JP2000003448A - 輝度値補正回路及び方法並びに距離画像生成装置 - Google Patents

輝度値補正回路及び方法並びに距離画像生成装置

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JP2000003448A
JP2000003448A JP10168640A JP16864098A JP2000003448A JP 2000003448 A JP2000003448 A JP 2000003448A JP 10168640 A JP10168640 A JP 10168640A JP 16864098 A JP16864098 A JP 16864098A JP 2000003448 A JP2000003448 A JP 2000003448A
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JP10168640A
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Teruyuki Ushiro
輝行 後
Takayuki Ashigahara
隆之 芦ヶ原
Sachiko Miwa
祥子 三輪
Kazunori Hayashi
和慶 林
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のカメラで同一の撮像対象物を撮像した
ときの各画像間の輝度値を自動的に且つ、精度良く補正
を行う。 【解決手段】 第１の撮像手段で生成した第１の画像
が、第２の撮像手段で生成した第２の画像に対応する対
応点を検出する対応点検出手段１６と、第１の画像と対
応点における第２の画像との輝度値を用いて第１の画像
又は第２の画像を補正するときの補正量を示す変換テー
ブルを生成する変換テーブル生成手段１５と、変換テー
ブル生成手段１５で生成された変換テーブルを用いて第
１の画像又は第２の画像の輝度値を補正する輝度値補正
手段１４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のカメラで
撮像対象物を撮像するときに各カメラの輝度値がほぼ同
じ値となるように各カメラの輝度値を補正する輝度値補
正回路及び方法、複数台のカメラで撮像対象物を撮像し
て撮像対象物とカメラとの距離画像を生成する距離画像
生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的にステレオ法と称されている手法
を用いたものとしては、例えばカメラから撮像対象物ま
での距離情報を生成する距離画像生成装置が知られてい
る。この距離画像生成装置は、撮像対象物の表面の三次
元座標位置すなわち三次元形状を計測するために、視点
の異なる複数台のカメラで同一の撮像対象物を同時に撮
像した画像を用い、その画像間での各画素の対応点を求
め、その視差によってカメラから撮像対象物までの距離
情報を生成し、距離画像を得る。
【０００３】ここで、複数のカメラで同一の撮像対象物
を撮像して同一の濃淡パターンを生成したとき、各カメ
ラで撮像した画像間の輝度値は、例えばカメラ自体の交
換、レンズの交換、絞りの変化等によって変化する。
【０００４】これに対し、従来の手法では、ユーザが各
カメラにより撮像された画像を目視で比較し、輝度の等
しい濃淡パターンを選択し、当該選択された画像間の輝
度値の関係を求める。これにより、ユーザは、同一の撮
像対象物を複数のカメラで撮像した場合において、各カ
メラで撮像した画像間の輝度値の関係を用いて各画像の
輝度値をほぼ同じ値となるように変換する輝度変換テー
ブルを計算し、当該輝度変換テーブルを用いて輝度補正
を施していた。
【０００５】また、画像間の輝度値を補正する他の従来
の手法としては、ＬＯＧフィルタを用い、各カメラで同
一の撮像対象物を撮像したときの画像間の輝度を平滑化
するとともに、微分処理を施すことによって、各カメラ
固有の輝度特性の違いを吸収する手法があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の輝度変
換テーブルを生成する手法では、輝度変換テーブル用い
ることにより精度の良い輝度補正を行うことが可能とな
るが、あるカメラで撮像した画像の濃淡パターンを選択
する必要があるとともに、ユーザの操作を必要とするた
め、自動的に補正することはできなかった。
【０００７】また、上述のＬＯＧフィルタを用いるとと
もに微分処理を行う手法では、ユーザの操作を必要とせ
ず、自動的に輝度補正を行うことができるが、各画像を
平滑化するため、例えば輪郭がきれいで、且つ精度の良
い距離画像を得ることが困難であるという問題がある。
【０００８】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みて提案されたものであり、複数のカメラで同一の撮
像対象物を撮像したときの各画像間の輝度値を自動的に
且つ、精度良く補正を行うことができる輝度値補正回路
及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】また、本発明は、複数のカメラで同一の撮
像対象物を撮像したとき、各画像間の輝度値を自動的に
且つ、精度良く補正を行ってカメラと撮像対象物との距
離を示す高精度の距離画像を生成する距離画像生成装置
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明に係る輝度値補正回路は、第１の撮像手段で生成し
た第１の画像が、第２の撮像手段で生成した第２の画像
に対応する対応点を検出する対応点検出手段と、第１の
画像と上記対応点における第２の画像との輝度値を用い
て上記第１の画像又は第２の画像を補正するときの補正
量を示す変換テーブルを生成する変換テーブル生成手段
と、上記変換テーブル生成手段で生成された変換テーブ
ルを用いて上記第１の画像又は第２の画像の輝度値を補
正する輝度値補正手段とを備えることを特徴とするもの
である。
【００１１】このような輝度値補正回路によれば、第１
の画像が第２の画像に対応する対応点を検出して変換テ
ーブルを生成することにより、第１又は第２の画像に対
して輝度補正を行う。
【００１２】また、本発明に係る輝度値補正方法は、第
１のカメラで撮像した第１の画像が、第２のカメラで撮
像した第２の画像に対応する対応点を検出し、第１の画
像と上記対応点における第２の画像との輝度値を用いて
上記画像を補正するときの補正量を示す変換テーブルを
生成し、上記変換テーブルを用いて上記第１又は第２の
画像の輝度値を補正することを特徴とする。
【００１３】このような輝度値補正方法によれば、第１
の画像が第２の画像に対応する対応点を検出して変換テ
ーブルを生成することにより、第１又は第２の画像に対
して輝度補正を行う。
【００１４】更に、本発明に係る距離画像生成装置は、
複数の撮像手段と、第１の撮像手段で生成した第１の画
像が、第２の撮像手段で生成した第２の画像上において
対応する対応点を検出する対応点検出手段と、上記対応
点検出手段で検出した上記対応点における第２の画像の
輝度値と第１の画像の輝度値とを比較して輝度値の一致
度を示す評価値を生成する評価値生成手段と、上記評価
値生成手段で生成した評価値を用いて上記第１の画像又
は第２の画像を補正するときの補正量を示す変換テーブ
ルを生成する変換テーブル生成手段と、上記変換テーブ
ル生成手段で生成された変換テーブルを用いて上記第１
又は第２の画像の輝度値を補正する輝度値補正手段と、
上記輝度値補正手段で補正された第１の画像又は第２の
画像と、第２の画像又は第１の画像上において対応する
対応点を検出して上記第１の撮像手段と撮像対象物との
距離を示す距離情報を生成する距離画像生成手段とを備
えることを特徴とするものである。
【００１５】このような距離画像生成装置によれば、第
１の画像が第２の画像に対応する対応点を検出して変換
テーブルを生成することにより、第１又は第２の画像に
対して輝度補正を行い、輝度補正が施された第１又は第
２の画像と第２又は第１の画像を用いることにより、撮
像対象物から第１の撮像手段又は台２の撮像手段までの
距離を示す距離情報を生成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】本発明が適用可能な距離画像生成装置１
は、図１に示すように、撮像対象物２を撮像して画像
（以下、基準画像と称する。）を生成する基準カメラ３
と、基準カメラ３とは異なる位置に配され撮像対象物２
を撮像して画像（以下、参照画像と称する。）を生成す
る参照カメラ４と、基準カメラ３及び参照カメラ４から
の基準画像及び参照画像を用いて距離画像を生成する距
離画像生成回路１０とからなる。
【００１８】基準カメラ３は、所定の位置に配され、撮
像対象物２を撮像することにより、当該所定位置から撮
像した基準画像を距離画像生成回路１０に出力する。
【００１９】参照カメラ４は、所定の位置とは異なる位
置に配され、撮像対象物２を撮像することにより、当該
所定位置とは異なる位置から撮像した参照画像を距離画
像生成回路１０に出力する。
【００２０】距離画像生成回路１０は、図２に示すよう
に、基準カメラ３で撮像した基準画像が入力される基準
画像メモリ１１と、参照カメラ４で撮像した参照画像が
入力される参照画像メモリ１２と、基準画像メモリ１１
及び参照画像メモリ１２を制御する画像メモリ制御部１
３と、参照画像メモリ１２から参照画像輝度データが入
力される輝度変換部１４と、輝度変換部１４で用いる輝
度変換テーブルを生成する輝度変換テーブル生成部１５
と、基準画像と参照画像との対応点を演算して検出する
対応点演算部１６と、対応点演算部１６からの演算結果
が入力される演算結果メモリ１７と、演算結果メモリ１
７からの演算結果を用いて距離画像を生成する距離演算
部１８と、距離画像を保存する距離画像メモリ１９とを
備える。
【００２１】基準画像メモリ１１は、基準カメラ３で撮
像した基準画像を格納する。この基準画像メモリ１１
は、画像メモリ制御部１３からの制御信号に応じて基準
画像の基準画像輝度データを対応点演算部１６に出力す
る。
【００２２】参照画像メモリ１２は、参照カメラ４で撮
像した参照画像を格納する。この参照画像メモリ１２
は、画像メモリ制御部１３からの制御信号に応じて参照
画像の参照画像輝度データを輝度変換部１４に出力す
る。
【００２３】画像メモリ制御部１３は、基準画像メモリ
１１及び参照画像メモリ１２を制御する制御信号を生成
する。この画像メモリ制御部１３は、輝度変換テーブル
生成部１５からの制御信号に応じて基準画像輝度データ
及び対応点演算部１６で対応点を演算して求めるのに必
要な参照画像輝度データのアドレスを指定する制御信号
を生成し、基準画像メモリ１１及び参照画像メモリ１２
に出力する。具体的には、この画像メモリ制御部１３
は、参照画像のエピポーラライン上の参照画像データの
アドレスを指定する制御信号を生成する。
【００２４】また、この画像メモリ制御部１３は、輝度
変換テーブル生成部１５からの制御信号に応じて所定の
大きさを有する小領域を切り出した基準画像輝度データ
及び参照画像輝度データを出力する。この画像メモリ制
御部１３は、例えば３×３画素の小領域の基準画像輝度
データ及び参照画像輝度データを基準画像メモリ１１及
び参照画像メモリ１２から出力するように制御信号を生
成する。
【００２５】輝度変換部１４は、輝度変換テーブル生成
部１５により生成された輝度変換テーブルを格納する。
この輝度変換部１４は、輝度変換テーブルを参照して、
参照画像メモリ１２からの参照輝度データの値を変換す
ることにより、参照画像輝度データの値を基準画像輝度
データの値とほぼ同等の値となるように変換する。
【００２６】なお、この本例においては、参照画像メモ
リ１２からの参照画像輝度データの値を変換する輝度変
換部１４について説明するが、基準画像メモリ１１から
基準画像輝度データを輝度変換テーブルに従って変換し
ても良い。
【００２７】対応点演算部１６は、図３に示すように基
準カメラ３で撮像した基準画像の点ｍbに対して、参照
カメラ４で撮像した参照画像上のエピポーラライン上で
対応する対応点を求める。ここで、エピポーララインと
は、基準カメラ３の位置と基準画像上の点ｍbとを結ぶ
視線上に位置する点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3と、参照カメラ４の
位置とを結ぶ視線上における参照画像上の点ｍ1，ｍ2，
ｍ3を結んだときに形成される直線をいう。
【００２８】この対応点演算部１６は、例えば基準画像
上の点ｍbの対応点を求めるときには、基準画像上の点
ｍbを中心とした小領域及び参照画像上の点ｍ1を中心と
した小領域の基準画像輝度データ及び参照画像輝度デー
タが基準画像メモリ１１及び参照画像メモリ１２から入
力される。この対応点演算部１６は、図４に示すよう
に、基準画像上の点ｍbを中心とした小領域Ａの輝度平
均値を算出するとともに、参照画像上の点を中心とした
小領域Ｂの輝度平均値を算出する。
【００２９】そして、対応点演算部１６は、基準画像の
小領域の輝度平均値と、基準画像に対応する参照画像の
小領域の輝度平均値とを比較することにより輝度平均値
の差分の絶対値を検出する。この結果、対応点演算部１
６は、基準画像の小領域と、参照画像の小領域との相似
度を示す評価関数値SADを求める。ここで、評価関数値S
ADは、基準画像の小領域における輝度平均値と、参照画
像の小領域における輝度平均値との差分が小さいときに
は一致度が高いことを示す。そして、対応点演算部１６
は、エピポーラライン上における点ｍ2，ｍ3・・・につ
いて上述の処理（キャリブレーション）を行うことによ
り、点ｍ2，ｍ3・・・についての評価関数値SADを求め
る。そして、対応点演算部１６は、各評価関数値SADの
うち、最小値を有する評価関数値SADにおける参照画像
上の点を、基準画像上の点ｍbの対応点として検出する
ことができる。
【００３０】評価関数値SADは、下記の式で示される。
【００３１】
【数１】
【００３２】ここで、I(i,j)は基準画像の輝度値であ
り、I'(i,j)は参照画像の輝度値である。
【００３３】また、対応点演算部１６は、正確な評価関
数値SADを得るために、参照画像上の点を中心とした小
領域が基準画像上の点に対応するように射影変換を施し
た後に評価関数値SADを求めることが望ましい。対応点
演算部１６は、射影変換を施した後に対応点を求める処
理を行うときには、基準画像上の点に対応する参照画像
上の点が整数とはならないことがある。そこで、対応点
演算部１６は、整数値とはならない参照画像上の点の輝
度値を、図５に示すように、当該参照画像上の点ｍに隣
接する４つの点A,B,C,Dの輝度値IA,IB,IC,IDを線形補間
して下式を用いて求める。 I'=(1-β)((1-α)IA＋αIB)＋β((1-α)IC＋αID) これにより、対応点演算部１６は、より正確な参照画像
上の点ｍの輝度値I'を得ることができる。
【００３４】このように、対応点演算部１６は、基準画
像に対応する全ての参照画像の対応点を求めることによ
り、図６に示すように、基準画像上の小領域における基
準画像輝度データと、基準画像上の小領域に対応した参
照画像上の対応点の参照画像輝度データとの関係を求め
る。
【００３５】更に、対応点演算部１６は、参照画像のエ
ピポーラライン上の点ｍ1，ｍ2，ｍ3・・・を距離番号
「１，２，３，・・・」とした視差データを生成する。
すなわち、この対応点演算部１６は、エピポーラライン
上に位置する点ｍ1，ｍ2，ｍ3，・・・に対して、上述
したように所定の大きさの小領域の評価関数値SADを求
め、その評価関数値SADが最小となる点を対応点とし、
当該対応点の距離番号を視差データとして生成する。
【００３６】対応点演算部１６は、上述のように求めた
評価関数値SAD、基準画像の位置における参照画像上の
対応点、基準画像上の小領域における基準画像輝度デー
タと基準画像上の小領域に対応した参照画像上の対応点
の参照画像輝度データとの関係、視差データを演算結果
メモリ１７に出力する。
【００３７】なお、本例においては、対応点演算部１６
で参照画像上のエピポーラライン上で対応点を求める一
例について説明したが、エピポーララインを用いないで
基準画像上の点ｍbに対応する参照画像上の対応点を求
めても良い。
【００３８】演算結果メモリ１７は、対応点演算部１６
からの評価関数値SAD、基準画像輝度データが示す位置
における参照画像上の対応点、図６に示した基準画像輝
度データと対応点における参照画像輝度データとの関係
及び視差データを格納する。この演算結果メモリ１７
は、基準画像輝度データと対応点における参照画像輝度
データとの関係を輝度変換テーブル生成部１５に出力す
る。
【００３９】輝度変換テーブル生成部１５は、演算結果
メモリ１７からの基準画像輝度データと対応点における
参照画像輝度データとの関係を用いて輝度変換テーブル
を生成する。このとき輝度変換テーブル生成部１５は、
基準画像輝度データと対応点における参照画像輝度デー
タとの関係から、参照画像の輝度値と基準画像の輝度値
との関係式を求める。
【００４０】この輝度変換テーブル生成部１５は、例え
ば輝度値の大きさに応じて複数の区間に区切り、各区間
毎における平均値を求め、各平均値をスプライン補間に
より曲線近似することにより、輝度変換テーブルを生成
する。具体的には、輝度変換テーブル生成部１５は、図
７に示すように、参照画像の輝度値を２００〜３９９、
４００〜５９９、６００〜７９９、８００〜９９９の４
区間に区分し、各区間毎に平均値を求め、各平均値を結
ぶように３次スプライン補間を用いて計算した結果、図
中の実線で示すような基準画像の輝度値と参照画像の輝
度値との関係を求めることができる。そして、この輝度
変換テーブル生成部１５は、基準画像の輝度値と参照画
像の輝度値との関係を輝度変換テーブルとして生成し
て、輝度変換部１４に出力する。
【００４１】その結果、輝度変換部１４は、例えば図７
の実線で示すような輝度変換テーブルが格納されている
とき、輝度値が約６００の参照画像輝度データが入力さ
れた場合には、約５５０程度の輝度値として参照画像輝
度データに補正を施して対応点演算部１６に出力するこ
とになる。
【００４２】なお、本例では、各区間の輝度値の平均を
算出して各区間毎の代表点を決定し、スプライン補間に
より曲線近似して輝度変換テーブルを生成することにつ
いて説明したが、他の方法により各区間の代表点を決定
して輝度変換テーブルを生成しても良い。また、輝度値
の各区間の決定方法についても、輝度変換テーブルの精
度向上を図り、参照画像の対応点の分布を調べてから各
区間を決定しても良い。
【００４３】また、上述の輝度変換テーブルを生成する
ときには、各区間毎の代表点をスプライン変換により結
ぶように曲線近似した一例について説明したが、対応点
演算部１６からの基準画像輝度データと対応点における
参照画像輝度データとの関係をそのまま用い、最小自乗
法により直線近似しても良い。
【００４４】距離演算部１８は、演算結果メモリ１７か
ら視差データが入力され、この視差データを距離に変換
する。すなわち、この距離演算部１８は、エピポーララ
イン上のｍ1，ｍ2，ｍ3・・・に対応する距離番号
「１，２，３，・・・」を示す視差データを、基準カメ
ラ３と基準画像上の点ｍbとを結ぶ視線上の点Ｐ1，
Ｐ2，Ｐ3，・・・に変換する。距離演算部１８は、例え
ば基準画像上の点ｍbに対する対応点が「ｍ3」であり、
視差データが「３」を示すときには、基準カメラ３と撮
像対象物２との距離を、点Ｐ3が位置する距離とする。
これにより、距離演算部１８は、点ｍbを中心とした小
領域についての距離データを生成する。この距離演算部
１８は、全画面についての視差データに対して上述した
処理を行って距離データを求めることにより、基準画像
の全画面について距離データを生成する。
【００４５】距離画像メモリ１９には、距離演算部１８
で生成した基準画像の小領域毎に求められた距離データ
が格納される。したがって、この距離画像メモリ１９に
は、基準画像の小領域毎の距離データを合成することに
より得られる距離画像が格納されていることになる。
【００４６】なお、上述の距離画像生成装置１の説明で
は、対応点演算部１６で基準画像全体における対応点を
求める一例について説明したが、図８（ａ）に示すよう
に基準画像の中央位置における小領域(1)についてのみ
参照画像上における対応点を求めて輝度変換テーブルを
生成しても良い。また、この対応点演算部１６は、図８
（ｂ）に示すように、基準画像上の９つの小領域(1)〜
(9)についてのみ参照画像上における対応点を求めて輝
度変換テーブルを生成しても良い。更に、対応点演算部
１６は、任意に対応点を求める領域の位置、大きさ、領
域の数を決定して対応点を求めて輝度変換テーブルを生
成しても良い。
【００４７】このように、図８（ａ）及び図８（ｂ）に
示すように領域を設定して、対応点演算部１６で対応点
を求めて輝度変換テーブルを生成することにより、上述
のように基準画像の全体について対応点を求める場合と
比較して、演算量を減少させることができ、高速な処理
を実現できる。
【００４８】更に、上述の距離画像生成装置１の説明で
は、対応点演算部１６で参照画像上の点ｍ1，ｍ2，ｍ3
に対する評価関数値SADを求め、最小の値を有する点を
対応点として求める一例について説明したが、図９に示
すように、例えば点ｍ1，ｍ2，ｍ3における評価関数値S
ADを例えば２次関数で補間して対応点を求めても良い。
この結果、対応点演算部１６は、点ｍ2と点ｍ3との間に
評価関数値SADの最小値が存在することを求めたら、当
該評価関数値SADに相当する参照画像上の点Ｍを対応点
とする。
【００４９】このように、距離画像生成装置１は、対応
点演算部１６で評価関数値SADを補間して対応点を求め
ることにより、最適な対応点を求めることができ、より
精度の高い輝度変換テーブルを生成することができる。
【００５０】上述した距離画像生成装置１で例えば１枚
の静止画像について距離画像を生成するときの一例を、
図１０に示したフローチャートを用いて説明する。
【００５１】先ず、ステップＳＴ１においては、基準カ
メラ３で撮像した基準画像を基準画像メモリ１１に格納
するとともに、参照カメラ４で撮像した参照画像を参照
画像メモリ１２に格納する。ここで、画像メモリ制御部
１３は、対応点演算部１６で対応点を演算するのに必要
な基準画像輝度データ及び参照画像輝度データを基準画
像メモリ１１及び参照画像メモリ１２から出力させるた
めに、基準画像メモリ１１及び参照画像メモリ１２のア
ドレスを示す制御信号を生成する。このとき、画像メモ
リ制御部１３は、参照画像が基準画像の視野内となるよ
うに射影変換された点に最も近い画素の参照画像輝度デ
ータを示すアドレスで参照画像輝度データを出力するよ
うに制御信号を生成する。
【００５２】また、この画像メモリ制御部１３は、射影
変換を施した結果、読み出す参照画像輝度データに隣接
する参照画像輝度データを線形補間して参照画像輝度デ
ータを出力するように制御信号を生成しても良い。
【００５３】そして、基準画像メモリ１１及び参照画像
メモリ１２に画像メモリ制御部１３からの制御信号が入
力されると、基準画像メモリ１１及び参照画像メモリ１
２は、制御信号が示すアドレスに従って読み出され、基
準画像輝度データを対応点演算部１６に出力させ、参照
画像輝度データを輝度変換部１４に出力させる。このと
き、参照画像輝度データに対して輝度変換を施す輝度変
換テーブルが輝度変換部１４に格納されていないので、
輝度変換部１４では輝度補正を行わないで対応点演算部
１６に参照画像輝度データを出力する。
【００５４】次に、ステップＳＴ２においては、ステッ
プＳＴ１で入力された基準画像輝度データ及び参照画像
輝度データを用いて、対応点演算部１６により参照画像
上の対応点を求める。そして、この対応点演算部１６
は、評価関数値SAD、基準画像輝度データが示す位置に
おける参照画像上の対応点、基準画像輝度データと対応
点における参照画像輝度データとの関係及び視差データ
を生成して、演算結果メモリ１７に出力する。
【００５５】次に、ステップＳＴ３においては、輝度変
換テーブル生成部１５により輝度変換テーブルを生成す
る。すなわち、輝度変換テーブル生成部１５は、ステッ
プＳＴ２で生成された基準画像輝度データと対応点にお
ける参照画像輝度データとの関係が演算結果メモリ１７
から入力され、曲線近似することにより輝度変換テーブ
ルを生成して輝度変換部１４に出力する。
【００５６】次に、ステップＳＴ４においては、輝度変
換部１４に格納された輝度変換テーブルを用いて、参照
画像メモリ１２に格納された参照画像輝度データの輝度
値を変換する。
【００５７】次に、ステップＳＴ５においては、対応点
演算部１６によりステップＳＴ４において輝度補正を施
した後の参照画像と基準画像とを用い、基準画像上の小
領域と参照画像の小領域とを比較することにより評価関
数値SADを求め、基準画像上の点に対する参照画像の対
応点を求める。この処理を基準画像全体について行うこ
とにより、対応点演算部１６は、基準画像の全画素に対
する参照画像上の対応点を求めるとともに、基準画像の
各画素についての評価関数値SADを求める。
【００５８】次に、ステップＳＴ６においては、対応点
演算部１６によりステップＳＴ４で行った輝度補正が最
適であるか否かを判定する。具体的には、対応点演算部
１６は、基準画像の全画素について求めた評価関数値SA
Dの平均値を用いて判定を行う。例えば評価関数値SADの
平均値が、前の輝度変換テーブルを用いて輝度補正を行
った参照画像を用いて求めた評価関数値SADの平均値と
比較して変化がないときにはステップＳＴ７に進み、評
価関数値SADの平均値が小さくなったときにはステップ
ＳＴ３に戻る。
【００５９】ステップＳＴ７においては、対応点演算部
１６で生成された視差データを用いて距離演算部１８に
より基準画像の小領域毎の距離データを生成し、距離画
像メモリ１９により距離演算部１８で生成された距離デ
ータを用いて基準画像についての距離画像を生成する。
【００６０】一方、ステップＳＴ３においては、基準画
像輝度データと、ステップＳＴ４で輝度補正が施された
参照画像画素データとの関係から輝度変換テーブルを用
いて再び輝度補正を行うことになる。従って、この距離
画像生成装置１は、ステップＳＴ６で輝度変換テーブル
の変化率を求め、変化があると判定したときには上述の
ステップＳＴ３〜ステップＳＴ６までの処理を繰り返す
ことにより、最適な輝度変換テーブルで参照画像輝度デ
ータの補正を行って距離画像を生成する。
【００６１】従って、この距離画像生成装置１は、上述
のステップＳＴ３〜ステップＳＴ６間での処理を繰り返
すことにより、図１１（ａ）に示した基準画像輝度デー
タと輝度変換部１４で輝度変換が施されていない参照画
像輝度データとの関係を補正することができる。すなわ
ち、この距離画像生成装置１によれば、ステップＳＴ３
〜ステップＳＴ６までの処理を行うことにより、図１１
（ａ）に示した基準画像輝度データと参照画像輝度デー
タとの関係を、図１１（ｂ）に示すように補正する。こ
の距離画像生成装置１は、更にステップＳＴ３〜ステッ
プＳＴ６までの処理を行うことにより、図１１（ｂ）に
示した基準画像輝度データと参照画像輝度データとの関
係を、図１１（ｃ）に示すように補正する。したがっ
て、この距離画像生成装置１は、ステップＳＴ３〜ステ
ップＳＴ６までの処理を複数回繰り返すことにより、参
照画像輝度データの輝度値を基準画像輝度データの輝度
値に近づけることができる。従って、この距離画像生成
装置１は、繰り返しステップＳＴ３〜ステップＳＴ６ま
での処理を繰り返すことにより、繰り返して輝度変換テ
ーブルを生成して参照画像輝度データの輝度値を補正
し、より精度の高い距離画像を生成することができる。
【００６２】また、上述の距離画像生成装置１が行うス
テップＳＴ１〜ステップＳＴ７までの処理の説明では、
１枚の静止画像について輝度補正を行って距離画像を生
成する一例について説明したが、複数のフレームからな
る動画像についても上述と同様の処理を適用することが
できる。
【００６３】すなわち、この距離画像生成装置１は、例
えばフレーム１として図１２（ａ）に示すような絵柄の
基準画像２０ａ及び参照画像２０ｂを撮像したときに
は、基準画像輝度データ及び参照画像輝度データを用い
て輝度補正アルゴリズムとして上述のステップＳＴ３〜
ステップＳＴ６間での処理を繰り返すことにより、距離
画像２０ｃを生成する。距離画像生成装置１は、続いて
フレーム２として図１２（ｂ）に示すよな絵柄の基準画
像２１ａ及び参照画像２１ｂを撮像したときには、基準
画像輝度データ及び参照画像輝度データを用いて再び輝
度補正アルゴリズムとしてステップＳＴ３〜ステップＳ
Ｔ６間での処理を繰り返すことにより、距離画像２１ｃ
を生成する。
【００６４】従って、このような処理を行う距離画像生
成装置１は、基準カメラ３及び参照カメラ４で基準画像
及び参照画像を撮像すると、上述のステップＳＴ１〜ス
テップＳＴ７までの処理を行うので、自動的に基準画像
についての距離画像を生成することができる。また、こ
の距離画像生成装置１によれば、対応点演算部１６で評
価関数値SADの平均値を計算して、基準画像と参照画像
の輝度がほぼ同等の値を有するように輝度変換テーブル
を生成するので、補正が施された参照画像内で基準画像
に対する対象点を求めることができ、より精度の高い距
離画像を生成することができる。
【００６５】なお、上述したステップＳＴ６の輝度補正
が最適か否かを判定する処理においては、基準画像の全
画素について求めた評価関数値SADの平均値が変化した
か否かを判定して再びステップＳＴ３〜ステップＳＴ６
までの処理を行うか否かを判定したが、輝度変換テーブ
ルの変化率を用いても良く、更には輝度補正後における
基準画像上の点の輝度値と、参照画像の対象点の輝度値
との輝度差を求め、この輝度差の絶対値の和等を用いて
も良い。
【００６６】また、上述したステップＳＴ１〜ステップ
ＳＴ７までの処理を行う距離画像生成装置１は、参照画
像輝度データの輝度値を補正するものの一例について説
明したが、基準画像輝度データの輝度値を補正する輝度
変換部を備えていても良い。
【００６７】次に、図１０に示して説明した距離画像を
生成するときの一例を更に詳細に示したフローチャート
を図１３、図１４及び図１５に示す。
【００６８】先ず、ステップＳＴ１１では、上述のステ
ップＳＴ１と同様に基準カメラ３及び参照カメラ４で撮
像した基準画像と参照画像とを基準画像メモリ１１及び
参照画像メモリ１２に保存する。
【００６９】次に、距離画像生成装置１は、上述のステ
ップＳＴ２に相当する処理としてステップＳＴ１２〜ス
テップＳＴ１８に示す処理を行う。
【００７０】すなわち、ステップＳＴ１２では、画像メ
モリ制御部１３により対応点を求める基準画像の小領域
を示すアドレス及び参照画像の小領域を示すアドレスを
制御信号として生成し、基準画像メモリ１１及び参照画
像メモリ１２に出力する。
【００７１】ステップＳＴ１３では、上述のステップＳ
Ｔ１２で生成された制御信号に従って、基準画像の小領
域を示す基準画像輝度データ及びエピポーラライン上に
位置する参照画像の小領域を示す参照画像輝度データが
それぞれ対応点演算部１６に読み出される。ここで、参
照画像輝度データは、輝度変換部１４に輝度変換テーブ
ルが格納されていない場合においては、輝度補正が施さ
れずに対応点演算部１６に入力される。
【００７２】ステップＳＴ１４では、対応点演算部１６
によりエピポーラライン上におけるある参照画像の輝度
値と基準画像の輝度値とを比較して評価関数値SADを計
算する。そして、対応点演算部１６は、算出した評価関
数値SADを演算結果メモリ１７に保存する。
【００７３】ステップＳＴ１５では、対応点演算部１６
によりエピポーラライン上の全ての参照画像と基準画像
とについて評価関数値SADを算出したか否かを判定す
る。そして、対応点演算部１６は、エピポーラライン上
の全ての参照画像と基準画像とについて評価関数値SAD
を算出していないと判定したときにはステップＳＴ１２
に戻り再び上述のステップＳＴ１２〜ステップＳＴ１４
までの処理を繰り返し、エピポーラライン上の全ての参
照画像と基準画像とについて評価関数値SADを算出した
と判定したときにはステップＳＴ１６に進む。
【００７４】ステップＳＴ１６では、対応点演算部１６
によりエピポーラライン上の参照画像を用いて算出した
各評価関数値SADのうち、最小の値を示す評価関数値SAD
を算出するのに用いた参照画像の小領域を対応点として
演算結果メモリ１７に保存する。また、対応点演算部１
６は、評価関数値SAD、基準画像輝度データと対応点に
おける参照画像輝度データとの関係及び距離番号を示す
視差データを生成して、演算結果メモリ１７に保存す
る。
【００７５】ステップＳＴ１７では、対応点演算部１６
により基準画像を構成する全ての小領域について対応点
を算出したか否かを判定し、全ての小領域について対応
点を算出したと判定したときにはステップＳＴ１８に進
み、全ての小領域について対応点を算出していないと判
定したときには、再びステップＳＴ１２に戻り、ステッ
プＳＴ１２〜ステップＳＴ１６までの処理を繰り返す。
このように、ステップＳＴ１２〜ステップＳＴ１６まで
の処理を繰り返すことにより、基準画像の全体について
対応点、評価関数値SAD、基準画像輝度データと対応点
における参照画像輝度データとの関係及び距離番号を示
す視差データを求めることになる。
【００７６】ステップＳＴ１８では、対応点演算部１６
により後述のステップＳＴ３０で判定するときに必要な
基準画像全体の評価関数値SADを算出し、演算結果メモ
リ１７に保存する。
【００７７】次に、距離画像生成装置１は、上述のステ
ップＳＴ３に相当する処理としてステップＳＴ１９〜ス
テップＳＴ２１に示す処理を行う。
【００７８】ステップＳＴ１９では、輝度変換テーブル
生成部１５により演算結果メモリ１７に保存された基準
画像輝度データと対応点における参照画像輝度データと
の関係を用いて輝度値の大きさに応じて複数の区間に区
切り、各区間毎における代表点を求める。このとき、輝
度変換テーブル生成部１５は、代表点として各区間毎の
平均値を求める。
【００７９】ステップＳＴ２０では、輝度変換テーブル
生成部１５により３次スプライン補間により各平均値を
結ぶように曲線近似する。
【００８０】ステップＳＴ２１では、ステップＳＴ２０
で近似した曲線から、輝度変換部１４で輝度補正をする
ときに用いる補正変換テーブルを生成する。また、輝度
変換テーブル生成部１５は、輝度変換部１４内に既に輝
度変換テーブルが格納されているときには、新たに生成
した輝度変換テーブルに書き換える。
【００８１】次に、距離画像生成装置１は、上述のステ
ップＳＴ４に相当する処理として図１４に示すステップ
ＳＴ２２〜ステップＳＴ２４に示す処理を行う。
【００８２】ステップＳＴ２２では、画像メモリ制御部
１３により対応点を求める基準画像の小領域を示すアド
レス及び参照画像の小領域を示すアドレスを制御信号と
して生成し、基準画像メモリ１１及び参照画像メモリ１
２に出力する。
【００８３】ステップＳＴ２３では、上述のステップＳ
Ｔ１２で生成された制御信号に従って、基準画像の小領
域を示す基準画像輝度データを対応点演算部１６に出力
するとともに、エピポーラライン上に位置する参照画像
の小領域を示す参照画像輝度データを輝度変換部１４に
出力する。
【００８４】ステップＳＴ２４では、輝度変換部１４に
より上述のステップＳＴ２１で書き込まれた輝度変換テ
ーブルを用いて、参照画像輝度データの輝度値を変換
し、対応点演算部１６に出力する。
【００８５】次に、距離画像生成装置１は、上述のステ
ップＳＴ５に相当する処理としてステップＳＴ２５〜ス
テップＳＴ２９に示す処理を行う。
【００８６】ステップＳＴ２５では、対応点演算部１６
により輝度補正を施した参照画像の輝度値と基準画像の
輝度値とを比較して評価関数値SADを計算する。そし
て、対応点演算部１６は、算出した評価関数値SADを演
算結果メモリ１７に保存する。
【００８７】ステップＳＴ２６では、対応点演算部１６
によりエピポーラライン上の全ての参照画像と基準画像
とについて評価関数値SADを算出したか否かを判定す
る。そして、対応点演算部１６は、エピポーラライン上
の全ての参照画像と基準画像とについて評価関数値SAD
を算出していないと判定したときにはステップＳＴ２２
に戻り再び上述のステップＳＴ２２〜ステップＳＴ２５
までの処理を繰り返し、エピポーラライン上の全ての参
照画像と基準画像とについて評価関数値SADを算出した
と判定したときにはステップＳＴ２７に進む。
【００８８】ステップＳＴ２７では、対応点演算部１６
により輝度補正を施した参照画像を用いて算出した各評
価関数値SADのうち、最小の値を示す評価関数値SADを算
出するのに用いた参照画像の小領域を対応点として演算
結果メモリ１７に保存する。また、対応点演算部１６
は、輝度補正後の評価関数値SAD、基準画像輝度データ
と対応点における参照画像輝度データとの関係及び距離
番号を示す視差データを生成して、演算結果メモリ１７
に保存する。
【００８９】ステップＳＴ２８では、対応点演算部１６
により基準画像を構成する全ての小領域について対応点
を算出したか否かを判定し、全ての小領域について対応
点を算出したと判定したときにはステップＳＴ２９に進
み、全ての小領域について対応点を算出していないと判
定したときには、再びステップＳＴ２２に戻り、ステッ
プＳＴ２２〜ステップＳＴ２７までの処理を繰り返す。
このように、ステップＳＴ２２〜ステップＳＴ２７まで
の処理を繰り返すことにより、輝度補正を施した参照画
像を用いて、基準画像の全体について対応点、評価関数
値SAD、基準画像輝度データと対応点における参照画像
輝度データとの関係及び距離番号を示す視差データを求
めることになる。
【００９０】ステップＳＴ２９では、対応点演算部１６
により後述のステップＳＴ３０で判定するときに必要な
基準画像全体の評価関数値SADを算出し、演算結果メモ
リ１７に保存する。
【００９１】次に、距離画像生成装置１は、上述のステ
ップＳＴ６に相当する処理として図１５に示すステップ
ＳＴ３０に示す処理を行う。
【００９２】ステップＳＴ３０では、対応点演算部１６
により、ステップＳＴ１８で参照画像に輝度補正を施さ
ないで算出した評価関数値SADの平均値と、ステップＳ
Ｔ２９で輝度補正を施した参照画像を用いて算出した評
価関数値SADの平均値とを比較する。その結果、輝度補
正を施さないで算出した評価関数値SADの平均値と輝度
補正後に算出した評価関数値SADの平均値とに変化がな
いときには、ステップＳＴ３４に進み、輝度補正後に算
出した評価関数値SADの平均値が輝度補正を施さないで
算出した評価関数値SADの平均値よりも良好であると判
定したときにはステップＳＴ３１に進む。
【００９３】すなわち、このステップＳＴ３０において
は、ステップＳＴ２９で求めた評価関数値SADの平均値
がステップＳＴ１８で求めた評価関数値SADよりも良好
となった場合には更に輝度変換テーブルを生成させる処
理（ステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３３）に移行さ
せ、良好とならなかった場合には距離画像を生成する処
理（ステップＳＴ３４〜ステップＳＴ３７）に移行させ
る。従って、以下に説明するステップＳＴ３１〜ステッ
プＳＴ３３までの処理は、上述のステップＳＴ６〜ステ
ップＳＴ３に移行したときの処理に相当し、ステップＳ
Ｔ３４からステップＳＴ３７までの処理は、上述のステ
ップＳＴ７に相当する処理を行う。
【００９４】ステップＳＴ３１では、輝度変換テーブル
生成部１５により演算結果メモリ１７に保存された基準
画像輝度データと対応点における参照画像輝度データと
の関係を用いて輝度値の大きさに応じて複数の区間に区
切り、各区間毎における代表点を求める。このとき、輝
度変換テーブル生成部１５は、代表点として各区間毎の
平均値を求める。
【００９５】ステップＳＴ３２では、輝度変換テーブル
生成部１５により３次スプライン補間により各平均値を
結ぶように曲線近似する。
【００９６】ステップＳＴ３３では、ステップＳＴ３２
で近似した曲線から、輝度変換部１４で輝度補正をする
ときに用いる補正変換テーブルを生成する。また、輝度
変換テーブル生成部１５は、ステップＳＴ２１で格納し
た輝度変換テーブルを、新たに生成した輝度変換テーブ
ルに書き換え、再びステップＳＴ２２に戻る。これによ
り、ステップＳＴ３０において前回に求めた評価関数値
SADと比較して変化がないと判定するまで上述のステッ
プＳＴ２２〜ステップＳＴ３０までの処理を繰り返すこ
とにより、輝度変換テーブルを繰り返し生成することに
なる。
【００９７】一方、ステップＳＴ３４では、ステップＳ
Ｔ３０で評価関数値SADに変化がないことを判定するこ
とにより参照画像の輝度補正を終了する。
【００９８】ステップＳＴ３５では、距離演算部１８に
より演算結果メモリ１７に格納されている視差データを
読み出す。
【００９９】ステップＳＴ３６では、距離演算部１８に
より距離番号「１，２，３，・・・」を示す視差データ
を距離情報「Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・」に変換し、距離
画像メモリ１９に保存する。
【０１００】ステップＳＴ３７では、距離画像メモリ１
９に格納された小領域毎の距離情報を合成することによ
り基準画像全体についての助利情報からなる距離画像を
生成する。
【０１０１】したがって、このような距離画像生成装置
１によれば、ステップＳＴ３０においては、ステップＳ
Ｔ２９で求めた評価関数値SADの平均値がステップＳＴ
１８で求めた評価関数値SADよりも良好となった場合に
は更に輝度変換テーブルを生成して輝度補正を行い、距
離情報を生成するので、より精度の高い距離画像を生成
することができる。
【０１０２】なお、上述の距離画像生成装置１の処理の
一例では、評価関数値SADが良好となった場合に距離画
像を生成する一例について説明したが、輝度補正を行う
回数を有限回に制限して輝度補正を行っても良い。
【０１０３】つぎに、距離画像生成装置１の他の実施例
について説明する。この第２の実施例においては、例え
ば基準カメラ３又は参照カメラ４の交換を行ったとき、
各カメラ３，４のレンズの絞りや、ズーム等の変化等が
生じたときに、輝度変換テーブルを生成して距離画像を
生成する処理について図１４に示すフローチャートを用
いて説明する。なお、以下にする距離画像生成装置１の
実施例の説明においては、上述の説明と同様の処理につ
いては、図中に同一の符号を付することによりその詳細
な説明を省略する。
【０１０４】図１６に示すフローチャートにおいては、
先ず、ステップＳＴ４０で輝度補正キャリブレーション
を行う。すなわち、このステップＳＴ４０では、距離画
像生成回路１０により上述のステップＳＴ１〜ステップ
ＳＴ７で示す処理を行うことにより、輝度変換テーブル
を生成し、輝度変換部１４に輝度変換テーブルを格納し
て、ステップＳＴ５０に進む。
【０１０５】次に、ステップＳＴ５０においては、ステ
ップＳＴ４０で生成した輝度変換テーブルを用いて参照
画像に輝度補正を施し距離画像を生成する処理を行う。
すなわち、ステップＳＴ５０においては、先ずステップ
ＳＴ５１で基準カメラ３及び参照カメラ４により撮像し
た基準画像及び参照画像を基準画像メモリ１１及び参照
画像メモリ１２に保存する。
【０１０６】次に、ステップＳＴ５１においては、輝度
変換部１４により、輝度変換テーブルを用いて参照画像
輝度データの輝度補正を行う。
【０１０７】次に、ステップＳＴ５２においては、対応
点演算部１６により上述のステップＳＴ５に示す処理を
行うことにより、輝度補正を施した後の参照画像と基準
画像とを用い、基準画像上の小領域と参照画像の小領域
とを比較することにより評価関数値SADを求め、基準画
像上の点に対する参照画像の対応点を求める。
【０１０８】ステップＳＴ５３においては、対応点演算
部１６で生成された視差データを用いて距離演算部１８
により基準画像の小領域毎の距離データを生成し、距離
演算部１８で生成された距離データを用いて基準画像に
ついての距離画像を保存してステップＳＴ５１に戻る。
【０１０９】そして、この実施例に係る距離画像生成装
置１は、例えば基準カメラ３又は参照カメラ４の交換を
行ったとき、各カメラ３，４のレンズの絞りや、ズーム
等の変化等が生じない限り、参照画像をステップＳＴ４
０で生成した輝度変換テーブルを用いて距離画像を生成
する処理を繰り返す。すなわち、この距離画像生成装置
１は、例えば基準カメラ３又は参照カメラ４の交換を行
ったとき、各カメラ３，４のレンズの絞りや、ズーム等
の変化等が生じない限り基準画像と参照画像との輝度値
の関係が変化しないものとして輝度変換テーブルを変更
しないで参照画像の輝度補正を行う。
【０１１０】したがって、この実施例に係る距離画像生
成装置１によれば、例えば基準カメラ３又は参照カメラ
４の交換を行ったとき、各カメラ３，４のレンズの絞り
や、ズーム等の変化が生じない限り新たな輝度変換テー
ブルを生成しないので、例えば複数のフレームからなる
動画像に輝度補正を施して距離画像を生成する場合であ
っても、高速に距離画像を生成することができるととも
に、基準カメラ３又は参照カメラ４の交換を行ったと
き、各カメラ３，４のレンズの絞りや、ズーム等の変化
に応じて輝度補正を行うので、高画質の距離画像を生成
することができる。
【０１１１】また、この距離画像生成装置１において
は、例えば基準カメラ３又は参照カメラ４の交換を行っ
たとき、各カメラ３，４のレンズの絞りや、ズーム等の
変化等が生じたことを自動的に検出する手段を備えてい
ても良い。
【０１１２】更に、距離画像生成装置１は、ユーザから
の命令に従って、輝度変換テーブルを変更する処理を行
って良い。更にまた、この実施例における距離画像生成
装置１は、基準画像と参照画像との輝度関係を監視する
手段を備え、当該手段からの命令がなされるまで、輝度
変換テーブルを変更しないで輝度補正を行い、当該手段
からの命令に応じてステップＳＴ４０の処理を行うよう
にしても良い。
【０１１３】つぎに、距離画像生成装置１の更に他の実
施例について説明する。この実施例では、基準カメラ３
及び参照カメラ４で複数のフレームからなる動画像を撮
像したときに輝度値補正テーブルを生成する一例につい
て図１７に示したフローチャートを参照して説明する。
【０１１４】先ず、ステップＳＴ６１において、距離画
像生成回路１０の基準画像メモリ１１及び参照画像メモ
リ１２に基準画像及び参照画像を保存する。この基準画
像メモリ１１及び参照画像メモリ１２に保存する基準画
像及び参照画像は、例えば１フレーム分でも良く、複数
のフレームでも良い。
【０１１５】次に、ステップＳＴ６２において、最初の
フレームｉ（ｉ＝１，２，３，・・・ｎ，ｎ＋１）につ
いての基準画像及び参照画像を画像メモリ制御部１３か
らの制御命令に応じて対応点演算部１６に入力する。な
お、動画像の内、最初のフレームｉにおいては、輝度変
換部１４に輝度変換テーブルが格納されていないので、
参照画像の輝度補正は行わないことになる。
【０１１６】次に、ステップＳＴ６３において、対応点
演算部１６によりフレームｉの参照画像と基準画像とを
用い、基準画像上の小領域と参照画像の小領域とを比較
することにより評価関数値SADを求め、基準画像上の点
に対する参照画像の対応点を求める。この処理を基準画
像全体について行うことにより、対応点演算部１６は、
基準画像の全画素に対する参照画像上の対応点を求める
とともに、基準画像の各画素についての評価関数値SAD
を求め、最小の値を示す評価関数値SADを算出するのに
用いた参照画像の小領域を対応点として演算結果メモリ
１７に保存する。また、対応点演算部１６は、評価関数
値SAD、基準画像輝度データと対応点における参照画像
輝度データとの関係及び距離番号を示す視差データを計
算して演算結果メモリ１７に保存する。
【０１１７】次に、ステップＳＴ６４において、距離演
算部１８により対応点演算部１６で生成された視差デー
タを用いて基準画像の小領域毎の距離データを生成し
て、距距離演算部１８で生成された距離データを用いて
基準画像についての距離画像を生成して当該距離画像を
距離画像メモリ１９に保存する。
【０１１８】次に、ステップＳＴ６５において、輝度変
換テーブル生成部１５により上述のステップＳＴ３と同
様に、演算結果メモリ１７に格納された基準画像輝度デ
ータと対応点における参照画像輝度データとの関係を用
いて曲線近似等することにより輝度変換テーブルを生成
する。これにより、輝度変換部１４には、フレームｉの
基準画像輝度データ及び参照画像輝度データとを用いて
生成された輝度変換テーブルが格納され、ステップＳＴ
６１に戻る。
【０１１９】ステップＳＴ６１では、フレームｉの次の
フレームｉ＋１の基準画像及び参照画像を保存する。そ
して、ステップＳＴ６２において、フレームｉを用いて
生成されステップＳＴ６５で輝度変換部１４に格納され
た輝度変換テーブルを用いてフレームｉ＋１の参照画像
輝度データの補正値を変換する。次に、輝度補正を施し
た参照画像データと基準画像輝度データとを用いてステ
ップＳＴ６３において対応点を求め、ステップＳＴ６４
でフレームｉ＋１についての距離画像を生成する。
【０１２０】すなわち、この実施例における距離画像生
成装置１は、動画像を構成するフレームのそれぞれに輝
度補正を施して距離画像を生成するときには、図１８に
示すように、先ずフレーム１についての基準画像３０ａ
及び参照画像３０ｂを用いて距離画像３０ｃを生成す
る。このとき、距離画像生成回路１０では、フレーム１
についての対応点演算により得た対応点における基準画
像３０ａと参照画像３０ｂとの輝度値の関係を用いて輝
度補正アルゴリズムを実行して輝度変換テーブルを生成
する。次にフレーム２について距離画像を生成するとき
には、フレーム１を用いて生成した輝度変換テーブルに
よりフレームｎ＋１の参照画像３１ｂの輝度補正を行
い、輝度補正を施した参照画像３１ｂと基準画像３１ａ
を用いて距離画像３１ｃを生成する。そして、フレーム
３についての距離画像を生成するときには、フレーム２
について対応点演算したときに得た基準画像３１ａと参
照画像３１ｂとの輝度値の関係を用いて生成した輝度変
換テーブルを用いてフレーム３の参照画像の輝度値を補
正して距離画像を生成することになる。
【０１２１】したがって、この実施例に係る距離画像生
成装置１によれば、例えば基準カメラ３又は参照カメラ
４の交換を行ったとき、各カメラ３，４のレンズの絞り
や、ズーム等の変化により動画像内で基準画像と参照画
像の輝度関係に変化が生じた場合であっても、輝度関係
の変化に追従して数フレーム内に輝度補正を行うことが
でき、高精度の距離画像を生成することができる。
【０１２２】また、この距離画像生成装置１によれば、
特に輝度補正をハードウェア処理する場合には、輝度補
正アルゴリズムの回数を有限回又は１回と限定すること
により、より小規模のハードウェアで輝度補正を実行す
ることができる。
【０１２３】更に、この距離画像生成装置１によれば、
各フレームについて行う輝度補正アルゴリズムの回数を
有限回又は１回とすることにより、基準画像及び参照画
像を基準画像メモリ１１及び参照画像メモリ１２に保存
してから距離画像を生成するまでの時間を短縮すること
ができる。
【０１２４】なお、上述した本発明の実施の形態では、
基準カメラ３と参照カメラ４とで撮像対象物２を撮像し
て距離画像を生成する、ステレオ法を用いた一例につい
て説明したが、本発明はそれに限られず、例えば複数の
カメラを用いて同一の対象物を撮像する場合において各
カメラ間の輝度の調整にも用いることができる。
【０１２５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る輝度値補正回路は、第１の撮像手段で生成した第１の
画像が、第２の撮像手段で生成した第２の画像に対応す
る対応点を検出する対応点検出手段と、第１の画像と上
記対応点における第２の画像との輝度値を用いて上記第
１の画像又は第２の画像を補正するときの補正量を示す
変換テーブルを生成する変換テーブル生成手段と、変換
テーブルを用いて上記第１の画像又は第２の画像の輝度
値を補正する輝度値補正手段とを備えているので、第１
の画像が第２の画像に対応する対応点を検出して変換テ
ーブルを生成することにより、第１又は第２の画像に対
して自動的に輝度補正を行う。
【０１２６】また、本発明に係る輝度値補正方法は、第
１のカメラで撮像した第１の画像が、第２のカメラで撮
像した第２の画像に対応する対応点を検出し、第１の画
像と上記対応点における第２の画像との輝度値を用いて
上記画像を補正するときの補正量を示す変換テーブルを
生成し、上記変換テーブルを用いて上記第１又は第２の
画像の輝度値を補正するので、自動的に第１又は第２の
画像に対して輝度補正をすることができる。
【０１２７】更に、本発明に係る距離画像生成装置は、
第１の撮像手段で生成した第１の画像が、第２の撮像手
段で生成した第２の画像上において対応する対応点を検
出する対応点検出手段と、上記対応点における第２の画
像の輝度値と第１の画像の輝度値とを比較して輝度値の
一致度を示す評価値を生成する評価値生成手段と、評価
値を用いて上記第１の画像又は第２の画像を補正すると
きの補正量を示す変換テーブルを生成する変換テーブル
生成手段と、変換テーブルを用いて上記第１又は第２の
画像の輝度値を補正する輝度値補正手段と、補正された
第１の画像又は第２の画像と、第２の画像又は第１の画
像上において対応する対応点を検出して上記第１の撮像
手段と撮像対象物との距離を示す距離情報を生成する距
離画像生成手段とを備えるので、第１の画像が第２の画
像に対応する対応点を検出して変換テーブルを生成する
ことにより、自動的に第１又は第２の画像に対して輝度
補正を行い、輝度補正が施された第１又は第２の画像と
第２又は第１の画像を用いることにより、より精度の高
い距離情報を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】距離画像生成装置の構成を示す図である。
【図２】距離画像生成装置に備えられる距離画像生成回
路の一例を示すブロック図である。
【図３】基準画像上の点に対応する参照画像上の対応点
を求めることを説明するための図である。
【図４】基準画像の小領域及び参照画像の小領域の輝度
値の平均を求めて対応点を求めることを説明するための
図である。
【図５】射影変換を施した後に対応点を求めるときに４
つの輝度値を線形補間して対応点を求めることを説明す
るための図である。
【図６】基準画像輝度データと、対応点における参照画
像輝度データとの関係を示す図である。
【図７】基準画像の輝度値と、対応点における参照画像
の輝度値との関係を用いて輝度変換テーブルを生成する
ことを説明するための図である。
【図８】（ａ）は参照画像の中央の所定の領域について
のみ輝度補正を行うことを説明するための図であり、
（ｂ）は参照画像内の９つの小領域についてのに輝度補
正を行うことを説明するための図である。
【図９】評価関数値SADを２次関数を用いて補間してよ
り精度の高い対応点を求めることを説明するための図で
ある。
【図１０】距離画像生成装置１で１枚の静止画像につい
て距離画像を生成する処理の一例を示すフローチャート
である。
【図１１】（ａ）は輝度補正を施していないときの基準
画像輝度データと対応点における参照画像輝度データと
の関係を示す図であり、（ｂ）は１回の輝度補正を施し
た後の基準画像輝度データと対応点における参照画像輝
度データとの関係を示す図であり、（ｃ）は２回の輝度
補正を施した後の基準画像輝度データと対応点における
参照画像輝度データとの関係を示す図である。
【図１２】（ａ）はフレーム１について輝度補正アルゴ
リズムを繰り返した後に距離画像を生成することを示す
概念図であり、（ｂ）はフレーム１の距離画像を生成し
た後にフレーム２について輝度補正アルゴリズムを繰り
返した後に距離画像を生成することを示す概念図であ
る。
【図１３】図１１に示した距離画像生成装置で１枚の静
止画像について距離画像を生成する処理の一例を更に詳
細に説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１１に示した距離画像生成装置で１枚の静
止画像について距離画像を生成する処理の一例を更に詳
細に説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１１に示した距離画像生成装置で１枚の静
止画像について距離画像を生成する処理の一例を更に詳
細に説明するためのフローチャートである。
【図１６】例えば基準カメラ又は参照カメラの交換を行
ったとき、各カメラ３，４のレンズの絞りや、ズーム等
の変化等が生じたときに、輝度変換テーブルを生成して
距離画像を生成する処理の一例を示すフローチャートで
ある。
【図１７】基準カメラ及び参照カメラで複数のフレーム
からなる動画像を撮像したときに輝度値補正テーブルを
生成して距離画像を生成する処理の一例を示すフローチ
ャートである。
【図１８】フレーム１を用いて距離画像を生成するとと
もに輝度変換テーブルを生成し、フレーム１を用いて生
成した輝度変換テーブルでフレーム２の輝度補正を行っ
て距離画像を生成するとともに輝度変換テーブルを生成
することを説明するための概念図である。
【符号の説明】
１ 距離画像生成装置、２ 撮像対象物、３ 基準カメ
ラ、４ 参照カメラ、１０ 距離画像生成回路、１４
輝度変換部、１５ 輝度変換テーブル生成部、１６ 対
応点演算部、１８ 距離演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三輪 祥子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 林 和慶 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA06 EE00 FF01 FF05 JJ03 JJ05 JJ19 JJ26 LL06 LL30 QQ18 QQ24 QQ25 QQ42 RR06 2F112 AC06 BA01 CA02 5B047 AA07 BB04 BC01 DA10 DC20 EA07 EB11 5B057 BA02 BA11 BA28 CC03 CE20 CH11 DB03 DC02

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の撮像手段で生成した第１の画像
    が、第２の撮像手段で生成した第２の画像に対応する対
    応点を検出する対応点検出手段と、 第１の画像と上記対応点における第２の画像との輝度値
    を用いて上記第１の画像又は第２の画像を補正するとき
    の補正量を示す変換テーブルを生成する変換テーブル生
    成手段と、 上記変換テーブル生成手段で生成された変換テーブルを
    用いて上記第１の画像又は第２の画像の輝度値を補正す
    る輝度値補正手段とを備えることを特徴とする輝度値補
    正回路。
  2. 【請求項２】 上記対応点検出手段は、第２の画像にお
    けるエピポーラライン上に位置する画素と第１の画像と
    を比較して対応点を検出することを特徴とする請求項１
    記載の輝度値補正回路。
  3. 【請求項３】 第２の画像の輝度値と第１の画像の輝度
    値とを比較して輝度値の一致度を示す評価値を生成する
    評価値生成手段を備え、 上記対応点検出手段は、上記評価値生成手段で生成した
    評価値を用いて対応点を検出することを特徴とする請求
    項１記載の輝度値補正回路。
  4. 【請求項４】 上記変換テーブル生成手段は、第１の画
    像又は第２の画像の輝度値の大きさに応じて区分した領
    域毎に代表点を演算し、上記代表点を結ぶように曲線近
    似して得た補正量を示す変換テーブルを生成することを
    特徴とする請求項１記載の輝度値補正回路。
  5. 【請求項５】 上記第１の撮像手段と第２の撮像手段と
    が撮像する第１の画像と第２の画像との輝度関係の変化
    を検出する検出手段を備え、 上記検出手段は、上記第１の画像又は第２の画像の輝度
    関係に変化が生じたことを検出して新たな変換テーブル
    を生成する命令を変換テーブル生成手段に出力すること
    を特徴とする請求項１記載の輝度値補正回路。
  6. 【請求項６】 上記輝度値補正手段は、上記第１の撮像
    手段及び第２の撮像手段からの時系列の第１の画像及び
    第２の画像が入力されたとき、時刻ｔで撮像した第１の
    画像及び第２の画像を用いて生成された変換テーブルを
    時刻ｔ＋１で撮像した第１の画像及び第２の画像の輝度
    補正に用いて、輝度値の補正を行うことを特徴とする請
    求項１記載の輝度値補正回路。
  7. 【請求項７】 変換テーブル生成手段は、時刻ｔで生成
    した変換テーブルと時刻ｔ＋１で生成した変換テーブル
    との変化率を検出して繰り返して変換テーブルを生成す
    ることを判断することを特徴とする請求項１記載の輝度
    値補正回路。
  8. 【請求項８】 上記変換テーブル生成手段は、時刻ｔに
    おいて第１の画像と対応点における第２の画像との輝度
    値の差分の絶対値の和と、時刻ｔに生成した変換テーブ
    ルを用いて第１の画像又は第２の画像を補正した後の時
    刻ｔ＋１における第１の画像と対応点における第２の画
    像との輝度値の差分の絶対値の和とを比較して繰り返し
    て変換テーブルを生成することを判断することを特徴と
    する請求項１記載の輝度値補正回路。
  9. 【請求項９】 変換テーブル生成手段は、時刻ｔにおけ
    る輝度値と第２の画像の対応点における輝度値との差分
    の和と、時刻ｔ＋１で撮像した第１の画像の輝度値と第
    ２の画像の輝度値との差分の和の平均値とを検出して繰
    り返して変換テーブルを生成することを判断することを
    特徴とする請求項１記載の輝度値補正回路。
  10. 【請求項１０】 上記対応点検出手段は、第１の画像の
    一画面内の小領域が、第２の画像に対応する対応点を検
    出することを特徴とする請求項１記載の輝度値補正回
    路。
  11. 【請求項１１】 第１のカメラで撮像した第１の画像
    が、第２のカメラで撮像した第２の画像に対応する対応
    点を検出し、 第１の画像と上記対応点における第２の画像との輝度値
    を用いて上記画像を補正するときの補正量を示す変換テ
    ーブルを生成し、 上記変換テーブルを用いて上記第１又は第２の画像の輝
    度値を補正することを特徴とする輝度値補正方法。
  12. 【請求項１２】 第２の画像におけるエピポーラライン
    上に位置する画素と第１の画像とを比較して対応点を検
    出することを特徴とする請求項１１記載の輝度値補正方
    法。
  13. 【請求項１３】 上記対応点における第２の画像の輝度
    値と第１の画像の輝度値とを比較して輝度値の一致度を
    示す評価値を生成し、 上記評価値を用いて対応点を検出することを特徴とする
    請求項１１記載の輝度値補正方法。
  14. 【請求項１４】 上記第１の画像又は第２の画像の輝度
    値の大きさに応じて区分した領域毎に代表点を演算し、 上記代表点を結ぶように曲線近似して得た補正量を変換
    テーブルとして生成することを特徴とする請求項１１記
    載の輝度値補正方法。
  15. 【請求項１５】 上記第１のカメラと第２のカメラとが
    撮像した第１の画像と第２の画像との輝度関係の変化を
    検出し、 上記第１の画像又は第２の画像の輝度関係に変化が生じ
    たことを検出して新たな変換テーブルを生成することを
    特徴とする請求項１１記載の輝度値補正方法。
  16. 【請求項１６】 上記第１のカメラび第２のカメラから
    の時系列の第１の画像及び第２の画像を撮像し、 時刻ｔで撮像した第１の画像及び第２の画像を用いて生
    成された変換テーブルを、時刻ｔ＋１で撮像した第１の
    画像及び第２の画像の輝度補正に用いて輝度値の補正を
    行うことを特徴とする請求項１１記載の輝度値補正方
    法。
  17. 【請求項１７】 時刻ｔで生成した変換テーブルと時刻
    ｔ＋１で生成した変換テーブルとの変化率を検出して繰
    り返して変換テーブルを生成することを判断することを
    特徴とする請求項１１記載の輝度値補正方法。
  18. 【請求項１８】 時刻ｔにおいて第１の画像と対応点に
    おける第２の画像との輝度値の差分の絶対値の和と、時
    刻ｔに生成した変換テーブルを用いて第１の画像又は第
    ２の画像を補正した後の時刻ｔ＋１における第１の画像
    と対応点における第２の画像との輝度値の差分の絶対値
    の和とを比較して繰り返して変換テーブルを生成するこ
    とを判断することを特徴とする請求項１１記載の輝度値
    補正方法。
  19. 【請求項１９】 時刻ｔにおける第１の画像の輝度値と
    第２の画像の対応点における輝度値との差分の和と、時
    刻ｔ＋１で撮像した第１の画像の輝度値と第２の画像の
    輝度値との差分の和の平均値とを検出して繰り返して変
    換テーブルを生成することを判断することを特徴とする
    請求項１１記載の輝度値補正方法。
  20. 【請求項２０】 第１の画像に対応する対応点を第２の
    画像から検出するとき、第１の画像の一画面内の小領域
    が、第２の画像に対応する対応点を検出することを特徴
    とする請求項１１記載の輝度値補正方法。
  21. 【請求項２１】 複数の撮像手段と、 第１の撮像手段で生成した第１の画像が、第２の撮像手
    段で生成した第２の画像上において対応する対応点を検
    出する対応点検出手段と、 上記対応点検出手段で検出した上記対応点における第２
    の画像の輝度値と第１の画像の輝度値とを比較して輝度
    値の一致度を示す評価値を生成する評価値生成手段と、 上記評価値生成手段で生成した評価値を用いて上記第１
    の画像又は第２の画像を補正するときの補正量を示す変
    換テーブルを生成する変換テーブル生成手段と、 上記変換テーブル生成手段で生成された変換テーブルを
    用いて上記第１又は第２の画像の輝度値を補正する輝度
    値補正手段と、 上記輝度値補正手段で補正された第１の画像又は第２の
    画像と、第２の画像又は第１の画像上において対応する
    対応点を検出して上記第１の撮像手段と撮像対象物との
    距離を示す距離情報を生成する距離画像生成手段とを備
    えることを特徴とする距離画像生成装置。
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