JP2007293722A - 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、および画像処理プログラムを記録した記録媒体、ならびに移動物体検出システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対象物領域設定部12は、撮像部2によって撮影された動画データから、第1の時点での撮像画像を基準画像として取得し、該基準画像中の対象物の画像領域を含む相関窓を基準点との相対位置が特定された状態で複数箇所選択する。移動検出部14は、第1の時点とは異なる第2の時点での撮像画像を参照画像として取得し、基準画像における各相関窓内の画素値の状態と、参照画像における各相関窓内の画素値の状態との相違が最も小さくなる基準点の位置を参照画像において算出することによって、基準画像と参照画像との間の対象物の移動を検出する。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施形態に係る移動物体検出システム1の概略構成を示すブロック図である。この移動物体検出システム1は、同図に示すように、撮像部2、画像処理部(画像処理装置)3、および表示部4を備えた構成となっている。
ここで、まず、対象物の画像領域全体を含む領域が1つの相関窓に設定される場合と、本発明の実施形態のように、複数の相関窓が設定される場合との対比について説明しておく。まず比較例として、対象物の画像領域全体を含む領域を相関窓RWに設定する場合について、図22(b)(c)を参照しながら説明し、次に本実施形態における相関窓の設定方法について図2(a)(b)を参照しながら説明する。
次に、本実施形態における移動検出処理の流れについて図4に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。まず、ステップ1(以降、S1のように称する)において、撮像部2によって対象物を含む領域に対する撮像処理が開始される。ここでの撮像処理は動画撮影であるものとする。撮像部2によって撮影された動画データは、撮像画像格納制御部11の制御に基づいてフレーム毎に順に画像格納部21に格納される。
次に、相関窓設定部13による特徴点の抽出処理および相関窓の設定処理の詳細について説明する。図5は、対象物の画像の一例としての対象物B2、および、対象物領域設定部12によって設定された対象物領域B1の例を示している。同図に示す例では、対象物領域B1は縦M画素、横N画素(M,Nは整数)の長方形領域となっている。また、対象物領域B1の外縁の上下の辺は、対象物B2の外縁の上下端から2画素分外側となっており、対象物領域B1の外縁の左右の辺は、対象物B2の外縁の左右端から3画素分外側となっている。
次に、移動検出部14による移動検出処理について説明する。移動検出部14は、基準画像の画像データ、および参照画像の画像データを取得するとともに、相関窓設定部13によって設定された相関窓に基づいて評価演算を行う。ここで、相関窓設定部13によってNth個の特徴点が選択されたものとし、この選択された特徴点の座標を(x0,y0)、(x1,y1)、(x2,y2)、…(xNth−1,yNth−1)とする。そして、参照画像の各画素に対して、SAD(Sum of Absolute Difference:差分絶対和)を用いた式の拡張に基づき、次のような評価関数による演算が行われる。
対象物の移動が、撮像部2との距離が変化するように行われる場合、撮像部2によって撮影された画像上において、対象物の画像領域のサイズが変化することになる。図8は、Aの位置に存在した対象物が、撮像部2に近づく方向でBの位置に移動した状態を示している。この場合、Aの位置における対象物の大きさよりも、Bの位置における対象物の大きさの方が大きくなっている。
以上のように相対座標を変換した後に、数2に示す評価関数を用いて評価値を求めればよい。このような処理によれば、各相関窓と対象物の中心座標との相対位置を変換するだけで、相関窓のサイズを変更する必要はない。つまり、対象物が近づき、対象物の画像領域が大きくなったとしても、処理画素数は増大しないので、処理時間の増大を招くことなく対応することが可能である。
上記の拡大縮小率Kの値は、基本的には一意的に決定されるものではなく、対象物の撮像サイズに応じて大きく変動するものである。したがって、実際には、何種類かの拡大縮小率Kの値を与えて評価演算を行い、最終的に相関度合いの最もよい画素(評価値が0に近い画素)を選択し、移動検出を行うことになる。すなわち、処理時間を短縮するには、拡大縮小率Kの値の範囲を狭くすることが好ましいことになる。
上記の例では、対象物が2次元平面内で移動することを前提として拡大縮小率Kの値を一意的に決定している。しかしながら、対象物の移動範囲が3次元空間内で不特定に移動する場合には、上記数5におけるHwの値が変動することにより、拡大縮小率Kの値を一意的に決定することはできない。
L=B×f/d
なる式によって求められる。
、距離をLc’とすると、対象物の撮像サイズは、距離に反比例することから、拡大縮小率Kは、
K=Lc/Lc’
によって決定される。
K=dc’/dc
によって拡大縮小率Kが決定されてもよい。
図13(a)は、対象物を自動車とした場合に、該自動車がカーブを曲がりながら撮像部2に対して近づいてきた状態を撮影した状態を示している。また、図13(b)は、図13(a)の画像を2値画像で表した状態を示している。これらの図において、「前々回」「前回」「今回」と示されている画像は、それぞれ2つ前のフレームによる画像、1つ前のフレームによる画像、現時点でのフレームによる画像をそれぞれ示している。
図13(b)に示すように、前々回の対象物の画像に基づいて、自動車の4つの角が特徴点として選択され、各特徴点を中心として相関窓がそれぞれ設けられたものとする。
上記の回転角度θの値は、基本的には一意的に決定されるものではなく、対象物の向きの変化に応じて大きく変動するものである。したがって、実際には、移動検出部14が何種類かの回転角度θの値を与えて評価演算を行い、最終的に相関度合いの最もよい画素(評価値が0に近い画素)を選択し、移動検出を行うことになる。すなわち、処理時間を短縮するには、回転角度θの値の範囲を狭くすることが好ましいことになる。したがって、以下に示すように、撮像画像内の領域に応じて対象物の向きが特定出来る場合には、これを利用して回転角度θの値を一意的に決定することにより、処理時間を短縮することができる。
図15は、図13(b)に示した前回および今回の対象物の画像において、1つの相関窓を拡大して示している。このように、対象物の向きが変化すると、相関窓内の画像の向きも変化する。よって、対象物の向きの変化角度が大きいほど評価関数で求められる評価値に影響を与え、対応付けを困難とすることになる。
次に、上記で図6(a)〜図6(d)などを参照しながら説明した相関窓設定部13による特徴点の抽出処理および相関窓の設定処理の具体例について説明する。図16(a)は、対象物B2として自動車が撮影された状態の対象物領域B2を含む対象物領域B1の例を示している。このような対象物領域B1に対して、図17に示すようなフィルタを用い、フィルタリング処理を行うと、フィルタ結果値が所定の閾値以下となる画素が複数選択される。図16(a)中において、×で示されている画素がここで選択された画素である。このようにして選択された選択点は、周囲の画素とのコントラストがある程度大きいものとなる。
図4に示した移動検出処理のフローチャートにおいて、S6の後に、参照画像に対してもS2〜S5と同様の処理を行うようにしてもよい。図20は、この場合の移動検出処理の流れを示すフローチャートである。S21〜S25の処理は、図4におけるS1〜S5の処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。
次に、上記した、ステレオ画像によって拡大縮小率を特定する構成における移動検出処理の流れについて説明する。ステレオ画像によって拡大縮小率を特定する場合、基準画像および参照画像の双方において各対象物の各基準点の視差(距離)を算出する必要がある。よって、上記した図20に示すフローチャートによる処理のように、基準画像および参照画像の双方において対象物を特定することが必要である。また、対象物の特定は、基準画像および参照画像の双方のステレオ画像それぞれに対して行われることになる。
画像処理部3が備える各ブロック、特に、撮像画像格納制御部11、対象物領域設定部12、相関窓設定部13、移動検出部14、および出力制御部15は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
2 撮像部
2A 撮像素子
2B 撮像レンズ
3 画像処理部
4 表示部
11 撮像画像格納制御部
12 対象物領域設定部
13 相関窓設定部
14 移動検出部
15 表示制御部
21 画像格納部
22 対象物領域格納部
23 相関窓格納部
24 移動検出情報格納部
Claims (16)
- 対象物を撮影する撮像部によって撮影された時系列の撮像画像データから、第1の時点での撮像画像を基準画像として取得し、該基準画像中の対象物の画像領域を含む部分画像領域を複数箇所選択する部分画像領域設定手段と、
上記第1の時点とは異なる第2の時点での撮像画像を参照画像として取得し、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態と、参照画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違に基づいて、基準画像と参照画像との間の対象物の移動を検出する移動検出手段とを備え、
上記部分画像領域設定手段が、各部分画像領域の相対位置の基準となる基準点を設定するとともに、
上記移動検出手段が、上記参照画像に対して、各部分画像領域の基準点に対する相対位置を保った状態で、各部分画像領域内の画素値の状態を取得し、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違を算出し、該基準点の位置を参照画像において算出することを特徴とする画像処理装置。 - 対象物を撮影する撮像部によって撮影された時系列の撮像画像データから、第1の時点での撮像画像を基準画像として取得し、該基準画像中の対象物の画像領域を含む部分画像領域を複数箇所選択する部分画像領域設定手段と、
上記第1の時点とは異なる第2の時点での撮像画像を参照画像として取得し、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態と、参照画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違に基づいて、基準画像と参照画像との間の対象物の移動を検出する移動検出手段とを備え、
上記部分画像領域設定手段が、各部分画像領域の相対位置の基準となる基準点を設定するとともに、
上記移動検出手段が、上記参照画像に対して、各部分画像領域の基準点に対する相対位置を所定の変換処理によって変換して、各部分画像領域内の画素値の状態を取得し、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違を算出し、該基準点の位置を参照画像において算出することを特徴とする画像処理装置。 - 上記複数の部分画像領域の画素数の合計が、上記対象物の画像領域の画素数の合計よりも小さいことを特徴とする請求項1または2記載の画像処理装置。
- 上記部分画像領域設定手段が、上記対象物の画像領域を複数の中間領域に分割し、各中間領域から1つ以上の上記部分画像領域を選択することを特徴とする請求項1または2記載の画像処理装置。
- 上記部分画像領域設定手段が、対象物の部分的形状を特徴付ける特徴点を検出するためのフィルタを上記基準画像に適用することによって特徴点を複数選択し、該特徴点を含む領域を部分画像領域として設定することを特徴とする請求項1または2記載の画像処理装置。
- 上記移動検出手段が、上記所定の変換処理として、各部分画像領域の基準点に対する相対位置の距離を拡大または縮小する処理を行うことを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
- 上記移動検出手段が、基準画像における対象物の位置および参照画像における対象物の位置に基づいて拡大縮小率を決定することを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
- 上記移動検出手段が、対象物を互いに異なる位置から同時に撮影した2つの撮像画像を上記撮像部から取得するとともに、この2つの撮像画像に基づいて、基準画像における対象物と撮像部との距離、および、参照画像における対象物と撮像部との距離を算出し、これらの距離に基づいて拡大縮小率を決定することを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
- 上記移動検出手段が、上記所定の変換処理として、各部分画像領域の基準点に対する相対位置を回転させる処理を行うことを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
- 上記移動検出手段が、基準画像における対象物の位置および参照画像における対象物の位置に基づいて回転角度を決定することを特徴とする請求項9記載の画像処理装置。
- 上記移動検出手段が、上記参照画像に対して、各部分画像領域自体も回転させて各部分画像領域内の画素値の状態を取得することを特徴とする請求項9記載の画像処理装置。
- 対象物を撮影する撮像部によって撮影された時系列の撮像画像データから、第1の時点での撮像画像を基準画像として取得し、該基準画像中の対象物の画像領域を含む部分画像領域を複数箇所選択する部分画像領域設定処理と、
上記第1の時点とは異なる第2の時点での撮像画像を参照画像として取得し、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態と、参照画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違に基づいて、基準画像と参照画像との間の対象物の移動を検出する移動検出処理とを有し、
上記部分画像領域設定処理において、各部分画像領域の相対位置の基準となる基準点が設定されるとともに、
上記移動検出処理において、上記参照画像に対して、各部分画像領域の基準点に対する相対位置を保った状態で、各部分画像領域内の画素値の状態が取得され、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違が算出されることを特徴とする画像処理方法。 - 対象物を撮影する撮像部によって撮影された時系列の撮像画像データから、第1の時点での撮像画像を基準画像として取得し、該基準画像中の対象物の画像領域を含む部分画像領域を複数箇所選択する部分画像領域設定処理と、
上記第1の時点とは異なる第2の時点での撮像画像を参照画像として取得し、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態と、参照画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違に基づいて、基準画像と参照画像との間の対象物の移動を検出する移動検出処理とを有し、
上記部分画像領域設定処理において、各部分画像領域の相対位置の基準となる基準点が設定されるとともに、
上記移動検出処理において、上記参照画像に対して、各部分画像領域の基準点に対する相対位置を所定の変換処理によって変換して、各部分画像領域内の画素値の状態を取得し、基準画像における各部分画像領域内の画素値の状態との相違を算出し、該基準点の位置を参照画像において算出することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の画像処理装置を動作させる画像処理プログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるための画像処理プログラム。
- 請求項14に記載の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 対象物を撮影する撮像部と、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の画像処理装置とを備えることを特徴とする移動物体検出システム。
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