問題点を考慮した方法である。この第２の方法は、図６に示すように、まず、ステップS21で、目標車両の撮像機が撮像した路面状況の画像を入力し、ステップS22で、目標車両の走行車道の車道線を検出し、ステップS23で、検出した車道線に基づいて、車道線の交点を画像の消失点として算出し、該消失点の上方領域を１６個の小領域に分け、ステップS24で、それぞれの小領域の輝度平均値を算出し、ステップS25で、それぞれの小領域の輝度平均値と予め設定された値とを比較し、輝度平均値が該予め設定された値より低いすべての領域を夜間領域として計数し、計数値が全小領域の３／４より大きければ、該画像は夜間の照光条件に基づいた画像であると判断し、そうでなければ、昼間の照光条件に基づいた画像であると判断し、最後に、ステップS26で、前記ステップS25で確定した識別結果に基づいて、昼夜画像の識別結果を出力する。
しかし、前記第２の方法では、まず目標車両の車道線を見付け、次に該車道線に基づいて天空領域の輝度値分布を求める必要がある。このため、路面に車道線がない場合、又は撮像された画像に車道線が含まれていない場合、輝度値分布を求めるための天空領域を確定できず、その後続のステップを実行できなくなって昼夜画像の識別を行なうことができなくなる。
また、図７に示すように、自然条件により画像消失点の上の領域が建築物及び山体の影響を受け、背景が遠方の建築物又は山体により全く遮られてしまう場合がある。かかる場合、昼間、目標車両周辺の照光は、実際に遠方の背景の影響を受けずに依然として昼間の照光条件であるにもかかわらず、第２の方法では夜間の昭光条件であると誤認識する。この結果、昼夜識別の誤判断により現在の環境に適合しない車両画像識別方法を用いることになり、車両画像を識別できない、又は車両画像を誤識別する事態が発生する。
車両の走行環境は複雑なので、ある特別な場合に画像の昼夜識別を誤らないことを保証することはできない。このため前記従来方法によりあるフレームの画像について誤識別があると、該画像より車両画像部分を正確に分割及び識別できず、以後の車両画像の追跡などの一連の処理において誤った処理をしたり、あるいは複雑な処理をしなければならなくなって不都合が生じる。
【特許文献１】特開平９−３５１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上より、本発明の目的は、前記従来の問題点を考慮してなされたものであり、画像中の天空領域が背景により遮られても、又は画像中に車道線がなくても、撮影環境の照光条件を正確に識別できる昼夜画像識別方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
・昼夜画像識別方法
本発明の第1は、撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別方法である。
第１の昼夜画像識別方法は、撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する設定ステップ、前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力ステップ、前記入力された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを算出する算出ステップ、算出された前記１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する確定ステップを有している。
第２の昼夜画像識別方法は、撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する設定ステップ、前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力ステップ、前記入力された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラム及び該画像の地面領域の輝度値のヒストグラムをそれぞれ算出する算出ステップ、算出された前記１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムと地面領域の輝度値のヒストグラムとに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する確定ステップを有している。
【０００７】
・昼夜画像識別装置
本発明の第２は、撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する昼夜画像識別装置である。
第１の昼夜画像識別装置は、撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する領域設定手段、前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力手段、前記入力された1フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを算出する算出手段、算出された前記1フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定するシングルフレーム確定手段を備えている。
第２の昼夜画像識別装置は、撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定する領域設定手段、前記撮像装置で撮像された１フレームの画像を入力する入力手段、前記入力された1フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラム及び該画像の地面領域の輝度値のヒストグラムをそれぞれ算出する算出手段、算出された前記１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムと地面領域の輝度値のヒストグラムとに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定するシングルフレーム確定手段を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを算出し、該算出された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムに基づいて撮像装置の撮像環境の照光条件を確定するようにしたから、画像中の天空領域が背景により遮られても、又は画像中に車道線がなくても、環境の照光条件を識別することができる。
また、本発明によれば、１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラム及び該画像の地面領域の輝度値のヒストグラムをそれぞれ算出し、該算出された１フレームの画像の天空領域の輝度値のヒストグラムと地面領域の輝度値のヒストグラムとに基づいて、撮像装置の撮像環境の照光条件を確定するようにしたから、天空領域の輝度値のヒストグラムのみにより撮影環境の照光条件を正確に識別できない場合であっても、地面領域の輝度値のヒストグラムに基づいて正確に撮影環境の照光条件を識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の昼夜画像識別方法及び装置を詳しく説明する。
図８は本発明の一つの実施例の昼夜画像識別方法を示す流れ図である。図８に示すように、まず、ステップS100で、目標車両にテレビジョン撮像機又は監視撮像機などの撮像装置を搭載する高さ、撮像装置の撮像角度などの要素を考慮して、該撮像装置で撮像される各フレームの画像の天空領域及び地面領域を予め設定する。
次に、ステップS110で、撮像装置で撮像された道路上の車両走行状況を含む１フレームの画像ｆを入力する。
次に、ステップS120で、画像フレームｆの天空領域の輝度値のヒストグラムhf(n)を算出する。ただし、ｎは、輝度レベル（輝度値ともいう）を示す。デジタル画像処理分野において、画像の輝度値のヒストグラムは、当業者にとって周知な輝度値の関数であり、画像における各輝度値の画素の数を記述する。画像の輝度値のヒストグラムは、一般的に二次元座標系で示され、その中、座標系の横座標が輝度値を示し、縦座標が各輝度値の画素の数を示す。
画像フレームｆの天空領域の輝度値のヒストグラムhf(n)を算出した後、ヒストグラムが局所的な極大値又は極小値を有する可能性があるので、輝度値のヒストグラムhf(n)を局部的にスムージングして、これら局所的な極大値又は極小値を消去する。本実施例において、以下の(1)式を用いてスムージングを行う。
【数１】
2008165743.tif 000003
ただし、(1)式において、ｚはスムージングしようとする輝度値を示し、ｋは、スムージング用の輝度値の範囲の大きさを示し、異なる状況に応じて選択可能な定数である。
【００１０】
ステップS130で、前記算出された画像フレームｆの天空領域の輝度値のヒストグラムhf(n)に基づいて、以下の(2)式、(3)式により、天空領域中に高輝度区間（輝度値がT1より大きい）の画素が占める比率Pdayと低輝度区間（輝度値がT2より小さい）の画素が占める比率Pnightとをそれぞれ算出する。
Pday =hf (f・(x, y)) / hf (f(x, y))  T1≦f・(x, y) ≦255     (2)
Pnight =hf (f・(x, y)) / hf (f(x, y))  0≦f・(x, y) ≦T2      (3)
(2)式、(3)式において、f・(x, y)とf(x, y)は、座標がｘとｙである画素の輝度値をそれぞれ示し、f(x, y)は０≦ f(x, y) ≦255であり、T1は高輝度区間の下限輝度値を示し、T2は低輝度区間の上限輝度値を示し、T1がT2より大きく、かつ、それらは、実際的な需要に応じて設定される。
ついで、ステップS140においてPdayが天空領域の30％より大きいか否かを判定する。ステップS140においてPdayが天空領域の30％より大きいと判定した場合、画像フレームｆ中の目標車両の走行環境（つまり撮像装置の撮像環境）は昼間の照光条件であると確定する(S150)。
【００１１】
昼間、画像の天空領域が遮られなかった場合、その天空領域の輝度値はヒストグラムの高輝度区間（輝度値220辺り）に多数分布される。しかし、図９に示すように、天空領域が一部遮られた場合、遮られた領域の輝度値は低輝度又は中間輝度区間に分布されるが、遮られない部分の輝度値は依然として高輝度区間に分布され、この時に、図１０に示すように、ヒストグラムの分布は、二重ピーク値を呈し、即ち、高輝度区間と中間輝度区間において、二つの輝度区間にそれぞれ集中分布されたピークが現れる。しかし、夜間では、天空領域にある街灯は高い輝度値があるが、それが天空領域全体に占める面積が小さいので、天空領域全体の輝度は依然として低輝度の部分に集中する。この状況に基づいて、本実施例では、Pdayが天空領域の30％より大きいとき、画像フレームｆ内の目標車両の走行環境は昼間の照光条件にあると確定する。一方、ステップS140においてPdayが天空領域の30％以下であると判定した時には、Pnightが天空領域の80％より大きいか否かをさらに判定する。Pnightが天空領域の80％より小さければ画像フレームｆの目標車両の走行環境は朝又は黄昏の照光条件であると確定する（ステップS170）。
【００１２】
図１１に示すように、朝又は黄昏の時に、天空の輝度が昼間と夜間との中間に位置するので、図１２に示すように、天空領域の輝度値のヒストグラムは、輝度値が中間輝度区間に多数分布され、高輝度区間と低輝度区間に少なく分布されるか又は分布されないとの特徴がある。従って、本実施例では、Pdayが天空領域の30％より小さく、かつPnightが80％より小さい場合、ステップS170において画像フレームｆの目標車両の走行環境は朝又は黄昏の照光条件であると確定する。
Pnightが天空領域の80％より大きければ、ステップS180において、さらに、(2)式と(3)式によって画像フレームｆの地面領域のPday′とPnight′をそれぞれ算出する。
ついで、ステップS190において、Pday′が地面領域の70％より大きいか否かを判定する。ステップS170においてPday′が地面領域の70％より大きければ、画像フレームｆの目標車両の走行環境は昼間の照光条件であると確定する（ステップ150）。
【００１３】
図１３に示すように、昼間であっても、画像の天空領域が遠方の建築物又は山体のような背景に全く遮られた場合、目標車両周辺（つまり画像の地面領域）の照光は、遠方の背景の影響を受けず、依然として昼間の照光条件である。この時、天空領域の輝度分布だけに頼って画像フレームｆの目標車両の走行環境の照光条件を判定すれば、誤判定を起こす。そのため、本実施例には、図１４に示すように、画像フレームｆの天空領域の輝度分布において、輝度値が低輝度区間に集中分布されたことを呈した時、画像フレームｆの地面領域の輝度分布によってさらに判定し、かつ、図１５に示すように、地面領域の輝度分布において、輝度値が高輝度区間に集中分布された（つまりPday′が70％より大きい）ことを呈した時に、画像フレームｆの目標車両の走行環境は昼間の照光条件であると確定する。なお、地面領域の輝度分布では、輝度値150辺りが高輝度区間であり、空領域の輝度分布における高輝度区間の輝度値220辺りと異なる。これは、地面領域の輝度値が一般的に空領域の輝度値より低いためである。
一方、ステップS190においてPday′が地面領域の70％より小さいと判定した時は、画像フレームｆのPnight′が地面領域の80％より大きいか否かをさらに判定する（ステップS200）。
Pnight′が地面領域の80％より大きければ、画像フレームｆの目標車両の走行環境は夜間の照光条件であると確定する（ステップ210）。しかし、P night′が地面領域の80％より小さければステップ170において画像フレームｆの目標車両の走行環境は朝又は黄昏の照光条件であると確定する。
【００１４】
図１６に示すように、夜間には、画像フレームｆの天空領域と地面領域は何れも暗く、図１７に示すように二つの領域の輝度値は何れもヒストグラムの低輝度区間に多数分布される。この場合に、天空領域に後方車両の車灯又は街灯があることによって、画像中の車灯又は街灯が所在する領域の輝度値を高くする可能性があるが、夜間の天空に比べると、車灯又は街灯を発生する画像の面積が非常に小さいので、ヒストグラムは、依然として大部分の輝度値が低輝度区間に分布される。この状況に基づいて、画像フレームｆの目標車両の走行環境は夜間の照光条件であると確定する。
ステップS220で、複数フレームの画像毎にステップS100〜S210を実行することによって、複数の照光条件を取得し、出現回数が最も多い照光条件を目標車両の走行環境の照光条件として確定する。
走行中の車両については、背景の建築物、ブリッジ及び近接の車灯などによる干渉が存在する時間が、昼間又は夜間の時間周期に対して短いので、マルチフレームの画像によってこれら干渉による昼夜画像判定の影響を解消できる。なお、ステップ220の処理を行わず、フレームごとにステップS150、S170、S210で決定した判定結果を出力するように構成することもできる。
当業者であれば、ここで、本実施例に記載の30％、70％及び80％は、例を挙げて本発明を説明するだけであり、本発明を限定するものではないことは自明である。
また、当業者であれば、前記実施例には、撮像装置を車両に搭載することを例として本発明を説明したが、本発明はこれだけに限られない。実質的に撮像装置は、固定の対象、例えば道路上の監視局、横断道路橋などに搭載されて画像を撮像してもよい。
【００１５】
図１８は本発明の一つの実施例である昼夜画像識別装置の構成図である。図１８に示すように、昼夜画像識別装置１００は、領域設定手段１０２、撮像装置１０３、入力手段１０４、算出手段１０６、シングルフレーム確定手段１０８及びマルチフレーム確定手段１１０を有している。領域設定手段１０２は、撮像装置１０３で撮像される各フレームの画像の天空領域と地面領域を予め設定し、該撮像装置は、車両又は固定の対象に搭載できる。入力手段１０４は、領域設定手段１０２により設定された天空領域と地面領域と、前記撮像装置１０３で撮像した１フレームの画像(画像フレームという)とを算出手段１０６に入力する。算出手段１０６は、まず、前記入力された画像フレームの天空領域の輝度値のヒストグラムを算出してシングルフレーム確定手段１０８に入力する。
【００１６】
シングルフレーム確定手段１０８は、前記入力された画像フレームの天空領域における輝度値のヒストグラムに基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する。シングルフレーム確定手段１０８は、判定モジュール１０８２及び確定モジュール１０８４を有し、判定モジュール１０８２は、前記入力された画像フレームの天空領域において輝度値が第１の輝度値(T1)より大きい画素の数と前記入力された画像フレームの天空領域のすべての画素の数との比率が、第１の比率、例えば30％より大きいか否かを判定する。判定結果が「YES」である場合に、確定モジュール１０８４は、前記撮像装置の撮像環境は昼間の照光条件であると確定する。
判定結果が「NO」である場合に、判定モジュール１０８２は、前記入力された画像フレームの天空領域における輝度値のヒストグラムの分布情報に基づいて、前記入力された画像フレームの天空領域において輝度値が前記第１の輝度値(T1)より小さい第２の輝度値（T2）よりも小さい画素の数と前記入力された画像フレームの天空領域のすべての画素の数との比率が、第２の比率、例えば80％より大きいか否かをさらに判定する。前記判定した結果が「NO」である場合に、確定モジュール１０８４は、前記撮像装置の撮像環境は朝又は黄昏の照光条件であると確定する。
【００１７】
前記判定した結果が「YES」である場合には、すなわち、80％より大きければ、算出手段１０６は前記入力された画像フレームの地面領域の輝度値のヒストグラムを算出してシングルフレーム確定手段１０８に入力する。判定モジュール１０８２は、前記入力された画像フレームの地面領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記入力された画像フレームの地面領域において輝度値が前記第１の輝度値(T1)より大きい画素の数と前記入力された画像フレームの地面領域のすべての画素の数との比率が、第３の比率、例えば70％より大きいか否かをさらに判定する。この判定した結果が「YES」である場合に、確定モジュール１０８４は、前記撮像装置の撮像環境は昼間の照光条件であると確定する。
前記判定した結果が「NO」である場合には、すなわち、比率が70％より小さければ、判定モジュール１０８２は、前記入力された画像フレームの地面領域の輝度値のヒストグラムに基づいて、前記入力された画像フレームの地面領域において輝度値が前記第２の輝度値(T2)より小さい画素の数と前記入力された画像フレームの地面領域のすべての画素の数との比率が、第４の比率、例えば80％より大きいか否かを判定する。この判定した結果が「YES」である場合に、確定モジュール１０８４は、前記撮像装置の撮像環境は夜間の照光条件であると確定する。なお、「NO」であれば、不定とする。
【００１８】
マルチフレーム確定手段１１０は、前記撮像装置で撮像された多数のフレームの画像毎に確定された前記照光条件を保存し、最も多い昭光条件に基づいて、前記撮像装置の撮像環境の照光条件を確定する。
なお、必ずしも、マルチフレーム確定手段１１０は必要ではない。個々の画像フレーム毎に撮影環境を判断してシングルフレーム確定手段１０８より出力することができる。
なお、以上の説明では、天空領域における第1、第2の輝度値T1,T2と地面領域の第1、第2の輝度値を同じ値にしたが必ずしも同じ値にする必要はなく、異なっていてもよい。
以上実施例に従って説明したが、当業者であれば、明細書に開示されている昼夜画像識別方法及び装置は、本発明の本質から離脱しない限り、各種の変形又は補正をすることができるので、本発明の保護範囲は、本願の特許請求の範囲に基づいて確定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の第１種の昼夜画像識別方法を示す流れ図である。
【図２】ブリッジを背景とする画像を示す図である。
【図３】山を背景とする画像を示す図である。
【図４】建築物を背景とする画像を示す図である。
【図５】近距離の他車両の車灯による光帯を背景とする画像を示す図である。
【図６】従来の第２種の昼夜画像識別方法を示す流れ図である。
【図７】山体を背景としているが車両周辺の照光に影響を及ぼさない画像を示す図である。
【図８】本発明の一つの実施例の昼夜画像識別方法を示す流れ図である。
【図９】天空領域の一部を遮られた画像を示す図である。
【図１０】図９に示す画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【図１１】照光条件が朝又は黄昏である画像を示す図である。
【図１２】図１１に示す画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【図１３】山体を背景としているが車両周辺の照光に影響を及ぼさない画像を示す図である。
【図１４】図１３に示す画像の天空領域の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【図１５】図１３に示す画像の地面領域の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【図１６】照光条件が夜である画像を示す図である。
【図１７】図１６に示す画像の天空領域及び地面領域の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【図１８】本発明の一つの実施例の昼夜画像識別装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００  昼夜画像識別装置
１０２  領域設定手段
１０３  撮像装置
１０４  入力手段
１０６  算出手段
１０８  シングルフレーム確定手段
１１０  マルチフレーム確定手段
１０８２  判定モジュール
１０８４  確定モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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