視覚障害歩行者のためのコンピュータビジョンによるITSの開発研究

利用计算机视觉为视障行人研发智能交通系统

• 批准号: 03F03232
• 负责人: 塩山 忠義
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F03232/
• 关键词: 視覚障害者支援; 自律型単独歩行支援; 信号灯の色の検知; 横断歩道の長さ計測; 類似度; ベクトル幾何学; 白線バンド; プロトタイプ; 視覚障害者; 自律型単独歩行; 横断歩道; 信号灯の色; 射影不変量; フィッシャー・クライテリオン; バイポラリティー

本研究は視覚障害者の単独歩行をコンピュータによって支援するITS(Intelligent Transportation Systems)を開発したものであり、世界の視覚障害者支援に役立つ研究である。現状の社会環境の下で視覚障害者の自律型単独歩行を支援することを研究目的とした。この目的のため、本年度は視覚障害者が横断歩道を安全に渡るために必要となる2つのテーマ:1)信号灯の色の検知,2)横断歩道の長さ計測,に以下のように取り組んだ。1)信号灯の色の検知:信号灯の色を検知するために、まづ、信号灯の赤色と緑色についての類似度をカラー空間において作成し辞書とした。この辞書を参照して赤色あるいは緑色の類似度をテスト入力画像中の各画素に与えた。類似度の高い画素から成る画像中の領域を信号灯候補領域とした。信号灯候補領域におけるアフィン不変量を計算し、あらかじめ用意されたアフィン不変量の辞書値と照合することによって、真の信号灯領域を探索しその領域の色によって信号灯の色の検知を行った。以上のアルゴリズムによって、235実画像で実験した。この画像中96画像は赤色信号灯を、110画像は緑色信号灯を含み、29画像は無信号灯であった。信号灯検知実験の結果、221画像で検知に成功し精度は94%であった。2)横断歩道の長さ計測:横断歩道の長さの画像計測法として2つの方法を開発した。第1の方法はベクトル幾何学による方法で、横断歩道の左右のボーダーライン、第1-,第2-,最遠-白線エッジラインに基づいて横断歩道の長さを計測した。第2の方法は白線のバンドパラメータによる方法で、横断歩道内での白線バンドの数と幅から横断歩道の長さを計測した。両方法でのrmsエラーは約2mであった。これらのうち、第2の方法はカメラの光軸が水平であるという仮定に基づいた方法であるが、第1の方法はこの仮定に基づいていないため、より一般的な方法といえる。この第1の方法による研究成果をIEICE Transactions on Information and Systemsに発表した。2年間に検討した横断歩道の検知、横断歩道の長さ計測、信号灯の色の検知に関するアルゴリズムの実用化を検討するために、小型カメラと小型PCを用いてプロトタイプを作った。2年間の研究成果のまとめを行い、報告書を作成した。

这项研究开发了一种利用计算机帮助视障人士独立行走的 ITS（智能交通系统），这项研究对于支持世界各地的视障人士将非常有用。这项研究的目的是支持视障人士在当前社会环境下独立行走。为此，今年我们研究了视障人士安全穿越人行横道所必需的两个主题：1）检测信号灯的颜色，以及2）测量人行横道的长度。 1）检测交通灯的颜色：为了检测交通灯的颜色，首先，我们创建了颜色空间中红色和绿色交通灯之间相似性的字典。参考该字典，将红色或绿色相似度分配给测试输入图像中的每个像素。图像中由相似度高的像素组成的区域被指定为信号光候选区域。通过计算交通灯候选区域中的仿射不变量，并与预先准备的仿射不变量的字典值进行比较，我们搜索真实的交通灯区域，并根据该区域的颜色检测交通灯的颜色。利用上述算法，我们对235张真实图像进行了实验。在这些图像中，96 个图像包含红色交通灯，110 个图像包含绿色交通灯，29 个图像不包含交通灯。信号光检测实验结果，221幅图像检测成功，准确率达94%。 2）人行横道长度测量：开发了两种方法来图像测量人行横道的长度。第一种方法是利用矢量几何的方法，根据人行横道的左右边界线以及第一、第二和最远的白边线来测量人行横道的长度。第二种方法基于白线带参数，根据人行横道内白线带的数量和宽度来测量人行横道的长度。两种方法的均方根误差约为 2m。其中，第二种方法基于相机的光轴是水平的假设，但第一种方法并不基于该假设，因此可以说是更通用的方法。使用第一种方法的研究结果发表在 IEICE Transactions on Information and Systems 上。我们使用小型相机和小型PC创建了一个原型，以考虑我们在过去两年中研究的人行横道检测、人行横道长度测量和信号灯颜色检测算法的实际应用。我们总结了两年的研究成果并形成了报告。

项目成果

Bipolarity-and projective invariant-based zebra-crossing detection for the visually impaired

针对视障人士的基于双极和投影不变的斑马线检测

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.1st IEEE Workshop on Computer Vision Applications for the Visually Impaired CVPR2005_W02_02
• 作者: M.S.Uddin;T.Shioyama
• 通讯作者: T.Shioyama

Measurement of the length of pedestrian crossings from image data

根据图像数据测量人行横道的长度

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc.Int.Symp.on Photo-Optical Instrumentation Engineering(SPIE2004) 5578
• 作者: M.S.Uddin;T.Shioyama
• 通讯作者: T.Shioyama

Detection of pedestrian crossing using bipolarity and projective invariants

使用双极性和射影不变量检测行人过路处

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.of the 9th IAPR Conf.on Machine Vision Applications(MVA2005)
• 作者: M.S.Uddin;T.Shioyama
• 通讯作者: T.Shioyama

視覚障害者支援装置

视障人士支持装置

• 发表时间: 2005

Measurement of pedestrian crossing length using vector geometry

使用矢量几何测量人行横道长度

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc.47^<th> IEEE Int.Midwest Symposium on Circuit and Systems(MWSCAS2004) Vol.I
• 作者: M.S.Uddin;T.Shioyama
• 通讯作者: T.Shioyama