JP2812525B2 - 距離計測方法 - Google Patents
距離計測方法Info
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Description
の画像から,自動的に該静止剛体の3次元形状情報を計
測する距離計測方法に関する。
止剛体の画像を2〜3枚撮影する方法, 1台のカメラの視軸を静止剛体に向けたまま基線長
Lだけ等速並進運動させ,一定時間間隔で該静止剛体の
画像をN枚撮影する方法, どちらの手法においても,撮影された静止剛体の各画
像間での対応点を求め,三角測量の原理で該静止剛体の
形状を計測する。従って計測精度をあげるためには基線
長Lをなるべく大きく取る必要がある。の手法では基
線長Lを大きく取ると,対応点の隠れなどが発生するた
め,対応点探索は困難になる。一方では対応点探索問
題を以下の様な直線抽出問題に置き換えることができる
ため,隠れなどが発生しても対応点付を行うことが可能
である。
を設定し,視点をX軸上におき,視軸をZ軸の正方向と
する。焦点距離をFとすると,ワールド座標系内の3次
元物体は面Z=F上に中心投影される。投影面座標o−
xyは視軸との交点を原点とし,各座標軸の方向はワール
ド座標系の座標軸と一致させる。視点をX軸上に移動さ
せつつ微少移動ピッチδx毎に投影画像を蓄積する。得
られた画像列を順番に並べると,第3図(b)のような
3次元画像(時空間画像Spatio−temporal image)を得
ることができる。n番目の視点位置のX座標をUとし,U
=nδxとする。このときワールド座標系内の点P(X,
Y,Z)は投影面上の点p(X′,Y′,Z′)に次式で写像
される。
拘束されることを意味し,式(2a)はその軌跡が直線で
あり,この直線の傾きから深さZを求められることを意
味している。従って時空間画像を水平線に沿って切断し
た画像(エピポーラ画像)から直線成分を抽出すること
で,ワールド座標系内の3次元物体の形状を計測するこ
とが可能である。
の2手法が存在する。
輝度変化が大きいエッジ部分だけを取り出し,このエッ
ジ部分の直線成分抽出を行う。このため,エピポーラ画
像中の輝度変化や緩やかな部分における直線成分を抽出
することは不可能である。輝度変化が緩やかな部分は,
一般的には静止剛体の曲面部分に対応しており,従っ
て,従来方法では曲面部分の形状計測が不可能である。
ピポーラ画像をある輝度レベルVqで一旦,2値化する。こ
の2値化の処理のとき,第4図(a)図示の如く輝度変
化が緩やかな部分については,第4図(b)図示の如く
偽輪郭線が現れる。この偽輪郭線は輝度変化が緩やかな
部分における等輝度線を表している。したがって輝度レ
ベルVqを該エピポーラ画像中の最低輝度レベルVminから
最高輝度レベルVmaxの範囲で,δvずつ変化させなが
ら,該エピポーラ画像の2値化を繰り返し行い,得られ
た各2値画像から偽輪郭線を抽出することで,輝度変化
が緩やかな部分においても距離計測が可能となる。すな
わち, Vqi=i・δv+Vmin ……(3) (i=0,...,(Vmax−Vmin)/δv−1) でエピポーラ画像Eを(Vmax−Vmin)/δv回2値化す
る。得られた(Vmax−Vmin)/δv枚の2値画像Eqiの
各々には,輝度レベルVqiの2値化によって偽輪郭線が
発生する。そこで2値画像Eqiに微分処理などを施し,
偽輪郭線部分を点列として表現した画像E′qiを得るこ
とができる。このE′qiを偽輪郭線画像と呼び,上記の
処理を偽輪郭線画像抽出処理と呼ぶ,各輪郭線画像にHo
ugh変換などの直線抽出手法を適用することで,偽輪郭
線を直線として特定することができる。したがって輝度
変化が緩やかな部分においても,偽輪郭線として直線成
分を抽出することで,距離計測が可能となる。
離計測が可能であるが,偽輪郭線を構成する点列集合の
バラツキはかなり大きいものとなる。これは撮像素子
(CCDなど)のバラツキ等に起因する。したがって,Houg
h変換における直線抽出の規模が,単に「通過する点列
の数が極大になるものを直線とする。」ことであるか
ら,これだけでは偽輪郭線の正確な傾きを求めること
(すなわち距離を求めること)は出来ない。また,Hough
変換による直線抽出では,パラメータ空間における累積
度数の極大値付近でSidelobeが形成されるため,単純に
閾値で累積度数を区切ると,類似したパラメータを持つ
複数本の直線を検出してしまう可能性がある。
精度化処理を付加することによって,直線検出の高精度
化を行っていた。Hough変換などの直線抽出処理におい
ては,Sidelobeの影響によって偽輪郭線の構成点列集合
C(f)に対して,N本の直線ιi(i=0,...,N−1)
が抽出された場合,もし各直線ιiが実際には同一の偽
輪郭線から抽出されたものならば,通過する点列集合C
(fi)⊆C(f)の大部分はお互いに共有される。そこ
で,以下の手順で抽出された直線情報の高精度化を行っ
ていた。
ιiに幅dをもたせた帯βiとし,各帯βiに含まれる
点列集合C(βi)を求める。
・‖は集合濃度を表す。
集合C(βi)を通過する直線Liを最小自乗法で求め
る。
過点列集合を求めているが,この処理によって偽輪郭線
を構成するバラツキのある点列集合を数え上げることが
出来る。step2では,数え上げた点列が各直線ιi間で
どれだけ共用されるかを調べて,Sidelobeの影響で誤っ
て検出された複数の直線を統合している。そしてstep3
で最小自乗法を用いて最終的な直線を正確に検出してい
た。
は,たとえ上記直線情報高精度化処理を行ったとして
も,もはや得られる直線の傾き(すなわち距離情報)の
信頼度は非常に低く,誤差の大きいものとなるという欠
点を有していた。
るから,そのギザギザの度合も,各偽輪郭線毎に様々で
ある。このギザギザの度合はそのまま,該偽輪郭線から
得られる直線成分(距離情報)の精度に影響を与える。
しかし、従来の技術では,エピポーラ画像の偽輪郭線か
ら直線成分を抽出する際に,得られた直線成分の信頼度
をチェックせずに,該直線成分から直接距離情報を算出
していた。このため,最終的に得られた3次元形状情報
は,様々な信頼度の距離情報から構成されることになっ
てしまう。この様に様々な信頼度の距離情報が混在する
と,第6図に示すように,3次元形状情報中に信頼度の高
い距離情報が突起状のノイズとして現れてしまう。
ge)を用いて静止剛体の3次元形状情報を抽出する手法
において,輝度変化が緩やかな曲面部における形状計測
を行う場合に,信頼度の低い距離情報を棄却し,均質な
信頼度の距離情報からなる3次元形状情報を抽出するこ
とである。
候補であって図示を省略している直線候補抽出処理4に
よって得られたものである。6は信頼度検定処理であっ
て,本発明においてもうけられたものである。7は直線
/距離情報変換処理,8は得られる距離情報である。
れている。当該信頼度検定処理6においては,直線Li
(なお今の場合には今だ候補である)に対応して,所定
の幅をもつ帯αiを考慮し,当該帯αiに含まれる点列
の個数を調べるようにしている。
の信頼度を検定し,信頼度の低い距離情報は棄却するこ
とで,このような突起状のノイズを除去し,均質な信頼
度の3次元形状情報を抽出することを主な特徴としてい
る。
幅をもつ帯を考え当該帯αiに含まれる点列の個数が当
該帯αiの面積と比較して多過ぎる場合には,偽輪郭線
のギザギザの度合が大きすぎ当該直線Liの信頼度が低い
ものとみなしてこれを棄却する。
く,従って均質な信頼度を持つ距離情報から3次元形状
情報をつくることは不可能であった。
示すと次の如きものである。
された直線Liに幅dをもたせた帯をαiとし,αiに含
まれる点列集合C(αi)を求める。
まれる点列個数‖C(αi)‖を求める。
ーラ画像の時間軸方向の長さT(時空間画像の枚数Mで
決まる)とから帯αiの面積S(αi)を求める(第7
図参照)。
含まれ得る点列の最大個数M(S(αi))を, M(S(αi))=S(αi)/p として求める。ただしpはエピポーラ画像における1画
素の面積である。
C(αi)‖が, ‖C(αi)‖>k・M(S(αi)) なら検出された直線Lの信頼性が低すぎるものとみな
し,Liを棄却する。さもなければLiを距離情報に変換す
る。ただし,kは0<k≦1なる定数である。
ーラ画像,2は偽輪郭線画像抽出処理,3は偽輪郭線画像,4
は直線候補抽出処理,4−1は直線抽出処理,4−2は直線
成分,4−3は直線情報高精度化処理,5は直線候補,6は信
頼度検定処理,6−1は点列集積処理,6−2は点列個数抽
出処理,6−3は帯面積抽出処理,6−4は最大点列個数抽
出処理,6−5は閾値処理,7は直線/距離情報変換処理,8
は距離情報である。
に撮影した複数枚の画像から,時空間画像を構成する。
該時空間画像からエピポーラ画像1を一枚取り出す。
すことで,該エピポーラ画像1の偽輪郭線部分を点列と
する(Vmax−Vmin/δv枚の偽輪郭線画像3を抽出す
る。ただしVmaxは該エピポーラ画像1の最高輝度レベ
ル,Vminは最低輝度レベルである。
直線候補5を抽出する。まず該輪郭線画像3にHough変
換などの直線抽出処理4−1を施して,該偽輪郭線画像
3中の直線成分4−2を抽出する。該直線抽出処理4−
1で抽出された直線成分4−2に直線情報高精度化処理
4−3を施して,直線候補5を抽出する。
度検定処理6を施して,該直線候補5の信頼度を検定す
る。まず点列集積処理6−1によって,該直線候補5に
含まれる該偽輪郭線画像3の点列を集積する。該点列集
積処理6−1で集積された点列の個数を点列個数抽出処
理6−2によって数える。一方,帯面積抽出処理6−3
によって該直線候補5が形成する帯の面積を抽出し,さ
らに最大点列個数抽出処理6−4によって該帯に含まれ
得る該偽輪郭線画像3の最大の点列個数を抽出する。そ
して,閾値処理6−5によって,点列個数抽出処理6−
2で抽出された点列個数と,最大点列個数抽出処理6−
4で抽出された最大点列個数とを比較し,該直線候補5
のデータが信頼性があるか否かを検定する。もし信頼性
があるなら直線/距離情報変換処理7によって,直線候
補5を距離情報8に変換する。
から抽出された直線候補の信頼性にバラツキがあって
も,信頼度検定処理によって信頼度の低い直線候補を棄
却するので,均質な精度の距離情報を得ることが可能と
なる。
空間画像を用いた計測手法では計測不可能であった部分
の形状計測を,均質な計測精度で実現することができ
る。
3図は時空間画像を説明する図,第4図は偽輪郭線を説
明する図,第5図は点列集合を説明する図,第6図は非
所望な突起を説明する図,第7図は帯の面積を得る説明
図を示す。 図中,1はエピポーラ画像,2は偽輪郭線画像抽出処理,3は
偽輪郭線画像,4は直線候補抽出処理,5は直線候補,6は信
頼度検定処理,7は直線/距離情報変換処理,8は距離情報
を表す。
Claims (1)
- 【請求項1】静止剛体を撮影して得られる時空間画像を
構成するエピポーラ画像から,輝度レベルの量子化を含
む処理によって等輝度線を偽輪郭線画像として抽出する
偽輪郭線画像抽出処理と, 該偽輪郭線画像抽出処理で処理された偽輪郭線画像か
ら,偽輪郭線を直線候補として抽出する直線候補抽出処
理と, 該直線候補抽出処理で抽出された直線候補の信頼度を,
該偽輪郭線画像中の偽輪郭線のギザギザの程度から判定
し,判定結果を出力する信頼度検定処理と, 該信頼度検定処理が判定した判定結果が,該直線候補の
信頼度が高いことを示すものであれば,該直線候補を距
離情報に変換する直線/距離情報変換処理とを実行し, 上記静止剛体の曲面部に相当する該エピポーラ画像中の
輝度変化が緩やかな部分から均質な信頼度をもつ距離情
報を検出するようにした ことを特徴とする距離計測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2039039A JP2812525B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 距離計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2039039A JP2812525B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 距離計測方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03242506A JPH03242506A (ja) | 1991-10-29 |
JP2812525B2 true JP2812525B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=12541981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2039039A Expired - Lifetime JP2812525B2 (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 距離計測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2812525B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
WO2009005497A1 (en) | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Thomson Licensing | Apparatus and method for reducing artifacts in images |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP2039039A patent/JP2812525B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03242506A (ja) | 1991-10-29 |
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