JP2012002683A - Stereo image processing method and stereo image processing device - Google Patents

Stereo image processing method and stereo image processing device Download PDF

Info

Publication number
JP2012002683A
JP2012002683A JP2010138237A JP2010138237A JP2012002683A JP 2012002683 A JP2012002683 A JP 2012002683A JP 2010138237 A JP2010138237 A JP 2010138237A JP 2010138237 A JP2010138237 A JP 2010138237A JP 2012002683 A JP2012002683 A JP 2012002683A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
search
comparison
distance range
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010138237A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Nakajima
正登 中島
Kazuyuki Yoshida
收志 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2010138237A priority Critical patent/JP2012002683A/en
Publication of JP2012002683A publication Critical patent/JP2012002683A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire three-dimensional information of an object with high accuracy at a high speed in accordance with the distance between the object and an imaging device.SOLUTION: A stereo image processing device includes an imaging device for imaging an object, an image acquisition part for acquiring a plurality of high-resolution images formed by imaging the same object from a plurality of directions, a low-resolution image generation part for generating a low-resolution image, a correspondence point search part for searching for a correspondence point on a compared image corresponding to a point on reference image, a three-dimensional image calculation part for calculating three-dimensional information based on the search result of the correspondence point, a distance range determination part for determining a distance range of search point on the high-resolution images from the three-dimensional information based on the low-resolution image, a window size determination part for determining a search window size in the high-resolution image based on the distance range, and a search range limitation part for limiting a search range of the correspondence points on the high-resolution images based on a parallax range determined by the distance range.

Description

本発明は、対象物をステレオ画像により3次元測定するに際し、3次元データ算出の高速化および高精度化を可能にするステレオ画像処理方法およびステレオ画像処理装置に関する。   The present invention relates to a stereo image processing method and a stereo image processing apparatus that enable high-speed and high-precision calculation of three-dimensional data when an object is three-dimensionally measured with a stereo image.

従来から、所定の対象物の3次元データを取得する方法として三角測量の原理を利用したステレオ法が知られている。ステレオ法とは、複数のカメラを用いて2つ以上の視点(異なる視線方向)から同一対象物を撮影し、測定対象物の3次元空間における位置を算出するものである。   Conventionally, a stereo method using the principle of triangulation is known as a method for acquiring three-dimensional data of a predetermined object. In the stereo method, the same object is photographed from two or more viewpoints (different line-of-sight directions) using a plurality of cameras, and the position of the measurement object in the three-dimensional space is calculated.

図13にステレオ法の概略を示す。この図が示すように、ステレオ法では、異なる視点C,C’から同一対象物を撮像した基準画像と比較画像の2つの画像により、3次元空間中で同一点の基準画像上の座標(u,v)と比較画像上の座標(u',v')とを対応づけ、三角測量の原理に基づいて測定しようとする対象点の3次元座標(X, Y, Z)を求める。   FIG. 13 shows an outline of the stereo method. As shown in this figure, in the stereo method, the coordinates (u) on the reference image of the same point in the three-dimensional space are obtained by two images of a reference image and a comparison image obtained by imaging the same object from different viewpoints C and C ′. , v) and the coordinates (u ′, v ′) on the comparison image are associated, and the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) of the target point to be measured are obtained based on the principle of triangulation.

例えば、ステレオ法を用いた所定の対象物の3次元データ(距離画像)を生成する装置として、特許文献1に記載の距離画像生成装置が知られている。
図14は特許文献1に記載の距離画像生成装置である。特許文献1に記載の距離画像生成装置は、基準画像と比較画像(参照画像)とを取得する撮像装置2a,2bと、基準画像及び比較画像(参照画像)について解像度の異なる複数の階層画像を生成する多重解像度画像生成部13と、少なくとも最低解像度の階層画像に対して対応点探索を行うSAD(Sum of Absolute Difference)演算部6と、少なくとも最高解像度の階層画像に対して対応点探索を行うPOC(Phase-Only Correlation)演算部7を備え、低解像度の階層画像から対応点探索を開始し、順次解像度の高い階層画像について対応点探索を行い、最高解像度の階層画像に至るまで順に対応点探索を繰り返す対応点探索部15と、直前の階層についての探索結果に基づいて次の階層の階層画像の探索領域を設定する探索領域設定部14と、探索結果に基づいて距離画像を生成する距離画像生成部16とを備えている。
For example, a distance image generation apparatus described in Patent Document 1 is known as an apparatus that generates three-dimensional data (distance image) of a predetermined object using a stereo method.
FIG. 14 shows a distance image generating apparatus described in Patent Document 1. The distance image generation device described in Patent Literature 1 includes imaging devices 2a and 2b that acquire a base image and a comparison image (reference image), and a plurality of hierarchical images having different resolutions for the base image and the comparison image (reference image). The multi-resolution image generation unit 13 to be generated, the SAD (Sum of Absolute Difference) calculation unit 6 that performs corresponding point search for at least the lowest resolution hierarchical image, and the corresponding point search for at least the highest resolution hierarchical image. A POC (Phase-Only Correlation) calculation unit 7 is provided, the corresponding point search is started from the low-resolution hierarchical image, the corresponding point search is sequentially performed on the hierarchical image having the higher resolution, and the corresponding points are sequentially reached until the highest-resolution hierarchical image. Corresponding point search unit 15 that repeats the search, search region setting unit 14 that sets a search region for the next layer image based on the search result for the immediately previous layer, search result And a distance image generation unit 16 for generating a distance image based on.

特開2008−216126号公報JP 2008-216126 A

従来は、処理装置の処理速度等の問題から、ある限られた距離範囲にある対象物の3次元データを取得することを目的としたものが多く、対応点を探索する処理においては、基準画像から予め定められた領域(以下、ウィンドウサイズとする。)を基準領域として選択し、基準領域と比較画像の同じウィンドウサイズの類似している領域(比較領域)とを比較することで対応点の検索を行っていた。   Conventionally, because of problems such as processing speed of the processing apparatus, there are many purposes for obtaining three-dimensional data of an object within a limited distance range. In the process of searching for corresponding points, a reference image A predetermined area (hereinafter referred to as a window size) is selected as a reference area, and the reference area is compared with a similar area (comparison area) having the same window size in the comparison image. I was searching.

しかし、山積み部品の3次元データを取得する場合やコンベアを流れてくる製品の3次元データを取得する場合等の対象物から撮像装置までの距離が対象物ごとに大きく異なる場合、ウィンドウサイズを距離の遠い対象物に合わせたウィンドウサイズとすると、距離が近い対象物において基準領域と比較領域との特徴の差異が減少するため対応点の探索精度が低下してしまう。一方、ウィンドウサイズを距離の近い対象物に合わせたウィンドウサイズとすると、距離が遠い対象物においてはウィンドウサイズが必要以上大きいために探索に要する処理時間が増えることとなる。   However, if the distance from the object to the imaging device varies greatly depending on the object, such as when acquiring 3D data of piled parts or acquiring 3D data of products flowing on the conveyor, the window size is set to the distance. If the window size is adjusted to an object that is far away, the difference in characteristics between the reference area and the comparison area is reduced in an object that is close to the object, and the search accuracy for corresponding points is reduced. On the other hand, if the window size is a window size that matches an object with a short distance, the processing time required for the search increases because the window size is larger than necessary for an object with a long distance.

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、対象物と撮像装置との距離に応じて、高精度、高速に対象物の3次元情報を取得するものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and acquires three-dimensional information of an object with high accuracy and high speed according to the distance between the object and an imaging device.

上記課題を解決するため、本発明に係るステレオ画像処理方法は、
同一の対象物を複数の方向から撮像した複数の撮像画像を取得する画像取得ステップと、
前記撮像画像から低解像度画像を生成する低解像度画像生成ステップと、
前記低解像度画像の1つを第1基準画像、他を第1比較画像とし、該第1基準画像から予め定められた第1探索ウィンドウサイズにて第1基準座標点を含む第1基準領域を選択し、前記第1比較画像から前記第1探索ウィンドウサイズにて複数の第1比較領域を選択し、前記第1基準領域と前記第1比較領域との類似関係を求め、前記類似関係に基づいて前記第1基準座標点に対応する前記第1比較画像上の第1対応座標点を探索する第1の対応点探索ステップと、
前記第1の対応点探索ステップの探索結果に基づいて前記低解像度画像の3次元情報を演算する第1の3次元情報演算ステップと、
前記低解像度画像の3次元情報から、前記撮像画像の3次元情報を演算する撮像装置からの距離範囲を決定する距離範囲決定ステップと、
前記距離範囲に基づいて第2探索ウィンドウサイズを決定するウィンドウサイズ決定ステップと、
前記距離範囲により定まる視差範囲に基づいて第2対応座標点の探索範囲を限定する探索範囲限定ステップと、
前記撮像画像の1つを第2基準画像、他を第2比較画像とし、前記第2基準画像の前記距離範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて第2基準座標点を含む第2基準領域を選択し、前記第2比較画像の前記探索範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて複数の第2比較領域を選択し、前記第2基準領域と前記第2比較領域との類似関係を求め、該類似関係に基づいて前記第2基準座標点に対応する前記第2比較画像上の前記第2対応座標点を探索する第2の対応点探索ステップと、
前記第2の対応点探索ステップの探索結果に基づいて前記撮像画像の3次元情報を演算する第2の3次元情報演算ステップと、
から処理されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a stereo image processing method according to the present invention includes:
An image acquisition step of acquiring a plurality of captured images obtained by imaging the same object from a plurality of directions;
A low-resolution image generation step of generating a low-resolution image from the captured image;
One of the low-resolution images is a first reference image, the other is a first comparison image, and a first reference area including a first reference coordinate point at a first search window size determined in advance from the first reference image. And selecting a plurality of first comparison areas from the first comparison image at the first search window size, obtaining a similarity relationship between the first reference area and the first comparison area, and based on the similarity relation A first corresponding point searching step of searching for a first corresponding coordinate point on the first comparison image corresponding to the first reference coordinate point;
A first three-dimensional information calculation step of calculating three-dimensional information of the low-resolution image based on a search result of the first corresponding point search step;
A distance range determining step for determining a distance range from the imaging device that calculates the three-dimensional information of the captured image from the three-dimensional information of the low-resolution image;
A window size determining step for determining a second search window size based on the distance range;
A search range limiting step of limiting the search range of the second corresponding coordinate point based on the parallax range determined by the distance range;
One of the captured images is a second reference image, the other is a second comparison image, and a second reference coordinate point is included in the second search window size from an area within the distance range of the second reference image. A reference area is selected, a plurality of second comparison areas are selected from the area within the search range of the second comparison image with the second search window size, and the second reference area and the second comparison area A second corresponding point searching step for obtaining a similarity relationship and searching for the second corresponding coordinate point on the second comparison image corresponding to the second reference coordinate point based on the similarity relationship;
A second three-dimensional information calculation step of calculating three-dimensional information of the captured image based on a search result of the second corresponding point search step;
It is characterized by being processed from.

さらに、本発明に係るステレオ画像処理装置は、
対象物を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置にて同一の前記対象物を複数の方向から撮像した複数の撮像画像を取得する画像取得部と、
前記低解像度画像の1つを第1基準画像、他を第1比較画像とし、該第1基準画像から予め定められた第1探索ウィンドウサイズにて第1基準座標点を含む第1基準領域を選択し、前記第1比較画像から前記第1探索ウィンドウサイズにて複数の第1比較領域を選択し、前記第1基準領域と前記第1比較領域との類似関係を求め、前記類似関係に基づいて前記第1基準座標点に対応する前記第1比較画像上の第1対応座標点を探索する第1の対応点探索部と、
前記第1の対応点探索部の探索結果に基づいて前記低解像度画像の3次元情報を演算する第1の3次元情報演算部と、
前記低解像度画像の3次元情報から、前記撮像画像の3次元情報を演算する撮像装置からの距離範囲を決定する距離範囲決定部と、
前記距離範囲に基づいて第2探索ウィンドウサイズを決定するウィンドウサイズ決定部と、
前記距離範囲により定まる視差範囲に基づいて第2対応座標点の探索範囲を限定する探索範囲限定部と、
前記撮像画像の1つを第2基準画像、他を第2比較画像とし、前記第2基準画像の前記距離範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて第2基準座標点を含む第2基準領域を選択し、前記第2比較画像の前記探索範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて複数の第2比較領域を選択し、前記第2基準領域と前記第2比較領域との類似関係を求め、該類似関係に基づいて前記第2基準座標点に対応する前記第2比較画像上の前記第2対応座標点を探索する第2の対応点探索部と、
前記第2の対応点探索部の探索結果に基づいて前記撮像画像の3次元情報を演算する第2の3次元情報演算部と、
を備えていることを特徴とする。
Furthermore, the stereo image processing apparatus according to the present invention is
An imaging device for imaging an object;
An image acquisition unit that acquires a plurality of captured images obtained by capturing the same object from a plurality of directions in the imaging device;
One of the low-resolution images is a first reference image, the other is a first comparison image, and a first reference area including a first reference coordinate point at a first search window size determined in advance from the first reference image. And selecting a plurality of first comparison areas from the first comparison image at the first search window size, obtaining a similarity relationship between the first reference area and the first comparison area, and based on the similarity relation A first corresponding point search unit for searching for a first corresponding coordinate point on the first comparison image corresponding to the first reference coordinate point;
A first three-dimensional information calculation unit that calculates three-dimensional information of the low-resolution image based on a search result of the first corresponding point search unit;
A distance range determination unit that determines a distance range from the imaging device that calculates the three-dimensional information of the captured image from the three-dimensional information of the low-resolution image;
A window size determining unit that determines a second search window size based on the distance range;
A search range limiting unit that limits a search range of the second corresponding coordinate point based on a parallax range determined by the distance range;
One of the captured images is a second reference image, the other is a second comparison image, and a second reference coordinate point is included in the second search window size from an area within the distance range of the second reference image. A reference area is selected, a plurality of second comparison areas are selected from the area within the search range of the second comparison image with the second search window size, and the second reference area and the second comparison area A second corresponding point search unit that obtains a similarity relationship and searches for the second corresponding coordinate point on the second comparison image corresponding to the second reference coordinate point based on the similarity relationship;
A second three-dimensional information calculation unit that calculates three-dimensional information of the captured image based on a search result of the second corresponding point search unit;
It is characterized by having.

本発明に係るステレオ画像処理方法およびステレオ画像処理装置によれば、3次元データを取得する対象物の撮像装置からの距離に応じたウィンドウサイズを用いて対応点探索を行うことで対象物の3次元データを高速、高精度に取得することができる。   According to the stereo image processing method and the stereo image processing apparatus according to the present invention, the corresponding point search is performed by performing the corresponding point search using the window size corresponding to the distance from the imaging device of the target for acquiring the three-dimensional data. Dimensional data can be acquired at high speed and with high accuracy.

本発明に係るステレオ画像処理装置の一実施形態の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a stereo image processing apparatus according to the present invention. 対応点の探索原理を説明する図である。It is a figure explaining the search principle of a corresponding point. 平行化処理の原理図である。It is a principle figure of a parallelization process. 高解像度画像と低解像度画像の対応付けの説明図である。It is explanatory drawing of matching of a high resolution image and a low resolution image. ウィンドウを用いた対応点探索を説明する図である。It is a figure explaining the corresponding point search using a window. 探索範囲限定部の有無による探索範囲の差異を示す図である。It is a figure which shows the difference of the search range by the presence or absence of a search range limitation part. 撮像装置とコンベアと対象物との位置関係を表した図である。It is a figure showing the positional relationship of an imaging device, a conveyor, and a target object. 図7の状態を撮像装置で撮像した画像である。It is the image which imaged the state of FIG. 7 with the imaging device. 撮像装置と山積みされた対象物との位置関係を表した図である。It is a figure showing the positional relationship of an imaging device and the piled target object. 本発明の実施形態に係るステレオ画像処理装置のフロー図である。It is a flowchart of the stereo image processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 山積みされた対象物に本実施形態を適用した場合に、最上段にある対象物を認識するための距離範囲を示す図である。It is a figure which shows the distance range for recognizing the target object in the uppermost stage, when this embodiment is applied to the stacked target object. 山積みされた対象物に本実施形態を適用した場合に、距離範囲を複数に分割した場合を示した図である。It is the figure which showed the case where the distance range was divided | segmented into plurality when this embodiment is applied to the piled target object. ステレオ法の原理を説明する概略図である。It is the schematic explaining the principle of a stereo method. 特許文献1に記載の距離画像生成装置である。This is a distance image generation device described in Patent Document 1.

以下、図を用いて本発明に係るステレオ画像処理方法およびステレオ画像処理装置の実施形態について説明する。
図1は本発明に係るステレオ画像処理装置の一実施形態の概略構成図である。
Hereinafter, embodiments of a stereo image processing method and a stereo image processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a stereo image processing apparatus according to the present invention.

図1に示すように、ステレオ画像処理装置100は、対象物を撮像する2つの撮像装置201,202と、画像処理部300と、を備えている。さらに、ステレオ画像処理装置とオペレーターとのインターフェース部として、キーボード401、マウス402、ディスプレー403とが、画像処理部300に接続されている。   As illustrated in FIG. 1, the stereo image processing apparatus 100 includes two imaging devices 201 and 202 that capture an image of an object, and an image processing unit 300. Furthermore, a keyboard 401, a mouse 402, and a display 403 are connected to the image processing unit 300 as an interface unit between the stereo image processing apparatus and the operator.

撮像装置201,202は、同一の対象物を異なる2つの視点から撮像した画像データを取得するものである。撮像装置201と202とは、視点位置、視線方向、レンズ歪補正値等の撮像装置パラメーターが把握されている。なお、撮像装置パラメーターはステレオカメラのキャリブレーション方法として各種の周知な方法で求めることができ、かつ本発明の主要部ではないので、撮像装置パラメーターの取得方法について説明は省略する。   The imaging devices 201 and 202 acquire image data obtained by imaging the same object from two different viewpoints. The imaging devices 201 and 202 have grasped imaging device parameters such as a viewpoint position, a line-of-sight direction, and a lens distortion correction value. Note that the imaging device parameter can be obtained by various known methods as a calibration method of the stereo camera and is not a main part of the present invention, and thus the description of the imaging device parameter acquisition method is omitted.

撮像装置201で撮像した画像を基準となる基準画像、撮像装置202で撮像した画像を比較対象となる比較画像とする。なお、本実施形態では2つの撮像装置を利用しているが、基準画像と比較画像が撮像された際の撮像装置パラメーターが把握できれば、1つの撮像装置を用いて異なる2つの視点から基準画像と比較画像を取得してもよい。さらに、撮像パラメーターが把握できれば、1つの基準画像と2つ以上の比較画像を取得しても良い。係る場合、撮像装置を3つ以上用いても良いし、撮像装置を1つとして異なる3つ以上の視点から撮像するようにしても良い。   An image captured by the imaging apparatus 201 is set as a reference image, and an image captured by the imaging apparatus 202 is set as a comparison image to be compared. In this embodiment, two imaging devices are used. However, if the imaging device parameters when the reference image and the comparison image are captured can be grasped, the reference image and the reference image can be obtained from two different viewpoints using one imaging device. A comparative image may be acquired. Furthermore, if the imaging parameters can be grasped, one reference image and two or more comparison images may be acquired. In such a case, three or more imaging devices may be used, or imaging may be performed from three or more different viewpoints with one imaging device.

画像処理部300は、CPU、MPU、DSP等の処理装置と、ROM、RAM、HDD等の記憶装置とからなるコンピューターである。画像処理部300は、記憶装置に記憶されたプログラムを処理装置にて実行することで、下記に詳細に説明する各部を実現している。   The image processing unit 300 is a computer that includes a processing device such as a CPU, MPU, or DSP and a storage device such as a ROM, RAM, or HDD. The image processing unit 300 implements each unit described in detail below by executing a program stored in the storage device by the processing device.

以下、画像処理部300の処理内容について説明する。
画像取得部310は、撮像装置201で撮像した画像を基準画像として記憶し、撮像装置202で撮像した画像を比較画像として記憶する。
Hereinafter, processing contents of the image processing unit 300 will be described.
The image acquisition unit 310 stores an image captured by the image capturing apparatus 201 as a reference image, and stores an image captured by the image capturing apparatus 202 as a comparative image.

なお、基準画像および比較画像は、撮像装置201,202で撮像したそのものではなく平行化処理を施した画像とすることができる。後に説明する対応点探索部330では、図2のように基準画像上のある点(画素)に対応する比較画像上の対応点(対応画素)がエピポーラ線と呼ばれる線上にあることを利用し、エピポーラ線上で最も類似している点(画素)が対応点(対応画素)として探索する。ここで、このエピポーラ線が水平になるように、図3のように基準画像、比較画像をそれぞれ平行カメラで撮影した場合の平面へ射影し、仮想基準画像および仮想比較画像を生成する。これにより、探索範囲を横方向に限定できるため、対応点(対応画素)の探索を容易にすることができる。これが画像の平行化処理である。   Note that the reference image and the comparison image can be images that have been subjected to parallelization processing, not the images themselves captured by the imaging devices 201 and 202. The corresponding point search unit 330 described later utilizes the fact that the corresponding point (corresponding pixel) on the comparison image corresponding to a certain point (pixel) on the reference image is on a line called an epipolar line as shown in FIG. The most similar point (pixel) on the epipolar line is searched as a corresponding point (corresponding pixel). Here, as shown in FIG. 3, the reference image and the comparison image are respectively projected onto the plane when the parallel camera is photographed so that the epipolar line is horizontal, and the virtual reference image and the virtual comparison image are generated. Thereby, since a search range can be limited to a horizontal direction, the search of a corresponding point (corresponding pixel) can be made easy. This is image parallelization processing.

低解像度画像生成部320は、画像取得部310で取得した基準画像および比較画像について画像データサイズを削減する画像圧縮処理を行い、低解像度画像を生成する。ここで、画像取得部310で取得した基準画像および比較画像を高解像度画像と呼ぶ事にする。例として、高解像度画像の解像度が1200×1600であったら、300×400の解像度の画像を生成するといったものである。この時、低解像度画像をどの程度の解像度とするかは制限されない。   The low resolution image generation unit 320 performs image compression processing to reduce the image data size for the reference image and the comparison image acquired by the image acquisition unit 310, and generates a low resolution image. Here, the reference image and the comparison image acquired by the image acquisition unit 310 are referred to as a high resolution image. For example, if the resolution of a high-resolution image is 1200 × 1600, an image having a resolution of 300 × 400 is generated. At this time, the resolution of the low resolution image is not limited.

さらに、高解像度画像と低解像度画像の各画素は対応付けがなされているものとする。図4は高解像度画像と低解像度画像の対応付けの説明図である。図4のように、1200×1600の高解像度画像から300×400の低解像度画像を生成した場合には、高解像度画像の4×4画素が低解像度画像の1画素に対応付けられ、低解像度画像の画素(m,n)は高解像度画像の画素(4m-3,4n-3)・・・(4m,4n)の16画素が対応付けられる。   Furthermore, it is assumed that the pixels of the high resolution image and the low resolution image are associated with each other. FIG. 4 is an explanatory diagram of association between a high resolution image and a low resolution image. As shown in FIG. 4, when a 300 × 400 low resolution image is generated from a 1200 × 1600 high resolution image, 4 × 4 pixels of the high resolution image are associated with one pixel of the low resolution image. The pixel (m, n) of the image is associated with 16 pixels of the pixel (4m-3,4n-3)... (4m, 4n) of the high-resolution image.

対応点探索部330は、同じ解像度の画像を用い、図5に示すように基準画像から所定の大きさ(以下、ウィンドウサイズという。)にて基準点(基準画素)を含む基準領域(以下、探索ウィンドウという場合もある。)を選択し、比較画像における基準点(基準画素)のエピポーラ線上にある同じウィンドウサイズの領域(以下、ウィンドウという場合もある。)との類似関係を求め、前記類似関係から基準点(基準画素)の対応点(対応画素)として求める。ここで、類似関係は周知のSAD演算法やPOC演算法等を用いて求める事ができる。例えば、基準画像のウィンドウと比較画像のウィンドウの類似度を示す相関値を求め、最も類似度が高くなる相関値を有するウィンドウ同士の中心点(画素)が基準点(基準画素)と対応点(対応画素)として探索できる。勿論、対応点を求める他の方法を利用することができる。   The corresponding point search unit 330 uses images of the same resolution, and a reference region (hereinafter, referred to as a reference pixel) including a reference point (reference pixel) at a predetermined size (hereinafter referred to as a window size) from the reference image as shown in FIG. The search window may be referred to), and a similarity relationship with a region of the same window size (hereinafter also referred to as a window) on the epipolar line of the reference point (reference pixel) in the comparison image is obtained, and the similarity The corresponding point (corresponding pixel) of the reference point (reference pixel) is obtained from the relationship. Here, the similarity relationship can be obtained by using a well-known SAD operation method, POC operation method, or the like. For example, the correlation value indicating the similarity between the window of the reference image and the window of the comparison image is obtained, and the center point (pixel) between the windows having the correlation value with the highest similarity is the reference point (reference pixel) and the corresponding point ( Corresponding pixel). Of course, other methods for obtaining corresponding points can be used.

対応点探索部330は、第1対応点探索部331と第2対応点探索部332とから構成されている。第1対応点探索部331が低解像度画像における対応点探索を行い、第2対応点探索部332が高解像度画像における対応点探索を行う。   The corresponding point search unit 330 includes a first corresponding point search unit 331 and a second corresponding point search unit 332. The first corresponding point search unit 331 performs corresponding point search in the low resolution image, and the second corresponding point search unit 332 performs corresponding point search in the high resolution image.

第1対応点探索部331は、予め定められたウィンドウサイズを用い、基準画像の全領域について探索ウィンドウを選択し、探索ウィンドウの比較画像のエピポーラ線上にあるウィンドウと探索ウィンドウとの類似関係から、基準点(基準画素)と対応点(対応画素)とを求める。なお、基準画像と比較画像の外周縁部の近傍の点(画素)は、理論的に基準点(基準画素)に対応する対応点(対応画素)が存在しない。そのため、第1対応点探索部331では、前記の基準点(基準画素)に対応する対応点(対応画素)が存在しなし領域を除く全画像(全画素)の対応関係を求める。ただし、予め対象物が存在する画像領域が限定される場合には、限定された領域の基準点(基準画素)の対応点(対応画素)を求めることとしても良い。   The first corresponding point search unit 331 selects a search window for the entire region of the reference image using a predetermined window size, and from the similarity between the search window and the window on the epipolar line of the comparison image of the search window, A reference point (reference pixel) and a corresponding point (corresponding pixel) are obtained. Note that the point (pixel) in the vicinity of the outer peripheral edge of the reference image and the comparison image theoretically has no corresponding point (corresponding pixel) corresponding to the reference point (reference pixel). For this reason, the first corresponding point search unit 331 obtains a correspondence relationship of all images (all pixels) excluding a region where there is no corresponding point (corresponding pixel) corresponding to the reference point (reference pixel). However, when the image area where the object is present is limited in advance, the corresponding point (corresponding pixel) of the reference point (reference pixel) of the limited area may be obtained.

第2対応点探索部332は、基本的に第1対応点探索部332と同じ処理を行うが、取り扱う画像が高解像度画像である点、探索する基準点(基準画素)を制限する機能を有する点、比較画像におけるウィンドウの探索範囲を制限する機能も有する点、探索のウィンドウサイズを変更する機能をも有する点で異なる。   The second corresponding point search unit 332 performs basically the same processing as the first corresponding point search unit 332, but has a function of limiting the reference point (reference pixel) to be searched for and the point that the image to be handled is a high-resolution image. This is different in that it also has a function of limiting the search range of the window in the comparison image, and also has a function of changing the search window size.

第2対応点探索部332は、探索する基準点(基準画素)を制限する機能により、後に詳細に説明する距離範囲決定部350から出力される距離範囲を用いて、高解像度画像における当該距離範囲にある画素についてのみ対応点探索を行う。   The second corresponding point search unit 332 uses the distance range output from the distance range determination unit 350, which will be described in detail later, with the function of limiting the reference point (reference pixel) to be searched, and the distance range in the high-resolution image. Corresponding point search is performed only for the pixels located at.

さらに、第2対応点探索部332は、比較画像におけるウィンドウの探索範囲を制限する機能により、後に詳細に説明する探索範囲限定部370から出力される視差範囲を用いて、高解像度画像における当該視差範囲となるウィンドウについてのみ類似度を演算して対応点探索を行う。具体的には、図6に示すように探索範囲限定部の有無により探索範囲に差異が生じる。   Furthermore, the second corresponding point search unit 332 uses the parallax range output from the search range limiting unit 370 described in detail later by the function of limiting the search range of the window in the comparison image, and the parallax in the high-resolution image. The corresponding point search is performed by calculating the similarity only for the window in the range. Specifically, as shown in FIG. 6, a difference occurs in the search range depending on the presence or absence of the search range limiting unit.

なおさらに、第2対応点探索部332は、探索のウィンドウサイズを変更する機能により、後に詳細に説明するウィンドウサイズ決定部360から出力されるウィンドウサイズを用いて対応点探索を行う場合に利用する。   Still further, the second corresponding point search unit 332 is used when a corresponding point search is performed using the window size output from the window size determination unit 360, which will be described in detail later, with the function of changing the search window size. .

3次元情報演算部340は、対応点探索部330にて得られた基準点(基準画素)と対応点(対応画素)との位置ずれ量に基づいて点(画素)ごとに三角測量の原理を利用したステレオ法により3次元データを求める。なお、3次元情報演算部340は、低解像度画像の3次元データを求める第1の3次元情報演算部341と、高解像度画像の3次元データを求める第2の3次元情報演算部342とを有している。なお、第1の3次元情報演算部341と第2の3次元情報演算部342とは、取り扱う画像が異なるのみで、処理内容は全く同じである。   The three-dimensional information calculation unit 340 calculates the principle of triangulation for each point (pixel) based on the positional deviation amount between the reference point (reference pixel) and the corresponding point (corresponding pixel) obtained by the corresponding point search unit 330. Three-dimensional data is obtained by the stereo method used. Note that the three-dimensional information calculation unit 340 includes a first three-dimensional information calculation unit 341 that calculates three-dimensional data of a low-resolution image and a second three-dimensional information calculation unit 342 that calculates three-dimensional data of a high-resolution image. Have. Note that the first three-dimensional information calculation unit 341 and the second three-dimensional information calculation unit 342 differ only in the handled images, and the processing contents are exactly the same.

距離範囲決定部350は、低解像度画像から得られた3次元データから対象物の距離範囲を把握し、高解像度画像にて対応点探索する基準点(基準画素)の距離範囲を決定する。ここで、距離範囲とは、画像の奥行き方向(以下、Z方向とする。)の範囲のことである。なお、以下の説明に際し、Z方向は近い方が小さく、遠い方が大きくなるものとして記載するが、勿論逆の関係であっても良い。   The distance range determination unit 350 grasps the distance range of the object from the three-dimensional data obtained from the low resolution image, and determines the distance range of the reference point (reference pixel) for searching for the corresponding point in the high resolution image. Here, the distance range is a range in the depth direction of the image (hereinafter referred to as the Z direction). In the following description, the Z direction is described as being smaller in the near direction and larger in the far direction, but of course the reverse relationship may be used.

距離範囲決定部350の処理内容をより詳細に説明するため、図7および図8の具体例を用いて説明する。図7は、撮像装置201,202とコンベアと対象物a,b,cとの位置関係を表した図である。図8は、図7の状態を撮像装置201で撮像した画像である。なお、図8の画像において点(画素)ごとの3次元データが得られ、対象物a,b,cは同一形状の円柱であり、直径Dは予め把握している。係る場合、事前に対象物がコンベア上にない状態で撮像された画像と比較することでコンベアの領域(画素領域)を排除し、対象物a,b,cの領域を抽出する。対象物a,b,cの領域ごとのZ方向の最小値Za,Zb,Zcと直径Dとから、対象物a,b,cごとに距離範囲をZas〜Zae,Zbs〜Zbe,Zcs〜Zceと決定する。なお各範囲は、低解像度画像による3次元データの精度の問題からDよりも大きな範囲とし、Zas<Za,Zbs<Zb,Zcs<Zcとすることが望ましい。また、係る具体例において距離範囲決定部350が出力する距離範囲は、予め定められた条件を満たす1つの距離範囲、例えば最も撮像装置201,202に近い対象物の距離範囲Zas〜Zaeを出力するようしても良いし、距離範囲Zas〜Zae,Zbs〜Zbe,Zcs〜Zceを順次出力するようにしても良い。いずれにしても、低解像度画像に基づいて得られた3次元データから対象物の領域を特定し、特定された対象物の距離範囲を決定するものであれば各種変形は自由である。   In order to describe the processing contents of the distance range determination unit 350 in more detail, a description will be given using specific examples of FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a diagram illustrating a positional relationship among the imaging devices 201 and 202, the conveyor, and the objects a, b, and c. FIG. 8 is an image obtained by imaging the state of FIG. Note that three-dimensional data for each point (pixel) is obtained in the image of FIG. 8, the objects a, b, and c are cylinders of the same shape, and the diameter D is grasped in advance. In such a case, the area of the conveyor (pixel area) is excluded by comparing with an image captured in advance without the object on the conveyor, and the areas of the objects a, b, and c are extracted. From the minimum values Za, Zb, Zc in the Z direction for each region of the objects a, b, c and the diameter D, the distance ranges for the objects a, b, c are Zas-Zae, Zbs-Zbe, Zcs-Zce. And decide. Each range is preferably a range larger than D because of the problem of accuracy of the three-dimensional data by the low-resolution image, and Zas <Za, Zbs <Zb, Zcs <Zc. In the specific example, the distance range output by the distance range determination unit 350 outputs one distance range that satisfies a predetermined condition, for example, the distance ranges Zas to Zae of the object closest to the imaging devices 201 and 202. Alternatively, the distance ranges Zas to Zae, Zbs to Zbe, and Zcs to Zce may be sequentially output. In any case, various modifications are possible as long as the object region is specified from the three-dimensional data obtained based on the low-resolution image and the distance range of the specified object is determined.

ウィンドウサイズ決定部360は、距離範囲決定部350で決定された距離範囲に応じて、対応点探索部330の探索処理に用いるウィンドウサイズを決定する。対応点探索におけるウィンドウサイズは、画像における対象物の大きさやテクスチャに応じて決定すべきであるが、対象物が所定の距離範囲に存在する条件であれば特に変更する必要がなかった。しかし、図7のコンベア上の対象物の距離範囲や、図9の山積みされた対象物の距離範囲は、対象物ごとの距離範囲が大きく変わるため、ウィンドウサイズを一定とすると、ウィンドウサイズが適切である距離範囲においては精度良く対応点の探索が可能となるが、ウィンドウサイズが不適切である距離範囲においては著しく対応点の探索精度が悪化したり、本来よりも詳細に対応点検索をすることとなるために探索の時間が多くなる。そこで、対応点探索を行うZ方向の距離に応じてウィンドウサイズを変更し、決定することとした。   The window size determination unit 360 determines the window size used for the search process of the corresponding point search unit 330 according to the distance range determined by the distance range determination unit 350. The window size in the corresponding point search should be determined according to the size and texture of the object in the image. However, it is not necessary to change the window size as long as the object exists within a predetermined distance range. However, since the distance range of the objects on the conveyor in FIG. 7 and the distance range of the stacked objects in FIG. 9 vary greatly for each object, the window size is appropriate if the window size is constant. It is possible to search for corresponding points with high accuracy in the distance range, but in the distance range where the window size is inadequate, the corresponding point search accuracy is remarkably deteriorated or the corresponding points are searched in more detail than originally intended. This increases the search time. Therefore, the window size is changed and determined in accordance with the distance in the Z direction where the corresponding point search is performed.

ウィンドウサイズの決定方向は、各種方法を採用する事ができる。例えば、Z方向を複数の範囲に分割し、分割された範囲ごとにウィンドウサイズを定めておく。ウィンドウサイズは、Z方向が小さくなるほどウィンドウサイズが大きくなるように定めておくことが望ましい。対応点探索部330で用いるウィンドウサイズは、距離範囲決定部350で決定された距離範囲が該当するウィンドウサイズとすることができる。また、距離範囲決定部350で決定された距離範囲とウィンドウサイズとを関数で関連付け、距離範囲決定部350で決定された距離範囲を入力するとウィンドウサイズを出力するようにしても良い。例えば、距離範囲とウィンドウサイズとが比例する関数により関係付けすることができる。勿論、関数は比例だけではなく、各種関数を用いることができる。   Various methods can be adopted as the direction of determining the window size. For example, the Z direction is divided into a plurality of ranges, and a window size is determined for each divided range. The window size is preferably determined so that the window size increases as the Z direction decreases. The window size used by the corresponding point search unit 330 can be a window size corresponding to the distance range determined by the distance range determination unit 350. Alternatively, the distance range determined by the distance range determination unit 350 may be associated with the window size by a function, and the window size may be output when the distance range determined by the distance range determination unit 350 is input. For example, the distance range and the window size can be related by a proportional function. Of course, the function is not limited to proportional, but various functions can be used.

探索範囲限定部370は、距離範囲決定部350にて決定された距離範囲から、基準画像と比較画像において生じる視差の範囲を求め、求めた視差範囲に基づいて対応点探索部330の比較画像におけるウィンドウの探索範囲を限定する。   The search range limiting unit 370 obtains a range of parallax that occurs in the reference image and the comparison image from the distance range determined by the distance range determination unit 350, and in the comparison image of the corresponding point search unit 330 based on the obtained parallax range. Limit the search range of the window.

探索範囲限定部370の処理内容を詳細に説明するため、具体例を用いて説明する。例えば、ある距離範囲においてのみ対応点探索を行うことを考える。ここで基準画像、比較画像は平行化処理がなされた画像である場合、対応点のx座標の差が視差dとなる。画像上の点(画素)P(u,v)におけるZ方向の距離がZPの場合、視差d(ZP)の値は撮像装置パラメーターから一義的に求められ、対応点(対応画素)はP'(u+d(ZP)、v)となる。つまり距離範囲がZmin<Z<Zmaxである基準画像の点(画素)P(u,v)は、視差dがd(Zmin)<d<d(Zmax)となる。基準画像の基準点(基準画素)P(u,v)に対応する比較画像の対応点(対応画素)をP'(u',v)とすると、対応点(対応画素)P'はx座標値がu+ d(Zmin)<u'<u+ d(Zmax)の範囲に限定できる。つまり従来の対応点探索は、図6に示すように比較画像の端から端まで探索を行っていたが、本実施の形態では距離範囲から対応点探索範囲を視差から把握される範囲に限定できる。   In order to explain the processing contents of the search range limiting unit 370 in detail, a specific example will be used. For example, consider a corresponding point search only within a certain distance range. Here, when the reference image and the comparison image are images that have been subjected to parallelization processing, the difference between the x coordinates of the corresponding points becomes the parallax d. When the distance in the Z direction at the point (pixel) P (u, v) on the image is ZP, the value of the parallax d (ZP) is uniquely determined from the imaging device parameters, and the corresponding point (corresponding pixel) is P ′. (u + d (ZP), v). That is, for the reference image point (pixel) P (u, v) where the distance range is Zmin <Z <Zmax, the parallax d is d (Zmin) <d <d (Zmax). When the corresponding point (corresponding pixel) of the comparison image corresponding to the reference point (reference pixel) P (u, v) of the reference image is P ′ (u ′, v), the corresponding point (corresponding pixel) P ′ is the x coordinate. The value can be limited to the range of u + d (Zmin) <u ′ <u + d (Zmax). That is, in the conventional corresponding point search, as shown in FIG. 6, the comparison image is searched from end to end, but in the present embodiment, the corresponding point search range can be limited to the range grasped from the parallax from the distance range. .

次に、図10を用いてステレオ画像処理装置の処理の流れについて説明する。
まず、画像取得ステップS10は、撮像装置201,202を用いて基準画像および比較画像を取得する。画像取得ステップS10はステレオ画像処理装置100において画像取得部310にて行われる処理である。なお、画像取得ステップS10では、撮像装置201,202にて撮像した画像を平行化処理して仮想基準画像および仮想比較画像を生成し、仮想基準画像を基準画像、仮想比較画像を比較画像として記憶しても良い。
Next, a processing flow of the stereo image processing apparatus will be described with reference to FIG.
First, in the image acquisition step S10, a reference image and a comparative image are acquired using the imaging devices 201 and 202. The image acquisition step S10 is a process performed by the image acquisition unit 310 in the stereo image processing apparatus 100. In the image acquisition step S10, the images captured by the imaging devices 201 and 202 are parallelized to generate a virtual reference image and a virtual comparison image, and the virtual reference image is stored as a reference image and the virtual comparison image is stored as a comparison image. You may do it.

低解像度画像生成ステップS20は、画像取得ステップS10にて取得した基準画像および比較画像から、画像圧縮処理を行い、低解像度画像を生成する。なお、基準画像および比較画像のそれぞれについて低解像度画像を生成する。低解像度画像生成ステップS20はステレオ画像処理装置100において低解像度画像生成部320にて行われる処理である。以下、画像取得ステップS10で取得した画像を高解像度画像という。なお、低解像度画像の生成する際に、低解像度画像の画素の高解像度画像の画素が対応付けられる。   In the low resolution image generation step S20, an image compression process is performed from the reference image and the comparison image acquired in the image acquisition step S10 to generate a low resolution image. Note that a low-resolution image is generated for each of the reference image and the comparison image. The low-resolution image generation step S20 is a process performed by the low-resolution image generation unit 320 in the stereo image processing apparatus 100. Hereinafter, the image acquired in the image acquisition step S10 is referred to as a high resolution image. Note that when generating the low resolution image, the pixels of the high resolution image are associated with the pixels of the low resolution image.

第1の対応点探索ステップS30は、低解像度画像生成ステップS20にて生成した低解像度基準画像と低解像度比較画像を用いて、低解像度基準画像の基準点(基準画素)に対応する低解像度比較画像の対応点(対応画素)を求める。第1の対応点探索ステップS30はステレオ画像処理装置100において第1対応点探索部331にて行われる処理である。   The first corresponding point search step S30 uses the low resolution reference image generated in the low resolution image generation step S20 and the low resolution comparison image to perform a low resolution comparison corresponding to the reference point (reference pixel) of the low resolution reference image. A corresponding point (corresponding pixel) of the image is obtained. The first corresponding point searching step S30 is a process performed by the first corresponding point searching unit 331 in the stereo image processing apparatus 100.

第1の対応点探索ステップS30では、対応点探索に際し、原則的には低解像度基準画像の全画素について対応点探索を行い、比較画像におけるウィンドウの探索範囲は、原則的にエピポーラ線上にある全範囲を行い、ウィンドウサイズは予め与えられたサイズとする。これは、低解像度画像において3次元データを取得していないためである。   In the first corresponding point search step S30, in principle, corresponding points are searched for all the pixels of the low-resolution reference image, and the search range of the window in the comparative image is in principle all that is on the epipolar line. The range is set, and the window size is a predetermined size. This is because three-dimensional data is not acquired in the low resolution image.

第1の3次元情報演算ステップS40は、第1の対応点探索ステップS30にて得られた低解像度画像の基準点(基準画素)と低解像度画像の対応点(対応画素)との位置ずれ量に基づいて点(画素)ごとに三角測量の原理を利用したステレオ法により3次元データを求める。これにより、低解像度画像の画素ごとの3次元データを取得できる。第1の3次元情報演算ステップS40はステレオ画像処理装置100において第1の3次元情報演算部341にて行われる処理である。   In the first three-dimensional information calculation step S40, the amount of positional deviation between the reference point (reference pixel) of the low resolution image obtained in the first corresponding point search step S30 and the corresponding point (corresponding pixel) of the low resolution image. 3D data is obtained for each point (pixel) by the stereo method using the principle of triangulation. Thereby, three-dimensional data for each pixel of the low resolution image can be acquired. The first three-dimensional information calculation step S40 is a process performed by the first three-dimensional information calculation unit 341 in the stereo image processing apparatus 100.

距離範囲決定ステップS50は、第1の3次元情報演算ステップS40にて得られた低解像度画像の3次元データから対象物の距離範囲を把握し、高解像度画像にて対応点探索する基準点(基準画素)の距離範囲を決定する。距離範囲決定ステップS50はステレオ画像処理装置100において距離範囲決定部350にて行われる処理である。   The distance range determination step S50 grasps the distance range of the object from the three-dimensional data of the low-resolution image obtained in the first three-dimensional information calculation step S40, and searches for corresponding points in the high-resolution image ( The distance range of the reference pixel) is determined. The distance range determination step S50 is a process performed by the distance range determination unit 350 in the stereo image processing apparatus 100.

ウィンドウサイズ決定ステップS60は、距離範囲決定ステップS50で決定された距離範囲に応じて、第2の対応点探索ステップS80の探索処理に用いるウィンドウサイズを決定する。ウィンドウサイズ決定ステップS60はステレオ画像処理装置100においてウィンドウサイズ決定部360にて行われる処理である。   In the window size determining step S60, the window size used for the search process in the second corresponding point searching step S80 is determined according to the distance range determined in the distance range determining step S50. The window size determination step S60 is a process performed by the window size determination unit 360 in the stereo image processing apparatus 100.

探索範囲限定ステップS70は、距離範囲決定ステップS50にて決定された距離範囲から、高解像度の基準画像と高解像度の比較画像において生じる視差の範囲を求め、第2の対応点探索ステップS80にて高解像度の比較画像にてウィンドウの探索する範囲を限定する。探索範囲限定ステップS70はステレオ画像処理装置100において探索範囲限定部370にて行われる処理である。   The search range limiting step S70 obtains a range of parallax generated in the high resolution reference image and the high resolution comparison image from the distance range determined in the distance range determination step S50, and in the second corresponding point search step S80. The search range of the window is limited by the high-resolution comparison image. The search range limiting step S70 is a process performed by the search range limiting unit 370 in the stereo image processing apparatus 100.

第2の対応点探索ステップS80は、高解像度基準画像の基準点(基準画素)を中心としたウィンドウを選択し、高解像度比較画像における基準点のエピポーラ線上にある最も類似したウィンドウを探索し、最も類似したウィンドウの中心点(画素)を、基準点(基準画素)の対応点(対応画素)として求める。ただし、高解像度基準画像の基準点(基準画素)は、距離範囲決定ステップS50で得た距離範囲に該当する基準点(画素)のみである。また、ウィンドウサイズは、ウィンドウ決定ステップS60で得たウィンドウサイズを用いる。さらに、高解像度比較画像のウィンドウ探索範囲は、探索範囲限定ステップS70にて得られた範囲である。第2の対応点探索ステップS80はステレオ画像処理装置100において第2対応点探索部332にて行われる処理である。   The second corresponding point search step S80 selects a window centered on the reference point (reference pixel) of the high-resolution reference image, searches for the most similar window on the epipolar line of the reference point in the high-resolution comparison image, The center point (pixel) of the most similar window is obtained as the corresponding point (corresponding pixel) of the reference point (reference pixel). However, the reference point (reference pixel) of the high-resolution reference image is only the reference point (pixel) corresponding to the distance range obtained in the distance range determination step S50. As the window size, the window size obtained in the window determination step S60 is used. Further, the window search range of the high resolution comparison image is the range obtained in the search range limiting step S70. The second corresponding point search step S80 is a process performed by the second corresponding point search unit 332 in the stereo image processing apparatus 100.

第2の3次元情報演算ステップS90は、第2の対応点探索ステップS80にて得られた高解像度基準画像の基準点(基準画素)と高解像度比較画像の対応点(対応画素)との位置ずれ量に基づいて点(画素)ごとに三角測量の原理を利用したステレオ法により3次元データを求める。これにより、高解像度画像の画素ごとの3次元データを取得できる。第2の3次元情報演算ステップS90はステレオ画像処理装置100において第2の3次元情報演算部341にて行われる処理である。   In the second three-dimensional information calculation step S90, the position between the reference point (reference pixel) of the high-resolution reference image obtained in the second corresponding point search step S80 and the corresponding point (corresponding pixel) of the high-resolution comparison image. Based on the deviation amount, three-dimensional data is obtained for each point (pixel) by a stereo method using the principle of triangulation. Thereby, three-dimensional data for each pixel of the high-resolution image can be acquired. The second three-dimensional information calculation step S90 is a process performed by the second three-dimensional information calculation unit 341 in the stereo image processing apparatus 100.

例えば、山積みされた対象物に本実施形態を適用する場合、図11のように低解像度画像による3次元データから山積みの最上段にある対象物のZ方向距離ZTを求め、求められたZ方向距離および対象物のサイズに基づいて距離範囲Zs〜Zeを決定し、その距離範囲に基づいて最上段近傍の対象物のみについて高精度に対象物の3次元データを取得できる。   For example, when the present embodiment is applied to stacked objects, the Z-direction distance ZT of the object at the top of the stack is obtained from three-dimensional data based on a low-resolution image as shown in FIG. The distance ranges Zs to Ze are determined based on the distance and the size of the object, and the three-dimensional data of the object can be obtained with high accuracy only for the object near the uppermost stage based on the distance range.

また、図12のように低解像度画像による3次元データから山積みの最上段にある対象物のZ方向距離ZTと、山積みの最下段のZ方向距離ZBを求め、求められたZ方向距離ZT,ZBおよび対象物のサイズに基づいて山積みされた領域を距離範囲Z1〜Z2,Z2〜Z3,Z3〜Z4と分割して対応点探索する距離範囲を決定し、決定した距離範囲にある対象物のみについて高精度に対象物の3次元データを取得できる。   Further, as shown in FIG. 12, the Z-direction distance ZT of the object at the top of the stack and the Z-direction distance ZB of the bottom of the stack are obtained from the three-dimensional data by the low resolution image, and the Z-direction distance ZT, Divide the area piled up based on ZB and the size of the object into distance ranges Z1 to Z2, Z2 to Z3, Z3 to Z4, determine the distance range to search for corresponding points, and only the objects in the determined distance range The three-dimensional data of the object can be acquired with high accuracy.

以上より、本実施形態においては、低解像度画像より大まかなZ方向の距離を求めた後、低解像度画像の特定の対象物の距離範囲を求め、距離範囲に該当する基準点(基準画素)のみについて距離範囲に応じた探索範囲に限定して対応点(対応画素)を検索するため高速な処理が可能となると共に、探索のウィンドウを距離に応じた適切なウィンドウサイズを用いる事で距離範囲に依存しない高精度な対応点探索を可能とした。   As described above, in this embodiment, after obtaining a rough distance in the Z direction from the low-resolution image, a distance range of a specific object of the low-resolution image is obtained, and only the reference point (reference pixel) corresponding to the distance range is obtained. Since the search for the corresponding points (corresponding pixels) is limited to the search range corresponding to the distance range, high-speed processing is possible, and the search window is made the distance range by using an appropriate window size according to the distance. High-accuracy search for corresponding points that is not dependent on one another has been made possible.

100 ステレオ画像処理装置
201,202 撮像装置
300 画像処理部
401 キーボード
402 マウス
403 ディスプレー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Stereo image processing apparatus 201,202 Imaging device 300 Image processing part 401 Keyboard 402 Mouse 403 Display

Claims (7)

同一の対象物を複数の方向から撮像した複数の撮像画像を取得する画像取得ステップと、
前記撮像画像から低解像度画像を生成する低解像度画像生成ステップと、
前記低解像度画像の1つを第1基準画像、他を第1比較画像とし、該第1基準画像から予め定められた第1探索ウィンドウサイズにて第1基準座標点を含む第1基準領域を選択し、前記第1比較画像から前記第1探索ウィンドウサイズにて複数の第1比較領域を選択し、前記第1基準領域と前記第1比較領域との類似関係を求め、前記類似関係に基づいて前記第1基準座標点に対応する前記第1比較画像上の第1対応座標点を探索する第1の対応点探索ステップと、
前記第1の対応点探索ステップの探索結果に基づいて前記低解像度画像の3次元情報を演算する第1の3次元情報演算ステップと、
前記低解像度画像の3次元情報から、前記撮像画像の3次元情報を演算する撮像装置からの距離範囲を決定する距離範囲決定ステップと、
前記距離範囲に基づいて第2探索ウィンドウサイズを決定するウィンドウサイズ決定ステップと、
前記距離範囲により定まる視差範囲に基づいて第2対応座標点の探索範囲を限定する探索範囲限定ステップと、
前記撮像画像の1つを第2基準画像、他を第2比較画像とし、前記第2基準画像の前記距離範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて第2基準座標点を含む第2基準領域を選択し、前記第2比較画像の前記探索範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて複数の第2比較領域を選択し、前記第2基準領域と前記第2比較領域との類似関係を求め、該類似関係に基づいて前記第2基準座標点に対応する前記第2比較画像上の前記第2対応座標点を探索する第2の対応点探索ステップと、
前記第2の対応点探索ステップの探索結果に基づいて前記撮像画像の3次元情報を演算する第2の3次元情報演算ステップと、
からなるステレオ画像処理方法。
An image acquisition step of acquiring a plurality of captured images obtained by imaging the same object from a plurality of directions;
A low-resolution image generation step of generating a low-resolution image from the captured image;
One of the low-resolution images is a first reference image, the other is a first comparison image, and a first reference area including a first reference coordinate point at a first search window size determined in advance from the first reference image. And selecting a plurality of first comparison areas from the first comparison image at the first search window size, obtaining a similarity relationship between the first reference area and the first comparison area, and based on the similarity relation A first corresponding point searching step of searching for a first corresponding coordinate point on the first comparison image corresponding to the first reference coordinate point;
A first three-dimensional information calculation step of calculating three-dimensional information of the low-resolution image based on a search result of the first corresponding point search step;
A distance range determining step for determining a distance range from the imaging device that calculates the three-dimensional information of the captured image from the three-dimensional information of the low-resolution image;
A window size determining step for determining a second search window size based on the distance range;
A search range limiting step of limiting the search range of the second corresponding coordinate point based on the parallax range determined by the distance range;
One of the captured images is a second reference image, the other is a second comparison image, and a second reference coordinate point is included in the second search window size from an area within the distance range of the second reference image. A reference area is selected, a plurality of second comparison areas are selected from the area within the search range of the second comparison image with the second search window size, and the second reference area and the second comparison area A second corresponding point searching step for obtaining a similarity relationship and searching for the second corresponding coordinate point on the second comparison image corresponding to the second reference coordinate point based on the similarity relationship;
A second three-dimensional information calculation step of calculating three-dimensional information of the captured image based on a search result of the second corresponding point search step;
A stereo image processing method comprising:
対象物を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置にて同一の前記対象物を複数の方向から撮像した複数の撮像画像を取得する画像取得部と、
前記低解像度画像の1つを第1基準画像、他を第1比較画像とし、該第1基準画像から予め定められた第1探索ウィンドウサイズにて第1基準座標点を含む第1基準領域を選択し、前記第1比較画像から前記第1探索ウィンドウサイズにて複数の第1比較領域を選択し、前記第1基準領域と前記第1比較領域との類似関係を求め、前記類似関係に基づいて前記第1基準座標点に対応する前記第1比較画像上の第1対応座標点を探索する第1の対応点探索部と、
前記第1の対応点探索部の探索結果に基づいて前記低解像度画像の3次元情報を演算する第1の3次元情報演算部と、
前記低解像度画像の3次元情報から、前記撮像画像の3次元情報を演算する撮像装置からの距離範囲を決定する距離範囲決定部と、
前記距離範囲に基づいて第2探索ウィンドウサイズを決定するウィンドウサイズ決定部と、
前記距離範囲により定まる視差範囲に基づいて第2対応座標点の探索範囲を限定する探索範囲限定部と、
前記撮像画像の1つを第2基準画像、他を第2比較画像とし、前記第2基準画像の前記距離範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて第2基準座標点を含む第2基準領域を選択し、前記第2比較画像の前記探索範囲にある領域から前記第2探索ウィンドウサイズにて複数の第2比較領域を選択し、前記第2基準領域と前記第2比較領域との類似関係を求め、該類似関係に基づいて前記第2基準座標点に対応する前記第2比較画像上の前記第2対応座標点を探索する第2の対応点探索部と、
前記第2の対応点探索部の探索結果に基づいて前記撮像画像の3次元情報を演算する第2の3次元情報演算部と、
を備えたステレオ画像処理装置
An imaging device for imaging an object;
An image acquisition unit that acquires a plurality of captured images obtained by capturing the same object from a plurality of directions in the imaging device;
One of the low-resolution images is a first reference image, the other is a first comparison image, and a first reference area including a first reference coordinate point at a first search window size determined in advance from the first reference image. And selecting a plurality of first comparison areas from the first comparison image at the first search window size, obtaining a similarity relationship between the first reference area and the first comparison area, and based on the similarity relation A first corresponding point search unit for searching for a first corresponding coordinate point on the first comparison image corresponding to the first reference coordinate point;
A first three-dimensional information calculation unit that calculates three-dimensional information of the low-resolution image based on a search result of the first corresponding point search unit;
A distance range determination unit that determines a distance range from the imaging device that calculates the three-dimensional information of the captured image from the three-dimensional information of the low-resolution image;
A window size determining unit that determines a second search window size based on the distance range;
A search range limiting unit that limits a search range of the second corresponding coordinate point based on a parallax range determined by the distance range;
One of the captured images is a second reference image, the other is a second comparison image, and a second reference coordinate point is included in the second search window size from an area within the distance range of the second reference image. A reference area is selected, a plurality of second comparison areas are selected from the area within the search range of the second comparison image with the second search window size, and the second reference area and the second comparison area A second corresponding point search unit that obtains a similarity relationship and searches for the second corresponding coordinate point on the second comparison image corresponding to the second reference coordinate point based on the similarity relationship;
A second three-dimensional information calculation unit that calculates three-dimensional information of the captured image based on a search result of the second corresponding point search unit;
Stereo image processing apparatus with
前記ウィンドウサイズ決定部は、前記距離範囲が撮像装置から遠いほど前記探索ウィンドウサイズを小さくする、請求項2に記載のステレオ画像処理装置。   The stereo image processing device according to claim 2, wherein the window size determination unit decreases the search window size as the distance range is farther from the imaging device. 前記距離範囲決定部は、前記低解像度画像の3次元情報から1つ以上の距離範囲を決定する、請求項2または3に記載のステレオ画像処理装置。   The stereo image processing device according to claim 2, wherein the distance range determination unit determines one or more distance ranges from the three-dimensional information of the low-resolution image. 前記距離範囲決定部は、前記低解像度画像の3次元情報から複数の前記対象物の距離を特定し、前記特定された対象部の距離ごとに対象物の大きさから複数の前記距離範囲を決定する、
請求項4に記載のステレオ画像処理装置。
The distance range determination unit specifies the distances of the plurality of objects from the three-dimensional information of the low-resolution image, and determines the plurality of distance ranges from the size of the object for each distance of the specified target parts. To
The stereo image processing apparatus according to claim 4.
前記距離範囲決定部は、前記低解像度画像の3次元情報から前記対象物の距離を特定し、前記特定された対象物の距離と対象物の大きさとから前記距離範囲を決定する、
請求項4に記載のステレオ画像処理装置。
The distance range determination unit specifies the distance of the object from the three-dimensional information of the low-resolution image, and determines the distance range from the distance of the specified object and the size of the object.
The stereo image processing apparatus according to claim 4.
前記距離範囲決定部は、前記低解像度画像の3次元情報から距離が最も近い前記対象物の距離を特定し、前記特定された対象物の距離と前記対象物の大きさとから前記距離範囲を決定する、
請求項6に記載のステレオ画像処理装置。
The distance range determining unit specifies the distance of the target object that is closest in distance from the three-dimensional information of the low-resolution image, and determines the distance range from the distance of the specified target object and the size of the target object. To
The stereo image processing apparatus according to claim 6.
JP2010138237A 2010-06-17 2010-06-17 Stereo image processing method and stereo image processing device Pending JP2012002683A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010138237A JP2012002683A (en) 2010-06-17 2010-06-17 Stereo image processing method and stereo image processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010138237A JP2012002683A (en) 2010-06-17 2010-06-17 Stereo image processing method and stereo image processing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012002683A true JP2012002683A (en) 2012-01-05

Family

ID=45534830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010138237A Pending JP2012002683A (en) 2010-06-17 2010-06-17 Stereo image processing method and stereo image processing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012002683A (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5990718A (en) * 1982-11-15 1984-05-25 Mitsubishi Electric Corp Control device for intake valve of engine
JP2014011807A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Thomson Licensing Method and apparatus for reframing images of video sequence
JP2014063032A (en) * 2012-09-21 2014-04-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Depth range calculation apparatus and program thereof
GB2508958A (en) * 2012-10-09 2014-06-18 Optex Co Ltd Size measurement using synthesised range image
JP2014222429A (en) * 2013-05-14 2014-11-27 株式会社リコー Image processor, distance measuring device, mobile object apparatus control system, mobile object, and program for image processing
JP2015042965A (en) * 2013-08-26 2015-03-05 株式会社ダイフク Article position recognition device
JP2017045283A (en) * 2015-08-26 2017-03-02 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Information processing apparatus and information processing method
CN109196304A (en) * 2016-06-08 2019-01-11 日立汽车系统株式会社 Object distance detection device
JP2019027890A (en) * 2017-07-28 2019-02-21 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Structure inspection system, structure inspection device, and structure inspection method
CN110274573A (en) * 2018-03-16 2019-09-24 北京深鉴智能科技有限公司 Binocular distance measuring method, device, equipment, storage medium and calculating equipment
WO2020017377A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 ミツミ電機株式会社 Ranging camera
WO2020017209A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 ミツミ電機株式会社 Distance measurement camera
CN112416915A (en) * 2020-11-11 2021-02-26 北京大学 Data correction method, device, storage medium and equipment
CN112585423A (en) * 2018-11-01 2021-03-30 三美电机株式会社 Distance measuring camera
CN112699223A (en) * 2021-01-13 2021-04-23 腾讯科技(深圳)有限公司 Data searching method and device, electronic equipment and storage medium
US11869205B1 (en) * 2014-10-20 2024-01-09 Henry Harlyn Baker Techniques for determining a three-dimensional representation of a surface of an object from a set of images

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006072757A (en) * 2004-09-02 2006-03-16 Toyota Motor Corp Object detection system
JP2008309637A (en) * 2007-06-14 2008-12-25 Konica Minolta Holdings Inc Obstruction measuring method, obstruction measuring apparatus, and obstruction measuring system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006072757A (en) * 2004-09-02 2006-03-16 Toyota Motor Corp Object detection system
JP2008309637A (en) * 2007-06-14 2008-12-25 Konica Minolta Holdings Inc Obstruction measuring method, obstruction measuring apparatus, and obstruction measuring system

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5990718A (en) * 1982-11-15 1984-05-25 Mitsubishi Electric Corp Control device for intake valve of engine
JP2014011807A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Thomson Licensing Method and apparatus for reframing images of video sequence
JP2014063032A (en) * 2012-09-21 2014-04-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Depth range calculation apparatus and program thereof
GB2508958A (en) * 2012-10-09 2014-06-18 Optex Co Ltd Size measurement using synthesised range image
JP2014222429A (en) * 2013-05-14 2014-11-27 株式会社リコー Image processor, distance measuring device, mobile object apparatus control system, mobile object, and program for image processing
JP2015042965A (en) * 2013-08-26 2015-03-05 株式会社ダイフク Article position recognition device
US11869205B1 (en) * 2014-10-20 2024-01-09 Henry Harlyn Baker Techniques for determining a three-dimensional representation of a surface of an object from a set of images
JP2017045283A (en) * 2015-08-26 2017-03-02 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Information processing apparatus and information processing method
EP3343500A4 (en) * 2015-08-26 2019-12-04 Sony Interactive Entertainment Inc. Image processing device and image processing method
US10559089B2 (en) 2015-08-26 2020-02-11 Sony Interactive Entertainment Inc. Information processing apparatus and information processing method
CN109196304A (en) * 2016-06-08 2019-01-11 日立汽车系统株式会社 Object distance detection device
US11029150B2 (en) 2016-06-08 2021-06-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Object distance detection device
EP3470780A4 (en) * 2016-06-08 2020-02-26 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Object distance detection device
CN109196304B (en) * 2016-06-08 2021-07-30 日立汽车系统株式会社 Object distance detection device
JP2019027890A (en) * 2017-07-28 2019-02-21 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Structure inspection system, structure inspection device, and structure inspection method
CN110274573A (en) * 2018-03-16 2019-09-24 北京深鉴智能科技有限公司 Binocular distance measuring method, device, equipment, storage medium and calculating equipment
CN110274573B (en) * 2018-03-16 2021-10-26 赛灵思电子科技(北京)有限公司 Binocular ranging method, device, equipment, storage medium and computing equipment
WO2020017209A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 ミツミ電機株式会社 Distance measurement camera
CN112424566A (en) * 2018-07-18 2021-02-26 三美电机株式会社 Distance measuring camera
JP2020020775A (en) * 2018-07-18 2020-02-06 ミツミ電機株式会社 Distance measuring camera
US11341668B2 (en) 2018-07-18 2022-05-24 Mitsumi Electric Co., Ltd. Distance measuring camera
WO2020017377A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 ミツミ電機株式会社 Ranging camera
CN112585423A (en) * 2018-11-01 2021-03-30 三美电机株式会社 Distance measuring camera
CN112416915A (en) * 2020-11-11 2021-02-26 北京大学 Data correction method, device, storage medium and equipment
CN112699223A (en) * 2021-01-13 2021-04-23 腾讯科技(深圳)有限公司 Data searching method and device, electronic equipment and storage medium
CN112699223B (en) * 2021-01-13 2023-09-01 腾讯科技(深圳)有限公司 Data searching method, device, electronic equipment and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012002683A (en) Stereo image processing method and stereo image processing device
JP6465789B2 (en) Program, apparatus and method for calculating internal parameters of depth camera
WO2014061372A1 (en) Image-processing device, image-processing method, and image-processing program
WO2019160032A1 (en) Three-dimensional measuring system and three-dimensional measuring method
JP2011129082A (en) Three-dimensional object recognition device and three-dimensional object recognition method
JP5951043B2 (en) Image measuring device
JP2011185872A (en) Information processor, and processing method and program of the same
WO2012049098A1 (en) Range image pixel matching method
JP4701848B2 (en) Image matching apparatus, image matching method, and image matching program
JP2020047049A (en) Image processing device and image processing method
JP5110235B1 (en) Image processing apparatus, image processing method, and program
EP3166076A1 (en) Three dimensional outline information sensing system and sensing method
JP6411188B2 (en) Stereo matching device, stereo matching program, and stereo matching method
TWI528783B (en) Methods and systems for generating depth images and related computer products
TWI571099B (en) Device and method for depth estimation
JP5034554B2 (en) Correlation calculation device, correlation calculation method and program
JP5656018B2 (en) Sphere detection method
JP2013137591A (en) Nearest point search device and method thereof, program, and three-dimensional position/attitude recognition device and method thereof
JP6388806B2 (en) Projection image generation apparatus, projection image generation program, and projection image generation method
JP6198104B2 (en) 3D object recognition apparatus and 3D object recognition method
JP2017030115A (en) Picking device, picking method and picking program
JP2013072857A (en) Three-dimensional position/attitude recognition apparatus, method and program
JP2017045124A (en) Parallax detection device
JP2007179236A (en) Image generation device and method
JP7298687B2 (en) Object recognition device and object recognition method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130415

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140107

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140507