JP2017054481A - 視差画像生成装置、視差画像生成方法及び視差画像生成プログラム、物体認識装置、機器制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有効画素決定部が、撮像画像の各画素の特徴量に基づいて、有効画素を決定する。そして、有効化部が、撮像画像に対応する視差画像における、有効画素に相当する有効視差の近傍の有効視差でない視差を有効化する。これにより、物体の認識に適した視差画像を生成することができる。
【選択図】図17
Description
図1は、第1の実施の形態の機器制御システムの概略構成を示す模式図である。この図1に示すように、機器制御システムは、機器の一例である自動車等の車両1に設けられる。機器制御システムは、撮像ユニット2、解析ユニット3、制御ユニット4及び表示部5を有している。
視差演算部32は、撮像部10Aの輝度画像データを基準画像データとし、撮像部10Bの輝度画像データを比較画像データとし、基準画像データと比較画像データの視差を示す視差画像データを生成する。具体的には、視差演算部32は、基準画像データの所定の「行」について、一つの注目視差(注目画素)を中心とした複数画素(例えば16画素×1画素)からなるブロックを定義する。一方、比較画像データにおける同じ「行」において、定義した基準画像データのブロックと同じサイズのブロックを1画素ずつ横ライン方向(X方向)へずらす。そして、視差演算部32は、基準画像データにおいて定義したブロックの画素値の特徴を示す特徴量と比較画像データにおける各ブロックの画素値の特徴を示す特徴量との相関を示す相関値を、それぞれ算出する。
図4に、視差演算部32の要部の機能構成を示すブロック図を示す。図示のように、視差演算部32は、情報処理部440と、情報保持部450とを備えており、互いに通信可能に構成されている。
図5は、図4に示す視差演算部32の処理を示すフローチャートであり、図6は、図5に示す処理の具体例を示す図である。図6の横軸は探索範囲、すなわち基準画像の画素位置に対する比較画像の画素位置のシフト量(偏差)であり、縦軸はマッチングの評価値としての非類似度である。これらの図を参照して視差演算部32の動作について説明する。
以上説明した図5および図6では、上閾値Uth1、下閾値Lth1を「data(2)+所定値」、「data(2)−所定値」とし、上閾値Uth2、下閾値Lth2を「data(7)+所定値」、「data(7)−所定値」、すなわち、上閾値Uth、下閾値Lthをそれぞれ「新たに出てきた極小値+所定値」、「新たに出てきた極小値−所定値」の計算式を用いて算出し、設定している。以下、この計算式により算出される上閾値、下閾値をそれぞれ第1の上閾値、第1の下閾値と言う。
図7は、図5に示す処理における無効判断の結果が正しい場合について説明するための図である。この図7および後述する図8乃至図13の横軸、縦軸は、図6と同様であり、それぞれ探索範囲、非類似度である。
図8は、図5に示す処理における無効判断の結果に誤りがある場合について説明するための図である。
図9および図10は、図5に示す処理における無効判断の誤りの発生を低減可能な第2の閾値について説明するための図の例である。ここで、図9、図10は、それぞれ探索範囲内の画像が図7、図8と同じ場合のマッチング処理結果を表している。
図11は、視差演算部32が実行する最小値処理および例外処理について説明するための図である。
図12は、視差演算部32の演算結果の第1の例を示す図であり、図13は、その第2の例を示す図である。これらの図において、横軸は探索範囲であり、縦軸の非類似度は7画素×7画素のブロックを用いて算出したZSSDである。なお、探索範囲の負の部分は、サブピクセル視差を求めるためのものである。
次に、視差画像生成部33の動作を説明する。視差画像生成部33は、図16に示すように、エッジ有効化部103、ペア位置算出部104、ペア内視差有効化部105を有している。エッジ有効化部103は、有効画素決定部の一例であり、上述の視差演算部32で算出された視差値d(視差画像)と共に、撮像画像補正部31により生成された輝度画像が供給される。エッジ有効化部103は、輝度画像及び視差画像が入力されると、輝度画像におけるエッジ成分が所定の成分量以上の画素をエッジ画素と判定し、画素位置の視差値を有効化する。輝度画像におけるエッジ成分の成分量は、特徴量の一例である。また、エッジ画素が有効画素であり、視差画像上のエッジ画素に相当する視差が有効視差である。
以上の説明から明らかなように、第1の実施の形態の機器制御システムは、撮像ユニット2で撮像されたステレオ画像から視差を計算するときに、エッジのある画素位置だけでなく、その他の部分においてもブロックマッチングによる視差を計算し、多数の視差を先に計算する。その後に、エッジのある画素の視差のみを有効化し、有効化した有効化視差と、近辺に位置する近辺有効化視差の差が所定以下の際に、有効化視差と近辺有効化視差との間に存在する、同様の値を有する視差を有効化する。
次に、第2の実施の形態の機器制御システムを説明する。第2の実施の形態の機器制御システムは、視差画像生成部33が、図19に示す各機能を有している。なお、上述の第1の実施の形態と以下に説明する第2の実施の形態とでは、視差画像生成部33の動作のみが異なる。このため、以下、差異の説明のみ行い、重複説明は省略する。また、図19において、上述の図17と同じ動作を示す箇所には、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、第3の実施の形態の機器制御システムを説明する。第3の実施の形態の機器制御システムは、視差画像生成部33が、図21に示す各機能を有している。なお、上述の第1の実施の形態と以下に説明する第3の実施の形態とでは、視差画像生成部33の動作のみが異なる。このため、以下、差異の説明のみ行い、重複説明は省略する。また、図21において、上述の図17と同じ動作を示す箇所には、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、第4の実施の形態の機器制御システムの説明をする。第4の実施の形態の機器制御システムは、図14及び図15を用いて説明した誤マッチングの視差値の数を減らして、有効な視差値を多く含む視差画像で物体認識処理を行うことで、一つの物体を一つの物体として正確に認識可能とする。これにより、正確な支援動作を可能とする。
2 撮像ユニット
3 解析ユニット
4 制御ユニット
14 FPGA
17 CPU
31 撮像画像補正部
32 視差演算部
33 視差画像生成部
34 認識処理部
103 エッジ有効化部
104 ペア位置算出部
105 ペア内視差有効化部
106 エッジ量算出部
107 比較器
108 有効視差ペア設定部
109 ペア間隔算出部
110 比較器
111 ペア奥行差分算出部
112 比較器
113 パラメータメモリ
114 有効化判定部
115 有効視差決定部
120 有効視差設定部
121 ペア視差探索範囲設定部
122 ペア視差設定部
123 ペア奥行差分算出部
124 比較器
131 比較器
132 比較器
440 情報処理部
441 非類似度算出部
442 傾き算出部
443 極小値検出部
444 閾値設定部
445 フラグ制御部
446 カウンタ制御部
447 有効性判断部
450 情報保持部
451 非類似度レジスタ
452 傾きレジスタ
453 閾値レジスタ
454 フラグレジスタ
455 極小値カウンタ
501 マッチングコスト計算部
502 エッジ検出部
503 繰り返しパターン検出部
504 全面視差画像生成部
505 生成部
Claims (15)
- 撮像画像の各画素の特徴量に基づいて、有効画素を決定する有効画素決定部と、
前記撮像画像に対応する視差画像における、前記有効画素に相当する有効視差の近傍の有効視差でない視差を有効化する有効化部と
を有する視差画像生成装置。 - 前記撮像画像に対応する視差画像における、前記有効画素に相当する有効視差のうち、隣接する2つの有効視差である有効視差ペアを設定し、前記有効視差ペアの各有効視差の位置関係を算出する算出部を、さらに備え、
前記有効化部は、前記有効視差ペアの間の視差の視差値が、前記有効視差ペアの視差値に応じて決定される視差値範囲内である場合に、前記有効視差ペアの間の視差を有効化することと
を有する請求項1に記載の視差画像生成装置。 - 前記算出部は、
前記有効画素に相当する有効視差の中で注目する注目視差と、前記注目視差の同一ライン内で最近傍の有効視差とを、前記有効視差ペアとして設定するペア設定部と、
前記有効視差ペアの位置関係を算出するペア位置算出部を備えること
を特徴とする請求項2に記載の視差画像生成装置。 - 前記算出部は、
前記有効画素の視差値である有効視差、及び、検出する物体の実際の幅を示すペア間隔情報に応じて、選択画素と同一ライン上で、前記有効視差とペアとなるペア視差の探索範囲を設定する探索範囲設定部と、
前記探索範囲内において、前記ペア視差を設定するペア視差設定部と、
前記有効視差とペア視差との差分を検出する差分検出部と、を備え、
前記有効化部は、前記有効視差及びペア視差の差分が、所定の閾値以下の場合に、前記有効視差及びペア視差の間の視差を有効化すること
を特徴とする請求項2に記載の視差画像生成装置。 - 前記有効画素決定部は、前記撮像画像から前記特徴量として得られるエッジ量が、第1のエッジ量閾値より大きい場合に、第1の有効視差情報を前記算出部に供給し、また、前記撮像画像から前記特徴量として得られるエッジ量が、前記第1のエッジ量閾値よりも小さな値の第2のエッジ量閾値よりも大きい場合に、第2の有効視差情報を前記有効化部に供給し、
前記算出部は、前記第1の有効視差情報に基づいて、前記有効視差ペアを設定し、
前記有効化部は、前記第2の有効視差情報に基づいて、前記有効視差ペア間の視差を有効化すること
を特徴とする請求項2から請求項4のうち、いずれか一項に記載の視差画像生成装置。 - マッチング処理により、前記撮像画像の視差値を算出する視差演算部を、さらに備え、
前記視差演算部は、所定の探索範囲内で相関の評価値を算出する評価値算出部と、前記評価値の極値を検出する極値検出部と、所定の範囲内の値を有する前記極値の個数をカウントするカウント部と、前記範囲内の値よりも高い相関を表す極値が検出されたとき、前記所定の範囲を更新する更新部とを有し、前記カウント部は、前記探索範囲内で最終的に更新された範囲内の極値の個数をカウントすること
を特徴とする請求項1から請求項5のうち、いずれか一項に記載の視差画像生成装置。 - 前記更新部は、前記高い相関を表す極値が更新後の前記所定の範囲の中心になるように前記所定の範囲を更新すること
を特徴とする請求項6に記載の視差画像生成装置。 - 前記視差演算部は、前記カウント部のカウント値が所定値以上の場合、前記最終的に更新された範囲内の極値に対応する視差値を無効とすること
を特徴とする請求項6又は請求項7に記載の視差画像生成装置。 - 前記視差演算部は、前記カウント部をリセットするリセット部を有すること
を特徴とする請求項6から請求項8のうち、いずれか一項に記載の視差画像生成装置。 - 前記撮像画像のエッジを検出するエッジ検出部と、
前記探索範囲内で最終的に更新された範囲内の極値の個数に基づいて、前記撮像画像の各画素の有効性を判別する判別部と、
前記撮像画像の各画素のうち、前記判別部により有効と判別され、かつ、前記エッジ検出部により前記エッジとして検出された画素の視差値を有効視差として抽出する抽出部と
を有する請求項1から請求項9のうち、いずれか一項に記載の視差画像生成装置。 - 前記判別部は、前記撮像画像を用いて繰り返しパターンを検出し、繰り返しパターンではない画素を有効な画素として判別するパターン検出部であり、
前記抽出部は、前記視差画像の各画素のうち、前記繰り返しパターンではなく、かつ、前記エッジとして検出された画素の視差値を有効視差として抽出すること
を特徴とする請求項10に記載の視差画像生成装置。 - 有効画素決定部が、撮像画像の各画素の特徴量に基づいて、有効画素を決定する有効画素決定ステップと、
有効化部が、前記撮像画像に対応する視差画像における、前記有効画素に相当する有効視差の近傍の有効視差でない視差を有効化する有効化ステップと
を有する視差画像生成方法。 - コンピュータを、
撮像画像の各画素の特徴量に基づいて、有効画素を決定する有効画素決定部と、
前記撮像画像に対応する視差画像における、前記有効画素に相当する有効視差の近傍の有効視差でない視差を有効化する有効化部として機能させること
を特徴とする視差画像生成プログラム。 - 請求項1から請求項11のうち、いずれか一項に記載の視差画像生成装置と、
前記視差画像生成装置で生成された視差画像を用いて物体認識を行う物体認識部と
を有する物体認識装置。 - 請求項1から請求項11のうち、いずれか一項に記載の視差画像生成装置と、
前記視差画像生成装置で生成された視差画像を用いて物体認識を行う物体認識装置と、
前記物体認識装置の物体認識結果を用いて機器を制御する制御装置と
を有する機器制御システム。
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