DE112021005870T5 - STEREO IMAGE PROCESSING DEVICE AND IMAGE CORRECTION DEVICE - Google Patents
STEREO IMAGE PROCESSING DEVICE AND IMAGE CORRECTION DEVICE Download PDFInfo
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Abstract
Eine Stereokamera mit einem weiten Bildfeldwinkel wird genau kalibriert, ohne eine Tafelgröße zu vergrößern. Diese Stereobildverarbeitungsvorrichtung enthält Folgendes: eine Stereoabgleicheinheit, die einen Stereoabgleich auf mehreren Bildern, die durch eine Bildgebungseinheit abgebildet werden, die ein Objekt unter Verwendung mehrerer Kameras abbildet, durchführt und eine Parallaxe detektiert; und eine Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitungseinheit, die eine Pixelverschiebung, die bewirkt wird, wenn das Objekt abgebildet wird, korrigiert. Ein Bildfeldwinkel der Bildgebungseinheit enthält einen ersten Bildfeldwinkelbereich und einen zweiten Bildfeldwinkelbereich, der in einer horizontalen Richtung weiter als der erste Bildfeldwinkelbereich ist. Die Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitungseinheit führt auf der Grundlage von Informationen des ersten Bildfeldwinkelbereichs eine Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitung auf dem zweiten Bildfeldwinkelbereich durch.A stereo camera with a wide field angle is accurately calibrated without increasing a panel size. This stereo image processing apparatus includes: a stereo matching unit that performs stereo matching on multiple images imaged by an imaging unit that images an object using multiple cameras and detects parallax; and a pixel shift correction processing unit that corrects a pixel shift caused when the object is imaged. A field angle of the imaging unit includes a first field angle range and a second field angle range that is wider than the first field angle range in a horizontal direction. The pixel shift correction processing unit performs pixel shift correction processing on the second field angle range based on information of the first field angle range.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung und eine Bildkorrektureinrichtung.The present invention relates to a stereo image processing device and an image correction device.
Hintergrundgebietbackground area
Als eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Erkennen eines Gegenstands ist eine Stereokamera bekannt. Die Stereokamera detektiert eine Parallaxe zwischen mehreren Kameras auf der Grundlage von Trigonometrie unter Verwendung einer Differenz, die Bilder der mehreren Kameras, die an verschiedenen Positionen angeordnet sind, zeigen, und detektiert unter Verwendung dieser Parallaxe eine Tiefe und eine Position eines Gegenstands und kann die Position eines Beobachtungsobjekts genau detektieren.A stereo camera is known as a device for three-dimensionally recognizing an object. The stereo camera detects a parallax between plural cameras based on trigonometry using a difference showing images of the plural cameras arranged at different positions, and using this parallax detects a depth and a position of an object and can determine the position of an observation object.
Eine derartige Stereokamera ist an einem Kraftfahrzeug angebracht und wird bei einer Technik (eine Fahrzeugborderfassungstechnik) zum Detektieren einer Position eines Hindernisses oder dergleichen angewendet. Um viele Anwendungsfälle zu unterstützen, ist erforderlich, dass die Fahrzeugborderfassungstechnik ein Hindernis oder dergleichen mit einem weiten Bildfeldwinkel detektiert und ein weiter entferntes Hindernis detektiert (Bildfeldwinkelaufweitung und Fernerfassung).Such a stereo camera is mounted on an automobile and applied to a technique (a vehicle onboard detection technique) for detecting a position of an obstacle or the like. In order to support many applications, the vehicle onboard detection technique is required to detect an obstacle or the like with a wide field angle and to detect a more distant obstacle (field angle widening and long-distance detection).
Zum Beispiel wurde PTL 1 als eine Technik zum Erfüllen einer Forderung von Bildfeldwinkelaufweitung und Fernerfassung vorgeschlagen. Obwohl eine Fahrzeugbordstereokamera im Allgemeinen in einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs angebracht ist, um einen Einfluss von Schmutz oder dergleichen zu vermeiden, kann ein Einfluss einer Windschutzscheibe, die auf dem Fahrzeug angebracht ist, aufgrund der Bildfeldwinkelaufweitung nicht ignoriert werden. Obwohl herkömmlicherweise eine Kalibrierungsarbeit einer Stereokamera, die Ausrichtung genannt wird, zur Zeit einer Fahrzeugfertigung oder zur Zeit einer Überprüfung durchgeführt wird, um eine Montageabweichung der Stereokamera zu korrigieren, sind zur Bildfeldwinkelaufweitung weitere Maßnahmen erforderlich.For example,
PTL 2 ist als ein Kalibrierungsverfahren einer Stereokamera bekannt, das einen Einfluss einer Windschutzscheibe berücksichtigt. PTL 2 offenbart ein Kalibrierungsverfahren einer Stereokamera, die eine erste Kamera und eine zweite Kamera enthält und über einen durchsichtigen Körper einen Gegenstand fotografiert. Um einen hochgenauen Kalibrierungsparameter zu berechnen, berechnet dieses Kalibrierungsverfahren einen Korrekturparameter zum Kalibrieren einer absoluten Positionsabweichung, der die Abweichung von Koordinaten eines Bildes des Gegenstands, die durch den durchsichtigen Körper bewirkt wird, in einem Bild, das durch die erste Kamera fotografiert wird, und/oder einem Bild, das durch die zweite Kamera fotografiert wird, angibt. Ferner fotografiert die Stereokamera ein Kalibrierungswerkzeug und erfasst ein erstes fotografiertes Bild, das durch die erste Kamera erhalten wird, und ein zweites fotografiertes Bild, das durch die zweite Kamera erhalten wird. Ferner wird auf der Grundlage des ersten fotografierten Bildes und des zweiten fotografierten Bildes ein Korrekturparameter zum Kalibrieren einer relativen Positionsabweichung, die eine Abweichung einer Parallaxe zwischen dem Bild des Gegenstands im ersten fotografierten Bild und dem Bild des Gegenstands im zweiten fotografierten Bild angibt, berechnet. Es wird bewirkt, dass die Stereokamera einen Korrekturparameter auf der Grundlage eines Korrekturparameters zum Kalibrieren der absoluten Positionsabweichung und des Korrekturparameters zum Kalibrieren der relativen Positionsabweichung speichert. Gemäß der obigen Prozedur wird die Stereokamera kalibriert.
PTL 2 beschreibt, dass es möglich ist, einen hochgenauen Korrekturparameter zu berechnen. Andererseits ist im Fall einer Stereokamera mit einem weiten Bildfeldwinkel, wie in PTL 1 beschrieben, eine Bewertungstafel (im Folgenden als eine Tafel bezeichnet) für die Stereokamera erforderlich und daher ist es unvermeidbar, eine Tafelgröße zu vergrößern, und ein Fahrzeughersteller muss eine Fahrzeugfertigungslinie auf einen großen Maßstab erneuern. Wenn z. B. eine Tafel an einer Position angeordnet ist, die 3 m entfernt ist, ist bei einer Stereokamera mit einem Bildfeldwinkel von 40 Grad in einer horizontalen Richtung die Tafel mit näherungsweise 2 m erforderlich. Wenn andererseits die Tafel an einer Position angeordnet ist, die von der Stereokamera mit einem horizontalen Bildfeldwinkel von 120 Grad 3 m entfernt ist, ist die Tafel mit näherungsweise 10 m erforderlich. Wenn ferner die Tafel an einer Position angeordnet ist, die von der Stereokamera mit einem horizontalen Bildfeldwinkel von 150 Grad 3 m entfernt ist, ist die Tafel mit näherungsweise 22 m erforderlich.
Obwohl es bezüglich einer Tafelgröße denkbar ist, die notwendige Tafelgröße zu verkleinern, indem bewirkt wird, dass ein Abstand zwischen der Stereokamera und der Tafel enger ist, wird ein Bild auf einem Sensor unscharf abgebildet, und daher ist es nicht möglich, eine genaue Kalibrierung durchzuführen. Wie oben beschrieben ist, hängt die Tafelgröße erheblich vom horizontalen Bildfeldwinkel der Stereokamera ab, was ein Problem für die Bildfeldwinkelaufweitung der Stereokamera ist.As for a panel size, although it is conceivable to reduce the necessary panel size by making a distance between the stereo camera and the panel narrower, an image on a sensor is blurred, and therefore it is not possible to perform accurate calibration . As described above, the panel size largely depends on the horizontal field angle of the stereo camera, which is a problem for the field angle expansion of the stereo camera.
Entgegenhaltungslistecitation list
Patentliteraturpatent literature
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PTL 1:
JP 2019-32409 A JP 2019-32409 A -
PTL 2:
JP 2019-132855 A JP 2019-132855 A
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention
Technisches ProblemTechnical problem
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das obige Problem gemacht und schafft eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung und eine Bildkorrektureinrichtung, die eine Stereokamera mit einem weiten Bildfeldwinkel genau kalibrieren können, ohne eine Tafelgröße zu vergrößern.The present invention has been made in view of the above problem, and provides a stereo image processing apparatus and an image correction device which can accurately calibrate a stereo camera having a wide angle of view without increasing a panel size.
Lösung des Problemsthe solution of the problem
Diese Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Folgendes: eine Bildgebungseinheit, die unter Verwendung mehrerer Kameras ein Objekt abbildet; eine Stereoabgleicheinheit, die einen Stereoabgleich auf mehreren Bildern, die durch die Bildgebungseinheit abgebildet werden, durchführt und eine Parallaxe detektiert; und eine Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitungseinheit, die eine Pixelverschiebung, die bewirkt wird, wenn das Objekt abgebildet wird, korrigiert. Ein Bildfeldwinkel der Bildgebungseinheit enthält einen ersten Bildfeldwinkelbereich und einen zweiten Bildfeldwinkelbereich, der in einer horizontalen Richtung weiter als der erste Bildfeldwinkelbereich ist. Die Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitungseinheit führt auf der Grundlage des Pixelverschiebungsbetrags, der aus dem ersten Bildfeldwinkelbereich erhalten wird, eine Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitung auf dem zweiten Bildfeldwinkelbereich durch.This stereo imaging device according to the present invention includes: an imaging unit that images an object using a plurality of cameras; a stereo matching unit that performs stereo matching on a plurality of images imaged by the imaging unit and detects parallax; and a pixel shift correction processing unit that corrects a pixel shift caused when the object is imaged. A field angle of the imaging unit includes a first field angle range and a second field angle range that is wider than the first field angle range in a horizontal direction. The pixel shift correction processing unit performs pixel shift correction processing on the second field angle range based on the pixel shift amount obtained from the first field angle range.
Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention
Gemäß einer Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung und eine Bildkorrektureinrichtung zu schaffen, die eine Stereokamera mit einem weiten Bildfeldwinkel genau kalibrieren können, ohne eine Tafelgröße zu vergrößern.According to a stereo image processing apparatus according to the present invention, it is possible to provide a stereo image processing apparatus and an image corrector which can accurately calibrate a stereo camera having a wide angle of view without increasing a panel size.
Figurenlistecharacter list
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1A ist ein Blockdiagramm zum Beschreiben einer Konfiguration einer Stereokamera-Bildverarbeitungsvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform.1A 14 is a block diagram for describing a configuration of a stereo cameraimage processing device 10 according to a first embodiment. -
1B ist ein Entwurfsdiagramm zum Beschreiben des Betriebs der Stereokamera-Bildverarbeitungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform.1B 14 is an outline diagram for describing the operation of the stereo cameraimage processing device 10 according to the first embodiment. -
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Relation zwischen einer Windschutzscheibe 1 und einem Lichtstrahl veranschaulicht.2 12 is a schematic diagram illustrating a relation between awindshield 1 and a light beam. -
3 veranschaulicht eine Änderung eines Bildes auf einem Bildsensor einer rechten Kamera 50, wenn die Windschutzscheibe 1 an einem Fahrzeug angebracht ist.3 12 illustrates a change of an image on an image sensor of aright camera 50 when thewindshield 1 is mounted on a vehicle. -
4 veranschaulicht ein Beispiel für ein Berechnungsergebnis eines Betrags einer Pixelverschiebung in einer vertikalen Richtung, die durch die Windschutzscheibe 1 bewirkt wird.4 FIG. 11 illustrates an example of a calculation result of an amount of pixel shift in a vertical direction caused by thewindshield 1. FIG. -
5 veranschaulicht einen typischen Einfluss einer Schwankung der Windschutzscheibe 1.5 1 illustrates a typical influence of a fluctuation of thewindshield 1. -
6 veranschaulicht ein Beispiel für eine Grafik, die eine Relation zwischen Pixelverschiebungsbeträgen in der vertikalen Richtung bei einem Bildfeldwinkel A und einem Bildfeldwinkel B veranschaulicht.6 FIG. 13 shows an example of a graph showing a relation between pixel shift amounts in the vertical direction at a field angle A and a field angle B. FIG. -
7 ist ein schematisches Diagramm, das eine Situation, dass diverse Fertigungsschwankungen einer Windschutzscheibe auftreten, und eine Situation, dass relative Positionen einer Stereokamera und der Windschutzscheibe im Vergleich mit einer Norm (einem Sollzustand) abweichen, veranschaulicht.7 12 is a schematic diagram illustrating a situation that various manufacturing variations of a windshield occur and a situation that relative positions of a stereo camera and the windshield deviate compared with a norm (a target state). -
8 ist ein Ablaufplan, der eine Prozedur zum Erhalten eines Korrekturparameters der Stereokamera veranschaulicht.8th Fig. 12 is a flowchart showing a procedure for obtaining a correction parameter of the stereo camera. -
9 ist eine Grafik zum Beschreiben der Ableitung einer Korrekturfunktion.9 Fig. 12 is a graph for describing the derivation of a correction function. -
10 ist eine Grafik, die eine Wirkung einer Korrektur gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.10 14 is a graph illustrating an effect of correction according to the present embodiment. -
11 veranschaulicht ein Verfahren zum Ableiten einer Korrekturfunktion C100.11 illustrates a method for deriving a correction function C100. -
12 veranschaulicht ein Beispiel für eine Kalibrierungstafel.12 illustrates an example of a calibration panel. -
13 ist ein Ablaufplan zum Beschreiben einer Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.13 14 is a flowchart for describing a stereo image processing apparatus according to a second embodiment. -
14 ist ein Beispiel für eine Grafik, die eine Relation zwischen einem Intervalländerungsbetrag BD und einem Pixelverschiebungsbetrag in einer vertikalen Richtung beim Bildfeldwinkel A veranschaulicht.14 FIG. 12 is an example of a graph showing a relation between an interval change amount BD and a pixel shift amount in a vertical direction at field angle A. FIG. -
15 ist ein Ablaufplan zum Beschreiben einer Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.15 14 is a flowchart for describing a stereo image processing apparatus according to a third embodiment. -
16 ist ein Ablaufplan zum Beschreiben einer Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.16 14 is a flowchart for describing a stereo image processing apparatus according to a fourth embodiment. -
17 veranschaulicht ein Berechnungsergebnis einer Pixelverschiebung in der horizontalen Richtung, die durch die Windschutzscheibe bewirkt wird.17 Fig. 12 illustrates a calculation result of a pixel shift in the horizontal direction caused by the windshield. -
18 veranschaulicht einen Pixelverschiebungsbetrag in der horizontalen Richtung an einer Position von 0 Grad des vertikalen Bildfeldwinkels nach der Transformation in (fsin θx, fsin θy) durch einen Affinitätsprozessor 20a und einer anschließenden Verarbeitung durch eine Einheit 300 zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen Bildes.18 12 illustrates a pixel shift amount in the horizontal direction at a position of 0 degrees of vertical field angle after transformation into (fsin θx, fsin θy) by an affinity processor 20a and subsequent processing by a left/right monocularimage generation unit 300. -
19 veranschaulicht ein Verfahren zum Ableiten einer Korrekturfunktion C400.19 illustrates a method for deriving a correction function C400. -
20 ist eine Grafik, die eine Wirkung einer Korrektur gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht20 14 is a graph illustrating an effect of correction according to the fourth embodiment
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Im Folgenden wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den begleitenden Zeichnungen sind in einigen Fällen funktional gleiche Elemente durch dieselben Zahlen bezeichnet. Es sei erwähnt, dass die begleitenden Zeichnungen Ausführungsformen veranschaulichen, die mit dem Prinzip der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen und dem Verständnis der vorliegenden Offenbarung dienen, jedoch nicht verwendet werden, um die vorliegende Offenbarung auf eine einschränkende Weise zu interpretieren. Eine Beschreibung in dieser Beschreibung ist lediglich ein typisches Beispiel und ist nicht dafür vorgesehen, die Ansprüche oder die Anwendungen der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken.In the following, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, in some cases functionally the same elements are denoted by the same numbers. It should be noted that the accompanying drawings illustrate embodiments consistent with the principle of the present disclosure and are useful for understanding the present disclosure, but are not used to interpret the present disclosure in a limiting manner. A description in this specification is by way of example only and is not intended to limit the claims or the applications of the present disclosure in any way.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform in ausreichender Detailtiefe beschrieben wird, damit der Fachmann auf dem Gebiet die vorliegende Offenbarung implementieren kann, ist es notwendig zu verstehen, dass die vorliegende Ausführungsform in anderen Ausführungsformen erzielt werden kann und es möglich ist, Konfigurationen und Strukturen zu ändern und diverse Elemente auszutauschen, ohne vom Umfang und vom Erfindungsgedanken der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sollte die folgende Beschreibung nicht als darauf eingeschränkt interpretiert werden.Although the present embodiment is described in sufficient detail to enable those skilled in the art to implement the present disclosure, it is necessary to understand that the present embodiment can be achieved in other embodiments and it is possible to change configurations and structures and diversify Replace elements without departing from the scope and spirit of the technical idea of the present disclosure. Accordingly, the following description should not be construed as limited thereto.
[Erste Ausführungsform][First embodiment]
Eine Konfiguration einer Stereokamera-Bildverarbeitungsvorrichtung 10 (im Folgenden als eine Bildverarbeitungsvorrichtung 10 bezeichnet) gemäß der ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf
Diese Bildverarbeitungsvorrichtung.10 enthält z. B. eine Bildverarbeitungseinheit 100, eine Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheit 200, eine Einheit 300 zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen Bildes, eine Straßenoberflächenquerschnittsform-Schätzeinheit 400, eine Stereobildgebungseinheit 500 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands, eine Hybrideinheit 600 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands und eine Alarmsteuereinheit 700.This image processing device.10 contains e.g. B. an
Wie in
Andererseits gibt es einen Bereich (im Folgenden als ein „Monokularbildgebungsbereich“ bezeichnet), von dem lediglich durch eine der linken und der rechten Kamera (50 oder 60) ein Bild erhalten werden kann, auf der linken und der rechten Seite des Stereobildgebungsbereichs. Obwohl die Genauigkeit der Abstandsmessung im Monokularbildgebungsbereich im Vergleich zum Stereobildgebungsbereich schlecht ist, ist es durch das Einstellen eines derartigen Monokularbildgebungsbereichs möglich, eine Stereokamera zu konfigurieren, die einen dreidimensionalen Gegenstand mit einem weiteren Winkel detektieren kann. Wie später beschrieben wird, wird der Abstand vom Fahrzeug zum dreidimensionalen Gegenstand im Monokularbildgebungsbereich gemäß einem Abstandsmessergebnis auf der Grundlage der Parallaxe im Stereobildgebungsbereich gemessen und die Umgebung des Fahrzeugs wird erkannt.On the other hand, there is an area (hereinafter referred to as a “monocular imaging area”) from which an image can be obtained only by one of the left and right cameras (50 or 60) on the left and right sides of the stereo imaging area. Although the distance measurement accuracy in the monocular imaging field is poor compared to the stereo imaging field, it is through the adjustment Of such a monocular imaging range, it is possible to configure a stereo camera that can detect a three-dimensional object with a wider angle. As will be described later, the distance from the vehicle to the three-dimensional object in the monocular imaging area is measured according to a distance measurement result based on the parallax in the stereo imaging area, and the surroundings of the vehicle are recognized.
Obwohl nicht veranschaulicht, enthalten die rechte Kamera 50 und die linke Kamera 60 jeweils ein Objektiv und einen Bildsensor. Die linke und die rechte Kamera 50 und 60 erfassen jeweils über ein Objektiv unter Verwendung des Bildsensors ein Bild eines Objekts (bilden es ab). Die Bildverarbeitungsvorrichtung 10 erfasst ein Bild P1 (erstes Bild) von der rechten Kamera 50 und erfasst ein Bild P2 (zweites Bild) von der linken Kamera 60.Although not illustrated, the
Die Bildverarbeitungseinheit 100 enthält z. B. die Affinitätsprozessoren 20a und 20b, die Leuchtdichte-Korrektureinrichtungen 21a und 21b, die Pixelinterpolationseinrichtungen 22a und 22b und die Leuchtdichte-Informationsgeneratoren 23a und 23b. Die Bildverarbeitungseinheit 100 wendet eine vorgegebene Bildverarbeitung auf die Bilder P1 und P2 an, die durch die linke und die rechte Kamera 50 und 60 erhalten werden, und führt die Bilder P1 und P2 der Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheit 200 und der Einheit 300 zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen Bildes zu.The
Der Affinitätsprozessor 20a wendet eine Affinitätsverarbeitung auf das Bild P1 von der rechten Kamera 50 an. Die Affinitätsverarbeitung ist z. B. eine lineare Koordinatentransformationsverarbeitung, kann jedoch eine nichtlineare Operation enthalten. Als ein Ergebnis des Durchführens dieser Affinitätsverarbeitung erfasst der Affinitätsprozessor 20a ein Bild P3 (drittes Bild). Ebenso wendet der Affinitätsprozessor 20b eine Affinitätsverarbeitung auf das Bild P2 von der linken Kamera 60 an und erfasst ein Bild P4 (viertes Bild).The affinity processor 20a applies affinity processing to the image P<b>1 from the
Die Affinitätsprozessoren 20a und 20b können außerdem eine andere Verzerrungstransformationsverarbeitung als die Affinitätsverarbeitung ausführen. In der vorliegenden Ausführungsform wird fsin θ eines Projektionsverfahrens eines Fischaugenobjektivs projektiv in ein Koordinatensystem von (ftan θx, ftan θy) transformiert. Hier stellt f eine Brennweite des Fischaugenobjektivs dar, θ stellt einen Bildfeldwinkel dar, der auf das Fischaugenobjektiv einfällt, und θx und θy stellen eine horizontale und eine vertikale Komponente des Bildfeldwinkels dar, der auf das Fischaugenobjektiv einfällt. Ferner korrigieren die Affinitätsprozessoren 20a und 20b in der vorliegenden Ausführungsform eine Pixelverschiebung in einer vertikalen Richtung, die durch einen Einfluss der Windschutzscheibe bewirkt wird. Das heißt, die Affinitätsprozessoren 20a und 20b fungieren als eine Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitungseinheit, die die Pixelverschiebung korrigiert.The affinity processors 20a and 20b can also perform distortion transformation processing other than the affinity processing. In the present embodiment, fsin θ of a projection method of a fisheye lens is projectively transformed into a coordinate system of (ftan θx, ftan θy). Here, f represents a focal length of the fisheye lens, θ represents a field angle incident on the fisheye lens, and θx and θy represent horizontal and vertical components of the field angle incident on the fisheye lens. Further, in the present embodiment, the affinity processors 20a and 20b correct a pixel shift in a vertical direction caused by an influence of the windshield. That is, the affinity processors 20a and 20b function as a pixel shift correction processing unit that corrects the pixel shift.
Die Leuchtdichte-Korrektureinrichtung 21a korrigiert die Leuchtdichte von jedem Pixel des Bildes P3. Zum Beispiel korrigiert die Leuchtdichte-Korrektureinrichtung 21a die Leuchtdichte von jedem Pixel des Bildes P3 auf der Grundlage einer Verstärkung der rechten Kamera 50, einer Differenz der Verstärkung von jedem Pixel im Bild P3 oder dergleichen. Ebenso korrigiert die Leuchtdichte-Korrektureinrichtung 21b die Leuchtdichte von jedem Pixel des Bildes P4.The luminance corrector 21a corrects the luminance of each pixel of the image P3. For example, the luminance corrector 21a corrects the luminance of each pixel of the image P3 based on a gain of the
Die Pixelinterpolationseinrichtung 22a führt eine Interpolationsverarbeitung auf dem Bild P3 durch. Die Pixelinterpolationseinrichtung 22a setzt z. B. ein RAW-Bild in ein Farbbild um. Ebenso führt die Pixelinterpolationseinrichtung 22b eine Interpolationsverarbeitung auf dem Bild P4 durch.The pixel interpolator 22a performs interpolation processing on the image P3. The pixel interpolator 22a sets e.g. B. Convert a RAW image to a color image. Also, the pixel interpolator 22b performs interpolation processing on the image P4.
Der Leuchtdichte-Informationsgenerator23a erzeugt Leuchtdichteinformationen des Bildes P3. Der Leuchtdichte-Informatiönsgenerator 23a setzt z. B. Informationen, die ein Farbbild angeben, in Leuchtdichteinformationen zum Erzeugen eines Parallaxenbildes um. Ebenso erzeugt der Leuchtdichte-Informationsgenerator 23b Leuchtdichteinformationen des Bildes P4.The luminance information generator 23a generates luminance information of the picture P3. The luminance information generator 23a sets e.g. B. converts information indicating a color image into luminance information for generating a parallax image. Also, the luminance information generator 23b generates luminance information of the picture P4.
Die Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheit 200 erzeugt unter Verwendung eines Bildes des oben beschriebenen Stereobildgebungsbereichs (des gemeinsamen Bildfeldbereichs) aus den erhaltenen Bildern P3 und P4 ein Stereoparallaxenbild des Stereobildgebungsbereichs. Die Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheit 200 enthält eine Belichtungseinstellungseinheit 210 und eine Empfindlichkeitseinstellungseinheit 220 und kann konfiguriert sein, eine Rückkopplung von Belichtungsbeträgen, Empfindlichkeit und dergleichen der linken und der rechten Kamera 50 und 60 an die Kameras 50 und 60 steuern zu können. Außerdem enthält die Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheit 200 ferner eine Geometriekorrektureinheit 230, die eine geometrische Korrektur auf dem linken und dem rechten Bild durchführt, eine Abgleicheinheit 240, die eine Abgleichverarbeitung auf dem linken und dem rechten Bild durchführt, eine Pixelverschiebungsbetrags-Berechnungseinheit 260, die einen Pixelverschiebungsbetrag berechnet, und eine Korrekturfunktions-Ableitungseinheit 270, die eine Korrekturfunktion ableitet, die später beschrieben wird. Die Pixelverschiebungsbetrags-Berechnungseinheit 260 und die Korrekturfunktions-Ableitungseinheit 270 bilden zusammen mit den Affinitätsprozessoren 20a und 20b eine Pixelverschiebungs-Korrekturverarbeitungseinheit. Die Straßenoberflächenquerschnittsform-Schätzeinheit 400.schätzt eine Querschnittsform einer Straßenoberfläche einer Straße, für die geplant ist, dass das Fahrzeug, auf dem die Bildverarbeitungsvorrichtung 10 angebracht ist, darauf fährt. Einzelheiten der Straßenoberflächenquerschnittsform-Schätzeinheit 400 können gleichartig wie diejenigen einer Vorrichtung sein, die in
Die Einheit 300 zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen Bildes erzeugt ein Bild eines anderen Bereichs als der oben beschriebene Stereobildgebungsbereich aus den erhaltenen Bildern P3 und P4 als ein Monokularbildgebungsbild. Hier führt die Einheit 300 zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen Bildes eine projektive Transformation durch, derart, dass Längen der Einheitslänge entlang derselben horizontalen Linie des linken und des rechten Monokularbildgebungsbildes wechselseitig gleiche Abstände angeben.The left/right monocular
Die Stereobildgebungseinheit 500 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands detektiert einen dreidimensionalen Gegenstand im Stereobildgebungsbereich gemäß dem Stereoparallaxenbild, das durch die Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheit 200 erzeugt wird. Ferner wird ein Stereoabgleich auf den detektierten dreidimensionalen Gegenstand angewendet, um die Parallaxe zu detektieren und eine Art des dreidimensionalen Gegenstands (ein Fußgänger, ein Fahrrad, ein Fahrzeug, ein Gebäude oder dergleichen) zu identifizieren. Der dreidimensionale Gegenstand wird detektiert und die Art des dreidimensionalen Gegenstands wird identifiziert, um die Art weiter zu spezifizieren, die für die vorbeugende Sicherheit verwendet werden soll. Wenn ein Fahrzeug detektiert wird, kann ein Ergebnis dieser Detektion zur Folgesteuerung eines vorausfahrenden Fahrzeugs, zur Bremssteuerung zur Zeit eines Notfalls und dergleichen verwendet werden. Wenn der detektierte dreidimensionale Gegenstand ein Fußgänger oder ein Fahrrad ist, ist es möglich, eine Notfallbremssteuerung oder eine Alarmsteuerung auszuführen. Bei einem Gegenstand, der plötzlich in Richtung eines Fahrzeugs erscheint, wird im Vergleich zu einem ortsfesten Gegenstand ein Alarm ausgegeben oder eine Steuerung für ein Objekt innerhalb eines Bildfeld-Weitwinkelbereichs wird durchgeführt. Durch das Messen des Abstands zum detektierten Gegenstand und das Schätzen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts, das chronologisch nachverfolgt wird, kann die Alarmsteuereinheit 700 angemessener einen Alarm ausgeben und eine Steuerung durchführen.The
Die Hybrideinheit 600 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands synthetisiert das Stereoparallaxenbild und das Monokularbildgebungsbild, um ein Hybridbild zu erzeugen, und detektiert den dreidimensionalen Gegenstand auf der Grundlage dieses Hybridbildes. Das Hybridbild wird synthetisiert, indem das Monokularbildgebungsbild auf der linken und der rechten Seite des Stereoparallaxenbildes angeordnet wird. Die Hybrideinheit 600 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands detektiert im Hybridbild einen dreidimensionalen Gegenstand, der im Monokularbildgebungsbereich vorhanden ist, gemäß Informationen über die Parallaxe im Stereoparallaxenbild oder dergleichen und detektiert einen Abstand zu diesem dreidimensionalen Gegenstand. Ferner detektiert die Hybrideinheit 600 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands einen dreidimensionalen Gegenstand, der zu einem Hindernis wird, im Monokularbildgebungsbild und führt ferner die Identifikation eines Fußgängers, eines Fahrrads, eines Fahrzeugs oder dergleichen als das Spezifizieren einer Art durch Musterabgleich auf gleichartige Weise wie beim Stereobildgebungsbereich durch.The hybrid three-dimensional
Wie oben beschrieben ist, führen die Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheit 200 und die Einheit 300 zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen Bildes eine Bildumsetzung durch, derart, dass die Längen der Einheitslänge entlang derselben horizontalen Linie auf den Bildern des Stereobildgebungsbereichs und des Monokularbildgebungsbereichs wechselseitig gleiche Abstände sind. Daher wird z. B. dann, wenn der dreidimensionale Gegenstand (das Messobjekt), der im Monokularbildgebungsbereich detektiert wird, eine Person ist, eine Fußposition der Person in einer Oben/Unten-Richtung des Monokularbildgebungsbildes im Monokularbildgebungsbereich detektiert und der Abstand zur Person wird unter Verwendung der Positionsinformationen, die durch die Straßenoberflächenquerschnittsform-Schätzeinheit 400 erhalten werden und durch eine Stereobildgebung erhalten werden, geschätzt. Im Fall des Fahrzeugs ist es möglich, einen Abstand vom Fahrzeug zur Person zu schätzen, indem eine Bodenkontaktfiäche zwischen dem Fahrzeug und einer Bodenoberfläche detektiert wird.As described above, the stereo parallax
Die Stereobildgebungseinheit 500 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands und die Hybrideinheit 600 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands detektieren den dreidimensionalen Gegenstand, identifizieren, ob der dreidimensionale Gegenstand ein Fußgänger, ein Fahrrad oder ein Fahrzeug aus den dreidimensionalen Gegenständen ist, und spezifizieren dadurch ferner die Art, die zur vorbeugenden Sicherheit verwendet werden soll. Ein Fahrzeugdetektionsergebnis wird zum Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs, zur Bremssteuerung zur Zeit eines Notfalls und dergleichen verwendet. Im Fall eines Fußgängers oder eines Fahrrads wird grundsätzlich eine Maßnahme ergriffen, um eine Notfallbremsung anzuwenden, und wird für einen Alarm an den Fußgänger oder das Fahrrad, der bzw. das plötzlich erscheint, und insbesondere zur Steuerung eines Fahrzeugs verwendet. Bei einem Gegenstand, der plötzlich erscheint, wird im Vergleich zu einem ortsfesten Gegenstand ein Alarm ausgegeben oder für ein Objekt in einem Bildfeld-Weitwinkelbereich wird eine Steuerung durchgeführt. Durch das Messen eines Abstands zum detektierten Gegenstand und das Schätzen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts, das chronologisch nachverfolgt wird, gibt die Alarmsteuereinheit 700 angemessener einen Alarm aus oder führt angemessener eine Steuerung durch.The
Wie oben beschrieben ist, wird der Abstand zum Objekt im Monokularbildgebungsbereich der Stereokamera gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung der Position der Bodenkontaktfläche mit dem Fuß einer Person oder dem Boden des Fahrzeugs geschätzt. Wenn daher aufgrund eines Einflusses einer Windschutzscheibe bewirkt wird, dass eine Detektionsposition in der Oben/Unten-Richtung des Bildes abweicht, tritt ein Abstandsmessfehler auf.As described above, the distance to the object in the monocular imaging range of the stereo camera according to the present embodiment is estimated using the position of the ground contact surface with a person's foot or the ground of the vehicle. Therefore, if a detection position is caused to deviate in the up/down direction of the image due to an influence of a windshield, a distance measurement error occurs.
Wenn ein Lichtstrahl auf die Windschutzscheibe 1 einfällt, wird der Lichtstrahl gemäß dem Brechungsgesetz von Snellius gebrochen. Wenn hier die Neigungen von zwei Flächen der Windschutzscheibe 1, durch die sich ein Lichtstrahl ausbreitet, dieselben sind, sind die Neigungen der Lichtstrahlen des einfallenden Lichts und des Emissionslichts dieselben. Wie in
Wie in
Es sei erwähnt, dass
Wie unter Bezugnahme auf
Eine Grafik in
- - Objektivparameter
- • Brennweite: 4 mm
- • Projektion: fsin θ
- - Glasparameter
- • Krümmungsradius (vertikal, horizontal): 2 m
- • Brechungsindex: 1,543
- - Sensorparameter
- • Pixelschrittweite: 4 µm
- - Positions-/Stellungsparameter
- • Grundlinienlänge: 160 mm
- • Abstand zwischen Objektiv und Glas: 40 mm
- • Neigung des Glases: 25 Grad
- - Lens parameters
- • Focal Length: 4mm
- • Projection: fsin θ
- - Glass parameters
- • Radius of curvature (vertical, horizontal): 2 m
- • Refractive Index: 1.543
- - Sensor parameters
- • Pixel pitch: 4 µm
- - Position/pose parameters
- • Baseline length: 160 mm
- • Distance between lens and glass: 40mm
- • Glass tilt: 25 degrees
Obwohl hier eine tatsächliche Form der Windschutzscheibe 1 eine gekrümmte Fläche ist, die nicht lediglich einen Krümmungsradius, sondern außerdem einen Koeffizienten höherer Ordnung aufweist, beeinflusst eine größere Krümmung (ein Koeffizienten zweiter Ordnung), die sich erheblich ändert, hauptsächlich eine Neigung eines Lichtstrahls und daher wird in der vorliegenden Ausführungsform lediglich die Krümmung verwendet. Dies ist so, weil ein Einfallsbereich von der Windschutzscheibe 1 der Stereokamera lokal ist.Here, although an actual shape of the
Herkömmlicherweise wurde z. B. ein Pixelverschiebungs-Korrekturverfahren wie etwa die Technik aus PTL 2 vorgesehen, um diesen Bildverschiebungsbetrag zu korrigieren. Jedoch ist es, wie oben beschrieben ist, unvermeidbar, eine Tafelgröße zu vergrößern und ein Fahrzeughersteller muss eine Fahrzeugfertigungslinie auf einen großen Maßstab erneuern. Obwohl es ferner andererseits außerdem denkbar ist, eine Pixelverschiebung, die durch die Windschutzscheibe bewirkt wird, mit einem festen Wert zu korrigieren, tritt aufgrund eines Einflusses einer Fertigungsschwankung oder einer Schwankung der Befestigung der Windschutzscheibe oder dergleichen ein Fehler auf.Conventionally z. For example, a pixel shift correction method such as the technique of
Hier werden z. B. ein Bildfeldwinkel A, der einen horizontalen Bildfeldwinkel von 60 Grad und einen vertikalen Bildfeldwinkel von 0 Grad aufweist, und ein Bildfeldwinkel B, der einen horizontalen Bildfeldwinkel von 0 Grad und einen vertikalen Bildfeldwinkel von -20 Grad aufweist (
Die vertikale Achse der Grafik in
- (a) einen Fall, bei dem die Windschutzscheibe von einer Normposition nach links oder nach rechts abweicht (±2 mm)
- (b) einen Fall, bei dem die Windschutzscheibe in der Oben/Unten-Richtung von der Normposition abweicht (±2 mm)
- (c) einen Fall, bei dem ein Neigungswinkel der Windschutzscheibe von einem Normwinkel abweicht (±1 Grad)
- (d) einen Fall, bei dem die Glasdicke der Windschutzscheibe von einem Normwert abweicht (±0,1 mm)
- (e) einen Fall, bei dem eine Mittelposition der Windschutzscheibe von einer Normposition abweicht (Abweichung des Krümmungsradius: ±3 mm)
- (f) einen Fall, bei dem die Windschutzscheibe eine rotatorische Abweichung in der Links/Rechts-Richtung von einer Normposition bewirkt (±1 Grad)
- (g) einen Fall, bei dem ein Intervall zwischen der Kamera und der Windschutzscheibe von einem Normwert abweicht (±2 mm)
- (a) a case where the windshield deviates from a standard position to the left or to the right (±2 mm)
- (b) a case where the windshield deviates from the standard position in the up/down direction (±2mm)
- (c) a case where a tilt angle of the windshield deviates from a standard angle (±1 degree)
- (d) a case where the windscreen glass thickness deviates from a standard value (±0.1 mm)
- (e) a case where a center position of the windshield deviates from a standard position (deviation in radius of curvature: ±3 mm)
- (f) a case where the windshield causes a rotational deviation in the left-right direction from a standard position (±1 degree)
- (g) a case where an interval between the camera and the windshield deviates from a standard value (±2mm)
Wie aus
Zuerst wird die Stereokamera auf dem Fahrzeug angebracht, auf dem die Windschutzscheibe noch nicht angebracht ist (F101). Daraufhin wird eine Kalibrierungstafel durch die Stereokamera abgebildet (ohne die Windschutzscheibe) (F102).First, the stereo camera is mounted on the vehicle where the windshield is not already mounted (F101). A calibration panel is then imaged by the stereo camera (without the windshield) (F102).
Ferner wird die Windschutzscheibe auf dem Fahrzeug angebracht (F103) und die Stereokamera bildet die Kalibrierungstafel durch die Windschutzscheibe ab (F104). Ferner werden das Bild (F102) der Kalibrierungstafel, die ohne die Windschutzscheibe abgebildet worden ist, und das Bild (F104) der Kalibrierungstafel, die durch die Windschutzscheibe fotografiert worden ist, verglichen und der Pixelverschiebungsbetrag in der vertikalen Richtung bei einem vorgegebenen Bildfeldwinkel wie etwa im Bereich von -20 Grad bis +20 Grad des horizontalen Bildfeldwinkels wird gemessen (F105). Die Kalibrierungstafel gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Kalibrierungstafel mit einer derartigen Größe, dass die Stereokamera einen Bereich z. B. von -20 Grad bis +20 Grad des horizontalen Bildfeldwinkels und von -20 Grad bis +20 Gard des vertikalen Bildfeldwinkels anstelle des gesamten Bildfeldwinkels (z. B. -60 Grad bis +60 Grad), der ein Bildgebungsziel ist, messen kann.Further, the windshield is mounted on the vehicle (F103), and the stereo camera images the calibration panel through the windshield (F104). Further, the image (F102) of the calibration panel imaged without the windshield and the image (F104) of the calibration panel photographed through the windshield are compared, and the pixel shift amount in the vertical direction at a predetermined field angle such as im Range from -20 degrees to +20 degrees of horizontal angle of field is measured (F105). The calibration board according to the present embodiment is a calibration board of such a size that the stereo camera covers an area of e.g. B. from -20 degrees to +20 degrees of horizontal field angle and from -20 degrees to +20 degrees of vertical field angle instead of the total field angle (e.g. -60 degrees to +60 degrees), which is an imaging target .
Anschließend wird der Pixelverschiebungsbetrag beim Bildfeldwinkel A (horizontaler Bildfeldwinkel -60 Grad und vertikaler Bildfeldwinkel 0 Grad) aus dem Pixelverschiebungsbetrag SB beim Bildfeldwinkel B (horizontaler Bildfeldwinkel 0 Grad und vertikaler Bildfeldwinkel -20 Grad) und der Korrelationsfunktion in
Wie oben beschrieben ist, werden in der vorliegenden Ausführungsform das Bild (F102) der Konfigurationstafel, die ohne die Windschutzscheibe abgebildet worden ist, und das Bild (F104) der Kalibrierungstafel, die durch die Windschutzscheibe abgebildet worden ist, verglichen und der Pixelverschiebungsbetrag in der vertikalen Richtung bei dem vorgegebenen Bildfeldwinkel wird detektiert. Ferner wird unter Verwendung einer Korrelationsfunktion (
In der vorliegenden Ausführungsform ist es durch das Korrigieren der zwei Kameras 50 und 60 möglich, einen Einfluss eines Abstandsmessfehlers, der bewirkt wird, wenn Licht an der Windschutzscheibe gebrochen wird, zu unterdrücken. Gemäß dem Korrekturverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Pixelverschiebungsbetrag auf näherungsweise 0,5 Pixel unterdrückt. Wie oben beschrieben ist, wird der Abstand zum Objekt im Monokularbildgebungsbereich der Stereokamera gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung von Informationen über eine Position des Fußes der Person um das Fahrzeug und der Position der Bodenkontaktfläche zwischen dem Fahrzeug und dem Boden geschätzt. Der Monokularbildgebungsbereich ist ein Bereich mit einem weiten Bildfeldwinkel und im Fall des weiten Bildfeldwinkels ist die Genauigkeit einer Abstandsmessung auf einer Seite, die näher an einer Stirnseite liegt, nicht erforderlich, wenn ein relativ nahe befindliches Objekt gemessen wird, derart, dass ein Fehler von näherungsweise 0,5 Pixeln ausreichend annehmbar ist. Folglich ist es möglich, den Einfluss der Windschutzscheibe der Weitwinkelkamera ohne Verwendung einer großen Kalibrierungstafel zu korrigieren.In the present embodiment, by correcting the two
Es sei erwähnt, dass, obwohl die vorliegende Ausführungsform um der Einfachheit der Beschreibung willen das Beispiel beschrieben hat, bei dem der Pixelverschiebungsbetrag bei 0 Grad des vertikalen Bildfeldwinkels korrigiert wird, es sich von selbst versteht, dass es möglich ist, eine Korrektur ebenso bei einem anderen vertikalen Bildfeldwinkel als 0 Grad auszuführen.
Ein Beispiel für die Kalibrierungstafel wird unter Bezugnahme auf
Ferner kann, obwohl der Betrag der Pixelverschiebung in der vertikalen Richtung, der durch den Einfluss der Windschutzscheibe bewirkt wird, in der vorliegenden Ausführungsform durch eine Affinitätsverarbeitung korrigiert wird, ein Verfahren eingesetzt werden, das eine Korrektur zu einer Zeit durchführt, wenn die Hybrideinheit 600 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands eine Abstandsmessung auf dem Monokularbildgebungsbereich durchführt.Further, although the amount of pixel shift in the vertical direction caused by the influence of the windshield is corrected by affinity processing in the present embodiment, a method that performs correction at a time when the
Die Korrekturprozedur, die im Ablaufplan in
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ferner der Bildfeldwinkel A einen horizontalen Bildfeldwinkel von 0 Grad und einen vertikalen Bildfeldwinkel von -60 Grad aufweist und der Bildfeldwinkel B einen horizontalen Bildfeldwinkel von -20 Grad und einen vertikalen Bildfeldwinkel von 0 Grad aufweist, ist dies lediglich ein Beispiel und eine gleichartige Wirkung kann selbst dann erhalten werden, wenn die Werte der horizontalen Bildfeldwinkel und der vertikalen Bildfeldwinkel der Bildfeldwinkel A und B andere Werte als die obigen Werte sind. Obwohl ferner in der vorliegenden Ausführungsform lediglich der Pixelverschiebungsbetrag von lediglich einem Punkt des Bildfeld-Weitwinkelbereichs (des Monokularbildgebungsbereichs) erhalten wird, können unter Verwendung des gleichartigen Verfahrens Pixelverschiebungsbeträge mehrerer Punkte erhalten werden. Obwohl in diesem Fall der Berechnungsumfang ansteigt, ist es möglich, die Korrekturgenauigkeit weiter zu verbessern.Furthermore, although in the present embodiment, the field angle A has a horizontal field angle of 0 degrees and a vertical image field angle of -60 degrees and the field angle B has a horizontal field angle of -20 degrees and a vertical field angle of 0 degrees, this is just an example and a similar effect can be obtained even if the values of the horizontal field angles and the vertical Field angles of the field angles A and B are values other than the above values. Further, although in the present embodiment only the pixel shift amount of only one point of the field wide-angle area (the monocular imaging area) is obtained, pixel shift amounts of plural points can be obtained using the similar method. In this case, although the amount of calculation increases, it is possible to further improve the correction accuracy.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ferner die gerade Linie als die Funktion verwendet wird, die die Korrelation in
[Zweite Ausführungsform][Second embodiment]
Eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf
Ein Ablaufplan in
Wie oben beschrieben ist, nimmt eine Pixelverschiebung proportional zu einem Glaseinfallswinkel zu. Daher wird die Pixelverschiebung in der vertikalen Richtung umso größer, je stärker die Windschutzscheibe geneigt ist. Andererseits neigt sich die Windschutzscheibe in einer horizontalen Richtung nicht und daher ist der Pixelverschiebungsbetrag klein und ist daher zur Verwendung als eine Referenz geeignet. In einem Bereich in der Nähe einer optischen Achse des Objektivs ist die Pixelverschiebung sehr geringfügig und eine Bildgröße ändert sich kaum.As described above, a pixel shift increases in proportion to a glass incidence angle. Therefore, the more the windshield is tilted, the larger the pixel shift in the vertical direction becomes. On the other hand, the windshield does not tilt in a horizontal direction, and therefore the pixel shift amount is small, and hence is suitable for use as a reference. In an area near an optical axis of the lens, pixel shift is very small and an image size hardly changes.
Obwohl die Stereokamera in der Praxis eine optische Achse aufweist, die von einem Zentrum einer Krümmung der Windschutzscheibe abweicht, ist die Pixelverschiebung in der horizontalen Richtung im Vergleich zur vertikalen Richtung sehr geringfügig. Zum Beispiel ist ein Fehler, der durch die Windschutzscheibe bewirkt wird, aus einem Intervall im Bereich von -10 Grad bis +10 Grad in der horizontalen Richtung betrachtet näherungsweise 0,01 % und ist im Vergleich zur vertikalen Richtung sehr geringfügig (Pixelverschiebung in der horizontalen Richtung bei 10 Grad in der horizontalen Richtung, die durch die Windschutzscheibe bewirkt wird: 0,016 Pixel, und die Anzahl der Pixel im Bereich von 0 bis 10 Grad in der horizontalen Richtung: 176 Pixel). Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Änderungsbetrag des Intervalls auf dem Bild zwischen vorgegebenen Positionen in der vertikalen Richtung erhalten und der Bildverschiebungsbetrag wird gemäß diesem Änderungsbetrag detektiert.In practice, although the stereo camera has an optical axis deviated from a center of curvature of the windshield, the pixel shift in the horizontal direction is very small compared to the vertical direction. For example, an error caused by the windshield viewed from an interval ranging from -10 degrees to +10 degrees in the horizontal direction is approximately 0.01% and is very small compared to the vertical direction (pixel shift in the horizontal direction at 10 degrees in the horizontal direction effected by the windshield: 0.016 pixels, and the number of pixels in the range from 0 to 10 degrees in the horizontal direction: 176 pixels). Therefore, in the present embodiment, an amount of change in the interval on the image between predetermined positions in the vertical direction is obtained, and the amount of image shift is detected according to this amount of change.
In einer Prozedur aus
Wenn das Abbilden der Kalibrierungstafel in F201 abgeschlossen ist, wird ein Abstand Z1 zwischen der Stereokamera und der Kalibrierungstafel unter Verwendung der Pixelgrößen des Weiß-und-Schwarz-Musters eines Bildes, das aus dem Bild, das durch die linke Kamera 60 aufgenommen worden ist, einer Affinitätstransformation unterzogen worden ist, und der Informationen über die Größe des Weiß-und-Schwarz-Musters, die vorab gemessen worden ist, geschätzt (F202). Insbesondere dann, wenn die Mustergröße der Kalibrierungstafel in
Daraufhin wird ein Intervall Y1 auf dem aufgenommenen Bild zwischen einer Position bei einem Bildfeldwinkel B1 von 0 Grad des horizontalen Bildfeldwinkels/-20 Grad des vertikalen Bildfeldwinkels und einer Position bei einem Bildfeldwinkel B2 von 0 Grad des horizontalen Bildfeldwinkels/+20 Grad des vertikalen Bildfeldwinkels in dem Bild, das einer Affinitätstransformation unterzogen worden ist, erhalten und ein Intervalländerungsbetrag BD, der durch einen Einfluss des Einsetzens der Windschutzscheibe bewirkt wird, wird aus einem Intervall Y0 zwischen der Position des Bildfeldwinkels B1 und der Position des Bildfeldwinkels B2 unter der Annahme des vorgegebenen Abstands Z0 berechnet (F203).
Ferner wird der Pixelverschiebungsbetrag in der vertikalen Richtung bei einem Bildfeldwinkel A (horizontaler Bildfeldwinkel -60 Grad und vertikaler Bildfeldwinkel 0 Grad) unter Verwendung eines Korrekturparameters geschätzt, wie in
Daraufhin wird auf gleichartige Weise wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung eines Messergebnisses eines Bildverschiebungsbetrags bei einem horizontalen Bildfeldwinkel im Bereich von - 20 Grad bis +20 Grad und eines Verschiebungsbetrags in der vertikalen Richtung beim Bildfeldwinkel A eine Korrekturfunktion C200 abgeleitet (F205). Ferner führen ein Affinitätsprozessor 20a und ein Affinitätsprozessor 20b auf der Grundlage von Parametern einer Affinitätsverarbeitung, wenn keine Windschutzscheibe vorhanden ist, und dieser Korrekturfunktion C200 eine Korrektur durch.Then, in a manner similar to the first embodiment, a correction function C200 is derived using a measurement result of an image shift amount at a horizontal field angle in the range of -20 degrees to +20 degrees and a shift amount in the vertical direction at field angle A (F205). Further, an affinity processor 20a and an affinity processor 20b perform correction based on parameters of affinity processing when there is no windshield and this correction function C200.
Folglich ist es auf gleichartige Weise wie bei der ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform ebenfalls möglich, einen Weitwinkelabschnitt (einen Monokularbildgebungsbereich) auf der Grundlage eines Messergebnisses einer Tafel mit einer vorgegebenen Größe für die Stereokamera mit dem weiten Bildfeldwinkel zu korrigieren. Durch das Durchführen einer Korrektur gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann selbst die Stereokamera mit dem weiten Bildfeldwinkel eine Pixelverschiebung unter Verwendung einer Kalibrierungstafel mit einer kleinen Größe, die nicht den gesamten Bildgebungsbereich enthält, korrigieren. Es sei erwähnt, dass, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der Bildfeldwinkel B10 Grad in der horizontalen Richtung und -20 Grad in der vertikalen Richtung ist und der Bildfeldwinkel B2 0 Grad in der horizontalen Richtung und +20 Grad in der vertikalen Richtung ist, die vorliegende Ausführungsform nicht darauf eingeschränkt ist und selbst dann, wenn die Bedingungen des horizontalen und des vertikalen Bildfeldwinkels geändert werden, eine gleichartige Wirkung erhalten werden kann.Accordingly, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, it is also possible to correct a wide-angle portion (a monocular imaging range) based on a measurement result of a panel having a predetermined size for the stereo camera having the wide field angle. By performing correction according to the present embodiment, even the stereo camera with the wide field angle can correct a pixel shift using a small-sized calibration board that does not contain the entire imaging area. It should be noted that although the field angle B is 10 degrees in the horizontal direction and -20 degrees in the vertical direction and the field angle B2 is 0 degrees in the horizontal direction and +20 degrees in the vertical direction in the present embodiment, the present Embodiment is not limited thereto and even if the conditions of the horizontal and vertical field angles are changed, a similar effect can be obtained.
[Dritte Ausführungsform][Third Embodiment]
Eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf
Zuerst wird eine Kalibrierungstafel durch eine Kamera 60 durch die Windschutzscheibe abgebildet (F301). Diesbezüglich werden relative Positionen/Stellungen zwischen der Kamera 60 und der Kalibrierungstafel geändert, um das Abbilden mehrmals durchzuführen.First, a calibration panel is imaged by a
Daraufhin wird gemäß NPL 1 (Learning OpenCV3: Computer Vision in C++ with the OpenCV Library, Adrian Kaehler, Gary Bradski) eine Differenz zwischen mehreren aufgenommenen Bildern der abgebildeten Kalibrierungstafel und einer tatsächlichen Größe der Kalibrierungstafel beim vorgegebenen Bildfeldwinkel detektiert (F302). Zum Beispiel werden in der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Bilder der Kalibrierungstafel, die im Bereich von - 20 Grad bis +20 Grad des horizontalen Bildfeldwinkels und von-20 Grad bis +20 Grad des vertikalen Bildfeldwinkels abgebildet worden sind, und die Größe der Kalibrierungstafel bei diesen Bildfeldwinkeln verglichen und eine Differenz dazwischen wird detektiert. Es ist möglich, den Pixelverschiebungsbetrag in einem Bereich eines vorgegebenen Bildfeldwinkels auf der Grundlage dieser Differenz zu messen.Then, according to NPL 1 (Learning OpenCV3: Computer Vision in C++ with the OpenCV Library, Adrian Kaehler, Gary Bradski), a difference between several recorded images of the calibration panel shown and an actual size of the calibration panel at the specified field angle is detected (F302). For example, in the present embodiment, the plural images of the calibration board imaged in the range of -20 degrees to +20 degrees in horizontal field angle and from -20 degrees to +20 degrees in vertical field angle and the size of the calibration board in them Field angles are compared and a difference therebetween is detected. It is possible to measure the pixel shift amount in a range of a given field angle based on this difference.
Daraufhin wird ein Verschiebungsbetrag bei einem Bildfeldwinkel A (horizontaler Bildfeldwinkel -60 Grad und vertikaler Bildfeldwinkel 0 Grad) aus einem Verschiebungsbetrag bei einem Bildfeldwinkel B (horizontaler Bildfeldwinkel 0 Grad und vertikaler Bildfeldwinkel -20 Grad) und einer Korrelationsfunktion in
[Vierte Ausführungsform][Fourth embodiment]
Eine Stereobildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf
Zuerst wird eine Bildverarbeitungsvorrichtung 10 auf dem Fahrzeug angebracht (ohne die Windschutzscheibe) (F401). Daraufhin bildet die Bildverarbeitungsvorrichtung 10 eine Kalibrierungstafel ab (F402) und führt durch Affinitätsverarbeitung eine erste projektive Transformation auf das Koordinatensystem von (fsin θx, fsin θy) durch (F403). Die Kalibrierungstafel gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Kalibrierungstafel mit einer derartigen Größe, dass die Stereokamera z. B. einen Bereich von -20 Grad bis +20 Grad des horizontalen Bildfeldwinkels und -20 Grad bis +20 Grad des vertikalen Bildfeldwinkels anstelle des gesamten Bildfeldwinkels (z. B. -60 Grad bis +60 Grad), der ein Bildgebungsziel ist, messen kann.First, an
Ferner wird die Windschutzscheibe auf dem Fahrzeug angebracht (F404) und die Kalibrierungstafel wird durch die Windschutzscheibe abgebildet (F405). Anschließend wird das Bild dieser abgebildeten Konfigurationstafel durch eine Affinitätsverarbeitung einer ersten projektiven Transformation in das Koordinatensystem von (fsin θx, fsin θy) unterzogen (F406). Anschließend werden das Bild der Kalibrierungstafel, das durch die Einheit 300 zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen Bildes verarbeitet worden ist, anschließend ohne die Windschutzscheibe abgebildet worden ist und der ersten projektiven Transformation unterzogen worden ist, und das Bild der Kalibrierungstafel, das durch die Windschutzscheibe fotografiert worden ist und der ersten projektiven Transformation unterzogen worden ist, verglichen und ein Pixelverschiebungsbetrag in der vertikalen Richtung bei einem vorgegebenen Bildfeldwinkel wie etwa im Bereich von -20 Grad bis +20 des horizontalen Bildfeldwinkels wird gemessen (F407). Wie in
Wie oben beschrieben ist, werden in der vierten Ausführungsform zwei projektive Transformationen durchgeführt, um eine Pixelverschiebung in der horizontalen Richtung, die durch die Windschutzscheibe bewirkt wird, zu korrigieren. Gemäß der ersten projektiven Transformation wird das detektierte Bild in das Koordinatensystem von (fsin θx, fsin θy) transformiert und die Pixelverschiebung wird detektiert. Ferner wird die Korrekturfunktion C400 des weiten Bildfeldwinkels geschätzt. Anschließend wird die Pixelverschiebung gemäß der zweiten projektiven Transformation projektiv transformiert, um die Korrekturfunktion C401 zu erhalten, für die die Affinitätsverarbeitung durchgeführt wird.As described above, in the fourth embodiment, two projective transformations are performed to correct a pixel shift in the horizontal direction caused by the windshield. According to the first projective transformation, the detected image is transformed into the coordinate system of (fsin θx, fsin θy) and the pixel shift is detected. Further, the wide field angle correction function C400 is estimated. Then, the pixel shift is projectively transformed according to the second projective transformation to obtain the correction function C401, for which the affinity processing is performed.
Es sei erwähnt, dass, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform durch die erste projektive Transformation eine Transformation in das Koordinatensystem von (fsin θx, fsin θy) durchgeführt wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist. Selbst im Fall von z. B. (fθx, fθy), (2fsin θx/2, 2fsin θy/2) und (2ftan θx/2; 2ftan θy/2) ist es möglich, gleichartige Wirkungen zu erhalten, selbst dann, wenn das Ausmaß der Wirkungen unterschiedlich ist. Abhängig von der Krümmung oder der Neigung der Windschutzscheibe geht die Linearität verloren, wenn z. B. der vertikale Bildfeldwinkel größer wird (-20 Grad oder -30 Grad), und daher nimmt die Wirkung einer Korrektur gemäß der vorliegenden Ausführungsform ab. Diesbezüglich ist es möglich, die Wirkung einer Korrektur gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst in einem derartigen Zustand zu erhalten. Ferner kann die Korrekturfunktion C400 der ersten projektiven Transformation nichtlinear sein, um diese Wirkung zu unterstützen. Ferner kann, obwohl die vorliegende Ausführungsform die Schwankung wie in der ersten Ausführungsform nicht beschrieben hat, selbst dann, wenn Schwankung vorhanden ist, eine gleichartige Wirkung erhalten werden, indem die Schwankung ebenso mit der Korrekturfunktion C401 korrigiert wird.It should be noted that although in the present embodiment a transformation into the coordinate system of (fsin θx, fsin θy) is performed by the first projective transformation, the present invention is not limited thereto. Even in the case of e.g. B. (fθx, fθy), (2fsin θx/2, 2fsin θy/2) and (2ftan θx/2; 2ftan θy/2), it is possible to obtain similar effects even if the magnitude of the effects are different . Depending on the curvature or the slope of the windshield, linearity is lost when e.g. B. the vertical field angle becomes larger (-20 degrees or -30 degrees), and therefore the effect of a correction according to the present embodiment decreases. In this regard, it is possible to obtain the effect of correction according to the present embodiment even in such a state. Furthermore, the correction function C400 of the first projective transform can be non-linear in order to support this effect. Further, although the present embodiment has not described the jitter as in the first embodiment, even if there is jitter, a similar effect can be obtained by correcting the jitter also with the correction function C401.
Obwohl ferner gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Pixelverschiebung in der horizontalen Richtung durch dasselbe Verfahren wie dasjenige in der ersten Ausführungsform erhalten wird, kann eine Pixelverschiebung in der horizontalen Richtung durch dasselbe Verfahren wie diejenigen in der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform erhalten werden. Die erste bis vierte Ausführungsform können kombiniert werden, um eine Pixelverschiebung in der horizontalen und der vertikalen Richtung gleichzeitig zu korrigieren.Further, although according to the present embodiment, a pixel shift in the horizontal direction is obtained by the same method as that in the first embodiment, a pixel shift in the horizontal direction can be obtained by the same method as those in the second embodiment and the third embodiment. The first to fourth embodiments can be combined to correct pixel shift in the horizontal and vertical directions at the same time.
Es sei erwähnt, dass die oben beschriebene vierte Ausführungsform das Beispiel beschrieben hat, bei dem ein Stereobildgebungsbereich und ein Monokularbildgebungsbereich eingestellt sind, und ein Modell auf der Grundlage eines Hybridbildes, das mit den beiden Bereichen integriert worden ist, auf gleichartige Weise wie bei der in PTL 1 beschriebenen Vorrichtung eingesetzt wird. Ein Gesichtspunkt des Schätzens einer Pixelverschiebung in der horizontalen Richtung bei dem weiten Bildfeldwinkel unter Verwendung zweier projektiver Transformationen ist ebenso auf eine reguläre Stereokamera anwendbar, die lediglich einen gemeinsamen Blickfeldbereich aufweist. Ferner ist eine gleichartige Korrektur ebenso auf eine monokulare Kamera anwendbar. Wenn z. B. eine monokulare Kamera verwendet wird, ist es durch das Transformieren des Bildes der monokularen Kamera in das Koordinatensystem von (fsin θx, fsin θy) durch die erste projektive Transformation und das anschließende Transformieren eines Messergebnisses eines Pixelverschiebungsbetrags in das Koordinatensystem von (ftan θx, ftan θy) durch die zweite projektive Transformation möglich, ein Bild des Koordinatensystems von (ftan θx, ftan θy) zu erhalten, bei dem die Pixelverschiebung, die durch die Windschutzscheibe bewirkt wird, unterdrückt ist. Diese Verarbeitung muss lediglich zu einer Zeit der Fertigung eines Fahrzeug, einer Zeit des Austauschens eines Glases und einer Zeit des Überprüfens des Fahrzeugs durchgeführt werden, derart, dass es keine Rolle spielt, ob die Verarbeitung Zeit in Anspruch nimmt. Ferner kann eine gleichartige Wirkung selbst dann erhalten werden, wenn eine Verarbeitung des Durchführens einer Korrektur nach der ersten projektiven Transformation und des Durchführens der zweiten projektiven Transformation auf dem Ergebnis der Korrektur eingesetzt wird, obwohl ein Berechnungsumfang zunimmt.It should be noted that the fourth embodiment described above has described the example in which a stereo imaging area and a monocular imaging area are set, and a model based on a hybrid image which has been integrated with the two areas, in a similar manner to that in
<Abwandlung><Modification>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt und enthält diverse andere Abwandlungen als die oben beschriebenen Ausführungsformen. Zum Beispiel sind die obigen Ausführungsformen im Einzelnen beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung für ein leichtes Verständnis zu beschreiben, und sind nicht notwendigerweise auf diejenigen eingeschränkt, die alle beschriebenen Komponenten enthalten. Ferner kann ein Abschnitt einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform durch eine Konfiguration der anderen Ausführungsform ersetzt werden und die Konfiguration der anderen Ausführungsform kann außerdem zur Konfiguration der bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner können die anderen Komponenten ebenso als Abschnitt der Komponenten jeder Ausführungsform hinzugefügt, gelöscht oder ersetzt werden. Die Korrektur einer Pixelverschiebung, die durch die Windschutzscheibe bewirkt wird, insbesondere ist nicht auf die Affinitätsverarbeitungseinheit eingeschränkt und kann z. B. durch eine Hybrideinheit 600 zur Detektion eines dreidimensionalen Gegenstands oder durch Soft-Verarbeitung durchgeführt werden. Wenn die Soft-Verarbeitung durchgeführt wird, kann ein Pixelverschiebungsbetrag aus einer horizontalen Position eines Objekts unter Verwendung einer Korrekturfunktion erhalten werden und kann als ein Versatz verarbeitet werden, wenn die Abstandsmessung eines Monokularbildgebungsbereichs durchgeführt wird.The present invention is not limited to the above embodiments, and includes various modifications other than the above-described embodiments. For example, the above embodiments have been described in detail to describe the present invention for easy understanding, and are not necessarily limited to those including all components described. Furthermore, a portion of a configuration of a specific embodiment can be replaced with a configuration of the other embodiment, and the configuration of the other embodiment can also be added to the configuration of the specific embodiment. Furthermore, the other components can also be added, deleted or replaced as part of the components of each embodiment. The correction of a pixel shift caused by the windshield, in particular, is not limited to the affinity processing unit and can e.g. B. be performed by a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Windschutzscheibewindshield
- 1010
- Bildverarbeitungsvorrichtungimage processing device
- 5050
- rechte Kameraright camera
- 6060
- linke Kameraleft camera
- 20a20a
- Affinitätsprozessoraffinity processor
- 20b20b
- Affinitätsprozessoraffinity processor
- 2020
- Stereoparallaxenbild-Erzeugungseinheitstereo parallax image generation unit
- 300300
- Einheit zur Erzeugung eines linken/rechten monokularen BildesLeft/right monocular image forming unit
- 400400
- Straßenoberflächenquerschnittsform-Schätzeinheitroad surface cross-sectional shape estimating unit
- 500500
- Stereobildgebungseinheit zur Detektion eines dreidimensionalen GegenstandsStereo imaging unit for detecting a three-dimensional object
- 600600
- Hybrideinheit zur Detektion eines dreidimensionalen GegenstandsHybrid unit for detecting a three-dimensional object
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- JP 2019032409 A [0007]JP 2019032409 A [0007]
- JP 2019132855 A [0007]JP2019132855A [0007]
- WO 2019/116958 A [0025]WO 2019/116958 A [0025]
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-
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Legal Events
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