WO1989003094A1 - Method of recognizing linear pattern - Google Patents

Description

明 韜 書 線状パタ ー ン認識方法 技 術 分 野

この発明 は 、 原画像メ モ リ に記 ® し た函 ^デー タ Φ に含ま れる線状パタ ー ンを自動的に認識 し 、 抽出する 線状パタ ー ン認識方法に 関する 。 背 景 技 術

從来、 目 視確認に よ っ て行なわれて いた路面ゃ 卜 ン ネル内壁等の ク ラ ッ ク ♦ 凹凸等の検出を自動化するた め に 、 各種提案がなさ れて いる 。 例えば、 特願昭 5 8 一 2 2 9 5 6 3号あるい は特願昭 5 9 — 2 3 3 9 2 3 号に おいて は 、 第 Ί 5図お よび第 Ί 6図 に示す如 く 、 車両 1 に 、 レ ーザ発振器 2 、 ミ ラ ー 3 お よ び電動翳 4 等か ら なる レーザ走査系 と 、 受光セ ンサ 5 と 、. 走行距 離計 （ 図示せず ） 等を設け 、 道路模斷方 向に レ ーザ光 L を -杏 し 、 面 7 ら の散乱光を ^光セ ンサ 5 で Φ光 する よ う に して いる 。 この際、 第 1 7 図 （ ε ). に示す 如 く 、 レーザ光が照射された路面に ク ラ ッ ク 等の凹部 が存在 しない場台 に は前 S≤受光セ ンサ 5 に所定光 の 散乱光が入射さ れるが , 周図 ( ) に示す如 く 、 路面 上に ク ラ ッ ク が存在 ^ る場 合 に はシ ャ ド ゥ作 ffiに よ り 受光セ ンサ 5 に対する入射光 fflが著 し く 低下する こ と にな り 、 これら提案においては、 前記受 ½センサ 5 の 岀カを前記走行距離計の計測値と ともに ビデオテープ レコ ーダー （ V τ R 》 等に記録させた後、 mえは'專用 の画像メ モ リ に格鈉するよう に している。 この画像メ . モ リ に袼納されたデータ は第 Ί 8 図に示す如く 、 X方 向ア ド レスが車両の走行方向、 Y方向ア ド レスが道路 模断方向、 Z方向がクラ ッ ク についてのデータ （多階 調あるいは 2値） を示すこ とにな り 、 この袼鈉データ を解析するこ とによ り クラ ッ ク等の凹凸をその大きさ、 位置おょぴ形状について検出するこ とができる。

ところで、 このよう な路面画像からのクラ ッ ク自動 認篛においては、

( I ) 道路の骨材等の影響で雑音が非常に多い。

( I ) クラ ッ ク は、 局所的な方向変化や幅の変動を 持つ。

( 》 不運镜部 （ クラ ッ クの とぎれ 》 を多 く生 じて いる

( I？ ) 道路の環境条件 、 旌工法等によ り 、 表面拭態 が大きく異なり 、 重畳する雜音が一檨でな く 、 ま た 、 横クラ ッ ク 、 亀 s ク ラ ッ ク とい っ たク ラ ッ ク発生パタ ーンも異なる。

等の拔 ¾があ り クラ ッ ク等'の篛状パタ一ンを高精度 に橈出するための技術が要望されていた _c

そこで、 從茱行なわれてきた鎳状パタ ーンの認識方 式を例示する と、 ( Ί ) ? 淡画像を 2 値化 し 、 暗い （ 又 は明る い 〉 篛 の領域を ¾ S し 、 そ の後 ϋ線化 ® ¾を行 っ て 線を認識す る も の

( 2 ) 線検出オペ レー タ と の招関を と り ^部に 鎳が存在する と認識する方法

( 3 ) 或る点を中心 と する複数の方向 につ いて の画 素の濃淡和等か ら 、 該点につ いて の線存在方 向を求め 、 以下順次同様の処理を行な う 追跡 処理に よ り 線を認識するもの

等があ っ た 。

ま た文字認識の分野に おいて- は

( 4 ) 2 値画像の黒信号を X , Y方向 に夫々 カ ウ ン 卜 し 、 該カ ウ ン 卜 値を波形値 と し て投影波形 を生痰 し 、 その後基準パタ ー ン と の照合 に よ り 文字認識をするもの

( 5 》 広い領域につ い て の投影結果か ら文字部の よ う な線の密案 し た 域を抽出 し 、. さ らに各文 字を切 り 出 した後 、 こ の投影波形 と基 ^ バタ ー ン と の照合 に よ り 文字を認識する もの 等があ っ た 。

上記 （1 ) ( 2 )お よび （3 ) の従来技铯 は 、 総体的に雜 ¾ に弱 く 、 ま た禝雜な ¾ Sを行な う SI に はそ の認識精度 が悪いた め に 、 音成分が多 く かつ線形拭が複 nな前 記路面上の ク ラ ッ ク 検出の よ う な分野に は違 で きな い と い う 問題点が あ る 。 また、 投影処理には一般に投影方向への濃度平均化 効果が ¾るため上記（4 ) および（5 ) の從来技街のよ 、 な広い領域からの投影では ϋぃ篛 ^パタ ーンの認識が 困難であ り 、 仮に篛存在方 [¾に投影を とるこ とができ たと しても、 前記クラ ッ ク のよう な複雜な籙形犹の認 讖は不可能である。 さ らにこれら においては、 認識逃 理のために基準パタ ーンが必要である という 問題点が める。

この発明は上記問題点を解決 しょう とするものであ り 、 倒えば路面クラ ッ クのよう な複雜な線状パタ ーン を高精度に検出するこ とができる線拔パタ ーン認識方 法を提供するこ とを目 的 とする。

またこの発明では、 例えば路面クラ ッ クのよう な複 雜な鎳拔パタ ーンの中の特に分歧を高精度に検出する こ とができる篛状パタ ーン認識方法を提供するこ とを 目 的とする

さ らにこの発明では、 方向性を持つ ϋえ フ ライ ン グスポ ッ 卜法による撮像画像等に対 しても正確な籙検 出を行なう籙状パタ ーン認識方法を提供するこ とを Β 的 とする。 発 明 の ^ 示

そこでこの発明では、 原 像データ が記惶された原 画傺メ モ リ の記憶镔域を複数の ϋ域に分割 し 、 該 ^割 した領域の ϋ像データか ら夫々複数の投影角度による 投影波形を各領域毎に求め 、 こ れ ら投影波彤を薛析す る こ と に よ り 各分 §11頜域に おける鎳扰パタ ー ン の有無、 鎳方向 、 篛蝠お よぴ鎳長を判定 し 、 これ ら判定結粜に よ っ て名 分 10頜域毎に前記篛犹パ タ ー ン に対 応する綜 セグメ ン ト （ 例えば矩形状 ） を抽出する よ う に する 。

前記分割 した領域毎に複数の投影角度に よ る投影波 形を求める方法 と し て は 、 前記原画像メ モ リ を複数の 領域に分割するス リ ッ ト を想定 し 、 画像を固定 し分割 ス リ ツ 卜 を回転する方法、 ある い は分割ス リ ツ 卜 を固 定 し画像を逆方 向に 回転す る方法等があ り 、 こ の よ う に して得 ら れた各 回転ス リ ッ 卜 領域につ いて例えば X， y 方向の投影波形を求めるよ う にする 。 そ し て 、 こ れ ら投影波形を解析する こ と に よ り 矩形犹の綜セグメ ン 卜 の形状およ び方向を特定する線状パタ ー ンの綜方向

Θ 、 線幅 Wお よび線長 L を決定する 。

したが つ て こ の発明 に よ れば、 ク ラ ッ ク 画傺の よ う な複雜な線を含みかつ雜音成分が多い画像に含 ま れる 犹パタ ー ンを高精度に認識する こ と できる と と も に 、 福や方向等が局所的に変動 して い る篛 パタ 一ン について も 、 複雑な演算を行なう こ と な く 投影波形を 欝祈する こ とで 、. 線セグメ ン ト と し て容易 に 認識する、 こ とができる 。 ま た 、 線検出マ ッ チングパタ ー ンの様 な標準パタ ー ンが不要であ り 、 しかもそ れ ら 標 ^パ 一ンを使 し ないので 、 認識する線栻パタ ー ン の幅、 長さ 、 方向等が限定さ れない 。 さ ら に 、 各 分 镔域を 隣接領域にオーバーラ ッ プするよう に分割すれば、 画 像又はス リ ッ 卜 を回転させた こ とに起因 して生じる篛 欠落を、 確実に防止するこ とができる。

また、 この発明では、 前記投影波形解析の際、 各投 影角度毎に求めた投影波形を少な く とも前記投影角度 を変数とする所定の.関数で正規化 し、 該正規化 した値 を判定するこ とによ り各分割鏢域における鎳扰パタ ー ンの鎳方向、 鎳蝠等を判定するよう に している。 この こ と によ り 、 計測画像のもつ方向性による影響が ¾正 さ れ、 画像データ が方向性を持つ場合や、 方向性を持 つ た背景雜音が生じていた り 、 線対象の像 （ 濃度値や コ ン 卜 ラス 卜 〉 が方向によ り異なる場合にも、 正確に 線方向や篛蟢を検出するこ とができ、 また背景雜音を 籙対象 と して誤認するこ ともな く 、 安定 した籙検 ¾が 可能になる。

またこの発 では、 篛 S2線セグメ ン ト の ¾ ¾理後、 籙犹パタ ーンが存在する分割 ^域の配 E顯係を半 !1定 し、 該 定結栗に基づき ^投影する禧 域を遺 し、 該 選定 した補間領域について夫々前記線セグメ ン 卜 を ¾ 岀する一連の処理を行なわせるよう に して 、 画像又は ス リ ッ 卜 を回転 したこ と によ っ て生 じる領域境界の線 欠落を少ない演算時問で磴実に防止するよう にする。 すなわち、 初めは、 H像データ を耝に分 10 して投影波 开-の解析を行ない、 その後線'拔パタ ーンが存在する と 判定された翳域の位 E関係から再投影 ΐ る補 H領域を 選定 し 、 該選定 し た領域についてのみ投影波形の解祈 を行な う 。

さ ら に この発明では 、 前 し た一逮の篛セグメ ン 卜 抽出処理に伴ない、 m記判定 し た線方向につ いて の投 影波形の標準偏差を各領域毎 に ^め 、 こ の標準偏差に 基づき各領域の認識 ¾ 象が分岐か否かを判定 し 、 分岐 と判定さ れた領域につ いて は該領域をさ ら に複数の頜 域に細分割 し 、 該細分罰 し た領域 に前記同様の投影 波形の解祈を行な う よ う に し て 、. 平清 i 効果を弱める こ と な く 、 分岐を正確に検出できる よ う に する 。 なお 、. 前記綑分化の際、 各領域を才 ーパ ーラ ッ プさ せ る よ う に した方が 、 よ り 正確に分岐を認識する こ と ができる 。 図面の簡単な説明 .

第 1 図はこ の発明の基本的饌念を説明する髌念図、： 第 2 図 は回転さ れた ス リ ツ 卜 領域を得る た めの 2 つ の 態様を示す ^念図、 第 3 図 は フ ラ イ ングスポ υ 卜 法に よ る撮像画像 1を示す図 、 第 4 図 は面像デー タ が方 向 性を持つ場合 の H正方法を説明す る説明図 、. 第 5 図 は 線幅 Wを求める一滨箅例を説明するた め の説明 II 、. 第 6 図 は才 ーパーラ ッ プ法に よ る線欠落補問力 法を説明 するため の説明図 、 第 7 図 は補悶位 E判定'法に よ る '綜 欠落補間方法を説明する た めの説明図 、 第 8 図 は分岐 が存在する領域に おけ る線セグメ ン 卜 ίώ ^方 法を説 ¾¾ す るための説昭 ^ 、 Q お よ び ι ο は分 を ^ 定するための投影波形のパタ ーン分類例を示す図、 第 1 1 図はこの発明の方法を実飽するための構成倒を示 すプロ ッ ク図、 第 1 2 図は第 Ί Ί 11に示 した構成倒の 具体動作例を示すフ ロ ーチャ ー ト 、 第 Ί 3 図は原画接 ί メ モ リ からのデータ読 ffi し態様を説明する図、 第 1 4 図は他の形状のス リ ッ 卜 によ り投影波形を求める例を 示す説明図、 第 Ί 5 図は路面上のクラ ッ クを検出する 計測車両を示す斜視図、 第 1 6 図は路面上のクラ ッ ク を撮漦するための翳略構成を示す図、 第 Ί 7 図は レー ザ光の散乱態様を説明する図、 第 Ί 8 図は画像メ モ リ に記憶された画像データ を示す模式図である。 ' 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明を添付図面に示す実施例に従っ て詳 翻に説明する。

まず、 '第 1 図に従っ て、 この発明の一実施榥の基本 的溉念について説明する。

第 Ί 図 （ a ) に示すよう な篛状パタ ーン L Pを含む 2 5 6画素 X 2 5 6画素の画像を考える。 この場合 1 画素は例えば 8 ビ ッ 卜からなり 、 1 〜 2 5 6 階調を表 わすこ とができる多値濃度データである とする。 この 画像に対 して同図 （ a ) の破籙で示 よ う な 4 X 4 の 正方ス リ ッ ト をかけ、. これらス リ ッ 卜で画餘を 4 X 4 の正方メ ッ シ ュ領域に分 S! し、 次いで第 1 ! ( b } に 示すよう に、 この分罰メ ッ シュ領域 （ JX下ス リ ツ 卜篛 域 とい う ） の ） 方向お ょぴ V 方（¾ につ いて の投影波形 を求める。 この際の投影波形値 S _x , S y と しては、 投影方向の画素列 （ π 〉 の濃度デー タ の平均値∑ D j n ( D i ： 濃度データ 〉 を兩いるよう にする。 いま 、 線状パタ ーンが背景に比べて大きな濃度値を示す と仮 定する と 、 篛状パタ ー ン付近の投影波形値は第 Ί 図 ( b ) に示す如 く 他領域よ り大きな値となる。

次に、 各ス リ ツ 卜鎮域の領域中心を回転中心 と して ス リ ッ 卜 を 0〜 9 0 度の範囲で所定角度ずつ順次回転 し 、 各回転角度毎の投影波形を求める。 この回転 した ス リ ッ ト 投影波形を求める方法と して は、 第 2 図に示 す如 く 、 画像を固定 してス リ ッ 卜 を回転する方法と、 ス リ ッ 卜 を固定 して画像を逆方向に回転させる方法と があるが、 それら によ っ て得られる投影波形は同 じで ある。 尚、 ス リ ツ 卜 と は、 投影波形を計算する領域を 識別させ るためのもので、 ス リ ツ 卜 投影铰形を求める 際に は、 ス リ ツ 卜 （ 又は画像 〉 の回転に関係な く 、 常 に ス リ ッ 卜 の に 行な に iSi素列の Ψ- ½ j ナ? 求めるよう にする。 この際、. 0転後のス リ ッ ト 鎮域の 格子点は回転前の画像の格子点と一致 しな く なるので、. 回転後のス リ ッ ト領域の格子点の濃度値は、 例えば近 傍 4 画素の濃度の重み平均を求める補間処理を行なう こ と によ り決定する _c

このよう に して 、. 各回転角度毎の投影 :形を求めるよ う にする と 、. 籙状パタ ーン し P に沿 つ た方 向の投影波 形は、 第 1 図 （ c ) に示すよう にある所定の角度 0回 転 した ときにその ピーク値 Pが最大 とな り 、 これによ り篛状パタ ーン存在方向 0を求めるこ とができる。

次に、 このよう に して得られた線方向 に本当 に線 状パタ ーン L Pが有るか否かは前記ピーク値 Pの大小 に基づぎ判定する。

例えば該ピーク値 Pを所定の閾値 P thと比較 し、

P≥ P _thの とき、 線有り

Pぐ P _thの とき、 線無し

と判定する。 尚、 前記閾値 P _thは例えば次式に したが つ て抉定する。

P _th - α * S _ay+ i3 ( α≥ 1 ) ·- ( 1 ) ここで、 S _avは画像全体 （ 2 5 6 x 2 5 6画素 ） の平 均濃度値であ り 、 また ctおよび は夫々轾翳的に求め た重み係数および補正係数である。

次に、 鎳拔パタ ーンの篛幅 Wは例えば第 1 図 （ c ) に示す如 く投影波形を所定の閾値 T h^ で閾値処理 し ピークの切鎳の長さ Wをも っ て篛蝠とする。 この！ 1©

T d₁ と しては前記籙対象の有無判定の閾値 P _thを代 甩するよう に してもよ く ， また他の適当な値を設定す るよう にしてちょい。

次に、 籙扰パタ ーンの長さ し は第 Ί 図 （ d ) に示す よう にス リ ッ 卜鎮域を蟢方向にのみ既に得 5れたクラ ッ ク！ 1 Wに ffi!j Mし , 該 ]限されたス リ ッ 卜鎮域につい て投影波彤を求め、 ある閾髗 T hd₂ で閾值処 Sする こ とでス リ ッ ト 領域中 に含 ま れる線長 L を決定する 。 こ れは 、 単なる正方 ス リ ツ 卜 では 、 篛に沿 つ た方向の波 形は 、 線の ピー ク が明瞭に現れるが 、 幅方向の波形で は ピー ク のコ ン ト ラ ス 卜 が低 く なるた めである 。 この 閾値 T h d ₂ と して は 、 例えば、 対象有無判定の前記闘 値 P _{t h}あるい は画像全体の平均濃度瘕 S _{a Y}等を用 いる よ う にする 。

こ の様な投影波形解析を行な う こ と に よ り 、 Ί つ の ス リ ツ 卜 領域に含ま れる線栻パタ ー ンを第 Ί ϋ ( e ) に示すよ う に福 W、 長さ し 、 方向 が既 0の矩形パタ ー ン と して認識する こ と ができる 。 こ れを線セグメ ン 卜 と 呼ぶ。 そ して 、 こ の様な処理を第 Ί 図 （ a 〉 の各 メ ッ シ ュ 頜域につ いて 行なう と 、 各 メ ッ シ ュ 毎に線状 パタ ーンを幅 W、 長さ し 、 方向 0 が既知である篛セグ メ ン 卜 と して抽出するこ とができる。

なお 、 R方向 5 、 綜 i Wお よ ぴ綜対象の右無の ！ 定 に標準編差 σ を いる よ う に し て も よ い 。

こ の場合 に は , ス リ ッ 卜 頜域を所定角度ずつ順次回 転 し て い く 際、 名回転角度ご との投影波形の標準偏差 σ を求め 、 該標準偏差 σが最大 と な っ た と き の回転角 5 を篛方 [ft と して判定す る よ う に する 。

そ して 、 こ のよ う に し て得 ら れた方向 5 に おいて 、. 線対象 の有無を判定 る際に 、 、 こ の方 向 5 における 投影波形の標準 ϋ ¾ を所定の閾値 び _{t h 1} と比較 し 、 σ≥ σ _{† h 1} の と き 、 線冇 り σ < σ _{ΐ Μ} の とき、 籙無し

と判定する。 この閻値び _{t M} は例えば次式に従っ て決 定する _e

σ _{t h 1} = r ♦ σ _{a v} + δ ( r ^ 1 ) … ( 2 )

ここで、 び _{a v}は画像全体の各メ ッ シュ で得られた各投 影波形の標準儒差を平均 した値であ り 、 また ァ および δ は夫々経験的に求めた重み係数および補正係数であ

—る

この場合 、 篛方向 0 は、 投影波形の標準鎘差を求め、 それが最大となっ た とき-のス リ ッ 卜 回転角から求めた が、 この発明を先の第 Ί 5 図乃至第 Ί 8 図を いて説 明 した路面画像計測に適招する場合に は以下のよう な 補正を行なう よう に したほう が望ま しい。 すなわち、 この路面画像計測は レーザ光を道路橙断方向に走査す るフライ ングスポッ 卜法の原理に基づいてお り 、 レー ザ， ディ テク タ の幾柯学的位置関係によ り 、 遵路锐 K 方向に凹凸が強調されるよう に工夫されている _c 第 3 図 （ a ) は道路表面状態を示すものであ り 、 同図 ( ) に示すクラ ッ ク C R 、 大きな凹部 g 'をフライ ングスポ ッ 卜法で攝像した場合 には、 同図 （ b ) に示す如 く 、 これらクラ ッ ク G R 凹部 g は レーザ走査方向に延び た横長の形状となる。 尚、 同 !！ （ b ) において 、. mは 微小な凹部による影である。 そのため、 遒路模断方向 の投影波形の標準扁差は、 縱斷方向のものよ り も大き く な り 、. 標準 ¾から クラ ッ ク 方 ί¾を める ϋ ^ 、 方向に依存 した補正が必要となる。

こ の補正 に おいて は ま ず 、 第 4 図 （ a 〉 （ b 〉 に 示す如 く 、 回転を行なわな い投影ス リ ツ 卜 領域ご と に 、 画像の横断方向 と縦断方向 に つ い て の標準偏差 σ _v ( i , j ) 、 σ _v ( i , j ) を求め、 それ らの画 像全体についての平均値 σ χ , σ y を次式に従 っ て求 める。

σ ( i

( 3 )

4 x 4

∑ σ

( 4 )

4 x 4

次に、 ス リ ッ ト を任意角度 0 回転させた場台のその方 向の投影波形の標準偏差の予想値 σ ( Θ ) を回転角 0 によ り σ _χ ， σ _y を 比例 配分 し て 次式 の如 く 求める ( 第 4 図 （ c 〉 〉 。

9 0— 〉 σ + 6 σ

σ ( Θ ) = 1.

9 0

… （ 5 ) そ して 、 このよう に して求めた を変数 とする予想 標準偏差 σ ( ） を用いて各回転角度ごと に求めた前 記ス リ ッ 卜投影波形の標準偏差 σを次式に従っ て正規 化する。

σ

ζ = ( 6 )

σ ( θ )

ただ し、 上式において σ ( Θ ) および σを求める時の 回転角は同一値である。 そ して、 このよう に して各回転角度毎の値 を求め、. 該値 が最大とな っ た ときの回転角 0 をクラ ッ ク方向 と して判定するよう に して計測画像の方向性による影 響を受けずにクラ ッ クの方向を決定するこ とが出来る よう にする。

クラ ッ ク存在方向 5 が得られた後、 クラ ッ クの有無 そのものは、 上で述べた正規化された標準 ii差 が倒 えば Ί 以上の場合のみクラ ッ ク有 り と判定する。 尚、 この値 Ί は経験的 * 铳計的に求めた値であ り 、 一般式

£ = σ κ σ _3ν= r + δ / σ _3ν

( 7 = 1 , δ = 0 の とき = 1 〉 で表わすこ とのできる値である。 これは画像中の雜音 等で生じる苹均的な浚形分散よ り も大きい場台のみ、 何らかの対象がある と判断 しているこ とになる。

また、 線幅 Wを決定する際には、 第 5 図に示す手順 によ っ て行なっ てもよい。 すなわち 、 方向 6 における 投影狻形をその ピーク値 Ρよ り Δ Ρ減じた値 Ρ— Δ Ρ で閻値処理し、 閾値 Ρ— Δ Ρよ り大きな部分を値 Ρ— Δ Ρで置換えた波形 （実線 ） についての標準儷差 σを 求め、

σ≤ σ _th2 ^σ th2 ： 幅決定の閾値

を篛足すればその時の ピーク の切線の長さをも っ て篛 幅 Wとする。

しか し、 であればさ ら に Δ P減じた値 P— 2 ♦ 厶 Pを閾値 と し て同様の処理を行ない、 σ の条件を満足する 迄同様の処理を繰返 し、 上記条件が満たされた ときの ピー クの切線の長さをも っ て線幅 Wとする。 上記閾値 のステ ツ プ Δ Ρ と し て は例えばデジ タ ル画像の量子 化ステ ッ プ （ 2 5 6 階調で 1 階調 〉 と し 、 ま た閾値 σ _ΐ|ι2 と して は例えば前述の閾値 σ _ΐΜ ( = r * σ _ay + δ ) を いるよう に してもよい。 尚、 この篛幅決定 の際、 閾値 σ _{t h2} を前記第 4 図に示 した正規化処理に よ り襦正するよ う にすれば、 計測画像の方向性に よる 影響を受けずに 、 よ り正確に ,篛幅 Wを決定する こ とが でぎる。

ま た、 この篛幅決定の際、 閾値 P— i * A P ( i = 1 , 2 … 〉 で闞値処理 した波形の平均値を求め、 該平 均値が所定の閾値以下となるまで前記同様の処理を行 ない、 この条件が満たされた ときの ピーク の切線の長 さをも っ て線幅 Wとするよ う に してもよい。

次に 、 第 6図 （ a 〉 に示すよ う な線状パタ ーン L P の認識を考える。 第 6図 （ b ) に示すよ う な 4 X 4 の 正方メ ッ シ ュ をス リ ッ ト領域と して 、. 各 ド ッ 卜 （ ♦ ) をス リ ッ 卜 回転中心と して前述 したよ う な解析処理を 行な っ た場合、 同図 （ c ) に示すよう な不連続な線セ グメ ン 卜 と して認識される こ とが多い。 これは各ス リ ッ 卜 を回転さゼ た場合、 ス リ ッ 卜境界付近に はス リ ッ 卜镙 に含ま れない 分が生 じるためであ り 、 このた めその部分に籙が存在 し ていた と しても認 ϋ後の画像 には欠落が生 じるこ とになる。 これを解決するために この実施例では、 周図 （ d 〉 に示す如く ス リ ツ 卜サイ ズは変えずにス リ ッ 卜回乾中心をス リ ッ 卜長さの Ί / 2間陽に設定 し、 投影頜域をオーバーラ ッ プさせるこ とで、 同図 （ e ) に示すよう なとぎれのない運続 した 線状パタ ーン と して抽岀するこ とができるよう に した。

このよう に して 、 ス リ ッ ト投影位置を完全に才一パ 一ラ ッ プさせるよう に して線扰パタ ー ンの欠落を ¾止 するよ う に してもよいが、 第 7 図に示すよ う な手法を 甩いて演算時間の短縮化を図るよう に してもよい。

すなわち、 この方法においては、 まず、 第 7 図 （ s 〉 の様な線栻パタ ーン し Pに対 し、 （ し、 〉 の様にオーバ 一ラ ッ プさせすに粗く ス リ ッ ト投影を試み、 （ c 〉 の 様に部分的な線セグメ ン ト を検出する。 そ して、 それ らの補間位置について再投影を試みる。 補 位 Bと し ては、- 例えば同図 （ d 〉 で Α と Β のス リ ッ 卜両方で線 状パタ ーンが検出された場合 は i の位匿に再投影する。 同様に Aかつ Cで線状パタ ーンが検出されれば j の位 置に、 Aかつ D なら Kの位置に再投影を行なう 。 し fc っ て 、 この場合の再投影位 Eは同図 （ e ) に示す如 く 3 箇所とな り 、. この再投影によ っ て同図 （ f 〉 に示 すよう な連続した篛状パタ ーンを得るこ とができる。 この手法を いれば、. 検岀能力を変えずに滨箅時 [Sを 減少させるこ とが ¾能となる。 例えば、 第 6 図の オ ーバ ーラ ッ プ法で はス リ ッ 卜 投 影回数は 4 9 回 （ 7 x 7 ) とな り 、 第 7 図の補悶法で はス リ ツ 卜 投影回数は 1 9.回 （ 4 X 4 ÷ 3 ). と なる 。

次 に線状パタ ー ンが分岐を持つ場合の 、 分岐 の判定 お よ びス リ ッ 卜 投影法 につ いて説明する 。

m扰パタ ー ンが 、 えば第 8 図 （ s ) に示す よ う な 分岐を持つ場合 、 ス リ ッ ト サイ ズが大きい と 、 認識後 の短 籙セグメ ン 卜 は第 8 図 （ b ) にハ ッ 吁 ングで示 すよ う なもの とな り 、 分较を充分に表現できない こ と が あ る 。 こ れに 対処 す る に は 、 単に ス リ ッ ト 域を さ く すればよいが 、 全画像につ いて ス リ ッ 卜 サイ ズを 小さ く して処理を行な う と 、 ス リ ッ 卜 サイ ズが小さ く なる程投影に よ る平滑化効果が弱め ら れ雜音を誤認識 して し ま う 。 したが っ て 、 こ の ^施例で は各ス リ ッ 卜 領域に おける分岐の有無を判定 し 、 分歧がある場合 、 該分岐を持つス リ ッ 卜 ^域につ いて のみス リ ッ 卜 サイ ズをノ j、さ く して 再投影を行な う よ う に した 。

ス リ ッ 卜 を線存在方 向 に 回転 し た と き のス リ ッ 卜 Si搣の X , V 方 ^の投影波飛を求め 、 そ れ ら の ^ Φ 偏差の う ち 大きなほ う を σ 、 小さ なほ う を σ L と し 、 こ れ ら σ _Η , σ , を名 種画像につ いて調べる と 、. ス リ ッ 卜 域 の画像パタ ー ン は _Η , σ , に よ っ て 葸 9 図 に示す ¾ く 分類でき-る こ とがわか っ た 。 す なわち 、. 第 9 ϋ { a ； は 、 篛状パタ一ンや j 等が存在 し ない 背景を示すも のでお り 、 こ の場 合 は小さ な と な り 、 ま た び H σ には差がな く σ Η σ j_ Ί とな る。 第 9 図 （ b 〉 は ピッ 卜 （孔立点 ） を示すものであ り 、 この場合 σ _Η は中程度の値とな り 、 σ し

1 となる。 第 9 図 （ G ) はクラ ッ ク等の単耗な赣を示 すものであ り 、 この場合 σ _Η は大きな儈とな り 、 σ _Η / σ _L も大きな箧となる。 そ して、 第 9 ϋ ( d ) は分 岐を示すものであ り 、 この場合 J _H は大きな値 となり 、 σ _Η / σ _r は 1 となる。 この関係をび _χ — σ _ν 座標に 変換する と、 第 Ί Q 図に示すよう な大小闋係とな り 、 この関係によ り ズリ ッ 卜頜域中に含ま れる対象 1 分皎 か否かを判定するこ とができる。 つま り 、 篛存在方向 のス リ ッ ト投影波形の標準偏差 σ _χ , σ _ν を求め、 こ れらの値 σ _χ , σ _y が第 Ί 0 図のグラ フ のどの領域に あるかを調べ、. 分岐の領域に含まれていれば、. 分岐と 判定するよう にする。 このグラフの領域^界は銃計的、 経験的手法を用いて予め決定 してお く 。

かかる判定方法によ り分岐と判定されたス リ ッ 卜鎮 滅、につ いて は、 m "· R 國一 · (、 d ) に示寸よ― う な の ス り一 ッ 卜 （第 8 図 （ a ) ， （ b 〉 ) の 1 / 4 のサイ ズのス リ ツ 卜 （ 各寸法が 1 Z 2 ) を い、 第 8 図 （ c 〉 に示 す各 ド ッ 卜 （ * ) を回転 Φ心と して投影锾域をォ ーパ 一ラ ップさせた再投影を行なう よう にする。 かかる再 投影によれは' , 第 8 図 ( ε ) に示 したよう な分 パタ ーンは、 第 8 図 （ e 》 に示す よう な複数の矩彩拔の線 セグメ ン ト S G « 〜 S G ₅ ( 八ッ チ ング部分 ) の ϋ合 わせ （ 論理 ¾ ) パタ ー ン と し て認識する こ と ができ 、 分岐を正確に再現できる 。

次.に 、 かかる認識方法を前記第 1 5図〜第 1 8図 に 示 し た路面の ク ラ ッ ク 検出 に適招 し た場台 の構成 §1を 第 1 Ί 図 に示す。

道路表面を縦横靳方向 に所定 ピ ッ チ （ 倒えば 1 匪 ) でサンプ リ ング し た画像デー タ は V T R 1 0に一旦記 録された後、 オ フ ライ ンでイ メ ー ジメ モ リ Ί 1 に転送 さ れ、 さ ら に磁気テ ープ Ί 2 に記憶される 。 そ し て 、 該磁気テ ープ Ί 2 に記憶さ れた画像デ一 タ が 才 フ ラ イ ンで篛状パタ ー ン認識 g置 2 0に入力 さ れる こ と に な る _c こ の際、 磁気テ ープ 1 2か ら原画像メ モ リ 2 に 対 して 2 5 6 x 2 5 6画素を Ί 単位 と して 、 1 画素 8 ピ ッ 卜 で構成される画像デー タ が入力 さ れる と する。

こ の線状パタ ー ン認識装 E 2 0は 、 2 5 6 x 2 5 6 画素 （ Ί'画素 ： 8 ピ ッ 卜 〉 の画像デー タ が格鈉される 原画像メ モ リ 2 1 と 、 原画像メ モ リ 2 1 か ら略ス リ V 卜 単位 に読出さ れる画像デー タ が格钠さ れるス リ ッ 卜 画像メ モ リ 2 2 と 、 システ ム コ ン 卜 ロ ーラ 3 Ί か ら の 指令 に っ てス リ ッ 卜 画像メ モ リ 2 2の画像デー タ を 所定角ずつ 回転 して 出力す る画像回転回路 2 3 と 、 回 さ れた両 &デー を 愤，《 -す る 问 ^両像 , '霸 メ モ り 一？-■ 4 · と 、， 回転画像メ モ リ 2 4 に格訥さ れた画像デー タ を読出 し 、 ス リ ッ ト ®域内で X , y 2方 向の投影波形を求め る投 影波 .形 ^回路 2 5 と 、 得 ら れた各 回転角 ご と の投影 波形を記憶する投影波形メ モ リ 2 6 と、 投影波形の鞣 祈に必要な画像全体の平均濃度値 S _avあるいは画像全 体についての平均標準優差 σ _sv等の識別パラメ ータ を 演算記憶 し 、 所要の前記閾値 P _t卜， T hd₁ , T hd₂ , び _th1 あるいはび _th2 等を算出 し記億する識別パラメ ータ 演算記憶回路 2 7 と、 得 られた各回転角ごとの投 影波形から標準瘺差 σや ピーク値 P等を求め、 鎳方向 Θ 、 鎳蝠 W、 篛長 L等を泶めるための演算を行なう波 形パラメ ータ演算回路 2 8 と、 これら波 パラメ ータ 演算回路 2 8および識別パラメ ータ演算回路 2 7の出 力を比較する比較回路 2 9 と、 該比較結果等に基づ'き 得られた線方向 β 、. 線疆 W、 篛長 L等の特徴パラメ一 タ を記憶する特徴テーブル記憶回路 3 0 と、 原画像メ モ リ 2 および処理画像メ モ リ 3 2 に対するア ド レス (座標 ） を形成し岀カする座標生成回路 3 3 と 、 認識 された矩形状の線セグメ ン 卜から成る 2值の画像デー タ を記憶するディ スプ レイ 表示兩 の処 S画像メ モ リ 3 2 と、 これら各構成要素に対する動作 * 同篛 等 を行なう 等で構痰されているシステムコ ン 卜 □

—ラ 3 1 とで構成されている。

次に、 かかる構成例の具体動作洌を第 1 2図に示す フ _G —チヤ一 卜 を参照 して説明する _c 尚、. この ¾作 ^ に おいて は、 原函齄メ モ リ 2 1 には第 Ί Sに示 したよ う な 2 5 6 x 2 5 6 il¾ ( 1 画素 ： 8 ビ ッ 卜 》 の画^ データ が袼鈉され、 これに前記同様 4 X 4 の正方ス リ ッ 卜 をかけ る と する 。 こ の場合 は回転投影液形を求め る際、 ス リ ッ 卜 を固定 し て画像を— 方向 に 回転する よ う にする 。 ま た 、 線方 向 の判定 、 籙対象の冇無の 判定に は標準偏差 σ を いる方法を採； B し 、 線 wの 決定 に は第 5 図 に示 し た方法を探甩 し 、 線長 し の決定 の際の閾値 T lid ₂ と し て は線対象の有無の判定の ピー ク 閾値 P _{t h}を用 いる よ う に し 、 さ ら に線欠落を防止す るた めの手法 と して は前述 した 2 つ の方法の う ち の第 7 図 に示 し た補閗法を採 する よ う に した 。

システムコ ン ト ロ ーラ 3 Ί は 、 回転 し た画像の投影 波形の解析処理を行な う に先立ち 、 平均 ? 度值 S _{a v}お よび平均標準漏差 _{a Y}等の識別パラ メ ータ の演箅をお こなわせる （ ステ ッ プ Ί 0 0 ) 。 シス テム コ ン ドロ ー ラ 3 1 は 、 座標生成回路 3 3 を制御する こ と に よ り 座 標生成回路 3 3 か ら メ モ リ ア ド レスを送岀させ 、 原画 像メ モ リ 2 1 か ら 1 ス リ ッ 卜 領域に対応する画像デー タ をス リ ツ 卜 画像メ モ リ 2 2 に袼鈉サ る _c こ の謹別パ ラ メ ー タ 演箅処理の際に は 、 画像回転回路 2 3 はス リ ッ 卜 画像メ モ リ 2 2 の铬鈉デー タ を回転 し ないで回転 画像メ モ リ 2 4 に格納する 。 投影波形演算回路 2 5 は 回転画像メ モ リ 2 4 に格納さ れた未回 ¾の画 Sデー タ を読出 し 、 第 Ί 図 （ b ) の よ う に し て ス リ ッ 卜 ^域内 で X . y 2 方向の投影波形を求め 、 得 ら れた投影波形 を投影波彤メ モ リ 2 6 に記憶さ せ る 。 波形パラ メ ー タ 演算回路 2 8 は、 投影波形メ モ リ 2 6 の記憶肉容 に基 づき当該ス リ ッ 卜領域における平均葸度瘟 d ( 1 ， ) および標準儷差 σ ( 1 , 1 ) を ^める。 このよう な処 理を 4 x 4 の全てのス リ グ 卜鎖域 （ 才ーパ一ラ ッ プ し ない ） について鏢返し行なう こ とによ り 、 形パラメ ー タ 演算回路 2 8 に おいて 、 各 ス リ ツ 卜 域におけ る平均濃度値 d ( , 1 ) , d ( , 2 ) , ―， d ( 4 , 4 ) と同標準儒差 σ ( Ί ， } , cr ( 1 , 2 〉 ， 一 σ ( 4 , 4 ) が ^:め られる （第 4 図 （ b 》 参照 》 。 これら平均濃度値および標準儒差は識別パラメ ータ演 算回路 2 7 に送られ、 該識別パラメ ータ演箅回路 2 7 で夫々の平均儘が と られるこ とによ り原画餘全侔につ いての平均濃度値 S _avおよび竿均標準儒差 σ が求め られる。 識別パラメ ータ演算回路 2 7 はこれら平均値 S _ayおよび σ _avを記憶し、 さ ら に前記（1) および（2) 式に基づき ピーク闞値 P _thおよび標準餛差闞値 σ _tM 等を求めて、 後の投影解^処理に ¾いるよう にする _c 次に、 システムコ ン 卜 ロ ーラ 3 Ί は、 回乾画像の投 影波形解析処理を行なう 。 この際、 シス - 7 ムコ ン ト 口 —ラ 3 1 は第 Ί 3 図に示す如 く 、 画像 V D を回 ¾ した 場合に镀線で示す固定ス リ ツ 卜 S L の鎮壊に ϋ像デ一 タ が常に含まれるよう に若干大きな領域 （ 実線で示 》 の函像データ が原画僮 ίメ モ リ 2 1 か ら読出されるよ う な座標を座標生成回路 3 3 で発生させる。 このよう に して読岀された画像データ はス リ ッ 卜 画像メ モ リ 2 2 に ¾ · される。 画像回転回路 2 3 はシステムコ ン 卜 □ ー ラ 3 Ί か ら の指令に従 っ て ス リ ッ ト 画傺メ モ リ 2 2 に格鈉さ れた画像デー タ を所定角度回転 し 、 該回転 し た画像デー タ を回 ¾画像メ モ リ 2 4 に転送する 。 こ の 際、 画像回 ¾回路 2 3 に おいて は 、 回転に よ る格子点 のズ レを襦正するため に近傍 4 画素の重み付 け 度平 均を と る前記襦悶処理を行な う よ う に す る 。 投影波形 演算回路 2 5 は回転画像メ モ リ 2 4 の記憶デー タ を読 岀 し 、 第 1 図 （ b 〉 の よ う に して 、 ス リ ツ 卜 領域内で X , y 2 方向の投影波形を求め 、 得 ら れた投影波形を 投影波 ^メ モ リ 2 6 に記憶さ せ る c 次 に 、 シス テ ムコ ン 卜 ロ ーラ 3 1 は画像回転回路 2 3 に次の回転角を指 示 し 、 以下周様の動作を行なわせ る こ と に よ り 、 次の 回転.角の投影波形を投影波形メ モ リ 2 6 に記憶させ る 。 こ の よ う な処理を 0 〜 9 0 ^β の範囲で所定の回転ステ ッ プが終了 する ま で行なう こ と に よ り 、. 投影波形メ モ リ 2 6 に各 回転角 C' と の投影波形を記 ¾させ る e

こ の よ う に して 、 投影波形メ モ リ 2 6 に記憶さ れた 各回転角 ご と の投影波形に基づき以下の よ う な演算を 行な う こ と に よ り ク ラ ッ ク あるい は分岐を線亡 グメ ン 卜 と して 認識する よ う に する。

ま ず、 波形パラメ ー タ 滨箅回路 2 8 は 、 投影 ¾肜メ モ リ 2 6 に記億された名 回転角毎の投影波形 に δづき 、 各回転角毎の標準偏差 σ を求める と と も に 、 ^別パラ メ ー タ 篛算記憶回路 2 7 に δ己憶 し ておいた画像全 ¾ の X , y 各方向 に お ける平均標準偏 s ひ _χ , σ _ν を読 ^ し 、 前記 （ 5 ) 式に從つ て名 回転角毎の予想標準扁差 σ ( 6 } を求め、. さ らにこれら算出儘び， σ ( Θ ) に 基づき各回 ¾角毎に正規化 した標準儷差 い σ / σ ( θ ) ) を求め、 該儘 ξ が最大とな っ た ときの回 ¾角 S を線方向 と して判定する。 このよう な籙方 [¾の判定 を行なう こ とによ り 、 フ ライ ングスポッ ト 法による計 測画像の方向性の影響を受けずに、 クラ ッ ク方向を正 確に判定するこ とができる。 この判定した回転角 6 は 特徴テープル記 '匿回路 3 Q に入力され記憶される。 そ して、 波形パラメ ータ演算回路 2 8 は該判定した回転 角 における前記 を比較回路 2 9 に入力する。 この とき比較回路 2 9 には、 識別パラメ ータ演算回路 2 7 から値例えば 「 Ί 」 が入力されてお り 、 比較回路 2 9 はこれら入力値 および値 「 Ί 」 を比較し 、 その大小 比較結果を特徴テープル記憶回路 3 0 に入力する。 シ ステムコ ン ト ロ ーラ 3 1 はこの比較結果によ り 、 ≥ の ときクラ ッ ク有 り と判定サ る。

クラ ッ ク有り と判定され場合、. シス τ ムコ ン 卜 ロ ー ラ 3 1 は次のよう な動作を行なわせるこ とによ り 、 幅 Wおよび線長 Lを梭出するよう にする。

すなわち 、 籙蟢 Wの決定はこの場合前記第 5 図に示 した方法に つ てお り波形パラメ ータ渎算回路 2 8 、 ますクラ ッ ク存在方向 S における投影波^の ピーク値 • Pを求め、 該投影波 Bをピーク篚 P よ り Δ P じた笸 P — Δ Pで蘭倚処理 し 、 闥艇 P — 厶 Pよ り大きな HS分 を値 P — 厶 Pで E換えた波形につ いて の標準偏差 σを ^め 、 こ れを比較回路 2 9 に入力 する 。 こ の と き比較 回路 2 9 に は識別パラ メ ー タ 渎箅回路 2 7 か ら幅決定 の閻値 σ _{t h2} ( こ の場合 は σ _{t h£} を線対象有無 - 定の 閾値 び _{t M} ( = 7 ♦ σ _av- δ } で代 ^ ) が入力 されて お り 、 比較回路 2 9 は これ ら σお よ び σ _t を比較 し 、 その比較結果を特徴テ ープル記憶回路 3 0 に入力 する 。 シス テ ム コ ン ト ロ ーラ 3 は cr ≤ σ _{t h2} である場合 は 、 こ れを波形パラ メ ー タ 演算回路 2 8 に ¾0 らせ 、 その時 の ピー ク の切線の長さ を泶めさせ 、 こ れを篛幅 W と し て特徴テーブル記億回路 3 0 に記憶させ る 。 し か し 、 σ > σ _{t h0} である場合 は 、 さ ら に Δ P減 じ た値 P — 2 Δ Ρを閾値 と して同様の処理を行ない、 σ σ ^₂ を 満足するま でこ のよ う な処理を繰返 し 、 σ≤ σ ^₂ が 篛たされた と きの ピー ク の切篛の長さ をも つ て 切幅 W と し 、 これを特徴テーブル記憶回路 3 0 に 記憶させ る 。 なお 、 こ の 運の際、 ^ σ _th を前逑 し た正 ^化 ¾ wに よ り _方 π¾性襦正を行な う よ う に すれぱ , よ り 正？！ に線 m wを検出する こ と ができる 。

次 に 、 システ ムコ ン ト ロ ー ラ 3 Ί は籙長 L を決定す るた め に 、 ス リ ッ ト 画像メ モ リ 2 2 の H漦デ一タ か ら m 方向 のみを線！ iwに ti限 し た領域の画像デー タ を 読出 し 、 こ れを画像回転回路 2 3 で一 回転 し て 回転 画像メ モ リ 2 4 に 己惶さ せ る 。 投影铰 ¾演 ^回 ¾ 2 5 は こ の画像デー タ の X , y 方向 につ い て の投 ¾波 ¾を 求め、 これを投影波形メ モ リ 2 6 に記憶させる。 波形 パラメ ータ 渎箅回路 2 8 は、. これ ら X , y方向の投影 波形のう ち ピークが求め られた投影波形 と冥なる方向 の投影波形を譴別パラメ ータ演算記氧回路 2 7 から読 出 した閻値 T _{t h 2} ( = P _{t h} = ♦ S _{w h}÷ /3 〉 で闥 処 理するこ とによ り線長 し を求め、 この線長 し を特徴パ ラメ ータ記憶回路 3 0 に入力記憶する。 このよう に し て、 或るス リ ッ 卜領域に含ま れる篛拔パタ ーンの幅 W , 長さ し 、 方向 が検岀され、 これら値 W , し ， έΜま特 徴テープル記憶回路 3 0 に記憶されるこ とになる （ ス テ ツ プ Ί 0 , ステ ップ 1 2 0 ) 。 尚、 方向 5 を決定 した後、 線が無い と判断された場合は、 線欐 Wおよび 篛長 L を決定するための処理は行なわずに、 次のス リ ッ 卜鎮域の投影波形の解析を行なう 。

次にシステムコ ン ト ロ ーラ 3 Ί は、 前記第 9 図およ ぴ第 1 0 図を捃いて説明 した判定方法によ り 、 当該ス リ ッ 卜領域の認 画像:が線であるか分 gであるか , ¾ るいはそれ I ¼であるかを判定する ( ステ ツ プ 1 3 0 ,

1 4 0 〉 。 単鸫な篛パタ ーンで る場台 , システムコ ン 卜 ロ ーラ 3 1 は、 特徴亍 ープル記億回路 3 0 に記恒 された篛欞 W、 籙長 し 、 方 [¾ 0 で特定される矩形状の 線セグメ ン トを ^理画像メ モ リ 3 2 の対 IS s る镔域に β こ の際、 認證さ れた セグヌ ン 卜 は ^揮函 メ モ リ 3 2 へ寵込ま れる ときその回転された角度が補 正さ れる よ う にな っ て お り 、 こ のた め原画像メ モ リ - 1 -

2 の画像デー タ と処理画像デー タ の格訥デー タ と を 刘 応付 けする こ とができる。

し か し 、 前 ^の判定 に よ っ て 分 と 判 ^さ れた場合 、 シ ス テ ム コ ン ト ロ ー ラ 3 Ί は 、 ス リ ツ 卜 画像 メ モ リ 2 2 に格鈉されたス リ ッ 卜 領域の画像デー タ を第 8 図 を用 いて説明 した如 く 、 オーバー ラ ッ プ し て S分化 し 、 該锶分化 した画像デー タ 夫々 につ いて前記同様回転投 影披形の解析処理を行なわせる よ う にする 《 ステ ツ プ

1 5 0 〉 。 そ して 、 こ のよ う に し て求めた各再分割頜 域の特徴パラメ ー タ （ 方向 （5 、 幅 、 長さ し 〉 を特徴 テーブル記憶回路 3 0 に記憶 し （ ステ ッ プ 1 6 0 〉 、 これ ら特徴パラメ ー タ に基づき当該ス リ ツ 卜 領域内の 線セグメ ン ト を再構成 し 、 こ れを処理画像メ モ リ 3 2 の対応する頜域へ書き込むよ う に する 。 こ の よ う に し て 、 複雑な分歧パタ ー ンを正確に再現できる よ う にす こ の よ う な処理を 4 x 4 の全ス リ ツ 卜 fi域に閲 し て 翳返 し 行な う こ とで （ ステ ッ プ 8 0 ) 、 原画 メ リ 2 1 の籙状パタ ー ンが処理画像メ モ リ 3 2で矩形状 の線セグメ ン ト の和 （ O R ) と し て再現さ れる よ う に なる 。 、

^ に 、. システム コ ン 卜 ロ ー ラ 3 1 は線拭ノ タ ー ンの 欠落を！ ¾止す るための処理を行な う 。 ま す 、 システ ム コ ン ト ロ ーラ 3 1 は 、 4 X 4 のス リ ツ ト 頜域の中で鎵 対象有 り と判定 し た領域を識別 し 、 こ の識別情報を元 に第 7 図 ( e ) に示 した態様で、 再投影を行なう補藺 位 Eを決定する （ ステッ プ 1 9 Q ) = そ して、. システ ムコ ン 卜 □ーラ 3 Ί は例えば第 7 図 （ e ) に示す ¾3 く 原画像メ モ リ 2 から前記決定 した Ί つの襦 ίΙ位置に 対応する画像データを読出 し、 この画像データ につい て前記同様の回転投影波形解析を行なわせ 、 その辭 ^ 結果 （ W , し ， Θ ) を特徴テープル記憶回路 3 0 に記 億させる （ ステッ プ 2 0 Q ) システムコ ン 卜 ロ ーラ 3 1 は該特徴パラメ ータ （ W , L， 〉 で法定される 矩彤拔の篛セグメ ン ト を処理画像メ モ リ 3 2 の ¾ 5す る補間位置に書込む。 このよう な勁作を前記浃定 した 再投影補間位置について全て行なう こ と によ り （ ステ ッ プ 2 2 0 ) , 処理画像メ モ リ 3 2 に とぎれのない矩 形鎳扰パタ ーンを再現するこ とができる。

と ころで、 以上述べた方法において、 原画像に籙 パタ ーンが全 く含まれない場台あるいは原画像に雜音 が靈 Sしている場合は、. 原画像データ から処理に必要 な全 ⁵ 均標準 H差 a v等の篛別パラメ ータ を決定 した と しても、 篛以ダトの SB分で雜咅を検出する ¾ 能 ¾があ る。 しか し、 一般にこのよう な難音は線のよう に逕續 せずに孤立して現れるこ とが多い _s 伊 えば , ¾路表面 のクラ ッ クを検岀 5 る場合においては、. ァスフ ァル 卜 中に含まれる骨材 （ 小さな石 》 の影響で表面に凹凸が 生じ、 その凹凸は一見ク ラ ッ ク と同様に B 部と して見 えるが、 連続するこ と はなく 孤立 し ている。 し たが つ 一 ？ 9 一 て 、 こ の様な錐 ¾ は孤立 して検出さ れた セグメ ン 卜 を除去す る こ とで線対象 と分齄する こ と がで き る 。

かかる実施例 に よ れぱ、

{ 1 ) メ モ リ 镔域を複数の正方領域に分割 し 、 該分 割 した領域単位に投影波形を求め 、 さ ら に分 割 した領域を所定角度ずつ 回転する こ と に よ り 複数の投影方向 に よ る投影波形を得、 これ ら 投影波形を解析する こ と に よ っ て線状バタ 一ンを矩形状の鎳セグメ ン 卜 と し て認識する よ う に し た ので _Λ fi]ぇ ぱク ラ ッ ク の よ う な複 雜な線を高精度に認識する こ と ができる

( 2 ) 平均濃度値や平均標準偏差等の識別パラ メ一

タ を 、 原画像メ モ リ に格鈉された当該画像デ ー タ に基づき決定する よ う に し た ので 、 各画 像デー タ の濃度、 背累、. 維音等にパラ ツ キが 生 じた と し て も常に安定 した線認識を行な う こ とがでぎる 。

( 3 ) 鎳検出マ ッ チ ングパ タ ー ンの様な標準 パタ ー ンが不要であ り 、 し かもそれ ら標準パタ ー ン を使用 しないので、 認識する線状パタ ー ンの 蟢、. 長さ 、. 方 向等が H定さ れない

( 4 ) 福や方向等が局所的に変動 し て いる篛； Kパタ ー ン につ いて も 、 複雑な演算を行な う こ とな く 投影波形を解析サ る こ とで 、 セ グメ ン ト と して容 に認識する こ と ができ る ( 5 ) 各ス リ ッ 卜 頜壊を隣接領域にオーバーラ ッ プ するよ う に分割すれば、 画像又はス リ ッ 卜 を 回転させたこ とに起因 して生 じる鎳欠落を、 確実に防止するこ とができる.

( 6 ) 初め、 画像データ を ) IIに分割 して投影波 の 解析を行ない、 その後篛ぉ パタ ーンが存在す る と判定され fc頜域の位置関係から再投影す る襦 P 領域を選定 し、 該選定 した領域につい てのみ投影波形の解新を行なう よう に したの で少ない演箅時蘭で篛記篛欠落を ^ ^:に防止 するこ とがでぎる

( 7 ) 画像データが方向性を持つ場合、 これに応じ た福正処理を行なっ て籙存在方向およぴ篛蝠 等を決定するよう に したので、 方向性を持つ た背景雜音が生じていた り籙対象の像 （ 濃度. 篮ゃコ ン ト ラス ト 》 が方向によ り異なる場合 にも正確に線方向ゃ篛幅を検岀するこ とがで き、 また背景雜 Sを籙対象 と して誤認 るこ ともな く 、 安定 した鎳検出が可能になる

( 8 ) 分岐の有無を判定 し、. 分岐が存在する鎮域に ついてのみ、. ス リ ッ 卜寸法を 分化 して再投 影を行ない、 この再投影波形を ^祈 して篛セ グメ ン 卜 を抽出するよう に したので早滑化効 果が弱め られるこ とな く 分岐を的確に検 Sす るこ とができる 一 3 Ί - 等々 の効果がある 。

尚 、 本発明 は上記実施倒 に ϋ定さ れる こ とな く 、 適 宜の変更実施が可能なものであ り 、 例えば投影角度を 変えた投影波形を と る方法 と して は 、. 例ぇぱ第 1 4 g に示す よ う な 8 角形のス リ ツ 卜 を考える と 、 ス リ ツ 卜 ある い は画像の回転を行なわず に 3 方向 の投影波形を 同時に とる こ とができる 。 ま た 、 分割個数、 ス リ ッ ト の形拔等も適宜他のものを招 いる よ う に して も よ く 、 さ ら に解析処理後の線セグメ ン ト の矩形中心線のみを ¾]出 し 、 Ί 本の篛 と なる よ う に接続 し 、 蝠を持た ない 線 ^パタ ー ン と して表現す る よ う に して も よ い 。

と こ ろで上記実施倒 において は 、 方向性を持つ画像 に ¾ し て は平均標準儡差 σ _χ , σ _y を角度 0 で比例配 分する線形補問に よ り 標準儷差の予想値 σ ( Θ ) を求 め 、 こ の値 σ ( Θ ) に基づき標準偏差 び を正羯化する こ と に よ り 、 フ ラ イ ングス ポ ッ 卜 法に よ る画 ftの よ う に一方向につ いて方 向性を持つ画俊に対処する よ う に し たが 、 えば他に金属表面の ク ラ ッ ク を検出！; る 合や紙ゃ茚のよ う に篛維が複難な方向 に入 り んだ表 面か ら 破 れ等を検岀 す る 場 合 等 ノ イ ズ の 持つ 力 向性 が禝雜な とき に は 、 前記予想値 σ ( Θ ) を θ ， σ _{χ }} σ _y の 3 変数か ら成る非線形関数 f ( 6 , σ _χ ， σ _y } と し 、 こ の非篛形関数 f ( θ , σ _χ ， σ _ν } に よ つ て 標準儷羑 び を正規化する よ う に すればよ い 。 ま た 、 前 記篛形襦間に よ る方向性裩正処理は 、 フ ラ イ ン グス ポ ッ 卜法によ り求めた画像に ^らず、 倒えば他に C C D ライ ンセンサを走查して得られた画像のよう に一方 [¾ に雜音を生じる摄像素子よ り得られた画像や、 木材表 ¾ゃ籙維のよう に素材そのものに方向性を持つ対象を 攝像した画像に適用 しても有効である。 産業上の利用可能性

以上のよう にこの発明にかかる線状パタ ーン認識方 法は、 路面上のクラ ッ ク認識の他に例えば、. ァスフ ァ ル 卜 、 コ ンク リ ー 卜道路、 空港滑走路、 ビル外壁、 コ ンク リ ー 卜法面、 ト ンネル内壁等の構造物あるいは金 属鋼板、 プラスチッ ク板、 ビニルシー ト 等のェ桊製品 等に生じるクラ ッ ク 、 割れ、 鎬、 折れ目 、 筋等の籙栻 パタ ーン認識、 さ らに 口 ポッ 卜 、. 鏺送システム等の視 覚手段での棒扰ワ ーク -. 誘導 白線等の赣状パタ ーン 認識に冇用である。

Claims

請 求 · の 範 回

1 . 画像データ が記憶さ れた原画像メ モ リ の記憶領 域を複数の頜域に分割 し 、 該分割 した各 域の画像デ ー タ に基づき複数の異なる投影角度に よる投影波形を 各分割頜域 Sに泶める第 1 の工程 と 、

こ の第 Ί の工程で求めた投影波形に基づき各分割領 域の画像データ 中 に存在する線状パタ ー ンの線方向を 求める第 2 の工程 と 、

前記第 1 の工程で求めた各分割領域毎の投影波形に 基づき各分割領域の画像データ 中に線状パタ ー ンが存 在 する か否かを判定する第 3 の工程 と 、

前記第 1 の工程で求めた各分割領域毎の投影波形に 基づき名 分割領域の画像データ 中 に存在サ る線栻バタ 一ンの線幅を求める第 4 の工程 と 、

飴記第 Ί の工程でまめた名分 fij頜域 の投影波形 に 基づき名分剖镔域の画像データ 中 に存在 す る線栻パタ 一ンの線長を求める第 5 の工程 と 、

これ ら第 2 乃至第 5 の工程の各演算結果に基づき各 分割領域の画像データ 中 に存在 る線拭パタ一ン に対 応する綜セグメ ン ト を各分罰領域毎 に ¾出 る第 6 の 工程 と

を灵える よ う に し た線栻パタ ー ン認識方法。

2 , 前記第 Ί の工程で は 、 n X mの格子栻ス リ ツ 卜 ίΖ よ り ！ 1 メ リ の記憧. ^域を複数の正方領域に

3. 4 — 分割する請まの範囲第 Ί 項記載の篛状パタ ーン認識方 。

3 , 前 ¾ 1 のェ稈では、 分割 ^滅 ΓΑΙの投 方 i¾ に存在する複数の画素の濃度の平均値を波开乡値とする 投影波形を求める請泶の範囲第 Ί 項記載の線状パタ ー ノ 》 ίί^ ₀

4 . 前記第 2 の工程では、 第 Ί の工程で得られた投 影波形のう ち投影波形の ピーク値が最大となる投影角 度を有する投影波形を選択し 、 該選択 した投影波形の 投影角度をも っ て籙扰パタ ーンの篛方向とする請求の 範匪第 3 項記載の籙^パターン認識方法。

• 5 , 前記第 3 の工程では、 前記第 2 の工程で管られ た線方向についての投影铰 の最大ピーク值を所定の 閾値と比較 し、 この比較結果によ っ て当該分 S ^域内 に籙状パターンが存在するか否かを判定する證隶の 15 囲第 4 項記載の籙栻パタ ーン認戮方法。

6 . 前記第 3 の工程では、 前記線状パタ ーン存在判 ^のだめの翳値を 雨像一メ モ リ Φ'の令 Ϊ5 [麁デー ^ の ^ 均澧度を ffiいて設 ^する請 ^の簌熙第 5 3S ^ ®ίの篛^ パタ ーン認識方法。

7 . 前記第 4 の工程では、 前記第 2 の工程で得られ た最大ピーク儘を持つ投影波 ^を .所定の闘値で切斷し、 この t 靳篛 と 投影波形 と の ^夺 ^ の さ を つ て籙 拔パターンの籙疆とする請求の範固第 4項記翳の赣 パタ ーン認懿方法。 8 , 前記第 5 の工程では 、 前記第 2 の工程で得 ら れ た ピーク 値が最大 となる投影角度に対応する画像デー タ か ら前記第 4 の工程で得 ら れた切断線 と投影波形 と の i¾交点上を鎳状パタ ー ンの鎳方向 に延ば し た 2 直篛 で挾ま れた部.分を抽出 し 、 該抽出 し た画像デー タ の前 記線方向 に垂直な方向につ いて の投影波形を求め 、 こ の投影波形を所定の闞値 と比較 し 、 該閾値よ り 大きな 投影波形部分の前記線方向 につ いて の長さ をも っ て線 ；!犬パタ ーンの線長 と する請まの範囲第 7 記載の線扰 パタ ー ン認識方法。

9 , 前記第 4 の工程では 、 前記第 2 の工程で得 られ た最大 ピー ク値を持つ投影波形を複数の異なる第 Ί の • 閾値で閾値処理する こ と に よ り 、 当該第 Ί の閾値以下 の投影波形 と当該第 1 の閻値に ¾ 応する直篛 と を組台 わせ た複数の波形の標準編差を求め 、 これ ら 標準偏差 を所 の第 ？ の關値 と tt.較 し 、 標準握斧が ； 2 の 閾値 下 と な ^前記組合わせ波 Βのなかで ¾記第 1 の m値が最も大きな組合わせ波形を選択 し 、 こ の 合わ せ 波形 につ いて の当該第 Ί の閻値に ¾ IBする i£ m と投 影浚形 と の両交点 の長さをも っ て線状パタ ー ンの線 幅 とする請求の範囲第 4 項記載の篛栻パタ ー ン認識方 法

1 0 . 前記第 4 の工程では 、 韵記第 Ί の 閾値 と し て 、 投影铰形の ピー ク値か ら所定 ^減 じ た值か ら さ ら に ^ 定 ISずつ 小さ く なる複数の値を 設 る認求の ¾ 9 項記載の線拔パタ ーン認識方法。

1 . 前記第 4 の工程では、 前記第 2 の工程で得ら れた最大ピーク値を持つ投影波形を複数の異なる第 Ί の閻値で閬值処理するこ とによ り 、 当該第 1 の閾瘟以 下の投影波形と当該第 1 の閻値に対応する直線とを耝 合わせた複数の波形の平均値を求め、 これら平均籃を 所定の第 2 の閻瘟と比較 し、 平均値が前記第 2 の閾 it 以下となる前記組合わせ波形のなかで前記第 の閬 H が最も大きな組合わせ波形を選択 し、 この耝合わせ波 形についての当該第 Ί の閾値に対応する直線と投影波 形 との両交点閻の長さを つ て篛状パターンの篛幅と する請求の範囲第 4項記載の篛状パターン認識方法 _c

1 2 . 前記第 4 の工程では、 前記第 Ί の閻値と して 、 投影波形の ピーク瘟から所定値減じた値か らさ らに所 定値ずつ小さ く なる複数の値を設定する請求の範囲第 1 1 31記載の鎳状パ ーン認識方法

1 3 . 前記第 Ί の工程では、 前記分割する複数の各 頜域が隣接する分割頜域にオーバーラ ジ プするよう に 複数の領域を分割する請泶の範囲第 1 項記載の篛扰パ タ ーン認識方法。

1 4 . 前記第 6 の工程で 出される線セグメ ン ト は、 矩形状である請求の範囲第 Ί 項記載の篛状パタ ーン認

¾ <S ο

1 5 . 前記第 6 の工程で ¾ι出される篛セグメ ン 卜 篛¾である請求の範囲第 1 項記載の線状パタ ーン認 ϋ 方法。

6 . 画像データ が記憶された原画像メ モ リ の記憶 領域を複数の領域に分割 し 、 該分割 し た各領域の画像 データ に基づき複数の異なる投影角度に よ る投影波形 お よ ぴ該投影波形の標準偏差を各分割領域毎に求める 1 の工程 と 、

こ の第 Ί の工程で求めた投影波形の標準儒差 に基づ き各分割領域の画像デー タ 中 に存在する籙状パタ ー ン の線方向を求める第 2 の工程 と 、

前記第 Ί の工程で求めた投影 ^形の標準僵 ¾ に基づ き各分割領域の画像デー タ 中 に線状パタ ー ンが存在す るか否かを判定する第 3 の工程 と 、

前記第 1 の工程で求めた各分割領域毎の投影波形に 基づき各分 10頜域の画像データ 中 に存在する線状バタ 一ンの線幅を求める第 4 の工程 と 、.

" 前記第 1 の工程で求めた各分 SO頜域毎の投影波形に 基づき各分割頜域の画像データ 中 に存在サ る線状バ タ 一ンの線長をまめる第 5 の工程 と 、

こ れ ら第 2 乃至第 5 の工程の各渎箅結果に基づき各 分割領域の画像データ 中 に存在す る線状パタ ー ン に対 .応す る線セグメ ン ト を各分 10領域毎 に ¾出 る第 6 の 工程 と.

を具える よ う に し た篛扰パ タ ー ン認 ^方法。

1 7 , 前記第 2 の 工程では 、 前記第 1 の工程で求め た祷教の ¾角度に よ る祷 ¾の標準 . ϋ ¾を 人 ：■ ' し. , 標準偏差が最大とな っ た投影角度を籙扰パタ ーンの鎳 方向 とする請まの範囲第 1 6項記載の篛扰パタ ーン認 識方法。

1 8 . 前記第 3 の工程では、 前記第 ' 2 の工程でまめ た最大標準偏差を持つ投影波形の標準儒差を所定の閻 値と比較し、 この比較結果によ っ て当該分割領域内に 線状パタ ーンが存在するか否かを判定する請求の範囲 第 1 7項記載の籙状パタ ーン認識方法。

1 9 . 前記第 3 の工程では、 前記篛状パターン存在 判定 の闞値を原画像メ モ リ 中の全分割領域で得られ た各役影波形の標準偏差の平均値を用いて設定する請 汞の範囲第 1 8 項記載の鎵犹パターン認識方法。

2 0 ， 前記第 2 の工程は、

前記第 1 の工程で求めた投影角度が零の ときの 2次 元各方向についての投影波-形の標準懾差に基づき原画 像メ モ リ 全钵における 2次元各方向の標準偏差の ^均 値を夫々求める第 Ί のステ ッ プ と

この第 1. のステッ プで求められた 2 次元各方向につ いての標準儷差の平均値を当該投影角度によ っ て比例 配分する第 2 ステ ッ プと、

前記第 1 の工程で求められた各投影角度についての 投影波彤の標準儷差を前記第 2 のステ ップにおける算 出値で正規化する第 3 のステ ツ プと

この第 3 のステ ッ プによ っ て得 られた各投影角度毎 の標準偏差の正規化瘧を夫々比較 し 、 正 化 ^が最大 とな っ た投影角度を線状パタ ー ンの線方向 と し て判定 する第 4 のステ ッ プ と を具える請求の範囲第 1 6 項記 载の線状パタ ーン認識方法。

2 1 . 前記第 3 の工程では、 前記第 3 のステ ッ プで 得 ら れた正規化値を所定値 と比較 し 、 こ の比較結果に 基づき線状パタ ーンが存在するか否かを判定する請求 の範囲第 2 0 項記載の篛状パタ ー ン認識方法。

2 2 , 画像データ が記憶さ れた原画像メ モ リ の記憶 領域を複数の頜域に分 ¾ し 、 該分割 し た各領域の画像 デー タ に基づき複数の異なる投影角度に よ る投影波形 を各分割領域毎に求める第 1 の工程 と 、

こ の第 1 の工程で求めた投影波形に基づき-各分罰領 域の画像データ 中 に存在 る線状パタ ー ンの線方向を 求める第 2 の工程 と 、

前記第 Ί の工程で求めた各分割頜域笾の投影波形に 基づき名 分割領域の画像データ 中 に線状パタ ー ンが存 在す るか否かを判定する第 3 の工程 と 、

前記第 Ί の工程で求めた各分割穎域毎の投影波形に 基づき各分割領域の画像データ 中 に存在する線 ^バタ 一ンの篛幅を ^める第 4 の工程 と 、

前記第 1 の工程で求めた名 分割 域毎の投影波 ^ に 基づき ^ 分割鎖域の画像デー タ 中 に存在す る線 ¾Λパタ 一ンの篛長を求め る第 5 の工程 と 、

こ れ ら 第 2 乃至第 5 の工程の各演算結果 に £づき各 分割頜域の画像デー タ Φ に 存在する綜 ^パ ー ン にお 応する線セグメ ン 卜を名分割領域毎に独出する第 6 の 工程と

この第 6 の工程終了後、 前記第 3 の渎箅結果に基づ： き繚状パタ ーンが存在する分割頜域の位置閡係を判定 し、 これらの位置関係に基づき-再投影を行なう原画像 メ モ リ 上の補閗位置を選定する第 7 の工程と、

この第 7 の工程で選択した原画像メ モ リ 上の補閭位 置で、 再度、 複数の異なる投影角度による投影波形を 夫々求める第 8 の工程と、

この第 8 の工程で求めた投影波形に基づき飴記各裰 間頜域における線状パタ ーンの有無、 線方向、 篛韁お よび綠長を算出する第 9 の工程と、

この第 9 の工程の算出結果に基づき各補間領域に存 在する線状パタ ーンに対応する線セグメ ン 卜 を抽出 し、 該抽出 した篛セグメ ク 卜を前記第 6 の工程で隶めた線 セグメ ン ト に合瑛する第 1 0 の工程と

を具えるよう に した篛栊パタ ーン認識方法。

2 3 . 函傺データ が記億された 両像 メ モり の ffi憤 領域を複数の領域に分割 し、 該分割 した各領域の画像 データ に基づき複数の異なる投影角度による投影铰形 を各分 S!領域毎に求める第 Ί の工程

この第 1 の工程で求め it投影波 に gづき各分 |ij鎖 域の画像データ 中に存在する篛拔パターンの 方 ^を 泶める第 2 の工程と、

前記第 Ί の工程で求めた名分割頜域毎の投影波形に 基づき各分割領域の画像デー タ 中 に鎵状パタ ー ンが存 在するか否かを判定する ¾ 3 の工程 と 、

前記第 1 の工程で求め た名分割領域毎の投影波形に 基づき各分割領域の画像データ 中 に存在する線犹パタ 一ンの線幅を求める第 4 の工程 と 、

前記第 1 の工程で求め た各分割頜域毎の投影波形に 基づき各分 §0領域の画像データ 中 に存在する篛状バタ 一ンの鎳長を求める第 5 の工程 と 、

これ ら第 2 乃至第 5 の工程の各篛算結果に基づき各 分割鎮域の画像デー タ 中 に存在する線栻パタ ーン に対 応する線セグメ ン ト を各分割領域毎に抽出する第 6 の 工程 と

前記第' 2 の工程で求めた線方向およ び該篛方向 に垂 直な方向につ いて の投影波形の標準儷羞を各分割領域 毎に求め 、 該標準偏差に基づ'き各分割領域に分岐が含 ま れて いるか否かを判定する第 7 の工程 と 、

こ の第' 7 のェ gで分岐が含ま れて いる と判定された 全て の分 fij領域につ いて 、 各分割領域をさ ら に複数の 領域に ϋ分割 し 、 該 分割 した 域毎に再度複数の異 なる投影角度 に よ る投影波形を夫々 求める第 8 の工程 t ,

こ の第 8 の工程で求めた輞分 ¾投影波形に基づき ϋ分 1 頜域に お ΰ る篛 iパタ ーンの有無、 綜方 ί¾· 、 鎵 幅お よ び線 Sをまめる第 9 の工程 と 、

こ の笥 9 の工程の ®出結果に基づき 域（こ存 在す る分岐に対応する篛セグメ ン トを尬 &する第 Ί 0 のェ 程と

を具えるよう に した鎳状パタ ーン認識方法。

2 4 . 前記第 7 の工程では、 前記求めた二方向につ いての標準儷差のうちの大きな方の値が大きく 、 かつ 前記二方向についての標準儒差の比がほぽ 1 に等しい とき、 当該分割領域中に分岐が含まれる と判定する請 求の範囲第 2 3 項記載の籙栻パタ ーン認識方法。

2 5 . 前記第 8の工程では、 各細分割領域は隣接す る領域にオーバーラ ッ プするよう細分 10される請求の 範囲第 2 3 項記翳の篛状パターン認識方法。