JP2013019801A - 関数算出装置、デプスマップ生成装置、関数算出方法及び関数算出プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】関数算出装置110は、参照視点画像及び複数の近傍視点画像を受信する正規化部111と、参照視点画像及び近傍視点画像をステレオペア毎に平行化する正規化部111と、平行化したステレオペアの視差を正規化する正規化部111と、視差を正規化したステレオペアの参照視点画像及び近傍視点画像に、マッチングウィンドウを定めるウィンドウ設定部112と、マッチングウィンドウ間の1次元POC関数を、視差を正規化したステレオペア毎に算出する関数算出部113と、1次元POC関数のうち、相関ピークの高さが閾値以上である1次元POC関数を統合する関数統合部114と、を備える。
【選択図】図1
Description
平行化されたステレオペアでは、ステレオペアの一方の画像(以下、「参照視点画像」という)から切り出されたマッチングウィンドウの幅方向と、ステレオペアの他方の画像(以下、「近傍視点画像」という)から切り出されたマッチングウィンドウの幅方向とが一致する。この場合、切り出された各マッチングウィンドウが1次元方向に並ぶので、演算処理装置100は、1次元POC関数に基づいて、物体表面の注目点が撮像されたマッチングウィンドウにおける対応点の平行移動量を、高精度に算出することができる。
以上が、1次元位相限定相関法(1次元POC)に基づく画像マッチング手法についての説明である。
図5は、関数算出装置の動作手順を表すフローチャートである。関数算出装置110の正規化部111(図1を参照)は、参照視点画像VR及び近傍視点画像Cを、記憶装置200から読み込む(ステップS1)。正規化部111は、ステレオペアを構成する参照視点画像VR及び近傍視点画像Cを平行化し、平行化したステレオペアの視差を正規化する(ステップS2)。
関数算出装置110は、3次元点Mの奥行きを探索する(座標を算出する)場合、画像ピラミッドを用いた粗密探索を組み合わせてもよい。これにより、デプスマップ生成装置120は、画像ピラミッドを用いない場合と比較して少ないマッチング回数で、3次元点M群の世界座標を表すデプスマップを算出することができる。
図8には、メッシュモデルを生成する実験例の結果が、表により示されている。この表には、奥行き方向への変化量ΔZと、復元点数と、誤対応点数と、誤対応率[%]と、二乗平均平方根(Root Mean Square:RMS)誤差[mm]と、処理時間[s]とについて、Goeseleらの手法と、関数算出装置110(図1を参照)が実行する提案手法とが、比較できるように示されている。
この構成により、関数算出装置は、平行化したステレオペアの視差を正規化し、ステレオペア毎に算出した相関関数を統合する。これにより、関数算出装置は、ノイズの影響等を軽減させて、ステレオペアの相関関数を精度良く算出することができる。また、物体の3次元形状をデジタル情報化して保存するデジタルアーカイブでは、多視点画像を撮像するカメラの設置位置が制限され、同一平面上にカメラを設置できないことがある。この場合でも、関数算出装置は、ステレオペアの相関関数を精度良く算出することができる。また、関数算出装置は、奥行き推定に必要なマッチング回数を大幅に削減することができる。また、関数算出装置は、複数のステレオカメラペアについて算出される視差マップを、仮想的に設置されたステレオカメラの視差マップに統合することができる。
この構成により、正規化部111は、平行化したステレオペアの視差に応じた倍率を算出することにより、平行化したステレオペアの視差を正規化する。これにより、関数算出装置は、統合した相関関数により定まる平行移動量に基づいて、正規化された視差を算出することができる。
この構成により、ウィンドウ設定部112は、マッチングウィンドウを拡大又は縮小する。これにより、関数算出装置は、基線長の長いステレオペアに基づいて、すなわち、より自由に設置されたカメラからの多視点画像に基づいて、ステレオペアの相関関数を精度良く算出することができる。
この構成により、ウィンドウ設定部112は、マッチングウィンドウのサイズに幾何学的制約を加える。複数のステレオペアにおいて、それぞれの左右の画像のマッチングウィンドウの拡大縮小率には、互いに関係性があるので、これにより、関数算出装置は、マッチング回数を多くすることなく、ステレオペアの相関関数を精度良く算出することができる。
この構成により、関数算出部113は、POC関数を算出する。これにより、関数算出装置は、位相限定相関関数のピーク形状が理論的に既知であることを利用し、算出される位相限定相関関数に対してピーク形状の理論値を関数フィッティングすることで、入力される画像に依らない高精度な平行移動量推定を行うことが可能である。また、関数算出装置は、この位相限定相関法用いた画像マッチングを、正規化された視差に基づく相関関数の統合手法に適用することで、複数のステレオペアから計算される位相限定相関関数を統合することができる。また、関数算出装置は、基線長の長いステレオ画像(マッチングウィンドウ)間の高精度かつロバストなマッチング(平行移動量の推定)を実行することができる。
この構成により、関数算出部113は、正規化視差に基づく相関関数の統合による奥行き探索と、画像ピラミッドを用いた粗密戦略とを組み合わせて、相関関数を算出する。これにより、関数算出装置は、マッチングウィンドウのサイズを大きくすることなく、且つ、マッチング回数を多くすることなく、ステレオ画像(マッチングウィンドウ)間の高精度かつロバストなマッチング(平行移動量の推定)を実行することができる。また、関数算出装置は、大きな誤対応の発生を防ぐことができる。
これにより、デプスマップ生成装置は、少ない計算コストでデプスマップを生成することができる。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Claims (9)
- 所定方向から物体を撮像した画像である第1視点画像、及び前記所定方向以外から前記物体を撮像した画像である複数の第2視点画像を受信する受信部と、
前記第1視点画像及び前記第2視点画像をステレオペア毎に平行化する平行化部と、
平行化したステレオペアの視差を正規化する正規化部と、
前記視差を正規化したステレオペアを構成する前記第1視点画像及び前記第2視点画像に、それぞれマッチングウィンドウを定めるウィンドウ設定部と、
前記マッチングウィンドウ間の相関関数を、前記視差を正規化したステレオペア毎に算出する関数算出部と、
前記算出された相関関数のうち、相関ピークの高さが閾値以上である相関関数を統合する関数統合部と、
を備えることを特徴とする関数算出装置。 - 前記正規化部は、前記平行化したステレオペアの視差に応じた倍率を算出することにより、前記平行化したステレオペアの視差を正規化し、
前記ウィンドウ設定部は、前記倍率に基づいて、前記マッチングウィンドウのサイズを定めることを特徴とする請求項1に記載の関数算出装置。 - 前記ウィンドウ設定部は、前記物体の表面形状に応じたサイズとなるように、前記マッチングウィンドウを拡大又は縮小することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の関数算出装置。
- 前記ウィンドウ設定部は、3視点以上の多視点画像に基づいて、他のステレオペアのウィンドウサイズを互いに比較することにより、前記マッチングウィンドウのサイズに制約を加えることを特徴とする請求項3に記載の関数算出装置。
- 前記関数算出部は、前記マッチングウィンドウ間の相関関数として、位相限定相関法に基づく相関関数を算出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の関数算出装置。
- 前記関数算出部は、画像ピラミッドの階層に応じて相関関数を算出することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の関数算出装置。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の関数算出装置が統合した相関関数に基づいて、デプスマップを生成するデプスマップ生成装置。
- 関数算出装置における関数算出方法であって、
受信部が、所定方向から物体を撮像した画像である第1視点画像、及び前記所定方向以外から前記物体を撮像した画像である複数の第2視点画像を受信するステップと、
平行化部が、前記第1視点画像及び前記第2視点画像をステレオペア毎に平行化するステップと、
正規化部が、平行化したステレオペアの視差を正規化するステップと、
ウィンドウ設定部が、前記視差を正規化したステレオペアを構成する前記第1視点画像及び前記第2視点画像に、それぞれマッチングウィンドウを定めるステップと、
関数算出部が、前記マッチングウィンドウ間の相関関数を、前記視差を正規化したステレオペア毎に算出するステップと、
関数統合部が、前記算出された相関関数のうち、相関ピークの高さが閾値以上である相関関数を統合するステップと、
を有することを特徴とする関数算出方法。 - コンピュータに、
所定方向から物体を撮像した画像である第1視点画像、及び前記所定方向以外から前記物体を撮像した画像である複数の第2視点画像を受信する手順と、
前記第1視点画像及び前記第2視点画像をステレオペア毎に平行化する手順と、
平行化したステレオペアの視差を正規化する手順と、
前記視差を正規化したステレオペアを構成する前記第1視点画像及び前記第2視点画像に、それぞれマッチングウィンドウを定める手順と、
前記マッチングウィンドウ間の相関関数を、前記視差を正規化したステレオペア毎に算出する手順と、
前記算出された相関関数のうち、相関ピークの高さが閾値以上である相関関数を統合する手順と、
を実行させるための関数算出プログラム。
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