JP2000035330A - 3次元画像処理装置 - Google Patents

3次元画像処理装置

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JP2000035330A
JP2000035330A JP10203133A JP20313398A JP2000035330A JP 2000035330 A JP2000035330 A JP 2000035330A JP 10203133 A JP10203133 A JP 10203133A JP 20313398 A JP20313398 A JP 20313398A JP 2000035330 A JP2000035330 A JP 2000035330A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 視差ベクトルの検出精度を向上させ、信頼性
の高い距離計算を可能とする。 【解決手段】 本発明の3次元画像処理装置は、対象物
体2に関するステレオ画像信号に基づき所定の相関関数
を用いて相対応する画素の第1の視差ベクトルを得る第
1の対応点検出器8と、ステレオ画像信号にノイズ除去
処理を施すフィルタ12,14と、このフィルタを通し
たステレオ画像信号から所定の相関関数を用いて相対応
する画素の第2の視差ベクトルを得る第2の対応点検出
器18と、両対応点検出器によって得られた第1および
第2の視差ベクトルの比較結果に基づいていずれか一方
の視差ベクトルを選択的に出力する視差ベクトル比較器
16と、この比較器から出力される視差ベクトルに基づ
いて対象物体までの距離を計算する距離計算器10とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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。
【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
像処理装置に関するものである。
【0003】図3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
処理装置では、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よいことにな
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。
【0004】図4は従来の3次元画像処理装置のブロッ
ク図を示すものである。図4において、対象物体2に関
し、CCD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におい
ては、特開平9−33249号公報に(3)式として開
示されている相関関数などの評価関数に従って、画素毎
の対応付けが行われる。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。
【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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来装置による対応点
探索では、画像に含まれるノイズ等で誤対応が発生し、
その結果、視差ベクトルの検出精度が低下し、信頼性の
高い距離データを得ることが難しかった。
【0007】従って本発明は視差ベクトルの検出精度を
向上させ、信頼性の高い距離計算を可能とする3次元画
像処理装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る発明の3次元画像処理装置は、対象
物体に関するステレオ画像信号に基づき所定の相関関数
を用いて相対応する画素の第1の視差ベクトルを得る第
1の対応点検出手段と、ステレオ画像信号にノイズ除去
処理を施すフィルタ手段と、このフィルタ手段を通した
ステレオ画像信号から所定の相関関数を用いて相対応す
る画素の第2の視差ベクトルを得る第2の対応点検出手
段と、第1および第2の対応点検出手段によって得られ
た第1および第2の視差ベクトルを比較し、両者の差の
絶対値が所定値未満のときは第1の視差ベクトルを出力
し、両者の差の絶対値が所定値以上のときは第2の視差
ベクトルを出力する視差ベクトル比較手段と、この視差
ベクトル比較手段から出力される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ものである。
【0009】請求項2に係る発明は、フィルタ手段は高
域ノイズを低減するローパスフィルタであることを特徴
とするものである。
【0010】請求項3に係る発明は、フィルタ手段は時
間的に前後するフレームの同位置画素データを用いてノ
イズを低減するノイズリダクション装置であることを特
徴とするものである。
【0011】上記のように構成された3次元画像処理装
置によれば、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、信頼性の高い距離計算を
可能とすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は実施の形
態1による3次元画像処理装置を示すものである。図示
していない対象物体を同一X−Z平面上にX方向に間隔
Bをおいて配置された2台の撮像カメラ4,6により左
画像Plおよび右画像Prを得る。撮像カメラ4,6は
CCD等によって構成される。左画像Plおよび右画像
Prは、第一には対応点検出器8に導かれ、第二には各
画像Pl,Pr毎にノイズフィルタとしてのローパスフ
ィルタ(LPF)12,14を介して第2の対応点検出
器18に導かれる。対応点検出器8から出力される第1
の視差ベクトルVp1、および対応点検出器18から出
力される第2の視差ベクトルVp2は視差ベクトル比較
器16において後述のごとく比較され、その一方の視差
ベクトルが選択的に出力され、その出力視差ベクトルに
基づいて距離計算器10によって対象物体までの距離が
計算される。
【0013】図1の画像処理装置において、左右それぞ
れの撮像カメラ4,5から取り込まれた左画像Plおよ
び右画像Prは、対応点検出器8において、特開平9−
33249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、画素毎の対応付けを行い、視差ベクトル
Vp1を生成する。ここまでは図4に示す従来例と同様
である。他方、両画像Pl,Prはそれぞれローパスフ
ィルタ12,14を通して通過帯域が制限される。ロー
パスフィルタ12,14は例えば3タップの1:15:
1の係数のものを使用し、あまりぼけすぎない程度にす
るのがよい。これによって高域に存在するノイズを低減
する。この点が従来例と異なるところである。ローパス
フィルタ12,14の出力画像は対応点検出器8と同様
構成の対応点検出器18において対応点検出器8と同様
にして画素毎の対応付けを行って第2の視差ベクトルV
p2を生成する。
【0014】第1および第2の視差ベクトルVp1,V
p2は視差ベクトル比較器16に入力され、ここで比較
される。視差ベクトルVp1はフィルタを通さない解像
度の高い画像で対応点を求めているため、画像の輪郭な
どの位置情報を正確に保持している。しかし、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た
め、わずかなノイズによるデータの違いで視差ベクトル
を大きく乱してしまっていることがあり得る。これに対
して、視差ベクトルVp2はフィルタを通した解像度の
低い画像で対応点を求めているため、画像の輪郭などの
位置情報は不正確になっている可能性がある。しかし、
画像データ的に変化のない平坦な部分でのノイズが低減
されているので、視差ベクトルを乱してしまうことはな
い。このような両者の特徴の良いほうを選択的に利用す
るために、視差ベクトル比較器16は視差ベクトルVp
1と視差ベクトルVp2を比較し、両者の絶対値の差を
計算し、その差が所定値より大きいときは視差ベクトル
Vp1がノイズの影響で信頼性が低いものと判断し、視
差ベクトルVp2を選択する。また、その差が所定値よ
り小さいときは、視差ベクトルVp1はノイズの影響を
受けていないので、信頼性が高いと判断し、視差ベクト
ルVp1を選択する。このような処理を画面全体にわた
って行い、最終的な視差ベクトル群Vpを出力し、これ
に基づいて距離計算器10が対象物体までの距離Zを計
算する。
【0015】(実施の形態2)本発明の画像処理装置は
静止画でも動画でも処理することができる。特に、動画
を取り扱う場合は、フィルタとして、図1のローパスフ
ィルタ12,14の代わりに、図2に示すように時間的
な推移に着目したノイズ除去を行うノイズリダクション
装置22,24を設けるのがよい。すなわち、ノイズリ
ダクション装置22,24は時間軸方向で動き領域およ
び静止領域を検出し、静止領域では、隣り合うフレーム
の同じ位置の画素データの平均値を用いることにより、
時間軸方向に見たノイズリダクションを図る訳である。
なお、2つの画素データの平均値を用いるのではなく、
3つ以上の画素データを用い、それらの重み付け平均を
用いてもよい。ノイズリダクション装置22,24の出
力画像は対応点検出器18において画素毎の対応付けを
行って第2の視差ベクトルVp2を生成する。
【0016】第1および第2の視差ベクトルVp1,V
p2は視差ベクトル比較器16に入力され、ここで比較
される。視差ベクトルVp1はフィルタを通さない生の
データに基づくものである。これに対して、視差ベクト
ルVp2はフィルタを通したデータによって対応点を求
めている。両視差ベクトルVp1,Vp2の絶対値の差
を計算し、その差が所定値より大きいときは視差ベクト
ルVp1がノイズの影響で信頼性が低いものと判断し、
視差ベクトルVp2を選択する。また、その差が所定値
より小さいときは、視差ベクトルVp1はノイズの影響
を受けていないので、信頼性が高いと判断し、視差ベク
トルVp1を選択する。このような処理を画面全体にわ
たって行い、最終的な視差ベクトル群Vpを出力し、こ
れに基づいて距離計算器10が対象物体までの距離Zを
計算する。
【0017】(実施の形態3)実施の形態1におけるロ
ーパスフィルタ12,14、および実施の形態2におけ
るノイズリダクション装置22,24を縦続接続し両者
の機能、すなわち平面的なフィルタ機能と時間的なフィ
ルタ機能を併用することもできる。その場合、両者の特
徴を併せ持った実施形態となる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、入力画像にある程度の
ノイズが存在していても、誤対応を減少させることが可
能となり、その結果、視差ベクトルの検出精度が良くな
り、信頼性の高い距離計算をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による3次元画像処理装
置のブロック図。
【図2】本発明の実施の形態2による3次元画像処理装
置のブロック図。
【図3】ステレオ画像による距離算出の原理を説明する
ための説明図。
【図4】公知の3次元画像処理装置のブロック図。
【符号の説明】
2 対象物体 4 撮像カメラ 6 撮像カメラ 8 対応点検出器(第1の対応点検出手段) 10 距離計算器(距離計算手段) 12 ローパスフィルタ(フィルタ手段) 14 ローパスフィルタ(フィルタ手段) 16 視差ベクトル比較器(視差ベクトル比較手段) 18 対応点検出器(第2の対応点検出手段) 22 ノイズリダクション装置(フィルタ手段) 24 ノイズリダクション装置(フィルタ手段)
───────────────────────────────────────────────────── 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 QQ25 QQ33 QQ34 QQ38 2F112 AC06 BA06 BA07 CA08 CA12 DA28 FA01 FA03 FA32 FA33 FA38 FA50 5B057 CE02 CH09 CH18 DA07 DB03 DC02 DC34

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対象物体に関するステレオ画像信号に基づ
    き所定の相関関数を用いて相対応する画素の第1の視差
    ベクトルを得る第1の対応点検出手段と、ステレオ画像
    信号にノイズ除去処理を施すフィルタ手段と、このフィ
    ルタ手段を通したステレオ画像信号から所定の相関関数
    を用いて相対応する画素の第2の視差ベクトルを得る第
    2の対応点検出手段と、第1および第2の対応点検出手
    段によって得られた第1および第2の視差ベクトルを比
    較し、両者の差の絶対値が所定値未満のときは第1の視
    差ベクトルを出力し、両者の差の絶対値が所定値以上の
    ときは第2の視差ベクトルを出力する視差ベクトル比較
    手段と、この視差ベクトル比較手段から出力される視差
    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3次元画像処
    理装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の3次元画像処理装置にお
    いて、前記フィルタ手段は高域ノイズを低減するローパ
    スフィルタである3次元画像処理装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の3次元画像処理装置にお
    いて、前記フィルタ手段は時間的に前後するフレームの
    同位置画素データを用いてノイズを低減するノイズリダ
    クション装置である3次元画像処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180030727A (ko) * 2015-12-07 2018-03-23 구글 엘엘씨 멀티스코픽 노이즈 감소 및 hdr을 위한 시스템 및 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180030727A (ko) * 2015-12-07 2018-03-23 구글 엘엘씨 멀티스코픽 노이즈 감소 및 hdr을 위한 시스템 및 방법
KR101991474B1 (ko) 2015-12-07 2019-06-20 구글 엘엘씨 멀티스코픽 노이즈 감소 및 hdr을 위한 시스템 및 방법
KR20190071011A (ko) * 2015-12-07 2019-06-21 구글 엘엘씨 멀티스코픽 노이즈 감소 및 hdr을 위한 시스템 및 방법
KR102142641B1 (ko) 2015-12-07 2020-08-07 구글 엘엘씨 멀티스코픽 노이즈 감소 및 hdr을 위한 시스템 및 방법

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