JP2000035329A - Three dimensional image processing method and device - Google Patents

Three dimensional image processing method and device

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JP2000035329A
JP2000035329A JP10203129A JP20312998A JP2000035329A JP 2000035329 A JP2000035329 A JP 2000035329A JP 10203129 A JP10203129 A JP 10203129A JP 20312998 A JP20312998 A JP 20312998A JP 2000035329 A JP2000035329 A JP 2000035329A
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JP
Japan
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disparity vector
disparity
absolute value
vector
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP10203129A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuaki Fujiwara
原 光 章 藤
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate distance with high reliability by reducing the error of parallax to some degree even in the case of causing the error by image noise. SOLUTION: This three dimensional image processing device is provided with a corresponding point detector 8 detecting each pixel of one image corresponding to each pixel of the other image, an absolute value calculator 12 separating the image into pixel blocks of m×m pixels and obtaining the absolute value of parallax vector for each pixel block, an absolute value distribution observer 14 observing the frequency distribution following the absolute value of the obtained parallax vector, a correction quantizer 16 eliminating the absolute value of the parallax vector with frequency lower than a given value, extracting maximum value of the absolute value of the parallax vector over or equal to the given value and determining it to be the representative value and quantizing each parallax vector in the pixel blocks making the reference value be a reference, and a distance calculator 10 calculating the distance to the object, based on the quantized parallax vector.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物体に関する
ステレオ画像の相対応する画素点間の視差ベクトルを求
め、それをもとに対象物体までの距離を計算する3次元
画像処理方法および装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image processing method and apparatus for calculating a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the vector. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステレオカメラにより同一対象物体に関
する左右一対の画像からなるステレオ画像を得て、対象
物体上のある1点が一方の画面に投影されているとき、
他方の画面上での投影先が分かれば、三角測量の原理に
基づいて対象物体上の点までの距離を計算することがで
きる。このことは例えば、文献「グラフィックスとビジ
ョン」(オーム社発行、第28〜31頁)に開示されて
いるところである。本発明は、この投影先の探索、すな
わちステレオ画像の対応点探索技術を応用した3次元画
像処理方法および装置に関するものである。
2. Description of the Related Art When a stereo image consisting of a pair of left and right images relating to the same target object is obtained by a stereo camera, and a point on the target object is projected on one screen,
If the projection destination on the other screen is known, the distance to a point on the target object can be calculated based on the principle of triangulation. This is disclosed, for example, in the document "Graphics and Vision" (published by Ohmsha, pages 28 to 31). The present invention relates to a three-dimensional image processing method and apparatus to which this search for a projection destination, that is, a corresponding point search technique for a stereo image is applied.

【0003】図7に示すように、上記文献においては対
象物体2上の点Q(x,y,z)を、光軸Ol,Or間
に一定の距離(=基線長)Bをおいて配置された左右一
対の撮像カメラ4,6により撮像された左右一対のステ
レオ画像における対応画素のX−Y座標平面上の座標Q
l(Xl,Yl),Qr(Xr,Yr)を求め、その視
差Ql−Qr=(Xl−Xr,Yl−Yr)を用いて、
対応画素に対応する対象物体2上の測定点までの距離Z
を求める。ここで、ステレオ画像を処理する3次元画像
入力装置では、通常、2台のカメラ4,6は光軸Ol,
Orが同一X−Z平面上に含まれるように配置されるの
で、Yl=Yrであり、対応点探索はエピポーラ線Ep
l,Eprである同じ走査線上で行えば良いことにな
る。すなわち、撮像カメラ4,6の光軸Ol,Or間の
距離をB、焦点距離をfとすると、対象物体2上の点Q
(x,y,z)が左右のカメラ画面上の点Ql(Xl,
Yl)、点Qr(Xr,Yr)にそれぞれ投影された
時、対象物体2の点Q(x,y,z)までの距離Zは、 Z=B*f/(Xl−Xr) …(1) で表される。ここで、Xl−Xrは視差を表し、左画像
を基準画像とした場合、右画像の対応点Qr(Xr,Y
r)における視差ベクトルは一般にVp(Xl−Xr,
Yl−Yr)と表される。
As shown in FIG. 7, in the above document, a point Q (x, y, z) on a target object 2 is arranged at a fixed distance (= base line length) B between the optical axes Ol and Or. Coordinate Q on the XY coordinate plane of the corresponding pixel in the pair of left and right stereo images captured by the pair of left and right imaging cameras 4 and 6
1 (Xl, Yl) and Qr (Xr, Yr) are obtained, and using the parallax Ql−Qr = (Xl−Xr, Yl−Yr),
Distance Z to measurement point on target object 2 corresponding to corresponding pixel
Ask for. Here, in a three-dimensional image input device for processing a stereo image, two cameras 4 and 6 usually have optical axes Ol and
Since Or is arranged so as to be included on the same XZ plane, Yl = Yr, and the corresponding point search is performed on the epipolar line Ep.
It suffices to perform the scanning on the same scanning line of l, Epr. That is, assuming that the distance between the optical axes Ol and Or of the imaging cameras 4 and 6 is B and the focal length is f, the point Q on the target object 2 is
(X, y, z) is a point Ql (Xl, Xl,
Yl) and the point Qr (Xr, Yr) when projected onto the point Q (x, y, z) of the target object 2, the distance Z is as follows: Z = B * f / (X1-Xr) (1) ). Here, Xl-Xr represents parallax, and when the left image is used as the reference image, the corresponding point Qr (Xr, Y
r) is generally Vp (X1-Xr,
Yl-Yr).

【0004】図8は従来の距離検出装置のブロック図を
示すものである。図8において、対象物体2に関し、C
CD等からなる左画像用の撮像カメラ4および右画像用
の撮像カメラ6によってステレオ画像を得て、それに基
づき対応点検出器8により対応点探索が行われる。ここ
で、2台のカメラ4,6は光軸Ol,Orが同一X−Z
座標平面上に含まれるように、Yl=Yrの関係に配置
されているものとする。対応点検出器8によって探索さ
れた対応点を用いて各画素毎の視差ベクトルを計算す
る。得られた視差ベクトルを用いて距離計算器10によ
り距離計算が行われる。
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional distance detecting device. In FIG. 8, regarding the target object 2, C
A stereo image is obtained by the imaging camera 4 for the left image and the imaging camera 6 for the right image, such as a CD, and the corresponding point detector 8 performs a corresponding point search based on the stereo image. Here, the two cameras 4 and 6 have the same optical axis Ol and Or X-Z.
It is assumed that they are arranged in a relation of Yl = Yr so as to be included on the coordinate plane. A disparity vector for each pixel is calculated using the corresponding points searched by the corresponding point detector 8. Distance calculation is performed by the distance calculator 10 using the obtained disparity vector.

【0005】ここで、前述したように、2台の撮像カメ
ラ4,6をその光軸Ol,Orが同一X−Z座標平面上
に含まれるように配置しておくことにより、対応点の探
索はエピポーラ線Epl,Eprである走査線上のみで
行えば良いことになる。例えば左画像上の点Ql(X
l,Yl)と右画像上の点Qr(Xr,Yr)が対応す
る場合、点Ql(Xl,Yl)における視差ベクトルは
Vp(Xl−Xr,Yl−Yr)である。ここで、2つ
の点Ql,Qrは同じ走査線(エピポーラ線)上にある
ので、Yl=Yrであり、視差ベクトルは、Vp(Xl
−Xr,0)と表されることになる。このような視差ベ
クトルVpを画像上の全ての画素点について求め、視差
ベクトル群を作成する。
Here, as described above, by arranging the two imaging cameras 4 and 6 so that their optical axes Ol and Or are included on the same XZ coordinate plane, a search for a corresponding point is performed. Need only be performed on the scanning lines that are the epipolar lines Epl and Epr. For example, the point Ql (X
When (l, Yl) and the point Qr (Xr, Yr) on the right image correspond, the disparity vector at the point Ql (Xl, Yl) is Vp (Xl-Xr, Yl-Yr). Here, since the two points Ql and Qr are on the same scanning line (epipolar line), Yl = Yr, and the disparity vector is Vp (Xl
−Xr, 0). Such a disparity vector Vp is obtained for all pixel points on the image, and a disparity vector group is created.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の方法による対応
点探索では、画像のノイズが誤対応探索に直接関係し、
画像ノイズにより誤対応が発生し、その結果、視差ベク
トルの検出精度が低下してしまい、信頼性の高い距離デ
ータを得ることが難しかった。
In the corresponding point search according to the conventional method, the noise of the image is directly related to the incorrect correspondence search,
Erroneous correspondence occurs due to image noise, and as a result, the detection accuracy of the disparity vector is reduced, and it has been difficult to obtain highly reliable distance data.

【0007】本発明は上記問題を考慮してなされたもの
であり、画像ノイズにより視差ベクトルに誤差を生じて
いる場合であっても、それをある程度まで減少させ、信
頼性の高い距離計算を可能にする3次元画像処理方法お
よび装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in consideration of the above problem. Even if an error occurs in a disparity vector due to image noise, the error can be reduced to a certain extent, and highly reliable distance calculation can be performed. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional image processing method and apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
対象物体に関するステレオ画像の相対応する画素点間の
視差ベクトルを求め、それをもとに対象物体までの距離
を計算する3次元画像処理方法において、各画像をm画
素×n画素(m,nは2以上の整数)の大きさの画素ブ
ロックに分割し、各画素ブロック毎に、各視差ベクトル
の絶対値の大きさに従った頻度分布を観測し、頻度が所
定値未満の視差ベクトルの絶対値を除外し、所定値以上
の視差ベクトル絶対値の分布から視差ベクトル絶対値の
最大値を抽出しそれを代表値と決定し、この代表値を最
大基準として画素ブロック内の各視差ベクトルを量子化
し、この量子化された視差ベクトルに基づいてステレオ
画像から対象物体までの距離を計算することを特徴とす
るものである。
The invention according to claim 1 is
In a three-dimensional image processing method for obtaining a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the disparity vector, each image is m pixels × n pixels (m, n Is an integer of 2 or more), and a frequency distribution according to the magnitude of the absolute value of each disparity vector is observed for each pixel block, and the absolute value of the disparity vector whose frequency is less than a predetermined value is observed. The maximum value of the disparity vector absolute value is extracted from the distribution of the absolute value of the disparity vector equal to or larger than a predetermined value, and the maximum value is determined as a representative value. And calculating a distance from the stereo image to the target object based on the quantized disparity vector.

【0009】請求項2に係る発明は、対象物体に関する
ステレオ画像の相対応する画素点間の視差ベクトルを求
め、それをもとに対象物体までの距離を計算する3次元
画像処理方法において、各画像をm画素×n画素(m,
nは2以上の整数)の大きさの画素ブロックに分割し、
各画素ブロック毎に、カレント視差ベクトルとその周囲
の視差ベクトルとの平均値に対するカレント視差ベクト
ルの分散度を各視差ベクトルについて求め、求められた
分散度に関する頻度分布を観測し、予め求められた標準
分布特性から大きくずれている所定値以上の分散度領域
を標準分布特性に従って補正し、補正された視差ベクト
ルを量子化し、この量子化された視差ベクトルに基づい
てステレオ画像から対象物体までの距離を計算すること
を特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image processing method for obtaining a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the vector. The image is represented by m pixels × n pixels (m,
n is an integer of 2 or more).
For each pixel block, the variance of the current disparity vector with respect to the average value of the current disparity vector and the surrounding disparity vectors is obtained for each disparity vector, the frequency distribution related to the obtained variance is observed, and a standard obtained in advance is calculated. The dispersion degree region having a predetermined value or more greatly deviated from the distribution characteristic is corrected according to the standard distribution characteristic, the corrected disparity vector is quantized, and the distance from the stereo image to the target object is calculated based on the quantized disparity vector. It is characterized by calculating.

【0010】請求項3に係る発明は、対象物体に関する
ステレオ画像の相対応する画素点間の視差ベクトルを求
め、それをもとに対象物体までの距離を計算する3次元
画像処理装置において、一方の画像の各画素に対応する
他方の画像の各画素を検出する対応点検出手段と、画像
をm画素×n画素(m,nは2以上の整数)の大きさの
画素ブロックに分割し、各画素ブロック毎に、各画素の
視差ベクトルを求め、各視差ベクトルの絶対値を求める
視差ベクトル絶対値計算手段と、求められた視差ベクト
ル絶対値の大きさに従った頻度分布を観測する視差ベク
トル絶対値分布観測手段と、頻度が所定値未満の視差ベ
クトルの絶対値を除外し、所定値以上の視差ベクトル絶
対値の分布から視差ベクトル絶対値の最大値を抽出しそ
れを代表値と決定し、この代表値を最大基準として画素
ブロック内の各視差ベクトルを量子化する視差ベクトル
補正量子化手段と、量子化された視差ベクトルに基づい
てステレオ画像から対象物体までの距離を計算する距離
計算手段とを備えたことを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image processing apparatus for obtaining a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the vector. Corresponding point detection means for detecting each pixel of the other image corresponding to each pixel of the image of the above, and dividing the image into a pixel block of size m pixels × n pixels (m, n is an integer of 2 or more); For each pixel block, a disparity vector for each pixel, a disparity vector absolute value calculating unit for obtaining an absolute value of each disparity vector, and a disparity vector for observing a frequency distribution according to the magnitude of the obtained disparity vector absolute value Absolute value distribution observation means, exclude the absolute value of the disparity vector whose frequency is less than the predetermined value, extract the maximum value of the disparity vector absolute value from the distribution of the disparity vector absolute value of the predetermined value or more, and determine it as the representative value A disparity vector correction quantization unit that quantizes each disparity vector in a pixel block using the representative value as a maximum reference, and a distance calculation unit that calculates a distance from a stereo image to a target object based on the quantized disparity vector. It is characterized by having.

【0011】請求項4に係る発明は、対象物体に関する
ステレオ画像の相対応する画素点間の視差ベクトルを求
め、それをもとに対象物体までの距離を計算する3次元
画像処理装置において、一方の画像の各画素に対応する
他方の画像の各画素を検出する対応点検出手段と、画像
をm画素×n画素(m,nは2以上の整数)の大きさの
画素ブロックに分割し、各画素ブロック毎に、カレント
視差ベクトルとその周囲の視差ベクトルとの平均値に対
するカレント視差ベクトルの分散度を各視差ベクトルに
ついて計算する視差ベクトル分散度計算手段と、求めら
れた分散度に関する頻度分布を観測する視差ベクトル分
散度分布観測手段と、観測された視差ベクトル分散度が
予め求められた標準分布特性から大きくずれている所定
値以上の分散度領域を標準分布特性に従って補正し、補
正された視差ベクトルを量子化する視差ベクトル補正量
子化手段と、量子化された視差ベクトルに基づいてステ
レオ画像から対象物体までの距離を計算する距離計算手
段とを備えたことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image processing apparatus for obtaining a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the vector. Corresponding point detection means for detecting each pixel of the other image corresponding to each pixel of the image of the above, and dividing the image into a pixel block of size m pixels × n pixels (m, n is an integer of 2 or more); For each pixel block, disparity vector dispersity calculating means for calculating the disparity of the current disparity vector with respect to the average value of the current disparity vector and surrounding disparity vectors for each disparity vector, and a frequency distribution for the calculated dispersity. A disparity vector variance distribution observing means for observing, and a variance degree equal to or more than a predetermined value in which the observed disparity vector variance greatly deviates from a standard distribution characteristic obtained in advance. Is corrected according to the standard distribution characteristics, a disparity vector correction quantization unit that quantizes the corrected disparity vector, and a distance calculation unit that calculates the distance from the stereo image to the target object based on the quantized disparity vector. It is characterized by having.

【0012】上記請求項に係る3次元画像処理方法およ
び装置によれば、入力画像にある程度のノイズが存在
し、その結果、視差ベクトルの等しい対象物体上の点
で、本来の視差以上に方向や大きさが変化していても、
視差ベクトル絶対値分布やカレント視差ベクトルと周囲
の視差ベクトルの分散度により決定された量子化代表値
に代表されるので、細かい視差の変化を減少させ、それ
により信頼性の高い距離計算を遂行することができる。
[0012] According to the three-dimensional image processing method and apparatus according to the present invention, there is a certain amount of noise in the input image. Even if the size has changed,
It is represented by the absolute value distribution of the disparity vector and the quantized representative value determined by the variance of the current disparity vector and the surrounding disparity vector. be able to.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は本発明の
実施の形態を示すものである。図1において、左右一対
の撮像カメラ4,6により対象物体2についての左画像
Plおよび右画像Prが得られ、それぞれ画像信号は対
応点検出器8に送出される。ここでは、特開平9−33
249号公報に開示されている相関関数などの評価関数
に従って、各画素毎の対応付けを行う。2台の撮像カメ
ラ4,6を光軸Ol,Orが同一X−Z座標平面上に含
まれるように配置しておくことにより、対応点の探索は
エピポーラ線である走査線上のみで行えばよいことにな
る。例えば左画像上の点Ql(Xl,Yl)と右画像上
の点Qr(Xr,Yr)が対応するものとした場合、点
Ql(Xl,Yl)における視差ベクトルをVp(Xl
−Xr,Yl−Yr)と表す。ここで、2点Ql,Qr
は同じ走査線上に存在するので、Yl=Yrであり、視
差ベクトルはVp(Xl−Xr,0)となる。このよう
な視差ベクトルVpを、画像上の全ての画素点について
求める。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a left image Pl and a right image Pr of the target object 2 are obtained by a pair of left and right imaging cameras 4 and 6, and image signals are sent to corresponding point detectors 8. Here, JP-A-9-33
In accordance with an evaluation function such as a correlation function disclosed in Japanese Patent Publication No. 249, the association of each pixel is performed. By arranging the two imaging cameras 4 and 6 so that the optical axes Ol and Or are included on the same XZ coordinate plane, the search for the corresponding point may be performed only on the scanning line that is an epipolar line. Will be. For example, assuming that a point Ql (Xl, Yl) on the left image corresponds to a point Qr (Xr, Yr) on the right image, the disparity vector at the point Ql (Xl, Yl) is represented by Vp (Xl
-Xr, Yl-Yr). Here, two points Ql, Qr
Exist on the same scanning line, so that Yl = Yr, and the disparity vector is Vp (X1−Xr, 0). Such a disparity vector Vp is obtained for all pixel points on the image.

【0014】対応点検出器8から出力される視差ベクト
ルVpは、視差ベクトル絶対値計算器12に送出され
る。ここでは、各視差ベクトルVpの絶対値を計算し出
力する。得られた視差ベクトル絶対値は視差ベクトル絶
対値分布観測器14に送出される。ここでは視差ベクト
ルの絶対値とその出現頻度の関係が分布曲線として表さ
れる。この分布曲線の一例を図2に示す。
The disparity vector Vp output from the corresponding point detector 8 is sent to a disparity vector absolute value calculator 12. Here, the absolute value of each disparity vector Vp is calculated and output. The obtained disparity vector absolute value is sent to the disparity vector absolute value distribution observer 14. Here, the relationship between the absolute value of the disparity vector and its appearance frequency is represented as a distribution curve. FIG. 2 shows an example of this distribution curve.

【0015】算出された視差ベクトル絶対値にはノイズ
が混入していることもあって、得られた視差ベクトルが
全て有効なデータであるとは限らない。画像データ的に
変化のない平坦な部分ではノイズが存在すると、たとえ
わずかなノイズであっても視差ベクトルを大きく乱して
しまうことがある。そこで、本発明においては、視差ベ
クトル絶対値分布観測器14において、各画像を、m画
素×n画素(m,nは2以上の整数)の大きさの画素ブ
ロック、例えば8×8画素の大きさの画素ブロックに分
割し、各画素ブロック毎に視差ベクトルの絶対値の大き
さに従ってベクトル絶対値分布図を作成し、視差ベクト
ル補正量子化器16に送出する。
Since the calculated disparity vector absolute value includes noise, the obtained disparity vectors are not always valid data. If there is noise in a flat portion where there is no change in image data, even a small amount of noise may significantly disturb the parallax vector. Therefore, in the present invention, the disparity vector absolute value distribution observer 14 converts each image into a pixel block having a size of m pixels × n pixels (m, n is an integer of 2 or more), for example, a size of 8 × 8 pixels. Then, a vector absolute value distribution map is created according to the magnitude of the absolute value of the disparity vector for each pixel block, and is sent to the disparity vector correction quantizer 16.

【0016】視差ベクトル補正量子化器16は、得られ
た分布図上で所定頻度のところにしきい値Th1を設定
し、頻度がしきい値Th1未満の視差ベクトルデータを
除外し、しきい値Th1以上の頻度で現れる視差ベクト
ルの絶対値の大きさのうち、最大値DVのものを代表値
とし、図3に示すように画素ブロック内の各視差ベクト
ルを量子化する。この量子化は、図3に例示するよう
に、最大値DVを100%として、それを8等分単位で
量子化する。その場合、視差ベクトル絶対値が最大値D
Vを超えるものについては、すべて最大値DVを有する
ものとしてデータの丸め処理を行う。このようにして量
子化されたデータ分布を、当初のデータと併記する形で
図3に示す。このように処理することにより、視差ベク
トルの微小な変異データを相対的に抑制し、より信頼性
の高い距離データを得ることが可能になる。
The disparity vector correction quantizer 16 sets a threshold value Th1 at a predetermined frequency on the obtained distribution map, excludes disparity vector data whose frequency is less than the threshold value Th1, and sets a threshold value Th1. Of the magnitudes of the absolute values of the disparity vectors appearing at the above frequencies, the maximum value DV is used as a representative value, and each disparity vector in the pixel block is quantized as shown in FIG. In this quantization, as illustrated in FIG. 3, the maximum value DV is set to 100% and quantized in units of eight equal parts. In this case, the absolute value of the disparity vector is the maximum value D
Data exceeding V is subjected to data rounding processing assuming that it has the maximum value DV. The data distribution quantized in this way is shown in FIG. 3 together with the original data. By performing such processing, it is possible to relatively suppress minute variation data of the disparity vector and obtain more reliable distance data.

【0017】このようにして量子化処理された視差ベク
トルデータを距離計算器10に送出する。距離計算器1
0は前述した式(1)を用いて各画素毎の距離Zを計算
し、その計算結果を出力する。
The disparity vector data thus quantized is sent to the distance calculator 10. Distance calculator 1
0 calculates the distance Z for each pixel by using the above-described equation (1), and outputs the calculation result.

【0018】(実施の形態2)図4は、視差ベクトルの
ノイズ等による微小変異の影響を抑制する他の実施の形
態を示すものである。ここでは、データの分散度に着目
し、図4に示す視差ベクトル分散度計算器22によって
視差ベクトルの分散度を計算する。ここで、分散度とい
うのは、例えば図9に示すように、カレント画素(着目
画素)を中心として水平方向(X方向)に3画素、垂直
方向(Y方向)に3画素の計3×3=9画素の視差ベク
トルVi,j(0≦i≦2,0≦j≦2)の平均値<Vp
>を後述の式2により求め、その平均値<Vp>に対す
る9画素のそれぞれの視差ベクトルVi,jの差の絶対値
を求めて、それらの絶対値を合計したものであり、各画
素ブロック毎に、式3で表される値であるとする。この
値は、カレント画素とその周囲の画素との視差ベクトル
の相関度を示す指標として用いられるもので、分散度β
が小さければ小さいほど相関が大きく(周囲の画素の視
差ベクトルとの差が小さい)、大きければ大きいほど相
関が小さい(周囲の画素の視差ベクトルとの差が大き
い)ことを示す。統計学上、「分散」や「標準偏差」と
いう概念があるが、これらの物理量を求めるためには2
乗計算や平方根の計算が入ったり、扱う数値が大きくな
ったりするので多少面倒であり、本発明においては、そ
れほどの厳密さを要しないことから、分散や標準偏差の
計算式を簡易にした形のものを用いる。もちろん、本発
明の分散度の代わりに、分散や標準偏差を用いることも
できる。このような分散度を全ての視差ベクトルについ
て求める。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows another embodiment which suppresses the influence of a minute variation due to noise or the like of a disparity vector. Here, paying attention to the degree of dispersion of the data, the degree of dispersion of the disparity vector is calculated by the disparity vector dispersion degree calculator 22 shown in FIG. Here, the degree of dispersion refers to, for example, as shown in FIG. 9, three pixels in the horizontal direction (X direction) and three pixels in the vertical direction (Y direction) around the current pixel (pixel of interest), for a total of 3 × 3. = Average value of parallax vectors Vi, j (0 ≦ i ≦ 2, 0 ≦ j ≦ 2) of 9 pixels <Vp
> By Equation 2 described below, the absolute value of the difference between the disparity vectors Vi, j of the nine pixels with respect to the average value <Vp>, and summing those absolute values. Is a value represented by Expression 3. This value is used as an index indicating the degree of correlation of the disparity vector between the current pixel and surrounding pixels.
The smaller the value is, the larger the correlation is (the difference between the disparity vector of the surrounding pixels is small), and the larger the value is, the smaller the correlation is (the difference between the disparity vector of the surrounding pixels is large). In terms of statistics, there are concepts such as “variance” and “standard deviation”.
This is somewhat troublesome because it involves multiplication and square root calculations, and the numerical values to be handled are large, and the present invention does not require much rigor. Use Of course, variance and standard deviation can be used instead of the variance of the present invention. Such a degree of dispersion is obtained for all disparity vectors.

【0019】[0019]

【数1】 このようにして求められた視差ベクトル分散度βを視差
ベクトル分散度分布観測器24に送出する。ここでは例
えば8×8画素の大きさの画素ブロック毎に各視差ベク
トルの分散度βとその出現頻度の分布曲線を観測する。
図5はその一例を示す分布曲線50である。この種の分
布曲線は、ノイズなどで微小誤差が多くない限り、基本
的にラプラス分布に似た特性を示すことが知られてい
る。そこで、図6に示すように、ノイズ等の影響のな
い、種々の画像で予め統計的に求めた基準分布曲線52
を準備しておく。図6は、視差ベクトル分散度分布観測
器24における観測の結果、分布曲線50が基準分布曲
線52から比較的大きくずれている部分がある場合の例
を示すものである。この場合、分散度レベルが大きい領
域で両特性曲線が比較的大きくずれていることを認める
ことができる。そこで、この大きなずれ量を生ずる分散
度レベル領域をわずかに下回るところにしきい値Th2
を設定し、そのしきい値Th2以上の分散度レベルを示
す視差ベクトルについては、視差ベクトル補正量子化器
26において隣接画素でしきい値Th2未満であった画
素の視差ベクトル値に強制的に補正をする。この補正処
理の後、すでに述べた実施の形態に準じて量子化を行
い、その量子化された視差ベクトルデータを距離計算器
10に送出する。距離計算器10は、図1の場合と同様
に式(1)を用いて各画素毎の距離Zを計算する。
(Equation 1) The thus obtained disparity vector dispersion degree β is sent to the disparity vector dispersion degree distribution observer 24. Here, for example, the distribution curve β of each disparity vector and the distribution curve of its appearance frequency are observed for each pixel block having a size of 8 × 8 pixels.
FIG. 5 is a distribution curve 50 showing one example. It is known that this kind of distribution curve basically shows a characteristic similar to the Laplace distribution unless there are many small errors due to noise or the like. Therefore, as shown in FIG. 6, a reference distribution curve 52 statistically obtained in advance from various images without being affected by noise or the like.
Be prepared. FIG. 6 shows an example of the case where the distribution curve 50 has a relatively large deviation from the reference distribution curve 52 as a result of observation by the disparity vector dispersion degree distribution observer 24. In this case, it can be recognized that both characteristic curves are relatively largely shifted in a region where the degree of dispersion is large. Therefore, the threshold value Th2 is set to be slightly lower than the dispersion level region where the large shift amount occurs.
Is set, and the disparity vector indicating the dispersion degree level equal to or greater than the threshold Th2 is forcibly corrected by the disparity vector correction quantizer 26 to the disparity vector value of the pixel whose adjacent pixel is smaller than the threshold Th2. do. After this correction processing, quantization is performed according to the above-described embodiment, and the quantized disparity vector data is sent to the distance calculator 10. The distance calculator 10 calculates the distance Z for each pixel using Expression (1) as in the case of FIG.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、入力画像にある程度の
ノイズが存在しており、その結果、視差ベクトルが同じ
対象物体内で本来の視差以上に方向や大きさが変化して
いても、視差ベクトル絶対値分布や、カレント視差ベク
トルとその周囲の複数の視差ベクトルとの間のずれ量に
よって決定された量子化代表値に代表されるので、細か
い視差の変化を減少させることが可能であり、信頼性の
高い距離データを得ることができる。
According to the present invention, even if a certain amount of noise exists in the input image, and as a result, the direction and magnitude of the parallax vector change more than the original parallax in the same target object, Since the disparity vector is represented by an absolute value distribution or a quantized representative value determined by a shift amount between a current disparity vector and a plurality of disparity vectors around the current disparity vector, it is possible to reduce a change in fine disparity. And highly reliable distance data can be obtained.

【0021】従って入力画像にある程度のノイズが存在
していても、誤対応を減少させることができ、その結
果、視差ベクトルの検出精度が向上し、信頼性の高い距
離データを得ることができる。
Therefore, even if a certain amount of noise is present in the input image, erroneous correspondence can be reduced. As a result, the accuracy of detecting a disparity vector is improved, and highly reliable distance data can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による対応点検索装置を備えた三次元画
像処理装置の一構成例を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a three-dimensional image processing apparatus including a corresponding point search device according to the present invention.

【図2】図1の装置における視差ベクトル絶対値と頻度
の分布の一例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a distribution of a disparity vector absolute value and a frequency in the apparatus of FIG. 1;

【図3】図2の視差ベクトル絶対値に補正を加えて量子
化した状態を説明するための説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a state in which the absolute value of the disparity vector in FIG. 2 is corrected and quantized.

【図4】本発明による他の対応点検索装置を備えた三次
元画像処理装置の一構成例を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a three-dimensional image processing device provided with another corresponding point search device according to the present invention.

【図5】図4の装置における視差ベクトル分散度レベル
と頻度の分布の一例を示す分布曲線図。
FIG. 5 is a distribution curve diagram showing an example of a distribution of a disparity vector dispersion degree level and a frequency in the apparatus of FIG. 4;

【図6】図5の分布曲線の補正領域を説明する説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a correction area of the distribution curve in FIG. 5;

【図7】ステレオ画像による距離算出の原理を説明する
ための図。
FIG. 7 is a view for explaining the principle of distance calculation using a stereo image.

【図8】図7の原理による公知の対応点探索装置のブロ
ック図。
FIG. 8 is a block diagram of a known corresponding point searching device based on the principle of FIG. 7;

【図9】本発明に係る分散度を説明するための説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the degree of dispersion according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 対象物体 4 左撮像カメラ 6 右撮像カメラ 8 対応点検出器(対応点検出手段) 10 距離計算器(距離計算手段) 12 視差ベクトル絶対値計算器(視差ベクトル絶対値
計算手段) 14 視差ベクトル絶対値分布観測器(視差ベクトル絶
対値分布観測手段) 16 視差ベクトル補正量子化器(視差ベクトル補正量
子化手段) 22 視差ベクトル分散度計算器(視差ベクトル分散度
計算手段) 24 視差ベクトル分散度分布観測器(視差ベクトル分
散度分布観測手段) 26 視差ベクトル補正量子化器(視差ベクトル補正量
子化手段)
2 target object 4 left imaging camera 6 right imaging camera 8 corresponding point detector (corresponding point detecting means) 10 distance calculator (distance calculating means) 12 disparity vector absolute value calculator (disparity vector absolute value calculating means) 14 disparity vector absolute Value distribution observer (disparity vector absolute value distribution observation means) 16 Disparity vector correction quantizer (disparity vector correction quantization means) 22 Disparity vector dispersion degree calculator (disparity vector dispersion degree calculation means) 24 Disparity vector dispersion degree distribution observation (Disparity vector dispersion degree distribution observation means) 26 Disparity vector correction quantizer (disparity vector correction quantization means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA04 AA06 DD03 DD04 FF01 FF05 FF09 JJ03 JJ05 JJ26 QQ03 QQ28 QQ31 QQ38 QQ41 2F112 AC06 BA06 BA07 CA08 CA12 DA28 FA01 FA03 FA07 FA35 FA38 FA41 FA50 5B057 DA07 DB03 DC02 DC19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA04 AA06 DD03 DD04 FF01 FF05 FF09 JJ03 JJ05 JJ26 QQ03 QQ28 QQ31 QQ38 QQ41 2F112 AC06 BA06 BA07 CA08 CA12 DA28 FA01 FA03 FA07 FA35 FA38 FA41 FA50 5B057 DC19 DB03 DC03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対象物体に関するステレオ画像の相対応す
る画素点間の視差ベクトルを求め、それをもとに対象物
体までの距離を計算する3次元画像処理方法において、
各画像をm画素×n画素(m,nは2以上の整数)の大
きさの画素ブロックに分割し、各画素ブロック毎に、各
視差ベクトルの絶対値の大きさに従った頻度分布を観測
し、頻度が所定値未満の視差ベクトルの絶対値を除外
し、所定値以上の視差ベクトル絶対値の分布から視差ベ
クトル絶対値の最大値を抽出しそれを代表値と決定し、
この代表値を最大基準として画素ブロック内の各視差ベ
クトルを量子化し、この量子化された視差ベクトルに基
づいて前記ステレオ画像から対象物体までの距離を計算
することを特徴とする3次元画像処理方法。
1. A three-dimensional image processing method for calculating a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the disparity vector.
Each image is divided into pixel blocks of size m pixels × n pixels (m and n are integers of 2 or more), and the frequency distribution according to the magnitude of the absolute value of each disparity vector is observed for each pixel block. Then, the absolute value of the disparity vector whose frequency is less than the predetermined value is excluded, and the maximum value of the disparity vector absolute value is extracted from the distribution of the disparity vector absolute value of the predetermined value or more, and it is determined as a representative value.
A three-dimensional image processing method comprising: quantizing each disparity vector in a pixel block using the representative value as a maximum reference; and calculating a distance from the stereo image to a target object based on the quantized disparity vector. .
【請求項2】対象物体に関するステレオ画像の相対応す
る画素点間の視差ベクトルを求め、それをもとに対象物
体までの距離を計算する3次元画像処理方法において、
各画像をm画素×n画素(m,nは2以上の整数)の大
きさの画素ブロックに分割し、各画素ブロック毎に、カ
レント視差ベクトルとその周囲の視差ベクトルとの平均
値に対するカレント視差ベクトルの分散度を各視差ベク
トルについて求め、求められた分散度に関する頻度分布
を観測し、予め求められた標準分布特性から大きくずれ
ている所定値以上の分散度領域を標準分布特性に従って
補正し、補正された視差ベクトルを量子化し、この量子
化された視差ベクトルに基づいて前記ステレオ画像から
対象物体までの距離を計算することを特徴とする3次元
画像処理方法。
2. A three-dimensional image processing method for obtaining a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the vector.
Each image is divided into pixel blocks having a size of m pixels × n pixels (m and n are integers equal to or greater than 2), and for each pixel block, a current disparity with respect to an average value of a current disparity vector and surrounding disparity vectors. Obtain the degree of dispersion of the vector for each disparity vector, observe the frequency distribution related to the obtained degree of dispersion, and correct the degree of dispersion of a predetermined value or more greatly deviated from the previously obtained standard distribution characteristic according to the standard distribution characteristic, A three-dimensional image processing method, comprising: quantizing a corrected disparity vector; and calculating a distance from the stereo image to a target object based on the quantized disparity vector.
【請求項3】対象物体に関するステレオ画像の相対応す
る画素点間の視差ベクトルを求め、それをもとに対象物
体までの距離を計算する3次元画像処理装置において、
一方の画像の各画素に対応する他方の画像の各画素を検
出する対応点検出手段と、画像をm画素×n画素(m,
nは2以上の整数)の大きさの画素ブロックに分割し、
各画素ブロック毎に、各画素の視差ベクトルを求め、各
視差ベクトルの絶対値を求める視差ベクトル絶対値計算
手段と、求められた視差ベクトル絶対値の大きさに従っ
た頻度分布を観測する視差ベクトル絶対値分布観測手段
と、頻度が所定値未満の視差ベクトルの絶対値を除外
し、所定値以上の視差ベクトル絶対値の分布から視差ベ
クトル絶対値の最大値を抽出しそれを代表値と決定し、
この代表値を最大基準として画素ブロック内の各視差ベ
クトルを量子化する視差ベクトル補正量子化手段と、量
子化された視差ベクトルに基づいて前記ステレオ画像か
ら対象物体までの距離を計算する距離計算手段とを備え
たことを特徴とする3次元画像処理装置。
3. A three-dimensional image processing apparatus for obtaining a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image of a target object and calculating a distance to the target object based on the vector.
Corresponding point detecting means for detecting each pixel of the other image corresponding to each pixel of the one image;
n is an integer of 2 or more).
For each pixel block, a disparity vector for each pixel, a disparity vector absolute value calculating unit for obtaining an absolute value of each disparity vector, and a disparity vector for observing a frequency distribution according to the magnitude of the obtained disparity vector absolute value Absolute value distribution observing means, excluding the absolute value of the disparity vector whose frequency is less than the predetermined value, extracting the maximum value of the disparity vector absolute value from the distribution of the disparity vector absolute value of the predetermined value or more, and determining it as the representative value. ,
A disparity vector correction quantization unit that quantizes each disparity vector in the pixel block with the representative value as a maximum reference, and a distance calculation unit that calculates a distance from the stereo image to a target object based on the quantized disparity vector. And a three-dimensional image processing apparatus.
【請求項4】対象物体に関するステレオ画像の相対応す
る画素点間の視差ベクトルを求め、それをもとに対象物
体までの距離を計算する3次元画像処理装置において、
一方の画像の各画素に対応する他方の画像の各画素を検
出する対応点検出手段と、画像をm画素×n画素(m,
nは2以上の整数)の大きさの画素ブロックに分割し、
各画素ブロック毎に、カレント視差ベクトルとその周囲
の視差ベクトルとの平均値に対するカレント視差ベクト
ルの分散度を各視差ベクトルについて計算する視差ベク
トル分散度計算手段と、求められた分散度に関する頻度
分布を観測する視差ベクトル分散度分布観測手段と、観
測された視差ベクトル分散度が予め求められた標準分布
特性から大きくずれている所定値以上の分散度領域を標
準分布特性に従って補正し、補正された視差ベクトルを
量子化する視差ベクトル補正量子化手段と、量子化され
た視差ベクトルに基づいて前記ステレオ画像から対象物
体までの距離を計算する距離計算手段とを備えたことを
特徴とする3次元画像処理装置。
4. A three-dimensional image processing apparatus for calculating a disparity vector between corresponding pixel points of a stereo image related to a target object and calculating a distance to the target object based on the vector.
Corresponding point detecting means for detecting each pixel of the other image corresponding to each pixel of the one image;
n is an integer of 2 or more).
For each pixel block, disparity vector dispersity calculating means for calculating the disparity of the current disparity vector with respect to the average value of the current disparity vector and surrounding disparity vectors for each disparity vector, and a frequency distribution for the calculated dispersity. A disparity vector dispersion degree distribution observing means to be observed, and a disparity degree area having a predetermined value or more in which the observed disparity vector dispersion degree is significantly deviated from a predetermined standard distribution characteristic is corrected according to the standard distribution characteristic, and the corrected disparity is corrected. Three-dimensional image processing comprising: disparity vector correction quantization means for quantizing a vector; and distance calculation means for calculating a distance from the stereo image to a target object based on the quantized disparity vector. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102972032A (en) * 2010-06-30 2013-03-13 富士胶片株式会社 Three-dimensional image display device, three-dimensional image display method, three-dimensional image display program, and recording medium

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CN102972032A (en) * 2010-06-30 2013-03-13 富士胶片株式会社 Three-dimensional image display device, three-dimensional image display method, three-dimensional image display program, and recording medium

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