JP2021051347A - Distance image generation apparatus and distance image generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、距離画像生成装置及び距離画像生成方法に関する。 The present invention relates to a distance image generator and a distance image generation method.
従来、撮像装置が撮像した撮像画像に基づいて、撮像画像を構成する複数の画素が、当該画素に対応する被写体と撮像装置との距離を示す距離画像を生成することが行われている。例えば、特許文献1には、ステレオカメラが取得する左右画像に基づいて距離画像を生成することが開示されている。また、特許文献2には、単眼カメラが撮像した撮像画像に基づいて距離画像を生成することが開示されている。 Conventionally, based on an image captured by an imaging device, a plurality of pixels constituting the captured image generate a distance image indicating a distance between a subject corresponding to the pixel and the imaging device. For example, Patent Document 1 discloses that a distance image is generated based on a left and right image acquired by a stereo camera. Further, Patent Document 2 discloses that a distance image is generated based on an image captured by a monocular camera.
厳密にキャリブレーションされたステレオカメラにより生成された距離画像は、距離を推定することができた領域については推定した距離の精度が高いという長所があるものの、ノイズが多い、及び、左右画像のマッチングができず、距離を測定できない領域が存在するという短所がある。一方、単眼カメラにより生成された距離画像は、低ノイズであり全ての画素に対して距離が推定されるという長所があるものの、ステレオカメラが推定した距離に比べて、推定した距離の精度が低いという短所がある。 The distance image generated by a rigorously calibrated stereo camera has the advantage of high accuracy of the estimated distance in the area where the distance could be estimated, but it is noisy and the left and right images are matched. There is a disadvantage that there is a region where the distance cannot be measured. On the other hand, the distance image generated by the monocular camera has the advantage of low noise and the distance is estimated for all pixels, but the accuracy of the estimated distance is lower than the distance estimated by the stereo camera. There is a disadvantage.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ステレオカメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所及び単眼カメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所を有する距離画像を生成することができる距離画像生成装置及び距離画像生成方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and generates a distance image having the advantages of a distance image based on an image captured by a stereo camera and the advantages of a distance image based on an image captured by a monocular camera. It is an object of the present invention to provide a distance image generation device and a distance image generation method capable of generating a distance image.
本発明の第1の態様に係る距離画像生成装置は、少なくとも2つの方向から被写体を同時に撮像する撮像装置が撮像した2つの画像に基づいて生成された、前記画像を構成する複数の画素のそれぞれに対応する被写体と、前記撮像装置との距離を推定した距離画像である第1距離画像を取得するとともに、前記2つの画像のうち一方の画像に基づいて生成された前記距離画像である第2距離画像を取得する画像取得部と、前記第1距離画像を構成する複数の画素である複数の第1画素のそれぞれと、前記第2距離画像を構成する複数の画素である複数の第2画素のそれぞれとについて、画素に対応する距離の信頼度を特定する信頼度特定部と、前記距離画像における位置が対応している前記複数の第1画素及び前記第2画素のそれぞれについて、当該第1画素の信頼度と当該第2画素の信頼度とに基づいて画素値を合成することにより、距離画像を生成する距離画像生成部と、を備える。 The distance image generator according to the first aspect of the present invention is a plurality of pixels constituting the image, each of which is generated based on two images captured by an image pickup device that simultaneously captures a subject from at least two directions. The first distance image, which is a distance image in which the distance between the subject corresponding to the above and the image pickup device is estimated, is acquired, and the second distance image, which is the distance image generated based on one of the two images. An image acquisition unit that acquires a distance image, each of a plurality of first pixels that are a plurality of pixels constituting the first distance image, and a plurality of second pixels that are a plurality of pixels constituting the second distance image. For each of the first and second pixels, the reliability specifying unit that specifies the reliability of the distance corresponding to the pixel, and the plurality of first pixels and the second pixels whose positions in the distance image correspond to each other are the first. It includes a distance image generation unit that generates a distance image by synthesizing pixel values based on the reliability of the pixel and the reliability of the second pixel.
前記画像取得部は、前記撮像装置が撮像した画像の入力に対して前記第2距離画像を出力する深層学習モデルに、前記2つの画像のうち一方の画像を入力することにより、前記深層学習モデルから出力された前記第2距離画像を取得してもよい。 The image acquisition unit inputs one of the two images to the deep learning model that outputs the second distance image in response to the input of the image captured by the imaging device, thereby inputting the deep learning model. The second distance image output from may be acquired.
前記信頼度特定部は、前記距離画像における位置が対応している前記第1画素に対応する距離と、前記第2画素に対応する距離との差分に基づいて、当該第1画素及び当該第2画素のそれぞれの前記信頼度を特定してもよい。 The reliability specifying unit has the first pixel and the second pixel based on the difference between the distance corresponding to the first pixel corresponding to the position in the distance image and the distance corresponding to the second pixel. The reliability of each of the pixels may be specified.
前記信頼度には、最大値及び最小値が設定されているとともに、前記距離画像における位置が対応している前記第1画素の信頼度と、前記第2画素の信頼度との和は一定であり、前記信頼度特定部は、前記差分の絶対値が大きければ大きいほど、前記第2画素の信頼度が高くなるように、前記第1画素及び前記第2画素のそれぞれの前記信頼度を特定してもよい。 The maximum value and the minimum value are set for the reliability, and the sum of the reliability of the first pixel and the reliability of the second pixel corresponding to the positions in the distance image is constant. The reliability specifying unit specifies the reliability of each of the first pixel and the second pixel so that the larger the absolute value of the difference is, the higher the reliability of the second pixel is. You may.
前記第1距離画像には、前記距離が推定できなかった画素が含まれており、前記信頼度には、最大値及び最小値が設定されているとともに、前記距離画像における位置が対応している前記第1画素の信頼度と、前記第2画素の信頼度との和は一定であり、前記信頼度特定部は、前記第1距離画像における前記第1画素が、前記距離が推定できなかった画素である場合には、当該第1画素の前記信頼度を前記最小値とし、当該第1画素に対応する位置の前記第2画素の前記信頼度を前記最大値としてもよい。 The first distance image includes pixels whose distance could not be estimated, and the reliability is set to a maximum value and a minimum value, and the positions in the distance image correspond to each other. The sum of the reliability of the first pixel and the reliability of the second pixel is constant, and the reliability specifying unit cannot estimate the distance of the first pixel in the first distance image. In the case of a pixel, the reliability of the first pixel may be the minimum value, and the reliability of the second pixel at a position corresponding to the first pixel may be the maximum value.
本発明の第2の態様に係る距離画像生成方法は、コンピュータが実行する、少なくとも2つの方向から被写体を同時に撮像する撮像装置が撮像した2つの画像に基づいて生成された、前記画像を構成する複数の画素のそれぞれに対応する被写体と、前記撮像装置との距離を推定した距離画像である第1距離画像を取得するとともに、前記2つの画像のうち一方の画像に基づいて生成された前記距離画像である第2距離画像を取得するステップと、前記第1距離画像を構成する複数の画素である複数の第1画素のそれぞれと、前記第2距離画像を構成する複数の画素である複数の第2画素のそれぞれとについて、画素に対応する距離の信頼度を特定するステップと、前記距離画像における位置が対応している前記複数の第1画素及び前記第2画素のそれぞれについて、当該第1画素の信頼度と当該第2画素の信頼度とに基づいて画素値を合成することにより、距離画像を生成するステップと、を備える。 The distance image generation method according to the second aspect of the present invention constitutes the image generated based on two images captured by an imaging device that simultaneously captures a subject from at least two directions, which is executed by a computer. A first distance image, which is a distance image in which the distance between the subject corresponding to each of the plurality of pixels and the image pickup device is estimated, is acquired, and the distance generated based on one of the two images. A step of acquiring a second distance image which is an image, each of a plurality of first pixels which are a plurality of pixels constituting the first distance image, and a plurality of pixels which are a plurality of pixels constituting the second distance image. For each of the second pixels, the step of specifying the reliability of the distance corresponding to the pixel, and for each of the plurality of first pixels and the second pixel whose positions in the distance image correspond to each other, the first It includes a step of generating a distance image by synthesizing a pixel value based on the reliability of a pixel and the reliability of the second pixel.
本発明によれば、ステレオカメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所及び単眼カメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所を有する距離画像を生成することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to generate a distance image having the advantages of a distance image based on an image captured by a stereo camera and the advantages of a distance image based on an image captured by a monocular camera.
図1は、本実施形態に係る距離画像生成装置の概要を説明する図である。距離画像生成装置は、例えば、乗用車、バス、トラック等の車両に搭載されるコンピュータである。距離画像生成装置は、同じく車両に搭載され、車両の前方を撮像する撮像装置から取得した撮像画像に基づいて距離画像を生成する装置である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a distance image generation device according to the present embodiment. The distance image generator is, for example, a computer mounted on a vehicle such as a passenger car, a bus, or a truck. The distance image generation device is a device that is also mounted on the vehicle and generates a distance image based on the captured image acquired from the image capturing device that images the front of the vehicle.
ここで、撮像装置は、複数のレンズ及び複数の撮像手段を備え、少なくとも2つの方向から被写体を同時に撮像するステレオカメラである。また、距離画像は、撮像画像を構成する複数の画素のそれぞれに対応する被写体と、撮像装置との距離を示す画像である。距離画像を構成する複数の画素のそれぞれの画素値は、推定した距離を示している。 Here, the image pickup apparatus is a stereo camera provided with a plurality of lenses and a plurality of imaging means, and simultaneously captures a subject from at least two directions. Further, the distance image is an image showing the distance between the subject corresponding to each of the plurality of pixels constituting the captured image and the imaging device. The pixel value of each of the plurality of pixels constituting the distance image indicates the estimated distance.
距離画像生成装置は、図1に示すように、撮像装置が撮像した2つの撮像画像に基づいて生成された距離画像である第1距離画像ISと、当該2つの撮像画像のうち一方の画像に基づいて生成された距離画像である第2距離画像IMとを取得する。距離画像生成装置は、第1距離画像ISを構成する複数の画素のそれぞれと、第2距離画像IMを構成する複数の画素のそれぞれとについて、画素に対応する距離の信頼度を特定する。 Distance image generating apparatus, as shown in FIG. 1, one of the images of the first distance image I S and, the two imaging imaging device is a distance image generated based on two captured image captured acquiring a second distance image I M is generated distance image based on. Distance image generating apparatus, respectively of a plurality of pixels constituting the first distance image I S, for the each of the plurality of pixels constituting the second distance image I M, specifying the reliability of the distance corresponding to the pixel ..
距離画像生成装置は、距離画像における位置が対応している第1距離画像ISの画素と、第2距離画像IMの画素とを、特定した信頼度に基づいて合成することにより、距離画像ICを生成する。距離画像生成装置は、信頼度が高い画素の画素値が、信頼度が低い画素の画素値に比べて強く反映された距離画像ICを生成する。これにより、距離画像生成装置は、第1距離画像IS及び第2距離画像IMから、距離の推定精度が高い画素の画素値を強く反映した距離画像ICを生成することができる。 Distance image generating device includes a pixel of the first distance image I S a position in the range image is compatible, and the pixel of the second distance image I M, by synthesizing based on the specified reliability, range image to generate the I C. Distance image generating apparatus, the pixel value of the reliability is high pixel, and generates a range image I C, which is reflected strongly than the pixel value of unreliable pixels. Thus, the distance image generation unit may generate from the first distance image I S and the second distance image I M, range image I C to distance estimation accuracy is strongly reflects the pixel values of the high pixel.
これにより、距離画像生成装置は、第1距離画像ISにおいて、距離が推定できた画素の画素値を距離画像ICに反映させることができる。また、距離画像生成装置は、第1距離画像ISにおいて、距離が推定できなかった位置やノイズが発生した位置に対応する画素の画素値を距離画像ICに反映させず、当該位置に対応する第2距離画像IMの画素の画素値を距離画像ICに反映させることができる。したがって、距離画像生成装置は、ステレオカメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所及び単眼カメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所を有する距離画像を生成することができる。
続いて、距離画像生成装置の詳細な説明を行う。
Thus, the distance image generating apparatus, the first distance image I S, can be distances to reflect the pixel values of the pixels can be estimated to range image I C. The distance image generating apparatus, the first distance image I S, distance that could not be located and noise estimation does not reflect the pixel values of pixels corresponding to the position that occurred range image I C, corresponding to the position pixel value of the pixel in the second range image I M which can be reflected in the range image I C a. Therefore, the distance image generator can generate a distance image having the advantages of a distance image based on an image captured by a stereo camera and the advantages of a distance image based on an image captured by a monocular camera.
Subsequently, a detailed description of the distance image generator will be given.
[距離画像生成装置1の構成]
図2は、本実施形態に係る距離画像生成装置1の構成を示す図である。距離画像生成装置1は、記憶部11と、制御部12とを備えている。
[Configuration of distance image generator 1]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a distance image generation device 1 according to the present embodiment. The distance image generation device 1 includes a storage unit 11 and a
記憶部11は、例えば、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)である。記憶部11は、制御部12を機能させるための各種のプログラムを記憶する。記憶部11は、制御部12を、画像取得部121、信頼度特定部122、距離画像生成部123及び出力部124として機能させる距離画像生成プログラムを記憶する。
The storage unit 11 is, for example, a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory). The storage unit 11 stores various programs for operating the
制御部12は、図示しないCPU(Central Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部12は、記憶部11に記憶されている距離画像生成プログラムを実行することにより、画像取得部121、信頼度特定部122、距離画像生成部123及び出力部124として機能する。
The
画像取得部121は、少なくとも2つの方向から被写体を同時に撮像する撮像装置2が撮像した2つの撮像画像に基づいて生成された、撮像画像を構成する複数の画素のそれぞれに対応する被写体と、撮像装置2との距離を推定した距離画像である第1距離画像ISを取得する。また、画像取得部121は、撮像装置2が撮像した2つの撮像画像のうち一方の画像に基づいて生成された距離画像である第2距離画像IMを取得する。
The
例えば、画像取得部121は、撮像装置2から、同時刻に撮像された第1撮像画像及び第2撮像画像を取得し、これらの第1撮像画像及び第2撮像画像のステレオマッチングを行うことにより第1距離画像ISを取得する。ステレオマッチングは、例えば、同時刻に取得した第1撮像画像に含まれる各画素周辺と、第2撮像画像に含まれる各画素周辺の類似度を比較することにより同じ被写体が映る2つの画素を特定し、当該2つの画素の位置に基づいて特定された視差の大きさに基づいて、各画素に対応する被写体までの距離を推定する手法である。ステレオマッチングの具体的な手法としては、ブロックマッチングやセミグローバルマッチングが挙げられる。
For example, the
高精度にキャリブレーションされたステレオカメラのステレオマッチングによる距離画像の生成には、視差が特定できる画素については推定された距離の精度が高いという長所がある。一方、撮像装置2が撮像する2つの撮像画像のうち、左側に位置する撮像手段により撮像される画像の左端付近に映る被写体は、右側に位置する撮像手段により撮像される撮像画像には映らないことから、当該左端付近に対応する画素については視差が特定できず、距離を推定することができない。同様に、撮像装置2が撮像する2つの撮像画像のうち、右側に位置する撮像手段により撮像される画像の右端付近に映る被写体は、左側の撮像手段により撮像される撮像画像には映らないことから、当該右端付近では視差が特定できず、距離を推定することができない。 The generation of a distance image by stereo matching of a stereo camera calibrated with high accuracy has an advantage that the estimated distance accuracy is high for pixels whose parallax can be specified. On the other hand, of the two captured images captured by the imaging device 2, the subject reflected near the left end of the image captured by the imaging means located on the left side is not reflected in the captured image captured by the imaging means located on the right side. Therefore, the parallax cannot be specified for the pixel corresponding to the vicinity of the left end, and the distance cannot be estimated. Similarly, of the two captured images captured by the imaging device 2, the subject reflected near the right end of the image captured by the imaging means located on the right side is not reflected in the captured image captured by the imaging means on the left side. Therefore, the parallax cannot be specified near the right end, and the distance cannot be estimated.
よって、第1距離画像ISの右端付近又は左端付近の画素は、距離が推定できない画素となる。また、中央付近の画素であっても、一方の画像に写っていない領域の視差は特定できない。同様に、2つの撮像画像から、同じ被写体が映る2つの画素を特定できず、距離が推定することができなかったり、異なる被写体が映る2つの画素を誤ってマッチングすることにより、視差の特定に誤りが生じ、距離の推定に誤りが生じたりすることがある。したがって、ステレオマッチングによる距離画像の生成には、距離が推定できない領域が存在するという短所と、ノイズが多いという短所とがある。さらに、ステレオカメラは振動や経年劣化などにより、エピポーラ線に歪みが生じると、距離の推定精度が著しく低下するという短所がある。 Thus, pixels in the vicinity of the right end or near the left end of the first distance image I S, the distance is a pixel that can not be estimated. Further, even if the pixels are near the center, the parallax in the area not shown in one of the images cannot be specified. Similarly, the parallax can be specified by erroneously matching two pixels in which the same subject appears and the distance cannot be estimated from the two captured images or two pixels in which different subjects appear. An error may occur and the distance estimation may be incorrect. Therefore, the generation of a distance image by stereo matching has a disadvantage that there is a region where the distance cannot be estimated and a disadvantage that there is a lot of noise. Further, the stereo camera has a disadvantage that the distance estimation accuracy is significantly lowered when the epipolar line is distorted due to vibration or deterioration over time.
また、画像取得部121は、撮像装置2が撮像した1つの撮像画像の入力に対して第2距離画像IMを出力する深層学習モデルに、撮像装置2が同時に撮像した2つの撮像画像のうちの一方の画像を入力することにより、深層学習モデルから出力された第2距離画像IMを取得する。深層学習モデルによる距離画像の生成は、全ての画素において距離が推定されるとともに、低ノイズであるという長所があるものの、学習時の正解との誤差を零にすることができず、距離の推定値に一定の誤差が含まれるという短所がある。
The
なお、画像取得部121は、自身がステレオマッチングを行うことにより第1距離画像ISを取得することとしたが、これに限らず、外部装置(不図示)により生成された第1距離画像ISを取得してもよい。また、画像取得部121は、自身が撮像画像を深層学習モデルに入力することにより第2距離画像IMを取得することとしたが、これに限らない。画像取得部121は、外部装置において深層学習モデルを用いて生成された第2距離画像IMを取得してもよい。
Note that the
信頼度特定部122は、第1距離画像ISを構成する複数の画素である複数の第1画素のそれぞれと、第2距離画像IMを構成する複数の画素である複数の第2画素のそれぞれとについて、画素に対応する距離の信頼度を特定する。
ここで、信頼度には、最大値及び最小値が設定されているとともに、距離画像における位置が対応している第1画素の信頼度と、第2画素の信頼度との和は一定である。本実施形態において、信頼度の最小値は0であり、最大値は1であるものとする。第1画素の信頼度CS ij、第2画素の信頼度CM ijとすると、第1画素の信頼度CS ijと、第2画素の信頼度CM ijとの関係は、以下の式(1)により示される。ここで、iは、距離画像における横方向の画素のインデックス値であり、jは、距離画像における縦方向の画素のインデックス値である。画像のサイズをW×Hとするとiの最小値は0、最大値はW−1であり、jの最小値は0、最大値はH−1であるものとする。
信頼度特定部122は、距離画像における位置が対応している第1画素に対応する距離と、第2画素に対応する距離との差分に基づいて、当該第1画素及び当該第2画素のそれぞれの信頼度CS ij、CM ijを特定する。信頼度特定部122は、当該差分の絶対値が大きければ大きいほど、第2画素の信頼度CM ijが高くなるように、第1画素及び第2画素のそれぞれの信頼度CS ij、CM ijを特定する。
The
また、第1距離画像ISでは、距離が推定できなかった画素について、当該画素の画素値が、距離が推定できなかったことを特定可能な値に設定されている。信頼度特定部122は、第1距離画像ISにおける第1画素が、距離が推定できなかった画素である場合には、当該第1画素の信頼度CS ijを最小値とし、当該第1画素に対応する位置の第2画素の信頼度CM ijを最大値とする。
Further, in the first distance image IS , for the pixel whose distance could not be estimated, the pixel value of the pixel is set to a value that can identify that the distance could not be estimated.
具体的には、信頼度特定部122は、以下の式(2)により第2画素の信頼度CM ijを特定し、その後、特定した第2画素の信頼度CM ijを式(1)に代入することにより、当該第2画素に対応する第1画素の信頼度CS ijを特定する。式(2)において、IS ijは、第1距離画像ISの各画素(第1画素)の画素値であり、IM ijは、第2距離画像IMの各画素(第2画素)の画素値である。
Specifically, the
式(2)に示されるsigmoid(x)は、シグモイド関数であり、以下の式(3)で示される。
また、式(2)に示されるdは、オフセット値である。シグモイド関数に入力される値は、第1画素の画素値IS ijが示す距離と、第2画素の画素値IM ijが示す距離との差分の絶対値であるため、オフセット値を設定しないと、シグモイド関数から出力される値は0.5以上となる。これに対して、オフセット値を設定することにより、シグモイド関数から、0.5未満の数、すなわち、最小値に近い値を得ることができる。また、式(3)に示されるaは、シグモイド関数における傾きを変化させるパラメータである。 Further, d shown in the equation (2) is an offset value. Value input to the sigmoid function, because the distance to the pixel value I S ij of the first pixel shows the absolute value of the difference between the distance that the pixel value I M ij of the second pixel is shown, not to set the offset value Then, the value output from the sigmoid function is 0.5 or more. On the other hand, by setting the offset value, a number less than 0.5, that is, a value close to the minimum value can be obtained from the sigmoid function. Further, a shown in the equation (3) is a parameter for changing the slope in the sigmoid function.
距離画像生成部123は、距離画像における位置が対応している複数の第1画素及び第2画素のそれぞれについて、第1画素の画素値IS ij、第1画素の信頼度CS ij、第2画素の画素値IM ij、及び第2画素の信頼度CM ijに基づいて画素値を合成することにより、距離画像ICを生成する。距離画像生成部123は、距離画像における位置が対応している複数の第1画素及び第2画素のそれぞれについて、第1画素の信頼度CS ijにより重み付けがされた第1画素の画素値IS ijと、第2画素の信頼度CM ijにより重み付けがされた第2画素の画素値IM ijとを合成することにより、距離画像ICを生成する。
Distance
具体的には、距離画像生成部123は、以下の式(4)に、第1画素の画素値IS ij、第2画素の画素値IM ij、特定された信頼度CS ij及びCM ijを入力し、距離画像ICを構成する画素の画素値IC ijを算出する。距離画像生成部123は、距離画像ICを構成する全ての画素の画素値IC ijを算出することにより、距離画像ICを生成する。
出力部124は、距離画像生成部123が生成した距離画像ICを出力する。例えば、出力部124は、距離画像に基づいて、車両の前方を走行する車両や、車両の前方に存在する障害物等の検出対象の物体を検出する装置に距離画像ICを出力する。
The
[距離画像生成装置1における処理の流れ]
続いて、距離画像生成装置1における処理の流れについて説明する。図3は、本実施形態に係る距離画像生成装置1における処理の流れを示すフローチャートである。なお、距離画像生成装置1は、各タイムステップにおいて本フローチャートに係る処理を実行するものとする。
[Process flow in the distance image generator 1]
Subsequently, the flow of processing in the distance image generation device 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow in the distance image generation device 1 according to the present embodiment. The distance image generation device 1 shall execute the process related to this flowchart at each time step.
まず、画像取得部121は、第1距離画像ISを取得するとともに、第2距離画像IMを取得する(S1)。
続いて、信頼度特定部122は、第1距離画像IS及び第2距離画像IMから、位置が対応する1組の第1画素及び第2画素を選択する(S2)。
First, the
Subsequently, the
続いて、信頼度特定部122は、S2において選択された第1画素及び第2画素のそれぞれについて、式(1)及び(2)に基づいて信頼度CS ij、CM ijを特定する(S3)。
Subsequently, the
続いて、距離画像生成部123は、S2において選択された第1画素の画素値IS ij及び第2画素の画素値IM ijを、特定した信頼度CS ij、CM ijに基づいて合成する(S4)。具体的には、距離画像生成部123は、式(4)に、第1画素の画素値IS ij、第2画素の画素値IM ij、特定した信頼度CS ij、CM ijを入力することにより、距離画像ICの画素の画素値IC ijを算出する。
Then, distance
続いて、距離画像生成部123は、全ての第1画素及び第2画素が選択されたか否かを判定する(S5)。距離画像生成部123は、全ての第1画素及び第2画素が選択されたと判定すると、S6に処理を移し、全ての第1画素及び第2画素が選択されていないと判定すると、S2に処理を移す。
Subsequently, the distance
S5においてYESと判定される場合、距離画像生成部123により、距離画像ICを構成する全ての画素の画素値IC ijが算出され、距離画像ICが生成された状態となる。S6において、出力部124は、距離画像生成部123が生成した距離画像ICを出力する。
If it is determined as YES in S5, the distance
[本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態に係る距離画像生成装置1は、撮像装置2が撮像した2つの撮像画像に基づいて生成された第1距離画像ISを構成する複数の画素である複数の第1画素のそれぞれと、当該2つの撮像画像のうち一方の画像に基づいて生成された第2距離画像IMを構成する複数の画素である複数の第2画素のそれぞれとについて、画素に対応する距離の信頼度を特定する。そして、距離画像生成装置1は、距離画像における位置が対応している複数の第1画素及び第2画素のそれぞれについて、当該第1画素の信頼度と当該第2画素の信頼度とに基づいて画素値を合成することにより、距離画像ICを生成する。このようにすることで、距離画像生成装置1は、ステレオカメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所及び単眼カメラが撮像した画像に基づく距離画像の長所を有する距離画像を生成することができる。さらに、振動や経年劣化などによりステレオカメラの校正が厳密ではない状態になった場合に、ステレオカメラが撮像した画像に基づく距離画像の信頼度が低下することで、距離画像生成装置1は、自動的に単眼カメラが撮像した画像に基づく距離画像を生成することができるようになる。
[Effect of this embodiment]
As described above, the distance image generating apparatus 1 according to this embodiment, a plurality of a plurality of pixels constituting the first distance image I S the imaging apparatus 2 is generated based on two captured image captured respectively of the first pixel, for the respective plurality of second pixels of a plurality of pixels constituting the second distance image I M generated based on one image of the two captured images, corresponding to the pixels Identify the reliability of the distance to be done. Then, the distance image generation device 1 is based on the reliability of the first pixel and the reliability of the second pixel for each of the plurality of first pixels and the second pixels whose positions in the distance image correspond to each other. by combining the pixel value to generate a range image I C. By doing so, the distance image generation device 1 can generate a distance image having the advantages of the distance image based on the image captured by the stereo camera and the advantages of the distance image based on the image captured by the monocular camera. Further, when the calibration of the stereo camera becomes not strict due to vibration or deterioration over time, the reliability of the distance image based on the image captured by the stereo camera decreases, so that the distance image generator 1 automatically performs. It becomes possible to generate a distance image based on an image captured by a monocular camera.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、上述の実施の形態では、距離画像生成装置1が乗用車、バス、トラック等の車両に設けられたステレオタイプの撮像装置が撮像した撮像画像に基づいて距離画像ICを生成するものとしたが、これに限らない。距離画像生成装置1は、これらの車両に限らず、二輪車、電車等の、障害物との距離を推定することが必要な移動体に設けられたステレオタイプの撮像装置が撮像した撮像画像に基づいて、距離画像ICを生成してもよい。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof. is there. For example, all or a part of the device can be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Further, in the above embodiment, the distance image generating apparatus 1 is a passenger car, a bus, as the imaging apparatus of stereotypes provided in a vehicle such as a truck to generate a range image I C on the basis of the captured image captured However, it is not limited to this. The distance image generation device 1 is based on an image captured by a stereotype image pickup device provided not only for these vehicles but also for a moving body such as a two-wheeled vehicle or a train that needs to estimate the distance to an obstacle. Te, the range image I C may be generated.
また、距離画像生成装置1は、第1距離画像ISと、第2距離画像IMとを合成することにより距離画像ICを生成することとしたが、これに限らない。距離画像生成装置1は、第1距離画像ISの代わりに、車両に設けられたLiDAR(Light Detection and Ranging)が生成した、車両の周囲における物体と、LiDARとの距離を示す距離情報を取得してもよい。そして、距離画像生成装置1は、当該距離情報と、第2距離画像IMとを合成することにより距離画像ICを生成してもよい。LiDARが生成した距離情報において、LiDARとの距離が近い被写体については、密に情報を得られるものの、LiDARとの距離が遠い被写体については、得られる情報が疎になるという課題がある。これに対して、距離画像生成装置1が、LiDARが生成した距離情報と、第2距離画像IMとを合成することで、距離画像ICを生成することにより、LiDARとの距離が遠い被写体についての情報を補完することができる。 The distance image generating apparatus 1 includes a first range image I S, it is assumed that generates a range image I C by combining the second distance image I M, is not limited thereto. Distance image generating apparatus 1, instead of the first distance image I S, acquired LiDAR provided in the vehicle (Light Detection and Ranging) is generated, and the object around the vehicle, the distance information indicating a distance between the LiDAR You may. The distance image generating apparatus 1 includes a corresponding distance information may generate a range image I C by combining the second distance image I M. In the distance information generated by LiDAR, although information can be obtained densely for a subject having a short distance from LiDAR, there is a problem that the obtained information is sparse for a subject having a long distance from LiDAR. In contrast, the distance image generation apparatus 1, the distance information LiDAR-generated by combining the second distance image I M, by generating a distance image I C, subject distance between LiDAR is far Can be supplemented with information about.
また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Also included in the embodiments of the present invention are new embodiments resulting from any combination of the plurality of embodiments. The effect of the new embodiment produced by the combination also has the effect of the original embodiment.
1 距離画像生成装置
11 記憶部
12 制御部
121 画像取得部
122 信頼度特定部
123 距離画像生成部
124 出力部
2 撮像装置
1 Distance image generation device 11
Claims (6)
前記第1距離画像を構成する複数の画素である複数の第1画素のそれぞれと、前記第2距離画像を構成する複数の画素である複数の第2画素のそれぞれとについて、画素に対応する距離の信頼度を特定する信頼度特定部と、
前記距離画像における位置が対応している前記複数の第1画素及び前記第2画素のそれぞれについて、当該第1画素の信頼度と当該第2画素の信頼度とに基づいて画素値を合成することにより、距離画像を生成する距離画像生成部と、
を備える距離画像生成装置。 The distance between the image pickup device and the subject corresponding to each of the plurality of pixels constituting the image, which was generated based on the two images captured by the image pickup device that simultaneously images the subject from at least two directions, was estimated. An image acquisition unit that acquires a first distance image that is a distance image and also acquires a second distance image that is the distance image generated based on one of the two images.
Distances corresponding to pixels for each of the plurality of first pixels, which are the plurality of pixels constituting the first distance image, and each of the plurality of second pixels, which are the plurality of pixels constituting the second distance image. The reliability identification part that specifies the reliability of
For each of the plurality of first pixels and the second pixels whose positions correspond to each other in the distance image, pixel values are synthesized based on the reliability of the first pixel and the reliability of the second pixel. With a distance image generator that generates a distance image,
A distance image generator comprising.
請求項1に記載の距離画像生成装置。 The image acquisition unit inputs one of the two images to the deep learning model that outputs the second distance image in response to the input of the image captured by the imaging device, thereby inputting the deep learning model. Acquires the second distance image output from
The distance image generator according to claim 1.
請求項1又は2に記載の距離画像生成装置。 The reliability specifying unit has the first pixel and the second pixel based on the difference between the distance corresponding to the first pixel corresponding to the position in the distance image and the distance corresponding to the second pixel. Identifying the reliability of each of the pixels,
The distance image generator according to claim 1 or 2.
前記信頼度特定部は、前記差分の絶対値が大きければ大きいほど、前記第2画素の信頼度が高くなるように、前記第1画素及び前記第2画素のそれぞれの前記信頼度を特定する、
請求項3に記載の距離画像生成装置。 The maximum value and the minimum value are set for the reliability, and the sum of the reliability of the first pixel corresponding to the position in the distance image and the reliability of the second pixel is constant. Yes,
The reliability specifying unit specifies the reliability of each of the first pixel and the second pixel so that the larger the absolute value of the difference is, the higher the reliability of the second pixel is.
The distance image generator according to claim 3.
前記信頼度には、最大値及び最小値が設定されているとともに、前記距離画像における位置が対応している前記第1画素の信頼度と、前記第2画素の信頼度との和は一定であり、
前記信頼度特定部は、前記第1距離画像における前記第1画素が、前記距離が推定できなかった画素である場合には、当該第1画素の前記信頼度を前記最小値とし、当該第1画素に対応する位置の前記第2画素の前記信頼度を前記最大値とする、
請求項1から4のいずれか1項に記載の距離画像生成装置。 The first distance image contains pixels for which the distance could not be estimated.
The maximum value and the minimum value are set for the reliability, and the sum of the reliability of the first pixel corresponding to the position in the distance image and the reliability of the second pixel is constant. Yes,
When the first pixel in the first distance image is a pixel whose distance cannot be estimated, the reliability specifying unit sets the reliability of the first pixel as the minimum value and sets the first pixel as the minimum value. The reliability of the second pixel at the position corresponding to the pixel is set to the maximum value.
The distance image generator according to any one of claims 1 to 4.
少なくとも2つの方向から被写体を同時に撮像する撮像装置が撮像した2つの画像に基づいて生成された、前記画像を構成する複数の画素のそれぞれに対応する被写体と、前記撮像装置との距離を推定した距離画像である第1距離画像を取得するとともに、前記2つの画像のうち一方の画像に基づいて生成された前記距離画像である第2距離画像を取得するステップと、
前記第1距離画像を構成する複数の画素である複数の第1画素のそれぞれと、前記第2距離画像を構成する複数の画素である複数の第2画素のそれぞれとについて、画素に対応する距離の信頼度を特定するステップと、
前記距離画像における位置が対応している前記複数の第1画素及び前記第2画素のそれぞれについて、当該第1画素の信頼度と当該第2画素の信頼度とに基づいて画素値を合成することにより、距離画像を生成するステップと、
を備える距離画像生成方法。
Computer runs,
The distance between the imaging device and the subject corresponding to each of the plurality of pixels constituting the image, which was generated based on the two images captured by the imaging device that simultaneously images the subject from at least two directions, was estimated. A step of acquiring a first distance image which is a distance image and a step of acquiring a second distance image which is the distance image generated based on one of the two images.
Distances corresponding to pixels for each of the plurality of first pixels, which are the plurality of pixels constituting the first distance image, and each of the plurality of second pixels, which are the plurality of pixels constituting the second distance image. Steps to identify the reliability of
For each of the plurality of first pixels and the second pixels whose positions correspond to each other in the distance image, pixel values are synthesized based on the reliability of the first pixel and the reliability of the second pixel. With the steps to generate a distance image,
A distance image generation method comprising.
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WO2022224498A1 (en) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | ソニーグループ株式会社 | Recognition device, recognition method, and program |
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