つくばチャレンジのための信号認識手法の研究
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開始行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*つくばチャレンジのため信号機認識手法の研究 [#u96b0df3]
#contents
*はじめに [#a9502e30]
**研究背景 [#h3de4b71]
つくばチャレンジとは、つくばで行われる自律移動ロボット...
園や歩道上に定められたコースをスタート地点からゴールまで...
ことを試みる。自律走行以外にも、途中の探索エリアで決めら...
探索する、歩行者用信号機を認識して横断歩道を渡るなどの課...
る。本研究ではこのロボットで必要となる、歩行者用信号機を...
案する。また、実験結果を紹介する。
CENTER:#ref(map.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図1: 課題コース地図};
**研究目的 [#b5c30498]
本研究では、つくばチャレンジ 2016 でロボットのカメラで...
から歩行者用信号機の表示内容を確認するための画像処理を開...
を目的としている。
**つくばチャレンジについて [#wc31730c]
つくばチャレンジは自律移動ロボットが、実際に人が生活す...
競うのではなく、「安全かつ確実に動く」ことを目指す技術チ...
くばチャレンジは大学や企業、研究所などの研究チームから個...
互いの技術情報を公開し、共有し合うことでロボット技術の展...
のような取り組みの先に「人とロボットが共存する社会」を目...
*提案手法 [#m7335ae9]
本手法の処理の流れを図2 に示す。(R、G、B)と(H、S、V)の色...
CENTER:#ref(algorithm.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図2: 信号機認識の流れ図};
**色空間の変換 [#y9d21a8c]
本手法では、まず(R、G、B)と(H、S、V)の色空間を相互に変...
CENTER:#ref(Hsv.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図3: 信号機認識の流れ図};
**特定色の抽出 [#fdf8e601]
実際のつくばチャレンジの信号機の画像から信号機の赤色と...
べ、抽出する色の範囲を決める。具体的には信号領域の周辺情...
値からHSV値を求める。H、SとVのそれぞれの最小値と最大値を...
信号画素を抽出する。
CENTER:#ref(signal1.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図4: つくばチャレンジの信号の色};
色の抽出の結果には表1の値を用いる。
CENTER:表1 色抽出範囲
|CENTER:色空間|CENTER:赤信号|CENTER:青信号|
|CENTER:H|CENTER:0 ≤ H ≤ 8|CENTER:84 ≤ H ≤ 104|
|CENTER:S|CENTER:144 ≤ S ≤ 194|CENTER:163 ≤ S ≤ 203|
|CENTER:V|CENTER:153 ≤ V ≤ 252|CENTER:108 ≤ V ≤ 155|
以上より特定の範囲の色情報を持つ画素値の抽出を行うこと...
号機の誤検出も削減できる。
上記( H 、 S 、 V) 色空間での閾値処理により信号画素候補...
に元画像は 4 枚と2値画像の結果は 4 枚を示す。
CENTER:#ref(signal2.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図5: 往路の信号色の抽出結果例};
&br;
CENTER:#ref(signal3.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図6: 復路の信号色の抽出結果例};
**ノイズ除去 [#hccf83d9]
赤信号と青信号の2値画像から安定して、信号機の赤と青の領...
CENTER:#ref(binary.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図7: 信号画素領域の膨張・縮小処理};
**領域の面積の計算・信号色の判定 [#l52cf729]
本研究では、ラベリング処理により、赤と青の各領域の面積(...
CENTER:#ref(signal4.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図8: 信号機認識の結果例};
*実験と結果 [#k995abee]
**実験方法 [#t193fdf2]
実験にはつくばチャレンジ 2016 で撮影した画像を使用し、...
#ref(answer.png,center)
**実験結果 [#q7658d19]
以下に正しく検出できた例は 8 枚と未検出例は 4 枚を示す。
CENTER:#ref(blue-result.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図9: 青信号の検出結果例};
&br;
CENTER:#ref(red-result.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図10: 赤信号の検出結果例};
&br;
CENTER:#ref(blue-error.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図10: 青信号の未検出結果例};
&br;
CENTER:#ref(red-error.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図10: 赤信号の未検出結果例};
これらの結果を用いて検出率を求めた結果を表にしたものを...
CENTER:表2 検出結果
|CENTER:信号色|CENTER:画像数（枚）|CENTER:正答数（枚）|CE...
|CENTER:青信号|CENTER:25|CENTER:23|CENTER:0|CENTER:2|
|CENTER:赤信号|CENTER:25|CENTER:21|CENTER:0|CENTER:4|
&br;
CENTER:表3 検出結果
|CENTER:確率|CENTER:青信号|CENTER:赤信号|
|CENTER:検出率（％）|CENTER:92.0|CENTER:84.0|
|CENTER:呉検出率（％）|CENTER:0.0|CENTER:0.0|
|CENTER:未検出率（％）|CENTER:8.0|CENTER:16.0|
以上の検出結果から、赤信号の認識率は青信号の認識率より...
*考察 [#p32a5fac]
**青信号認識率について [#h1bbb010]
青信号の検出率は良好な結果を得られた。今回の実験では誤...
た、青信号の未検出の原因については逆光のような環境で画像...
た。この場合、逆光によって信号の色が暗くなってしまい、信...
なかったと考えられる。青信号の未認識のイメージを図11 に示...
CENTER:#ref(error1.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図11: 青信号の未認識例};
**赤信号認識率について [#s412dc13]
赤信号の検出率は青信号よりも低い結果になったが、誤検出...
CENTER:#ref(error2.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図11: 赤信号の未認識例};
*まとめ [#nb5e8b8c]
本論文では、つくばチャレンジにおける信号機認識のための...
*参考文献 [#b343bf8f]
[1] つくばチャレンジ: http://www.tsukubachallenge.jp/
[2] OpenCV : http://opencv.org/
[3] 関 海克、笠原 亮介、矢野 友章、車載カメラにおける信号...
ト検知、第 22 回画像センシングシンポジウム( SSII2016 )、 ...
[4] 清水 美咲、形状および色特徴を用いた安全運転支援システ...
検出処理、群馬大学工学部情報工学科平成 24 年度卒業論文、 ...
終了行:
[[太田研 公開用Wiki]]
*つくばチャレンジのため信号機認識手法の研究 [#u96b0df3]
#contents
*はじめに [#a9502e30]
**研究背景 [#h3de4b71]
つくばチャレンジとは、つくばで行われる自律移動ロボット...
園や歩道上に定められたコースをスタート地点からゴールまで...
ことを試みる。自律走行以外にも、途中の探索エリアで決めら...
探索する、歩行者用信号機を認識して横断歩道を渡るなどの課...
る。本研究ではこのロボットで必要となる、歩行者用信号機を...
案する。また、実験結果を紹介する。
CENTER:#ref(map.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図1: 課題コース地図};
**研究目的 [#b5c30498]
本研究では、つくばチャレンジ 2016 でロボットのカメラで...
から歩行者用信号機の表示内容を確認するための画像処理を開...
を目的としている。
**つくばチャレンジについて [#wc31730c]
つくばチャレンジは自律移動ロボットが、実際に人が生活す...
競うのではなく、「安全かつ確実に動く」ことを目指す技術チ...
くばチャレンジは大学や企業、研究所などの研究チームから個...
互いの技術情報を公開し、共有し合うことでロボット技術の展...
のような取り組みの先に「人とロボットが共存する社会」を目...
*提案手法 [#m7335ae9]
本手法の処理の流れを図2 に示す。(R、G、B)と(H、S、V)の色...
CENTER:#ref(algorithm.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図2: 信号機認識の流れ図};
**色空間の変換 [#y9d21a8c]
本手法では、まず(R、G、B)と(H、S、V)の色空間を相互に変...
CENTER:#ref(Hsv.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図3: 信号機認識の流れ図};
**特定色の抽出 [#fdf8e601]
実際のつくばチャレンジの信号機の画像から信号機の赤色と...
べ、抽出する色の範囲を決める。具体的には信号領域の周辺情...
値からHSV値を求める。H、SとVのそれぞれの最小値と最大値を...
信号画素を抽出する。
CENTER:#ref(signal1.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図4: つくばチャレンジの信号の色};
色の抽出の結果には表1の値を用いる。
CENTER:表1 色抽出範囲
|CENTER:色空間|CENTER:赤信号|CENTER:青信号|
|CENTER:H|CENTER:0 ≤ H ≤ 8|CENTER:84 ≤ H ≤ 104|
|CENTER:S|CENTER:144 ≤ S ≤ 194|CENTER:163 ≤ S ≤ 203|
|CENTER:V|CENTER:153 ≤ V ≤ 252|CENTER:108 ≤ V ≤ 155|
以上より特定の範囲の色情報を持つ画素値の抽出を行うこと...
号機の誤検出も削減できる。
上記( H 、 S 、 V) 色空間での閾値処理により信号画素候補...
に元画像は 4 枚と2値画像の結果は 4 枚を示す。
CENTER:#ref(signal2.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図5: 往路の信号色の抽出結果例};
&br;
CENTER:#ref(signal3.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図6: 復路の信号色の抽出結果例};
**ノイズ除去 [#hccf83d9]
赤信号と青信号の2値画像から安定して、信号機の赤と青の領...
CENTER:#ref(binary.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図7: 信号画素領域の膨張・縮小処理};
**領域の面積の計算・信号色の判定 [#l52cf729]
本研究では、ラベリング処理により、赤と青の各領域の面積(...
CENTER:#ref(signal4.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図8: 信号機認識の結果例};
*実験と結果 [#k995abee]
**実験方法 [#t193fdf2]
実験にはつくばチャレンジ 2016 で撮影した画像を使用し、...
#ref(answer.png,center)
**実験結果 [#q7658d19]
以下に正しく検出できた例は 8 枚と未検出例は 4 枚を示す。
CENTER:#ref(blue-result.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図9: 青信号の検出結果例};
&br;
CENTER:#ref(red-result.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図10: 赤信号の検出結果例};
&br;
CENTER:#ref(blue-error.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図10: 青信号の未検出結果例};
&br;
CENTER:#ref(red-error.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図10: 赤信号の未検出結果例};
これらの結果を用いて検出率を求めた結果を表にしたものを...
CENTER:表2 検出結果
|CENTER:信号色|CENTER:画像数（枚）|CENTER:正答数（枚）|CE...
|CENTER:青信号|CENTER:25|CENTER:23|CENTER:0|CENTER:2|
|CENTER:赤信号|CENTER:25|CENTER:21|CENTER:0|CENTER:4|
&br;
CENTER:表3 検出結果
|CENTER:確率|CENTER:青信号|CENTER:赤信号|
|CENTER:検出率（％）|CENTER:92.0|CENTER:84.0|
|CENTER:呉検出率（％）|CENTER:0.0|CENTER:0.0|
|CENTER:未検出率（％）|CENTER:8.0|CENTER:16.0|
以上の検出結果から、赤信号の認識率は青信号の認識率より...
*考察 [#p32a5fac]
**青信号認識率について [#h1bbb010]
青信号の検出率は良好な結果を得られた。今回の実験では誤...
た、青信号の未検出の原因については逆光のような環境で画像...
た。この場合、逆光によって信号の色が暗くなってしまい、信...
なかったと考えられる。青信号の未認識のイメージを図11 に示...
CENTER:#ref(error1.png,center,60%)
CENTER:&size(13){図11: 青信号の未認識例};
**赤信号認識率について [#s412dc13]
赤信号の検出率は青信号よりも低い結果になったが、誤検出...
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CENTER:&size(13){図11: 赤信号の未認識例};
*まとめ [#nb5e8b8c]
本論文では、つくばチャレンジにおける信号機認識のための...
*参考文献 [#b343bf8f]
[1] つくばチャレンジ: http://www.tsukubachallenge.jp/
[2] OpenCV : http://opencv.org/
[3] 関 海克、笠原 亮介、矢野 友章、車載カメラにおける信号...
ト検知、第 22 回画像センシングシンポジウム( SSII2016 )、 ...
[4] 清水 美咲、形状および色特徴を用いた安全運転支援システ...
検出処理、群馬大学工学部情報工学科平成 24 年度卒業論文、 ...
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