JP2958462B1 - Method and apparatus for correcting luminance of stereo image - Google Patents

Method and apparatus for correcting luminance of stereo image

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JP2958462B1
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stereo image
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Abstract

【要約】 【課題】ステレオ画像において、画像の特徴量の対応関
係から画像の輝度修正を行う。 【解決手段】ステレオ画像を入力し、各画像のエッジを
検出する(S1)。セグメントを抽出し(S2)、各セ
グメントの特徴量を求める(S3)。ステレオ画像間で
セグメントの対応を求め(S4)、その対応部分から遮
蔽輪郭線を除く(S5)。この処理により求まった輝度
の対応関係から輝度補正式を求め(S6)、ステレオ画
像の輝度を修正する(S7)。さらにステレオ画像間で
輝度の対応が一致するまで上述の処理を繰り返し、ステ
レオ画像の輝度修正を行う。
Kind Code: A1 Abstract: In a stereo image, the brightness of the image is corrected based on the correspondence between the feature amounts of the image. A stereo image is input, and edges of each image are detected (S1). Segments are extracted (S2), and the feature amount of each segment is determined (S3). The correspondence of the segments is obtained between the stereo images (S4), and the occluding outline is removed from the corresponding portion (S5). A luminance correction equation is obtained from the correspondence of luminance obtained by this processing (S6), and the luminance of the stereo image is corrected (S7). Further, the above-described processing is repeated until the correspondence of luminance between the stereo images matches, and the luminance of the stereo image is corrected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3次元幾何形状復元に
有用なステレオ画像修正方法及び装置に関する。例え
ば、産業用視覚システムやロボットに視覚を与えるため
に利用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereo image correcting method and apparatus useful for three-dimensional geometric shape restoration. For example, it can be used to give vision to industrial vision systems and robots.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステレオ画像からそのシーンに存在する
3次元幾何形状を復元する手法は、撮影時のカメラの相
対位置関係が既知である場合、画像間で各画素の対応を
探索し、三角測量の原理によって3次元情報を復元する
ものである。このステレオ対応探索を行い、3次元情報
を生成する手法としては、例えば次のような手法が知ら
れている。
2. Description of the Related Art A method of restoring a three-dimensional geometric shape existing in a scene from a stereo image is based on a known relative positional relationship of a camera at the time of photographing. The three-dimensional information is restored according to the principle described above. As a method of performing the stereo correspondence search and generating three-dimensional information, for example, the following method is known.

【0003】(1)第1に、一方の画像の一部(窓)を
取出し、それと同じ輝度分布を持つ窓をもう一方から見
つけ出す、つまり、相互の窓の相関を計算し、その値が
高いものを探し出して画像間の対応を求め、3次元形状
を復元する手法で、一般に相関法と呼ばれるものであ
る。この手法により、3次元面情報を復元できる。相関
法には大きく2通りあり、正規化された評価式を使う方
法と差分評価式を使う方法がある。図1に示すように、
前者の方法は、テクスチャなどのような相関窓内で輝度
変化が顕著な領域には有効であり、正規化しているため
絶対的な輝度一致がなくても良い。しかし、シェイジン
グ領域のように滑らかに輝度が変化する部分に対しては
誤対応を起こす可能性がある。シェイジング領域の正し
い視差を計算するためには、後者の方法が有効であり、
そのためには画像間の輝度対応が正しくなければならな
い。つまり、画像すべての領域の輝度に基づく正確な対
応関係を求めるためには、画像間の輝度調整が正しく行
われている必要がある。
(1) First, a part (window) of one image is taken out, and a window having the same luminance distribution is found out from the other, that is, the correlation between the windows is calculated, and the value is high. This is a method of finding a thing and finding correspondence between images and restoring a three-dimensional shape, and is generally called a correlation method. With this method, three-dimensional surface information can be restored. There are roughly two types of correlation methods, a method using a normalized evaluation expression and a method using a difference evaluation expression. As shown in FIG.
The former method is effective for an area where a luminance change is remarkable in a correlation window such as a texture and the like, and since it is normalized, there is no need for absolute luminance coincidence. However, there is a possibility that an erroneous correspondence may occur in a portion where the luminance changes smoothly, such as a shading region. To calculate the correct disparity in the shading area, the latter method is effective,
To do so, the luminance correspondence between images must be correct. That is, in order to obtain an accurate correspondence based on the luminance of all the regions of the image, it is necessary that the luminance adjustment between the images is correctly performed.

【0004】(2)第2に、画像の高次特徴量を検出し
て、その対応関係を求める構造解析法があり、例えば、
輝度変化が大きい部分、つまり、領域の境界線であるエ
ッジを検出して、それを局所的形状により意味のある線
分であるセグメントに分割し、このセグメントを単位と
するステレオ対応探索を行うことにより、その対応関係
から3次元形状を復元するセグメントベーストステレオ
法がある。この手法により、物体の輪郭線の3次元情報
を復元できる。エッジ部分は輝度が異なる領域間の境界
線であり、画像間で絶対的な輝度の一致がなくても、ほ
ぼ同じ場所にエッジは検出される。それゆえに、この特
徴量を用いるセグメントベーストステレオ法は輝度変化
に対して頑健である長所がある。しかし、この手法では
最初に求めた特徴量(エッジ部分など)しか3次元形状
が復元されず、面情報を復元できない問題がある。
(2) Secondly, there is a structural analysis method for detecting a high-order feature amount of an image and obtaining a correspondence between the features.
To detect a portion where the luminance change is large, that is, an edge which is a boundary line of a region, divide it into a segment which is a meaningful line segment by a local shape, and perform a stereo correspondence search using this segment as a unit. Therefore, there is a segment-based stereo method for restoring a three-dimensional shape from the correspondence. With this method, the three-dimensional information of the contour of the object can be restored. The edge portion is a boundary line between regions having different luminances, and edges are detected at almost the same location even when absolute luminances do not match between images. Therefore, the segment-based stereo method using this feature amount has an advantage that it is robust against luminance change. However, this method has a problem that the three-dimensional shape is restored only in the feature amount (edge portion or the like) obtained first, and the plane information cannot be restored.

【0005】上記のように3次元の面情報を復元するた
めには相関法が有効であるが、正確な情報を得るために
は、画像間の輝度の調整が不可欠である。従来では、画
像撮影時にカメラの微調整を行うことで、画像間の輝度
調節を行ってきたが、調整し切れない場合があったり、
既に撮影済みの画像に関しては、手動で画像間の明るさ
の修正をする必要があった。
As described above, the correlation method is effective for restoring three-dimensional surface information, but in order to obtain accurate information, it is essential to adjust the luminance between images. Conventionally, brightness adjustment between images has been performed by performing fine adjustment of the camera at the time of image shooting, but sometimes it can not be adjusted completely,
For images that have already been taken, it was necessary to manually correct the brightness between the images.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般に、ステレオ画像
間で輝度調節が正確になされていない場合、相関法で3
次元幾何形状を復元しても正確な情報を得られることが
できなかった。
In general, when the brightness adjustment between stereo images is not accurately performed, the correlation method is used.
Even when the dimensional geometry is restored, accurate information cannot be obtained.

【0007】本発明は、以上のような点を鑑み、上記の
ような、画像撮影時に輝度調整がしきれない場合、およ
び、撮影済の画像の輝度修正に対する問題点に着目して
なされたもので、輝度の変動には比較的頑健である特徴
の画像間の対応関係を、例えばセグメントベーストステ
レオ法などで求め、その対応部分の輝度情報を用いてス
テレオ画像の輝度修正を行う方法を提供することを目的
としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention has been made in view of the above-described problems in the case where the luminance adjustment cannot be performed at the time of photographing an image and the problem of correcting the luminance of a photographed image. Thus, a method is provided in which the correspondence between images of features that are relatively robust to variations in brightness is determined by, for example, a segment-based stereo method, and the brightness of the stereo image is corrected using the brightness information of the corresponding portion. It is intended to be.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るステレオ画
像の輝度修正方法は、ステレオ画像において、エッジを
検出して局所的形状によりセグメントに分割し、セグメ
ントの特徴量を求める工程と、前記特徴量に基づき、セ
グメントを対応単位とするステレオ対応探索処理により
ステレオ画像間の対応関係を求める工程と、ステレオ画
像において、対応部分から遮蔽輪郭線部分を除去する工
程と、ステレオ画像において、対応関係にある点列の輝
度情報を用いて画像の輝度修正を行う工程を有するよう
にしたものである。また、本発明に係るステレオ画像の
輝度修正装置は、ステレオ画像において、エッジを検出
して局所的形状によりセグメントに分割し、セグメント
の特徴量を求める手段と、前記特徴量に基づき、セグメ
ントを対応単位とするステレオ対応探索処理によりステ
レオ画像間の対応関係を求める手段と、ステレオ画像に
おいて、対応部分から遮蔽輪郭線部分を除去する手段
と、ステレオ画像において、対応関係にある点列の輝度
情報を用いて画像の輝度修正を行う手段を備えたもので
ある。
According to the present invention, there is provided a method for correcting luminance of a stereo image, comprising the steps of detecting edges in a stereo image, dividing the image into segments by a local shape, and obtaining a feature amount of the segment. Based on the amount, obtaining a correspondence relationship between the stereo images by a stereo correspondence search process using a segment as a correspondence unit, removing the occluded contour portion from the corresponding portion in the stereo image, The method has a step of correcting the brightness of an image using the brightness information of a certain point sequence. Further, the brightness correction apparatus for a stereo image according to the present invention includes a means for detecting an edge in a stereo image, dividing the segment into segments by a local shape, and calculating a feature amount of the segment, and mapping the segment based on the feature amount. A means for obtaining a correspondence between stereo images by a stereo correspondence search process as a unit, a means for removing an occluding contour portion from a corresponding part in a stereo image, and a method for obtaining luminance information of a point sequence having a correspondence in a stereo image. And means for correcting the brightness of the image by using the function.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明に係るステレオ画像の輝度
修正方法及び装置は、ステレオ画像において、エッジを
検出して局所的形状によりセグメントに分割し、セグメ
ントの特徴量を求め、前記特徴量に基づき、セグメント
を対応単位とするステレオ対応探索処理によりステレオ
画像間の対応関係を求め、ステレオ画像において、対応
部分から遮蔽輪郭線部分を除去し、ステレオ画像におい
て、対応関係にある点列の輝度情報を用いて画像の輝度
修正を行うものである。図2はその工程を示す工程図で
ある。以下、図3〜図18の各図とともにステレオ画像
の輝度修正過程について、順を追って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A stereo image luminance correcting method and apparatus according to the present invention detects edges in a stereo image, divides the segment into segments according to a local shape, obtains a feature amount of the segment, and calculates the feature amount of the segment. The correspondence between stereo images is obtained by a stereo correspondence search process using a segment as a correspondence unit based on the correspondence information. In the stereo image, an occluding contour portion is removed from a corresponding portion, and luminance information of a corresponding point sequence in the stereo image is obtained. Is used to correct the brightness of the image. FIG. 2 is a process chart showing the process. Hereinafter, the process of correcting the luminance of the stereo image will be described step by step with reference to FIGS. 3 to 18.

【0010】(1)エッジ検出(S1) まず、領域を分ける境界線、つまり、輝度変化が大きい
部分で、エッジを検出する。複数枚の画像で構成される
ステレオ画像(図3)の各画像に対して、例えば、図4
に示すような3×3の窓を持つSobelオペレータの
積和を各点で計算し、非極大値を消去した後、閾値と比
較した結果により延長の画像処理を施すことによって、
図5に示すようなエッジ部分を抽出する。ここで言うエ
ッジは、画素点の集まり、つまり、点列である。ここで
検出したエッジ部分は輝度変化の大きい部分で、領域と
領域を分割する境界線であり、ステレオ画像間で絶対的
な輝度の一致がなくても、上記のような手法でほぼ同じ
場所にエッジは検出される。それゆえに、この特徴量は
輝度変化に対する依存性が低く、頑健である。
(1) Edge Detection (S1) First, an edge is detected at a boundary dividing a region, that is, a portion where a change in luminance is large. For each image of the stereo image (FIG. 3) composed of a plurality of images, for example, FIG.
By calculating the product sum of the Sobel operator having a 3 × 3 window at each point as shown in, eliminating non-maximal values, and performing extended image processing based on the result of comparison with the threshold value,
An edge portion as shown in FIG. 5 is extracted. The edge referred to here is a group of pixel points, that is, a point sequence. The edge part detected here is a part where the luminance change is large, and is a boundary line that divides the region, and even if there is no absolute luminance match between the stereo images, the edge part is located at almost the same place by the above method. Edges are detected. Therefore, this feature amount has low dependency on the luminance change and is robust.

【0011】(2)セグメント抽出(S2) 検出されたエッジをその局所的形状により、図6に示す
特徴点:分岐点、屈折点、変曲点、遷移点でセグメント
に分割する。分岐点は、その点から線分が3本以上分岐
している点であり、屈折点は角度の異なる直線と直線を
結ぶ点である。変曲点は、曲率の違う曲線と曲線を結ぶ
点であり、遷移点は直線と曲線を結ぶ点である。この特
徴点間の点の集まりによって構成される線分をセグメン
トと呼ぶ。
(2) Segment extraction (S2) The detected edge is divided into segments at the characteristic points shown in FIG. 6: branch points, refraction points, inflection points, and transition points according to the local shape. A branch point is a point where three or more line segments branch from that point, and a refraction point is a point connecting straight lines with different angles. The inflection point is a point connecting the curves with different curvatures, and the transition point is a point connecting the straight line and the curve. A line segment formed by a group of points between the feature points is called a segment.

【0012】(3)セグメント情報獲得(S3) 各セグメントは点の集まりである点列によって構成さ
れ、セグメントの形状、長さ、方向、輝度などの各セグ
メントが有する特徴量を計算する。特徴量であるセグメ
ントの形状は、図7に示すように、直線,凹曲線,凸曲
線の3種類に分類する。曲線の凹凸の判定は、セグメン
トが属する領域がセグメントの向きに対して右側に見る
ようにした場合に領域に食い込むような場合は凹曲線、
領域を包むような場合は凸曲線としている。セグメント
の長さは、セグメントを構成する点列の点の数を長さと
して定義する。セグメントの方向はセグメントの始点か
ら終点への画像面上での向きを意味する。また、セグメ
ントを構成する各点における輝度情報を求める手法を図
8を用いて説明する。まず、領域1と領域2を分ける境
界線であるセグメント上にある点は領域を分割する点で
あり、領域1と領域2の両方に属する点である。そこ
で、この点の輝度情報として、領域1の情報、領域2の
情報の両方を与える。まず、領域1に関する情報とし
て、注目点における接線方向と垂直で、領域1の方向を
向く法線を求める。その法線方向上にある近傍点におい
て、微分値を計算する。近傍の点のうち、微分値が一番
小さい点を求め、その輝度値と微分値を注目点の領域1
の輝度情報とする。輝度情報はこのようにエッジ部分そ
れ自身の輝度情報ではなく、その点が属する領域での輝
度情報を反映した点の情報を与えることになる。この注
目点の領域2に関する輝度情報も同様に求めることがで
きる。この処理をセグメントを構成する各エッジ点に対
して行う。
(3) Acquisition of segment information (S3) Each segment is composed of a sequence of points, which is a group of points, and calculates a feature amount of each segment such as the shape, length, direction, and luminance of the segment. As shown in FIG. 7, the shape of the segment, which is the feature quantity, is classified into three types: a straight line, a concave curve, and a convex curve. The determination of the unevenness of the curve is a concave curve if the area to which the segment belongs looks like a bite into the area when viewed to the right with respect to the direction of the segment,
When the area is wrapped, a convex curve is used. The length of a segment is defined as the number of points in a point sequence forming the segment. The direction of the segment means the direction on the image plane from the start point to the end point of the segment. In addition, a method of obtaining luminance information at each point constituting a segment will be described with reference to FIG. First, a point on the segment which is a boundary line that separates the region 1 and the region 2 is a point that divides the region and belongs to both the region 1 and the region 2. Therefore, both information of the area 1 and information of the area 2 are given as the luminance information of this point. First, a normal line perpendicular to the tangent direction at the point of interest and facing the direction of the region 1 is obtained as information on the region 1. At a nearby point on the normal direction, a differential value is calculated. Among the neighboring points, a point having the smallest differential value is obtained, and the luminance value and the differential value are determined in the attention point area 1.
Brightness information. As described above, the luminance information gives not the luminance information of the edge portion itself but information of a point reflecting the luminance information in the area to which the point belongs. The luminance information on the area 2 of the point of interest can be obtained in the same manner. This processing is performed for each edge point constituting the segment.

【0013】(4)セグメント対応(S4) ステレオ画像において、ステップS2、S3で求めたセ
グメントを対応単位として対応を求める。今回は一例と
して、セグメントベーストステレオ法による対応検索方
法を示す。その処理手順は図9に示すものであり、この
順に従って説明する。
(4) Segment Correspondence (S4) In a stereo image, correspondence is determined using the segments determined in steps S2 and S3 as corresponding units. This time, as an example, the correspondence search method by the segment-based stereo method is shown. The processing procedure is shown in FIG. 9 and will be described in this order.

【0014】まず、ステレオ画像間で対応関係が成り立
つセグメントの組、対応候補を見つける。ステレオ画像
間において、一方の画像のある点に対応するもう一方の
点は図10に示すように2つのカメラの焦点の位置と観
測している点で構成される平面と画像面が交差する直線
上に存在する。これをエピポーラ線と呼び、対応点探索
は画像全体ではなく、このエピポーラ線上のみを探索す
ればよい。これをエピポーラ条件と呼ぶ。そこで、セグ
メントの対応関係を求める際、このエピポーラ条件を用
いる。この条件を満し、かつ、ステップS3で求めたセ
グメントの特徴量であるセグメントの形状、方向、輝度
などが類似していて、矛盾しないセグメントの組を探
し、すべての条件を満すものを対応候補とする。そし
て、その対応候補の輝度、長さを考慮して局所類似度を
求める。
First, a set of segments for which a correspondence is established between stereo images and a correspondence candidate are found. Between the stereo images, the other point corresponding to a certain point in one image is a straight line where the plane intersecting the plane of the focal point of the two cameras and the observed point and the image plane as shown in FIG. Present on. This is called an epipolar line, and the search for the corresponding point need not be performed on the entire image, but only on the epipolar line. This is called an epipolar condition. Therefore, this epipolar condition is used when obtaining the correspondence between segments. A search is made for a set of segments that satisfy this condition and that have similar segment shapes, directions, luminances, and the like, which are the feature amounts of the segment obtained in step S3, and that satisfy all the conditions. Make it a candidate. Then, the local similarity is obtained in consideration of the brightness and length of the correspondence candidate.

【0015】次に、求めた対応候補同志の接続性を調べ
る。それぞれの画像において、構成するセグメントが滑
らかに接続したり、同じような形状を構成したりするか
を、 (a)セグメント間の距離の差 (b)セグメント間の輝度の差 (c)セグメントのなす角度の差 の3要素で評価し、これらの条件をすべて満す対応候補
は接続していると見なす処理を行う。
Next, the connectivity of the obtained correspondence candidates is examined. In each image, it is determined whether the constituent segments are smoothly connected or form a similar shape. (A) Difference in distance between segments (b) Difference in luminance between segments (c) Evaluation is performed using the three elements of the angle difference to be made, and processing is performed to determine that correspondence candidates satisfying all of these conditions are connected.

【0016】この求めた接続性を基に、一方の画像の境
界線と類似したセグメントの集まりをもう一方の画像中
から求める処理を行う。つまり、同じような形をした境
界線を見つけ出す処理を行う。ここでは接続しているセ
グメント群(以後、パスと呼ぶ)の局所的な類似度の和
集合を求め、パスの類似度としてパスを構成する各対応
候補のセグメントにパスの類似度を与える。これは局所
的な類似性ではなく、境界線の形状の類似性を鑑みた処
理であり、大局的な類似性を意味するものである。
Based on the obtained connectivity, a process of obtaining a set of segments similar to the boundary line of one image from another image is performed. That is, a process of finding a boundary line having a similar shape is performed. Here, a union of local similarities of connected segment groups (hereinafter, referred to as paths) is obtained, and the path similarity is given to each corresponding candidate segment forming the path as the path similarity. This is not a local similarity but a process considering the similarity of the shape of the boundary line, and means a global similarity.

【0017】そして、求めた類似度を評価基準として、
選ばれた対応候補の中から対応が重なり合わない、つま
り、対応関係が一対一になる正しい対応を求める。つま
り、一方の画像のあるセグメントに対して、もう一方の
画像の複数のセグメントが候補として残っている場合、
先に求めた類似度を大きさでソートして、類似度の一番
大きいものを正しい対応として残し、それ以外のものは
類似度の大きいものから、既に求めた対応セグメントと
対応区間が重ならないものを残す処理を行うことであ
る。この処理により求まったセグメントは図11の太線
部分である。
Then, using the obtained similarity as an evaluation criterion,
From the selected correspondence candidates, the correspondences are not overlapped, that is, a correct correspondence in which the correspondence relationship is one-to-one is obtained. In other words, if one segment in one image has more than one candidate in the other image,
Sort the previously obtained similarities by size and leave the one with the highest similarity as the correct correspondence, and the other ones with the highest similarity do not overlap the corresponding segment already obtained and the corresponding section That is, a process of leaving a thing. The segment obtained by this processing is the thick line portion in FIG.

【0018】(5)遮蔽輪郭線除去(S5) ただし、ステップS4で求めた対応候補は図12に示す
ような曲面の輪郭線、つまり、見る方向によって見える
輪郭線が異なる、見かけ上の輪郭線である遮蔽輪郭線も
含まれている。図12の例のように視点1と視点2から
見える球の輪郭線は実際には異なる位置にあらわれる。
視点間の移動が小さい場合などはその位置ずれはほとん
ど問題にならない。そこで、ステップS4で述べた対応
評価の際には無視できるものとして対応に残している。
これは前述のように対応の評価をセグメントの接続性に
基づいて行っているからである。しかし、輝度修正にお
いては、遮蔽輪郭線の対応部分は厳密には真の対応では
ないため、この遮蔽輪郭線は用いるべきではない。修正
には真の輪郭線である固定エッジセグメントの対応関係
だけを使用する必要がある。
(5) Occlusion contour removal (S5) However, the correspondence candidate obtained in step S4 is a contour of a curved surface as shown in FIG. 12, that is, an apparent contour whose appearance is different depending on the viewing direction. Is also included. As shown in the example of FIG. 12, the outlines of the sphere viewed from the viewpoint 1 and the viewpoint 2 actually appear at different positions.
For example, when the movement between the viewpoints is small, the positional deviation hardly causes a problem. Therefore, in the correspondence evaluation described in step S4, the correspondence is left as negligible.
This is because the evaluation of the correspondence is performed based on the connectivity of the segments as described above. However, in the luminance correction, the corresponding portion of the shielding contour is not strictly a true correspondence, and thus the shielding contour should not be used. The correction needs to use only the correspondence of the fixed edge segments that are true contours.

【0019】そこで、次に遮蔽輪郭線を除く処理を行
う。一般に、遮蔽輪郭線部分の輝度変化は大きいため、
セグメントを構成する点列の各点における輝度情報の微
分値が大きくなる。この性質を利用して、対応点の輝度
情報の微分値を閾値と比較することにより、対応セグメ
ントの中から遮蔽輪郭線を除く。また、3眼以上の多眼
ステレオ画像の場合には、図13に示すように視点1と
視点2から求まる対応点を他の視点3から観測すると、
真の輪郭線でない場合はその部分に輪郭線を検出できな
い。つまり、他の視点からの画像を検証用画像として用
い、検出位置のずれから遮蔽輪郭線を除くこともでき
る。遮蔽輪郭線部分を除去した後の結果は図14とな
る。
Then, a process for removing the shielding contour is performed next. Generally, since the luminance change in the shielding contour portion is large,
The differential value of the luminance information at each point of the point sequence forming the segment increases. By utilizing this property, the differential value of the luminance information of the corresponding point is compared with a threshold value, thereby removing the occluded contour line from the corresponding segment. Further, in the case of a multi-view stereo image having three or more eyes, as shown in FIG. 13, when the corresponding points obtained from viewpoints 1 and 2 are observed from other viewpoints 3,
If it is not a true outline, no outline can be detected at that part. In other words, an image from another viewpoint can be used as a verification image, and the shielding contour can be removed from the displacement of the detection position. FIG. 14 shows the result after the removal of the shielding outline.

【0020】(6)輝度修正式計算(S6) 求まったセグメントの対応から、そのセグメントを構成
する点列の輝度情報の輝度値の関係が求まり、ステレオ
画像間の輝度の関係を求めることができる。基準となる
画像の基準画像をI1、輝度修正を被る画像をI2とし
て、輝度値に関して画像間(I1,I2)の対応点の輝
度分布は図15のようになり、この分布から画像間の輝
度修正式を求める。対応点が正しければ、点はほぼ直線
上に分布するので、直線の修正式を計算する。
(6) Calculation of brightness correction formula (S6) From the correspondence of the obtained segments, the relationship between the brightness values of the brightness information of the point sequence forming the segment is obtained, and the brightness relationship between the stereo images can be obtained. . Assuming that the reference image of the reference image is I1 and the image undergoing the luminance correction is I2, the luminance distribution of the corresponding points between the images (I1, I2) with respect to the luminance value is as shown in FIG. Find the correction formula. If the corresponding points are correct, the points are substantially distributed on a straight line, and a correction formula for the straight line is calculated.

【0021】I2(0) = a I1 + b a,b:係数 Ii(n):n回修正後の画像IiI2 (0) = a I1 + ba a, b: coefficient Ii (n): image Ii after n-times correction

【0022】Ii(0)はIiと同じである。画像I
1,I2の対応点の輝度情報のうち輝度値を用いて、当
てはめ誤差が最小になるように、最小自乗法を用いて、
補正式の係数a,bを計算する。
Ii (0) is the same as Ii. Image I
The least squares method is used to minimize the fitting error using the luminance value of the luminance information of the corresponding points of 1, 1
The coefficients a and b of the correction formula are calculated.

【0023】(7)輝度修正(S7) 得られた修正式を基に画像I2(0)の輝度修正を行
い、修正画像I2(1)を求める。被修正画像I2
(0)とその修整画像I2(1)の関係式は以下のよう
になる。
(7) Brightness Correction (S7) The brightness of the image I2 (0) is corrected based on the obtained correction formula to obtain a corrected image I2 (1). Modified image I2
The relational expression between (0) and the modified image I2 (1) is as follows.

【0024】I2(0) = a I2(1) + b 基準画像I1と輝度修正された画像I2(1)を入力ス
テレオ画像としてS1から同様な処理を繰り返し、修正
式がほぼI2(n) = I1になるまでn回繰り返す。
この繰り返し処理の補正式の係数a,bの推移は図16
となり、ほぼa= 1,b = 0となっている。繰り返
し処理の結果、画像I1とI2(n)の輝度分布は図1
7のようになる(この例ではn = 6)。この処理によ
り得られた修正画像は図18となる。
I2 (0) = a I2 (1) + b The same processing is repeated from S1 using the reference image I1 and the image I2 (1) whose luminance has been corrected as an input stereo image, and the correction equation is almost I2 (n) = Repeat n times until I1.
The transition of the coefficients a and b of the correction formula of this iterative process is shown in FIG.
Where a = 1 and b = 0. As a result of the repetition processing, the luminance distribution of the images I1 and I2 (n) is shown in FIG.
7 (n = 6 in this example). FIG. 18 shows the corrected image obtained by this processing.

【0025】以上の(1)〜(7)の処理によって、画
像データ自身を用いて、ステレオ画像を輝度対応がより
正確な修正画像に変換することができる。
By the above-described processes (1) to (7), it is possible to convert a stereo image into a corrected image whose luminance correspondence is more accurate, using the image data itself.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、輝度変
動に比較的頑健である特徴量の対応関係から、その対応
部分の輝度情報を用いて画像の輝度修正を行うことがで
き、相関法などにより3次元幾何形状復元を正しくでき
るという効果があり、産業用視覚システムやロボットに
視覚を与えるために利用することができる。
As described above, according to the present invention, the brightness of an image can be corrected using the brightness information of the corresponding portion, based on the correspondence relationship of the feature values relatively robust to brightness variations, There is an effect that the three-dimensional geometric shape can be correctly restored by a correlation method or the like, and the present invention can be used to give vision to an industrial vision system or a robot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】テクスチャ領域とシェイジング領域の相関を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a correlation between a texture area and a shading area.

【図2】本発明に係る画像修正を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing image correction according to the present invention.

【図3】原画像を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an original image.

【図4】Sobelオペレータを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a Sobel operator.

【図5】エッジを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing edges.

【図6】特徴点を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing feature points.

【図7】セグメントの形状分類を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a shape classification of a segment;

【図8】セグメントを構成する点列の各点が持つ輝度情
報を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing luminance information possessed by each point of a point sequence forming a segment.

【図9】セグメントベーストステレオ法の処理手順を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a processing procedure of the segment-based stereo method.

【図10】エピポーラ条件を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing epipolar conditions.

【図11】セグメントベーストステレオ法により求まっ
た対応セグメントを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing corresponding segments obtained by the segment-based stereo method.

【図12】遮蔽輪郭線を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a shielding contour.

【図13】遮蔽輪郭線を除去する方法を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a method of removing a shielding contour.

【図14】遮蔽輪郭線部分を除去した後の対応セグメン
トを示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a corresponding segment after removing a shielding contour portion;

【図15】原画像に対する輝度分布を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a luminance distribution for an original image.

【図16】繰り返し処理の輝度補正式の係数の推移を示
す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a transition of a coefficient of a luminance correction formula of a repetition process.

【図17】輝度修整後の輝度分布を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a luminance distribution after luminance modification.

【図18】輝度修正された画像を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an image whose luminance has been corrected.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/06 G06T 1/00 - 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G01C 3/06 G06T 1/00-7/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ステレオ画像において、エッジを検出して
局所的形状によりセグメントに分割し、セグメントの特
徴量を求める工程と、 前記特徴量に基づき、セグメントを対応単位とするステ
レオ対応探索処理によりステレオ画像間の対応関係を求
める工程と、 ステレオ画像において、対応部分から遮蔽輪郭線部分を
除去する工程と、 ステレオ画像において、対応関係にある点列の輝度情報
を用いて画像の輝度修正を行う工程と、を備えたステレ
オ画像の輝度修正方法。
1. A stereo image, comprising: a step of detecting an edge in a stereo image, dividing the segment into segments by a local shape, and obtaining a feature amount of the segment; and performing a stereo correspondence search process using the segment as a corresponding unit based on the feature amount. A step of obtaining a correspondence between images; a step of removing an occluding contour portion from a corresponding part in a stereo image; and a step of correcting the luminance of the stereo image using the luminance information of a corresponding point sequence. And a brightness correction method for a stereo image, comprising:
【請求項2】前記セグメントの特徴量を求める工程は、 セグメントを構成するエッジ上の点列の輝度情報を、エ
ッジ上の点のそれ自身の輝度値ではなく、その点が属す
る領域での輝度情報を反映した点の情報とすることから
成る請求項1に記載のステレオ画像の輝度修正方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step of obtaining the characteristic amount of the segment includes the step of calculating the luminance information of the point sequence on the edge constituting the segment, not the luminance value of the point on the edge itself, but the luminance in the area to which the point belongs. 2. The method of correcting luminance of a stereo image according to claim 1, wherein the information is information of a point reflecting the information.
【請求項3】前記エッジ点の輝度情報は、 分割される両方の領域の輝度情報を持ち、エッジ点にお
ける接線方向と垂直で、各領域の方向を向く法線を求
め、法線方向上にある近傍点において、微分値を計算
し、そのうち微分値が一番小さい点を求め、その輝度値
と微分値を注目点の各領域の輝度情報とすることから成
る請求項1又は請求項2に記載のステレオ画像の輝度修
正方法。
3. The luminance information of the edge point has luminance information of both regions to be divided, and a normal line perpendicular to a tangent direction at the edge point and directed to each region is obtained. 3. A method according to claim 1, wherein a differential value is calculated at a certain nearby point, a point having the smallest differential value is obtained, and the luminance value and the differential value are used as luminance information of each region of the point of interest. The brightness correction method of the stereo image described in the above.
【請求項4】前記遮蔽輪郭線部分を除去する工程は、 遮蔽輪郭線上のエッジ点の輝度情報の微分値が真の輪郭
線上の固定エッジ点での微分値より大きくなる性質を利
用して、遮蔽輪郭線部分の対応点列を除去することから
成る請求項1〜請求項3のいずれかに記載のステレオ画
像の輝度修正方法。
4. The method according to claim 1, wherein the step of removing the shielding contour portion uses a property that a differential value of luminance information of an edge point on the shielding contour line is larger than a differential value at a fixed edge point on a true contour line. 4. The method of correcting luminance of a stereo image according to claim 1, further comprising removing a corresponding point sequence of a shielding contour portion.
【請求項5】前記画像の輝度修正を行う工程は、 ステレオ画像において、対応関係にある点列の輝度情報
の輝度値が一致するように画像全体の輝度を修正するこ
とから成る請求項1〜請求項4のいずれかに記載のステ
レオ画像の輝度修正方法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of correcting the brightness of the image comprises correcting the brightness of the entire image in the stereo image so that the brightness values of the brightness information of the corresponding point sequence match. 5. The method of correcting luminance of a stereo image according to claim 4.
【請求項6】ステレオ画像において、エッジを検出して
局所的形状によりセグメントに分割し、セグメントの特
徴量を求める手段と、 前記特徴量に基づき、セグメントを対応単位とするステ
レオ対応探索処理によりステレオ画像間の対応関係を求
める手段と、 ステレオ画像において、対応部分から遮蔽輪郭線部分を
除去する手段と、 ステレオ画像において、対応関係にある点列の輝度情報
を用いて画像の輝度修正を行う手段と、を備えたステレ
オ画像の輝度修正装置。
6. A means for detecting an edge in a stereo image and dividing the segment into segments according to a local shape to obtain a feature amount of the segment, and performing a stereo correspondence search process using the segment as a corresponding unit based on the feature amount. Means for determining the correspondence between the images; means for removing the obscured contour part from the corresponding part in the stereo image; means for correcting the luminance of the image using the luminance information of the corresponding point sequence in the stereo image And a brightness correction device for a stereo image comprising:
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