JP4876080B2 - 環境認識装置 - Google Patents
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Description
一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
異なる撮像方法で撮像された2枚一組の画像の複数の組または撮像された2枚一組の画像に対して異なる画像処理方法を施して形成される2枚一組の画像の複数の組に対して、各組の2枚の画像ごとにステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差をそれぞれ割り当てて各組ごとに1枚ずつ距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記各組ごとに1枚ずつ形成された前記各距離画像をそれぞれ縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとにそれぞれ代表視差を算出し、前記各組の各距離画像の互いに対応する区分の前記各代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。
一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
前記2枚一組の画像に対してステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差を割り当てた距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記距離画像を縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとに複数種類の代表視差を算出し、対応する区分の前記複数種類の代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備え、
前記複数種類の代表視差は、前記距離画像からノイズを除去する際の閾値が異なる値に設定されて形成された複数種類の前記距離画像に基づいて算出されることを特徴とする。
一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
前記2枚一組の画像に対してステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差を割り当てた距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記距離画像を縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとに複数種類の代表視差を算出し、対応する区分の前記複数種類の代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備え、
前記複数種類の代表視差は、前記距離画像を分割する前記区分の画素幅が異なる画素幅に設定されることで算出される複数種類の代表視差であることを特徴とする。
一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
前記2枚一組の画像に対してステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差を割り当てた距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記距離画像を縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとに複数種類の代表視差を算出し、対応する区分の前記複数種類の代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備え、
前記選択手段は、前記各区分ごとにそれぞれヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムにおける前記視差の最頻値を前記代表視差として算出し、前記各区分のヒストグラムとして、前記ヒストグラムの最大値、最小値または階級幅の少なくとも1つが変更された複数種類のヒストグラムを用いることで前記複数種類の代表視差を算出することを特徴とする。
X1=CD/2+Z1×PW×(i1−IV) …(2)
Y1=CH+Z1×PW×(j1−JV) …(3)
Z1=CD/(PW×(dp1−DP)) …(4)
X2=CD/2+Z2×PW×(i2−IV) …(5)
Y2=CH+Z2×PW×(j2−JV) …(6)
Z2=CD/(PW×(dp2−DP)) …(7)
Cua=γ/V …(8)
Re=(1+Asf・V2)・(Lwb/δ) …(9)
Cua=1/Re …(10)
なお、本実施形態では、画像処理手段として画像処理手段6a、6bの2系統を設け、撮像された2枚一組の画像(基準画像TOと比較画像TC)に対して異なる画像処理方法を施して2枚一組の画像を2組(基準画像TOと比較画像TCの生データの組と基準エッジ画像TEOと比較エッジ画像TECの組)を形成する場合について説明した。しかし、異なる画像処理方法を施して形成する2枚一組の画像の組を3組以上形成するように構成することも可能である。
また、本実施形態では、基準画像TOと比較画像TCに対する画像処理方法が異なる2枚一組の画像の組として、基準画像TOと比較画像TCに対してノイズの除去等の画像補正等の画像処理のみが行われた、いわば生の基準画像TOと比較画像TCの組と、エッジ処理を施した基準エッジ画像TEOと比較エッジ画像TECの組とを用いる場合について説明した。
また、本願出願人により先に提出された特開平10−285582号公報等に記載されているように、距離画像に含まれるノイズを効率的に除去するために、距離画像中で隣接する視差dpの情報の差が例えば±1[ピクセル]であればグループ化する等の方法で視差dpの情報同士を図15に示すようにグループg1〜g3のようにグループ化して、同じグループgに属する視差dpの情報の数が予め設定された閾値以上であるグループg1、g3は有効なデータとして採用し、閾値未満であるグループg2はノイズとして棄却するという処理が行われる場合がある。本実施形態でもこの方法が採用されている。
また、上記の撮像された2枚一組の画像に対して異なる画像処理方法を施して形成される2枚一組の画像の複数の組として、メインカメラ2aやサブカメラ2bにより撮像された基準画像TOと比較画像TCの組の明るさを変えない元の基準画像TOと比較画像TCの組と、基準画像TOと比較画像TCの組に対して画像補正部4や前処理手段9で画像の明るさを変えて形成した2枚の画像の組の計2組を用いるように構成することが可能である。
また、同じ2枚一組の画像から形成された距離画像に対して、それを分割する図4に示したような縦方向に延在する区分の画素幅を変え、例えば所定の画素幅の区分Dkに分割した距離画像と、その2倍の画素幅を有する区分Dmに分割した距離画像とを形成し、各距離画像の各区分Dk、Dmごとに代表視差を算出し、互いに対応する区分Dk、Dmの各代表視差のうちいずれかを選択するように構成することも可能である。
また、同じ2枚一組の画像から形成された距離画像を同じ画素幅の複数の区分Dnに分割するが、選択手段11で各区分Dnについてそれぞれヒストグラムを作成する際、1つの区分Dnについてヒストグラムの最大値、最小値または階級幅の少なくとも1つを変更した複数種類のヒストグラムを作成し、当該複数種類のヒストグラムについてそれぞれ代表視差を算出してそのいずれかを選択するように構成することも可能である。
上記の変形例2から変形例6までは、メインカメラ2aおよびサブカメラ2bで撮像された基準画像TOと比較画像TCに対する画像処理方法が異なり、或いはそれらから形成された距離画像に対する処理の方法が異なる2枚一組の画像の組として、本発明を適用する場合について述べた。しかし、メインカメラ2aおよびサブカメラ2bで撮像された第1基準画像TO1および第1比較画像TC1と、同じメインカメラ2a等で撮像方法を変更し、撮像条件を変えて撮像された第2基準画像TO2および第2比較画像TC2とに対して処理を構成することも可能である。
なお、上記の本実施形態および変形例1〜7をそれぞれ組み合わせて行うことが可能である。そして、2枚一組の画像を得るための異なる撮像方法、2枚一組の画像に対する異なる画像処理方法、或いは距離画像に対する異なる処理のしかたにより得られた複数種類の代表視差dpnの中から優秀な代表視差dpnを選択し、それに基づいて周囲の環境中から対象物(立体物)を検出して環境を認識することが可能となる。
また、上記の2枚一組の画像を得るための撮像方法(撮像条件)や、2枚一組の画像に対する画像処理方法や、距離画像TZに対する処理のしかたを所定の条件に下で切り替えるように構成することも可能である。
2 撮像手段
2a、2b 一対のカメラ(メインカメラ、サブカメラ)
7、7a、7b ステレオマッチング手段
11 選択手段
12 検出手段
Dn 区分
dp 視差
dpn 区分の代表視差
dpn1、dpn2 代表視差
Fn 度数
Hn1、Hn2 ヒストグラム
O、S 立体物
PBO 画素ブロック
TEO、TEC エッジ処理が施された2枚の画像(基準エッジ画像、比較エッジ画像)
TO、TC 2枚一組の画像(基準画像、比較画像)
TO * 解像度を変えて形成された画像
TZ、TZ1、TZ2 距離画像
Vah 対象(先行車両)
(Xold,Yold,Zold) 前回のサンプリング周期で検出された対象の位置
Z 距離
Zest 今回のサンプリング周期における対象までの距離
Zn 代表距離
σ2 分散
Claims (16)
- 一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
異なる撮像方法で撮像された2枚一組の画像の複数の組または撮像された2枚一組の画像に対して異なる画像処理方法を施して形成される2枚一組の画像の複数の組に対して、各組の2枚の画像ごとにステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差をそれぞれ割り当てて各組ごとに1枚ずつ距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記各組ごとに1枚ずつ形成された前記各距離画像をそれぞれ縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとにそれぞれ代表視差を算出し、前記各組の各距離画像の互いに対応する区分の前記各代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする環境認識装置。 - 前記異なる撮像方法で撮像された2枚一組の画像の複数の組とは、前記撮像手段の撮像条件を変えて撮像された2枚一組の画像の複数の組であることを特徴とする請求項1に記載の環境認識装置。
- 前記撮像された2枚一組の画像に対して異なる画像処理方法を施して形成される2枚一組の画像の複数の組は、前記撮像手段により撮像された2枚の画像の組、前記2枚一組の画像に対してそれぞれエッジ処理が施されて形成された2枚の画像の組、前記2枚一組の画像の解像度をそれぞれ変えて形成された2枚の画像の組、または画像の明るさをそれぞれ変えて形成された2枚の画像の組のいずれかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の環境認識装置。
- 前記選択手段は、前記距離画像からノイズを除去する際の閾値を変更して前記2枚の画像の組を形成することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の環境認識装置。
- 前記選択手段は、前記撮像された2枚一組の画像から形成された前記距離画像を分割する前記区分の画素幅を変更して形成した前記各区分ごとにそれぞれ代表視差を算出し、互いに対応する前記区分の前記各代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択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環境認識装置。
- 前記選択手段は、前記各組ごとに形成された前記各距離画像の前記複数の区分について各区分ごとにそれぞれヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムにおける前記視差の度数に基づいてその最頻値を前記代表視差として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環境認識装置。
- 前記選択手段は、前記各組ごとに形成された各距離画像の対応する区分の前記各代表視差のうち、度数が最大の代表視差、分散が最小となるヒストグラムに基づく代表視差、前記最頻値が最も大きい代表視差、または前回のサンプリング周期で検出された前記対象の位置から推定される今回のサンプリング周期における当該対象までの距離に最も近い距離を与える代表視差のいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とすることを特徴とする請求項6に記載の環境認識装置。
- 前記選択手段は、前記撮像された2枚一組の画像から形成された前記距離画像の前記複数の区分について各区分ごとにそれぞれ作成する前記ヒストグラムの最大値、最小値または階級幅の少なくとも1つを変更した複数種類のヒストグラムを作成し、当該複数種類のヒストグラムについてそれぞれ前記代表視差を算出することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の環境認識装置。
- 一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
前記2枚一組の画像に対してステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差を割り当てた距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記距離画像を縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとに複数種類の代表視差を算出し、対応する区分の前記複数種類の代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備え、
前記複数種類の代表視差は、前記距離画像からノイズを除去する際の閾値が異なる値に設定されて形成された複数種類の前記距離画像に基づいて算出されることを特徴とする環境認識装置。 - 一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
前記2枚一組の画像に対してステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差を割り当てた距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記距離画像を縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとに複数種類の代表視差を算出し、対応する区分の前記複数種類の代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備え、
前記複数種類の代表視差は、前記距離画像を分割する前記区分の画素幅が異なる画素幅に設定されることで算出される複数種類の代表視差であることを特徴とする環境認識装置。 - 一対のカメラで周囲の環境中の同じ対象を撮像して2枚一組の画像を出力する撮像手段と、
前記2枚一組の画像に対してステレオマッチング処理を行い、当該画像の各画素ブロックに算出した各視差を割り当てた距離画像を形成するステレオマッチング手段と、
前記距離画像を縦方向に延びる短冊状の複数の区分に分割して各区分ごとに複数種類の代表視差を算出し、対応する区分の前記複数種類の代表視差のうちいずれかの代表視差を選択して当該区分の代表視差とし、前記区分の代表視差を前記区分ごとに選択する選択手段と、
前記各区分の代表視差に基づいて前記画像中に撮像された前記対象を検出する検出手段と、
を備え、
前記選択手段は、前記各区分ごとにそれぞれヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムにおける前記視差の最頻値を前記代表視差として算出し、前記各区分のヒストグラムとして、前記ヒストグラムの最大値、最小値または階級幅の少なくとも1つが変更された複数種類のヒストグラムを用いることで前記複数種類の代表視差を算出することを特徴とする環境認識装置。 - 前記選択手段は、所定の重み付けがなされた前記代表視差のいずれかを選択することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の環境認識装置。
- 前記2枚一組の画像を得るための前記撮像方法、前記2枚一組の画像に対する前記画像処理方法、または前記距離画像に対する処理のしかたを切り替えることが可能とされていることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の環境認識装置。
- 前記撮像方法、前記画像処理方法、または前記距離画像に対する処理のしかたの切り替えは、周囲の環境に応じて行われることを特徴とする請求項13に記載の環境認識装置。
- 前記対象は、基準面より高い位置に存在する立体物であることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の環境認識装置。
- 前記視差および前記代表視差に代えて、三角測量の原理に基づいて前記視差および前記代表視差にそれぞれ一意に対応付けられる距離および代表距離を用いて前記ステレオマッチング手段における処理および前記選択手段における処理が構成されていることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の環境認識装置。
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