JP2001116513A - Distance image calculating device - Google Patents

Distance image calculating device

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JP2001116513A
JP2001116513A JP29484899A JP29484899A JP2001116513A JP 2001116513 A JP2001116513 A JP 2001116513A JP 29484899 A JP29484899 A JP 29484899A JP 29484899 A JP29484899 A JP 29484899A JP 2001116513 A JP2001116513 A JP 2001116513A
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JP
Japan
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parallax
measurement point
image
distance
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP29484899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshikatsu Kimura
好克 木村
Yoshiki Ninomiya
芳樹 二宮
Michihiko Ota
充彦 太田
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP29484899A priority Critical patent/JP2001116513A/en
Publication of JP2001116513A publication Critical patent/JP2001116513A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate the distribution of the distance upto a body more closely. SOLUTION: This is a correlative operation unit which uses stereographic matching. Images of a body are picked up by a couple of image pickup devices 10 and 11. A measurement point is set in one piece of image data and correlative operation by a city block distance is carried out with the other image in an (x) direction to obtain a correlation curve. A parallax candidate setting part 16 sets a parallax candidate to minimum values of the correlation curve. A matching degree evaluation part 17 decides the reliability of the parallax candidate from the minimum values and the vertical angles of minimum parts. The candidate is regarded as a high-reliability measurement point when the reliability is larger than a specific level or as a low-reliability measurement point when smaller. A parallax correction part 18 selects the parallax which is closest to parallax candidates of the low-reliability measurement point out of those candidates when the low-reliability measurement succeeds to the high- reliability measurement point in two directions. Consequently, the number of high-reliability measurement points constituting the body increases and the distribution of the distance from the body is closely found from the parallax.

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、カメラにより物体
を撮像しその画像データにより物体までの距離分布を算
出する演算装置に関する。例えば、1対のカメラのステ
レオ照合により物体までの距離分布を算出する相関演算
装置である。測定点における視差の連続性を考慮して、
信頼度の低い測定点の視差を演算するのに、信頼度の高
い周囲の測定点の視差に基づいて、その測定点における
多数の視差候補の中から適切な視差を選択することで、
物体までの距離分布を求める算出装置に関する。本発明
は車輌に搭載され、車輌前方、後方等の周囲の物体まで
の距離分布を高密度に求める距離画像算出装置に適用で
きる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arithmetic unit for photographing an object with a camera and calculating a distance distribution to the object based on the image data. For example, a correlation operation device that calculates a distance distribution to an object by stereo matching of a pair of cameras. Considering the continuity of parallax at the measurement point,
To calculate the disparity of a measurement point with low reliability, based on the disparity of surrounding measurement points with high reliability, by selecting an appropriate disparity from a large number of disparity candidates at that measurement point,
The present invention relates to a calculation device that obtains a distance distribution to an object. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a range image calculation device mounted on a vehicle and for obtaining a distance distribution to surrounding objects such as the front and rear of the vehicle at a high density.

【0002】[0002]

【従来の技縮】従来から、画像処理を利用した物体認識
装置がある。例えば、特開平5−265547号公報に
開示の車輌用車外監視装置はその一つである。それは、
車輌に2台のカメラを搭載し、リアルタイムに物体を撮
像して2画面の画像をステレオ照合処理することにより
物体の位置、大きさ、距離を算出し認識するシステムで
ある。所定の離間距離で配置された2台のカメラが前方
の物体を撮像すれば、物体は左右の画像でX方向にずれ
て撮像される。これは、2台のカメラに視差が生じるた
めである。そして、その物体がカメラ近傍にあればその
視差は大きくなり、遠方にあればその視差は小さくな
る。ステレオ照合処理は、この原理を利用して物体との
距離を検出する手法である。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an object recognition apparatus using image processing. For example, a vehicle exterior monitoring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-265747 is one of them. that is,
This is a system in which two cameras are mounted on a vehicle, the object is imaged in real time, and the two screen images are subjected to stereo matching processing to calculate and recognize the position, size, and distance of the object. If two cameras arranged at a predetermined distance capture an image of an object in front, the object is shifted in the left and right images in the X direction. This is because parallax occurs between the two cameras. If the object is near the camera, the parallax increases, and if the object is far away, the parallax decreases. The stereo matching process is a method of detecting a distance from an object using this principle.

【0003】従来の距離分布測定のフローチャートを図
12に示す。ステップ101で、2台のカメラからそれ
ぞれ物体の画像を入力し、ステップ102でA /D 変換
によりデジタル化された画像データにする。デジタル化
された画像データとは、例えば0〜255段階に階調化
された画像である。次に、ステップ103で左右画像か
ら例えば4×4の小ブロックが切り出されて相関演算
(マッチング処理)が行われ、上記小ブロック間の視差
が求められる。視差は、小ブロック間のずれ量である。
このずれ量によりカメラから物体を構成する小領域であ
る小ブロックまでの距離が求められる。カメラの離間距
離をB、焦点距離をf、ずれ量を△Xとすればその物体
までの距離zは次式で表される。
FIG. 12 shows a flowchart of a conventional distance distribution measurement. In step 101, an image of an object is input from each of the two cameras, and in step 102, it is converted into image data digitized by A / D conversion. The digitized image data is, for example, an image that has been grayed in 0 to 255 steps. Next, in step 103, for example, 4 × 4 small blocks are cut out from the left and right images, and a correlation operation (matching processing) is performed to obtain parallax between the small blocks. The parallax is a shift amount between small blocks.
The distance from the camera to the small block, which is a small area constituting the object, is obtained from the shift amount. If the separation distance of the camera is B, the focal length is f, and the shift amount is ΔX, the distance z to the object is expressed by the following equation.

【数1 】 z=f・B/△X ・・・(1)[Equation 1] z = f · B / △ X (1)

【0004】しかしながら、実際にはシティブロック距
離による相関曲線を探索すると、複数の極小値、即ち複
数のずれ量△Xが生じる。換言すれば、複数の対応候補
が存在する。それを吟味するため、ステップ104に移
行してその極小値の最大値と最小値を算出し、ステップ
S105においてその最小値、最大値が所定の条件を満
たすか否かが判定される。満たす場合は、その最小値ま
でのずれ量を最終的なずれ量△Xとして決定していた。
これを繰り返すことにより、物体全体の距離分布を求め
ていた。
However, when a correlation curve based on the city block distance is actually searched, a plurality of minimum values, that is, a plurality of shift amounts ΔX are generated. In other words, there are a plurality of correspondence candidates. In order to examine this, the process proceeds to step 104 to calculate the maximum value and the minimum value of the minimum value, and it is determined in step S105 whether the minimum value and the maximum value satisfy predetermined conditions. If so, the amount of deviation up to the minimum value has been determined as the final amount of deviation ΔX.
By repeating this, the distance distribution of the entire object has been obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようする課題】しかしながら、上記手法
では最小の極小値を決定する際、1 つの閾値を設定し、
その閾値との大小関係で最小値を決定するのみである。
この決定方法では、所定の閾値が高いと複数の一致点が
存在し、逆に、所定の閾値が低いと、一致点が存在しな
いことになる。即ち、閾値が高いと誤対応が発生し、正
確な距離分布が得られないと言う欠点がある。又、逆に
閾値が低いと対応点数が減少し、距離は正確になるが距
離が求められない点が発生し、物体表面形状が認識でき
ないと言う欠点がある。
However, in the above method, when determining the minimum minimum value, one threshold is set,
Only the minimum value is determined based on the magnitude relationship with the threshold value.
In this determination method, a plurality of matching points exist when the predetermined threshold is high, and conversely, no matching points exist when the predetermined threshold is low. In other words, there is a disadvantage that if the threshold value is high, erroneous correspondence occurs, and an accurate distance distribution cannot be obtained. Conversely, when the threshold value is low, the number of corresponding points decreases, and the distance becomes accurate, but there is a point where the distance cannot be obtained, and there is a disadvantage that the object surface shape cannot be recognized.

【0006】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は物体に対する視差の
連続性に基づいて得られた視差を補正し、撮像した物体
までの複数の距離、即ち物体までの距離分布を正確に算
出することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to correct a parallax obtained based on the continuity of the parallax with respect to an object and to provide a plurality of distances to an imaged object. That is, the distance distribution to the object is accurately calculated.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の距離画
像算出装置は、複数の撮像装置により物体を撮像し、得
られた複数の画像データより物体までの距離を算出する
距離画像算出装置であって、1方の画像データと他方の
画像データとを照合し、画像上の測定点毎に複数の視差
候補を得るステレオ照合手段と、該複数の視差候補の照
合度を算出し、視差候補に評価を与える照合度評価手段
と、照合度が所定値より高い場合は、最も高い照合度を
有する視差候補を測定点の視差に選択し、照合度が所定
値より低い場合は、測定点に関する周囲測定点の照合度
と該周囲測定点の確定された視差に基づいて、測定点の
視差を補正する視差補正手段とを備えたことを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a distance image calculating apparatus for picking up an object using a plurality of image pickup devices and calculating a distance to the object from a plurality of obtained image data. And a stereo matching unit that matches one image data with the other image data to obtain a plurality of parallax candidates for each measurement point on the image, and calculates a matching degree of the plurality of parallax candidates, A collation degree evaluation means for giving an evaluation to the candidate, and when the collation degree is higher than a predetermined value, a parallax candidate having the highest collation degree is selected as the parallax of the measurement point, and when the collation degree is lower than the predetermined value, the measurement point is selected. And a parallax correcting unit that corrects the parallax of the measurement point based on the matching degree of the surrounding measurement point and the determined parallax of the surrounding measurement point.

【0008】又、請求項2に記載の距離画像算出装置に
おいて、ステレオ照合手段は、画像データ上において測
定点を含む小領域画像を設定し、この小領域画像と他方
の画像データ上を移動する小領域画像との相関演算によ
り照合することを特徴とする。即ち、領域ベースの相関
演算を行うことを特徴としている。
Further, in the distance image calculating apparatus according to the present invention, the stereo matching means sets a small area image including the measurement point on the image data, and moves on the small area image and the other image data. The collation is performed by a correlation operation with the small area image. That is, it is characterized in that a region-based correlation operation is performed.

【0009】又、請求項3に記載の距離画像算出装置に
おいては、照合度は、ステレオ照合手段によって求めら
れたシティブロック距離に応じた値であることを特徴と
する。又、請求項4に記載の距離画像算出装置において
は、照合度は、ステレオ照合手段によって求められたシ
ティブロック距離の極小点における極小値関連値と該極
小点とその両側の点とで構成される頂角関連値から求め
られる値であることを特徴とする。
Further, in the distance image calculating device according to the third aspect, the matching degree is a value corresponding to the city block distance obtained by the stereo matching means. Further, in the distance image calculating apparatus according to the fourth aspect, the matching degree is constituted by the minimum value related value at the minimum point of the city block distance obtained by the stereo matching means, the minimum point, and points on both sides thereof. It is a value obtained from the apex angle related value.

【0010】又、請求項5に記載の距離画像算出装置に
おいては、その補正は周囲測定点に確定された視差に最
も近い値の視差候補を測定点の視差候補から選択するこ
とを特徴とする。又、請求項6に記載の距離画像算出装
置においては、その測定点はそのエッジ上の1点である
ことを特徴とする。
Further, in the distance image calculating apparatus according to the present invention, the correction is performed by selecting a parallax candidate having a value closest to the parallax determined at the surrounding measurement point from the parallax candidates at the measurement point. . In the distance image calculating apparatus according to the sixth aspect, the measurement point is one point on the edge.

【0011】[0011]

【発明の作用及び効果】請求項1に記載の距離画像算出
装置によれば、複数の撮像装置が物体を撮像して複数の
画像データを得る。そして、1方の画像データと他方の
画像データとを照合し、画像上の測定点毎に視差候補を
得る。例えば、相関演算により複数の疑似相関を含む1
以上の極小値が得られる。この極小値を与える変位量が
視差であり、その複数の極小値を与える変位量が視差候
補である。この複数の視差候補が、測定点に設定され
る。
According to the distance image calculation device of the present invention, a plurality of imaging devices image an object to obtain a plurality of image data. Then, one image data is collated with the other image data, and a parallax candidate is obtained for each measurement point on the image. For example, 1 including a plurality of pseudo correlations by a correlation operation
The above minimum value is obtained. The amount of displacement giving the minimum value is the parallax, and the amount of displacement giving the plurality of minimum values is a parallax candidate. The plurality of parallax candidates are set as measurement points.

【0012】次に、照合度評価手段は、各視差候補を評
価する。例えば、ステレオ照合によって求められた相関
曲線のシティブロック距離に−1をかけた値を照合度と
し、その照合度の大きさを算出してそれらに順位を設定
する。即ち、照合度評価手段は、測定点に設定された1
つの視差候補に対して、1つの照合度や順位等を与え
る。尚、シティブロック距離を差分絶対値和による値と
し、シティブロック距離が小さい程、照合度を大きくす
るように、照合度を定義する。照合度は、相関の大きさ
を表しておれば、シティブロック距離の他に、相互相関
関数等、任意の定義のものを使用することができる。
又、シティブロック距離や相互相関関数等の他に他の要
因を加味して照合度を定義しても良い。
Next, the collation evaluation unit evaluates each parallax candidate. For example, a value obtained by multiplying the city block distance of the correlation curve obtained by the stereo matching by −1 is set as the matching degree, the magnitude of the matching degree is calculated, and the ranking is set to them. That is, the collation degree evaluation means uses the 1 set at the measurement point.
One collation degree, rank, and the like are given to one parallax candidate. Note that the city block distance is defined as a value based on the sum of absolute differences, and the matching degree is defined such that the smaller the city block distance, the greater the matching degree. As long as the degree of collation represents the magnitude of the correlation, an arbitrary definition such as a cross-correlation function other than the city block distance can be used.
Further, the matching degree may be defined in consideration of other factors in addition to the city block distance, the cross-correlation function, and the like.

【0013】そして視差補正手段は、照合度評価手段に
よる照合度が所定値より高い場合は最も高い照合度を有
する視差候補を視差として選択する。又、逆にその照合
度が所定値より低い場合は、測定点の周囲測定点の情報
から視差を補正して決定する。これは、物体の構成点が
連続しているため、その視差にも連続性があると推定さ
れるからである。そして、その周囲測定点の照合度が高
い場合は、その周囲測定点における視差は信頼度が高い
として、その周囲測定点に確定された視差に基づいて補
正する。例えば、測定点における多数の視差候補の中か
ら、周囲測定点に確定された第1順位の視差に最も近い
視差を選択する。又は、周囲測定点に確定された第1順
位の視差の平均値に最も近い視差を選択する。又は、周
囲測定点の第1順位の視差や平均視差に所定値以下に近
い視差が存在しなければ、周囲測定点のうちの代表的な
視差を採用したり、周囲測定点の第1順位の視差の加算
平均、又はそれをパラメータとする関数による補正した
視差を求めても良い。
The parallax correcting means selects the parallax candidate having the highest matching degree as the parallax when the matching degree by the matching degree evaluating means is higher than a predetermined value. On the other hand, when the matching degree is lower than the predetermined value, the parallax is corrected and determined from the information of the surrounding measurement points of the measurement point. This is because the constituent points of the object are continuous and it is estimated that the parallax has continuity. If the degree of collation of the surrounding measurement point is high, the parallax at the surrounding measurement point is determined to have high reliability, and correction is performed based on the parallax determined for the surrounding measurement point. For example, from among a large number of parallax candidates at the measurement point, the parallax closest to the first-order parallax determined at the surrounding measurement points is selected. Alternatively, the disparity closest to the average value of the first-order disparities determined at the surrounding measurement points is selected. Or, if there is no parallax close to a predetermined value or less in the first-order parallax or the average parallax of the surrounding measurement points, a representative parallax of the surrounding measurement points is used, or the first-ranking parallax of the surrounding measurement points is used. The average of the parallaxes or a corrected parallax by a function using the parallax as a parameter may be obtained.

【0014】このように、測定点の視差候補の照合度が
低い場合、視差の連続性に基づいて、周囲測定点の視差
に基づいて補正する。即ち、その補正によりその測定点
の視差の信頼度が高くなる。従って、その視差候補を所
定の換算式に従って距離物体までの距離に変換すれば、
信頼度の高い距離分布が高密度で求められる。尚、2つ
の画像における照合をとる領域は任意である。又、上記
測定点は、画像データ上では、単数又は複数の画素を意
味する。
As described above, when the matching degree of the parallax candidate at the measurement point is low, the correction is performed based on the parallax of the surrounding measurement points based on the continuity of the parallax. In other words, the correction increases the reliability of the parallax of the measurement point. Therefore, if the parallax candidate is converted into a distance to a distance object according to a predetermined conversion formula,
A highly reliable distance distribution is required at high density. Note that an area to be compared in the two images is arbitrary. Further, the measurement point means one or more pixels on the image data.

【0015】又、請求項2に記載の距離画像算出装置に
よれば、ステレオ照合手段は、画像データ上において測
定点を含む小領域画像を設定し、この小領域画像と他方
の画像データ上を移動する小領域画像との相関演算によ
り照合している。即ち、照合領域を限定したものであ
る。領域ベースの相関演算を行うことから、演算時間の
短縮が図れる。
Further, according to the distance image calculating apparatus of the present invention, the stereo matching means sets a small area image including the measurement point on the image data, and sets the small area image and the other image data on the small area image. The collation is performed by a correlation operation with the moving small area image. That is, the matching area is limited. Since the area-based correlation calculation is performed, the calculation time can be reduced.

【0016】又、請求項3に記載の距離画像算出装置に
よれば、照合度は、ステレオ照合手段によって求められ
たシティブロック距離に応じた値であることを特徴とす
る。照合度をシティブロック距離に応じて決定すること
を規定したものである。シティブロック距離を相関演算
による値とすれば、値が小さい程、領域が類似している
ので、求められた視差の信頼性は高いと言える。これに
より、視差として採用し得る基準を与える照合度を得る
ことができる。
According to a third aspect of the present invention, the matching degree is a value corresponding to the city block distance obtained by the stereo matching means. This defines that the matching degree is determined according to the city block distance. Assuming that the city block distance is a value obtained by the correlation operation, the smaller the value is, the more similar the areas are, and thus, it can be said that the reliability of the obtained parallax is high. As a result, it is possible to obtain a matching degree that provides a reference that can be adopted as parallax.

【0017】又、請求項4に記載の距離画像算出装置に
よれば、照合度はステレオ照合手段によって求められた
シティブロック距離の極小点の極小値関連値とその極小
点と両側の点とで構成される頂角関連値から求められる
値である。ここに、極小値関連値とは、例えば、極小値
それ自体、その極小値と所定の閾値との差、又は最小の
極小値と第2の極小値との差等である。又、頂角関連値
とは、頂角、頂角を形成する辺の傾き、又は頂角を含ん
で形成される多角形の面積等であり、極小点の急峻さを
表す。請求項4においては、照合度は、上記のパラメー
タ等を少なくとも1つ含む関数で定義される。
Further, according to the distance image calculating apparatus of the present invention, the matching degree is determined by the minimum value related value of the minimum point of the city block distance obtained by the stereo matching means and the minimum point and the points on both sides. This is a value obtained from the constituted vertex angle related value. Here, the minimum value-related value is, for example, the minimum value itself, the difference between the minimum value and a predetermined threshold value, or the difference between the minimum minimum value and the second minimum value. The vertex angle-related value is the vertex angle, the inclination of a side forming the vertex angle, or the area of a polygon formed including the vertex angle, and represents the steepness of the minimum point. In claim 4, the matching degree is defined by a function including at least one of the above parameters and the like.

【0018】例えば、所定の閾値と極小値との差と、頂
角の逆数との和を照合度を決定する1つの要因とする。
照合度は、極小値が所定の閾値を大きく下回れば、それ
に比例した数値が加算される。そして、さらに上記頂角
がより鋭角であればより大きい数値が加算される。これ
は、2つの画像データが一致すると、その極小値が最小
値となり、又その極小点を含む谷形状が急峻になるから
である。そして、その合計数値である照合度が所定値よ
り大きければその測定点を、例えば高信頼度測定点、逆
に小さければ低信頼度測定点と判定する。このようにし
て、2つの画像データにおける照合の程度を与える照合
度を求めることができる。このようにして、シティブロ
ック距離の極小値だけではなく、他の要因も加味されて
いるため、視差を決定する信頼度が向上するために、よ
り正確な距離分布が求められる。
For example, the sum of the difference between a predetermined threshold value and the minimum value and the reciprocal of the apex angle is used as one factor for determining the matching degree.
If the minimum value is significantly lower than a predetermined threshold value, a value proportional to the minimum value is added to the collation degree. If the apex angle is more acute, a larger numerical value is added. This is because when the two image data match, the minimum value becomes the minimum value, and the valley shape including the minimum point becomes steep. If the collation degree, which is the total numerical value, is greater than a predetermined value, the measurement point is determined to be, for example, a high reliability measurement point, and conversely, if it is smaller, the determination point is a low reliability measurement point. In this way, a matching degree that gives a degree of matching between two image data can be obtained. In this way, since not only the minimum value of the city block distance but also other factors are taken into account, a more accurate distance distribution is required to improve the reliability of determining the parallax.

【0019】又、請求項5に記載の距離画像算出装置に
よれば、その補正は周囲測定点に確定された視差に最も
近い値の視差候補を測定点の視差候補から選択してい
る。視差候補の選択であるので、より速く補正処理する
ことができる。又、その視差候補は、実測であるのでよ
り正確な距離を示す。よって、より高速に精度よく物体
との距離分布を算出する距離画像算出方法となる。
According to the distance image calculating apparatus of the present invention, the correction is performed by selecting a parallax candidate having a value closest to the parallax determined at the surrounding measurement point from the parallax candidates at the measurement point. Since the selection is a parallax candidate, the correction processing can be performed more quickly. In addition, the parallax candidate indicates a more accurate distance because it is an actual measurement. Therefore, the distance image calculation method is to calculate the distance distribution to the object faster and more accurately.

【0020】又、請求項6に記載の距離画像算出装置に
よれば、その画像データはエッジ画像であり、測定点そ
のエッジ上の1点である。エッジ画像は、例えばソーベ
ル演算処理等によって得られるものであり、物体の輪
郭、稜及び物体を構成する各領域間の境界が強調され
る。このエッジ画像に関して照合をとるのがこの発明で
ある。又、領域ベースの相関演算を行う場合には、小領
域画像はエッジ画像上に設定される。エッジ画像で相関
演算を行うことから、ステレオ照合の演算量が著しく低
減される。これにより、物体の輪郭までの距離分布をよ
り高速に求めることができる。
According to the distance image calculating apparatus of the present invention, the image data is an edge image, and is a measurement point and one point on the edge. The edge image is obtained by, for example, Sobel operation processing, and the contours, edges, and boundaries between the regions forming the object are emphasized. The present invention is to collate the edge image. When performing a region-based correlation operation, a small region image is set on an edge image. Since the correlation calculation is performed on the edge image, the calculation amount of the stereo matching is significantly reduced. Thereby, the distance distribution to the contour of the object can be obtained at higher speed.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】(実施例)図1に、本発明の距離
画像算出装置が適用される1実施例を示す。図は、シス
テム構成図である。このシステムは、所定の離間距離で
配置されたカメラ10,11、カメラ10,11から送
出される映像信号を高速A/D変換し記憶するフレーム
メモリ12,13を有している。フレームメモリ12,
13に取り込まれた物体の画像データに測定点を含む小
領域画像を設定する小領域画像設定部15が設けられて
いる。その小領域画像に関して他方の画像データと相関
を取り、相関演算により得られた相関曲線から極小点を
求めて、その極小点を与える小領域画像の変位量から得
られる視差候補を設定する視差候補設定部16が設けら
れている。その視差候補の照合度を算出し評価する照合
度評価手段である照合度評価部17、及び照合度評価部
17の結果に基づいて測定点の視差に対して補正を行う
視差補正手段である視差補正部18が設けられている。
尚、上記小領域画像設定部15、視差候補設定部16、
照合度評価部17及び視差補正部18は、図示しないC
PUと演算処理プログラムが書かれた図示しないROM
及びそのプログラム実行時の作業領域メモリである図示
しないRAMから構成される。上記要素は、各種信号線
からなるシステムバス19により接続され、上記CPU
とROMに書かれた各種プログラムによってデータが授
受される。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment to which a range image calculating apparatus according to the present invention is applied. The figure is a system configuration diagram. This system includes cameras 10 and 11 arranged at a predetermined distance, and frame memories 12 and 13 for high-speed A / D conversion of video signals transmitted from the cameras 10 and 11 and storing the signals. Frame memory 12,
A small area image setting unit 15 is provided for setting a small area image including a measurement point in the image data of the object captured in 13. A parallax candidate for correlating with the other image data with respect to the small area image, obtaining a minimum point from a correlation curve obtained by a correlation operation, and setting a parallax candidate obtained from a displacement amount of the small area image giving the minimum point A setting unit 16 is provided. A collation evaluation unit 17 that is a collation evaluation unit that calculates and evaluates the collation of the parallax candidate, and a parallax correction unit that corrects the parallax of the measurement point based on the result of the collation evaluation unit 17. A correction unit 18 is provided.
The small area image setting unit 15, the parallax candidate setting unit 16,
The collation degree evaluation unit 17 and the parallax correction unit 18 include a C (not shown)
Not shown ROM with PU and arithmetic processing program
And a RAM (not shown) which is a work area memory for executing the program. The above elements are connected by a system bus 19 composed of various signal lines,
Is transmitted and received by various programs written in the ROM.

【0022】次に、本実施例の距離画像算出装置の動作
を図2〜図11を用いて説明する。この動作により物体
の各点までの距離(視差)が、各点において1又は2以
上の視差候補が算出される。視差候補の中から、視差の
連続性に基づいて適正な候補が選択されるか、又は、補
正されて求められる。対象物体は特に限定されないが、
本実施例では、障害物や先行車輌である。動作は、図示
しないスイッチにより開始され、図2のステップS10
0から実行される。
Next, the operation of the distance image calculation device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. By this operation, one or two or more parallax candidates having a distance (parallax) to each point of the object at each point are calculated. From the parallax candidates, an appropriate candidate is selected based on the continuity of the parallax, or is corrected and obtained. The target object is not particularly limited,
In this embodiment, it is an obstacle or a preceding vehicle. The operation is started by a switch (not shown), and is executed in step S10 of FIG.
It is executed from 0.

【0023】ステップS100では、撮像装置であるカ
メラ10,11から物体画像がフレームメモリ12,1
3に取り込まれる。フレームメモリ12,13は、複数
のRAMから構成されるものであり、その1単位(1
枚)は、CCD撮像素子の各画素に対応した、例えば総
数512×512のRAMである。任意の画素は座標
(x、y)と、強度Iで表され、その強度Iは例えば0
〜255段階に階調化される。以降、この階調化された
画像を画像データと呼ぶ。又この時、画面の左上角がx
y座標系の原点であり、水平方向にx軸、垂直方向にy
軸が設定される。
In step S100, object images from cameras 10 and 11, which are imaging devices, are stored in frame memories 12 and 1.
3 The frame memories 12 and 13 are composed of a plurality of RAMs, and one unit (1
Is a RAM having a total number of 512 × 512, for example, corresponding to each pixel of the CCD image sensor. An arbitrary pixel is represented by coordinates (x, y) and intensity I. The intensity I is, for example, 0.
Up to 255 levels are obtained. Hereinafter, the gradation image is referred to as image data. At this time, the upper left corner of the screen is x
The origin of the y coordinate system, the x axis in the horizontal direction and y in the vertical direction
The axis is set.

【0024】次にステップS110に移行する。ステッ
プS110はエッジ画像の抽出である。ステップS12
0の小領域画像の決定のための前処理として、何れか一
方の画像データからエッジ画像を抽出する。具体的に
は、何れかのフレームメモリ12,13に取り込まれた
画像に対して、マトリクス重み付け演算であるソーベル
演算等を行うことで得られる。得られる画像は、それぞ
れ輝度勾配を表わす微分画像である。微分画像は、強度
の変化点を強調するので上記先行車輌の輪郭及び構成部
品の境界等がエッジとして細線化される。
Next, the process proceeds to step S110. Step S110 is extraction of an edge image. Step S12
As preprocessing for determining a small area image of 0, an edge image is extracted from one of the image data. More specifically, it can be obtained by performing a Sobel operation or the like, which is a matrix weighting operation, on an image taken into any of the frame memories 12 and 13. The obtained images are differential images each representing a luminance gradient. Since the differential image emphasizes the change point of the intensity, the outline of the preceding vehicle, the boundary of the component, and the like are thinned as edges.

【0025】細線化された先行車輌のエッジ画像を図3
に示す。先行車輌のエッジ画像は、垂直エッジと水平エ
ッジ及び斜め方向のエッジに分類される。例えば、エッ
ジ構成点がy方向に連続した垂直エッジVs ,Ve 及び
エッジ構成点がx方向に連続した水平エッジH1 等が得
られる。尚、破線で囲まれた部分が垂直エッジVs ,V
e と判断され、その延長は曲線又は斜め線と判断され
る。垂直エッジVs ,Ve を構成する画素は垂直方向に
連続し、水平エッジH1 を構成する画素は水平方向に連
続している。又、垂直エッジVs ,Ve と水平エッジH
1 は交点Ps とPe で連続している。これらの連続性に
より、後述する視差補正が行われる。次に、ステップS
120に移行する(図2)。
FIG. 3 shows the thinned edge image of the preceding vehicle.
Shown in The edge images of the preceding vehicle are classified into vertical edges, horizontal edges, and diagonal edges. For example, vertical edges V s and V e having edge constituent points in the y direction and horizontal edges H 1 having edge constituent points in the x direction are obtained. The portions surrounded by broken lines are vertical edges V s , V
e is determined, and its extension is determined to be a curve or diagonal line. The pixels forming the vertical edges V s and V e are continuous in the vertical direction, and the pixels forming the horizontal edge H 1 are continuous in the horizontal direction. In addition, the vertical edges V s and V e and the horizontal edge H
1 is continuous at the intersection P s and P e. Due to the continuity, parallax correction described later is performed. Next, step S
The process moves to 120 (FIG. 2).

【0026】ステップS120では、相関演算の演算量
を最小にするため演算に使用する小領域画像を設定す
る。それには、先ず上記エッジ画像のエッジ上に測定さ
れるべき測定点Pk と、それを中心に縦N個横M個の画
素でマトリクス状に構成される小領域Ak を複数設定す
る(図3)。そして、測定点Pk 、小領域画像Ak に対
応した測定点Pk ’と小領域画像Ak ’を、ステップS
100で得られた複数の画像データ(濃淡画像)上に設
定する(図4(a))。次いで、ステップS130に移
行する。
In step S120, a small area image used for calculation is set to minimize the amount of calculation for correlation calculation. For this, first, a plurality of measurement points P k to be measured on the edge of the edge image and a plurality of small areas A k composed of N pixels vertically and M pixels horizontally centered on the measurement points P k are set (FIG. 3). The measurement point P k, 'a small-area image A k' small region image A measuring points corresponding to k P k a, step S
It is set on a plurality of image data (shaded images) obtained in step 100 (FIG. 4A). Next, the process proceeds to step S130.

【0027】ステップS130では、ステップS120
で得られた小領域画像Ak ’を利用して、ステップS1
00で得られた他方の画像データとステレオ照合を行な
う。ステレオ照合は、2枚の画像データ間の相関演算で
ある。図4を用いて、相関演算を説明する。図4(a)
はフレームメモリ12による右画像であり、図4(b)
がフレームメモリ13による左画像である。先ず、図4
(a)の右画像にステップS120で得られた測定点P
k ’と小領域画像Ak ’を設定する。基準点座標(x、
y)をマトリクスの左上角に設定すれば、その小領域画
像Ak ’内における任意点(m、n)の輝度Ir は、I
r (x+m、y+n)で表される。但し、n,mは、0
<n≦N,0<m≦Mであり、N,Mは、例えば共に4
である。
In step S130, step S120
Using the small area image A k ′ obtained in
Stereo matching is performed with the other image data obtained in 00. Stereo matching is a correlation operation between two pieces of image data. The correlation calculation will be described with reference to FIG. FIG. 4 (a)
4B is a right image by the frame memory 12, and FIG.
Is a left image by the frame memory 13. First, FIG.
The measurement point P obtained in step S120 is displayed on the right image of (a).
k ′ and a small area image A k ′ are set. Reference point coordinates (x,
By setting y) in the upper left corner of the matrix, the luminance I r of any point (m, n) in the small area image A k 'in the, I
r (x + m, y + n). However, n and m are 0
<N ≦ N, 0 <m ≦ M, where N and M are, for example, 4
It is.

【0028】又、図4(b)の左画像に上記小領域画像
k ’と同じ大きさの小領域画像B k を設定する。この
時、基準点座標を(x+disp、y)とすれば、小領
域画像Bk における任意点(m、n)の輝度Il は、I
l (x+disp+m、y+n)で表される。ここに、
dispは相関を探索する為の変位量である。そして、
変位量dispを0から例えば511画素変化させて、
下記の式(2)に従って、シティブロック距離Sxyを求
める。
The small image shown in the left image of FIG.
Ak’Small area image B kSet. this
When the reference point coordinates are (x + disp, y),
Area image BkAt any point (m, n) atlIs I
l(X + disp + m, y + n). here,
disp is a displacement amount for searching for a correlation. And
By changing the displacement disp from 0 to, for example, 511 pixels,
According to the following equation (2), the city block distance SxySeeking
Confuse.

【0029】[0029]

【数2】 Sxy=Σm Σn |Ir (x+m 、y+n )−Il (x+disp+m、y+n )| ・・・(2) この演算により測定点Pk ’の相関を得る。そして、式
(2)を最小とする変位量dispを測定点Pk ’にお
ける視差とする。厳密には、変位量dispは距離の単
位であるが、便宜上、視差xとし単位を画素とする。距
離単位に変換する場合は、1画素のx方向の大きさ(数
μm)を掛ければよい。尚、この場合の相関演算は、カ
メラ10,11の配置により両画像データが互いに左右
にシフトしているだけであるので、y座標を一定としx
方向のみに行なう。
[Number 2] S xy = Σ m Σ n | I r (x + m, y + n) -I l (x + disp + m, y + n) | ··· (2) Measurement points by the calculation P Get the correlation of k '. Then, the displacement amount disp that minimizes Expression (2) is set as the parallax at the measurement point P k ′. Strictly speaking, the displacement disp is a unit of distance, but for convenience, the unit is a pixel as the parallax x. In the case of conversion into a unit of distance, it is sufficient to multiply the size of one pixel in the x direction (several μm). In this case, the correlation operation is performed only when the two image data are shifted left and right by the arrangement of the cameras 10 and 11, so that the y coordinate is fixed and x
Perform only in the direction.

【0030】しかしながら、現実にはカメラ10,11
には感度差等の個体差があるので、同一の明るさの画像
データとはならない。その為、実際には小領域画像
k ’,小領域画像Bk の強度の平均値が差し引かれ
て、シティブロック距離Rxyは式(3)の演算式で求め
られる。尚、両カメラに感度差が無い場合は、式(2)
でもよい。
However, in reality, the cameras 10 and 11
Because there is an individual difference such as a sensitivity difference, image data having the same brightness is not obtained. Therefore, in practice, the average value of the intensities of the small area image A k ′ and the small area image B k is subtracted, and the city block distance R xy is obtained by the equation (3). If there is no sensitivity difference between the two cameras, equation (2)
May be.

【数3】 Rxy=[Σm Σn |(Ir (x+m 、y+n )−ave r ) −(Il (x+disp+m、y+n )−ave l )|]/MN ・・・(3) 但し、 ave r=〔Σm Σn r (x+m 、y+n )〕/MN ave l=〔Σm Σn l (x+disp+m、y+n )〕/MN である。x方向に沿って上式(3)でステレオ照合を行
った結果を図5に示す。図は、相関曲線であり、横軸が
変位量x、縦軸がシティブロック距離Rxyである。ここ
では、簡単の為に変位量dispを変位量xに置き換え
た。図に示すように、相関曲線には一般に複数の極小点
i ,Uj が生じる。この状態で、ステップS140に
移行する。
R xy = [Σ m Σ n | (I r (x + m, y + n) −ave r ) − (I l (x + disp + m, y + n) −ave l ) |] / MN ··· (3) However, ave r = [Σ m Σ n I r (x + m, y + n) ] / MN ave l = [Σ m Σ n I l (x + disp + m, y + n)] / MN. FIG. 5 shows the result of performing stereo matching by the above equation (3) along the x direction. The figure shows a correlation curve, in which the horizontal axis represents the displacement x and the vertical axis represents the city block distance Rxy . Here, the displacement amount disp is replaced with a displacement amount x for simplicity. As shown in the figure, a plurality of minimum points U i and U j generally occur in the correlation curve. In this state, the process proceeds to step S140.

【0031】ステップS140ではこの極小点Ui ,U
j を探索し、そのx座標xi ,xjを上記測定点Pk
に対して記憶する。即ち、これらが測定点Pk ’の視差
候補となる。次いで、ステップS150に移行する(図
2)。
In step S140, the minimum points U i , U
j , and its x-coordinates x i , x j are measured at the measurement point P k ′.
Remember against That is, these are the parallax candidates for the measurement point P k ′. Next, the process proceeds to step S150 (FIG. 2).

【0032】ステップS150では、上記測定点Pk
の視差候補の照合度を算出する。照合度はシティブロッ
ク距離に−1をかけた値、又は、シティブロック距離の
ある値からの偏差の逆数等で表しても良い。要は、照合
度は、シティブロック距離が小さい程、大きくなるよう
な関係に設定すれば良い。本実施例では、照合度を、さ
らに、多くの因子で決定するようにしている。図6に示
すように、上記相関演算において2画像が一致点に近づ
けば、シティブロック距離は所定の閾値Vthより小さく
なり、その所定の閾値Vthとの距離L(xj )が大きく
なる。そして、その距離L(xj )が大きければ大きい
ほどその一致度は高い。これを照合度又は相関度が高い
という。さらに、上記極小点Uj とその両側の点
j+1 、Uj-1 のなす頂角θj が小さければ小さいほど
その一致度が大きいと言える。2つの画像データが一致
するとその極小値が最小値となって、更にその極小点を
含む谷形状が急峻になるからである。即ち、極小点の頂
角θj は一致度と反比例する。従って、両者の和で照合
度を定義し、視差候補の信頼性を判定するのに使用す
る。照合度は、次式(4)で演算される。
In step S150, the measurement point P k '
Is calculated. The matching degree may be represented by a value obtained by multiplying the city block distance by -1 or a reciprocal of a deviation of the city block distance from a certain value. In short, the collation degree may be set so as to increase as the city block distance decreases. In the present embodiment, the degree of collation is determined by more factors. As shown in FIG. 6, if close to 2 images match point in the correlation calculation, city block distance is smaller than the predetermined threshold V th, the distance L (x j) is increased with the predetermined threshold value V th . Then, the greater the distance L (x j ), the higher the coincidence. This is called a high degree of collation or correlation. Furthermore, it can be said that the smaller the vertex angle θ j formed by the minimum point U j and the points U j + 1 and U j-1 on both sides thereof, the greater the degree of coincidence. This is because when the two image data match, the minimum value becomes the minimum value, and the valley shape including the minimum point becomes steep. That is, the vertex angle θ j of the minimum point is inversely proportional to the degree of coincidence. Therefore, the matching degree is defined by the sum of the two, and is used to determine the reliability of the parallax candidate. The collation degree is calculated by the following equation (4).

【0033】[0033]

【数4】 V(xj )=aL(xj )+b/(θ(xj )+c) L(xj )=Rth−R(xj ) ・・・(4) ここで、 j :極小点を示す指数 a,b,c:定数 Rth :閾値 R(xj ):式(3)によるシティブロック距離 θ(xj ):極小値の頂角 である。V (x j ) = aL (x j ) + b / (θ (x j ) + c) L (x j ) = R th −R (x j ) (4) where j: Exponents indicating minimum points a, b, c: constants R th : threshold value R (x j ): city block distance according to equation (3) θ (x j ): apex angle of minimum value.

【0034】これにより、各極小点Uj 、即ち視差候補
j に対する照合度V(xj )を求め、その照合度の大
きさにより順位付けして配列し記憶する。この時、順位
1位の照合度V(xj )が所定の閾値Vthより大であれ
ば高信頼度と判定し、その測定点Pk ’に高信頼度情
報、例えば1を与える。逆に、順位1位の照合度が所定
の閾値Vthより小であれば低信頼度と判定して低信頼度
情報、例えば0を与える。従って、この段階で測定点P
k ’の有する視差情報と信頼度情報は図7で表現され
る。次いで、ステップS160に移行する(図2)。
As a result, the collation degree V (x j ) for each minimum point U j , that is, the parallax candidate x j is obtained, arranged according to the magnitude of the collation degree, and arranged and stored. At this time, if the collation degree V (x j ) of the first rank is larger than a predetermined threshold value V th , it is determined to be high reliability, and high reliability information, for example, 1 is given to the measurement point P k ′. Conversely, if the collation degree of the first rank is smaller than the predetermined threshold value Vth , it is determined to be low reliability, and low reliability information, for example, 0 is given. Therefore, at this stage, the measurement point P
The disparity information and reliability information of k ′ are represented in FIG. Next, the process proceeds to step S160 (FIG. 2).

【0035】ステップS160では、全ての測定点につ
いて上記ルーチンが終了したか否かが判定される。終了
でなければ、再びステップS120に戻って上記ルーチ
ンが繰り返され、全ての測定点Pk ’について視差候補
の算出とその照合度評価が行われる。終了であれば、ス
テップS170に移行する。
In step S160, it is determined whether or not the above routine has been completed for all measurement points. If not, the process returns to step S120 to repeat the above-described routine, and the calculation of the parallax candidates and the evaluation of the matching degree are performed for all the measurement points P k ′. If completed, the process moves to step S170.

【0036】ステップS170では、上記ルーチンによ
って求められた測定点に対する視差の連続性が吟味さ
れ、補正される。ステップS170の詳細を図8に示
す。先ずステップS171において測定点Pk ’を指定
し、ステップS172に移行する。
In step S170, the continuity of the parallax with respect to the measurement points obtained by the above routine is examined and corrected. FIG. 8 shows the details of step S170. First, in step S171, the measurement point P k ′ is designated, and the flow shifts to step S172.

【0037】ステップS172では、その測定点Pk
が高信頼度であるか否かが判定される。高信頼度であれ
ば、ステップS173に移行し、図7における視差候補
の順位1位をその測定点の真正の視差に選択する。低信
頼度であれば、ステップS174に移行する。
In step S172, the measurement point P k '
Is highly reliable. If the reliability is high, the process proceeds to step S173, and the first place of the parallax candidates in FIG. 7 is selected as the true parallax of the measurement point. If the reliability is low, the process moves to step S174.

【0038】ステップS174では、その測定点Pk
は、高信頼度の測定点Pk+1 ’、P k-1 ’等に輝度で連
続しているか否かが判定される。連続していなければ、
ステップS176に移行する。連続していれば、ステッ
プS175に移行し、その視差が補正される。
In step S174, the measurement point Pk
Is a highly reliable measurement point Pk + 1’, P k-1’Etc. with brightness
It is determined whether the connection is continued. If not,
The process moves to step S176. If they are continuous,
The process proceeds to step S175, and the parallax is corrected.

【0039】ステップS175では、その測定点Pk
連続した高信頼度測定点Pk+1 ’、Pk-1 等の有する順
位1位の視差候補に最も近い値を有する視差をその測定
点P k の有する視差候補から選択する。この補正結果
を、図9に示す。図9(a)が補正前であり、図9
(b)が補正後である。補正前の低信頼度測定点Pk
は、高信頼度の測定点Pk-1 ’,Pk+1 ’に連続してい
るため、視差の連続性のため高信頼度とみなされる。そ
して、その両側の順位1位の視差に最も近い視差10が
選択され高信頼度測定点に補正される。次いで、ステッ
プS176に移行する(図8)。
In step S175, the measurement point PkTo
Continuous high reliability measurement points Pk + 1’, Pk-1Etc.
Measure the parallax having the value closest to the top-ranked parallax candidate
Point P kAre selected from the parallax candidates included in. This correction result
Is shown in FIG. FIG. 9A shows the state before the correction, and FIG.
(B) is after the correction. Unreliable measurement point P before correctionk
Is a highly reliable measurement point Pk-1’, Pk + 1
Therefore, the continuity of parallax is regarded as high reliability. So
Then, the parallax 10 closest to the parallax of the first rank on both sides is
Selected and corrected to a reliable measurement point. Next,
The process proceeds to step S176 (FIG. 8).

【0040】ステップS176では、全ての測定点
k ’について上記補正ルーチンが終了したか否かが判
定される。終了でなければ、再びステップS171に戻
って新しい測定点Pk ’が設定され、上記ルーチンが繰
り返される。即ち、全ての測定点Pk ’について吟味さ
れる。終了であれば、ステップS176を抜けリターン
される。
In step S176, it is determined whether the correction routine has been completed for all the measurement points P k ′. If not, the process returns to step S171 to set a new measurement point P k ′, and the above routine is repeated. That is, all the measurement points P k ′ are examined. If completed, the process returns from step S176.

【0041】このように、カメラ10,11で撮像され
た画像の内、ノイズ等の影響により低信頼度と判定され
た測定点も、高信頼度測定点と連続していれば、上記視
差補正により真正の視差が得られる。これは、同時にそ
の低信頼度測定点を高信頼度測定点と見なすことを意味
する。従って、撮像した物体を補正により多数の信頼性
の高い測定点で構成することになる。これにより、信頼
度の高い距離分布が高密度に求められる。よってこの方
法によれば、より正確に物体までの距離及び物体表面の
3次元形状を捉えることができる。
As described above, among the images captured by the cameras 10 and 11, if the measurement point determined to be low in reliability due to the influence of noise or the like is continuous with the high reliability measurement point, the parallax correction is performed. Gives a true parallax. This means that the low-reliability measurement point is regarded as a high-reliability measurement point at the same time. Therefore, the imaged object is composed of a number of highly reliable measurement points by correction. As a result, a highly reliable distance distribution is obtained at a high density. Therefore, according to this method, the distance to the object and the three-dimensional shape of the surface of the object can be grasped more accurately.

【0042】(変形例)以上、本発明を表わす1実施例
を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。例え
ば、上記実施例では測定点が低信頼度である場合は、両
側で連結された即ち同一直線上にある高信頼度測定点の
視差を用いてその補正を行った。しかしながら、場合に
よっては図10のように測定点Pk ’が角部を形成する
場合がある。即ち、高信頼度測定点と連結はしている
が、その間には挟まれていない場合である。このような
場合は、連結している複数の高信頼度測定点の順位1位
の視差の平均を取り、それに最も近い視差をその測定点
k ’の有する複数の視差候補から選択してもよい。即
ち、図9に示したフローチャートに変えて図11に示す
フローチャートを使用してもよい。
(Modifications) Although one embodiment of the present invention has been described, various other modifications are conceivable. For example, in the above embodiment, when the measurement points have low reliability, the correction is performed using the parallax of the high reliability measurement points connected on both sides, that is, on the same straight line. However, in some cases, the measurement point P k ′ may form a corner as shown in FIG. That is, it is connected to the high-reliability measurement point, but is not interposed between them. In such a case, even if the average of the top-ranked parallaxes of the plurality of connected high-reliability measurement points is averaged and the closest parallax is selected from the plurality of parallax candidates of the measurement point P k ′, Good. That is, the flowchart shown in FIG. 11 may be used instead of the flowchart shown in FIG.

【0043】図11のフローチャートを簡単に説明す
る。図11において、ステップS175aとステップS
175bを除く、ステップS171〜ステップS176
は上記実施例と同等である。従って、ステップS174
以下を説明する。
The flowchart of FIG. 11 will be described briefly. In FIG. 11, step S175a and step S175
Steps S171 to S176 except for 175b
Is equivalent to the above embodiment. Therefore, step S174
The following will be described.

【0044】ステップS174では、上記実施例と同様
に、現在の測定点Pk ’が高信頼度測定点に連結してい
るか否かが判定される。ここに、連結は連続を含む。連
結していなければ、ステップS176に移行する。連結
していれば、ステップS175aに移行する。
In step S174, it is determined whether or not the current measurement point P k ′ is connected to a highly reliable measurement point, as in the above embodiment. Here, concatenation includes continuation. If not, the process moves to step S176. If connected, the process proceeds to step S175a.

【0045】ステップS175aでは、その測定点
k ’に連結した高信頼度測定点Pk+1、Pk-1 の有す
る順位1位の視差候補の平均値を求める。そして、ステ
ップS175bに移行し、その平均値に最も近い視差を
その測定点Pk ’の有する視差情報(図7)から選択す
る。そして、その視差をその測定点Pk ’の真正の視差
とする。即ち、その測定点Pk ’が何れかの方位で高信
頼度測定点に連結していれば、その順位1位の視差平均
に最も近い視差を選択する。図10においては、視差=
8を採用する。そして、高信頼度情報を与える。このよ
うに補正すれば、上記実施例と同様に物体がより多くの
高信頼度測定点で表現される。よって、物体までの距離
分布が精度よく高密度に求められる。
In step S175a, the average value of the first-ranked parallax candidates having the high-reliability measurement points P k + 1 and P k−1 connected to the measurement point P k ′ is obtained . Then, the process shifts to step S175b to select the parallax closest to the average value from the parallax information (FIG. 7) of the measurement point P k ′. Then, the parallax is regarded as the true parallax of the measurement point P k ′. That is, if the measurement point P k ′ is connected to the high reliability measurement point in any direction, the parallax closest to the parallax average of the first rank is selected. In FIG. 10, parallax =
8 is adopted. Then, high reliability information is given. With such correction, the object is represented by more reliable measurement points as in the above embodiment. Therefore, the distance distribution to the object is obtained with high precision and high density.

【0046】又、上記実施例では測定点Pk 、Pk ’を
画像を構成する1画素としたが、互いに連結したマトリ
クス状の小領域画像(4画素、9画素)としてもよい。
これにより、処理速度を向上させることができる。
In the above embodiment, the measurement points P k and P k ′ are one pixel constituting an image, but may be matrix-connected small area images (4 pixels and 9 pixels).
Thereby, the processing speed can be improved.

【0047】又、例えば上記実施例の視差候補の照合度
算出では、極小点の頂角θj を評価変数としたが、極小
点に隣接する点の微分係数を評価変数としてもよい。
又、所定の閾値Rthとその相関曲線で囲まれる極小値側
の面積としてもよい。
In addition, for example, in the calculation of the matching degree of parallax candidates in the above embodiment, the vertex angle θ j of the minimum point is used as the evaluation variable, but the differential coefficient of a point adjacent to the minimum point may be used as the evaluation variable.
Alternatively, the area on the local minimum side surrounded by the predetermined threshold value Rth and its correlation curve may be used.

【0048】又、上記実施例ではステレオ照合を階調化
された画像データについて行ったが、ソーベル演算処理
等によりエッジ化されたエッジ画像間で行ってもよい。
即ち、図3に示した様なエッジ画像間で行っても良い。
エッジ画像間で相関演算を行えば極小点近傍がより急峻
となり、より容易に極小点、即ち視差を算出することが
できる。
In the above-described embodiment, the stereo matching is performed on the gradation-converted image data. However, the stereo matching may be performed between edge images that have been edged by a Sobel operation or the like.
That is, the processing may be performed between edge images as shown in FIG.
By performing the correlation operation between the edge images, the vicinity of the minimum point becomes steeper, and the minimum point, that is, the parallax can be calculated more easily.

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

【図1】本発明の実施例に係る距離画像算出装置が適用
されるシステムブロック図。
FIG. 1 is a system block diagram to which a distance image calculation device according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】本発明の実施例に係る距離画像算出装置の処理
手順を示すフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the distance image calculation device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に係る物体のエッジ画像。FIG. 3 is an edge image of an object according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例に係るステレオ照合による相関
演算説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a correlation calculation by stereo matching according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の相関曲線と視差候補の説明
図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a correlation curve and parallax candidates according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例に係る相関曲線による照合度評
価説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of evaluation of matching degree by a correlation curve according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例に係る照合度評価による測定点
のデータ構造図。
FIG. 7 is a data structure diagram of measurement points by the evaluation of the degree of collation according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例に係る視差補正部の動作を示す
フローチャート。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a parallax correction unit according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例に係る低信頼度測定点の補正説
明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram for correcting a low reliability measurement point according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の変形例に係る低信頼度測定点の補正
説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram for correcting a low-reliability measurement point according to a modification of the present invention.

【図11】本発明の変形例に係る視差補正部のフローチ
ャート。
FIG. 11 is a flowchart of a parallax correction unit according to a modification of the present invention.

【図12】従来の距離分布を求めるフローチャート。FIG. 12 is a flowchart for obtaining a conventional distance distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,11 カメラ 12,13 フレームメモリ 15 小領域画像設定部 16 視差候補設定部 17 照合度評価部 18 視差補正部 19 システムバス 10, 11 camera 12, 13 frame memory 15 small area image setting unit 16 parallax candidate setting unit 17 collation degree evaluation unit 18 parallax correction unit 19 system bus

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 充彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 2F065 AA06 BB05 CC11 CC16 DD04 FF01 FF05 FF09 KK02 QQ03 QQ04 QQ13 QQ32 QQ36 QQ38 RR02 UU05 2F112 AC06 BA06 CA05 FA03 FA07 FA21 FA31 FA36 FA38 FA50 5B057 AA06 AA16 BA02 BA11 CA08 CA12 CA16 DA07 DB02 DB09 DC02 DC16 DC34 DC36 5L096 AA09 BA04 CA05 DA02 FA06 FA32 FA34 FA66 GA17 GA51 HA01 JA03 9A001 GG01 HH23  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Mitsuhiko Ota 41-41, Chuchu-yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi F-term in Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (reference) 2F065 AA06 BB05 CC11 CC16 DD04 FF01 FF05 FF09 KK02 QQ03 QQ04 QQ13 QQ32.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の撮像装置により物体を撮像し、得ら
れた複数の画像データより物体までの距離を算出する距
離画像算出装置であって、 1方の画像データと他方の画像データとを照合し、画像
上の測定点毎に1つ以上の視差候補を得るステレオ照合
手段と、 前記視差候補の照合度を算出し、前記視差候補に評価を
与える照合度評価手段と、 前記照合度が所定値より高い場合は、最も高い照合度を
有する視差候補を前記測定点の視差に選択し、前記照合
度が所定値より低い場合は、前記測定点に関する周囲測
定点の照合度と該周囲測定点の確定された視差に基づい
て、測定点の視差を補正する視差補正手段とを備えたこ
とを特徴とする距離画像算出装置。
1. A distance image calculating device that images an object by a plurality of image pickup devices and calculates a distance to the object from the obtained plurality of image data, wherein one of the image data and the other image data is A stereo matching unit that collates and obtains one or more parallax candidates for each measurement point on an image; a collation degree evaluating unit that calculates a collation degree of the parallax candidate and evaluates the parallax candidate; If it is higher than a predetermined value, the parallax candidate having the highest matching degree is selected as the parallax of the measurement point, and if the matching degree is lower than the predetermined value, the matching degree of the surrounding measurement points related to the measurement point and the surrounding measurement A distance image calculation device, comprising: a parallax correction unit that corrects parallax of a measurement point based on a parallax in which a point is determined.
【請求項2】前記ステレオ照合手段は、画像データ上に
おいて測定点を含む小領域画像を設定し、この小領域画
像と他方の画像データ上を移動する小領域画像との相関
演算により照合することを特徴とする請求項1に記載の
距離画像算出装置。
2. The stereo matching means sets a small area image including a measurement point on image data, and performs matching by a correlation operation between the small area image and a small area image moving on the other image data. The distance image calculation device according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記照合度は、前記ステレオ照合手段によ
って求められたシティブロック距離に応じた値であるこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の距離画像
算出装置。
3. The distance image calculation apparatus according to claim 1, wherein the degree of matching is a value corresponding to a city block distance obtained by the stereo matching means.
【請求項4】前記照合度は、前記ステレオ照合手段によ
って求められたシティブロック距離の極小点における極
小値関連値と該極小点とその両側の点とで構成される頂
角関連値から求められる値であることを特徴とする請求
項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の距離画像算出
装置。
4. The collation degree is obtained from a minimum value related value at a minimum point of the city block distance obtained by the stereo matching means and a vertex angle related value composed of the minimum point and points on both sides thereof. The distance image calculation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the distance image calculation device is a value.
【請求項5】前記補正は、前記周囲測定点に確定された
視差に最も近い値の視差候補を、前記測定点の視差候補
から選択することを特徴とする請求項1乃至請求項4の
いずれか1項に記載の距離画像算出装置。
5. The parallax candidate having a value closest to the parallax determined at the surrounding measurement point is selected from the parallax candidates at the measurement point. 2. The distance image calculation device according to claim 1.
【請求項6】前記画像データはエッジ画像であり、前記
測定点はそのエッジ上の1点であることを特徴とする請
求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の距離画像算
出装置。
6. The distance image calculation apparatus according to claim 1, wherein the image data is an edge image, and the measurement point is one point on the edge. .
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