JP2005268847A - 画像生成装置、画像生成方法、および画像生成プログラム - Google Patents

画像生成装置、画像生成方法、および画像生成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 車両、店舗、あるいは住宅の周辺、若しくは街中等の監視対象を、3次元空間における任意の仮想視点から見た画像として表示する際、車両等と撮影した監視対象の画像との関係が直感的に分かるように表示することが可能な画像生成装置、画像生成方法、および画像生成プログラムを提供すること。
【解決手段】 視点変換手段によって生成された視点変換画像データ、撮像画像を表わす撮像画像データ、空間モデル、およびマッピングされた空間データの何れかに基づいて、撮像手段配置物体の移動に関連する移動情報を算出する移動情報算出手段をさらに備え、表示手段が、撮像手段配置物体に対応した撮像手段配置物体モデルの画像とともに移動情報算出手段によって算出された移動情報を表示する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、車両等の物体に取り付けられた1台または複数台のカメラで撮影した複数枚の画像に基づいて、上記物体が移動する場合にその移動に関する情報が直感的に分かるように表示するための画像データを生成する画像生成装置、画像生成方法、および画像生成プログラムに関する。
従来、車両、店舗、あるいは住宅の周辺、若しくは街中等の監視対象を監視する監視カメラ装置は、1台または複数台のカメラで監視対象を撮影し、その画像をモニタ装置に表示していた。このような監視カメラ装置において、カメラが複数台あるにも関わらずモニタ装置がカメラ台数よりも少ない場合、例えば、カメラが2台あるにも関わらずモニタ装置が1台の場合、撮影した複数のカメラ画像を統合して1台のモニタ装置に表示したり、順次切り替えて表示したりしていた。しかし、このような監視カメラ装置では、それぞれのカメラからの画像を監視するには、独立に表示されている画像の連続性を管理者が考慮する必要があるなどの問題があった。
この問題を解決する方法として、車両等に取り付けられた1台もしくは複数台のカメラからの入力画像を、3次元空間の予め定められた空間モデルにマッピングし、そのマッピングされた空間データを参照して、上記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を作成して表示することにより、あたかも仮想視点から実際に見ているような感覚を持つ合成画像を表示する監視カメラ装置に関する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許第3286306号公報
しかしながら、上記のような従来の監視カメラ装置においては、カメラを取り付けた車両等の撮像手段配置物体とそのカメラが撮影した監視対象との関係が分かり難いという問題点があった。
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、車両、店舗、あるいは住宅の周辺、若しくは街中等の監視対象の画像を表示する際、上記車両等の撮像手段配置物体と撮影した監視対象の画像との関係が直感的に分かるように表示することが可能な画像生成装置、画像生成方法、および画像生成プログラムを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の画像生成装置は、撮像手段配置物体に取り付けられ画像を撮像する1または複数の撮像手段と、上記撮像手段によって撮像された撮像画像を空間モデルにマッピングする空間再構成手段と、上記空間再構成手段によってマッピングされた空間データに基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データを生成する視点変換手段と、上記視点変換手段によって生成された視点変換画像データに基づいて、上記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する表示手段とを備えた画像生成装置であって、上記視点変換手段によって生成された視点変換画像データ、上記撮像画像を表わす撮像画像データ、上記空間モデル、および上記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、上記撮像手段配置物体の移動に関連する移動情報を算出する移動情報算出手段をさらに備え、上記表示手段が、上記撮像手段配置物体に対応した撮像手段配置物体モデルの画像とともに上記移動情報算出手段によって算出された移動情報を表示することを特徴とする。
また、本発明の画像生成装置は、上記移動情報が、移動する方向を示す移動方向情報、予測される移動軌跡を示す移動軌跡情報、移動する速度を示す移動速度情報、予測される移動先の方位、地名、ランドマーク等に関する移動先情報の何れかであることが望ましい。
また、本発明の画像生成装置は、夫々異なる時刻に対応した、上記視点変換手段によって生成された視点変換画像データ、上記撮像画像を表わす撮像画像データ、上記空間モデル、および上記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、上記撮像手段配置物体モデルと上記空間モデルとが衝突する可能性を算出する衝突可能性算出手段をさらに備え、上記表示手段が、上記視点変換手段によって生成された上記視点変換画像データによる画像に重畳して表示する撮像手段配置物体モデルの画像のうち、上記衝突可能性算出手段によって算出された衝突可能性を有する部分の表示形態を異ならせて表示することが望ましい。
また、本発明の画像生成装置は、上記表示形態が、色、縁取り、警告アイコンの少なくともいずれか1つであることが望ましい。
また、本発明の画像生成装置は、上記撮像手段配置物体に対応したデータによって表わされる撮像手段配置物体モデルに基づいて、上記撮像手段配置物体の所定の場所にとっての死角となる領域を示す死角情報を算出する死角算出手段をさらに備え、上記表示手段が、上記撮像手段配置物体モデルとともに上記死角算出手段によって算出された死角情報を表示するが望ましい。
また、本発明の画像生成装置は、上記視点変換手段によって変換された視点変換画像データ、上記撮像画像を表わす撮像画像データ、上記空間モデル、および上記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、上記撮像手段配置物体とは異なる他物体を認識する他物体認識手段と、所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、上記他物体認識手段によって認識され他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する他物体死角算出手段をさらに備え、上記表示手段が、上記撮像手段配置物体モデルとともに上記他物体死角算出手段によって算出された当該他物体に係る死角情報を表示することが望ましい。
また、本発明の画像生成装置は、上記撮像手段配置物体、または他物体が、車両、歩行者、建築物、道路構造物などの少なくとも1つであることが望ましい。
また、本発明の一態様によれば、本発明の画像生成装置は、撮像手段配置物体に取り付けられた、画像を撮像する1または複数の撮像手段と、上記撮像手段によって撮像された撮像データに基づいて、上記撮像手段配置物体と異なる他物体を認識する他物体認識手段と、所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、上記他物体認識手段によって認識された他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する他物体死角算出手段と、上記撮像手段配置物体モデルとともに上記他物体死角算出手段によって算出された他物体死角情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の画像生成装置は、上記撮像手段配置物体、または他物体が、車両、歩行者、建築物、道路構造物などの少なくとも1つであることが望ましい。
また、本発明の一態様によれば、本発明の画像生成方法は、撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって撮像された撮像画像を空間モデルにマッピングし、上記マッピングされた空間データに基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データを生成し、上記生成された視点変換画像データに基づいて、上記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する、コンピュータが実行する画像生成方法であって、上記生成された視点変換画像データ、上記撮像画像を表わす撮像画像データ、上記空間モデル、および上記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、上記撮像手段配置物体の移動に関連する移動情報をさらに算出し、上記表示が、上記視点変換画像に上記撮像手段配置物体モデルの画像とともに上記移動情報を表示することを特徴とする。
また、本発明の一態様によれば、本発明の画像生成プログラムは、コンピュータに対して、撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって撮像された撮像画像を空間モデルにマッピングする手順と、上記マッピングされた空間データに基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データを生成する手順と、上記生成された視点変換画像データに基づいて、上記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する手順とを実行させるための画像生成プログラムであって、上記生成された視点変換画像データ、上記撮像画像を表わす撮像画像データ、上記空間モデル、および上記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、上記撮像手段配置物体の移動に関連する移動情報を算出する手順をさらに備え、上記表示が、上記視点変換画像に上記撮像手段配置物体モデルの画像とともに上記移動情報を表示することを特徴とする。
また、本発明の一態様によれば、本発明の画像生成方法は、撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって画像を撮像し、上記撮像された撮像データに基づいて、上記撮像手段配置物体と異なる他物体を認識し、所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、上記認識された他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出し、上記撮像手段配置物体モデルとともに上記算出された他物体死角情報を表示する、コンピュータが実行する画像生成方法である。
また、本発明の一態様によれば、本発明の画像生成プログラムは、コンピュータに対して、撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって画像を撮像する手順と、上記撮像された撮像データに基づいて、上記撮像手段配置物体と異なる他物体を認識する手順と、所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、上記認識された他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する手順と、上記撮像手段配置物体モデルとともに上記算出された他物体死角情報を表示する手順とを実行させるための画像生成プログラムである。
本発明によれば、車両等の撮像手段配置物体に取り付けられた1台または複数台のカメラで撮影した複数枚の画像に基づく画像を表示するに際し、上記物体と撮影した画像との関係が直感的に分かるように表示することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
まず、図1および図2を用いて、複数台のカメラで撮影した画像データに基づいて仮想的な視点から見る画像を生成し、その仮想視点からの画像を表示する画像生成装置について説明する。なお、図示の例では複数台のカメラを用いているが、1台のカメラの設置位置を順次移動して複数台のカメラが備えられた場合と同様の撮像データを得るようにしてもよい。また、この乃至これらのカメラは、撮像装置配置物体としての車両、部屋(その特定の部位等)、歩行者、建築物、道路構造物等に設置される。この点は、以下に述べる各実施の形態について同様である。
図1は、測距装置により空間モデルを生成し、視点変換画像を生成する画像生成装置のブロック図である。
図1において、画像生成装置100は、測距装置101、空間モデル生成装置103、キャリブレーション装置105、1つまたは複数の撮像装置107、空間再構成装置109、視点変換装置112、および表示装置114を備える。
測距装置101は、距離を計測する距離センサを用いて目標物体(障害物)までの距離を計測する。例えば、車両に取り付けられた場合は、車両周囲の状況として、少なくとも車両周囲に存在する障害物までの距離を、上記距離センサを用いて計測する。
空間モデル生成装置103は、上記測距装置101が計測した距離画像データ102に基づいて、3次元空間の空間モデル104を生成し、それをデータベース(概念を実体の如く図示。以下同様。)に格納する。なお、空間モデル104は、上述のように別途のセンサによる計測データに基づいて生成されたもの、あるいは、予め決められた所定のもの、乃至は、その場で複数の入力画像から生成されたものであり、それらのデータがデータベースに格納される。
撮像装置107は、例えば、カメラであり、撮像装置配置物体に取り付けられ画像を撮像し、撮影画像データ108としてデータベースに格納する。撮像装置配置物体が車両であれば、撮像装置107は、車両周囲の画像を撮影する。
空間再構成装置109は、上記撮像装置107によって撮像された撮像画像データ108を、上記空間モデル生成装置103で生成した空間モデル104にマッピングする。そして、空間モデル104に撮影画像データ108をマッピングしたデータは、空間データ111としてデータベースに格納する。
キャリブレーション装置105は、例えば、温度によるレンズ歪みの補正を行うために、撮像装置107の取り付け位置、取り付け角度、レンズ歪み補正値、レンズの焦点距離などといったパラメータを、入力することによって、あるいは計算することによって得る。すなわち、撮像装置107がカメラであれば、カメラキャリブレーションを行う。カメラキャリブレーションとは、3次元実世界に配置されたカメラについての、その3次元実世界における、カメラの取り付け位置、カメラの取り付け角度、カメラのレンズ歪み補正値、カメラのレンズの焦点距離などといった、上記カメラ特性を表すカメラパラメータを決定、補正することである。
視点変換装置112は、上記空間再構成装置109によってマッピングされた空間データ111に基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データ113を生成し、それをデータベースに格納する。
表示装置114は、上記視点変換装置112によって生成された視点変換画像データ113に基づいて、上記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する。
図2は、撮像装置により空間モデルを生成し、視点変換画像を生成する画像生成装置のブロック図である。
図2において、画像生成装置200は、測距装置201、空間モデル生成装置103、キャリブレーション装置105、1つまたは複数の撮像装置107、空間再構成装置109、視点変換装置112、および表示装置114を備える。
画像生成装置200が、図1を用いて説明した画像生成装置100と異なるのは、測距装置101の代わりに測距装置201を備えている点である。以下、測距装置201を中心とした説明をし、その他の構成要素については図1を用いた説明と同様であるので省略する。
測距装置201は、撮影装置107で撮影した撮影画像データ108に基づいて、障害物までの距離を計測する。これは、同一視野を撮影した複数台のカメラの画像の対応点を探索し、画像間の視差を算出し、三角測量の原理により距離を算出するステレオ測距を用いる方法が一般的である。また、測距装置101と同様、距離を計測する距離センサを用いて障害物までの距離を計測したデータと合わせて距離画像データ202としても良い。
そして、空間モデル生成装置103は、上記測距装置201が計測した距離画像データ202に基づいて、3次元空間の空間モデル104を生成し、それをデータベースに格納する。
次に、図3乃至図13を用いて、車両等の物体に取り付けられた1台または複数台のカメラで撮影した複数枚の画像に基づいて仮想視点からの画像を表示する際に、上記物体が移動する場合にその移動に関する情報が直感的に分かるように表示するための画像データを生成することができる画像生成装置について説明する。この画像生成装置は、図1または図2を用いて説明した画像生成装置に適用することができる。
図3は、測距装置により空間モデルを生成し、視点変換画像において移動情報を表示するための画像生成装置のブロック図である。
図3において、画像生成装置300は、測距装置101、空間モデル生成装置103、キャリブレーション装置105、1つまたは複数の撮像装置107、空間再構成装置109、視点変換装置112、表示装置314、移動情報算出装置315、衝突可能性算出装置316、死角算出装置317、他物体認識装置318、および他物体死角算出装置319を備える。
画像生成装置300が、図1を用いて説明した画像生成装置100と異なるのは、さらに移動情報算出装置315、衝突可能性算出装置316、死角算出装置317、他物体認識装置318、および他物体死角算出装置319を備えている点、および表示装置114の代わりに表示装置314を備えている点である。以下、移動情報算出装置315、衝突可能性算出装置316、死角算出装置317、他物体認識装置318、他物体死角算出装置319および表示装置314を中心とした説明をし、その他の構成要素については図1を用いた説明と同様であるので省略する。
移動情報算出装置315は、上記視点変換装置112によって生成された視点変換画像データ113、上記撮像画像を表わす撮像画像データ108、上記空間モデル104、および上記マッピングされた空間データ111の何れかに基づいて、上記撮像装置配置物体の移動に関連する移動情報を算出する。上記撮像装置配置物体の移動に関連する移動情報としては、例えば移動する方向を示す移動方向情報、予測される移動軌跡を示す移動軌跡情報、移動する速度を示す移動速度情報、予測される移動先の方位、地名、ランドマーク等に関する移動先情報等がある。
そして、表示装置314は、上記撮像装置配置物体に対応した撮像装置配置物体モデルの画像とともに上記移動情報算出装置315によって算出された移動情報を表示する。
ここで、図4乃至図8を用いて、画像生成装置300を車両の周辺を監視するシステムとして適用した場合について説明する。
図4は、車両を運転するドライバーから観察され得る視野の様子を示す図である。
ドライバーからは、道路上に車両A、車両B、および車両Cの3台の車両が見えている。
車両には、車両周囲に存在する障害物までの距離を計測する距離センサ(測距装置101)と、車両周囲の画像を撮影する複数台のカメラ(撮像装置107)とが取り付けられている。
空間モデル生成装置103は、距離センサが計測した距離画像データ102に基づいて、3次元空間の空間モデル104を生成し、それをデータベースに格納する。そして、カメラは、車両周辺の画像を撮像し、撮影画像データ108としてデータベースに格納する。
空間再構成装置109は、カメラによって撮像された撮像画像データ108を、上記空間モデル生成装置103で生成した空間モデル104にマッピングし、空間データ111としてデータベースに格納する。
視点変換装置112は、上記空間再構成装置109によってマッピングされた空間データ111に基づいて、例えば、車両後方上空を仮想視点とし、その仮想視点から見た視点変換画像データ113を生成し、それをデータベースに格納する。
移動情報算出装置315は、上記視点変換装置112によって生成された視点変換画像データ113、上記撮像画像を表わす撮像画像データ108、上記空間モデル104、および上記マッピングされた空間データ111の何れかに基づいて、上記撮像装置配置物体の移動に関連する移動情報、例えば移動する方向を示す移動方向情報、予測される移動軌跡を示す移動軌跡情報、移動する速度を示す移動速度情報、予測される移動先の方位、地名、ランドマーク等に関する移動先情報等を算出する。
そして、表示装置314は、通常車両内に設置され、例えば、カーナビゲーションシステムのモニタと共用して、上記視点変換装置112によって生成された視点変換画像データ113に基づいて、上記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する際に、上記撮像装置配置物体に対応した撮像装置配置物体モデル110の画像とともに上記移動情報算出装置315によって算出された移動方向情報等の移動情報を表示する。
図5は、移動方向情報を表示した表示例を示す図である。
図5において、物体Aは、図4の車両Aの視点変換画像であり、同様に物体Bは車両B、物体Cは車両Cの視点変換画像である。そして、自車両の移動方向を示す移動方向情報が、撮像装置配置物体モデル110に格納されているデータに基づいた自車両対応モデルとともに表示されている。
図6は、移動軌跡情報を表示した表示例を示す図である。
図6も視点変換画像の表示例であるが、図5とは異なる仮想視点の例である。すなわち、図5の表示例は、仮想視点が自車両の後方上空にありそこから前方を見る俯瞰図となっているのに対して、図6の表示例は、仮想視点が自車両上空にありそこから真下を見た図となっている。
図6において、物体Aは、図4の車両Aの視点変換画像であり、同様に物体Bは車両Bの視点変換画像であるが、車両Cに相当する物体は表示されていない。そして、自車両の予測される移動軌跡を示す移動軌跡情報が、撮像装置配置物体モデル110に格納されているデータに基づいた自車両対応モデルとともに表示されている。
図7は、移動速度情報を表示した表示例を示す図である。
図7は、図5と同様、自車両の後方上空にある仮想視点から前方を見る俯瞰図となっており、物体Aは、図4の車両Aの視点変換画像であり、同様に物体Bは車両B、物体Cは車両Cの視点変換画像である。そして、自車両の移動する速度を示す移動速度情報が、撮像装置配置物体モデル110に格納されているデータに基づいた自車両対応モデルとともに表示されている。
図8は、移動先情報を表示した表示例を示す図である。
図8も、図5と同様、自車両の後方上空にある仮想視点から前方を見る俯瞰図となっており、物体Aは、図4の車両Aの視点変換画像であり、同様に物体Bは車両B、物体Cは車両Cの視点変換画像である。そして、自車両の予測される移動先の方位、地名、ランドマーク等に関する移動先情報が、撮像装置配置物体モデル110に格納されているデータに基づいた自車両対応モデルとともに表示されている。
なお、図5乃至図8に示した移動情報は、同時に表示されるようにしてもよい。
図3の説明に戻る。
衝突可能性算出装置316は、夫々異なる時刻に対応した、上記視点変換装置112によって生成された視点変換画像データ113、上記撮像画像を表わす撮像画像データ108、上記空間モデル104、および上記マッピングされた空間データ111の何れかに基づいて、上記撮像装置配置物体モデル110と上記空間モデル104とが衝突する可能性を算出する。衝突する可能性は、例えば、2つの物体のそれぞれの移動方向および移動速度から容易に求めることができる。
そして、表示装置314は、上述の移動情報の表示に加え、上記視点変換装置112によって生成された上記視点変換画像データ113による画像に重畳して表示する撮像装置配置物体モデル110の画像のうち、上記衝突可能性算出装置316によって算出された衝突可能性を有する部分の表示形態を、衝突可能性に応じて異ならせて表示する。例えば、色、縁取りの有無や太さ等、警告アイコンの有無や形態等を異ならせて表示する。
なお、上記表示装置314は、上記衝突可能性算出装置316によって算出した衝突可能性が所定値以下の場合、その画像を一体化した背景モデルとして表示してもよいし、その画像をぼかして表示してもよい。また、当該表示形態として色によって表示情報の意味が認識されるような形態をとりうるようにしてもよい。
図9は、移動情報の表示とともに、2物体が衝突する可能性に応じて画像の表示形態を異ならせて表示した表示例を示す図である。
図9も、図5と同様、自車両の後方上空にある仮想視点から前方を見る俯瞰図となっており、物体Aは、図4の車両Aの視点変換画像であり、同様に物体Bは車両B、物体Cは車両Cの視点変換画像である。
そして、自車両の移動情報のうち、移動する方向を示す移動方向情報、移動する速度を示す移動速度情報、予測される移動先の方位、地名、ランドマーク等に関する移動先情報が、撮像装置配置物体モデル110に格納されているデータに基づいた自車両対応モデルとともに表示され、さらに、自車両と、車両A、車両Bおよび車両Cのそれぞれとが衝突する可能性に応じて、物体A、物体B、物体Cの表示形態が異なって表示されている。例えば、自車両と衝突する可能性が3台の他の車両の中で最も高い車両Cの視点変換画像である物体Cは赤色で表示され、車両Cに比べて衝突の可能性がそれほど高くない車両Aの視点変換画像である物体A、および車両Bの視点変換画像である物体Bは黄色で表示される。なお、表示色を異ならせて表示する場合、当該表示に係る色の色相又は彩度若しくは明度のうちの少なくとも一のものを異ならせて表示するような形態を採り得る。
図3の説明に戻る。
死角算出装置317は、上記撮像装置配置物体に対応したデータによって表わされる撮像装置配置物体モデル110に基づいて、上記撮像装置配置物体の所定の場所にとっての死角となる領域を示す死角情報を算出する。例えば、撮像装置配置物体が車両であれば、車両の運転者にとっての死角となる領域を算出する。
図10は、死角を説明するための図である。
図10において、撮像装置配置物体は車両であり、(a)は車両を上方から見た図であり、(b)は車両を横方向から見た図である。そして、車両の所定の場所としての運転者(より厳密には運転者の視点)にとっての死角となる領域(ピラーなどによる死角および車体による死角)を、網掛けで示している。
そして、表示装置314は、上記撮像装置配置物体モデル110とともに上記死角算出装置317によって算出された死角情報を表示する。ここでの死角情報は、前記運転者の視点にとって死角となる領域のことを示す。
図11は、死角情報を表示した表示例を示す図である。
図11において、物体Aは、図4の車両Aの視点変換画像であり、同様に物体Bは車両Bの視点変換画像であるが、車両Cに相当する物体は表示されていない。そして、死角情報として自車両の死角となる領域が、撮像装置配置物体モデル110に格納されているデータに基づいた自車両対応モデルおよび移動情報の1つである移動軌跡情報とともに表示されている。
図3の説明に戻る。
他物体認識装置318は、上記視点変換装置112によって変換された視点変換画像データ113、上記撮像画像を表わす撮像画像データ108、上記空間モデル104、および上記マッピングされた空間データ111の何れかに基づいて、上記撮像装置配置物体とは異なる他物体を認識する。例えば、撮像装置配置物体が車両であれば、先行する車両、対向する車両、歩行者等を認識する。
さらに、他物体死角算出装置319は、所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、上記他物体認識装置318によって認識され他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する。例えば、撮像装置配置物体が車両であり、撮像装置配置物体とは異なる他物体も車両であれば、算出される死角領域は、他物体である車両の運転者にとっての死角となる領域である。また、領域他物体データは、撮像装置配置物体モデル110が格納されたデータベースを用いることもできる。
そして、上記表示装置314は、上記撮像装置配置物体モデル110とともに上記他物体死角算出装置319によって算出された当該他物体に係る死角情報を表示する。
図12は、他物体死角情報を表示した表示例を示す図である。
図12において、物体Aは、図4の車両Aの視点変換画像であり、同様に物体Bは車両Bの視点変換画像であるが、車両Cに相当する物体は表示されていない。そして、物体Aが他物体認識装置318によって認識された他物体であり、他物体の死角情報として物体Aの死角となる領域が、自車両対応モデルおよび移動情報の1つである移動軌跡情報とともに表示されている。これにより、自車両は物体Aの死角に入っていることが認識できる。
図13は、撮像装置により空間モデルを生成し、視点変換画像において移動情報を表示するための画像生成装置のブロック図である。
図13において、画像生成装置1300は、測距装置201、空間モデル生成装置103、キャリブレーション装置105、1つまたは複数の撮像装置107、空間再構成装置109、視点変換装置112、表示装置314、移動情報算出装置315、衝突可能性算出装置316、死角算出装置317、他物体認識装置318、および他物体死角算出装置319を備える。
画像生成装置1300が、図3を用いて説明した画像生成装置300と異なるのは、測距装置101の代わりに測距装置201を備えている点である。なお、測距装置201については、図2を用いているので説明は省略する。
次に、車両等の物体に取り付けられた1台または複数台のカメラで撮影した複数枚の画像に基づいて仮想視点からの画像を表示する際に、上記物体が移動する場合にその移動に関する情報が直感的に分かるように表示するための画像データを生成するための画像生成処理の流れを説明する。
図14は、視点変換画像において移動情報、衝突可能性、死角情報、他物体死角情報を表示するための画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップS1401において、車両等に物体に取り付けられているカメラを用いて、当該車両の周囲の画像を撮像する。
ステップS1402において、ステップS1401で撮像した画像のデータである撮像画像データ108を、空間モデル104にマッピングして、空間データ111を生成する。
ステップS1403において、ステップS1402でマッピングされた空間データ111に基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データ113を生成する。
次に、ステップS1404において、上記生成された視点変換画像データ113、上記撮像画像データ108、上記空間モデル104、および上記マッピングされた空間データ111の何れかに基づいて、上記撮像装置配置物体の移動に関連する移動情報を算出する。
そして、ステップS1405において、3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する際に、ステップS1404で算出した移動情報、例えば、移動する方向を示す移動方向情報、予測される移動軌跡を示す移動軌跡情報、移動する速度を示す移動速度情報、予測される移動先の方位、地名、ランドマーク等に関する移動先情報等を表示する。
次に、ステップS1406において、撮像装置配置物体モデル110と空間モデル104とが衝突する可能性を表示するか否かを判断する。例えば、車両の運転者等のユーザーから指示があるか否かにより、表示するか否かを判断する。
ステップS1406で表示すると判断された場合(YES)は、ステップS1407において、夫々異なる時刻に対応した、生成された視点変換画像データ113、上記撮像画像データ108、上記空間モデル104、および上記マッピングされた空間データ111の何れかに基づいて、上記撮像装置配置物体モデル110と上記空間モデル104とが衝突する可能性を算出する。
そして、ステップS1408において、ステップS1405での移動情報の表示に加え、上記視点変換装置112によって生成された上記視点変換画像データ113による画像に重畳して表示する撮像装置配置物体モデル110の画像のうち、上記衝突可能性算出装置316によって算出された衝突可能性を有する部分の表示形態を、衝突可能性に応じて異ならせて表示する。例えば、色、縁取り、警告アイコン等を異ならせて表示する。
ステップS1408での衝突可能性の表示の後、あるいはステップS1406で衝突可能性を表示しないと判断された場合(ステップS1406:NO)、ステップS1409において、撮像装置配置物体の所定の場所にとっての死角となる領域を示す死角情報を表示するか否かを判断する。例えば、車両の運転者等のユーザーから指示があるか否かにより、表示するか否かを判断する。
ステップS1409で表示すると判断された場合(YES)は、ステップS1410において、撮像装置配置物体に対応したデータによって表わされる撮像装置配置物体モデル110に基づいて、上記撮像装置配置物体の所定の場所にとっての死角となる領域を示す死角情報、例えば、撮像装置配置物体が車両であれば、車両の運転者にとっての死角となる領域を算出する。
そして、ステップS1411において、ステップS1405での移動情報の表示に加え、さらに場合によっては、ステップS1408での衝突可能性の表示も加え、撮像装置配置物体モデルとともに上記死角算出装置317によって算出された死角情報を表示する。
ステップS1411での死角情報の表示の後、あるいはステップS1409で死角情報を表示しないと判断された場合(ステップS1409:NO)、ステップS1412において、他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を表示するか否かを判断する。例えば、車両の運転者等のユーザーから指示があるか否かにより、表示するか否かを判断する。
ステップS1412で表示すると判断された場合(YES)は、ステップS1413において、生成された視点変換画像データ113、上記撮像画像データ108、上記空間モデル104、および上記マッピングされた空間データ111の何れかに基づいて、上記撮像装置配置物体とは異なる他物体、例えば、先行する車両等を認識し、ステップS1414において、他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、上記他物体認識装置318によって認識され他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する。例えば、撮像装置配置物体が車両であり、撮像装置配置物体とは異なる他物体も車両であれば、算出される死角領域は、他物体である車両の運転者にとっての死角となる領域である。また、領域他物体データは、撮像装置配置物体モデル110が格納されたデータベースを用いることもできる。
そして、ステップS1415において、ステップS1405での移動情報の表示に加え、さらに場合によっては、ステップS1408での衝突可能性、あるいはステップS1411での死角情報の表示も加え、撮像装置配置物体モデルとともに上記他物体死角算出装置319によって算出された当該他物体に係る死角情報を表示する。
このような画像生成処理の流れにより、視点変換画像において移動方向情報等の移動情報を表示することができ、さらには衝突可能性、死角情報、あるいは他物体死角情報も併せて表示することができる。
次に、図15乃至図17を用いて、車両等の物体に取り付けられた1台または複数台のカメラで撮影した画像に基づいて、その画像中の物体にとっての死角が直感的に分かるように表示するための画像データを生成することができる画像生成装置について説明する。
図15は、他物体死角情報を表示するための画像生成装置のブロック図である。
図15において、画像生成装置1500は、1つまたは複数の撮像装置1501、他物体認識装置1503、他物体死角算出装置1505、および表示装置1506を備える。
撮像装置1501は、例えば、カメラであり、撮像装置配置物体に取り付けられ画像を撮像し、撮影画像データ1502としてデータベースに格納する。撮像装置配置物体が車両であれば、撮像装置1501は、車両周囲の画像を撮影する。
他物体認識装置1503は、上記撮像装置1501によって撮像された撮像データに基づいて、上記撮像装置配置物体と異なる他物体を認識する。例えば、撮像装置配置物体が車両であれば、先行する車両、対向する車両、歩行者等を認識する。
さらに、他物体死角算出装置1505は、所定の他物体に関するデータを示す他物体データ1504に基づいて、上記他物体認識装置1503によって認識された他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する。例えば、撮像装置配置物体が車両であり、撮像装置配置物体とは異なる他物体も車両であれば、算出される死角領域は、他物体である車両の運転者にとっての死角となる領域である。また、領域他物体データ1504は、撮像装置配置物体モデル1504が格納されたデータベースを用いることが望ましい。
そして、表示装置1506は、他物体である上記撮像装置配置物体モデル1504とともに上記他物体死角算出装置1505によって算出された他物体死角情報を表示する。
図16は、他物体死角情報を表示した表示例を示す図である。
図16において、他物体は、カメラで撮像した画像に基づき認識し、他物体データ1504に基づいて、先行する車両であると認識したものである。そして、他物体データ1504に基づいて算出された他物体死角情報が表示されている。これにより、自車両が他物体の死角に入ってしまうことが認識できる。
図17は、他物体死角情報を表示するための画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップS1701において、車両等に物体に取り付けられているカメラを用いて、当該車両の周囲の画像を撮像する。
そして、ステップS1702において、撮像された撮像データに基づいて、上記撮像装置配置物体と異なる他物体、例えば、先行する車両、対向する車両、歩行者等を認識する。
次に、ステップS1703において、所定の他物体に関するデータを示す他物体データ1504に基づいて、上記認識された他物体である車両等の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する。
そして、他物体である上記撮像装置配置物体モデル1504とともに上記他物体死角算出装置1505によって算出された他物体死角情報を表示する。また、前記衝突危険度を自車両が、他物体の死角に入っている場合にはより危険な状態としてその衝突可能性の表示形態をさらに変化させても良い。
また、これらの実施の形態は、次に述べるように拡張することが可能である。
これまで述べてきた実施の形態においては、車両を撮像装置配置物体とし、これに搭載された撮像装置107、1501による画像を用いていたが、これは、カメラパラメータが既知、もしくは算出、計測可能である場合において、道路に面した構造物や、店舗内等に設置された監視カメラの画像を含めても同様に扱うことができる。測距装置101、102についてもカメラと同様に配置し、その位置、姿勢が既知もしくは算出、計測可能である場合において、道路に面した構造物や、店舗内等に設置された測距装置101、102からの距離情報(距離画像データ202)を用いることができる。
すなわち、視点変換画像を表示する表示装置114、314、1506と、撮像装置107、1501が必ずしも同一の撮像装置配置物体上に設置されている必要はなく、相対的に移動している障害物が存在すればよい。
また、装置構成上、複数の画像生成装置100、200、300、1300、1500(同種の画像生成装置が複数で構成されていてもよいし、異種の画像生成装置が複数で構成されていてもよい。例えば画像生成装置100が複数であってもよいし、画像生成装置100と画像生成装置200とにより構成されていてもよい。以下、同様。)が相互にデータのやり取りを実施するようにしてもよい。
これらの場合は、上述の実施形態の各データ、モデルを、各々の視点を利用する形態に応じて座標変換を実施する座標変換装置を備えた通信装置によりそれぞれの画像生成装置100、200、300、1300、1500との間を通信すると共に、その基準座標を算出する座標姿勢算出装置を有する。
座標姿勢算出装置は、視点変換画像を生成する位置姿勢を算出する装置であり、これは、例えばGPS(Global Positioning System)などによる緯度経度高度方位のデータを用いて仮想視点の座標を設定しても良く、他の画像生成装置100、200、300、1300、1500との相対位置座標を算出することにより、本画像生成装置100、200、300、1300、1500群内での相対位置座標を求めることにより、座標変換を実施し、所定の視点変換画像を生成するようにしても良い。それらの座標系内で、所望の仮想視点を設定することに相当する。
また、観察者が人物である場合は、例えばHMD(Head Mounted Display)などを装着しており視点変換画像を観察できると共に、撮像装置配置物体のカメラによって捉えられた観察者自らの位置、姿勢、方向が計測され得るようにしても良い。観察者である人物に装着するGPSやジャイロセンサー、カメラ装置、人物の視線検出装置などで計測した座標姿勢情報を併用しても良い。
この観察者の視点を仮想視点として設定することにより、観察者にとっての移動情報、衝突可能性、死角等を算出できる。これにより人物は、自らにとっての障害物をHMDなどに表示された仮想視点画像上で把握することが出来、自らに対する脅威、例えば物陰に隠れていたり、観察者の後方に潜んでいたりする不審者、犬、車両などを認知することができ、さらには、遠方の物体であってもそれに近接した撮像装置配置物体や画像生成装置の画像と空間モデルを用いることによりより正確に、精度良く生成された多視点変換画像を用いることができる。
また、上述した各実施の形態において、上述のように2眼のステレオカメラである場合に加え、複数の撮像装置は、それらによって、いわゆる3眼ステレオカメラを構成するように用いても、あるいは4眼ステレオカメラを構成するように用いてもよい。このように3眼あるいは4眼ステレオカメラを用いると、3次元再構成処理などにおいて、より信頼度が高く、安定した処理結果が得られることが知られている(富田文明:情報処理学会発行「情報処理」第42巻第4号の「高機能3次元視覚システム」等)。特に複数カメラを2方向の基線長を持つように配置すると、より複雑なシーンで3次元再構成が可能になることが知られている。また1つの基線長方向にカメラを複数台配置するといわゆるマルチベースライン方式のステレオカメラを実現することが可能となり、より高精度のステレオ計測が可能となる。
当然ながら、人物ではなくこれが車両などの移動物体の場合でも適応可能である。
上述のように、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される画像生成装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、LAN、WAN等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。
また、バスに接続されたCPU、ROMやRAMのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、媒体駆動装置、可搬記録媒体、ネットワーク接続装置で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた各実施の形態のシステムを実現するソフトェアのプログラムコードを記録したROMやRAMのメモリ、外部記録装置、可搬記録媒体を、画像生成装置に供給し、その画像生成装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、可搬記録媒体等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体等は本発明を構成することになる。
プログラムコードを供給するための可搬記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、DVD−ROM、DVD−RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ROMカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置(言い換えれば、通信回線)を介して記録した種々の記録媒体などを用いることができる。
また、コンピュータがメモリ上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した各実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現される。
さらに、可搬型記録媒体から読み出されたプログラムコードやプログラム(データ)提供者から提供されたプログラム(データ)が、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現され得る。
すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
測距装置により空間モデルを生成し、視点変換画像を生成する画像生成装置のブロック図である。 撮像装置により空間モデルを生成し、視点変換画像を生成する画像生成装置のブロック図である。 測距装置により空間モデルを生成し、視点変換画像において移動情報を表示するための画像生成装置のブロック図である。 車両を運転するドライバーから観察され得る視野の様子を示す図である。 移動方向情報を表示した表示例を示す図である。 移動軌跡情報を表示した表示例を示す図である。 移動速度情報を表示した表示例を示す図である。 移動先情報を表示した表示例を示す図である。 移動情報の表示とともに、2物体が衝突する可能性に応じて画像の表示形態を異ならせて表示した表示例を示す図である。 死角を説明するための図である。 死角情報を表示した表示例を示す図である。 他物体死角情報を表示した表示例を示す図である。 撮像装置により空間モデルを生成し、視点変換画像において移動情報を表示するための画像生成装置のブロック図である。 視点変換画像において移動情報、衝突可能性、死角情報、他物体死角情報を表示するための画像生成処理の流れを示すフローチャートである。 他物体死角情報を表示するための画像生成装置のブロック図である。 他物体死角情報を表示した表示例を示す図である。 他物体死角情報を表示するための画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
符号の説明
100 画像生成装置
101 測距装置
102 距離画像データ
103 空間モデル生成装置
104 空間モデル
105 キャリブレーション装置
106 キャリブレーションデータ
107 撮像装置
108 撮像画像データ
109 空間再構成装置
110 撮像装置配置物体モデル
111 空間データ
112 視点変換装置
113 視点変換画像データ
114 表示装置
200 画像生成装置
201 測距装置
202 距離画像データ
300 画像生成装置
314 表示装置
315 移動情報算出装置
316 衝突可能性算出装置
317 死角算出装置
318 他物体認識装置
319 他物体死角算出装置
1300 画像生成装置
1500 画像生成装置
1501 撮像装置
1502 撮像画像データ
1503 他物体認識装置
1504 他物体データ
1505 他物体死角算出装置
1506 表示装置


Claims (12)

  1. 撮像手段配置物体に取り付けられ画像を撮像する1または複数の撮像手段と、
    前記撮像手段によって撮像された撮像画像を空間モデルにマッピングする空間再構成手段と、
    前記空間再構成手段によってマッピングされた空間データに基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データを生成する視点変換手段と、
    前記視点変換手段によって生成された視点変換画像データに基づいて、前記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する表示手段と、
    を備えた画像生成装置において、
    前記視点変換手段によって生成された視点変換画像データ、前記撮像画像を表わす撮像画像データ、前記空間モデル、および前記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、前記撮像手段配置物体の移動に関連する移動情報を算出する移動情報算出手段をさらに備え、
    前記表示手段は、前記撮像手段配置物体に対応した撮像手段配置物体モデルの画像とともに前記移動情報算出手段によって算出された移動情報を表示することを特徴とする画像生成装置。
  2. 前記移動情報は、移動する方向を示す移動方向情報、予測される移動軌跡を示す移動軌跡情報、移動する速度を示す移動速度情報、予測される移動先の方位、地名、ランドマーク等に関する移動先情報の何れかであることを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。
  3. 夫々異なる時刻に対応した、前記視点変換手段によって生成された視点変換画像データ、前記撮像画像を表わす撮像画像データ、前記空間モデル、および前記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、前記撮像手段配置物体モデルと前記空間モデルとが衝突する可能性を算出する衝突可能性算出手段をさらに備え、
    前記表示手段は、前記視点変換手段によって生成された前記視点変換画像データによる画像に重畳して表示する撮像手段配置物体モデルの画像のうち、前記衝突可能性算出手段によって算出された衝突可能性を有する部分の表示形態を異ならせて表示することを特徴とする請求項1または2に記載の画像生成装置。
  4. 前記表示形態は、色、縁取り、警告アイコンの少なくともいずれか1つであることを特徴とする請求項3に記載の画像生成装置。
  5. 前記撮像手段配置物体に対応したデータによって表わされる撮像手段配置物体モデルに基づいて、前記撮像手段配置物体の所定の場所にとっての死角となる領域を示す死角情報を算出する死角算出手段をさらに備え、
    前記表示手段は、前記撮像手段配置物体モデルとともに前記死角算出手段によって算出された死角情報を表示することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像生成装置。
  6. 前記視点変換手段によって変換された視点変換画像データ、前記撮像画像を表わす撮像画像データ、前記空間モデル、および前記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、前記撮像手段配置物体とは異なる他物体を認識する他物体認識手段と、
    所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、前記他物体認識手段によって認識され他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する他物体死角算出手段をさらに備え、
    前記表示手段は、前記撮像手段配置物体モデルとともに前記他物体死角算出手段によって算出された当該他物体に係る死角情報を表示することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像生成装置。
  7. 撮像手段配置物体に取り付けられた、画像を撮像する1または複数の撮像手段と、
    前記撮像手段によって撮像された撮像データに基づいて、前記撮像手段配置物体と異なる他物体を認識する他物体認識手段と、
    所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、前記他物体認識手段によって認識された他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する他物体死角算出手段と、
    前記撮像手段配置物体モデルとともに前記他物体死角算出手段によって算出された他物体死角情報を表示する表示手段と、
    を備えたことを特徴とする画像生成装置。
  8. 前記撮像手段配置物体、または、他物体は、車両、歩行者、建築物、道路構造物などの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至7何れか1項に記載の画像生成装置。
  9. 撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって撮像された撮像画像を空間モデルにマッピングし、
    前記マッピングされた空間データに基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データを生成し、
    前記生成された視点変換画像データに基づいて、前記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する、コンピュータが実行する画像生成方法であって、
    前記生成された視点変換画像データ、前記撮像画像を表わす撮像画像データ、前記空間モデル、および前記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、前記撮像手段配置物体の移動に関連する移動情報をさらに算出し、
    前記表示は、前記視点変換画像に前記撮像手段配置物体モデルの画像とともに前記移動情報を表示することを特徴とする画像生成方法。
  10. コンピュータに対して、
    撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって撮像された撮像画像を空間モデルにマッピングする手順と、
    前記マッピングされた空間データに基づいて、3次元空間における任意の仮想視点から見た視点変換画像データを生成する手順と、
    前記生成された視点変換画像データに基づいて、前記3次元空間における任意の仮想視点から見た画像を表示する手順と、
    を実行させるための画像生成プログラムであって、
    前記生成された視点変換画像データ、前記撮像画像を表わす撮像画像データ、前記空間モデル、および前記マッピングされた空間データの何れかに基づいて、前記撮像手段配置物体の移動に関連する移動情報を算出する手順をさらに備え、
    前記表示は、前記視点変換画像に前記撮像手段配置物体モデルの画像とともに前記移動情報を表示することを特徴とする画像生成プログラム。
  11. 撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって画像を撮像し、
    前記撮像された撮像データに基づいて、前記撮像手段配置物体と異なる他物体を認識し、
    所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、前記認識された他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出し、
    前記撮像手段配置物体モデルとともに前記算出された他物体死角情報を表示する、
    コンピュータが実行する画像生成方法。
  12. コンピュータに対して、
    撮像手段配置物体に取り付けられた、1または複数の撮像装置によって画像を撮像する手順と、
    前記撮像された撮像データに基づいて、前記撮像手段配置物体と異なる他物体を認識する手順と、
    所定の他物体に関するデータを示す他物体データに基づいて、前記認識された他物体の死角となる領域を示す他物体死角情報を算出する手順と、
    前記撮像手段配置物体モデルとともに前記算出された他物体死角情報を表示する手順と、
    を実行させるための画像生成プログラム。



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