JP2009186228A - 3次元計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステレオカメラ3,4からの左右画像上のエッジをエッジ抽出部11で抽出し、等距離にある等で類似した複数のエッジをエッジグルーピング部12でグループ化してエッジ集合を定義した上、2つの画像の対応領域を対応領域設定部13で設定する。その領域内で対応領域相関部14が、エッジ配列情報を抽出して比較を行い、類似度を演算して、その類似度の高いペアに対してサブピクセル単位の高精度な対応位置を求め、その結果から、距離計算部15が距離を演算する。したがって、左右画像のエッジ集合同士の位置ズレをエッジ配置の類似性とともに評価することで、ロバストかつ精度良く求めることができるとともに、対応点探索処理を行う箇所を最小限にすることができる。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の実施の第1の形態に係る3次元計測装置である測距装置1の概略構成を示す図である。この測距装置1は、車両に搭載され、(先行車や路上障害物等)の2次元入力画像を得るステレオカメラ3,4と、それらのステレオカメラ3,4の出力画像からの各部までの距離を演算する演算処理装置5と、その演算処理結果から、危険度合いを計算して、先行車への接近警告や、自動的(予防安全)な制動などを行う警告表示部6とを備えて構成される。前記警告表示部6によるドライバへの報知は、オーディオ部からの音声出力、カーナビ画面への表示、メーターパネルへの表示等で行うことができる。
D=f・B/Δd・・・(1)
で求めることができる。
Y=y・D/f・・・(3)
Z=D・・・(4)
ここで、たとえば車載用のステレオカメラには、前述のように遠方の先行車までの距離を高精度に測定したいというニーズとともに、小型化による設置し易さも求められる。
ステレオカメラの奥行き方向分解能ΔZは、
ΔZ=(D2/B)・(1/f)・Δd・・・(5)
で表されることから、高精度化の方法として、焦点距離fを大きくする、基線長Bを大きくするという方法が考えられる。ところが、前述のように前者では視野範囲が狭くなり、後者では装置が大型化するという欠点がある。上記欠点の無い高精度化の方法として、対応付けのサブピクセル化がある。対応付け演算を画素単位以下の分解能で行うことで、視差の分解能Δdを小さくして、ステレオ3次元計測の分解能を細かくできるからである。
前記距離計算部15は、前記位相比較部23において類似度ピーク演算時に既に計算された、類似度ピーク位置周辺の対応点候補位置およびその類似度から、サブピクセル対応位置の演算を行う。具体的方法として、パラボラフィッティング法を説明する。図11は、そのパラボラフィッティングを説明するもので、パラボラフィッティングでは、前記式9で求めた類似度S(d)の最大値S(dmax)の画素dmax(整数値)と、その前後1画素dmax−1,dmax+1の類似度S(dmax−1),S(dmax+1)とを用い、前記最大値S(dmax)の近傍では、類似度S(d)は放物線Sp(d)で近似可能として、その係数を類似度S(dmax−1),S(dmax),S(dmax+1)から求める。具体的には、図11で示すように、それら3点S(dmax−1),S(dmax+1)を通る放物線Sp(d)を描き、そのピーク位置のサブピクセルレベルでの画素位置dが直ちに求まり、それをサブピクセル対応位置dsubの推定値とする。
図12は、本発明の実施の第2の形態に係る測距装置における対応領域相関部14’の機能ブロック図である。本実施の形態では、この対応領域相関部14’が前述の図8で示す対応領域相関部14に代えて用いられる以外は、図1や図3で示す構成を用いることができる。この対応領域相関部14’も、前記対応領域設定部13で求められた対応領域のペアに対して、エッジグループ領域同士の相関演算を行うものであり、エッジ配列情報抽出部21’と、類似度評価部22’と、位相比較部23’とを備えて構成される。
2 対象物
3,4 ステレオカメラ
5 演算処理装置
6 警告表示部
3b,4b 撮像面
11 エッジ抽出部
12 エッジグルーピング部
13 対応領域設定部
14,14’ 対応領域相関部
15 距離計算部
21,21’ エッジ配列情報抽出部
22,22’ 類似度評価部
23,23’ 位相比較部
Claims (8)
- 相互に異なる視点位置の画像を撮像手段によって基準画像および参照画像として取得し、それらの撮像画像から対象物の各部の3次元座標を計測する3次元計測装置において、
前記基準画像および参照画像上のエッジを抽出するエッジ抽出手段と、
前記エッジ抽出手段で抽出された基準画像および参照画像上でのエッジの内、類似したエッジをグループ化するエッジ集合設定手段と、
前記エッジ集合設定手段でグループ化されたエッジグループのエッジ配列情報を抽出するエッジ配列情報抽出手段と、
前記エッジ配列情報抽出手段で抽出された基準画像および参照画像間のエッジ配列情報同士の比較を行い、類似度を演算する類似度演算手段と、
前記類似度演算手段で求められた類似度の高いエッジグループペアに対して、サブピクセル対応位置を演算する対応位置演算手段と、
前記対応位置演算手段で求められたサブピクセル対応位置から、注目点の位置にある対象物の3次元座標を演算する3次元演算手段とを含むことを特徴とする3次元計測装置。 - 前記エッジ集合設定手段は、エッジの長さおよび端点の座標に基づいて前記グループ化を行うことを特徴とする請求項1記載の3次元計測装置。
- 前記エッジ集合設定手段は、エッジまでの空間距離に基づいてグループ化を行うことを特徴とする請求項1記載の3次元計測装置。
- 前記エッジ配列情報は、前記基準画像および参照画像に定められたウインドウ内のエッジの数・間隔・長さ情報であり、前記類似度演算手段は、これらのエッジ情報に基づき、前記類似度を演算することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の3次元計測装置。
- 前記エッジ配列情報は、前記基準画像および参照画像に定められたウインドウ内のパターンを周波数分解し、振幅成分を抑制した信号であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の3次元計測装置。
- 前記対応位置演算手段は、対応位置候補周辺のパターン類似度に基づいて対応位置を演算することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の3次元計測装置。
- 前記対応位置演算手段は、POC(位相限定相関法)でサブピクセル対応位置を演算することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の3次元計測装置。
- 前記撮像手段は2眼平行ステレオカメラであり、前記エッジ抽出手段が抽出するエッジは、ベースラインに垂直方向のエッジのみであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の3次元計測装置。
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