JP2008293172A - Disappearing dot estimation device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、消失点推定装置及びプログラムに係り、特に、撮像画像中の消失点の位置を推定する消失点推定装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a vanishing point estimation apparatus and program, and more particularly, to a vanishing point estimation apparatus and program for estimating the position of a vanishing point in a captured image.
従来より、画像から取得した3本の直線から、各直線対の交点を算出し、交点の平均位置から消失点の位置を算出する手法が知られている(特許文献1)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、消失点の位置を算出する際に、常に3本の白線等の直線を検出する必要があるため、走行環境によって複数の直線を検出できない場合には、消失点位置が算出できず、安定して消失点の位置を推定することができない、という問題がある。
However, in the technique described in
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、複数の直線が検出されない場合であっても、安定して消失点の位置を推定することができる消失点推定装置及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and a vanishing point estimation apparatus and program capable of stably estimating the position of a vanishing point even when a plurality of straight lines are not detected. The purpose is to provide.
上記の目的を達成するために第1の発明に係る消失点推定装置は、所定時間間隔で所定領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段と、前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置を表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置を更新して、前記分布を生成する更新手段と、前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段とを含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a vanishing point estimation device according to a first aspect of the present invention is an imaging unit that captures a predetermined area at predetermined time intervals, and at least one straight line from each image captured by the imaging unit. A detecting means for detecting, a distribution representing positions of a plurality of hypothetical points assumed to exist on the image generated based on an image captured in the past by the imaging means, and a current imaging by the detecting means Updating means for updating the positions of the plurality of hypothesis points based on a distance between at least one straight line detected from the generated image and the positions of the hypothesis points, and generating the distribution; And estimation means for estimating the position of the vanishing point on the image based on the distribution generated by the means.
第2の発明に係るプログラムは、コンピュータを、所定時間間隔で所定領域を撮像する撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段、前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置を表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置を更新して、前記分布を生成する更新手段、及び前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段として機能させるためのプログラムである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a program obtained by capturing a computer in the past by a detection unit that detects at least one straight line from each image captured by an imaging unit that captures a predetermined area at predetermined time intervals. A distribution representing the positions of a plurality of hypothetical points assumed to have vanishing points on the image generated based on the image, at least one straight line detected from the image picked up this time by the detecting means, and each Updating the positions of the plurality of hypothesis points based on the distance between the positions of the hypothesis points and generating the distribution; and on the image based on the distribution generated by the update means It is a program for functioning as an estimation means for estimating the position of the vanishing point.
第1の発明及び第2の発明によれば、撮像手段によって、所定時間間隔で所定領域を撮像し、検出手段によって、撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する。 According to the first and second inventions, the imaging unit images a predetermined region at predetermined time intervals, and the detection unit detects at least one straight line from each image captured by the imaging unit.
そして、更新手段によって、撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における複数の仮説点の位置を表わす分布、及び検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、複数の仮説点の位置を更新して、分布を生成する。 Then, the update means generates a distribution representing the positions of a plurality of hypothesis points on the image generated based on an image captured in the past by the imaging means, and at least one detected from the image captured this time by the detection means. Based on the distance between the straight line and the position of each hypothetical point, the positions of a plurality of hypothetical points are updated to generate a distribution.
そして、推定手段によって、更新手段によって生成された分布に基づいて、画像上の消失点の位置を推定する。 Then, the position of the vanishing point on the image is estimated by the estimation unit based on the distribution generated by the update unit.
このように、過去に撮像された画像に基づいて生成した仮説点の位置の分布、及び検出された少なくとも1本の直線と各仮説点との間の距離に基づいて複数の仮説点の位置を更新して仮説点の位置の分布を生成するため、複数の直線が検出されない場合であっても、仮説点の位置の分布を生成することができ、安定して消失点の位置を推定することができる。 In this way, the positions of a plurality of hypothesis points are determined based on the distribution of the positions of hypothesis points generated based on images captured in the past and the distance between the detected at least one straight line and each hypothesis point. Update and generate hypothetical point position distribution, so even if multiple straight lines are not detected, hypothetical point position distribution can be generated and the vanishing point position can be estimated stably Can do.
第1の発明に係る推定手段は、仮説点の位置の分布に基づいて定まる仮説点の密度に基づいて、画像上の消失点の位置を推定することができる。これによって、仮説点の密度が高い位置を消失点の位置として推定することができる。 The estimation means according to the first invention can estimate the position of the vanishing point on the image based on the density of hypothesis points determined based on the distribution of the positions of the hypothesis points. Thereby, a position where the density of hypothesis points is high can be estimated as the position of the vanishing point.
第3の発明に係る消失点推定装置は、所定時間間隔で所定領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段と、前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置と各仮説点の位置に消失点が存在する度合いとを表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置及び各仮説点の前記度合いの少なくとも一方を更新して、前記分布を生成する更新手段と、前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段とを含んで構成されている。 A vanishing point estimation device according to a third aspect of the present invention is an imaging unit that images a predetermined region at predetermined time intervals, a detection unit that detects at least one straight line from each image captured by the imaging unit, and the imaging A distribution representing a position of a plurality of hypothesis points assumed to exist on the image generated based on an image captured in the past by the means and a degree of existence of the vanishing point at each hypothesis point; and At least one of the positions of the plurality of hypothesis points and the degree of each hypothesis point based on the distance between at least one straight line detected from the image captured this time by the detection means and the position of each hypothesis point Updating means for generating the distribution, and estimating means for estimating the position of the vanishing point on the image based on the distribution generated by the updating means. To have.
第4の発明に係るプログラムは、コンピュータを、所定時間間隔で所定領域を撮像する撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段、前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置と各仮説点の位置に消失点が存在する度合いとを表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置及び各仮説点の前記度合いの少なくとも一方を更新して、前記分布を生成する更新手段、及び前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段として機能させるためのプログラムである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a program for capturing a computer in the past by detection means for detecting at least one straight line from each image picked up by an image pickup means for picking up a predetermined area at predetermined time intervals. A distribution representing the positions of a plurality of hypothesis points on which the vanishing point is assumed to exist on the image generated based on the obtained image and the degree of vanishing points existing at the position of each hypothesis point, and this detection means Updating at least one of the positions of the plurality of hypothesis points and the degree of each hypothesis point based on a distance between at least one straight line detected from the captured image and the position of each hypothesis point; In order to function as an update unit that generates a distribution, and an estimation unit that estimates the position of the vanishing point on the image based on the distribution generated by the update unit Is a program.
第3の発明及び第4の発明によれば、撮像手段によって、所定時間間隔で所定領域を撮像し、検出手段によって、撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する。 According to the third and fourth aspects of the invention, the imaging unit images a predetermined area at predetermined time intervals, and the detection unit detects at least one straight line from each image captured by the imaging unit.
そして、更新手段によって、撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における複数の仮説点の位置と各仮説点の位置に消失点が存在する度合いとを表わす分布、及び検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、複数の仮説点の位置及び各仮説点の消失点が存在する度合いの少なくとも一方を更新して、分布を生成する。 Then, a distribution indicating the position of a plurality of hypothesis points on the image generated based on the image captured in the past by the image capturing means and the degree of disappearance at each hypothesis point by the updating means, and detection Based on the distance between at least one straight line detected from the image captured this time by the means and the position of each hypothesis point, at least the degree of the existence of the positions of the plurality of hypothesis points and the vanishing points of each hypothesis point Update one to generate a distribution.
そして、推定手段によって、更新手段によって生成された分布に基づいて、画像上の消失点の位置を推定する。 Then, the position of the vanishing point on the image is estimated by the estimation unit based on the distribution generated by the update unit.
このように、過去に撮像された画像に基づいて生成した仮説点の位置と消失点が存在する度合いとを表わす分布、及び検出された少なくとも1本の直線と各仮説点との間の距離に基づいて複数の仮説点の位置又は消失点が存在する度合いを更新して仮説点の位置と消失点が存在する度合いとを表わす分布を生成するため、複数の直線が検出されない場合であっても、仮説点の位置と消失点が存在する度合いとを表わす分布を生成することができ、安定して消失点の位置を推定することができる。 As described above, the distribution representing the position of the hypothesis point generated based on the image captured in the past and the degree of the existence of the vanishing point, and the distance between the detected at least one straight line and each hypothesis point Even if multiple straight lines are not detected, the distribution of the position of the hypothesis points and the degree of existence of the vanishing points is updated to generate a distribution representing the position of the hypothesis points and the degree of existence of the vanishing points. The distribution representing the position of the hypothesis point and the degree to which the vanishing point exists can be generated, and the position of the vanishing point can be estimated stably.
第3の発明に係る更新手段は、検出手段によって検出された直線との距離が近い仮説点ほど、高くなるように度合いを更新することができる。これによって、直線との距離が近い仮説点の位置が消失点の位置として推定されるようになる。 The updating means according to the third aspect of the invention can update the degree so that the hypothetical point having a shorter distance from the straight line detected by the detecting means becomes higher. As a result, the position of the hypothesis point that is close to the straight line is estimated as the position of the vanishing point.
第3の発明に係る推定手段は、分布に基づいて定まる仮説点の密度及び各仮説点の度合いの少なくとも一方に基づいて、画像上の消失点の位置を推定することができる。これによって、仮説点の密度が高い位置又は度合いが高い仮説点の位置を、消失点の位置として推定することができる。 The estimating means according to the third invention can estimate the position of the vanishing point on the image based on at least one of the density of hypothesis points determined based on the distribution and the degree of each hypothesis point. Thereby, the position of the hypothesis point having a high density or a high degree of the hypothesis point can be estimated as the position of the vanishing point.
第3の発明に係る推定手段は、度合いが最大となる仮説点の位置を、消失点の位置として推定することができる。 The estimating means according to the third invention can estimate the position of the hypothesis point having the maximum degree as the position of the vanishing point.
第3の発明に係る推定手段は、度合いを重みとして、複数の仮説点の位置を重み付き平均した点の位置を算出し、算出された点の位置を、消失点の位置として推定することができる。 The estimating means according to the third invention may calculate the position of a point obtained by weighted averaging the positions of a plurality of hypothetical points using the degree as a weight, and estimate the calculated position of the point as the position of the vanishing point. it can.
以上説明したように、本発明の消失点推定装置及びプログラムによれば、複数の直線が検出されない場合であっても、仮説点の位置の分布又は仮説点の位置と消失点が存在する度合いとを表わす分布を生成することができ、安定して消失点の位置を推定することができる、という効果が得られる。 As described above, according to the vanishing point estimation device and the program of the present invention, even if a plurality of straight lines are not detected, the distribution of hypothetical point positions or the degree of the existence of hypothetical point positions and vanishing points Can be generated, and the vanishing point position can be estimated stably.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、計測対象物までの距離を計測する計測装置に本発明を適用した場合を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a measurement apparatus that measures a distance to a measurement object will be described as an example.
図1に示すように、第1の実施の形態に係る計測装置10は、車両(図示省略)に搭載され、かつ、計測対象物を撮像して画像を生成する撮像装置12と、撮像装置12から得られる画像に基づいて、計測対象物までの距離を計測する計測処理ルーチンを実現するための計測プログラムを格納したコンピュータ14と、計測結果を表示する表示装置16とを備えている。
As shown in FIG. 1, a
撮像装置12は、計測対象物を含む領域を所定時間間隔で連続して撮像し、画像の画像信号を生成するカメラで構成される撮像部(図示省略)と、撮像部で生成された画像信号をA/D変換するA/D変換部(図示省略)と、A/D変換された画像信号を一時的に格納するための画像メモリ(図示省略)とを備えている。
The
コンピュータ14は、CPU、後述する計測処理ルーチンのプログラムを記憶したROM、データ等を記憶するRAM、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。このコンピュータ14をハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図1に示すように、撮像装置12から出力される各時刻の濃淡画像である撮像画像を入力する画像入力部20と、撮像画像から特徴点を抽出する特徴点抽出部22と、撮像画像から直線を検出する直線検出部24と、撮像画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置と各仮説点の位置に消失点が存在する度合いとで表わされる存在度合い分布を生成する分布生成部26と、過去に生成された存在度合い分布を記憶する分布記憶部28と、存在度合い分布に基づいて、消失点の位置を推定する消失点位置推定部30と、撮像画像から計測対象物を検出する計測対象物検出部32と、推定された消失点の位置及び検出された計測対象物の位置に基づいて、撮像装置12から計測対象物までの距離を計測する距離計測部34とを備えている。
The
特徴点抽出部22は、撮像画像から、例えば輝度の変化点(エッジ点)を特徴点として抽出する。エッジ点を抽出する場合には、例えばソーベルフィルタなどの微分フィルタを用いて特徴点を抽出すればよい。
The feature
直線検出部24は、直線上に並ぶ特徴点を検出して、少なくとも1本の直線を検出する。直線を検出する方法としては、従来既知の方法を用いればよく、例えば、ハフ変換を用いて、撮像画像から直線を検出すればよい。
The straight
図5に示すように、存在度合い分布は、消失点の存在が仮定される複数の仮説点の位置と、各仮説点の消失点が存在する度合いとしての重みとで表わされる。分布生成部26は、消失点の存在が仮定される仮説点を撮像画像上にn個設定する仮説設定部38と、直線検出部24によって検出された少なくとも1本の直線に基づいて、各仮説点の重みを更新する更新部40とを備えている。
As shown in FIG. 5, the presence degree distribution is represented by the positions of a plurality of hypothesis points where the vanishing points are assumed to exist and the weights as the degree of the vanishing points of the respective hypothesis points. The
仮説設定部38は、分布記憶部28に記憶された各仮説点の重みに比例する割合で、n個の仮説点を設定する。更新部40は、直線検出部24で検出された直線を観測ベクトルとして、撮像画像上に設定されたn個の仮説点の重みを更新する。更新部40では、仮説点と直線との間の距離に基づいて、距離が短いほど、大きい重みとなるように各仮説点の重みを更新する。
The
消失点位置推定部30は、分布生成部26によって生成されたn個の仮説点と重みとで表される存在度合い分布から、重みが最も大きい仮説点を検索し、検索された仮説点の位置を、消失点の位置として推定する。
The vanishing point
計測対象物検出部32は、例えばパターンマッチング手法を用いて、撮像画像から計測対象物を検出する。距離計測部34は、計測対象物検出部32で検出された計測対象物の位置と、消失点位置推定部30によって推定された消失点の位置とに基づいて、撮像装置12から計測対象物までの距離を計測する。なお、計測対象物までの距離の計測方法は、従来既知の方法を用いればよく、本実施の形態では、計測方法の詳細な説明を省略する。
The measurement
次に、第1の実施の形態に係る計測装置10の作用について説明する。
Next, the operation of the
まず、撮像装置12が、計測対象物を含む領域に向けられ、撮像装置12によって計測対象物を含む領域が所定時間間隔で連続して撮像されると、コンピュータ14において、図2に示す計測処理ルーチンが実行される。
First, when the
ステップ100において、時刻を識別する変数tを初期値である0に設定し、ステップ102において、消失点位置の存在度合い分布を初期化して、分布記憶部28に存在度合い分布を記憶する。
In
ここで、時刻tにおける消失点位置Xt(=(xt、yt))の存在度合い分布を、n個の仮説点si tと、各仮説点に対する重みπi t(i=1,・・・,n)とで表現する。なお、仮説点の集合をSt={s0 t,・・・,sn t}とする。また、初期化された存在度合い分布は、予め定められた仮説点の位置si 0と各仮説点に対する予め定められた重みπi 0とで表わされる分布であり、πi 0=1/n、すなわち、Σπi 0=1である。 Here, the existence degree distribution of the vanishing point position X t (= (x t , y t )) at time t is represented by n hypothesis points s i t and weights π i t (i = 1, 1) for each hypothesis point. ..., n). Note that the set of hypothesis points is S t = {s 0 t ,..., S n t }. The initialized presence degree distribution is a distribution represented by a predetermined hypothesis point position s i 0 and a predetermined weight π i 0 for each hypothesis point, and π i 0 = 1 / n. That is, Σπ i 0 = 1.
そして、ステップ104において、tをインクリメントし、ステップ106において、前回(時刻t−1)撮像された画像に基づいて生成された存在度合い分布を分布記憶部28から読み込み、時刻t−1の各仮説点si t−1をシステムモデルに従い遷移させ、時刻tにおける予測仮説点si t/t−1を生成する。ここで、システムモデルは、例えば、撮像装置12の移動を表わすモデルであり、撮像装置12の移動に応じて、各仮説点を遷移させる。
Then, in
次のステップ108では、時刻tに撮像された撮像画像を、撮像装置12から取得し、ステップ110において、上記ステップ108で取得した撮像画像から、ソーベルフィルタを用いて、エッジ点である特徴点を複数抽出する。
In the
そして、ステップ112では、上記ステップ110で抽出した特徴点から、ハフ変換を用いて、直線上に並ぶ特徴点を検出して、少なくとも1本の直線を撮像画像から検出する。検出した直線群を観測ベクトルztとすると、観測ベクトルztは以下の(1)式で表わされる。
In
ここで、ri tは撮像画像中の直線、mtは、時刻tで検出された直線の数である。 Here, r i t linearly in the captured image, m t is the number of detected linear at time t.
そして、ステップ114において、観測ベクトルztを用いて、予測仮説点si t/t−1の各々における重みπi t(i=1,・・・,n)を更新する。上記ステップ114では、各直線rj t(j=1,・・・,mt)について、予測仮説点si t/t−1と直線rj tとから、後述する関数を用いて、wij tを算出し、以下の(2)式により、予測仮説点si t/t−1の各々に対する重みπi tを更新する。
In
ここで、wij tは消失点位置Xtが予測仮説点si tの位置であったときに、観測ベクトルrj tを得る確率(尤度)である。例えば、図3に示すように、予測仮説点si tと直線を表わす観測ベクトルrj tとの距離をdとした場合、図4に示すような関数を用いてwij tが得られる。上記図4に示すように、検出された直線との距離が近い予測仮説点ほど、対応する重みが大きい重みとなるように更新され、一方、検出された直線との距離が遠い予測仮説点ほど、対応する重みが小さい重みとなるように更新される。また、πi tは、以下の(3)式を満たすように正規化される。 Here, w ij t is the probability (likelihood) of obtaining the observation vector r j t when the vanishing point position X t is the position of the prediction hypothesis point s i t . For example, as shown in FIG. 3, when the distance between the predicted hypothesis point s i t and the observation vector r j t representing the straight line is d, w ij t is obtained using a function as shown in FIG. As shown in FIG. 4, a prediction hypothesis point that is closer to the detected straight line is updated so that the corresponding weight is a larger weight, while a prediction hypothesis point that is farther from the detected straight line is updated. The corresponding weight is updated so as to be a small weight. Also, π i t is normalized so as to satisfy the following expression (3).
次のステップ116では、上記ステップ106で生成された予測仮説点の位置と上記ステップ114で更新された各予測仮説点に対する重みとで表わされる存在度合い分布を分布記憶部28に記憶し、ステップ118において、図5に示すように、存在度合い分布から、最大の重みとなる仮説点を検索し、撮像画像上において、検索された仮説点の位置を消失点の位置として推定する。
In the
そして、ステップ120では、上記ステップ108で取得された撮像画像から、計測対象物を検出し、ステップ122において、上記ステップ118で推定された撮像画像上の消失点の位置と、上記ステップ120で検出された計測対象物の撮像画像上の位置とに基づいて、撮像装置12から計測対象物までの距離を計測し、ステップ124において、上記ステップ122で計測された計測対象物までの距離を、表示装置16に表示させる。
In
次のステップ126では、計測処理を終了するか否かを判定し、計測処理の終了指示がオペレータからあった場合には、計測処理ルーチンを終了するが、一方、計測処理の終了指示がなかった場合には、ステップ128において、分布記憶部28に記憶された存在度合い分布を更新して、上記ステップ104に戻り、時刻t+1に撮像された撮像画像について、上記ステップ104〜ステップ124の処理を実行する。
In the
上記ステップ128の更新では、n個の予測仮説点si t/t−1の各々に対する重みπitに比例する割合で、撮像画像上からn個の仮説点を抽出して、n個の仮説点の位置を更新し、仮説点の集合St={s1 t、・・・、sn t}を得る。また、各仮説点の重みは再びπi t=1/nとする。
Updating of
以上説明したように、第1の実施の形態に係る計測装置によれば、前回撮像された画像に基づいて生成した仮説点の位置と重みとで表わされる存在度合い分布、及び検出された少なくとも1本の直線と各仮説点との間の距離に基づいて、各仮説点に対する重みを更新して存在度合い分布を生成するため、複数の直線が検出されない場合であっても、存在度合い分布を生成することができ、存在度合い分布を用いて安定して消失点の位置を推定することができる。また、推定された消失点の位置を用いて、安定して計測対象物までの距離を計測することができる。 As described above, according to the measurement apparatus according to the first embodiment, the presence degree distribution represented by the position and weight of the hypothesis point generated based on the previously captured image, and at least one detected Based on the distance between the line and each hypothesis point, the weight distribution for each hypothesis point is updated to generate the presence distribution, so even if multiple straight lines are not detected, the presence distribution is generated. And the position of the vanishing point can be stably estimated using the existence degree distribution. In addition, the distance to the measurement object can be stably measured using the estimated vanishing point position.
従来技術であっても、過去の推定値を用いて今回の推定値を求めることは可能であるが、今回の撮像画像から取得した情報を有効に利用していないため、推定精度が低かった。一方、本発明では、今回の撮像画像から検出された少なくとも一本の直線を用いて、存在度合い分布を生成するため、今回の撮像画像から取得した情報を有効に利用して、消失点位置を精度よく推定することができる。 Even in the prior art, it is possible to obtain the current estimated value using the past estimated value, but the estimation accuracy is low because the information acquired from the current captured image is not effectively used. On the other hand, in the present invention, since the presence degree distribution is generated using at least one straight line detected from the current captured image, the vanishing point position is determined by effectively using the information acquired from the current captured image. It can be estimated with high accuracy.
また、撮像画像中の消失点の位置を推定するために用いられる存在度合い分布を、複数の仮説点の位置と各仮説点に対する重みとで表現し、検出した直線の情報により各仮説点の重みを更新して存在度合い分布を生成し、消失点の存在度合い分布から消失点の位置を推定する。これによって、消失点の位置の候補となる直線の交点座標を直接算出せずに、各仮説点と直線との位置関係から仮説点に対する重みを評価することで、安定して存在度合い分布を生成することができるため、消失点位置の推定を安定化させることができる。 In addition, the existence distribution used to estimate the position of the vanishing point in the captured image is expressed by the position of multiple hypothesis points and the weight for each hypothesis point, and the weight of each hypothesis point based on the information of the detected straight line Is updated to generate the existence degree distribution, and the position of the vanishing point is estimated from the existence degree distribution of the vanishing point. This makes it possible to generate a stable presence distribution by evaluating the weights of hypothesis points based on the positional relationship between each hypothesis point and a straight line, without directly calculating the intersection coordinates of the straight lines that are candidates for the position of the vanishing point. Therefore, it is possible to stabilize the estimation of the vanishing point position.
また、消失点が交点となるような直線の組が検出されない場合にも、仮説点の重みを評価することが可能であり、消失点位置の推定が安定する。 In addition, even when a straight line pair whose vanishing point is an intersection is not detected, the weight of the hypothesis point can be evaluated, and the estimation of the vanishing point position is stabilized.
なお、上記の実施の形態では、存在度合い分布を、仮説点の位置と各仮説点に対する重みとで表わした場合を例に説明したが、存在度合い分布を、仮説点の位置と各仮説点に消失点が存在する存在確率とで表わすようにしてもよい。この場合には、観測ベクトルの履歴をZt={z1,・・・,zt}としたとき、存在確率の分布p(Xt|Zt)を、n個の離散的な状態の仮説点si tと各仮説点に対する重みπi tとを用いて算出すればよい。また、消失点の位置を推定する際には、最大の存在確率となる仮説点の位置を検索し、検索された仮説点の位置を、消失点の位置として推定すればよい。 In the above embodiment, the case where the presence degree distribution is represented by the position of the hypothesis point and the weight for each hypothesis point has been described as an example. However, the presence degree distribution is represented by the position of the hypothesis point and each hypothesis point. You may make it represent with the presence probability in which a vanishing point exists. In this case, when the observation vector history is Z t = {z 1 ,..., Z t }, the existence probability distribution p (X t | Z t ) is changed to n discrete states. What is necessary is just to calculate using hypothesis point s i t and weight π i t for each hypothesis point. Further, when estimating the position of the vanishing point, the position of the hypothesis point having the maximum existence probability may be searched, and the position of the searched hypothesis point may be estimated as the position of the vanishing point.
また、検出された直線と各仮説点の位置との間の距離を用いて、各仮説点の重みを算出する場合を例に説明したが、検出された直線上に存在する特徴点数を更に考慮して、各仮説点の重みを算出するようにしてもよい。例えば、複数の直線が検出される場合に、直線上に存在する特徴点数が多い直線に近い仮説点に対して、大きい重みを算出し、一方、直線上に存在する特徴点数が少ない直線に近い仮説点に対して、小さい重みを算出する。 In addition, the case where the weight of each hypothesis point is calculated using the distance between the detected line and the position of each hypothesis point has been described as an example, but the number of feature points existing on the detected line is further considered. Then, the weight of each hypothesis point may be calculated. For example, when a plurality of straight lines are detected, a large weight is calculated for a hypothetical point close to a straight line with a large number of feature points existing on the straight line, while close to a straight line with a small number of feature points existing on the straight line. A small weight is calculated for the hypothesis point.
次に、第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態に係る計測装置の構成は、第1の実施の形態と同様の構成となっているため、同一符号を付して説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described. In addition, since the structure of the measuring device which concerns on 2nd Embodiment is the structure similar to 1st Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.
第2の実施の形態では、存在度合い分布から定まる仮説点の密度と各仮説点の重みとに基づいて、消失点の位置を推定している点が第1の実施の形態と異なっている。 The second embodiment is different from the first embodiment in that the position of the vanishing point is estimated based on the density of hypothesis points determined from the presence degree distribution and the weight of each hypothesis point.
第2の実施の形態に係る計測処理ルーチンにおける消失点の位置を推定する処理では、存在度合い分布から定まる仮説点の密度を、各仮説点の位置について算出し、重みと密度とを乗算した値が最大となる仮説点の位置を、消失点の位置として推定する。 In the process of estimating the position of the vanishing point in the measurement processing routine according to the second embodiment, the density of hypothesis points determined from the presence degree distribution is calculated for the position of each hypothesis point, and the value obtained by multiplying the weight by the density The position of the hypothesis point that maximizes is estimated as the position of the vanishing point.
例えば、上述した第1の実施の形態に係る計測処理ルーチンのステップ128において、予測仮説点の各々に対する重みに比例する割合で、n個の仮説点を抽出した結果、複数の仮説点が、同じ位置で抽出された場合には、その位置の仮説点の密度が高くなり、また、仮説点の密度が高い位置の仮説点の重みが大きければ、この仮説点の位置が、消失点の位置として推定される可能性が高くなる。
For example, in
このように、存在度合い分布から定まる仮説点の密度と各仮説点の重みとに基づいて、仮説点の密度が高く、かつ、重みが大きい仮説点の位置を、消失点の位置を推定することにより、高精度に消失点の位置を推定することができる。 In this way, based on the density of hypothesis points determined from the existence distribution and the weight of each hypothesis point, the position of the hypothesis point having a high hypothesis point density and a large weight is estimated. Thus, the position of the vanishing point can be estimated with high accuracy.
次に、第3の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態に係る計測装置の構成は、第1の実施の形態と同様の構成となっているため、同一符号を付して説明を省略する。 Next, a third embodiment will be described. In addition, since the structure of the measuring device which concerns on 3rd Embodiment is the structure similar to 1st Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.
第3の実施の形態では、仮説点の位置の重み付き平均によって算出される位置を、消失点の位置として推定している点が第1の実施の形態と異なっている。 The third embodiment is different from the first embodiment in that a position calculated by a weighted average of hypothetical point positions is estimated as a vanishing point position.
第3の実施の形態に係る計測処理ルーチンにおける消失点の位置を推定する処理では、図6に示すように、存在度合い分布の各仮説点の位置と、各仮説点に対する重みとに基づいて、仮説点の位置の重み付き平均を算出し、算出された位置を、消失点の位置として推定する。 In the process of estimating the position of the vanishing point in the measurement processing routine according to the third embodiment, as shown in FIG. 6, based on the position of each hypothesis point in the presence degree distribution and the weight for each hypothesis point, A weighted average of hypothetical point positions is calculated, and the calculated position is estimated as the position of the vanishing point.
このように、仮説点の位置の重み付き平均によって算出される位置を、消失点の位置として推定することにより、高精度に消失点の位置を推定することができる。 Thus, by estimating the position calculated by the weighted average of the positions of the hypothesis points as the position of the vanishing point, the position of the vanishing point can be estimated with high accuracy.
次に、第4の実施の形態について説明する。なお、第4の実施の形態に係る計測装置の構成は、第1の実施の形態と同様の構成となっているため、同一符号を付して説明を省略する。 Next, a fourth embodiment will be described. In addition, since the structure of the measuring device which concerns on 4th Embodiment is the structure similar to 1st Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.
第4の実施の形態では、存在度合い分布が消失点の位置の分布で表わされる点と、存在度合い分布から定まる仮説点の密度に基づいて、消失点の位置を推定している点と、が第1の実施の形態と異なっている。 In the fourth embodiment, the point where the presence degree distribution is represented by the distribution of the vanishing point position and the point where the position of the vanishing point is estimated based on the density of hypothesis points determined from the presence degree distribution are: This is different from the first embodiment.
第4の実施の形態に係る計測装置10の分布生成部26は、n個の仮説点の位置の分布で表わされる存在度合い分布を生成する。仮説点の各々には重みが設定され、また、存在度合い分布から定まる仮説点の密度が、撮像画像上の各位置について得られる。
The
消失点位置推定部30は、存在度合い分布から定まる仮説点の密度が最も高い位置を、消失点の位置として推定する。
The vanishing point
次に、第4の実施の形態に係る計測処理ルーチンについて図7を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 Next, a measurement processing routine according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
まず、ステップ100において、時刻を識別する変数tを0に設定し、ステップ102において、消失点位置の存在度合い分布を初期化して、分布記憶部28に記憶する。
First, in
ここで、時刻tにおける消失点位置Xt(=(xt、yt))の存在度合い分布を、n個の仮説点si tの位置の分布で表現する。初期化された存在度合い分布は、予め定められた仮説点の位置si 0の分布であり、各仮説点に対して予め定められた重みπi 0を設定する。なお、πi 0=1/n、すなわち、Σπi 0=1である。 Here, the existence degree distribution of the vanishing point position X t (= (x t , y t )) at time t is expressed by the distribution of the positions of n hypothetical points s i t . The initialized presence degree distribution is a distribution of predetermined hypothesis point positions s i 0 , and a predetermined weight π i 0 is set for each hypothesis point. Note that π i 0 = 1 / n, that is, Σπ i 0 = 1.
そして、ステップ104において、tをインクリメントし、ステップ106において、前回(時刻t−1)撮像された画像に基づいて生成された存在度合い分布を分布記憶部28から読み込み、時刻t−1の各仮説点si t−1をシステムモデルに従い遷移させ、時刻tにおける予測仮説点si t/t−1を生成する。次のステップ108では、時刻tに撮像された撮像画像を、撮像装置12から取得し、ステップ110において、上記ステップ108で取得した撮像画像から、エッジ点である特徴点を複数抽出する。
Then, in
そして、ステップ112では、少なくとも1本の直線を撮像画像から検出し、ステップ114において、検出された直線を表わす観測ベクトルztを用いて、予測仮説点si t/t−1の各々に設定される重みπi t(i=1,・・・,n)を更新する。
In
次のステップ400において、n個の予測仮説点si t/t−1の各々に対する重みπi tに比例する割合で、撮像画像上からn個の仮説点を抽出して、n個の仮説点の位置を更新し、仮説点の集合St={s1 t、・・・、sn t}を得る。また、各仮説点の重みを再びπi t=1/nに設定する。
In the
そして、ステップ402において、上記ステップ400で更新された仮説点の位置の分布で表わされる存在度合い分布を分布記憶部28に記憶し、ステップ404において、存在度合い分布から定まる仮説点の密度を、撮像画像上の各位置について算出すると共に、仮説点の密度が最大となる位置を検索して、撮像画像上において、検索された位置を消失点の位置として推定する。
In
そして、ステップ120では、上記ステップ108で取得された撮像画像から、計測対象物を検出し、ステップ122において、上記ステップ404で推定された撮像画像上の消失点の位置と、上記ステップ120で検出された計測対象物の撮像画像上の位置とに基づいて、撮像装置12から計測対象物までの距離を計測し、ステップ124において、上記ステップ122で計測された計測対象物までの距離を、表示装置16に表示させる。
In
次のステップ126では、計測処理を終了するか否かを判定し、計測処理の終了指示がオペレータからあった場合には、計測処理ルーチンを終了するが、一方、計測処理の終了指示がなかった場合には、上記ステップ104に戻る。
In the
以上説明したように、第4の実施の形態に係る計測装置によれば、前回撮像された画像に基づいて生成した仮説点の位置の分布で表わされる存在度合い分布、及び検出された少なくとも1本の直線と各仮説点との間の距離に基づいて、複数の仮説点の位置を更新して存在度合い分布を生成するため、複数の直線が検出されない場合であっても、消失点の存在度合い分布を生成することができ、存在度合い分布を用いて安定して消失点の位置を推定することができる。 As described above, according to the measurement apparatus according to the fourth embodiment, the presence degree distribution represented by the distribution of the positions of the hypothesis points generated based on the previously captured image, and at least one detected Based on the distance between the straight line and each hypothetical point, the position of multiple hypothetical points is updated to generate a presence distribution, so even if multiple straight lines are not detected, the degree of vanishing point presence A distribution can be generated, and the position of the vanishing point can be stably estimated using the presence degree distribution.
10 計測装置
12 撮像装置
14 コンピュータ
22 特徴点抽出部
24 直線検出部
26 分布生成部
28 分布記憶部
30 消失点位置推定部
32 計測対象物検出部
34 距離計測部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段と、
前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置を表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置を更新して、前記分布を生成する更新手段と、
前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段と、
を含む消失点推定装置。 Imaging means for imaging a predetermined area at predetermined time intervals;
Detection means for detecting at least one straight line from each image picked up by the image pickup means;
A distribution representing the positions of a plurality of hypothesis points on the image generated based on an image captured in the past by the imaging means, and detected from the image captured this time by the detection means. Updating means for updating the positions of the plurality of hypothesis points based on a distance between at least one straight line and the positions of the hypothesis points;
Estimating means for estimating the position of the vanishing point on the image based on the distribution generated by the updating means;
Vanishing point estimation apparatus including:
前記撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段と、
前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置と各仮説点の位置に消失点が存在する度合いとを表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置及び各仮説点の前記度合いの少なくとも一方を更新して、前記分布を生成する更新手段と、
前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段と、
を含む消失点推定装置。 Imaging means for imaging a predetermined area at predetermined time intervals;
Detection means for detecting at least one straight line from each image picked up by the image pickup means;
A distribution representing the positions of a plurality of hypothesis points on which it is assumed that there are vanishing points on the image generated based on images captured in the past by the imaging means, and the degree of vanishing points at the positions of the respective hypothesis points And the position of the plurality of hypothesis points and the degree of each hypothesis point based on the distance between at least one straight line detected from the image captured this time by the detection means and the position of each hypothesis point. Updating means for updating at least one to generate the distribution;
Estimating means for estimating the position of the vanishing point on the image based on the distribution generated by the updating means;
Vanishing point estimation apparatus including:
所定時間間隔で所定領域を撮像する撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段、
前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置を表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置を更新して、前記分布を生成する更新手段、及び
前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段
として機能させるためのプログラム。 Computer
Detecting means for detecting at least one straight line from each image picked up by an image pickup means for picking up a predetermined region at predetermined time intervals;
A distribution representing the positions of a plurality of hypothetical points on which it is assumed that there are vanishing points on the image generated based on an image captured in the past by the imaging unit, and detected from the image currently captured by the detection unit. Updating the plurality of hypothesis points based on the distance between at least one straight line and the position of each hypothesis point, and generating the distribution, and the update unit generated by the update unit A program for functioning as an estimation means for estimating the position of a vanishing point on the image based on the distribution.
所定時間間隔で所定領域を撮像する撮像手段によって撮像された各画像から、少なくとも1本の直線を検出する検出手段、
前記撮像手段によって過去に撮像された画像に基づいて生成した該画像上における消失点が存在すると仮定される複数の仮説点の位置と各仮説点の位置に消失点が存在する度合いとを表わす分布、及び前記検出手段によって今回撮像された画像から検出された少なくとも1本の直線と各仮説点の位置との間の距離に基づいて、前記複数の仮説点の位置及び各仮説点の前記度合いの少なくとも一方を更新して、前記分布を生成する更新手段、及び
前記更新手段によって生成された前記分布に基づいて、前記画像上の消失点の位置を推定する推定手段
として機能させるためのプログラム。 Computer
Detecting means for detecting at least one straight line from each image picked up by an image pickup means for picking up a predetermined region at predetermined time intervals;
A distribution representing the positions of a plurality of hypothesis points that are assumed to have vanishing points on the image generated based on images captured in the past by the imaging means and the degree of vanishing points at the positions of the respective hypothesis points And the position of the plurality of hypothesis points and the degree of each hypothesis point based on the distance between at least one straight line detected from the image captured this time by the detection means and the position of each hypothesis point. An update means for updating at least one to generate the distribution, and a program for functioning as an estimation means for estimating a position of a vanishing point on the image based on the distribution generated by the update means.
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