JP2006313498A - Image processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理機能を検査する機能を有する画像処理装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus having a function of inspecting an image processing function.
従来から、モニタリング範囲に存在する対象物までの距離データを算出して監視を行い、算出された距離データの信頼性が低下している場合にフェールセーフを実行する監視装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この監視装置は、モニタリング範囲の一部の領域であって当該領域内における対象物までの距離に関して特定の傾向を有するような領域を監視領域として設定すると共に、当該監視領域内における距離データの垂直・水平成分の分散値(ばらつき)を検出する。そして、その検出された分散値が小さい場合には算出された距離データの信頼性が高いと判断され、大きい場合には算出された距離データの信頼性が低いと判断される。
ところで、画像処理するシステムの起動時に、そのシステムを実現する各構成要素が正常に機能しているか否かを判定して起動する必要があるが、各構成要素の数が多くなり、また、機能が複雑になるにつれて、個別にそれぞれの機能をチェックすると多大な時間を要してしまう。この点、上記の従来技術においても、上述のような複雑なチェック方法を行っているため、同様の問題が生じてしまうおそれがある。 By the way, when starting a system for image processing, it is necessary to start by determining whether each component realizing the system is functioning normally. However, the number of each component increases, and the function As it becomes more complicated, it takes a lot of time to check each function individually. In this regard, also in the above-described conventional technology, since the above-described complicated check method is performed, the same problem may occur.
そこで、本発明は、画像処理機能を効率的に検査する機能を有する画像処理装置の提供を目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image processing apparatus having a function of efficiently inspecting an image processing function.
上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
一組のステレオ画像の相関を求め、両画像に共通する対応点に対する視差を導出し、その視差に基づいて前記対応点までの距離を算出する距離算出ルーチンを有し、
前記距離算出ルーチンによって動作する画像処理部を有する画像処理装置において、
既知の一組のステレオ画像について前記距離算出ルーチンを適用する場合に前記画像処理部から得られるべき処理結果を予め記憶する記憶手段を備え、
前記画像処理部の検査時に、前記既知の一組のステレオ画像と同一のテスト画像について前記距離算出ルーチンを適用した場合に前記画像処理部から得られた処理結果と前記記憶手段に記憶された処理結果との比較をすることによって、前記画像処理部の異常判定を行うことを特徴とする画像処理装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
A distance calculation routine for obtaining a correlation between a pair of stereo images, deriving a parallax with respect to a corresponding point common to both images, and calculating a distance to the corresponding point based on the parallax;
In an image processing apparatus having an image processing unit that operates according to the distance calculation routine,
Storage means for storing in advance a processing result to be obtained from the image processing unit when the distance calculation routine is applied to a known set of stereo images;
Processing results obtained from the image processing unit and processing stored in the storage means when the distance calculation routine is applied to the same test image as the known set of stereo images during the inspection of the image processing unit An image processing apparatus is provided that performs an abnormality determination of the image processing unit by comparing with a result.
本局面において、既知の一組のステレオ画像を用いることによって画像処理部による処理結果を事前に求めることは可能である。したがって、画像処理部の検査時に、その事前に求められた処理結果とそのステレオ画像と同一のテスト画像についての処理結果とを比較することによって、画像処理部のスルーチェックを行うことができ、チェックの信頼性を確保したまま、通常時のチェック時間を低減することができる。また、画像処理部の検査時には、通常時に使われる距離算出ルーチンをそのまま異常判定の検査に適用することができるので、検査のために特化した処理や余分な処理がほとんど不要になるとともに、検査のための処理負荷も軽減することができる。 In this aspect, it is possible to obtain the processing result by the image processing unit in advance by using a known set of stereo images. Therefore, when the image processing unit is inspected, it is possible to perform a through check of the image processing unit by comparing the processing result obtained in advance with the processing result of the same test image as the stereo image. It is possible to reduce the normal check time while ensuring the reliability. In addition, when inspecting the image processing unit, the distance calculation routine that is normally used can be applied as it is to the abnormality determination inspection, so that specialized processing and extra processing for inspection are almost unnecessary, and inspection is performed. Can also reduce the processing load.
また、前記比較の対象となる処理結果は、視差画像上の視差点の総数、視差画像上の所定方向の線上の視差点の総数、視差画像上の所定範囲の距離データを有する視差点の総数であるのがよい。 The processing result to be compared includes the total number of parallax points on the parallax image, the total number of parallax points on a line in a predetermined direction on the parallax image, and the total number of parallax points having a predetermined range of distance data on the parallax image. It is good to be.
本発明によれば、画像処理機能を効率的に検査することができる。 According to the present invention, the image processing function can be efficiently inspected.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図1は、本発明の画像処理装置を用いた画像処理システムの構成の一例を示した図である。本画像処理システムは、カメラECU(Electric Control Unit)10とステレオECU20を備える。それぞれのECUは、中央処理演算装置(CPU)、プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入力インターフェース、出力インターフェースなどの複数の回路要素が一ユニットとして構成されたものである。コンピュータとも呼ばれる。なお、本発明の画像処理装置の機能は、ステレオECU20内の構成要素により実現される。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an image processing system using the image processing apparatus of the present invention. The image processing system includes a camera ECU (Electric Control Unit) 10 and a
カメラECU10は、撮像素子11,12やレンズ15,16といったステレオカメラを構成するカメラモジュール17、カメラCPU13、画像出力部14等を有する。撮像素子11,12は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)で構成されている。カメラCPU13は、ステレオECU20からの制御信号に基づいてカメラ側の露出等の制御を行う。カメラCPU13は、出力インターフェースである画像出力部14を介して、撮像素子11,12による撮像画像を画像信号としてステレオECU20に送信する。なお、撮像素子は2個に限らず、それ以上の数を有してもよい。
The camera ECU 10 includes a
ステレオECU20は、入力インターフェースである画像入力部21、幾何変換処理部である幾何変換LSI22、画像認識処理部である画像処理LSI24、各処理部を監督するSV−CPU23等を有する。
The
カメラECU10の画像出力部14から出力された画像信号は、ステレオECU20の入力インターフェースである画像入力部21に送られる。画像出力部14と画像入力部21は、所定のデジタル伝送方式のインターフェースである。
The image signal output from the image output unit 14 of the camera ECU 10 is sent to the
画像信号を受けた画像入力部21は、画像信号の画像データを幾何変換LSI22に送る。幾何変換LSI22は、キャリブレーションデータを用いて、ステレオ演算処理に使用されるカメラモジュール17の撮像画像から、撮像素子11,12やレンズ15,16等によるハード的な内部誤差要因(レンズ歪み、光軸ずれ、焦点距離ずれ及び撮像素子歪み等)の影響を取り除き、エピポーラ線を画像水平線にあわせる周知の処理を行う。幾何変換LSI22は、メモリ25に記憶された幾何変換用のLUT(Look Up Table)に基づき入力画像を変換する。
Upon receiving the image signal, the
上記の内部誤差要因が生じてしまうため、カメラモジュール17はキャリブレーションを行ってから工場等から出荷される。したがって、幾何変換LSI22は、どのようなカメラモジュール17を含むカメラECU10が接続されても、このあらかじめ行われているキャリブレーションのデータ(つまり、キャリブレーションデータ)を所定の補正演算式や所定の補正マップに適用することによって(つまり、幾何変換用LUTに基づいて)、上記の内部誤差要因を補正し、適正な幾何変換処理を行うことができるようになる。キャリブレーションデータには、例えば、焦点距離、撮像素子間隔、縦・横の画像サイズ、補正焦点距離、縦方向・横方向の光軸ずれ値、レンズ歪み量(若しくは、レンズ歪み係数)が挙げられる。また、カメラモジュール17の特定ができるように、シリアルナンバーも含めてもよい。
Since the above-mentioned internal error factors occur, the
画像処理LSI24は、幾何変換LSI22からの幾何変換された画像データに基づいて画像認識処理を行う。画像認識処理は、例えばステレオ視の技術によって撮像画像から立体物を検出する画像処理プログラムによる処理である。画像処理プログラムや処理すべき画像はメモリ26に記録され、画像処理LSI24は、それらを読み込んで画像認識処理を行う。
The
画像認識処理は、例えば左右に配置された撮像素子11,12により撮像された一対の画像の相関を求め、同一物体に対する視差に基づいて三角測量の要領でその物体までの距離を算出するものである。
In the image recognition processing, for example, a correlation between a pair of images captured by the
つまり、画像処理LSI24は、撮像素子11,12により撮像された一組のステレオ画像から同一の撮像対象物が写っている部分を抽出し、一組のステレオ画像同士でその撮像対象物の同一点を対応づけ、対応づけられた点(対応点)のずれ量(視差)を求めることによって撮像対象物までの距離を算出する。撮像対象物が前方にある場合、撮像素子11による画像と撮像素子12による画像とを重ね合わせると、撮像対象物が左右横方向にずれる。そして、片方の画像を1画素ずつシフトしながら最も重なり合う位置を求める。このときシフトした画素数をnとする。レンズの焦点距離をf、光軸間の距離をm、画素ピッチをdとすると、撮像対象物までの距離Lは、『L=(f・m)/(n・d)』という関係式が成立する。この(n・d)が視差である。
That is, the
SV−CPU23は、各処理部を監督(supervisor)するCPUである。画像処理LSI24が兼ねても可である。SV−CPU23は、画像処理LSI24の処理画像に基づいて算出されたカメラ制御値(例えば、露出調整のパラメータであるシャッタスピード情報)をカメラECU10内のカメラCPU13に送信・指示する。
The SV-
このようなカメラECU10やステレオECU20を車両に搭載することによって、路上の障害物等の画像認識情報を利用する制御に使用することが可能である。例えば、SV−CPU23が、車内LANを介して、画像認識処理結果を必要とする他のECUにその結果を送信すればよい。他のECUとは、例えば、衝突回避・衝突軽減システムを制御するECU、車線維持支援システムや車線逸脱警報システムを制御するECU、車間ECU、ブレーキECU等である。
By mounting such a
それでは、上述の画像処理システムに本発明を適用したときの処理動作について説明する。 The processing operation when the present invention is applied to the above-described image processing system will be described.
図2は、ステレオECU20が起動時に行う処理シーケンスの一例である。ステップ1において、電源投入等により起動したSV−CPU23は、メモリの初期化や割り込みベクタの設定等を行う。ステップ2において、EEPROM28やCANドライバ(LANとの接続インターフェースIC)等の周辺ICが初期化される。ステップ3において、幾何変換LSI22及び画像処理LSI24のリセットが解除されて、それらのLSIが立ち上がる。ステップ4において、SV−CPU23は幾何変換LSI22及び画像処理LSI24からのRUNパルス(リセットが解除されてPLLロックアップが完了した後に発生するパルス)を確認することによって、幾何変換LSI22及び画像処理LSI24の起動チェックを行う。RUNパルスに異常があれば、異常を管理する所定のECUにLANを介してその異常が通知される。ステップ5において、幾何変換LSI22のレジスタの初期設定と書き込みチェックが行われる。ステップ6において、画像処理LSI24のレジスタの初期設定と書き込みチェックが行われる。ステップ7において、SV−CPU23は、メモリ25,26,27のECC/パリティエラーの通知が幾何変換LSI22や画像処理LSI24を介して正常に行われることを確認する。正常であれば、SV−CPU23は、メモリ25,26,27のリセットを解除する。異常であれば、異常を管理する所定のECUにLANを介してメモリ異常が通知される。ステップ8において、カメラECU10(カメラCPU13)とステレオECU20(SV−CPU23)間の通信チェックが行われる。正常の場合には、SV−CPU23はカメラCPU13に画像送信の開始を指示する。異常の場合には、DSS1にカメラ通信異常が通知される。ステップ9において、カメラECU10内の画像出力部14とステレオECU20内の画像入力部21を介して、幾何変換LSI22が画像信号を正常に受信できるか否かが確認される。異常であれば、異常を管理する所定のECUにLANを介して画像通信異常が通知される。ステップ10において、カメラECU10からの画像信号が停止した際に、幾何変換LSI22でエラー判定し、正常にSV−CPU23に割り込みが入ることが確認される。異常であれば、異常を管理する所定のECUにLANを介してエラー判定機能の異常が通知される。ステップ11において、カメラECU10から送信されるテストパターン(テスト画像)によって画像処理機能のチェックが行われる。ステップ11の詳細な説明は、後述する。テストパターンによるチェックの終了後、ステップ12において、ステレオECU20は、カメラECU10(カメラモジュール17)のキャリブレーションデータの取り込みを行う。上述したように、ステレオECU20は自身の画像処理を適正に行うために、カメラECU10(カメラモジュール17)のキャリブレーションデータが必要である。そこで、カメラECU10とステレオECU20がはじめて接続されたとき、ステレオECU20は、カメラモジュール17のシリアルナンバーとそのキャリブレーションデータを取り込む。取り込まれた両データは、EEPROM28に記憶される。記憶後、次回以降の通信(例えば、次回の起動時)では、シリアルナンバーのみの確認が行われ、初回通信時と同じであればEEPROM28に記憶されたキャリブレーションデータが用いられる。ステップ13において、画像処理LSI24は、画像処理プログラムをメモリからロードする。ステップ14において、幾何変換用LUTが最終的に設定される。ステップ15において幾何変換LSI22の幾何変換処理動作が開始可能となり、ステップ16において画像処理LSI24の画像認識処理動作が開始可能となる。
FIG. 2 is an example of a processing sequence performed when the
それでは、ステップ11におけるカメラECU10から送信されるテストパターンによって実施される画像処理機能のチェック動作について説明する。図3は、図2のステップ11のテストパターンチェックの詳細シーケンスである。ステップ20において、メモリ25の幾何変換用LUTが設定される。ここでは、チェックルーチン汎用化のため、幾何変換用LUTが1対1(入力される幾何変換前画像=出力される幾何変換後画像)に設定される。ステップ21において、テストパターンチェック用プログラムが画像処理LSI24のプログラム領域にロードされる。ステップ22において、SV−CPU23は、カメラECU10内のカメラCPU13にテストパターンの送信開始を指示し、その指示を受けたカメラCPU13が速やかにテストパターンの送信を行う。ステップ23において、SV−CPU23は、幾何変換LSI22に対して幾何変換処理を開始するように指示(レジスタに設定)する。ステップ24において、SV−CPU23は、画像処理LSI24に対してテストパターンチェック用プログラムの起動を指示する。ステップ25において、まず、画像処理LSI24は、カメラECU10から受け取ったテストパターンをテストパターンチェック用プログラムによって処理する。そして、その処理結果と予めEEPROM28その他の不揮発性メモリに記憶された正解値との比較が行われる。そのテストパターンチェック用プログラムによる処理結果がその正解値と一致していれば、正常と判断されて、次の処理(図2のステップ12)へ移行する。一致していなければ、異常と判断されて、異常を管理する所定のECUにLANを介して画像処理機能の異常が通知される。
Now, the check operation of the image processing function performed by the test pattern transmitted from the
ここで、正解値とは、幾何変換LSI22と画像処理LSI24からなる画像処理部がそのテストパターンを画像処理することによって得られるべき処理結果である。テストパターンは、文字通り、テストのための既知のパターンであるため、幾何変換LSI22と画像処理LSI24の画像処理機能の異常有無を判断する基準となる値(つまり、正解値)を予め設計的に算出することは可能である。
Here, the correct answer value is a processing result to be obtained when the image processing unit including the
続いて、上記のテストパターン及びテストパターン用チェックプログラムの簡単な具体例について説明する。図4は、テストパターンとテストパターン用チェックプログラムによるテストパターンの処理内容とを示す図である。テストパターンは、例えば図4(a),(b)に示されるような、3本の棒状パターン(A−A’,B−B’,C−C’)を有する画像とする。図4(a)は、左右に配置された2つの撮像素子のうち、左側の撮像素子用のパターンである。図4(b)は、左右に配置された2つの撮像素子のうち、右側の撮像素子用のパターンである。3つの棒状のパターンは、それぞれの視差が異なるように配置されている。この2つの画像に対し、テストパターン用チェックプログラムは、通常の画像処理(立体物検出処理)と同じロジックで立体物の検出処理を行う。この立体物検出処理により、3つの棒状パターンは3個の立体物として検出され、結果として、空間上の各棒状パターンの高さと位置が測定される(図4(c))。その測定された高さと位置をそれらの正解値と照合することにより、正常に画像処理されたか否かが判断可能となる。 Next, a simple specific example of the test pattern and the test pattern check program will be described. FIG. 4 is a diagram showing the test pattern and the processing contents of the test pattern by the test pattern check program. The test pattern is an image having three rod-like patterns (A-A ′, B-B ′, C-C ′) as shown in FIGS. 4A and 4B, for example. FIG. 4A shows a pattern for the left imaging element among the two imaging elements arranged on the left and right. FIG. 4B shows a pattern for the right image sensor out of the two image sensors arranged on the left and right. The three rod-like patterns are arranged so that their parallaxes are different. For these two images, the test pattern check program performs a three-dimensional object detection process with the same logic as a normal image process (three-dimensional object detection process). By this three-dimensional object detection processing, the three bar-shaped patterns are detected as three three-dimensional objects, and as a result, the height and position of each bar-shaped pattern in the space are measured (FIG. 4C). By comparing the measured height and position with those correct values, it is possible to determine whether or not the image has been processed normally.
それでは、より詳細に、テストパターンの画像処理結果を評価することにより、ステレオECU20(特に、幾何変換LSI22と画像処理LSI24)が正常に動作していることを検査する手法について説明する。本手法は、左右に配置された撮像素子11,12により撮像された一対の画像の相関を求め、同一物体に対する視差に基づいて三角測量の要領でその物体までの距離を算出する上述の距離算出ルーチンを利用する。
Now, a method for inspecting that the stereo ECU 20 (particularly, the
図5は、テストパターンによるステレオECU20の画像認識処理機能の検査フローを示す図である。ステップ30において、画像処理LSI24は,テストパターンチェック用プログラムを起動し、上記の距離算出ルーチンを呼び出して、テストパターンの画像認識処理を行う。距離算出ルーチンを実行すると、その処理結果として視差画像が生成される。この視差画像を利用した判定条件である、条件1(ステップ31)、条件2(ステップ32)及び条件3(ステップ33)のいずれも成立すれば、ステレオECU20の画像認識処理機能は正常であると判断される。一つでも成立しない条件があれば、ステレオECU20の画像認識処理機能は異常であると判断される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an inspection flow of the image recognition processing function of the
これらの3つの条件について、図6〜8を参照しながら説明する。図6〜8に示される視差画像は同一画像である。テストパターンとして、道路と横断歩道と背景が写っている既知の実画像を使用している。視差画像上の黒い部分(黒点)は、視差に基づいて算出された距離データを有している「視差点」である。一方、視差画像上の白い部分は、対象物がなく視差がないために距離データを有していない。 These three conditions will be described with reference to FIGS. The parallax images shown in FIGS. 6 to 8 are the same image. As a test pattern, a known real image showing a road, a pedestrian crossing, and a background is used. A black part (black point) on the parallax image is a “parallax point” having distance data calculated based on the parallax. On the other hand, the white part on the parallax image has no distance data because there is no object and no parallax.
図6は、条件1を説明するための図である。条件1では、「今回の画像認識処理による視差画像上の視差点の総数」が「既知の視差画像上の視差点の総数(正解値)」に一致するか否かが確認される。つまり、視差点の総数が12345個(例示)に一致しなければ、ステレオECU20の画像認識処理機能は異常であると判断される。
FIG. 6 is a diagram for explaining condition 1. In condition 1, it is confirmed whether or not “the total number of parallax points on the parallax image by the current image recognition process” matches “the total number of parallax points on the known parallax image (correct value)”. That is, if the total number of parallax points does not match 12345 (example), it is determined that the image recognition processing function of the
図7は、条件2を説明するための図である。条件2では、「今回の画像認識処理による視差画像上の同一X座標ごとの視差点の総数」が「既知の視差画像上の同一X座標ごとの視差点の総数(正解値)」に一致するか否かが確認される(今回の処理結果と正解値について、図7の視差画像に引かれた線上にある視差点の総数を比較し、すべてのX座標について実施)。つまり、いずれかの同一X座標方向上にある視差点の総数が一致しなければ、ステレオECU20の画像認識処理機能は異常であると判断される。
FIG. 7 is a diagram for explaining
図8は、条件3を説明するための図である。条件3では、「今回の認識処理による視差画像上の所定視差領域ごとの視差点の総数」が「既知の視差画像上の所定視差領域ごとの視差点の総数(正解値)」に一致するか否かが確認される。所定視差領域とは、黒点が有する距離データをある距離範囲で区分した領域である。つまり、今回の処理結果と期待値について、0m〜10mの範囲にある距離データを有する視差点の総数の比較、10m〜20mの範囲にある距離データを有する黒点の総数の比較、・・・というようにすべての範囲(すなわち、すべての視差領域)について比較する。いずれかの範囲の視差点の総数が一致しなければ、ステレオECU20の画像認識処理機能は異常であると判断される。なお、視差領域の区分範囲は、仕様等に応じて任意に決めればよい。
FIG. 8 is a diagram for explaining
このように、既知のテストパターンに対し距離算出ルーチンを適用することによって、ステレオECU20の画像認識処理機能の異常有無を判定している。これにより、(検査時ではない)通常時の画像認識処理で使用する距離算出ルーチンをそのまま異常判定の検査に適用できるので、検査のために特化した処理や余分な処理がほとんど不要になるとともに、検査のためのLSI等の処理負荷も軽減することができる。また、既知のテストパターンを用いることによって画像認識処理の結果を事前に想定することが可能であるため、この想定された処理結果を正解値として予め記憶することができる。そして、同一のテストパターンを用いた処理結果とその正解値とを比較することによって、機能が複雑で本来ならより細かく分けてチェックが必要な画像処理認識機能をスルーチェックで効率的に行うことができ、チェックの信頼性を確保したまま、チェック時間を低減することができる。
As described above, by applying the distance calculation routine to the known test pattern, it is determined whether or not the image recognition processing function of the
10 カメラECU
11,12 撮像素子
13 カメラCPU
14 画像出力部
15,16 レンズ
17 カメラモジュール
20 ステレオECU
21 画像入力部
22 幾何変換LSI
23 SV−CPU
24 画像処理LSI
25,26,27 メモリ
28 EEPROM
10 Camera ECU
11, 12 Image sensor
13 Camera CPU
14
21
23 SV-CPU
24 Image processing LSI
25, 26, 27
Claims (4)
前記距離算出ルーチンによって動作する画像処理部を有する画像処理装置において、
既知の一組のステレオ画像について前記距離算出ルーチンを適用する場合に前記画像処理部から得られるべき処理結果を予め記憶する記憶手段を備え、
前記画像処理部の検査時に、前記既知の一組のステレオ画像と同一のテスト画像について前記距離算出ルーチンを適用した場合に前記画像処理部から得られた処理結果と前記記憶手段に記憶された処理結果との比較をすることによって、前記画像処理部の異常判定を行うことを特徴とする画像処理装置。 A distance calculation routine for obtaining a correlation between a pair of stereo images, deriving a parallax with respect to a corresponding point common to both images, and calculating a distance to the corresponding point based on the parallax;
In an image processing apparatus having an image processing unit that operates according to the distance calculation routine,
Storage means for storing in advance a processing result to be obtained from the image processing unit when the distance calculation routine is applied to a known set of stereo images;
Processing results obtained from the image processing unit and processing stored in the storage means when the distance calculation routine is applied to the same test image as the known set of stereo images during the inspection of the image processing unit An image processing apparatus that performs abnormality determination of the image processing unit by comparing with a result.
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