JP5446516B2 - Image processing device - Google Patents

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Description

本発明は、基準画像に設定された注目点の対応点を参照画像から探索する画像処理装置に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus that searches a reference image for a corresponding point of an attention point set in a standard image.

近年、異なる視点から撮影された測定対象物に関する複数の画像や、同一視点から時系列に撮影された移動する測定対象物などに関する複数の時系列画像のうち、1の画像を基準画像、他の画像を参照画像として基準画像上の注目点に対応する参照画像上の対応点を探索し、得られた対応点と注目点とに基づいて、測定対象物の3次元形状を求めたり、測定対象物の移動を追跡する装置が知られている。ここで、参照画像における対応点の存在範囲を予め特定することはできないので、参照画像の全域を対応点の探索範囲に設定した対応点の探索処理が行われるのが一般的であるが、近年、参照画像の全域を探索範囲に設定することなく高精度に対応点を探索する手法として、多重解像度画像を用いる多重解像度戦略によって対応点を探索する手法が注目されている。   In recent years, among a plurality of images related to a measurement object photographed from different viewpoints and a plurality of time-series images related to a moving measurement object photographed in time series from the same viewpoint, one image is a reference image, Using the image as a reference image, a corresponding point on the reference image corresponding to the point of interest on the standard image is searched, and based on the obtained corresponding point and point of interest, the three-dimensional shape of the measurement object is obtained, or the measurement target Devices for tracking the movement of objects are known. Here, since the existence range of corresponding points in the reference image cannot be specified in advance, it is common to perform a corresponding point search process in which the entire reference image is set as the corresponding point search range. As a technique for searching for corresponding points with high accuracy without setting the entire area of the reference image as a search range, a technique for searching for corresponding points by a multi-resolution strategy using a multi-resolution image has attracted attention.

特許文献1では、多重解像度画像を用いた対応点探索において、注目する解像度の参照画像における対応点の探索結果を、解像度が1段階高い参照画像における次の対応点探索に用いること、および求められた対応点の信頼度が低い場合には、周囲の対応点の情報を用いて信頼度の低い対応点を補正することによって、高精度な対応点探索を可能とする技術が開示されている。   In Patent Document 1, in the corresponding point search using the multi-resolution image, the search result of the corresponding point in the reference image of the target resolution is used for the next corresponding point search in the reference image having one step higher resolution. In addition, when the reliability of corresponding points is low, a technique is disclosed that enables high-accuracy corresponding point search by correcting corresponding points with low reliability using information on surrounding corresponding points.

特開2001−148012号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-148012

しかし、特許文献1の画像処理装置においては、信頼度の低い対応点を補正する前の対応点探索が、多重解像度画像の参照画像の画素サイズと等しい分解能で行われるため、対応点の探索、および信頼度の低い対応点の補正において、精度上の限界があるという問題がある。   However, in the image processing apparatus of Patent Document 1, the corresponding point search before correcting the corresponding point with low reliability is performed with a resolution equal to the pixel size of the reference image of the multi-resolution image. In addition, there is a problem in that there is a limit in accuracy in correcting corresponding points with low reliability.

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、多重解像度画像を用いた対応点探索における処理コストを抑制しつつ、対応点探索の精度や信頼度を向上できる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve these problems, and provides a technique capable of improving the accuracy and reliability of the corresponding point search while suppressing the processing cost in the corresponding point search using the multi-resolution image. Objective.

上記の課題を解決するために、請求項の発明は、画像処理装置であって、2枚以上の入力画像のうちの1の入力画像を原基準画像、他の入力画像を原参照画像として取得する画像取得手段と、上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように、前記原基準画像と前記原参照画像とを低解像度化することによって、解像度の異なる複数の基準画像と複数の参照画像とをそれぞれ階層的に生成する多重解像度画像作成手段と、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのうち、同じ注目階層に属する画像を注目基準画像と注目参照画像として、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像の対応点を探索する探索処理の基準となる探索基準点を、前記注目参照画像に設定する探索基準点設定手段と、前記探索基準点を基準とする前記探索処理を行うことによって、前記対応点を探索する対応点探索手段と、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層を下位の階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が下位の階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御する制御手段と、を備え、前記対応点探索手段は、前記注目参照画像における前記対応点を、前記注目参照画像の画素サイズよりも小さいサイズを持ったサブピクセルを画像表現単位とするサブピクセル分解能で探索するとともに、前記探索基準点設定手段は、前記サブピクセル分解能で探索された前記対応点に基づいて、前記注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点を設定し、前記多重解像度画像作成手段は、前記注目階層の1つ上位の階層の基準画像および参照画像に対する前記注目基準画像および前記注目参照画像の解像度が、1よりも大きな実数rを用いて、1/rと表されるように前記低解像度化を行うとともに、前記対応点探索手段は、前記注目参照画像の画素サイズの1/r2より粗く、かつ、前記注目参照画像の画素サイズより細かい探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索する。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a view picture processor, the original reference image input images of one of the two or more input images, other input image original reference image A plurality of reference images having different resolutions and a plurality of reference images by reducing the resolution of the original reference image and the original reference image so that the resolution decreases from the upper layer to the lower layer. Multi-resolution image creating means for generating each of the reference images in a hierarchical manner, and among the plurality of reference images and the plurality of reference images, images belonging to the same attention layer as attention reference images and attention reference images, Search reference point setting means for setting a search reference point as a reference for search processing for searching for a corresponding point of the target reference image corresponding to the target point of the target reference image to the target reference image; and the search reference point In the hierarchical structure of the corresponding point search means for searching for the corresponding point by performing the search process with reference to the reference point, and the plurality of reference images and the plurality of reference images, Control for controlling the search reference point setting means and the corresponding point search means so that the search processing is sequentially executed from the lower hierarchy to the upper hierarchy by sequentially setting from the higher hierarchy to the higher hierarchy. And the corresponding point search means searches for the corresponding point in the target reference image with sub-pixel resolution using a sub-pixel having a size smaller than a pixel size of the target reference image as an image representation unit. In addition, the search reference point setting means, based on the corresponding points searched with the sub-pixel resolution, a reference picture of a hierarchy one level higher than the target hierarchy. Set the search reference point in the multi-resolution image generation means, the resolution of the target reference picture and the target reference picture with respect to the reference image and the reference image of one upper layer of the target hierarchy, greater real than 1 The resolution is reduced to 1 / r using r, and the corresponding point search means is coarser than 1 / r 2 of the pixel size of the target reference image, and the target reference image The corresponding points in the reference image of interest are searched with a search resolution finer than the pixel size.

また、請求項の発明は、請求項に記載された画像処理装置であって、前記対応点探索手段は、前記実数rを用いて、前記注目参照画像の画素サイズの1/rで表わされる探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索する。 The invention according to claim 2 is the image processing apparatus according to claim 1 , wherein the corresponding point search means is expressed by 1 / r of the pixel size of the target reference image using the real number r. The corresponding points in the target reference image are searched with a search resolution that can be obtained.

また、請求項の発明は、請求項に記載された画像処理装置であって、前記対応点探索手段は、前記実数rを用いて、前記注目参照画像の画素サイズの1/rで表わされる探索分解能よりも細かい探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索する。 The invention according to claim 3 is the image processing apparatus according to claim 1 , wherein the corresponding point search means is expressed by 1 / r of a pixel size of the target reference image using the real number r. The corresponding points in the target reference image are searched with a search resolution finer than the search resolution.

また、請求項の発明は、請求項に記載された画像処理装置であって、前記対応点探索手段は、前記実数rを用いて、前記注目参照画像の画素サイズの1/rで表わされる探索分解能よりも粗い探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索する。 The invention according to claim 4 is the image processing apparatus according to claim 1 , wherein the corresponding point search means is expressed by 1 / r of a pixel size of the reference image of interest using the real number r. The corresponding points in the target reference image are searched with a search resolution coarser than the search resolution.

また、請求項の発明は、画像処理装置であって、2枚以上の入力画像のうちの1の入力画像を原基準画像、他の入力画像を原参照画像として取得する画像取得手段と、上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように、前記原基準画像と前記原参照画像とを低解像度化することによって、解像度の異なる複数の基準画像と複数の参照画像とをそれぞれ階層的に生成する多重解像度画像作成手段と、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのうち、同じ注目階層に属する画像を注目基準画像と注目参照画像として、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像の対応点を探索する探索処理の基準となる探索基準点を、前記注目参照画像に設定する探索基準点設定手段と、前記探索基準点を基準とする前記探索処理を行うことによって、前記対応点を探索する対応点探索手段と、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層を下位の階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が下位の階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御する制御手段と、を備え、前記対応点探索手段は、前記注目参照画像における前記対応点を、前記注目参照画像の画素サイズよりも小さいサイズを持ったサブピクセルを画像表現単位とするサブピクセル分解能で探索するとともに、前記探索基準点設定手段は、前記サブピクセル分解能で探索された前記対応点に基づいて、前記注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点を設定し、前記対応点探索手段は、前記注目参照画像の画素サイズであるピクセル分解能で、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像における画素サイズのピクセル対応点を探索するピクセル対応点探索処理を行うピクセル探索手段と、前記ピクセル対応点に基づいて、前記サブピクセル分解能で、前記注目参照画像の対応点を探索するサブピクセル対応点探索処理を行うサブピクセル探索手段とを有するとともに、前記画像処理装置は、前記ピクセル対応点の探索結果に基づいて、前記ピクセル対応点の探索精度を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、前記信頼度が所定の値よりも低いか否かを判定する信頼度判定手段と、を更に備え、前記信頼度判定手段によって、前記信頼度が所定の値よりも低いと判定された場合には、前記対応点探索手段の前記サブピクセル探索手段は、前記サブピクセル対応点探索処理を不能化する。 The invention of claim 5 is the images processing apparatus, an image obtaining means for obtaining first input image among the two or more input image original reference image, the other input image as an original reference image , By reducing the resolution of the original standard image and the original reference image so that the resolution becomes lower from the upper hierarchy toward the lower hierarchy, the plurality of standard images and the plurality of reference images having different resolutions are respectively hierarchized. A multi-resolution image generating means for generating the target image, and an image belonging to the same target layer among the plurality of standard images and the plurality of reference images as a target standard image and a target reference image as a target point of the target standard image Search reference point setting means for setting a search reference point as a reference for search processing for searching for a corresponding point of the corresponding target reference image corresponding to the target reference image; and the search processing based on the search reference point. In the hierarchical structure of the corresponding point searching means for searching for the corresponding points and the plurality of reference images and the plurality of reference images, the target layer is directed from the lower layer to the upper layer. Control means for controlling the search reference point setting means and the corresponding point search means so that the search process is sequentially executed from a lower hierarchy to an upper hierarchy by sequentially setting The corresponding point search means searches for the corresponding point in the target reference image with a sub-pixel resolution using a sub-pixel having a size smaller than the pixel size of the target reference image as a unit of image representation, and the search criterion The point setting means, based on the corresponding points searched with the sub-pixel resolution, finds a search reference point in a reference image in a hierarchy one level higher than the target hierarchy. Constant, and the corresponding point searching section, said at pixel resolution is the pixel size of the target reference picture, the target reference pixel corresponding point for searching for a pixel corresponding point of pixel size in the target reference picture corresponding to the current point of the image A pixel search means for performing a search process; and a sub-pixel search means for performing a sub-pixel corresponding point search process for searching for a corresponding point of the target reference image at the sub-pixel resolution based on the pixel corresponding point. The image processing apparatus includes: a reliability calculation unit that calculates a reliability indicating a search accuracy of the pixel corresponding point based on a search result of the pixel corresponding point; and whether the reliability is lower than a predetermined value. A reliability determination unit that determines whether or not the reliability is lower than a predetermined value by the reliability determination unit. , Wherein the sub-pixel search means of the corresponding point searching section, disabling the sub-pixel corresponding point searching process.

また、請求項の発明は、画像処理装置であって、2枚以上の入力画像のうちの1の入力画像を原基準画像、他の入力画像を原参照画像として取得する画像取得手段と、上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように、前記原基準画像と前記原参照画像とを低解像度化することによって、解像度の異なる複数の基準画像と複数の参照画像とをそれぞれ階層的に生成する多重解像度画像作成手段と、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのうち、同じ注目階層に属する画像を注目基準画像と注目参照画像として、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像の対応点を探索する探索処理の基準となる探索基準点を、前記注目参照画像に設定する探索基準点設定手段と、前記探索基準点を基準とする前記探索処理を行うことによって、前記対応点を探索する対応点探索手段と、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層を下位の階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が下位の階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御する制御手段と、を備え、前記対応点探索手段は、前記注目参照画像における前記対応点を、前記注目参照画像の画素サイズよりも小さいサイズを持ったサブピクセルを画像表現単位とするサブピクセル分解能で探索するとともに、前記探索基準点設定手段は、前記サブピクセル分解能で探索された前記対応点に基づいて、前記注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点を設定し、前記対応点探索手段は、前記注目参照画像の画素サイズであるピクセル分解能で、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像における画素サイズのピクセル対応点を探索するピクセル対応点探索処理を行うピクセル探索手段と、前記ピクセル対応点に基づいて、前記サブピクセル分解能で、前記注目参照画像の対応点を探索するサブピクセル対応点探索処理を行うサブピクセル探索手段とを有するとともに、前記画像処理装置は、前記ピクセル対応点探索処理の探索結果に基づく、前記ピクセル対応点の探索精度を示す第1の信頼度、および前記サブピクセル対応点探索処理の探索結果に基づく、前記注目参照画像の前記サブピクセル分解能で探索された対応点の探索精度を示す第2の信頼度の少なくとも一方を算出する信頼度算出手段と、前記第1の信頼度が第1の所定の値より低いか否か、および前記第2の信頼度が第2の所定の値より低いか否かの少なくとも一方を判定する信頼度判定手段と、を更に備え、前記多重解像度画像作成手段は、前記注目階層の1つ上位の階層の基準画像および参照画像より解像度が低く、かつ、前記注目基準画像および前記注目参照画像よりも解像度が高くなるように前記原基準画像および前記原参照画像がそれぞれ低解像度化された画像である補助基準画像および補助参照画像を生成し、前記信頼度判定手段によって、前記第1の信頼度が前記第1の所定の値より低い、または前記第2の信頼度が前記第2の所定の値より低いと判定された場合には、(a)前記探索基準点設定手段は、前記注目参照画像の前記ピクセル対応点または前記注目階層の前記サブピクセル分解能で探索された対応点に基づいて、前記補助基準画像の注目点に対応する前記補助参照画像の対応点を探索する処理の基準となる探索基準点を、前記補助参照画像に設定し、(b)前記制御手段は、前記補助基準画像および前記補助参照画像を、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層と前記注目階層の1つ上位階層との間の中間階層として設定するとともに、前記注目階層を前記中間階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が前記中間階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御する。 The invention of claim 6 is the images processing apparatus, an image obtaining means for obtaining first input image among the two or more input image original reference image, the other input image as an original reference image , By reducing the resolution of the original standard image and the original reference image so that the resolution becomes lower from the upper hierarchy toward the lower hierarchy, the plurality of standard images and the plurality of reference images having different resolutions are respectively hierarchized. A multi-resolution image generating means for generating the target image, and an image belonging to the same target layer among the plurality of standard images and the plurality of reference images as a target standard image and a target reference image as a target point of the target standard image Search reference point setting means for setting a search reference point as a reference for search processing for searching for a corresponding point of the corresponding target reference image corresponding to the target reference image; and the search processing based on the search reference point. In the hierarchical structure of the corresponding point searching means for searching for the corresponding points and the plurality of reference images and the plurality of reference images, the target layer is directed from the lower layer to the upper layer. Control means for controlling the search reference point setting means and the corresponding point search means so that the search process is sequentially executed from a lower hierarchy to an upper hierarchy by sequentially setting The corresponding point search means searches for the corresponding point in the target reference image with a sub-pixel resolution using a sub-pixel having a size smaller than the pixel size of the target reference image as a unit of image representation, and the search criterion The point setting means, based on the corresponding points searched with the sub-pixel resolution, finds a search reference point in a reference image in a hierarchy one level higher than the target hierarchy. Constant, and the corresponding point searching section, said at pixel resolution is the pixel size of the target reference picture, the target reference pixel corresponding point for searching for a pixel corresponding point of pixel size in the target reference picture corresponding to the current point of the image A pixel search means for performing a search process; and a sub-pixel search means for performing a sub-pixel corresponding point search process for searching for a corresponding point of the target reference image at the sub-pixel resolution based on the pixel corresponding point. The image processing device includes: a first reliability indicating a search accuracy of the pixel corresponding point based on a search result of the pixel corresponding point search process; and the attention reference based on a search result of the sub pixel corresponding point search process. Calculating at least one of the second reliability levels indicating the search accuracy of the corresponding points searched with the sub-pixel resolution of the image; Determining at least one of reliability calculation means and whether or not the first reliability is lower than a first predetermined value and whether or not the second reliability is lower than a second predetermined value; Reliability determination means, wherein the multi-resolution image creation means has a resolution lower than that of the reference image and reference image of the hierarchy one level higher than the attention hierarchy, and is higher than the attention reference image and the attention reference image. Generating an auxiliary standard image and an auxiliary reference image in which the original standard image and the original reference image are reduced in resolution so as to increase the resolution, and the first reliability is generated by the reliability determination unit. Is determined to be lower than the first predetermined value, or the second reliability is lower than the second predetermined value, (a) the search reference point setting means refers to the attention reference The pixel pair of the image Based on a corresponding point or a corresponding point searched at the sub-pixel resolution of the target hierarchy, a search reference point serving as a reference for processing for searching for a corresponding point of the auxiliary reference image corresponding to the target point of the auxiliary reference image (B) the control means sets the auxiliary reference image and the auxiliary reference image as the target layer in the hierarchical structure of the plurality of reference images and the plurality of reference images, respectively. Is set as an intermediate hierarchy between the target hierarchy and the one hierarchy higher than the target hierarchy, and the target hierarchy is sequentially set from the intermediate hierarchy toward the higher hierarchy, so that the search processing is performed higher than the intermediate hierarchy. The search reference point setting means and the corresponding point search means are controlled so as to be executed sequentially toward the hierarchy.

請求項1から請求項の発明によれば、サブピクセル分解能で探索された注目階層の参照画像の対応点に基づいて、1つ上位の階層の参照画像の探索基準点が設定されるので、対応点がサブピクセル分解能で探索されない場合に比べて、より狭い範囲に信頼度の高い探索基準点を設定することが可能となり、その結果、多重解像度画像の階層数を減らことや、探索基準点に基づいて設定される対応点の探索範囲を狭くすることができるので、対応点探索に係る処理コストを抑制しつつ、高精度に対応点探索を行うことが可能となる。 According to the first to sixth aspects of the present invention, the search reference point of the reference image of the next higher hierarchy is set based on the corresponding point of the reference image of the target hierarchy searched with the sub-pixel resolution. as compared with the case where the corresponding points are not searched in the sub-pixel resolution, it is possible to set a highly reliable search reference point in a narrower range, and as a result, to be reduce the number of layers of the multi-resolution images, search criteria Since the search range of the corresponding points set based on the points can be narrowed, the corresponding points can be searched with high accuracy while suppressing the processing cost related to the corresponding points search.

請求項の発明によれば、対応点を求めるサブピクセル分解能を、注目階層の参照画像の画素サイズより細かく、かつ、注目階層の2つ上位の階層の参照画像の画素サイズより粗く設定することができるので、多重解像度画像の各階層の画像を無駄なく使用して、各階層毎に逐次対応点を求めていく多重解像度戦略による対応点探索処理を効率的に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the subpixel resolution for obtaining the corresponding point is set to be finer than the pixel size of the reference image in the target layer and coarser than the pixel size of the reference image in the layer two levels higher than the target layer. Therefore, it is possible to efficiently perform the corresponding point search process by the multi-resolution strategy in which the images of each layer of the multi-resolution image are used without waste and the corresponding points are sequentially obtained for each layer.

請求項の発明によれば、注目階層の1つ上位の階層の参照画像の画素サイズ、すなわち、注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点の画素サイズと同じサイズの探索分解能で注目階層の参照画像における対応点を探索できるので、多重解像度画像の階層構成に対して、好適な処理コストで効率的に多重解像度戦略に基づく対応点探索を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the search resolution having the same size as the pixel size of the reference image of the reference layer one level higher than the target layer, that is, the pixel size of the search reference point in the reference image one level higher than the target layer. Thus, corresponding points in the reference image of the target hierarchy can be searched, and corresponding point search based on the multi-resolution strategy can be efficiently performed at a suitable processing cost with respect to the hierarchical structure of the multi-resolution image.

請求項の発明によれば、注目階層の1つ上位の階層の参照画像の画素サイズよりも細かい探索分解能で注目階層の参照画像における対応点を探索できるので、注目階層の参照画像で探索された対応点を用いて、注目階層の1つ上位の階層の参照画像で探索される対応点の信頼度を検証することが可能となり、対応点探索の信頼度を高めることができる。 According to the invention of claim 3 , since the corresponding point in the reference image in the target layer can be searched with a search resolution finer than the pixel size of the reference image in the layer one level higher than the target layer, the search is performed in the reference image in the target layer. By using the corresponding points, it becomes possible to verify the reliability of the corresponding points searched for in the reference image one level higher than the target layer, and the reliability of the corresponding point search can be increased.

請求項の発明によれば、注目階層の1つ上位の階層の参照画像の画素サイズ、すなわち、注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点の画素サイズよりも粗い探索分解能で探索された注目階層の参照画像における対応点を用いることによって、サブピクセル分解能で対応点を探索しない場合に比べて高い精度で、注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点の位置を推定することができるので、対応点探索に係る処理コストを抑制しつつ、高精度な対応点探索を行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the search resolution is coarser than the pixel size of the reference image one level higher than the target layer, that is, the pixel size of the search reference point in the reference image one level higher than the target layer. By using the corresponding points in the searched reference image of the target layer, the position of the search reference point in the reference image of the layer one level higher than the target layer can be obtained with higher accuracy than when the corresponding point is not searched with subpixel resolution. Therefore, the corresponding point search can be performed with high accuracy while suppressing the processing cost related to the corresponding point search.

請求項の発明によれば、ピクセル分解能で探索されたピクセル対応点の信頼度が低い場合には、サブピクセル分解能で対応点を探索するサブピクセル対応点探索処理が行なわれず、ピクセル対応点の信頼度の低さに起因するサブピクセル対応点探索処理の失敗を防止することができるので、対応点探索に係る処理コストを抑制することができる。 According to the invention of claim 5 , when the reliability of the pixel corresponding point searched with the pixel resolution is low, the sub-pixel corresponding point searching process for searching the corresponding point with the sub-pixel resolution is not performed, and the pixel corresponding point is searched. Since the failure of the subpixel corresponding point search process due to the low reliability can be prevented, the processing cost related to the corresponding point search can be suppressed.

請求項の発明によれば、注目階層の1つ上位階層よりも中間階層の探索範囲の画角を広げることによって、中間階層において、探索範囲内に正しい対応点が存在する確率を、注目階層の1つ上位階層よりも高めることができるとともに、注目階層よりも画素の情報量が多く、かつ、遠近競合が発生しにくい状態で対応点の探索を行うことができるので、中間階層における対応点の探索が成功する確率を高めることができ、従って、多重解像度戦略に基づく対応点の探索が成功する確率を高めることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the probability that a correct corresponding point exists in the search range in the intermediate hierarchy can be obtained by expanding the angle of view of the search range in the intermediate hierarchy higher than one hierarchy higher than the target hierarchy. The corresponding points in the intermediate layer can be searched in a state where the information amount of the pixel is larger than that of the target layer and the perspective conflict is less likely to occur. The probability of successful search of the corresponding points can be increased, and therefore the probability of successful search of corresponding points based on the multi-resolution strategy can be increased.

実施形態に係る画像処理装置を用いた3次元形状測定装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the three-dimensional shape measuring apparatus using the image processing apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る画像処理装置の要部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the composition of the principal part of the image processing device concerning an embodiment. 多重解像度基準画像を例示する図である。It is a figure which illustrates a multi-resolution reference image. 多重解像度参照画像を例示する図である。It is a figure which illustrates a multi-resolution reference image. 解像度変倍率が対応点探索処理に与える影響例を説明する図である。It is a figure explaining the example which the resolution scaling factor has on a corresponding point search process. 参照画像の多重解像度画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the multi-resolution image of a reference image. 多重解像度基準画像における注目点の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the attention point in a multiresolution reference image. 多重解像度参照画像における探索基準点の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the search reference point in a multiresolution reference image. ピクセル対応点探索処理の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of a pixel corresponding point search process. 参照画像の探索基準点に対する参照ウィンドウの設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the reference window with respect to the search reference point of a reference image. SAD法を用いたピクセル対応点探索処理の説明図である。It is explanatory drawing of the pixel corresponding point search process using SAD method. SAD法における参照ウィンドウの走査態様を例示する図である。It is a figure which illustrates the scanning aspect of the reference window in SAD method. POC法を用いたピクセル対応点探索処理の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the pixel corresponding point search process using POC method. POC値の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a POC value. 信頼度が低いピクセル対応点に基づくサブピクセル対応点探索の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sub pixel corresponding point search based on the pixel corresponding point with low reliability. サブピクセル対応点探索処理の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a subpixel corresponding point search process. サブピクセル対応点探索処理の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a subpixel corresponding point search process. 注目階層のサブピクセル対応点と1つ上位階層の探索基準点との対応関係を説明する図である。It is a figure explaining the correspondence of the subpixel corresponding point of the attention hierarchy, and the search reference point of one higher hierarchy. 注目階層のサブピクセル対応点に対する1つ上位階層の探索基準点の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the search reference point of the one higher hierarchy with respect to the subpixel corresponding | compatible point of an attention hierarchy. 注目階層のサブピクセル対応点に対する1つ上位階層の探索基準点の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the search reference point of the one higher hierarchy with respect to the subpixel corresponding | compatible point of an attention hierarchy. サブピクセル対応点の設定による効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect by the setting of a subpixel corresponding point. 注目階層のサブピクセル対応点に対する1つ上位階層の探索基準点の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the search reference point of the one higher hierarchy with respect to the subpixel corresponding | compatible point of an attention hierarchy. サブピクセル対応点の設定による効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect by the setting of a subpixel corresponding point. 実施形態に係る画像処理装置の動作の概要を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an outline of an operation of the image processing apparatus according to the embodiment. 実施形態に係る画像処理装置の動作の概要を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an outline of an operation of the image processing apparatus according to the embodiment. サブピクセル対応点探索処理の信頼度を求める処理の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the process which calculates | requires the reliability of a subpixel corresponding point search process. 実施形態に係る画像処理装置の動作の概要を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an outline of an operation of the image processing apparatus according to the embodiment.

本発明に係る画像処理装置は、例えば、2台以上のカメラによって測定対象物を測定し、得られた画像を処理して測定対象物上の注目点を通る各カメラの視線方程式を求めることによって測定対象物の形状を測定する3次元形状測定装置や、1台のカメラによって測定対象物を時系列に測定し、得られた画像を処理して、測定対象物の移動量を求めたり、予め登録された測定対象物の画像と測定した画像とを比較する装置などに適用される。   The image processing apparatus according to the present invention measures, for example, an object to be measured by two or more cameras, processes the obtained image, and obtains a line-of-sight equation for each camera passing through a point of interest on the object to be measured. A three-dimensional shape measuring device that measures the shape of the measurement object or a single camera measures the measurement object in time series, processes the obtained image, determines the amount of movement of the measurement object, The present invention is applied to an apparatus that compares a registered measurement object image with a measured image.

以下、本発明に係る画像処理装置が、2台のカメラ(ステレオカメラとも称する)を用いて測定対象物を測定し、得られたステレオ画像を処理して測定対象物の3次元形状を測定する3次元測定装置に適用される実施形態について図面を参照して説明する。なお、説明のために図面には適宜座標軸を記載している。   Hereinafter, the image processing apparatus according to the present invention measures a measurement object using two cameras (also referred to as stereo cameras), and processes the obtained stereo image to measure the three-dimensional shape of the measurement object. An embodiment applied to a three-dimensional measuring apparatus will be described with reference to the drawings. For the sake of explanation, the coordinate axes are appropriately described in the drawings.

<3次元形状測定装置>
図1は、実施形態に係る画像処理装置3Aを用いた3次元形状測定装置1Aの概略構成を示す図である。
<Three-dimensional shape measuring device>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus 1A using an image processing apparatus 3A according to the embodiment.

図1に示されるように、3次元形状測定装置1Aは、2眼のステレオカメラ2と、ステレオカメラ2に対してデータ伝送可能に接続する画像処理装置3Aとを備えている。   As shown in FIG. 1, the three-dimensional shape measuring apparatus 1A includes a two-lens stereo camera 2 and an image processing apparatus 3A connected to the stereo camera 2 so as to be able to transmit data.

2眼のステレオカメラ2には、それぞれ撮像素子を有する2つの撮像系21、22が設けられている。撮像系21、22は、ほぼ同等の光学的特性と電気的特性を有しており、所定方向に沿って離隔配置され、カメラ正面の測定対象物OBを、同期されつつ同じタイミングで異なる視点から撮像するように構成されている。撮像系21、22によって同じタイミングで撮像される2画像は、いわゆるステレオ画像であり、データ線DLを介して画像処理装置3Aに送信される。   The two-lens stereo camera 2 is provided with two imaging systems 21 and 22 each having an imaging device. The imaging systems 21 and 22 have substantially the same optical characteristics and electrical characteristics, are spaced apart along a predetermined direction, and the measurement object OB in front of the camera is synchronized from the same viewpoint at different timings. It is configured to take an image. The two images captured at the same timing by the imaging systems 21 and 22 are so-called stereo images, and are transmitted to the image processing device 3A via the data line DL.

ここで、ステレオ画像を構成する2画像のうち、撮像系21によって撮像されて取得される画像を、適宜「基準画像」と称し、撮像系22によって撮影されて取得される画像を、適宜「参照画像」と称する。   Here, of the two images constituting the stereo image, an image captured and acquired by the imaging system 21 is appropriately referred to as a “reference image”, and an image captured and acquired by the imaging system 22 is appropriately referred to as “reference”. This is called “image”.

また、撮像系21、22の焦点距離、主点位置、歪曲収差および基線長などのカメラパラメータは、予め校正されており、該カメラパラメータによって撮像系21、22の撮像素子に結像した測定対象物OBの像上の点と、撮像系の主点とを通るカメラ視線方程式が決定される。   In addition, camera parameters such as the focal length, principal point position, distortion, and baseline length of the imaging systems 21 and 22 are calibrated in advance, and the measurement target imaged on the imaging elements of the imaging systems 21 and 22 by the camera parameters. A camera line-of-sight equation passing through a point on the image of the object OB and the principal point of the imaging system is determined.

画像処理装置3Aは、先ず、測定対象物OBに関する基準画像BITと参照画像RITとを階層的に繰り返し低解像度化することにより、基準画像BITと参照画像RITとのそれぞれについて、解像度の異なる複数の画像から構成される多重解像度画像を作成し、該多重解像度画像を用いて基準画像BIT上の注目点に対応する参照画像RIT上の対応点を探索する対応点探索処理を行う。   First, the image processing device 3A hierarchically repeats the resolution reduction of the standard image BIT and the reference image RIT related to the measurement object OB, so that the standard image BIT and the reference image RIT have a plurality of resolutions different from each other. A multi-resolution image composed of images is created, and corresponding point search processing is performed for searching for a corresponding point on the reference image RIT corresponding to the target point on the base image BIT using the multi-resolution image.

次に、画像処理装置3Aは、探索された注目点と対応点の座標情報と、撮像系21、22のカメラパラメータとを用いて、注目点と対応点に関するカメラ視線方程式を作成し、この方程式を連立させて解くことによって注目点に対応する測定対象物OBの点の3次元座標を求める3次元化処理を行う。画像処理装置3Aは、複数の注目点について、対応点探索処理と3次元化処理を行うことによって測定対象物OBの3次元形状を算出する。   Next, the image processing apparatus 3A creates a camera line-of-sight equation for the target point and the corresponding point using the searched coordinate information of the target point and the corresponding point and the camera parameters of the imaging systems 21 and 22, and this equation. The three-dimensionalization processing for obtaining the three-dimensional coordinates of the point of the measuring object OB corresponding to the target point is performed by solving the above. The image processing apparatus 3A calculates the three-dimensional shape of the measurement object OB by performing corresponding point search processing and three-dimensionalization processing for a plurality of attention points.

ここで、3次元形状測定装置1Aにはステレオカメラが設けられているが、例えば、3個以上のカメラが設けられる場合には、3次元形状測定装置に入力される入力画像のうちの1の入力画像が基準画像、他の入力画像が参照画像として取得され、ステレオカメラ使用時と同様の処理が行われて測定対象物OBの3次元形状が求められる。   Here, although the stereo camera is provided in the three-dimensional shape measuring apparatus 1A, for example, when three or more cameras are provided, one of the input images input to the three-dimensional shape measuring apparatus is provided. The input image is acquired as a standard image and the other input images are acquired as reference images, and the same processing as when using a stereo camera is performed to obtain the three-dimensional shape of the measurement object OB.

<画像処理装置3Aの機能説明>
図2は、実施形態に係る画像処理装置3Aの要部の構成を示す機能ブロック図である。
<Functional Description of Image Processing Device 3A>
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of a main part of the image processing apparatus 3A according to the embodiment.

図2に示されるように、画像処理装置3Aは、操作部4、表示部5、通信部6、入出力部7、記憶部9、画像取得部10、多重解像度画像作成部11、探索基準点設定部12、対応点探索部13、信頼度算出部14、信頼度判定部15および制御部16を備えており、これらの機能ブロックによって基準画像BITと参照画像RITに関する多重解像度画像作成、対応点探索および3次元化処理などを行う。   As shown in FIG. 2, the image processing apparatus 3A includes an operation unit 4, a display unit 5, a communication unit 6, an input / output unit 7, a storage unit 9, an image acquisition unit 10, a multi-resolution image creation unit 11, a search reference point. A setting unit 12, a corresponding point search unit 13, a reliability calculation unit 14, a reliability determination unit 15, and a control unit 16 are provided. By these functional blocks, multi-resolution image generation and corresponding points for the reference image BIT and the reference image RIT are provided. Search and three-dimensional processing are performed.

以下、画像処理装置3Aの操作部4から制御部16について説明する。   Hereinafter, the operation unit 4 to the control unit 16 of the image processing apparatus 3A will be described.

◎操作部4〜記憶部9:
操作部4は、例えば、キーボード、マウスおよび操作ボタンなどを備えて構成されており、制御部16への操作信号の入力や、画像処理装置3Aの各部に関する解像度変倍率RRと探索分解能SRなどの制御パラメータの設定などの用途に使用され、設定された制御パラメータは、制御部16によって、記憶部9に記憶される。
◎ Operation unit 4 to storage unit 9:
The operation unit 4 includes, for example, a keyboard, a mouse, and operation buttons. The operation unit 4 includes an operation signal input to the control unit 16 and a resolution scaling factor RR and a search resolution SR related to each unit of the image processing apparatus 3A. The control parameters that are used and used for the purpose of setting control parameters are stored in the storage unit 9 by the control unit 16.

表示部5は、例えば液晶ディスプレイで構成されて動画などを表示可能であり、撮像されたステレオ画像や生成された3次元画像などの画像情報や、各種メッセージなどが表示部5に表示される。また、制御パラメータ設定用の情報も表示部5に表示される。   The display unit 5 is configured by a liquid crystal display, for example, and can display a moving image or the like. Image information such as a captured stereo image or a generated three-dimensional image, various messages, and the like are displayed on the display unit 5. Control parameter setting information is also displayed on the display unit 5.

通信部6は、LANやインターネットに接続するためのインタフェースであり、例えばネットワークアダプタなどで構成される。   The communication unit 6 is an interface for connecting to a LAN or the Internet, and includes, for example, a network adapter.

入出力部7は、例えばマルチメディアドライブを備えて構成され、光ディスクなどの記憶媒体8を受け付け、制御部16との間でデータの授受を行うものである。画像処理装置3Aが処理するステレオ画像は、ステレオカメラ2から直接入力されるだけでなく、通信部6や、入出力部7によって、記憶媒体8や、ネットワーク経由でも入力され得る。   The input / output unit 7 includes, for example, a multimedia drive, receives a storage medium 8 such as an optical disk, and exchanges data with the control unit 16. The stereo image processed by the image processing apparatus 3A can be input not only directly from the stereo camera 2, but also via the storage medium 8 or the network by the communication unit 6 or the input / output unit 7.

記憶部9は、例えばハードディスク、ROMおよびRAMなどを備えて構成されており、画像処理装置3Aの各部が出力する情報、画像処理装置3Aの各部を制御するために設定された制御パラメータ、校正されたカメラパラメータおよび制御プログラムなどの恒久的な記憶と、各種情報の一時的な記憶とに使用される。   The storage unit 9 includes, for example, a hard disk, a ROM, a RAM, and the like. Information output from each unit of the image processing apparatus 3A, control parameters set to control each unit of the image processing apparatus 3A, and calibration are performed. It is used for permanent storage of camera parameters and control programs, and for temporary storage of various information.

ここで、制御パラメータは、例えば、多重解像度画像の階層数T、解像度変倍率RR、基準ウィンドウと参照ウィンドウの水平と垂直方向のサイズであるウィンドウサイズWXとWY、対応点探索処理における分解能(「探索分解能」とも称する)SRおよびピクセル対応点探索処理の信頼度を判定するための閾値TH1などである。   Here, the control parameters include, for example, the number of layers T of the multi-resolution image, the resolution scaling factor RR, the window sizes WX and WY which are the horizontal and vertical sizes of the reference window and the reference window, and the resolution (“ SR and threshold value TH1 for determining the reliability of pixel corresponding point search processing.

なお、以下に説明する画像取得部10、多重解像度画像作成部11、探索基準点設定部12、対応点探索部13、信頼度算出部14、信頼度判定部15および制御部16は、CPUで所定のプログラムを実行することで実現しても良いし、専用のハードウェア回路を用いて実現しても良い。   The image acquisition unit 10, multi-resolution image creation unit 11, search reference point setting unit 12, corresponding point search unit 13, reliability calculation unit 14, reliability determination unit 15 and control unit 16 described below are CPUs. It may be realized by executing a predetermined program, or may be realized by using a dedicated hardware circuit.

◎画像取得部10:
画像取得部10は、基準カメラ21の撮影する画像と参照カメラ22が撮影する画像とを取得し、それぞれ基準画像BITおよび参照画像RITとして、記憶部9に記憶する。ここで、基準画像BITおよび参照画像RITは、例えば、複数の画素がマトリックス状に配列され、各画素の画素値が所定の階調数で表現されたデジタル画像データである。
Image acquisition unit 10:
The image acquisition unit 10 acquires an image captured by the standard camera 21 and an image captured by the reference camera 22 and stores them in the storage unit 9 as a standard image BIT and a reference image RIT, respectively. Here, the standard image BIT and the reference image RIT are, for example, digital image data in which a plurality of pixels are arranged in a matrix and pixel values of each pixel are expressed with a predetermined number of gradations.

◎多重解像度画像作成部11:
多重解像度画像作成部11は、基準画像BITおよび参照画像RITに多段階の低解像度化処理を施すことによって基準画像BITの多重解像度画像である多重解像度基準画像MBと、参照画像RITの多重解像度画像である多重解像度参照画像MRとを作成し、記憶部9に記憶する。
Multi-resolution image creation unit 11:
The multi-resolution image creation unit 11 performs multi-stage resolution reduction processing on the standard image BIT and the reference image RIT, thereby performing a multi-resolution standard image MB that is a multi-resolution image of the standard image BIT and a multi-resolution image of the reference image RIT. Are created and stored in the storage unit 9.

図3は、多重解像度基準画像MBを例示する図であり、図4は、多重解像度参照画像MRを例示する図である。多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRに関して、図3(a)、図4(a)は、それぞれの最上位の基準画像BIT、参照画像RITを、図3(b)、図4(b)は、それぞれ多重解像度基準画像MB、多重解像度参照画像MRの全体を、図3(c)、図4(c)は、それぞれ最下位の基準画像BI1、参照画像RI1を示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a multi-resolution standard image MB, and FIG. 4 is a diagram illustrating a multi-resolution reference image MR. Regarding the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR, FIGS. 3A and 4A show the highest standard image BIT and the reference image RIT, respectively, as shown in FIGS. ) Respectively shows the entire multi-resolution standard image MB and multi-resolution reference image MR, and FIGS. 3C and 4C show the lowest-order standard image BI1 and reference image RI1, respectively.

図3と図4に示されるように、多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRは、それぞれ、解像度が異なる複数の基準画像の集合体と解像度が異なる複数の参照画像の集合体であって、上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように階層的に形成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR are an aggregate of a plurality of reference images having different resolutions and a plurality of reference images having different resolutions, respectively. , It is hierarchically formed so that the resolution decreases as it goes from the upper layer to the lower layer.

多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRにおいて、最上位の基準画像BITと参照画像RIT画像は低解像度化されておらず、最下位の基準画像BI1と参照画像RI1画像は、最も解像度が低い画像である。また、多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRの階層数Tは等しく、同一階層の基準画像と参照画像の解像度は同じである。   In the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR, the highest standard image BIT and the reference image RIT image are not reduced in resolution, and the lowest standard image BI1 and the reference image RI1 image have the lowest resolution. It is an image. The multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR have the same number of layers T, and the standard image and the reference image in the same layer have the same resolution.

なお、基準カメラ21が撮影した基準画像であり、多重解像度基準画像MBの最上位の画像でもある低解像度化されていない基準画像BITを「原基準画像」BITとも称し、参照カメラ22が撮影した参照画像であり、多重解像度参照画像MRの最上位の画像でもある低解像度化されていない参照画像RITを「原参照画像」RITとも称する。   Note that a reference image BIT that is a reference image taken by the reference camera 21 and that is also the highest-order image of the multi-resolution reference image MB and is not reduced in resolution is also referred to as an “original reference image” BIT, and is taken by the reference camera 22. A reference image RIT that is a reference image and is also the highest-order image of the multi-resolution reference image MR and has not been reduced in resolution is also referred to as an “original reference image” RIT.

また、多重解像度画像の注目する階層(「注目階層」とも称する)の画像に対して、より解像度の高い画像を「上位」(または、「上位階層」)の画像と称し、より解像度の低い画像を「下位」(または、「下位階層」)の画像と称する。さらに、注目階層の画像を低解像度化して1つ下位階層の画像を作成する際の低解像度化の比率を「解像度変倍率」とも称する。   In addition, an image with higher resolution is referred to as an “upper” (or “upper hierarchy”) image, and an image with lower resolution than an image of a target hierarchy (also referred to as “target hierarchy”) of the multi-resolution image. Are referred to as “lower” (or “lower hierarchy”) images. Further, the ratio of the resolution reduction when the image of the target layer is reduced in resolution to create one lower layer image is also referred to as “resolution scaling factor”.

解像度変倍率は、多重解像度画像の隣合う2つの階層の画像のうち、上位階層の画像の水平方向の画素数に対する下位階層の画像の水平方向の画素数の比率として与えられ、また、該上位階層の画像の垂直方向の画素数に対する該下位階層の画像の垂直方向の画素数の比率としても与えられる。通常、これら2種類の比率は同じ値に設定される。   The resolution scaling factor is given as the ratio of the number of pixels in the horizontal direction of the image in the lower layer to the number of pixels in the horizontal direction of the image in the upper layer among the two adjacent layers in the multi-resolution image. It is also given as the ratio of the number of pixels in the vertical direction of the lower layer image to the number of pixels in the vertical direction of the layer image. Usually, these two types of ratios are set to the same value.

多重解像度画像は、例えば、記憶部9に予め設定保存された解像度変倍率RRおよび階層数Tに従って、多重解像度画像の階層数が階層数Tになるまで解像度変倍率RRによる低解像度化を繰り返すことや、最下層の画像の画素数が所定値以下になるまで解像度変倍率RRによる低解像度化を繰り返すことなどによって作成される。   The multi-resolution image is repeatedly reduced in resolution by the resolution scaling factor RR until the number of layers of the multi-resolution image reaches the number of layers T, for example, according to the resolution scaling factor RR and the number of layers T preset and stored in the storage unit 9. Alternatively, it is created by repeatedly reducing the resolution with the resolution scaling factor RR until the number of pixels of the lowermost layer image becomes a predetermined value or less.

具体的には、多重解像度画像作成部11は、先ず、多重解像度画像の階層数T、解像度変倍率RRおよび最下層の基準画像BI1、参照画像RI1の画素数などの多重解像度画像作成に関係する制御パラメータと、基準画像BIT、参照画像RITを記憶部9から取得し、基準画像BIT、参照画像RITを、それぞれ注目階層の基準画像(「注目基準画像」とも称する)BIm、注目階層の参照画像(「注目参照画像」とも称する)RImとして設定する(ステップS2)。   Specifically, the multi-resolution image creation unit 11 first relates to multi-resolution image creation such as the number of layers T of the multi-resolution image, the resolution scaling factor RR, the base image BI1 in the lowest layer, and the number of pixels of the reference image RI1. The control parameter, the standard image BIT, and the reference image RIT are acquired from the storage unit 9, and the standard image BIT and the reference image RIT are respectively referred to as the standard image (also referred to as “target standard image”) BIm and the reference image of the target hierarchy. Set as RIm (also referred to as “attention reference image”) (step S2).

注目階層の設定が終了すると、多重解像度画像作成部11は、基準画像BIm、参照画像RITの水平方向、垂直方向の画素数に解像度変倍率RRを乗じて、注目階層の1つ下位階層の基準画像BI(m−1)、参照画像RI(m−1)の水平方向、垂直方向の画素数を求め、基準画像BI(m−1)、参照画像RI(m−1)の記憶領域を記憶部9に確保する(ステップS10)。   When the setting of the target layer is completed, the multi-resolution image creating unit 11 multiplies the number of pixels in the horizontal direction and the vertical direction of the base image BIm and the reference image RIT by the resolution scaling factor RR, and sets the standard of the next lower layer of the target layer. The number of pixels in the horizontal direction and the vertical direction of the image BI (m−1) and the reference image RI (m−1) is obtained, and the storage areas of the base image BI (m−1) and the reference image RI (m−1) are stored. Secured in the unit 9 (step S10).

記憶領域の確保が終了すると、多重解像度画像作成部11は、基準画像BI(m−1)の1つの画素の画素値を、この画素に対応する基準画像BImの各画素の画素値を平均することなどによって求め、この画素に対応する記憶領域に記憶する画素値の設定処理を行い、この画素値の設定処理を基準画像BI(m−1)、参照画像RI(m−1)の全ての画素について行うことによって、基準画像BI(m−1)、参照画像RI(m−1)の画像を作成し、基準画像BI(m−1)、参照画像RI(m−1)を注目階層の新たな基準画像BIm、参照画像RImに設定する(ステップS20)。   When the storage area is secured, the multi-resolution image creation unit 11 averages the pixel values of one pixel of the reference image BI (m−1) and the pixel values of the pixels of the reference image BIm corresponding to this pixel. The pixel value is set in the storage area corresponding to the pixel, and the pixel value setting process is performed for all of the reference image BI (m−1) and the reference image RI (m−1). By performing the processing for the pixels, images of the base image BI (m−1) and the reference image RI (m−1) are created, and the base image BI (m−1) and the reference image RI (m−1) are stored in the target hierarchy. A new standard image BIm and reference image RIm are set (step S20).

以下、ステップS10とステップS20を、画像数が階層数Tになるまで繰り返すことや、最下層の基準画像BI1、参照画像RI1の画素数が所定値以下になるまで繰り返すことによって、上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように、画像取得部10によって取得された基準画像BITと参照画像RITとが階層的に低解像度化されて、解像度の異なる複数の階層的な基準画像と参照画像、すなわち多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRが作成され、多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRは、記憶部9に記憶される。   Hereinafter, step S10 and step S20 are repeated until the number of images reaches the number of layers T, or until the number of pixels of the base image BI1 and reference image RI1 in the lowermost layer is less than or equal to a predetermined value, so that The base image BIT and the reference image RIT acquired by the image acquisition unit 10 are hierarchically reduced in resolution so that the resolution becomes lower toward the hierarchy, and a plurality of hierarchical standard images and reference images having different resolutions are obtained. That is, the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR are created, and the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR are stored in the storage unit 9.

○解像度変倍率RRについて:
図5は、解像度変倍率RRが対応点探索処理に与える影響例を説明する図である。
○ Resolution scaling factor RR:
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the influence of the resolution scaling factor RR on the corresponding point search process.

図5に示される画像RImは、注目階層の参照画像であり、画像RI(m+1)は、注目階層の1つ上位階層の参照画像である。ここで、図5に示される格子で区切られた各領域は、参照画像RImと参照画像RI(m+1)の個々の画素(「ピクセル」とも称する)を示している。   An image RIm shown in FIG. 5 is a reference image of the target layer, and an image RI (m + 1) is a reference image one layer higher than the target layer. Here, each region partitioned by the grid shown in FIG. 5 represents individual pixels (also referred to as “pixels”) of the reference image RIm and the reference image RI (m + 1).

また、参照画像RI(m+1)から参照画像RImを作成する際の解像度変倍率RRは1/4である。参照画像RIm上の画素CPmTは注目階層の基準画像上に設定された基準点に対する正しい対応点を示し、画素CPmFは誤った対応点を示す。   Further, the resolution scaling factor RR when generating the reference image RIm from the reference image RI (m + 1) is 1/4. The pixel CPmT on the reference image RIm indicates a correct corresponding point with respect to a reference point set on the reference image of the target layer, and the pixel CPmF indicates an incorrect corresponding point.

参照画像RI(m+1)上の画素K(m+1)Tは、正しい対応点CPmTに基づいて設定された正しい探索基準点を示し、画素K(m+1)Fは、は誤った対応点CPmFに基づいて設定された誤った探索基準点を示す。   The pixel K (m + 1) T on the reference image RI (m + 1) indicates the correct search reference point set based on the correct corresponding point CPmT, and the pixel K (m + 1) F is based on the incorrect corresponding point CPmF. Indicates the set wrong search reference point.

図5に示されるように、正しい対応点CPmTと誤った対応点CPmFとのずれは、画素の対角線方向にわずか1画素であるが、探索基準点K(m+1)TとK(m+1)Fとの画素の対角線方向のずれは、解像度変倍率の逆数倍の4画素に拡大する。すなわち、下位階層における対応点探索の誤りは、上位階層での探索基準点の探索において、さらに拡大されることになる。   As shown in FIG. 5, the deviation between the correct corresponding point CPmT and the incorrect corresponding point CPmF is only one pixel in the diagonal direction of the pixel, but the search reference points K (m + 1) T and K (m + 1) F are The shift in the diagonal direction of these pixels is expanded to four pixels that are the reciprocal times of the resolution scaling factor. That is, the corresponding point search error in the lower layer is further expanded in the search for the search reference point in the upper layer.

参照画像RI(m+1)上の対応点は参照画像RI(m+1)に設定された探索基準点に基づく探索範囲において探索されるので、誤った探索基準点K(m+1)Fを用いて参照画像RI(m+1)上の対応点を探索しても、下位階層の画像RImでの対応点探索の誤りを補正できずに、誤った探索が行われる可能性が増大する。   Since the corresponding point on the reference image RI (m + 1) is searched in the search range based on the search reference point set in the reference image RI (m + 1), the reference image RI is used by using the incorrect search reference point K (m + 1) F. Even if the corresponding point on (m + 1) is searched, the error of the corresponding point search in the lower-layer image RIm cannot be corrected, and the possibility that an erroneous search is performed increases.

つまり、解像度変倍率RRが小さい場合には、下位階層の画像(低解像度の画像)における対応点探索の小さな誤りが、上位階層の画像(高解像度の画像)における対応点探索の大きな誤りに結びついて対応点探索の精度低下を招き易い。   That is, when the resolution scaling factor RR is small, a small error in the corresponding point search in the lower layer image (low resolution image) leads to a large error in the corresponding point search in the upper layer image (high resolution image). Therefore, the accuracy of the corresponding point search is likely to be reduced.

解像度変倍率RRの設定手法は、例えば、表示部5に表示される、2/3、1/2、1/3または1/4(解像度変倍率RRを1より大きな実数(典型的には、有理数)rを用いて1/rで表現すると、rは、3/2、2、3または4)などの適切な範囲の候補中から操作部4を用いて選択する手法などが採用されるが、操作部4からの入力などによって候補値以外の1より小さい解像度変倍率を設定する手法を採用してもよい。設定された解像度変倍率RRは、記憶部9に記憶される。   The resolution scaling factor RR is set by, for example, 2/3, 1/2, 1/3 or 1/4 (the resolution scaling factor RR is a real number larger than 1 (typically, displayed on the display unit 5). When expressed as 1 / r using a rational number r, a method of selecting r using an operation unit 4 from candidates in an appropriate range such as 3/2, 2, 3 or 4) is adopted. Alternatively, a method of setting a resolution scaling factor smaller than 1 other than the candidate value by an input from the operation unit 4 or the like may be employed. The set resolution scaling factor RR is stored in the storage unit 9.

また、多重解像度画像作成部11が専用のハードウェア回路である場合には、解像度変倍率RRの設定は、例えば、複数の異なる解像度変倍率RRにそれぞれ対応した複数の多重解像度画像作成部11の中から、ディップスイッチの切り替えなどによって、所望の解像度変倍率RRに対応した多重解像度画像作成部11を選択する手法などによって設定してもよい。   When the multi-resolution image creation unit 11 is a dedicated hardware circuit, the resolution scaling factor RR is set by, for example, a plurality of multi-resolution image creation units 11 respectively corresponding to a plurality of different resolution scaling factors RR. It may be set by a method of selecting the multi-resolution image creation unit 11 corresponding to a desired resolution scaling factor RR by switching a dip switch or the like.

多重解像度画像においては、より下位の階層の画像であればあるほど画像中の各画素の「情報量減少」が生ずるため、対応点探索の誤りが発生しやすい。また、探索基準点に基づく探索範囲の画素数が多重解像度画像の階層にかかわらず一定である場合には、より下位の階層の画像であればあるほど探索基準点に基づく探索範囲には、より広い視野域で撮像された測定対象物OBおよび背景の画像が含まれるので、いわゆる「遠近競合」が発生して対応点探索の誤りが発生しやすい。   In a multi-resolution image, the lower the hierarchy image, the more “information reduction” occurs in each pixel in the image. Further, when the number of pixels in the search range based on the search reference point is constant regardless of the hierarchy of the multi-resolution image, the search range based on the search reference point is more as the image is in a lower hierarchy. Since the measurement object OB imaged in a wide field of view and the background image are included, so-called “distance competition” occurs, and a corresponding point search error is likely to occur.

同様に、上位階層の画像を低解像度化して下位階層の画像を作成する際の解像度変倍率RRが小さければ小さいほど、下位階層の画像において、より「情報量減少」が生ずるとともに、「遠近競合」が発生して対応点探索の誤りが発生しやすい。   Similarly, the smaller the resolution scaling factor RR when the lower layer image is created by lowering the resolution of the upper layer image, the more “information amount reduction” occurs in the lower layer image and ”Occurs, and a corresponding point search error is likely to occur.

従って、下位階層における対応点探索の誤りが上位階層における対応点探索の誤りを増幅させる前述の悪影響を抑制するために、図6に示す参照画像の多重解像度画像の例にように、多重解像度画像の作成において複数の解像度変倍率RRを用いて、上位階層側の画像には小さな解像度変倍率を適用し、下位階層側の画像には大きな解像度変倍率を適用してもよい。図6の例では、上位階層側の解像度変倍率を1/4に設定し、下位階層側の解像度変倍率を1/2に設定することによって、前述の悪影響の抑制を行っている。   Therefore, in order to suppress the above-described adverse effect that the corresponding point search error in the lower layer amplifies the corresponding point search error in the upper layer, as shown in the example of the multi-resolution image of the reference image shown in FIG. A plurality of resolution scaling factors RR may be used to create a small resolution scaling factor for an upper-layer image and a large resolution scaling factor for a lower-layer image. In the example of FIG. 6, the above-described adverse effect is suppressed by setting the resolution scaling factor on the upper layer side to 1/4 and the resolution scaling factor on the lower layer side to 1/2.

◎探索基準点設定部12:
探索基準点設定部12は、制御パラメータによって決定される多重解像度基準画像MBと、多重解像度参照画像MRの各階層間の画素の対応関係に基づいて、多重解像度基準画像MB中と多重解像度参照画像MR中の、制御部9によって指定される注目階層のそれぞれの画像上に、対応点探索部13が行う対応点探索処理の基準となる注目点と探索基準点とを画素サイズと等しい分解能(「ピクセル分解能」とも称する)で設定する。ここで、探索基準点を設定する処理を「探索基準点設定処理」とも称する。
Search reference point setting unit 12:
The search reference point setting unit 12 determines whether the multi-resolution reference image MB and the multi-resolution reference image are based on the correspondence relationship between the multi-resolution standard image MB determined by the control parameter and each layer of the multi-resolution reference image MR. On each image of the target hierarchy specified by the control unit 9 in MR, the target point and the search reference point, which are the reference of the corresponding point search processing performed by the corresponding point search unit 13, have a resolution equal to the pixel size (“ Also referred to as “pixel resolution”). Here, the process of setting the search reference point is also referred to as “search reference point setting process”.

○注目点について:
図7は、多重解像度基準画像MBにおける注目点の設定例を示す図である。図7に示されるNmは、多重解像度基準画像MB中の注目階層の基準画像BIm上における注目点であり、N(m+1)は、該注目階層の1つ上位階層の基準画像BI(m+1)における注目点であって、注目点Nmに対応している。注目点Nmは、基準画像BI(m+1)と基準画像BIm間の画素の対応関係と、注目点N(m+1)の座標とに基づいて探索基準点設定部12によって設定される。この設定処理が、上位階層側から下位階層側へ向けて次々と繰り返されることによって最上位の基準画像BITから最下位の基準画像BI1まで各階層の基準画像における注目点が設定される。
○ Regarding points of interest:
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of setting a target point in the multi-resolution reference image MB. Nm shown in FIG. 7 is a point of interest on the reference image BIm of the target layer in the multi-resolution reference image MB, and N (m + 1) is a reference image BI (m + 1) one layer higher than the target layer. It is an attention point and corresponds to the attention point Nm. The attention point Nm is set by the search reference point setting unit 12 based on the correspondence relationship between the reference image BI (m + 1) and the reference image BIm and the coordinates of the attention point N (m + 1). By repeating this setting process one after another from the upper layer side to the lower layer side, the attention point in the reference image of each layer from the highest reference image BIT to the lowest reference image BI1 is set.

ここで、多重解像度基準画像MBの最上位の基準画像BITにおける注目点は、例えば、操作部4のマウスによる表示部5に表示された基準画像BIT上の特徴点の手動指定、基準画像BITにエッジ検出処理を施して自動抽出したエッジ位置に基づく自動指定などの手法によって設定される。   Here, the attention point in the highest-order reference image BIT of the multi-resolution reference image MB is, for example, manual designation of feature points on the reference image BIT displayed on the display unit 5 by the mouse of the operation unit 4, or the reference image BIT. It is set by a method such as automatic designation based on edge positions automatically extracted by performing edge detection processing.

また、下位の注目階層における注目点を、例えば、操作部4のマウスで手動指定し、該注目階層と1つ上位の階層間の画素の対応関係に基づいて、上位階層における注目点を設定する処理を、下位階層から上位階層へ向けて順次行うことによって各階層の基準画像上の注目点を設定する手法を採用しても良い。   Further, the attention point in the lower attention layer is manually designated with the mouse of the operation unit 4, for example, and the attention point in the upper layer is set based on the correspondence relationship of the pixel between the attention layer and the one higher hierarchy. A method of setting a point of interest on a reference image in each layer by sequentially performing processing from a lower layer to an upper layer may be employed.

なお、多重解像度基準画像MBにおける注目点の設定は、必ずしも探索基準点設定部12によって行われる必要はなく、例えば、多重解像度画像作成部11が、多重解像度基準画像MBの作成と、各階層の基準画像上の注目点の設定とを行っても良い。   Note that the point of interest in the multi-resolution reference image MB does not necessarily have to be set by the search reference point setting unit 12. For example, the multi-resolution image creation unit 11 creates the multi-resolution reference image MB and You may perform the setting of the attention point on a reference | standard image.

○探索基準点について:
図8は、多重解像度参照画像MRにおける探索基準点の設定例を示す図である。
図8に示されるCSmは、多重解像度参照画像MR中の注目階層の参照画像RIm上において画素サイズよりも細かいサイズを持ったサブピクセルを画像表現単位とする分解能(「サブピクセル分解能」とも称する)で探索されたサブピクセル対応点であり、K(m+1)は、該注目階層の1つ上位階層の参照画像RI(m+1)における探索基準点であって、サブピクセル対応点CSmに対応している。探索基準点K(m+1)は、参照画像RImと参照画像RI(m+1)間の画素の対応関係と、サブピクセル対応点CSmの座標とに基づいて設定される。
○ About search reference points:
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of setting search reference points in the multi-resolution reference image MR.
The CSm shown in FIG. 8 has a resolution (also referred to as “subpixel resolution”) in which a subpixel having a size smaller than the pixel size on the reference image RIm of the target layer in the multiresolution reference image MR is an image representation unit. K (m + 1) is a search reference point in the reference image RI (m + 1) one level higher than the target layer, and corresponds to the subpixel corresponding point CSm. . The search reference point K (m + 1) is set based on the pixel correspondence between the reference image RIm and the reference image RI (m + 1) and the coordinates of the subpixel corresponding point CSm.

以上の探索基準点設定処理により、探索基準点設定部12は、注目階層の基準画像上の注目点に対応する対応点を注目階層の参照画像上で探索する探索処理において、該探索処理の基準となる探索基準点を注目階層の参照画像上に設定する。   By the search reference point setting process described above, the search reference point setting unit 12 uses the search process reference in the search process for searching for the corresponding point corresponding to the target point on the reference image of the target layer on the reference image of the target layer. Is set on the reference image of the target hierarchy.

なお、具体的な探索基準点設定処理については、後述の「サブピクセル対応点と1つ上位階層の探索基準点との対応関係」の欄において説明する。   A specific search reference point setting process will be described in a column of “correspondence between subpixel corresponding point and search reference point of one higher hierarchy” described later.

◎対応点探索部13:
対応点探索部13は、ピクセル探索部13aとサブピクセル探索部13bとを有している。
Corresponding point search unit 13:
The corresponding point search unit 13 includes a pixel search unit 13a and a sub-pixel search unit 13b.

○ピクセル探索部13a:
ピクセル探索部13aは、ピクセル分解能で対応点を探索する探索処理(「ピクセル対応点探索処理」とも称する)を行うことによって、多重解像度基準画像MB中の注目階層の基準画像上に設定された注目点に対応する対応点を、多重解像度参照画像MR中の注目階層の参照画像上で探索する。ここで、ピクセル分解能で探索される対応点は、「ピクセル対応点」とも称される。
Pixel search unit 13a:
The pixel search unit 13a performs search processing (also referred to as “pixel corresponding point search processing”) for searching for corresponding points with pixel resolution, so that the attention set on the reference image of the target layer in the multi-resolution reference image MB is obtained. Corresponding points corresponding to the points are searched on the reference image of the target layer in the multi-resolution reference image MR. Here, the corresponding points searched for with pixel resolution are also referred to as “pixel corresponding points”.

なお、ピクセル対応点探索処理は、注目点と探索基準点に基づいて、注目階層の基準画像上と参照画像上にそれぞれ探索用のウィンドウ(それぞれ、「基準ウィンドウ」、「参照ウィンドウ」とも称する)を設定し、基準ウィンドウ内と参照ウィンドウ内の画像間の相関値を求めることによって行われる。また、基準ウィンドウと参照ウィンドウのサイズは、記憶部9から取得される制御パラメータであるウィンドウサイズWX、WYによって決定される。   In the pixel corresponding point search process, search windows (also referred to as a “reference window” and a “reference window”, respectively) on the reference image and the reference image of the target hierarchy based on the attention point and the search reference point, respectively. And a correlation value between images in the standard window and the reference window is obtained. The sizes of the standard window and the reference window are determined by the window sizes WX and WY that are control parameters acquired from the storage unit 9.

○サブピクセル探索部13b:
サブピクセル探索部13bは、ピクセル探索部13aが探索したピクセル対応点とその近傍点に関する情報と、記憶部9から取得される探索分解能SRとに基づいて、サブピクセル分解能で対応点を探索する探索処理(「サブピクセル対応点探索処理」とも称する)を行うことによって、注目点に対応する対応点を、注目階層の参照画像上で探索する。ここで、サブピクセル分解能で探索される対応点は、「サブピクセル対応点」とも称される。
Sub-pixel search unit 13b:
The sub-pixel search unit 13b searches for the corresponding point with sub-pixel resolution based on the information about the pixel corresponding point searched by the pixel search unit 13a and its neighboring points, and the search resolution SR acquired from the storage unit 9. By performing the process (also referred to as “sub-pixel corresponding point search process”), the corresponding point corresponding to the target point is searched on the reference image of the target layer. Here, the corresponding points searched with subpixel resolution are also referred to as “subpixel corresponding points”.

ピクセル探索部13aとサブピクセル探索部13bが協働することにより、対応点探索部13は、ピクセル対応点探索処理と、サブピクセル対応点探索処理とを行い、該注目階層の基準画像に設定された注目点に対応する多重解像度参照画像MR中の該注目階層の参照画像上の対応点を、サブピクセル分解能で探索する。   By the cooperation of the pixel search unit 13a and the subpixel search unit 13b, the corresponding point search unit 13 performs a pixel corresponding point search process and a subpixel corresponding point search process, and is set as a reference image of the target hierarchy. A corresponding point on the reference image of the target layer in the multi-resolution reference image MR corresponding to the target point is searched with sub-pixel resolution.

○探索分解能SR:
探索分解能SRは、例えば、表示部5に表示される1/2、1/3などの定数の探索分解能の候補群から操作部4によって選択する手法、表示部5に表示される乗算用の係数の候補群から操作部4によって選択した係数を記憶部9に記憶された解像度変倍率RRに乗算する手法または所望の探索分解能を操作部4から入力設定する手法などによって予め設定されて、記憶部9に記憶されている。
○ Search resolution SR:
The search resolution SR is, for example, a method of selecting by the operation unit 4 from a group of constant search resolutions such as 1/2 and 1/3 displayed on the display unit 5, and a multiplication coefficient displayed on the display unit 5. The storage unit is preset by a method of multiplying the coefficient selected by the operation unit 4 from the candidate group by the resolution scaling factor RR stored in the storage unit 9 or a method of inputting and setting a desired search resolution from the operation unit 4. 9 is stored.

ここで、本発明に係る探索分解能SRの単位は「画素サイズ」(「画素長」とも称し、また、単に「画素」と称することもある。)であるが、本発明に係る記載においては、探索分解能SRの単位の記載は、適宜省略する。   Here, the unit of the search resolution SR according to the present invention is “pixel size” (also referred to as “pixel length” or simply “pixel”), but in the description according to the present invention, The description of the unit of the search resolution SR is omitted as appropriate.

また、探索分解能の値が「大きい」ことを、探索分解能が「粗い」とも称し、逆に探索分解能の値が「小さい」ことを、探索分解能が「細かい」とも称する。   The search resolution value “large” is also referred to as “coarse”, and conversely the search resolution value “small” is also referred to as “fine” search resolution.

探索分解能SRは、RR2<SR<1の範囲に制限されており、この範囲に入らない探索分解能SRが設定される場合は、制御部16によって表示部5への警告メッセージ表示などの警告が行われて探索分解能SRの再入力が促される。 The search resolution SR is limited to a range of RR 2 <SR <1, and when a search resolution SR that does not fall within this range is set, a warning such as a warning message display on the display unit 5 is given by the control unit 16. This is done to prompt the user to re-enter the search resolution SR.

また、対応点探索部13が専用のハードウェア回路である場合には、探索分解能SRの設定は、例えば、複数の異なる探索分解能SRにそれぞれ対応した複数の対応点探索部13の中から、ディップスイッチの切り替えなどによって、所望の探索分解能SRに対応した対応点探索部13を選択する手法などによって設定してもよい。   In addition, when the corresponding point search unit 13 is a dedicated hardware circuit, the search resolution SR is set by, for example, dip among a plurality of corresponding point search units 13 respectively corresponding to a plurality of different search resolutions SR. It may be set by a method of selecting the corresponding point search unit 13 corresponding to the desired search resolution SR by switching the switch.

○探索分解能SRの設定範囲について:
サブピクセル分解能で対応点探索を行うために、探索分解能SRは、ピクセル分解能に相当する1より細かい値である必要がある。また、探索分解能SRが、解像度変倍率RRの2乗と等しいか、またはより細かい値であれば、注目階層の参照画像RIm上で探索されるサブピクセル対応点CSmの領域は、参照画像RImの2階層上位の参照画像RI(m+2)の画素サイズ以下の大きさとなるので、1つ上位の参照画像RI(m+1)を有効に活用することができなくなる。このため、探索分解能SRの設定範囲は、RR2<SR<1の範囲に制限されている。
○ About the setting range of search resolution SR:
In order to perform corresponding point search with sub-pixel resolution, search resolution SR needs to be a value smaller than 1 corresponding to pixel resolution. If the search resolution SR is equal to or smaller than the square of the resolution scaling factor RR, the region of the subpixel corresponding point CSm searched on the reference image RIm of the target layer is the reference image RIm. Since the pixel size of the reference image RI (m + 2) higher by two layers is smaller than the pixel size, the reference image RI (m + 1) higher by one cannot be used effectively. For this reason, the setting range of the search resolution SR is limited to a range of RR 2 <SR <1.

すなわち、上記範囲の探索分解能SRを用いることによって、対応点を求めるサブピクセル分解能を、注目階層の参照画像の画素サイズより細かく、かつ、注目階層の2つ上位の階層の参照画像の画素サイズより粗く設定することができるので、多重解像度画像の各階層の画像を無駄なく使用して、各階層毎に逐次対応点を求めていく多重解像度戦略による対応点探索処理を効率的に行うことができる。   That is, by using the search resolution SR in the above range, the subpixel resolution for obtaining the corresponding point is finer than the pixel size of the reference image in the target layer and higher than the pixel size of the reference image in the layer two higher than the target layer. Since it can be set roughly, it is possible to efficiently perform the corresponding point search process by the multi-resolution strategy in which the images of each layer of the multi-resolution image are used without waste and the corresponding points are sequentially obtained for each layer. .

◎信頼度算出部14と信頼度判定部15:
信頼度算出部14と信頼度判定部15は、協働してピクセル対応点探索処理の信頼度を判定する機能ブロックである。信頼度算出部14は、ピクセル対応点に関する基準ウィンドウと参照ウィンドウとの画像間の相関値に基づいてピクセル対応点探索処理の信頼度を算出する信頼度算出処理を行い、信頼度判定部15は、該信頼度を所定の閾値TH1と比較して該信頼度が閾値TH1以上であればピクセル対応点探索処理の信頼度が高いと判定し、そうでなければピクセル対応点探索処理の信頼度が低いと判定する信頼度判定処理を行う。
Reliability calculation unit 14 and reliability determination unit 15:
The reliability calculation unit 14 and the reliability determination unit 15 are functional blocks that determine the reliability of the pixel corresponding point search process in cooperation. The reliability calculation unit 14 performs a reliability calculation process of calculating the reliability of the pixel corresponding point search process based on the correlation value between the images of the reference window and the reference window related to the pixel corresponding points, and the reliability determination unit 15 The reliability is compared with a predetermined threshold TH1, and if the reliability is equal to or higher than the threshold TH1, it is determined that the reliability of the pixel corresponding point search process is high, and otherwise, the reliability of the pixel corresponding point search process is high. A reliability determination process for determining that the value is low is performed.

信頼度判定処理の結果、ピクセル対応点探索処理の信頼度が高いと判定された場合にのみサブピクセル探索部13bがサブピクセル対応点探索処理を行うようにすることによって、無駄なサブピクセル対応点探索処理の実施を防止することができる。   As a result of the reliability determination process, the subpixel search unit 13b performs the subpixel corresponding point search process only when it is determined that the reliability of the pixel corresponding point search process is high. Implementation of the search process can be prevented.

本実施形態においては、信頼度算出部14と信頼度判定部15とは、独立した機能ブロックであるが、例えば対応点探索部13が信頼度算出部14の機能を兼用し、後述する制御部16が信頼度算出部14の機能を兼用してもよい。   In the present embodiment, the reliability calculation unit 14 and the reliability determination unit 15 are independent functional blocks. For example, the corresponding point search unit 13 also functions as the reliability calculation unit 14 and is described later. 16 may also function as the reliability calculation unit 14.

また、例えば、ピクセル対応点探索処理の信頼度が十分高いことが予め確かめられている場合などでは、信頼度算出処理と信頼度判定処理は省いてもよく、また信頼度算出部14と信頼度判定部15を画像処理装置3Aの構成要素から省いてもよい。   Also, for example, when it is confirmed in advance that the reliability of the pixel corresponding point search process is sufficiently high, the reliability calculation process and the reliability determination process may be omitted, and the reliability calculation unit 14 and the reliability The determination unit 15 may be omitted from the components of the image processing apparatus 3A.

◎制御部16:
制御部16は、画像処理装置3Aの各部を統括的に制御することによって、対応点探索処理や3次元データ作成などの情報処理を実現する。
Control unit 16:
The control unit 16 realizes information processing such as corresponding point search processing and three-dimensional data creation by comprehensively controlling each unit of the image processing apparatus 3A.

対応点探索処理においては、制御部16は、対応点探索処理の対象となる多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MR中の注目階層を、下位の階層から上位の階層に向けて探索基準点設定部12と対応点探索部13に対して逐次設定しつつ、対応点探索処理が下位の階層から上位の階層に向けて階層的に繰り返し実行されるように探索基準点設定部12と対応点探索部13とを制御する。   In the corresponding point search process, the control unit 16 searches the target hierarchy in the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR that are targets of the corresponding point search process from the lower hierarchy to the higher hierarchy. While sequentially setting the setting unit 12 and the corresponding point searching unit 13, the corresponding reference point setting unit 12 and the corresponding points are executed so that the corresponding point search process is repeatedly executed hierarchically from the lower layer to the upper layer. The search unit 13 is controlled.

以上に説明された構成によって、画像処理装置3Aは、多重解像度戦略に基づく対応点探索処理を行う。対応点探索処理はサブピクセル分解能で行われ、探索された注目階層の参照画像RIm上のサブピクセル対応点に基づいて、1つ上位の階層の参照画像RI(m+1)上の探索基準点が設定されるので、対応点がサブピクセル分解能で探索されない場合に比べて、より狭い範囲に信頼度の高い探索基準点を設定することが可能となる。その結果、サブピクセル分解能で探索されない場合に比べて、階層数をより減らした多重解像度画像や、範囲をより狭くした基準ウィンドウと参照ウィンドウを採用することができる。従って、対応点探索に係る処理コストを抑制しつつ、高精度に対応点探索を行うことが可能となる。   With the configuration described above, the image processing apparatus 3A performs corresponding point search processing based on the multi-resolution strategy. Corresponding point search processing is performed with subpixel resolution, and a search reference point on the reference image RI (m + 1) of the next higher hierarchy is set based on the subpixel corresponding point on the searched reference image RIm of the target hierarchy. Therefore, it is possible to set a highly reliable search reference point in a narrower range than when the corresponding point is not searched with subpixel resolution. As a result, it is possible to employ a multi-resolution image with a reduced number of layers, a standard window and a reference window with a narrower range than when not searched with sub-pixel resolution. Therefore, it is possible to perform the corresponding point search with high accuracy while suppressing the processing cost related to the corresponding point search.

<画像処理装置3Aの動作説明>
次に、画像処理装置3Aのピクセル対応点探索処理、信頼度判定処理、サブピクセル対応点探索処理、注目階層の1つ上位階層の探索基準点設定処理などについてさらに詳しく説明し、その後、画像処理装置3Aが行う多重解像度画像を用いた対応点探索処理の全体処理フローを説明する。
<Description of Operation of Image Processing Device 3A>
Next, the pixel corresponding point search process, the reliability determination process, the subpixel corresponding point search process, the search reference point setting process in the hierarchy one level higher than the target hierarchy, and the like of the image processing apparatus 3A will be described in more detail. The overall processing flow of the corresponding point search processing using the multi-resolution image performed by the device 3A will be described.

◎ピクセル対応点探索処理:
図9は、ピクセル探索部13aが行うピクセル対応点探索処理の概要を説明する図である。図9の注目点Nmと探索基準点Kmは、それぞれ探索基準点設定部12によって、多重解像度基準画像MB中に設定された注目階層の基準画像BIm上と、多重解像度参照画像MR中の該注目階層の参照画像RIm上とに設定された注目点と探索基準点である。
◎ Pixel correspondence point search processing:
FIG. 9 is a diagram illustrating an outline of the pixel corresponding point search processing performed by the pixel search unit 13a. The attention point Nm and the search reference point Km in FIG. 9 are respectively displayed on the reference image BIm of the attention layer set in the multiresolution reference image MB and the attention in the multiresolution reference image MR by the search reference point setting unit 12. The attention point and the search reference point set on the reference image RIm of the hierarchy.

ピクセル探索部13aは、記憶部9に格納されたウィンドウサイズWX、WYに基づいて、注目点Nmに対して基準ウィンドウWBmを、探索基準点Kmに対して参照ウィンドウWRmをそれぞれ設定し、基準ウィンドウWBm内の画像と参照ウィンドウWRm内の画像との相関を求めることによって、注目点Nmに対応するピクセル対応点CPmを求める。   Based on the window sizes WX and WY stored in the storage unit 9, the pixel search unit 13a sets a reference window WBm for the attention point Nm and a reference window WRm for the search reference point Km, respectively. A pixel corresponding point CPm corresponding to the attention point Nm is obtained by obtaining a correlation between the image in WBm and the image in the reference window WRm.

なお、基準ウィンドウWBmと参照ウィンドウWRmそれぞれの水平方向(X方向)画素数は同じであり、それぞれの垂直方向(Y方向)画素数もまた同じである。   Note that the number of pixels in the horizontal direction (X direction) of each of the standard window WBm and the reference window WRm is the same, and the number of pixels in the vertical direction (Y direction) is also the same.

○基準ウィンドウと参照ウィンドウ:
図10は、参照画像WRmに設定された探索基準点Kmに対する参照ウィンドウWRmの設定例を示す図である。
○ Reference window and reference window:
FIG. 10 is a diagram illustrating a setting example of the reference window WRm for the search reference point Km set in the reference image WRm.

図10(a)に例示される参照ウィンドウWRmは、水平方向画素数と垂直方向画素数がともに奇数であり、探索基準点Kmの座標は、参照ウィンドウWRmの重心Wgと一致する。   The reference window WRm illustrated in FIG. 10A has an odd number of horizontal pixels and vertical pixels, and the coordinates of the search reference point Km coincide with the center of gravity Wg of the reference window WRm.

図10(b)に例示される参照ウィンドウWRmは、水平方向画素数と垂直方向画素数とがともに偶数であり、探索基準点Kmの座標は、参照ウィンドウWRmの重心Wgに対して−X方向、−Y方向に1画素ずれている。   The reference window WRm illustrated in FIG. 10B has an even number of horizontal pixels and vertical pixels, and the coordinates of the search reference point Km are in the −X direction with respect to the center of gravity Wg of the reference window WRm. , Shifted by one pixel in the -Y direction.

図10(a)、(b)に示される例の他に、基準ウィンドウWBm、参照ウィンドウWRmの水平方向画素数と垂直方向画素数は、奇数と偶数(順不同)の組でもよい。   In addition to the example shown in FIGS. 10A and 10B, the horizontal and vertical pixel numbers of the base window WBm and the reference window WRm may be a pair of odd and even numbers (in no particular order).

ここで、基準ウィンドウWBmと参照ウィンドウWRmの画像間の相関を求める手法としては、例えばSAD法(差分絶対値和法)などのように周波数分解を行わない手法と、POC法(位相限定相関法)などのように周波数分解を行う手法とがあり、周波数分解を行う手法を用いる場合には、高速フーリエ変換(FFT)を用いて必要な演算回数を抑制し、処理の高速化を図る観点から、水平方向画素数と垂直方向画素数とを2のべき乗で表される画素数とすることが望ましい。   Here, as a technique for obtaining the correlation between the images of the standard window WBm and the reference window WRm, for example, a technique that does not perform frequency decomposition such as the SAD method (difference absolute value sum method), and a POC method (phase-only correlation method). ) Etc., there is a method for performing frequency decomposition, and when using a method for performing frequency decomposition, fast Fourier transform (FFT) is used to suppress the required number of computations, from the viewpoint of speeding up the processing. It is desirable that the number of pixels in the horizontal direction and the number of pixels in the vertical direction be the number of pixels represented by a power of two.

次に、SAD法とPOC法を例として、基準ウィンドウWBmと参照ウィンドウWRmの画像間の相関を求める手法について説明する。   Next, a technique for obtaining a correlation between images of the standard window WBm and the reference window WRm will be described using the SAD method and the POC method as examples.

○SAD法:
図11は、SAD法を用いたピクセル対応点探索処理手順を示す図である。
○ SAD method:
FIG. 11 is a diagram illustrating a pixel corresponding point search processing procedure using the SAD method.

図11に示される注目階層の基準画像BIm上にはX座標がh2である注目点Nmが設定されており、注目点Nmに対して基準ウィンドウWBmが設定されている。基準ウィンドウWBmのX方向の両端のX座標は、h1とh3である。また、該注目階層の参照画像RIm上には、注目点Nmに対応するピクセル対応点CPmが示されている。   An attention point Nm whose X coordinate is h2 is set on the reference image BIm of the attention layer shown in FIG. 11, and a reference window WBm is set for the attention point Nm. The X coordinates of both ends in the X direction of the reference window WBm are h1 and h3. A pixel corresponding point CPm corresponding to the target point Nm is shown on the reference image RIm of the target layer.

ここでは、SAD法を用いてピクセル対応点CPmを求める例について説明する。   Here, an example of obtaining the pixel corresponding point CPm using the SAD method will be described.

参照画像RIm上には、X座標がxsである探索基準点KmsからX座標がxeである探索基準点Kmeまで、X座標がxs≦x≦xeの範囲で1画素ごとに複数の探索基準点が設定されており、これら複数の探索基準点の代表として両端の探索基準点Kms、Kmeのみが記載されている。   On the reference image RIm, there are a plurality of search reference points for each pixel in the range of xs ≦ x ≦ xe from the search reference point Kms whose X coordinate is xs to the search reference point Kme whose X coordinate is xe. Is set, and only the search reference points Kms and Kme at both ends are described as representatives of the plurality of search reference points.

また、該複数の探索基準点には、それぞれ基準ウィンドウWBmと、同サイズの複数の参照ウィンドウとが設定されており、該複数の参照ウィンドウの代表として両端の参照ウィンドウWRms、WRmeのみが記載されている。   In addition, a reference window WBm and a plurality of reference windows of the same size are set for each of the plurality of search reference points, and only reference windows WRms and WRme at both ends are described as representatives of the plurality of reference windows. ing.

ここで、図11においては説明を簡単にするため、注目点Nmと複数の探索基準点Kms〜KmeのY座標は同じであり、従って、基準ウィンドウWBmと、参照ウィンドウWRms〜WRmeのY方向の座標のずれ量は無いように設定されている。また、注目点Nmと、求められるべきピクセル対応点CPmのY座標も一致するように設定されている。   Here, in order to simplify the description in FIG. 11, the Y coordinate of the attention point Nm and the plurality of search reference points Kms to Kme are the same. Therefore, the reference window WBm and the reference windows WRms to WRme in the Y direction are the same. The coordinates are set so that there is no deviation. The attention point Nm and the Y coordinate of the pixel corresponding point CPm to be obtained are also set to coincide.

次に、参照ウィンドウWRms〜WRmeの各参照ウィンドウ内の各画像と、基準ウィンドウWBm内の画像との相関値を演算する。基準ウィンドウと参照ウィンドウのX方向、Y方向の座標のずれ量(「対応ずれ量」とも称する)をそれぞれxd、ydとする。図11の例では、xdの範囲はxs−h2〜xe−h2であり、ydは0である。   Next, a correlation value between each image in each reference window of the reference windows WRms to WRme and an image in the standard window WBm is calculated. The amount of deviation (also referred to as “corresponding deviation amount”) in the X-direction and Y-direction coordinates of the reference window and the reference window is assumed to be xd and yd, respectively. In the example of FIG. 11, the range of xd is xs-h2 to xe-h2, and yd is 0.

基準ウィンドウWBm内の各画素(xi,yj)の画素値をImg1(xi,yj)、X方向、Y方向の対応ずれ量がxd、ydである参照ウィンドウWRm内の各画素(xi+xd,yj+yd)の画素値をImg2(xi+xd,yj+yd)とすると、(1)式、(2)式を用いた演算によって基準ウィンドウWBm内の画像と参照ウィンドウWRm内の画像の相関値CORpが算出される。   The pixel value of each pixel (xi, yj) in the reference window WBm is set to Img1 (xi, yj), and the corresponding shift amount in the X direction and Y direction is xd, yd. Each pixel (xi + xd, yj + yd) in the reference window WRm. Assuming that the pixel value of Img2 (xi + xd, yj + yd), the correlation value CORp between the image in the reference window WBm and the image in the reference window WRm is calculated by the calculation using the equations (1) and (2).

Figure 0005446516
Figure 0005446516

参照ウィンドウがWRmsからWRmeにわたって走査されるように、X方向の対応ずれ量xdをxs−h2〜xe−h2の範囲で変更しつつ、(1)式および(2)式によって各対応ずれ量xdに対する相関値CORpが算出されると、図11に示すグラフG1のように参照画像RImのX座標と相関値CORpとの関係が明らかになる。   While changing the corresponding deviation amount xd in the X direction in the range of xs−h2 to xe−h2 so that the reference window is scanned from WRms to WRme, each corresponding deviation amount xd is expressed by Expressions (1) and (2). When the correlation value CORp is calculated, the relationship between the X coordinate of the reference image RIm and the correlation value CORp is clarified as shown in a graph G1 in FIG.

図11の例では、座標xMにおいて、グラフG1における相関値CORpの最大値が与えられているので、探索基準点のX座標がxMと一致する参照ウィンドウが、相関値CORpの最大値を与える参照ウィンドウであり、該参照ウィンドウの探索基準点と、注目点Nmに対応するピクセル対応点CPmとは一致する。   In the example of FIG. 11, since the maximum value of the correlation value CORp in the graph G1 is given at the coordinate xM, the reference window in which the X coordinate of the search reference point matches xM is the reference that gives the maximum value of the correlation value CORp. The search reference point of the reference window matches the pixel corresponding point CPm corresponding to the point of interest Nm.

図12はSAD法における参照ウィンドウWRmの走査態様を例示する図であり、注目階層の参照画像RImの全域に参照ウィンドウWRmを走査させている。SAD法はPOC法に比べて演算量が少なく高速な処理が可能であるので、画素数が多い参照画像RImにSAD法による対応点探索処理を適用し、図12に示される全域走査を行っても処理時間が短くなる。   FIG. 12 is a diagram illustrating a scanning mode of the reference window WRm in the SAD method, and the reference window WRm is scanned over the entire area of the reference image RIm of the target hierarchy. Since the SAD method has a smaller calculation amount than the POC method and can perform high-speed processing, the corresponding point search processing by the SAD method is applied to the reference image RIm having a large number of pixels, and the whole area scanning shown in FIG. 12 is performed. Also shortens the processing time.

従ってSAD法を用いる場合には、周波数分解を行う手法を用いる場合に比べて多重解像度画像の階層数を減らすことができる。また、対応点に近い探索基準点を求めることなく、画像の全域にわたって参照ウィンドウの走査を行って対応点探索をしても、周波数分解を行う手法を用いる場合に比べて短時間で探索処理を行うことができるので、探索基準点を求める処理コストを削減することが可能となる。   Therefore, when the SAD method is used, the number of hierarchies of the multi-resolution image can be reduced as compared with the case where a method of performing frequency decomposition is used. In addition, the search process can be performed in a shorter time than the case of using the frequency decomposition method even if the corresponding point search is performed by scanning the reference window over the entire area of the image without obtaining a search reference point close to the corresponding point. Since it can be performed, the processing cost for obtaining the search reference point can be reduced.

○POC法:
図13は、POC法を用いたピクセル対応点探索処理手順を示す図である。
○ POC method:
FIG. 13 is a diagram illustrating a pixel corresponding point search processing procedure using the POC method.

POC法は、周波数分解を使用した相関法であって、かつ、振幅成分を抑制した相関法である。同様の相関法として、DCT符号限定相関法(参考論文:「画像信号処理と画像パターン認識の融合−DCT符号限定相関とその応用」貴塚仁志)などが知られている。これらの相関法は、パターンの周波数分解信号から、振幅成分を抑制した位相成分のみの信号を用いて類似度演算を行うため、画像を取得するためのステレオカメラ2における撮影条件の差(ここでは、撮像系21、22における撮影条件の差)や、ノイズなどの影響を受けにくく、ロバストな対応点検索が可能である。   The POC method is a correlation method using frequency decomposition and a correlation method in which amplitude components are suppressed. As a similar correlation method, there is known a DCT code limited correlation method (reference paper: “Fusion of image signal processing and image pattern recognition—DCT code limited correlation and its application”, Hitoshi Takatsuka). Since these correlation methods perform similarity calculation using a signal of only a phase component with an amplitude component suppressed from a frequency resolution signal of a pattern, a difference in imaging conditions in the stereo camera 2 for acquiring an image (here, The difference between the imaging conditions in the imaging systems 21 and 22) and the influence of noises and the like, and robust corresponding point search is possible.

また、SAD法が、1組の基準ウィンドウと参照ウィンドウに対して1つの相関値(CORp値)のみを出力するため、相関値が最も高い参照ウィンドウ、すなわち、相関値が最も高い対応ずれ量を特定するためには複数の参照ウィンドウにわたって、参照ウィンドウの走査を行う必要があるのに対して、POC法などの周波数分解を使用した相関法は、1組の基準ウィンドウと参照ウィンドウの画像に対して、画像間の相関値とともに、相関値が最も高くなる画像間の対応ずれ量が求められるので、ピクセル対応点が該参照ウィンドウ内に存在する場合には、参照ウィンドウの走査を行う必要がない。   Further, since the SAD method outputs only one correlation value (CORp value) for one set of the standard window and the reference window, the reference window having the highest correlation value, that is, the correspondence deviation amount having the highest correlation value is obtained. In order to specify, it is necessary to scan a reference window over a plurality of reference windows, whereas a correlation method using frequency decomposition such as the POC method is performed on an image of a set of a reference window and a reference window. Thus, since the correlation value between the images having the highest correlation value is obtained together with the correlation value between the images, it is not necessary to scan the reference window when the pixel corresponding point exists in the reference window. .

このため、多重解像度画像にPOC法を用いる対応点探索法によれば、画素数の最も少ない多重解像度画像の最下位の基準画像と参照画像の画像全域をそれぞれ当初の基準ウィンドウと参照ウィンドウに設定して正しい対応点を探索した後、該対応点に基づいて1つ上位階層に参照ウィンドウを設定して該参照ウィンドウを走査することなく該階層における正しい対応点を求める探索処理を全ての階層にわたって繰り返すことが可能となる。従って、POC法を用いる対応点探索法は、多重解像度画像を対象とする対応点探索処理に好適な手法となる。   For this reason, according to the corresponding point search method using the POC method for the multi-resolution image, the lowest base image of the multi-resolution image having the smallest number of pixels and the entire image area of the reference image are set as the initial standard window and the reference window, respectively. After searching for the correct corresponding point, a reference window is set in the upper hierarchy based on the corresponding point, and a search process for finding the correct corresponding point in the hierarchy without scanning the reference window is performed over all the hierarchies. It becomes possible to repeat. Therefore, the corresponding point search method using the POC method is a method suitable for the corresponding point search processing for multi-resolution images.

以下に、ある注目階層における基準画像BImに対する基準ウィンドウWBm内の画像と、該注目階層の参照画像RImに対する参照ウィンドウWRm内の画像とを対応点探索処理の対象として対応点を探索する場合を例に、POC法の基本原理を説明する。   In the following, an example in which a corresponding point is searched using an image in the reference window WBm for the reference image BIm in a certain target layer and an image in the reference window WRm for the reference image RIm in the target layer as an object of the corresponding point search process. Next, the basic principle of the POC method will be described.

基準ウィンドウWBm内の画像領域と、参照ウィンドウWRm内の画像領域とは、次の(3)式、(4)式のように表されるものとする。   Assume that the image area in the reference window WBm and the image area in the reference window WRm are expressed by the following equations (3) and (4).

Figure 0005446516
Figure 0005446516

ここで、(3)式のf(n1,n2)および(4)式のg(n1,n2)は、基準ウィンドウWBm内の画像領域および参照ウィンドウWRm内の画素の画素値を示している。また、N1およびN2は、例えばN1=2M1+1、N2=2M2+1と設定されている。   Here, f (n1, n2) in the expression (3) and g (n1, n2) in the expression (4) indicate the pixel values of the image area in the standard window WBm and the pixels in the reference window WRm. N1 and N2 are set as N1 = 2M1 + 1 and N2 = 2M2 + 1, for example.

次に、基準ウィンドウWBm、参照ウィンドウWRm内の各画像領域に対し、(5)式、(6)式で示す演算式を用いて、図13に示される2次元のフーリエ変換処理T1a、T1bが行われる。   Next, for each image region in the standard window WBm and the reference window WRm, the two-dimensional Fourier transform processes T1a and T1b shown in FIG. 13 are performed using the arithmetic expressions shown in the expressions (5) and (6). Done.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

なお、(5)式、(6)式の下部ただし書におけるWの添字Pには、N1、N2が代入され、またkの添字sには、1、2が代入される。ここで、周波数分解の処理は必ずしもフーリエ変換である必要はなく、離散コサイン変換、離散サイン変換、ウェーブレット変換又はアダマール変換の何れかを含んでいても良い。   Note that N1 and N2 are substituted for the subscript P of W in the lower proviso of the formulas (5) and (6), and 1 and 2 are substituted for the subscript s of k. Here, the frequency decomposition process is not necessarily Fourier transform, and may include any of discrete cosine transform, discrete sine transform, wavelet transform, or Hadamard transform.

このようなフーリエ変換処理T1a、T1bが施された各画像領域に対しては、(7)式で示す演算式を用いて、画像の振幅成分を除去するための規格化処理T2a、T2bが行われる。   For each image region subjected to such Fourier transform processing T1a and T1b, normalization processing T2a and T2b for removing the amplitude component of the image is performed using the arithmetic expression shown in equation (7). Is called.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

規格化処理T2a、T2bが完了すると、(8)式で示す演算式を用いた合成処理(クロス・パワースペクトル算出処理)T3が行われる。   When the normalization processes T2a and T2b are completed, a synthesizing process (cross power spectrum calculation process) T3 using the arithmetic expression shown in the expression (8) is performed.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

合成処理T3が完了すると、(9)式で示す演算式を用いた2次元の逆フーリエ変換処理T4が行われる。これにより、基準ウィンドウWBmと参照ウィンドウWRm内の各画像間の相関演算が実施されることとなり、その結果(POC値)が出力される。   When the synthesizing process T3 is completed, a two-dimensional inverse Fourier transform process T4 is performed using the arithmetic expression shown in the equation (9). As a result, the correlation calculation between the images in the standard window WBm and the reference window WRm is performed, and the result (POC value) is output.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

以上の処理により、基準ウィンドウWBm内の画像と参照ウィンドウWRm内の画像との相関を示す演算結果(POC値)が得られ、例えば、図14で示すような結果(POC値)が得られる。   By the above processing, a calculation result (POC value) indicating the correlation between the image in the standard window WBm and the image in the reference window WRm is obtained. For example, a result (POC value) as shown in FIG. 14 is obtained.

図14は、POC値の例を示す図である。図14においては、ウィンドウ(N1×N2)内で相関が高い箇所のPOC値が大きくなっており、POC値のピークSを与える座標が、基準ウィンドウWBm内の画像と参照ウィンドウWRm内の画像との相関が最も高くなる対応ずれ量を示す。この対応ずれ量に基づいて、基準ウィンドウWBm内の注目点Nmに対応した参照ウィンドウWRm内のピクセル対応点Cpmが求められる。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the POC value. In FIG. 14, the POC value at a location with high correlation in the window (N1 × N2) is large, and the coordinates giving the peak S of the POC value are the image in the standard window WBm and the image in the reference window WRm. The correspondence deviation amount that gives the highest correlation is shown. Based on the correspondence shift amount, a pixel corresponding point Cpm in the reference window WRm corresponding to the attention point Nm in the standard window WBm is obtained.

なお、相関値、すなわち信頼度であるPOC値のピークSの値が、後述する信頼度判定処理によって十分大きくないと判定された場合には、参照ウィンドウWBmを、例えば、ウィンドウサイズの半分ずらすなどして参照ウィンドウWBmの再設定を行って再度POC法を用いた対応点探索処理を行う。   When the correlation value, that is, the value of the peak S of the POC value, which is the reliability, is determined not to be sufficiently large by the reliability determination process described later, the reference window WBm is shifted by half the window size, for example. Then, the reference window WBm is reset and the corresponding point search process using the POC method is performed again.

以上のように、POC法を用いた対応点探索処理によれば、画像の振幅成分が除去され、画像の位相成分のみで相関演算が行われるため、輝度変動やノイズの影響が抑制されて対応点が精度良く検出される。   As described above, according to the corresponding point search process using the POC method, the amplitude component of the image is removed, and the correlation calculation is performed using only the phase component of the image. Points are detected with high accuracy.

◎信頼度判定処理:
次に、信頼度算出部14と信頼度判定部15が行うピクセル対応点探索の信頼度判定処理の効果について説明する。
◎ Reliability judgment processing:
Next, the effect of the reliability determination process of the pixel corresponding point search performed by the reliability calculation unit 14 and the reliability determination unit 15 will be described.

図15は、信頼度が低いピクセル対応点に基づくサブピクセル対応点探索の例を示す図であり、参照画像RIm上のCPmTは、注目階層の基準画像上に設定された基準点に対する正しいピクセル対応点を示し、CPmFは、誤ったピクセル対応点を示し、また、AX、AYは、それぞれピクセル対応点CPmFの水平方向、垂直方向の画素長であり、参照画像RImにおけるピクセル対応点CPmFの存在範囲を示している。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of sub-pixel corresponding point search based on pixel corresponding points with low reliability, and CPmT on the reference image RIm is correct pixel correspondence with respect to the reference point set on the reference image of the target hierarchy. CPmF indicates an erroneous pixel corresponding point, and AX and AY are the pixel lengths of the pixel corresponding point CPmF in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, and the existence range of the pixel corresponding point CPmF in the reference image RIm Is shown.

ここで、正しいサブピクセル対応点CSmTは正しいピクセル対応点CPmT内に存在するが、サブピクセル対応点はピクセル対応点の領域内において探索されるため、仮に、ピクセル対応点探索処理において誤ったピクセル対応点CPmFが探索されてしまうと、サブピクセル対応点も、例えば、サブピクセル対応点CSmFのように誤って探索されてしまう。   Here, although the correct subpixel corresponding point CSmT exists in the correct pixel corresponding point CPmT, the subpixel corresponding point is searched in the region of the pixel corresponding point. When the point CPmF is searched, the subpixel corresponding point is also erroneously searched for, for example, the subpixel corresponding point CSmF.

このように誤ったサブピクセル対応点の探索が行われる無駄を防止するためには、サブピクセル対応点探索処理に先立ってピクセル対応点探索処理の信頼度判定を行うことが有効である。   In order to prevent such a waste of searching for an erroneous subpixel corresponding point, it is effective to determine the reliability of the pixel corresponding point search process prior to the subpixel corresponding point search process.

すなわち、ピクセル対応点探索処理の信頼度判定を行うことによって、ピクセル対応点の信頼度が低い場合には、サブピクセル対応点探索処理を行なわず、ピクセル対応点の信頼度の低さに起因するサブピクセル対応点探索処理の失敗を防止することができるので、対応点探索に係る処理コストを抑制することができる。   That is, when the reliability of the pixel corresponding point is low by performing the reliability determination of the pixel corresponding point search process, the sub pixel corresponding point search process is not performed, and this is due to the low reliability of the pixel corresponding point. Since the failure of the subpixel corresponding point search process can be prevented, the processing cost related to the corresponding point search can be suppressed.

また、この場合には、例えば、注目階層の1つ下位階層のサブピクセル対応点CS(m−1)に基づいて、注目階層の1つ上位階層の探索基準点K(m+1)を決定し、ピクセル対応点CP(m+1)を探索するとすれば、サブピクセル対応点CS(m−1)の領域長は、注目階層の画素長のSR/RR倍であるので、探索分解能SRが解像度変倍率RRと同程度以下の細かい値であれば、ピクセル対応点CPmに基づいて探索する場合と同程度以下の細かい探索分解能でサブピクセル対応点CS(m−1)に基づいてピクセル対応点CP(m+1)を探索できることとなる。   Further, in this case, for example, based on the subpixel corresponding point CS (m−1) in the next lower layer of the target layer, the search reference point K (m + 1) in the upper layer of the target layer is determined, If the pixel corresponding point CP (m + 1) is searched, the region length of the subpixel corresponding point CS (m−1) is SR / RR times the pixel length of the target layer, and therefore the search resolution SR is the resolution scaling factor RR. And the pixel corresponding point CP (m + 1) based on the sub-pixel corresponding point CS (m−1) with a fine search resolution equal to or lower than that when searching based on the pixel corresponding point CPm. Can be searched.

ここで、例えば、SAD法におけるCORp値や、POC法におけるPOC値は、基準ウィンドウ内の画像と参照ウィンドウ内の画像との相関の高さを示しており、ピクセル対応点探索処理で求められたピクセル対応点に対するCORp値やPOC値をそのまま、信頼度算出部14が求めるピクセル対応点探索の信頼度として用いることができる。つまり、例えば、POC値などに正規化処理などを施さずに、そのまま信頼度とする場合には、対応点探索部13に信頼度算出部14の機能を兼ねさせることもできる。また、ピクセル対応点CPmを与えるCORp値やPOC値などに対して、信頼度算出部14が正規化処理を施すことなどによって信頼度としてもよい。   Here, for example, the CORp value in the SAD method and the POC value in the POC method indicate the level of correlation between the image in the reference window and the image in the reference window, and are obtained by the pixel corresponding point search process. The CORp value or the POC value for the pixel corresponding point can be used as it is as the reliability of the pixel corresponding point search obtained by the reliability calculation unit 14. That is, for example, when the reliability is used as it is without performing normalization processing or the like on the POC value, the corresponding point search unit 13 can also function as the reliability calculation unit 14. In addition, the reliability calculation unit 14 may perform the normalization process on the CORp value, the POC value, or the like that gives the pixel corresponding point CPm, and the reliability may be obtained.

◎サブピクセル対応点探索処理:
図16と図17は、サブピクセル探索部13bによって行われるサブピクセル対応点探索処理の例を示しており、図16は、いわゆる等角フィッティングによってサブピクセル対応点探索処理を行う例の説明図である。ここで、サブピクセル対応点探索処理のサブピクセル分解能としては、記憶部9に記憶された探索分解能SRが採用される。
◎ Subpixel corresponding point search processing:
FIGS. 16 and 17 show an example of the subpixel corresponding point search process performed by the subpixel search unit 13b, and FIG. 16 is an explanatory diagram of an example of performing the subpixel corresponding point search process by so-called equiangular fitting. is there. Here, the search resolution SR stored in the storage unit 9 is adopted as the subpixel resolution in the subpixel corresponding point search processing.

図16に示されるRP2は、ピクセル対応点探索処理によって探索されたピクセル対応点に対応しており、また、RP1とRP3は、ピクセル対応点を挟んで水平方向(X方向)に隣り合う隣接画素に対応している。ここでRP1、RP2およびRP3は、それぞれの座標X2−1、X2およびX2+1に対する、それぞれのピクセル対応点探索処理の信頼度R1、R2およびR3をグラフ上に描画することによって表されている。ここでは、R2が信頼度算出部15が求める信頼度となる。また、仮サブピクセル対応点RStは、サブピクセル対応点RS1を得るために求められる仮のサブピクセル対応点を示しており、その座標はXSt、信頼度はRSである。   RP2 shown in FIG. 16 corresponds to the pixel corresponding point searched by the pixel corresponding point search process, and RP1 and RP3 are adjacent pixels adjacent in the horizontal direction (X direction) with the pixel corresponding point in between. It corresponds to. Here, RP1, RP2, and RP3 are represented by drawing on the graph the reliability R1, R2, and R3 of the pixel corresponding point search processing for the respective coordinates X2-1, X2, and X2 + 1. Here, R2 is the reliability calculated by the reliability calculation unit 15. The provisional subpixel corresponding point RSt indicates a provisional subpixel corresponding point obtained in order to obtain the subpixel corresponding point RS1, and its coordinates are XSt and the reliability is RS.

基準ウィンドウ内の画像と参照ウィンドウ内の画像とに対応関係がある場合は、基準ウィンドウ内の画像と参照ウィンドウ内の画像との相関は、画像間の自己相関となるので、例えば図16(a)に示されるように、R1>R3の場合には、仮サブピクセル対応点RS1は、図16(a)上の点RP2と点RP3とを結ぶ直線L2と、点RP1を通って直線L2の傾きの反対符号の傾きを持つ直線L1との交点となる。したがって、座標XStは(10)式によって与えられる。   When there is a correspondence between the image in the reference window and the image in the reference window, the correlation between the image in the reference window and the image in the reference window is an autocorrelation between the images. For example, FIG. ), When R1> R3, the provisional subpixel corresponding point RS1 includes a straight line L2 connecting the point RP2 and the point RP3 in FIG. 16A and a straight line L2 passing through the point RP1. It is an intersection with a straight line L1 having an inclination with an opposite sign of the inclination. Therefore, the coordinate XSt is given by equation (10).

Figure 0005446516
Figure 0005446516

同様にして、図16(b)に示されるように、R1≦R3の場合には、座標XStは(11)式によって与えられる。   Similarly, as shown in FIG. 16B, in the case of R1 ≦ R3, the coordinate XSt is given by the equation (11).

Figure 0005446516
Figure 0005446516

また、仮サブピクセル対応点RStの垂直方向の座標YStについても、ピクセル対応点RP2と垂直方向に隣り合う画素の座標およびピクセル対応点探索処理の信頼度とを用いて、座標XStと同様にして算出できる。   The vertical coordinate YSt of the temporary subpixel corresponding point RSt is also the same as the coordinate XSt using the coordinates of pixels adjacent to the pixel corresponding point RP2 in the vertical direction and the reliability of the pixel corresponding point search process. It can be calculated.

ここで、サブピクセル対応点RS1は、例えば、注目階層の画像の画素面積と、探索分解能SRとによって定められるサブピクセル対応点の領域面積によって画像領域が均等に区分された図17(b)などに例示される各領域の中で、算出されたサブピクセル対応点RStの座標が含まれる領域を探索する手法などによって求められる。   Here, the sub-pixel corresponding point RS1 is, for example, FIG. 17B in which the image area is equally divided by the area of the sub-pixel corresponding point determined by the pixel area of the image of the target layer and the search resolution SR. Among the regions exemplified in (1) above, a method for searching for a region including the coordinates of the calculated subpixel corresponding point RSt is obtained.

これらの設定方法によって、解像度変倍率RRに対して、RR2<SR<1の範囲に設定される探索分解能SRに対応して、サブピクセル対応点の領域を設定することができる。なお、最上位の参照画像RITについては、更に上位の階層が存在しないので、最上位の参照画像RITにおけるサブピクセル対応点RS1として、仮サブピクセル対応点RStを採用してもよい。 By these setting methods, the subpixel corresponding point region can be set corresponding to the search resolution SR set in the range of RR 2 <SR <1 with respect to the resolution scaling factor RR. Note that since there is no higher hierarchy for the highest-order reference image RIT, the temporary sub-pixel corresponding point RSt may be adopted as the sub-pixel corresponding point RS1 in the highest-order reference image RIT.

なお、図16の例では、自己相関の性質を利用して等角フィッティングを用いるサブピクセル対応点探索処理を行ったが、例えば、2次関数近似などによる他のフィッティング手法や、補間を用いる手法などによってサブピクセル対応点探索処理を行ってもよい。   In the example of FIG. 16, subpixel corresponding point search processing using equiangular fitting is performed using the property of autocorrelation. For example, another fitting method using quadratic function approximation or a method using interpolation is used. For example, the subpixel corresponding point search process may be performed.

次に、図17は、注目階層の参照画像RIm上において座標が(X,Y)で与えられるピクセル対応点(X,Y)と、その4近傍の画素のピクセル対応点探索の信頼度の大小関係に基づいて、参照画像RIm上のサブピクセル対応点の座標を求める手法例を示している。   Next, FIG. 17 shows the magnitude of the reliability of the pixel corresponding point search for the pixel corresponding point (X, Y) whose coordinates are given by (X, Y) on the reference image RIm of the target layer and its four neighboring pixels. The example of the technique which calculates | requires the coordinate of the subpixel corresponding point on the reference image RIm based on the relationship is shown.

図17(a)には、ピクセル対応点(X,Y)とその4近傍の画素(X−1,Y)、(X+1,Y)、(X,Y−1)および(X,Y+1)が示される。ここで、該ピクセル対応点および、該4近傍の画素のピクセル対応点探索の信頼度は、それぞれR(X,Y)、R(X−1,Y)、R(X+1,Y)、R(X,Y−1)およびR(X,Y+1)で与えられる。   FIG. 17A shows a pixel corresponding point (X, Y) and four neighboring pixels (X-1, Y), (X + 1, Y), (X, Y-1), and (X, Y + 1). Indicated. Here, the reliability of the pixel corresponding point search and the pixel corresponding point search of the four neighboring pixels are R (X, Y), R (X-1, Y), R (X + 1, Y), R ( X, Y-1) and R (X, Y + 1).

先ず、サブピクセル対応点を画素サイズの1/3の探索分解能で求める手法例を説明する。   First, an example of a technique for obtaining the subpixel corresponding point with a search resolution of 1/3 of the pixel size will be described.

図17(b)は、画素サイズの1/3の探索分解能でサブピクセル対応点を探索する場合において、該サブピクセル対応点が取り得る9つの座標を示す図である。   FIG. 17B is a diagram illustrating nine coordinates that can be taken by a subpixel corresponding point when searching for a subpixel corresponding point with a search resolution of 3 of the pixel size.

図17(a)に示されるピクセル対応点を中心とする水平方向の3つの画素(X−1,Y)、(X,Y)および(X+1,Y)のそれぞれのピクセル対応点探索の信頼度R(X−1,Y)、R(X,Y)およびR(X+1,Y)に対して、(12)式が成立するならば、サブピクセル対応点の水平座標XSは、図17(a)に示される3つの水平座標のうちでXであり、(12)式が成立せず、かつ(13)式が成立する場合はX+1/3であり、(12)式が成立せず、かつ(13)式も成立しない場合はX−1/3であるとすることによって、水平座標XSを画素サイズの1/3の探索分解能で定めることができる。ここで、TH2は、記憶装置9に記憶された所定の閾値である。   The reliability of the pixel corresponding point search for each of the three pixels (X-1, Y), (X, Y), and (X + 1, Y) in the horizontal direction centering on the pixel corresponding point shown in FIG. If the equation (12) holds for R (X-1, Y), R (X, Y), and R (X + 1, Y), the horizontal coordinate XS of the subpixel corresponding point is shown in FIG. ) Is the X of the three horizontal coordinates shown in FIG. 5 and when the formula (12) does not hold and the formula (13) holds, it is X + 1/3, the formula (12) does not hold, and If the equation (13) is not satisfied, the horizontal coordinate XS can be determined with a search resolution of 1/3 of the pixel size by assuming that X-1 / 3. Here, TH2 is a predetermined threshold value stored in the storage device 9.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

同様にして、ピクセル対応点を中心とする垂直方向の3つの画素(X,Y−1)、(X,Y)および(X,Y+1)のそれぞれのピクセル対応点探索の信頼度R(X,Y−1)、R(X,Y)およびR(X,Y+1)に対して、(14)式が成立するならば、サブピクセル対応点の垂直座標YSは、図17(a)に示される3つの垂直座標のうちでYであり、(14)式が成立せず、かつ(15)式が成立する場合はY+1/3であり、(14)式が成立せず、かつ(15)式も成立しない場合はY−1/3であるとすることによって、垂直座標YSを画素サイズの1/3の探索分解能で定めることができる。   Similarly, the reliability R (X, Y, X) of the pixel corresponding point search for each of the three pixels (X, Y−1), (X, Y), and (X, Y + 1) in the vertical direction centered on the pixel corresponding point. If equation (14) holds for Y-1), R (X, Y) and R (X, Y + 1), the vertical coordinate YS of the subpixel corresponding point is shown in FIG. Of the three vertical coordinates, Y is Y, the expression (14) is not satisfied, and the expression (15) is satisfied, Y + 1/3, the expression (14) is not satisfied, and the expression (15) If Y 1/3 is not established, the vertical coordinate YS can be determined with a search resolution of 1/3 of the pixel size.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

次に、サブピクセル対応点を画素サイズの1/2の探索分解能で求める手法例を説明する。   Next, an example of a technique for obtaining the subpixel corresponding point with a search resolution ½ of the pixel size will be described.

図17(c)は、画素サイズの1/2の探索分解能でサブピクセル対応点を探索する場合において、該サブピクセル対応点が取り得る4つの座標を示す図である。   FIG. 17C is a diagram illustrating four coordinates that can be taken by a subpixel corresponding point when searching for a subpixel corresponding point with a search resolution that is ½ of the pixel size.

先ず、図17(a)に示されるピクセル対応点を挟む水平方向の2つの画素(X−1,Y)および(X+1,Y)のそれぞれのピクセル対応点探索の信頼度R(X−1,Y)およびR(X+1,Y)に対して、(16)式が成立する場合は、サブピクセル対応点の水平座標XSは、図17(c)に示される2つの水平座標のうちでX−1/4であり、(16)式が成立しない場合は、X+1/4であるとすることによって、水平座標XSを画素サイズの1/2の探索分解能で定めることができる。   First, the reliability R (X−1, Y) of the pixel corresponding point search of each of the two horizontal pixels (X−1, Y) and (X + 1, Y) across the pixel corresponding point shown in FIG. When the equation (16) is established for Y) and R (X + 1, Y), the horizontal coordinate XS of the subpixel corresponding point is the X− of the two horizontal coordinates shown in FIG. If it is 1/4 and equation (16) does not hold, it is possible to determine the horizontal coordinate XS with a search resolution of 1/2 the pixel size by setting X + 1/4.

同様にして、図17(a)に示されるピクセル対応点を挟む水平方向の2つの画素(X,Y−1)および(X,Y+1)のそれぞれのピクセル対応点探索の信頼度R(X,Y−1)およびR(X,Y+1)に対して、(17)式が成立する場合は、サブピクセル対応点の垂直座標YSはY−1/4であり、(17)式が成立しない場合はY+1/4であるとすることによって、垂直座標YSを画素サイズの1/2の探索分解能で定めることができる。   Similarly, the reliability R (X, Y, X) of the pixel corresponding point search for each of the two pixels (X, Y−1) and (X, Y + 1) in the horizontal direction across the pixel corresponding point shown in FIG. When the equation (17) is satisfied for Y-1) and R (X, Y + 1), the vertical coordinate YS of the subpixel corresponding point is Y-1 / 4, and the equation (17) is not satisfied. Is Y + 1/4, the vertical coordinate YS can be determined with a search resolution of 1/2 the pixel size.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

また、上述した画素サイズの1/2、1/3のサブピクセル分解能でサブピクセル対応点を求める手法例によれば、フィッティングや補間などによってサブピクセル対応点の座標を直接算出することなく、ピクセル対応点の近傍画素の信頼度の大小関係の比較のみによってサブピクセル対応点の座標を決めることができるので、サブピクセル対応点探索処理のコストを低減できる。   In addition, according to the above-described method for obtaining the subpixel corresponding point with the subpixel resolution of 1/2 or 1/3 of the pixel size, the pixel without directly calculating the coordinates of the subpixel corresponding point by fitting or interpolation. Since the coordinates of the subpixel corresponding point can be determined only by comparing the magnitude relationship of the reliability of the neighboring pixels of the corresponding point, the cost of the subpixel corresponding point search process can be reduced.

◎サブピクセル対応点と1つ上位階層の探索基準点との対応関係:
図18は、注目階層のサブピクセル対応点と1つ上位階層の探索基準点との対応関係を説明する図である。
◎ Correspondence between subpixel corresponding point and search reference point of one higher hierarchy:
FIG. 18 is a diagram for explaining the correspondence between the subpixel corresponding point in the target layer and the search reference point in the next higher layer.

また、図18(a)は、注目階層の参照画像RImにおいて、画素サイズの1/2の探索分解能でサブピクセル対応点(XS,YS)が求められた状態を示している。ここで、参照画像RImの水平方向、垂直方向の画素数は、それぞれXn、Yn、左上隅の画素の座標は(1,1)、参照画像RImの左上隅の座標は(0.5,0.5)である。また、AX、AYは、それぞれ水平方向、垂直方向の画素長を示している。   FIG. 18A shows a state in which the subpixel corresponding point (XS, YS) is obtained with a search resolution of ½ the pixel size in the reference image RIm of the target layer. Here, the horizontal and vertical pixel numbers of the reference image RIm are Xn and Yn, the coordinates of the upper left corner pixel are (1, 1), and the upper left corner coordinates of the reference image RIm are (0.5, 0). .5). AX and AY indicate the pixel lengths in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.

なお、本実施形態の説明においては、画素や対応点の座標は、画素や対応点の領域の重心(中心)によって与えられるものとする。   In the description of the present embodiment, the coordinates of the pixels and corresponding points are given by the center of gravity (center) of the area of the pixels and corresponding points.

図18(b)は、サブピクセル対応点(XS,YS)に基づいて、該注目階層の1つ上位階層の参照画像RI(m+1)において、探索基準点(XK,YK)が設定された状態を示している。ここで、参照画像RI(m+1)の水平方向、垂直方向の画素数は、それぞれXm、Ym、左上隅の画素の座標は(1,1)、参照画像RI(m+1)の左上隅の座標は(0.5,0.5)である。また、AX'、AY'は、それぞれ水平方向、垂直方向の画素長を示している。   FIG. 18B shows a state in which the search reference point (XK, YK) is set in the reference image RI (m + 1) that is one layer higher than the target layer based on the subpixel corresponding point (XS, YS). Is shown. Here, the horizontal and vertical pixel numbers of the reference image RI (m + 1) are Xm and Ym, the coordinates of the upper left corner pixel are (1, 1), and the upper left corner coordinates of the reference image RI (m + 1) are (0.5, 0.5). In addition, AX ′ and AY ′ indicate the pixel lengths in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.

参照画像RImの左上隅とサブピクセル対応点(XS,YS)との水平方向長さLXSは、(18)式によって表され、水平方向長さLYSは、(19)式によって表される。   The horizontal length LXS between the upper left corner of the reference image RIm and the subpixel corresponding point (XS, YS) is expressed by the equation (18), and the horizontal length LYS is expressed by the equation (19).

参照画像RI(m+1)から参照画像RImを作成する際の解像度変倍率がRRに設定されている場合には、参照画像RImと参照画像RI(m+1)とを対応づけるために、参照画像RImの縮尺は1/RR倍に拡大される必要がある。このため、(19)式下のただし書きに示す式によって画素長AXおよびAYと画素長AX'およびAY'との関係が与えられる。   When the resolution scaling factor when creating the reference image RIm from the reference image RI (m + 1) is set to RR, in order to associate the reference image RIm with the reference image RI (m + 1), the reference image RIm The scale needs to be enlarged to 1 / RR times. Therefore, the relationship between the pixel lengths AX and AY and the pixel lengths AX ′ and AY ′ is given by the equation shown in the proviso below the equation (19).

Figure 0005446516
Figure 0005446516

参照画像RI(m+1)上に設定される探索基準点(XK,YK)の座標は、参照画像RI(m+1)のピクセル分解能で表される。従って、参照画像RI(m+1)の水平座標XKは、参照画像RI(m+1)上に投影された水平方向長さLXSを画素長AX'で除した後、小数点以下を切り捨てることによって、(20)式で与えられる。   The coordinates of the search reference point (XK, YK) set on the reference image RI (m + 1) are represented by the pixel resolution of the reference image RI (m + 1). Accordingly, the horizontal coordinate XK of the reference image RI (m + 1) is obtained by dividing the horizontal length LXS projected on the reference image RI (m + 1) by the pixel length AX ′, and then truncating the fractional part (20) It is given by the formula.

同様にして、水平座標YKは、(21)式で与えられる。   Similarly, the horizontal coordinate YK is given by equation (21).

Figure 0005446516
Figure 0005446516

◎探索基準点の設定例について:
次に、注目階層の参照画像RIm上のサブピクセル対応点CSmに対する、該注目階層の1つ上位階層の参照画像RI(m+1)上の探索基準点K(m+1)の設定例を説明する。
◎ Examples of setting search reference points:
Next, an example of setting the search reference point K (m + 1) on the reference image RI (m + 1) one level higher than the target layer with respect to the subpixel corresponding point CSm on the reference image RIm of the target layer will be described.

A.解像度変倍率の値と探索分解能の値とが等しい場合:
図19は、解像度変倍率RRと探索分解能SRがともに等しく1/2である場合のサブピクセル対応点CSmに対する探索基準点K(m+1)の設定例を示す図である。
A. When the resolution scaling value is equal to the search resolution value:
FIG. 19 is a diagram illustrating a setting example of the search reference point K (m + 1) for the subpixel corresponding point CSm when the resolution scaling factor RR and the search resolution SR are both equal and ½.

図19(a)には、参照画像RImにおいて探索分解能SRが1/2で探索されたサブピクセル対応点CSmが示され、図19(b)は、参照画像RImの2倍の解像度を有する参照画像RI(m+1)を示し、図19(c)には、参照画像RI(m+1)に設定された探索基準点K(m+1)が示されている。   FIG. 19A shows a subpixel corresponding point CSm searched with a search resolution SR of 1/2 in the reference image RIm, and FIG. 19B shows a reference having twice the resolution of the reference image RIm. An image RI (m + 1) is shown, and FIG. 19C shows a search reference point K (m + 1) set in the reference image RI (m + 1).

ここで、図19上と後述する図20〜図23上の探索基準点K(m+1)の座標は、例えば、サブピクセル対応点CSmの座標を(20)式、(21)式に代入することなどによって算出される。   Here, as the coordinates of the search reference point K (m + 1) on FIG. 19 and FIGS. 20 to 23 described later, for example, the coordinates of the subpixel corresponding point CSm are substituted into the expressions (20) and (21). It is calculated by.

図19に示されるように、解像度変倍率RRと探索分解能SRとが等しい場合には、サブピクセル対応点CSmの領域と、探索基準点K(m+1)の画素領域とが一致する。すなわち、注目階層の1つ上位の階層の参照画像RI(m+1)における探索基準点K(m+1)の画素サイズと同じサイズの探索分解能で注目階層の参照画像RImにおける対応点CSmを探索できる。従って、多重解像度画像の階層構成に対して、好適な処理コストで効率的に多重解像度戦略に基づく対応点探索を行うことができる。   As shown in FIG. 19, when the resolution scaling factor RR and the search resolution SR are equal, the region of the subpixel corresponding point CSm and the pixel region of the search reference point K (m + 1) match. That is, the corresponding point CSm in the reference image RIm in the target layer can be searched with the same search resolution as the pixel size of the search reference point K (m + 1) in the reference image RI (m + 1) in the layer one level higher than the target layer. Therefore, it is possible to efficiently perform a corresponding point search based on the multi-resolution strategy for the hierarchical structure of the multi-resolution image at a suitable processing cost.

また、この場合には、探索基準点K(m+1)の設定を省いて、サブピクセル対応点CSmの座標情報に基づいて参照画像RI(m+1)の参照ウィンドウW(m+1)を設定してもよい。   In this case, the setting of the search reference point K (m + 1) may be omitted, and the reference window W (m + 1) of the reference image RI (m + 1) may be set based on the coordinate information of the subpixel corresponding point CSm. .

B.解像度変倍率の値よりも探索分解能の値が小さい場合:
図20は、解像度変倍率RRが1/2であり、探索分解能SRが1/3である場合のサブピクセル対応点CSmに対する探索基準点K(m+1)の設定例を示す図である。
B. If the search resolution is smaller than the resolution scaling factor:
FIG. 20 is a diagram illustrating a setting example of the search reference point K (m + 1) for the subpixel corresponding point CSm when the resolution scaling factor RR is 1/2 and the search resolution SR is 1/3.

図20(a)には、参照画像RImにおいて探索分解能SRが1/3で探索されたサブピクセル対応点CSmが示され、図20(b)は、参照画像RImの2倍の解像度を有する参照画像RI(m+1)を示し、図20(c)は、1/SR倍に拡大された参照画像RImを参照画像RI(m+1)に重ね、サブピクセル対応点CSmを参照画像RI(m+1)上に投影した図であり、図20(d)には、参照画像RI(m+1)に設定された探索基準点K(m+1)が示されている。   FIG. 20A shows a subpixel corresponding point CSm searched with a search resolution SR of 1/3 in the reference image RIm, and FIG. 20B shows a reference having twice the resolution of the reference image RIm. FIG. 20C shows the image RI (m + 1), and the reference image RIm enlarged to 1 / SR times is superimposed on the reference image RI (m + 1), and the subpixel corresponding point CSm is placed on the reference image RI (m + 1). FIG. 20D shows a projected reference point K (m + 1) set in the reference image RI (m + 1).

また、図21は、図20に示すサブピクセル対応点CSmの設定による効果を説明する図であり、サブピクセル対応点CSmは、図20(c)と同じく参照画像RI(m+1)上に投影されている。ここで、ピクセル対応点CP(m+1)TとCP(m+1)Fは、図20(d)の探索基準点K(m+1)に基づいて設定される参照ウィンドウ内でピクセル対応点として探索され得る参照画像RI(m+1)上の2つの画素を例示している。   FIG. 21 is a diagram for explaining the effect of setting the subpixel corresponding point CSm shown in FIG. 20, and the subpixel corresponding point CSm is projected onto the reference image RI (m + 1) as in FIG. ing. Here, the pixel corresponding points CP (m + 1) T and CP (m + 1) F are references that can be searched as pixel corresponding points in the reference window set based on the search reference point K (m + 1) in FIG. Two pixels on the image RI (m + 1) are illustrated.

サブピクセル対応点CSmに、より近いピクセル対応点の方が信頼度が高いと推定されるので、図21においては、CP(m+1)Tが正しく探索されたピクセル対応点であり、CP(m+1)Fが、誤って探索されたピクセル対応点であると推定される。   Since the pixel corresponding point closer to the sub-pixel corresponding point CSm is estimated to have higher reliability, in FIG. 21, CP (m + 1) T is a pixel corresponding point that has been correctly searched for, and CP (m + 1) It is estimated that F is a pixel corresponding point that has been searched in error.

すなわち、解像度変倍率RRよりも探索分解能SRが細かい場合には、図21に示されるように、注目階層の1つ上位の階層の参照画像の画素サイズよりも細かい探索分解能で注目階層の参照画像における対応点を探索できるので、注目階層の参照画像で探索された対応点に基づいて注目階層の1つ上位の階層の参照画像上で探索される対応点の信頼度を検証することが可能となり、対応点探索の信頼度を高めることができる。   That is, when the search resolution SR is finer than the resolution scaling factor RR, as shown in FIG. 21, the reference image of the target layer with a search resolution finer than the pixel size of the reference image of the layer one level higher than the target layer. Can be searched for, so that it is possible to verify the reliability of the corresponding point searched on the reference image one level higher than the target layer based on the corresponding point searched for the reference image of the target layer. The reliability of the corresponding point search can be increased.

C.解像度変倍率の値よりも探索分解能の値が大きい場合:
図22は、解像度変倍率RRが1/3であり、探索分解能SRが1/2である場合のサブピクセル対応点CSmに対する探索基準点K(m+1)の設定例を示す図である。
C. When the search resolution value is larger than the resolution scaling factor value:
FIG. 22 is a diagram illustrating a setting example of the search reference point K (m + 1) for the subpixel corresponding point CSm when the resolution scaling factor RR is 1/3 and the search resolution SR is 1/2.

図22(a)には、参照画像RImにおいて探索分解能SRが1/2で探索されたサブピクセル対応点CSmが示され、図22(b)は、参照画像RImの3倍の解像度を有する参照画像RI(m+1)を示し、図22(c)は、1/SR倍に拡大された参照画像RImを参照画像RI(m+1)に重ね、サブピクセル対応点CSmを参照画像RI(m+1)上に投影した図であり、図22(d)には、参照画像RI(m+1)に設定された探索基準点K(m+1)が示されている。   FIG. 22A shows a subpixel corresponding point CSm searched with a search resolution SR of 1/2 in the reference image RIm, and FIG. 22B shows a reference having a resolution three times that of the reference image RIm. FIG. 22C shows the image RI (m + 1). FIG. 22C shows the reference image RIm enlarged to 1 / SR times superimposed on the reference image RI (m + 1), and the subpixel corresponding point CSm is placed on the reference image RI (m + 1). FIG. 22D shows a projected reference point K (m + 1) set in the reference image RI (m + 1).

また、図23は、図22に示すサブピクセル対応点CSmの設定による効果を説明する図である。   FIG. 23 is a diagram for explaining the effect of setting the sub-pixel corresponding point CSm shown in FIG.

図23(a)は、図22(c)に示されるサブピクセル対応点CSmを、図22(d)に示される探索基準点K(m+1)上に投影した例を示しており、矢印VKは、探索基準点K(m+1)の座標からサブピクセル対応点CSmの座標へ向かう方向に設定された矢印である。   FIG. 23A shows an example in which the subpixel corresponding point CSm shown in FIG. 22C is projected onto the search reference point K (m + 1) shown in FIG. , An arrow set in a direction from the coordinates of the search reference point K (m + 1) to the coordinates of the subpixel corresponding point CSm.

また、図23(b)は、サブピクセル対応点探索処理を行わない場合における参照画像RIm上のピクセル対応点CPmを、参照画像RImの1つ上位階層の、探索基準点K(m+1)が設定された参照画像RI(m+1)上に、投影した例を示している。   In FIG. 23B, the search reference point K (m + 1), which is one level higher than the reference image RIm, sets the pixel corresponding point CPm on the reference image RIm when the subpixel corresponding point search process is not performed. An example of projection on the reference image RI (m + 1) is shown.

図23(b)に示されるように、サブピクセル対応点探索処理を行わない場合においては、探索基準点K(m+1)とピクセル対応点CPmのそれぞれの座標が一致している。従って、探索されたピクセル対応点の信頼度が低いために探索基準点K(m+1)の位置を修正する必要が生じた場合であっても、ピクセル対応点CPmの座標や領域情報などに基づいて該修正の方向を推定できない。   As shown in FIG. 23B, when the subpixel corresponding point search process is not performed, the coordinates of the search reference point K (m + 1) and the pixel corresponding point CPm coincide. Therefore, even if it is necessary to correct the position of the search reference point K (m + 1) because the reliability of the searched pixel corresponding point is low, it is based on the coordinates of the pixel corresponding point CPm, region information, and the like. The direction of the correction cannot be estimated.

これに対して、サブピクセル対応点探索処理を行う場合は、図23(a)に示されるように、探索基準点K(m+1)とサブピクセル対応点CSmのそれぞれの座標がずれているので、探索基準点K(m+1)の位置を修正する場合に、例えば、探索基準点K(m+1)に対して矢印VKが示す方向の最近傍画素を新たな探索基準点K(m+1)とする方法などによって、探索基準点K(m+1)の再設定の方向等をサブピクセル対応点CSmに基づいて推定することができる。   On the other hand, when the subpixel corresponding point search process is performed, the coordinates of the search reference point K (m + 1) and the subpixel corresponding point CSm are shifted as shown in FIG. When correcting the position of the search reference point K (m + 1), for example, a method of setting the nearest pixel in the direction indicated by the arrow VK to the search reference point K (m + 1) as a new search reference point K (m + 1). Thus, the direction of resetting the search reference point K (m + 1) can be estimated based on the subpixel corresponding point CSm.

すなわち、注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点の画素サイズよりも粗い探索分解能で探索された注目階層の参照画像における対応点を用いることによって、サブピクセル分解能で対応点を探索しない場合に比べて高い精度で、注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点の位置を推定することができるので、対応点探索に係る処理コストを抑制しつつ、高精度な対応点探索を行うことができる。   That is, a corresponding point is searched with sub-pixel resolution by using a corresponding point in the reference image of the target layer searched with a search resolution coarser than the pixel size of the search reference point in the reference image one level higher than the target layer. It is possible to estimate the position of the search reference point in the reference image that is one level higher than the target layer with higher accuracy than in the case where the target layer is not performed. A point search can be performed.

◎全体処理フロー:
次に、画像処理装置3Aが行う多重解像度画像を用いた対応点探索処理の全体処理フローを説明する。
◎ Overall processing flow:
Next, an overall processing flow of corresponding point search processing using a multi-resolution image performed by the image processing apparatus 3A will be described.

図24、図25は実施形態に係る画像処理装置3Aが行う多重解像度画像を用いた対応点探索処理の手順の概要を示すフローチャートである。   24 and 25 are flowcharts showing an outline of the procedure of corresponding point search processing using a multi-resolution image performed by the image processing apparatus 3A according to the embodiment.

先ず、画像取得部10は、基準カメラ21の撮影する画像と参照カメラ22が撮影する画像とを、それぞれ基準画像BITおよび参照画像RITとして取得し、記憶部9に記憶する(ステップS30)。   First, the image acquisition unit 10 acquires an image captured by the standard camera 21 and an image captured by the reference camera 22 as a standard image BIT and a reference image RIT, respectively, and stores them in the storage unit 9 (step S30).

画像の取得が終了すると、多重解像度画像作成部11は、記憶部9から多重解像度画像の階層数T、解像度変倍率RRなどの多重解像度画像作成に関係する制御パラメータと、基準画像BIT、参照画像RITを取得し、該制御パラメータを用いて基準画像BITと参照画像RITに多段階の低解像度化処理を施して多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRを作成し、記憶部9に記憶する(ステップS40)。   When the image acquisition is completed, the multi-resolution image creating unit 11 stores control parameters related to multi-resolution image creation, such as the number T of layers of the multi-resolution image and the resolution scaling factor RR, the standard image BIT, and the reference image from the storage unit 9. RIT is acquired, the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR are created by performing multi-stage resolution reduction processing on the standard image BIT and the reference image RIT using the control parameters, and stored in the storage unit 9 (Step S40).

多重解像度画像の作成が終了すると、制御部16は、注目階層が未設定であれば、多重解像度基準画像MBと多重解像度参照画像MRのそれぞれの最下位の基準画像BI1と参照画像RI1を注目階層の基準画像BImと参照画像RImとして新規に設定し、既存の基準画像BImと参照画像RImがあれば、基準画像BImと参照画像RImの1つ上位階層の基準画像BI(m+1)と参照画像RI(m+1)を、それぞれ新たな注目階層の基準画像BImと参照画像RImとして再設定し、該設定情報を探索基準点設定部12、対応点探索部13に送信する(ステップS50)。   When the creation of the multi-resolution image is completed, if the target layer is not set, the control unit 16 selects the lowest base image BI1 and the reference image RI1 of the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR as the target layer. If the standard image BIm and the reference image RIm are newly set, and there is an existing standard image BIm and the reference image RIm, the standard image BI (m + 1) and the reference image RI that are one layer higher than the standard image BIm and the reference image RIm. (M + 1) is reset as the reference image BIm and the reference image RIm of the new target layer, and the setting information is transmitted to the search reference point setting unit 12 and the corresponding point search unit 13 (step S50).

注目階層の設定が終了すると、探索基準点設定部12は、記憶部9から多重解像度画像作成に関係する制御パラメータを取得するとともに、注目階層の基準画像BIm、参照画像RImを取得する。ここで、最上位の基準画像RIT上の注目点は、操作部4などによって基準画像RIT上の特徴点上などに予め設定されており、探索基準点設定部12は、最上位の基準画像RIT上の注目点と、制御パラメータによって決定される多重解像度基準画像MBの基準画像間における画素の対応関係とに基づいて、基準画像BIm上に注目点Nmを設定し、結果を記憶部9に記憶する(ステップS60)。   When the setting of the target hierarchy is completed, the search reference point setting unit 12 acquires control parameters related to the creation of the multi-resolution image from the storage unit 9, and acquires the reference image BIm and the reference image RIm of the target hierarchy. Here, the attention point on the uppermost reference image RIT is set in advance on a feature point on the reference image RIT by the operation unit 4 or the like, and the search reference point setting unit 12 sets the uppermost reference image RIT. Based on the upper attention point and the correspondence relationship of the pixels between the reference images of the multi-resolution reference image MB determined by the control parameter, the attention point Nm is set on the reference image BIm, and the result is stored in the storage unit 9. (Step S60).

注目点の設定が終了すると、探索基準点設定部12は、記憶部9から参照画像RImを取得し、対応点探索処理のための探索基準点Kmを参照画像RIm上に設定し、結果を記憶部9に記憶する(ステップS70)。   When the setting of the attention point is completed, the search reference point setting unit 12 acquires the reference image RIm from the storage unit 9, sets the search reference point Km for the corresponding point search process on the reference image RIm, and stores the result. Store in the unit 9 (step S70).

図25は、ステップS70の処理の概要を示すフローチャートである。以下で、図25のフローチャートを用いてステップS70の処理手順を説明する。   FIG. 25 is a flowchart showing an overview of the processing in step S70. Hereinafter, the processing procedure of step S70 will be described with reference to the flowchart of FIG.

探索基準点設定部12は、先ず、制御部16によって設定された注目階層情報に基づいて参照画像RImを取得し、参照画像RImが最下位の参照画像RI1であるかどうかを確認する(ステップS710)。   The search reference point setting unit 12 first acquires the reference image RIm based on the attention layer information set by the control unit 16, and confirms whether the reference image RIm is the lowest reference image RI1 (step S710). ).

ステップS710の確認の結果、参照画像RImが最下位の参照画像RI1であるならば、探索基準点設定部12は参照画像RIm上に予め設定された所定の画素(X0,Y0)を探索基準点Kmとして設定して(ステップS720)、再び図24のフローチャートに戻る。ここで、所定の画素(X0,Y0)は、例えば、参照画像RImの全域を参照ウィンドウに設定し得る所定の探索基準点である。   As a result of the confirmation in step S710, if the reference image RIm is the lowest reference image RI1, the search reference point setting unit 12 sets a predetermined pixel (X0, Y0) preset on the reference image RIm as a search reference point. It sets as Km (step S720), and returns to the flowchart of FIG. Here, the predetermined pixels (X0, Y0) are, for example, predetermined search reference points that can set the entire reference image RIm as a reference window.

ステップS710の確認の結果、参照画像RImが最下位の参照画像RI1でないならば、探索基準点設定部12は、注目階層の1つ下位階層の参照画像RI(m−1)において、サブピクセル対応点CS(m−1)が求められているかどうかを確認する(ステップS730)。   As a result of the confirmation in step S710, if the reference image RIm is not the lowest reference image RI1, the search reference point setting unit 12 corresponds to the subpixel in the reference image RI (m−1) that is one layer below the target layer. It is confirmed whether the point CS (m−1) is obtained (step S730).

ステップS730の確認の結果、サブピクセル対応点CS(m−1)が求められているならば、探索基準点設定部12は、サブピクセル対応点CS(m−1)と(20)式および(21)式によって、参照画像RIm上に探索基準点Kmを設定し(ステップS740)、再び図24のフローチャートに戻る。   As a result of the confirmation in step S730, if the subpixel corresponding point CS (m−1) is obtained, the search reference point setting unit 12 sets the subpixel corresponding point CS (m−1), the expression (20), and ( The search reference point Km is set on the reference image RIm by the equation (21) (step S740), and the process returns to the flowchart of FIG.

ステップS730の確認の結果、サブピクセル対応点CS(m−1)が求められていないならば、探索基準点設定部12は、参照画像RI(m−1)上で求められたピクセル対応点CP(m−1)と(20)式および(21)式によって、探索基準点Kmを設定し(ステップS750)、再び図24のフローチャートに戻る。   If the sub-pixel corresponding point CS (m−1) is not obtained as a result of the confirmation in step S730, the search reference point setting unit 12 determines the pixel corresponding point CP obtained on the reference image RI (m−1). The search reference point Km is set by (m-1), (20) and (21) (step S750), and the process returns to the flowchart of FIG.

図24のフローチャートでは、ステップS80から処理が再開され、対応点探索部13は、記憶部9から注目階層の基準画像BIm、参照画像RIm、注目点Nmおよび探索基準点Km、ならびに、ウィンドウサイズWX、WYおよび探索分解能SRなどの探索処理パラメータを取得し、ピクセル探索部13aは、探索処理パラメータに基づいて基準画像BIm上、参照画像RIm上に基準ウィンドウWBm、参照ウィンドウWRmをそれぞれ設定する(ステップS80)。   In the flowchart of FIG. 24, the processing is restarted from step S80, and the corresponding point search unit 13 stores the reference image BIm of the target hierarchy, the reference image RIm, the target point Nm, the search reference point Km, and the window size WX from the storage unit 9. , WY and search resolution SR are acquired, and the pixel search unit 13a sets the reference window WBm and the reference window WRm on the reference image BIm and the reference image RIm based on the search processing parameters (step). S80).

次に、ピクセル探索部13aは、基準ウィンドウWBm内の画像と参照ウィンドウWRm内の画像との相関を求めるピクセル対応点探索処理を行って、基準画像BIm上の注目点Nmに対応する、参照画像RIm上のピクセル対応点CPmを探索するとともに、ピクセル対応点CPmの情報と、ピクセル対応点CPmを求める過程で算出される基準ウィンドウと参照ウィンドウの画像間の相関値を信頼度算出部14に送信する(ステップS90)。   Next, the pixel search unit 13a performs a pixel corresponding point search process for obtaining a correlation between the image in the standard window WBm and the image in the reference window WRm, and the reference image corresponding to the target point Nm on the standard image BIm. The pixel corresponding point CPm on RIm is searched, and information on the pixel corresponding point CPm and the correlation value between the image of the reference window and the reference window calculated in the process of obtaining the pixel corresponding point CPm are transmitted to the reliability calculation unit 14. (Step S90).

次に、信頼度算出部14は、取得した相関値に基づいてピクセル対応点CPmの信頼度を求め(ステップS100)、信頼度判定部15は、信頼度が記憶部9に記憶された所定の閾値TH1以上かどうかを調べる信頼度判定処理を行い、結果を対応点探索部13に送信する(ステップS110)。信頼度判定処理の結果、ピクセル対応点CPmの信頼度が所定の閾値TH1未満である場合は、制御部16は、対応点探索処理を終了する。   Next, the reliability calculation unit 14 obtains the reliability of the pixel corresponding point CPm based on the acquired correlation value (step S100), and the reliability determination unit 15 stores the predetermined reliability stored in the storage unit 9. A reliability determination process for checking whether or not the threshold value TH1 is exceeded is performed, and the result is transmitted to the corresponding point search unit 13 (step S110). As a result of the reliability determination process, when the reliability of the pixel corresponding point CPm is less than the predetermined threshold TH1, the control unit 16 ends the corresponding point search process.

信頼度判定処理の結果、ピクセル対応点CPmの信頼度が所定の閾値TH1以上であるならば、対応点探索部13のサブピクセル探索部13bは、探索処理パラメータに基づいてピクセル対応点CPmとその近傍画素それぞれの座標および信頼度を用いるサブピクセル対応点探索処理を行い、参照画像RIm上のサブピクセル対応点CSmを求める(ステップS120)。   As a result of the reliability determination process, if the reliability of the pixel corresponding point CPm is greater than or equal to the predetermined threshold TH1, the sub-pixel search unit 13b of the corresponding point search unit 13 determines the pixel corresponding point CPm and its corresponding point based on the search processing parameter. Sub-pixel corresponding point search processing using the coordinates and reliability of each neighboring pixel is performed to obtain a sub-pixel corresponding point CSm on the reference image RIm (step S120).

サブピクセル対応点探索処理が終了した場合には、制御部16は、全階層について対応点探索処理が終了したかどうかを調べて、全階層の探索処理が終了している場合には、対応点探索処理を終了し、全階層の探索処理が終了していない場合には、処理をステップS50に戻す(ステップS130)。   When the subpixel corresponding point search processing is completed, the control unit 16 checks whether the corresponding point search processing has been completed for all layers. When the search process is finished and the search process for all layers is not finished, the process returns to step S50 (step S130).

以上の対応点探索処理の全体処理フローによって、多重解像度戦略に基づく対応点探索処理が下位階層から上位階層に向けて行われ、最終的に、最上位の基準画像BIT上の注目点に対応する、参照画像RIT上の対応点が求められる。   With the overall processing flow of the corresponding point search process described above, the corresponding point search process based on the multi-resolution strategy is performed from the lower layer to the upper layer, and finally corresponds to the attention point on the uppermost reference image BIT. Corresponding points on the reference image RIT are obtained.

<変形例>
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

◎例えば、信頼度算出部14と信頼度判定部15とが協働してピクセル対応点探索処理の信頼度判定およびサブピクセル対応点探索処理の信頼度判定の少なくとも一方を行い、これらの信頼度判定処理の結果、注目階層におけるピクセル対応点探索処理およびサブピクセル対応点探索処理の少なくとも一方の信頼度が低いと判定された場合には、例えば、注目階層の画像と、注目階層の1つ上位階層の画像との中間的な解像度を有する画像を用いることによって、信頼度が低いと判定された注目階層における対応点に基づいた対応点探索を続行しても良い。以下、具体例について説明する。   For example, the reliability calculation unit 14 and the reliability determination unit 15 cooperate to perform at least one of the reliability determination of the pixel corresponding point search process and the reliability determination of the subpixel corresponding point search process, and the reliability As a result of the determination process, when it is determined that the reliability of at least one of the pixel corresponding point search process and the sub-pixel corresponding point search process in the target layer is low, for example, the image of the target layer and the one higher in the target layer By using an image having an intermediate resolution with the image in the hierarchy, the corresponding point search based on the corresponding point in the target hierarchy determined to have low reliability may be continued. Hereinafter, specific examples will be described.

<変形例に係る画像処理装置の対応点探索について>
探索範囲を定める対応点の探索においては、探索範囲内に正しい対応点が存在しなければ、たとえ画素の情報量が多く、かつ、対応点の探索範囲における遠近競合が少ないとしても、対応点の探索は失敗する。
<Regarding Corresponding Point Search of Image Processing Apparatus According to Modification>
In the search for corresponding points that define the search range, if there is no correct corresponding point in the search range, even if there is a large amount of pixel information and there is little distance conflict in the search range of the corresponding points, The search fails.

また、既述のように、多重解像度画像においては、より下位の階層の画像であればあるほど、また、多重解像度画像作成時の解像度変倍率が小さければ小さいほど、画像中の各画素の「情報量減少」が生ずるとともに、いわゆる「遠近競合」が探索範囲内で発生しやすくなるため、対応点探索の誤りが発生しやすくなる。   Further, as described above, in a multi-resolution image, the lower the hierarchy, the smaller the resolution scaling factor when creating a multi-resolution image, the smaller the “ A decrease in the amount of information occurs, and so-called “distance competing” is likely to occur within the search range, so that a corresponding point search error is likely to occur.

ここで、対応点の探索が失敗した注目階層の探索結果に基づいて、注目階層の1つ上位階層における対応点の探索を続行して、該上位階層における対応点の探索を成功させ得る
手法としては、例えば、上位階層における探索範囲の画素数を増やして探索範囲を拡大することにより、上位階層における画素の情報量を維持したまま、探索範囲内に対応点が存在する確率を高める手法が考えられる。
Here, based on the search result of the attention layer for which the search for the corresponding point has failed, the search for the corresponding point in the one higher layer of the target layer can be continued, and the search for the corresponding point in the upper layer can be successfully performed. For example, there is a method of increasing the probability that a corresponding point exists in the search range while maintaining the information amount of pixels in the upper layer by increasing the number of pixels in the search range in the upper layer and expanding the search range. It is done.

しかし、この手法では、上位階層における元の探索範囲よりも新たな探索範囲の画角が広くなるため遠近競合が発生しやすく、処理時間も増加する。また、対応点探索部が、例えば、ハードウエア回路によって構成されている場合には、探索範囲の画素数を増やすことは、一般的に、容易ではない。   However, with this method, since the angle of view of the new search range is wider than the original search range in the upper hierarchy, perspective conflict is likely to occur, and the processing time also increases. Further, when the corresponding point search unit is configured by, for example, a hardware circuit, it is generally not easy to increase the number of pixels in the search range.

そこで、変形例においては、注目階層よりも解像度が高く、かつ、注目階層の1つ上位階層の画像よりも解像度が低くなるように、原基準画像および原参照画像がそれぞれ低解像度化された基準画像(「補助基準画像」とも称する)および参照画像(「補助参照画像」とも称する)を設けて、多重解像度基準画像および多重解像度参照画像のそれぞれの階層構造における注目階層と、注目階層の1つ上位の階層との間の階層(「中間階層」とも称する)に位置づける設定を行い、この中間階層において、対応点の探索が失敗した注目階層の探索結果に基づいて、補助参照画像に探索基準点を設定して他の階層と同じ画素数の探索範囲を設け、中間階層における対応点を探索する。   Therefore, in the modified example, the original standard image and the original reference image are reduced in resolution so that the resolution is higher than that of the target layer and lower than that of the image one layer higher than the target layer. An image (also referred to as an “auxiliary reference image”) and a reference image (also referred to as an “auxiliary reference image”) are provided, the attention layer in each hierarchical structure of the multi-resolution standard image and the multi-resolution reference image, and one of the attention layers A search reference point is set in the auxiliary reference image based on the search result of the attention layer in which the search for the corresponding point has failed in the intermediate layer. Is set to provide a search range having the same number of pixels as the other layers, and corresponding points in the intermediate layer are searched.

探索の結果、中間階層における探索の信頼度が高い場合には、中間階層で探索された対応点に基づいて注目階層の1つ上位階層での対応点探索を行うとともに、さらに上位の階層における探索処理を逐次行う。   As a result of the search, when the reliability of the search in the intermediate hierarchy is high, a corresponding point search is performed in one higher hierarchy of the target hierarchy based on the corresponding points searched in the intermediate hierarchy, and the search in the higher hierarchy is performed. Processing is performed sequentially.

変形例によれば、注目階層の1つ上位階層よりも中間階層の探索範囲の画角を広げることによって、中間階層において、探索範囲内に正しい対応点が存在する確率を、注目階層の1つ上位階層よりも高めることができるとともに、注目階層よりも画素の情報量が多く、かつ、遠近競合が発生しにくい状態で対応点の探索を行うことができるので、中間階層における対応点の探索が成功する確率を高めることができ、従って、多重解像度戦略に基づく対応点の探索が成功する確率を高めることができる。   According to the modification, the probability that a correct corresponding point exists in the search range in one of the intermediate hierarchies is set to one of the target hierarchies by expanding the angle of view of the search range in the intermediate hierarchies than one higher hierarchy of the target hierarchies. It is possible to search for corresponding points in the middle layer because it can be higher than the upper layer and can search for corresponding points in a state in which the amount of pixel information is larger than the target layer and perspective conflicts are less likely to occur. The probability of success can be increased, and therefore the probability of successful search for corresponding points based on the multi-resolution strategy can be increased.

<画像処理装置3Bの機能>
図2は、変形例に係る画像処理装置3Bの機能ブロックを説明する図である。
<Functions of Image Processing Device 3B>
FIG. 2 is a diagram illustrating functional blocks of an image processing device 3B according to a modification.

図2に示されるように、画像処理装置3Bの構成要素は、多重解像度画像作成部11B、探索基準点設定部12B、信頼度算出部14B、信頼度判定部15Bおよび制御部16Bを除き、同じく図2に示される画像処理装置3Aの構成要素と同じ構成要素を有する。   As shown in FIG. 2, the components of the image processing apparatus 3B are the same except for the multi-resolution image creation unit 11B, the search reference point setting unit 12B, the reliability calculation unit 14B, the reliability determination unit 15B, and the control unit 16B. It has the same components as the components of the image processing apparatus 3A shown in FIG.

ここでは、画像処理装置3Bの多重解像度画像作成部11B、探索基準点設定部12B、信頼度算出部14B、信頼度判定部15Bおよび制御部16Bの機能について、画像処理装置3Aにおける各対応する構成要素の機能との差異を説明する。   Here, the functions of the multi-resolution image creation unit 11B, the search reference point setting unit 12B, the reliability calculation unit 14B, the reliability determination unit 15B, and the control unit 16B of the image processing device 3B are respectively corresponding configurations in the image processing device 3A. Explain the difference from the function of the element.

◎多重解像度画像作成部11B:
多重解像度画像作成部11Bは、多重解像度画像作成部11と異なる機能として、作成された多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRの、最下層の画像を除く各階層の画像について、解像度変倍率RR’に基づいて1段階の低解像度化を施すことによって、多重解像度基準画像MB’および多重解像度参照画像MR’を作成し、記憶部9に記憶する機能などを有する。
Multi-resolution image creation unit 11B:
The multi-resolution image creating unit 11B has a function different from that of the multi-resolution image creating unit 11 as to the resolution scaling factor for the images of each layer excluding the lowest layer image of the created multi-resolution standard image MB and multi-resolution reference image MR. A function of creating a multi-resolution standard image MB ′ and a multi-resolution reference image MR ′ by storing the resolution in one step based on RR ′ and storing it in the storage unit 9 is provided.

ここで、解像度変倍率RR’には解像度変倍率RRよりも大きい値が設定される。例えば、解像度変倍率RRが1/4である場合には、解像度変倍率RR’には、例えば、1/3または1/2などの値が設定される。   Here, a value larger than the resolution scaling factor RR is set in the resolution scaling factor RR ′. For example, when the resolution scaling factor RR is 1/4, for example, a value such as 1/3 or 1/2 is set in the resolution scaling factor RR ′.

従って、多重解像度基準画像MB’および多重解像度参照画像MR’の各階層の画像の解像度は、該各階層の画像の作成時の低解像度化の対象となった多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRの各階層の画像よりも解像度が低く、かつ、該低解像度化の対象となった各画像の1つ下位階層の画像よりも解像度が高くなる。   Therefore, the resolution of each layer of the multi-resolution standard image MB ′ and the multi-resolution reference image MR ′ is the same as the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference that are the targets of the resolution reduction when the image of each layer is created The resolution is lower than the image of each layer of the image MR, and the resolution is higher than the image of the next lower layer of each image subjected to the resolution reduction.

多重解像度基準画像MB’および多重解像度参照画像MR’の画像は、多重解像度基準画像MBの注目基準画像BIm上の注目点に対応する多重解像度参照画像MRの注目参照画像RIm上の対応点を探索する探索処理が失敗した場合に、失敗した探索結果に基づいて補助基準画像の注目点に対応する補助参照画像の対応点を探索する処理を成功させるために用いられる。   The multi-resolution standard image MB ′ and the multi-resolution reference image MR ′ are searched for corresponding points on the target reference image RIm of the multi-resolution reference image MR corresponding to the target point on the target standard image BIm of the multi-resolution standard image MB. When the search process to be performed fails, it is used to succeed the process of searching for the corresponding point of the auxiliary reference image corresponding to the attention point of the auxiliary reference image based on the failed search result.

また、上記例のように、多重解像度基準画像MB’および多重解像度参照画像MR’を予め作成しておく手法の他に、例えば、対応点の探索処理が失敗するごとに、失敗が発生した注目階層の1つ上位階層の画像に、解像度変倍率RR’に基づいて1段階の低解像度化を施すことによって、中間階層の補助基準画像および補助参照画像の組を作成する手法などを採用してもよい。   In addition to the method of creating the multi-resolution standard image MB ′ and the multi-resolution reference image MR ′ in advance as in the above example, for example, every time the corresponding point search process fails, the attention that has failed is generated. Adopting a method of creating a set of auxiliary reference images and auxiliary reference images in the intermediate layer by reducing the resolution in one step based on the resolution scaling factor RR ′ to the image one layer above the layer Also good.

なお、これらの手法によって作成される中間階層の画像は、原基準画像BITおよび原参照画像RITが、中間階層に対応する注目階層よりも解像度が高く、かつ、該注目階層の1つ上位階層の画像よりも解像度が低くなるように低解像度化された基準画像(補助基準画像)および参照画像(補助参照画像)となる。   It should be noted that the images in the intermediate layer created by these methods have an original base image BIT and an original reference image RIT that have a higher resolution than the target layer corresponding to the intermediate layer and are one level higher than the target layer. The reference image (auxiliary reference image) and the reference image (auxiliary reference image) are reduced in resolution so that the resolution is lower than that of the image.

◎探索基準点設定部12B:
探索基準点設定部12Bは、探索基準点設定部12と異なる機能として、多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRの注目階層において、対応点の探索処理が失敗した場合、すなわち、ピクセル対応点探索処理の信頼度が低い、または、サブピクセル対応点探索処理の信頼度が低いと判定された場合に、探索されたピクセル対応点、または該ピクセル対応点に基づいて探索されたサブピクセル対応点に基づいて、該注目階層に対応する補助参照画像上に探索基準点を設定する機能などを有する。
Search reference point setting unit 12B:
The search reference point setting unit 12B has a function different from the search reference point setting unit 12 in the case where the corresponding point search process fails in the target hierarchy of the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR, that is, the pixel corresponding point. When it is determined that the reliability of the search process is low or the reliability of the subpixel corresponding point search process is low, the searched pixel corresponding point or the subpixel corresponding point searched based on the pixel corresponding point And a function for setting a search reference point on the auxiliary reference image corresponding to the target hierarchy.

◎信頼度算出部14Bと信頼度判定部15B:
信頼度算出部14Bと信頼度判定部15Bは、協働してピクセル対応点探索処理およびサブピクセル対応点探索処理の少なくとも一方の信頼度を判定する機能ブロックである。
◎ Reliability calculation unit 14B and reliability determination unit 15B:
The reliability calculation unit 14B and the reliability determination unit 15B are functional blocks that determine the reliability of at least one of the pixel corresponding point search process and the subpixel corresponding point search process in cooperation.

具体的には、信頼度算出部14Bは、ピクセル対応点探索処理の信頼度を表す第1の信頼度を算出する第1の信頼度算出処理、およびサブピクセル対応点探索処理の信頼度を表す第2の信頼度を算出する第2の信頼度算出処理の少なくとも一方の処理を行う。   Specifically, the reliability calculation unit 14B represents the reliability of the first reliability calculation process for calculating the first reliability representing the reliability of the pixel corresponding point search process and the sub pixel corresponding point search process. At least one of the second reliability calculation processes for calculating the second reliability is performed.

また、信頼度判定部15Bは、第1の信頼度を所定の閾値TH3と比較して、第1の信頼度が閾値TH3以上であればピクセル対応点探索処理の信頼度が高いと判定し、そうでなければピクセル対応点探索処理の信頼度が低いと判定する第1の信頼度判定処理、および第2の信頼度を所定の閾値TH4と比較して、第2の信頼度が閾値TH4以上であればサブピクセル対応点探索処理の信頼度が高いと判定し、そうでなければサブピクセル対応点探索処理の信頼度が低いと判定する第2の信頼度判定処理の少なくとも一方を行う。ここで閾値TH3は、画像処理装置3Aの信頼度判定部15に係る閾値TH1に相当する閾値であり、閾値TH3と閾値TH4とは、異なる値であってもよいし、同一の値であってもよい。   In addition, the reliability determination unit 15B compares the first reliability with a predetermined threshold TH3 and determines that the reliability of the pixel corresponding point search process is high if the first reliability is equal to or higher than the threshold TH3. Otherwise, the first reliability determination process for determining that the reliability of the pixel corresponding point search process is low, and the second reliability are compared with a predetermined threshold TH4, and the second reliability is equal to or higher than the threshold TH4. If so, it is determined that the reliability of the subpixel corresponding point search process is high, and if not, at least one of the second reliability determination processes is determined to determine that the reliability of the subpixel corresponding point search process is low. Here, the threshold value TH3 is a threshold value corresponding to the threshold value TH1 related to the reliability determination unit 15 of the image processing apparatus 3A, and the threshold value TH3 and the threshold value TH4 may be different values or the same value. Also good.

本実施形態においては、信頼度算出部14Bと信頼度判定部15Bとは、独立した機能ブロックであるが、例えば、対応点探索部13が信頼度算出部14Bの機能を兼用し、後述する制御部16Bが信頼度算出部14Bの機能を兼用してもよい。   In the present embodiment, the reliability calculation unit 14B and the reliability determination unit 15B are independent functional blocks. For example, the corresponding point search unit 13 also functions as the reliability calculation unit 14B, and will be described later. The unit 16B may also use the function of the reliability calculation unit 14B.

○第2の信頼度の算出処理:
図26は、信頼度算出部14Bが行う、サブピクセル対応点探索処理の信頼度(第2の信頼度)を求める第2の信頼度算出処理の例を説明する図である。
○ Second reliability calculation processing:
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a second reliability calculation process for obtaining the reliability (second reliability) of the subpixel corresponding point search process performed by the reliability calculation unit 14B.

図26に示される例では、2次関数を用いたフィッティングによってサブピクセル対応点探索処理の信頼度が求められている。RP2は、ピクセル探索部13aが行うピクセル対応点探索処理によって探索されたピクセル対応点であり、また、RP1とRP3は、ピクセル対応点を挟んで水平方向(X方向)に隣り合う隣接画素である。隣接画素RP1、ピクセル対応点RP2および隣接画素RP3のそれぞれに対応する、X座標X2−1、X2およびX2+1ならびにピクセル対応点探索処理の信頼度R1、R2およびR3は、対応点探索部13から信頼度算出部14Bに供給されている。なお、信頼度R2は信頼度算出部15Bが求める第1の信頼度に相当する。   In the example shown in FIG. 26, the reliability of the subpixel corresponding point search process is obtained by fitting using a quadratic function. RP2 is a pixel corresponding point searched by the pixel corresponding point searching process performed by the pixel search unit 13a, and RP1 and RP3 are adjacent pixels adjacent in the horizontal direction (X direction) with the pixel corresponding point interposed therebetween. . The X coordinates X2-1, X2, and X2 + 1 and the pixel corresponding point search process reliability R1, R2, and R3 corresponding to the adjacent pixel RP1, the pixel corresponding point RP2, and the adjacent pixel RP3 are determined from the corresponding point search unit 13. It is supplied to the degree calculation unit 14B. The reliability R2 corresponds to the first reliability obtained by the reliability calculation unit 15B.

また、関数f1は、図26に示される隣接画素RP1、ピクセル対応点RP2および隣接画素RP3に対してフィッティングされた2次関数であり、隣接画素およびピクセル対応点の画素座標と、信頼度との関係を示す関数である。関数f1は、(22)式で示される2次関数に、3点RP1、RP2およびRP3のそれぞれのX座標と信頼度を代入して、各係数a、bおよび定数項cを求めることによって決定される。   The function f1 is a quadratic function fitted to the adjacent pixel RP1, the pixel corresponding point RP2, and the adjacent pixel RP3 shown in FIG. 26, and the pixel coordinates of the adjacent pixel and the pixel corresponding point and the reliability It is a function indicating the relationship. The function f1 is determined by substituting the respective X coordinates and reliability of the three points RP1, RP2, and RP3 into the quadratic function expressed by the equation (22) to obtain the coefficients a and b and the constant term c. Is done.

Figure 0005446516
Figure 0005446516

この例では3点に基づいて関数f1を決定しているため、a、bおよびcの値は一意的に決定されるが、4点以上を用いる場合には、最小2乗法によって、a、bおよびcの値を求めればよい。   In this example, since the function f1 is determined based on three points, the values of a, b, and c are uniquely determined. However, when four or more points are used, a, b are determined by the least square method. And the value of c may be obtained.

関数f1が決定されると、その頂点を求めることによって、仮サブピクセル対応点RStのX座標XStおよび信頼度RSが求められる。なお、図16の例と同様にの等角フィッティングを用いてX座標XStおよび信頼度RSを求めてもよい。   When the function f1 is determined, the X coordinate XSt and the reliability RS of the temporary subpixel corresponding point RSt are obtained by obtaining the vertex thereof. In addition, you may obtain | require X coordinate XSt and reliability RS using the equiangular fitting similar to the example of FIG.

ここで、仮サブピクセル対応点RStの座標と、仮サブピクセル対応点RStに基づいて求められるサブピクセル対応点RS1の座標との差は、仮サブピクセル対応点RStの座標とピクセル対応点RP2の座標との差に比べて、通常、小さいので、信頼度RSをサブピクセル対応点RS1の信頼度として採用することができる。また、サブピクセル探索部13bで探索されたサブピクセル対応点RS1の座標を、求められた関数f1に代入することによってサブピクセル対応点RS1に対する信頼度を算出してもよい。   Here, the difference between the coordinates of the temporary subpixel corresponding point RSt and the coordinates of the subpixel corresponding point RS1 obtained based on the temporary subpixel corresponding point RSt is the difference between the coordinates of the temporary subpixel corresponding point RSt and the pixel corresponding point RP2. Since it is usually smaller than the difference from the coordinates, the reliability RS can be adopted as the reliability of the subpixel corresponding point RS1. Alternatively, the reliability of the subpixel corresponding point RS1 may be calculated by substituting the coordinates of the subpixel corresponding point RS1 searched by the subpixel searching unit 13b into the obtained function f1.

また、関数f1をピクセル対応点RP2と多数の隣接画素に対して、最小2乗法などによって近似的に求める場合には、求められた関数f1とピクセル対応点RP2および各隣接画素とのずれ量に基づいてサブピクセル対応点RS1に対する信頼度を求めてもよい。   Further, when the function f1 is approximately obtained by the least square method for the pixel corresponding point RP2 and a large number of adjacent pixels, the deviation amount between the calculated function f1 and the pixel corresponding point RP2 and each adjacent pixel is calculated. Based on this, the reliability for the subpixel corresponding point RS1 may be obtained.

また、関数f1に基づいて求められたサブピクセル対応点RS1に対する信頼度に対して、必要に応じて正規化処理などを施したものを、サブピクセル対応点RS1に対する信頼度として採用しても良い。   Further, a reliability obtained by performing normalization processing or the like on the reliability for the subpixel corresponding point RS1 obtained based on the function f1 may be adopted as the reliability for the subpixel corresponding point RS1. .

以上に説明した各種手法によって、信頼度算出部14Bは、サブピクセル対応点に対する信頼度、すなわち、サブピクセル対応点探索処理についての信頼度(第2の信頼度)を求める第2の信頼度算出処理を行う。   By the various methods described above, the reliability calculation unit 14B calculates the second reliability to obtain the reliability for the subpixel corresponding point, that is, the reliability (second reliability) for the subpixel corresponding point search process. Process.

◎制御部16B:
制御部16Bは、画像処理装置3Aの制御部16と異なる機能として、多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRの注目階層において対応点探索が失敗した場合、すなわち該注目階層におけるピクセル対応点探索処理の信頼度(第1の信頼度)およびサブピクセル対応点探索処理の信頼度(第2の信頼度)の少なくとも一方が低いと判定された場合に、該注目階層に対応する補助参照画像上に探索基準点を設定するように、探索基準点設定部12Bを制御する機能と、該補助基準画像および該補助参照画像を、多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRのそれぞれの階層構造において、該注目階層と該注目階層の1つ上位階層の間の階層(中間階層)に位置づける設定をするとともに、この中間階層を新たな注目階層として設定する機能と、この新たな注目階層に設定された中間階層から上位の階層に向けて注目階層を逐次設定しつつ、この中間階層から上位の階層に向けて多重解像度戦略に基づく対応点の探索処理が行われるように探索基準点設定部12Bおよび対応点探索部13を制御する機能などを有する。
Control unit 16B:
The control unit 16B has a function different from that of the control unit 16 of the image processing apparatus 3A when the corresponding point search fails in the target hierarchy of the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR, that is, the pixel corresponding point search in the target hierarchy. On the auxiliary reference image corresponding to the target hierarchy when it is determined that at least one of the processing reliability (first reliability) and the subpixel corresponding point search processing reliability (second reliability) is low A function for controlling the search reference point setting unit 12B so as to set a search reference point, and the auxiliary reference image and the auxiliary reference image in the respective hierarchical structures of the multi-resolution reference image MB and the multi-resolution reference image MR. , And setting the position to be a hierarchy (intermediate hierarchy) between the target hierarchy and the hierarchy one level higher than the target hierarchy. And the corresponding layer based on the multi-resolution strategy from the intermediate layer to the upper layer, while setting the target layer sequentially from the intermediate layer set to the new target layer to the upper layer. It has a function of controlling the search reference point setting unit 12B and the corresponding point search unit 13 so that the search process is performed.

<画像処理装置3Bの動作>
以下、画像処理装置3Bの動作の一例について図を用いて説明する。
<Operation of Image Processing Device 3B>
Hereinafter, an example of the operation of the image processing apparatus 3B will be described with reference to the drawings.

図27は、画像処理装置3Bの全体処理フローの例を説明する図である。なお、図27に示される各ステップの内容は、ステップS102〜ステップS128を除いて図24に示される各ステップと同じであるので、同一内容の処理を行うステップについては、図24と同一のステップ番号を付して、動作の説明を省略する。   FIG. 27 is a diagram illustrating an example of the overall processing flow of the image processing apparatus 3B. 27 are the same as those shown in FIG. 24 except for steps S102 to S128, and therefore the steps for performing the same processing are the same as those shown in FIG. A number is attached and description of operation | movement is abbreviate | omitted.

図27のステップS30〜ステップS90の処理の結果、対応点探索部13のピクセル探索部13aによるピクセル対応点探索処理が行われ、基準ウィンドウWBm内の画像と参照ウィンドウWRm内の画像との相関値(信頼度)が複数の対応ずれ量に対して、POC法またはSAD法などを用いて求められるとともに、最も相関の高い相関値を与える対応ずれ量に対応した画素が、基準画像BIm上の注目点Nmに対応する、参照画像RIm上のピクセル対応点CPmとして探索される(ステップS90)。また、ピクセル対応点CPmおよびその近傍画素についての各座標情報および各相関値は、サブピクセル探索部13bおよび信頼度算出部14Bへと供給される。   As a result of the processing from step S30 to step S90 in FIG. 27, pixel corresponding point search processing is performed by the pixel search unit 13a of the corresponding point search unit 13, and the correlation value between the image in the reference window WBm and the image in the reference window WRm. (Reliability) is obtained by using the POC method or the SAD method for a plurality of corresponding deviation amounts, and the pixel corresponding to the correspondence deviation amount that gives the correlation value having the highest correlation is the attention on the reference image BIm. Search is made as a pixel corresponding point CPm on the reference image RIm corresponding to the point Nm (step S90). Further, the coordinate information and the correlation values for the pixel corresponding point CPm and its neighboring pixels are supplied to the sub-pixel search unit 13b and the reliability calculation unit 14B.

信頼度算出部14Bは、供給されたピクセル対応点CPmに対応する相関値に、必要に応じて正規化などの処理を施してピクセル対応点探索処理の信頼度を表す第1の信頼度として取得する第1の信頼度算出処理を行い(ステップS102)、取得した第1の信頼度を信頼度判定部15Bへと供給する。   The reliability calculation unit 14B obtains a first reliability representing the reliability of the pixel corresponding point search process by performing a process such as normalization on the correlation value corresponding to the supplied pixel corresponding point CPm as necessary. The first reliability calculation process is performed (step S102), and the acquired first reliability is supplied to the reliability determination unit 15B.

次に、対応点探索部13のサブピクセル探索部13bは、探索処理パラメータに基づいてピクセル対応点CPmとその近傍画素それぞれの座標および相関値(信頼度)を用いるサブピクセル対応点探索処理を行い、参照画像RIm上のサブピクセル対応点CSmを探索する(ステップS118)。   Next, the subpixel search unit 13b of the corresponding point search unit 13 performs a subpixel corresponding point search process using the coordinates and correlation values (reliability) of the pixel corresponding point CPm and its neighboring pixels based on the search processing parameters. Then, the subpixel corresponding point CSm on the reference image RIm is searched (step S118).

また、信頼度算出部14Bは、ピクセル対応点CPmおよびその近傍画素についての各座標情報および各相関値に基づいて、サブピクセル対応点CSmについての相関値(信頼度)を求め、必要に応じて正規化などの処理を施してサブピクセル対応点探索処理の信頼度を表す第2の信頼度として取得する第2の信頼度算出処理を行い(ステップS121)、取得した第2の信頼度を信頼度判定部15Bへと供給する。   Further, the reliability calculation unit 14B obtains a correlation value (reliability) for the sub-pixel corresponding point CSm based on each coordinate information and each correlation value for the pixel corresponding point CPm and its neighboring pixels, and if necessary, A second reliability calculation process for obtaining a second reliability representing the reliability of the sub-pixel corresponding point search process by performing a process such as normalization is performed (step S121), and the acquired second reliability is trusted. It supplies to degree determination part 15B.

なお、図27の処理フローは、ピクセル対応点CPmおよびサブピクセル対応点CSmの両方が探索されるとともに、信頼度算出部14Bによって第1の信頼度および第2の信頼度の両方が求められる例を示しているが、信頼度算出部14Bは、第1の信頼度または第2の信頼度を求めてもよい。   The processing flow of FIG. 27 is an example in which both the pixel corresponding point CPm and the subpixel corresponding point CSm are searched, and both the first reliability and the second reliability are obtained by the reliability calculation unit 14B. However, the reliability calculation unit 14B may obtain the first reliability or the second reliability.

次に、信頼度判定部15Bは、信頼度算出部14Bから供給された第1の信頼度および第2の信頼度と、記憶部9に記憶された所定の閾値TH3およびTH4とを用いて、第1の信頼度が閾値TH3以上かどうかを調べる第1の信頼度判定処理および第2の信頼度が閾値TH4以上かどうかを調べる第2の信頼度判定処理を行って、第1の信頼度が閾値TH3未満、または、第2の信頼度が閾値TH4未満であるか否かを判定し、判定結果を対応点探索部13に供給する(ステップS122)。なお、信頼度判定部15Bは、第1の信頼度判定処理および第2の信頼度判定処理の少なくとも一方を行えばよい。   Next, the reliability determination unit 15B uses the first reliability and the second reliability supplied from the reliability calculation unit 14B, and the predetermined threshold values TH3 and TH4 stored in the storage unit 9, The first reliability is determined by performing a first reliability determination process for checking whether or not the first reliability is greater than or equal to the threshold value TH3 and a second reliability determination process for determining whether or not the second reliability is greater than or equal to the threshold value TH4. Is less than the threshold value TH3 or the second reliability is less than the threshold value TH4, and the determination result is supplied to the corresponding point search unit 13 (step S122). The reliability determination unit 15B may perform at least one of the first reliability determination process and the second reliability determination process.

対応点探索部13に供給された該判定結果は、制御部16Bへと供給され、ピクセル対応点CPmに係る第1の信頼度が所定の閾値TH3未満である場合、または、サブピクセル対応点CSmに係る第2の信頼度が所定の閾値TH4未満である場合には、処理はステップS123に移され、そうでない場合には、処理はステップS130へ移される。   The determination result supplied to the corresponding point search unit 13 is supplied to the control unit 16B, and when the first reliability related to the pixel corresponding point CPm is less than the predetermined threshold TH3, or the subpixel corresponding point CSm. If the second reliability related to is less than the predetermined threshold value TH4, the process proceeds to step S123; otherwise, the process proceeds to step S130.

ステップS123においては、現状の注目階層が、補助基準画像および補助参照画像、すなわち、中間階層であるか否かが制御部16Bによって判定される。判定の結果、注目階層が中間階層であった場合には、中間階層の補助基準画像と補助参照画像とを用いた対応点探索がすでに実施されており、前回の注目階層での対応点探索の失敗に続いて、今回の中間階層での対応点探索も失敗したことになるので、制御部16Bは対応点探索処理を終了する。   In step S123, the control unit 16B determines whether or not the current target layer is the auxiliary base image and the auxiliary reference image, that is, the intermediate layer. As a result of the determination, if the target layer is the intermediate layer, the corresponding point search using the auxiliary reference image and the auxiliary reference image of the intermediate layer has already been performed, and the corresponding point search of the previous target layer is performed. Following the failure, the corresponding point search in the current intermediate layer has also failed, so the control unit 16B ends the corresponding point search process.

また、注目階層が、多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRのそれぞれの階層構造の最上位の階層である場合には、注目階層に対応する補助基準画像および補助参照画像は存在しないので、制御部16Bは対応点探索処理を終了する。   Further, when the target layer is the highest layer of the hierarchical structure of each of the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR, there is no auxiliary standard image and auxiliary reference image corresponding to the target layer. The control unit 16B ends the corresponding point search process.

ステップS123における判定の結果、現状の注目階層が、中間階層および最上位の階層の何れでもなかった場合には、多重解像度画像作成部11Bは、制御部16Bからの制御に従い、注目階層の1つ上位階層の基準画像および参照画像を記憶部9に記憶された解像度変倍率RR’に基づいてそれぞれ低解像度することによって、注目階層に対応する補助基準画像および補助参照画像を作成する(ステップS124)。   As a result of the determination in step S123, when the current target layer is neither the intermediate layer nor the highest layer, the multi-resolution image creating unit 11B follows the control from the control unit 16B to select one of the target layers. An auxiliary standard image and an auxiliary reference image corresponding to the target hierarchy are created by reducing the resolution of the higher-level standard image and reference image based on the resolution scaling factor RR ′ stored in the storage unit 9 (step S124). .

なお、既述したように、注目階層に対応する補助基準画像および補助参照画像は、例えば、ステップS40の終了後に、ステップS40で作成された多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRの、最下層の画像を除く各階層の画像について、解像度変倍率RR’に基づいて1段階の低解像度化を施すことによって、多重解像度基準画像MB’および多重解像度参照画像MR’を予め作成して記憶部9に記憶しておき、ステップS124においては、注目階層に対応する補助基準画像および補助参照画像を、多重解像度基準画像MB’および多重解像度参照画像MR’の中から選択するようにしてもよい。   As described above, the auxiliary standard image and the auxiliary reference image corresponding to the target hierarchy are, for example, the final images of the multi-resolution standard image MB and the multi-resolution reference image MR created in step S40 after the end of step S40. A multi-resolution standard image MB ′ and a multi-resolution reference image MR ′ are created in advance by performing one-step resolution reduction on the image of each layer excluding the lower layer image based on the resolution scaling factor RR ′, and the storage unit In step S124, the auxiliary standard image and the auxiliary reference image corresponding to the target hierarchy may be selected from the multi-resolution standard image MB ′ and the multi-resolution reference image MR ′.

補助基準画像および補助参照画像が作成されると、探索基準点設定部12Bは、制御部16Bからの制御に従い、ステップS90においてピクセル対応点探索されたピクセル対応点CPm、またはステップS118において探索されたサブピクセル対応点CSmに基づいて、注目階層に対応する補助参照画像上に探索基準点を設定する(ステップS126)。   When the auxiliary reference image and the auxiliary reference image are created, the search reference point setting unit 12B is searched for in the pixel corresponding point CPm searched for the pixel corresponding point in step S90 or in step S118 according to the control from the control unit 16B. Based on the subpixel corresponding point CSm, a search reference point is set on the auxiliary reference image corresponding to the target layer (step S126).

なお、ステップ102が終了した時点で、信頼度判定部15Bにおいて、第1の信頼度が閾値TH3以上か否かを判定して、第1の信頼度が閾値TH3以上の場合には処理をステップS118へ移し、第1の信頼度が閾値TH3未満の場合には処理をステップS123へと移すとともに、ステップS124の処理の後、ステップS126において、ピクセル対応点に基づいて補助参照画像に探索基準点を設定するようにしてもよい。   When step 102 is completed, the reliability determination unit 15B determines whether or not the first reliability is greater than or equal to the threshold value TH3. If the first reliability is greater than or equal to the threshold value TH3, the process is stepped. The process moves to S118, and if the first reliability is less than the threshold TH3, the process moves to Step S123. After the process in Step S124, the search reference point is added to the auxiliary reference image based on the pixel corresponding point in Step S126. May be set.

補助参照画像上の探索基準点の設定が完了すると、制御部16Bは、補助基準画像および補助参照画像を、多重解像度基準画像MBおよび多重解像度参照画像MRのそれぞれの階層構造において、注目階層と注目階層の1つ上位階層の間の中間階層に位置づけて、この中間階層を新たな注目階層として設定した後、ステップS80に処理を移す(ステップS118)。   When the setting of the search reference point on the auxiliary reference image is completed, the control unit 16B converts the auxiliary reference image and the auxiliary reference image into the attention layer and the attention in the hierarchical structures of the multi-resolution reference image MB and the multi-resolution reference image MR. After positioning the middle layer as a new layer of interest in the middle layer between one layer above the layer, the process proceeds to step S80 (step S118).

また、ステップS130において、制御部16Bは、全階層について対応点探索処理が終了したかどうかを調べ、全階層の探索処理が終了している場合には、対応点探索処理を終了し、全階層の探索処理が終了していない場合には、処理をステップS50に戻す。   In step S130, the control unit 16B checks whether or not the corresponding point search process has been completed for all the hierarchies. If the search process for all hierarchies has been completed, the control unit 16B ends the corresponding point search process. If the search process has not been completed, the process returns to step S50.

以上の動作によって、変形例に係る画像処理装置3Bは、注目階層における対応点の探索が失敗した場合であっても、探索が失敗した注目階層の探索結果に基づいて、注目階層に対応する中間階層での対応点の探索を行うことによって、多重解像度戦略に基づく対応点の探索が成功する確率を高めることができる。   With the above operation, the image processing device 3B according to the modification can perform the intermediate processing corresponding to the target layer based on the search result of the target layer in which the search has failed even when the search for the corresponding point in the target layer fails. By searching for corresponding points in the hierarchy, the probability of successful search for corresponding points based on the multi-resolution strategy can be increased.

1A 3次元形状測定装置
2 ステレオカメラ
3A,3B 画像処理装置
4 操作部
5 表示部
6 通信部
7 入出力部
8 記憶媒体
9 記憶部
10 画像取得部
11,11B 多重解像度画像作成部
12,12B 探索基準点設定部
13 対応点探索部
13a ピクセル探索部
13b サブピクセル探索部
14,14B 信頼度算出部
15,15B 信頼度判定部
16,16B 制御部
21,22 撮像系
DL データ線
OB 測定対象物
BIT,BI(T−1),BI(m+1),BIm,BI1 基準画像
RIT,RI(T−1),RI(m+1),RIm,RI1 参照画像
MB 多重解像度基準画像
MR 多重解像度参照画像
Nm,N(m+1) 注目点
CPm,CPmT,CPmF ピクセル対応点
CSm,RS1 サブピクセル対応点
RSt 仮サブピクセル対応点
Km,K(m+1),K(m+1)T,K(m+1)F 探索基準点
WBm 基準ウィンドウ
WRm 参照ウィンドウ
Wg 探索ウィンドウの重心
RR 解像度変倍率
SR 探索分解能
WSX,WSY 探索ウィンドウサイズ
R1,R2,R3 信頼度
AX,AY,AX',AY' 画素長
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A 3D shape measuring apparatus 2 Stereo camera 3A, 3B Image processing apparatus 4 Operation part 5 Display part 6 Communication part 7 Input / output part 8 Storage medium 9 Storage part 10 Image acquisition part 11, 11B Multi-resolution image creation part 12, 12B Search Reference point setting unit 13 Corresponding point search unit 13a Pixel search unit 13b Sub-pixel search unit 14, 14B Reliability calculation unit 15, 15B Reliability determination unit 16, 16B Control unit 21, 22 Imaging system DL data line OB Measurement object BIT , BI (T-1), BI (m + 1), BIm, BI1 Reference image RIT, RI (T-1), RI (m + 1), RIm, RI1 Reference image MB Multi-resolution reference image MR Multi-resolution reference image Nm, N (M + 1) Attention point CPm, CPmT, CPmF Pixel corresponding point CSm, RS1 Subpixel corresponding point RSt Pixel corresponding points Km, K (m + 1), K (m + 1) T, K (m + 1) F Search reference point WBm Reference window WRm Reference window Wg Search window centroid RR Resolution scaling factor SR Search resolution WSX, WSY Search window size R1, R2, R3 Reliability AX, AY, AX ', AY' Pixel length

Claims (6)

2枚以上の入力画像のうちの1の入力画像を原基準画像、他の入力画像を原参照画像として取得する画像取得手段と、
上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように、前記原基準画像と前記原参照画像とを低解像度化することによって、解像度の異なる複数の基準画像と複数の参照画像とをそれぞれ階層的に生成する多重解像度画像作成手段と、
前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのうち、同じ注目階層に属する画像を注目基準画像と注目参照画像として、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像の対応点を探索する探索処理の基準となる探索基準点を、前記注目参照画像に設定する探索基準点設定手段と、
前記探索基準点を基準とする前記探索処理を行うことによって、前記対応点を探索する対応点探索手段と、
前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層を下位の階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が下位の階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記対応点探索手段は、前記注目参照画像における前記対応点を、前記注目参照画像の画素サイズよりも小さいサイズを持ったサブピクセルを画像表現単位とするサブピクセル分解能で探索するとともに、
前記探索基準点設定手段は、前記サブピクセル分解能で探索された前記対応点に基づいて、前記注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点を設定し、
前記多重解像度画像作成手段は、前記注目階層の1つ上位の階層の基準画像および参照画像に対する前記注目基準画像および前記注目参照画像の解像度が、1よりも大きな実数rを用いて、1/rと表されるように前記低解像度化を行うとともに、
前記対応点探索手段は、前記注目参照画像の画素サイズの1/r 2 より粗く、かつ、前記注目参照画像の画素サイズより細かい探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索することを特徴とする画像処理装置。
Image acquisition means for acquiring one input image of two or more input images as an original reference image and another input image as an original reference image;
By reducing the resolution of the original reference image and the original reference image so that the resolution decreases from the upper layer to the lower layer, the plurality of reference images and the plurality of reference images having different resolutions are hierarchically arranged. A multi-resolution image creating means for generating
Of the plurality of reference images and the plurality of reference images, the images belonging to the same attention layer are used as the attention reference image and the attention reference image, and the corresponding point of the attention reference image corresponding to the attention point of the attention reference image is searched. A search reference point setting means for setting a search reference point serving as a reference for the search processing to the attention reference image;
Corresponding point search means for searching for the corresponding points by performing the searching process based on the search reference points;
In each hierarchical structure of the plurality of reference images and the plurality of reference images, the search process is sequentially set from a lower hierarchy to an upper hierarchy, whereby the search process is performed from a lower hierarchy to an upper hierarchy. Control means for controlling the search reference point setting means and the corresponding point search means so as to be executed sequentially toward
With
The corresponding point search means searches for the corresponding point in the target reference image with sub-pixel resolution in which a sub-pixel having a size smaller than the pixel size of the target reference image is an image expression unit,
The search reference point setting means sets a search reference point in a reference image of a layer one level higher than the target layer based on the corresponding points searched with the sub-pixel resolution ,
The multi-resolution image creating means uses a real number r in which the resolution of the target standard image and the target reference image with respect to the standard image and the reference image one level higher than the target layer is 1 / r. And reducing the resolution as expressed as
The corresponding point search means searches for the corresponding point in the target reference image with a search resolution coarser than 1 / r 2 of the pixel size of the target reference image and finer than the pixel size of the target reference image. A featured image processing apparatus.
請求項1に記載された画像処理装置であって
記対応点探索手段は、前記実数rを用いて、前記注目参照画像の画素サイズの1/rで表わされる探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索することを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus according to claim 1 ,
Before SL corresponding point searching section, using the real r, in search resolution represented by 1 / r of the pixel size of the target reference picture, image, characterized by searching the corresponding point in the target reference picture Processing equipment.
請求項に記載された画像処理装置であって、
前記対応点探索手段は、前記実数rを用いて、前記注目参照画像の画素サイズの1/rで表わされる探索分解能よりも細かい探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索することを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus according to claim 1 ,
The corresponding point searching means uses the real number r to search for the corresponding point in the target reference image with a search resolution finer than the search resolution represented by 1 / r of the pixel size of the target reference image. A featured image processing apparatus.
請求項に記載された画像処理装置であって、
前記対応点探索手段は、前記実数rを用いて、前記注目参照画像の画素サイズの1/rで表わされる探索分解能よりも粗い探索分解能で、前記注目参照画像における前記対応点を探索することを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus according to claim 1 ,
The corresponding point search means uses the real number r to search for the corresponding point in the target reference image with a search resolution coarser than the search resolution represented by 1 / r of the pixel size of the target reference image. A featured image processing apparatus.
2枚以上の入力画像のうちの1の入力画像を原基準画像、他の入力画像を原参照画像として取得する画像取得手段と、
上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように、前記原基準画像と前記原参照画像とを低解像度化することによって、解像度の異なる複数の基準画像と複数の参照画像とをそれぞれ階層的に生成する多重解像度画像作成手段と、
前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのうち、同じ注目階層に属する画像を注目基準画像と注目参照画像として、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像の対応点を探索する探索処理の基準となる探索基準点を、前記注目参照画像に設定する探索基準点設定手段と、
前記探索基準点を基準とする前記探索処理を行うことによって、前記対応点を探索する対応点探索手段と、
前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層を下位の階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が下位の階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記対応点探索手段は、前記注目参照画像における前記対応点を、前記注目参照画像の画素サイズよりも小さいサイズを持ったサブピクセルを画像表現単位とするサブピクセル分解能で探索するとともに、
前記探索基準点設定手段は、前記サブピクセル分解能で探索された前記対応点に基づいて、前記注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点を設定し、
前記対応点探索手段は、
前記注目参照画像の画素サイズであるピクセル分解能で、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像における画素サイズのピクセル対応点を探索するピクセル対応点探索処理を行うピクセル探索手段と、
前記ピクセル対応点に基づいて、前記サブピクセル分解能で、前記注目参照画像の対応点を探索するサブピクセル対応点探索処理を行うサブピクセル探索手段とを有するとともに、
前記画像処理装置は、
前記ピクセル対応点の探索結果に基づいて、前記ピクセル対応点の探索精度を示す信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記信頼度が所定の値よりも低いか否かを判定する信頼度判定手段と、
を更に備え、
前記信頼度判定手段によって、前記信頼度が所定の値よりも低いと判定された場合には、前記対応点探索手段の前記サブピクセル探索手段は、前記サブピクセル対応点探索処理を不能化することを特徴とする画像処理装置。
Image acquisition means for acquiring one input image of two or more input images as an original reference image and another input image as an original reference image;
By reducing the resolution of the original reference image and the original reference image so that the resolution decreases from the upper layer to the lower layer, the plurality of reference images and the plurality of reference images having different resolutions are hierarchically arranged. A multi-resolution image creating means for generating
Of the plurality of reference images and the plurality of reference images, the images belonging to the same attention layer are used as the attention reference image and the attention reference image, and the corresponding point of the attention reference image corresponding to the attention point of the attention reference image is searched. A search reference point setting means for setting a search reference point serving as a reference for the search processing to the attention reference image;
Corresponding point search means for searching for the corresponding points by performing the searching process based on the search reference points;
In each hierarchical structure of the plurality of reference images and the plurality of reference images, the search process is sequentially set from a lower hierarchy to an upper hierarchy, whereby the search process is performed from a lower hierarchy to an upper hierarchy. Control means for controlling the search reference point setting means and the corresponding point search means so as to be executed sequentially toward
With
The corresponding point search means searches for the corresponding point in the target reference image with sub-pixel resolution in which a sub-pixel having a size smaller than the pixel size of the target reference image is an image expression unit,
The search reference point setting means sets a search reference point in a reference image of a layer one level higher than the target layer based on the corresponding points searched with the sub-pixel resolution,
The corresponding point search means includes
Pixel search means for performing a pixel corresponding point search process for searching for a pixel corresponding point of the pixel size in the target reference image corresponding to the target point of the target reference image at a pixel resolution that is a pixel size of the target reference image;
Subpixel search means for performing a subpixel corresponding point search process for searching for a corresponding point of the target reference image at the subpixel resolution based on the pixel corresponding point;
The image processing apparatus includes:
A reliability calculation means for calculating a reliability indicating a search accuracy of the pixel corresponding point based on a search result of the pixel corresponding point;
Reliability determination means for determining whether or not the reliability is lower than a predetermined value;
Further comprising
When the reliability determination unit determines that the reliability is lower than a predetermined value, the subpixel search unit of the corresponding point search unit disables the subpixel corresponding point search process. An image processing apparatus.
2枚以上の入力画像のうちの1の入力画像を原基準画像、他の入力画像を原参照画像として取得する画像取得手段と、
上位階層から下位階層に向かうにつれて解像度が低くなるように、前記原基準画像と前記原参照画像とを低解像度化することによって、解像度の異なる複数の基準画像と複数の参照画像とをそれぞれ階層的に生成する多重解像度画像作成手段と、
前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのうち、同じ注目階層に属する画像を注目基準画像と注目参照画像として、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像の対応点を探索する探索処理の基準となる探索基準点を、前記注目参照画像に設定する探索基準点設定手段と、
前記探索基準点を基準とする前記探索処理を行うことによって、前記対応点を探索する対応点探索手段と、
前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層を下位の階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が下位の階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記対応点探索手段は、前記注目参照画像における前記対応点を、前記注目参照画像の画素サイズよりも小さいサイズを持ったサブピクセルを画像表現単位とするサブピクセル分解能で探索するとともに、
前記探索基準点設定手段は、前記サブピクセル分解能で探索された前記対応点に基づいて、前記注目階層の1つ上位の階層の参照画像における探索基準点を設定し、
前記対応点探索手段は、
前記注目参照画像の画素サイズであるピクセル分解能で、前記注目基準画像の注目点に対応する前記注目参照画像における画素サイズのピクセル対応点を探索するピクセル対応点探索処理を行うピクセル探索手段と、
前記ピクセル対応点に基づいて、前記サブピクセル分解能で、前記注目参照画像の対応点を探索するサブピクセル対応点探索処理を行うサブピクセル探索手段とを有するとともに、
前記画像処理装置は、
前記ピクセル対応点探索処理の探索結果に基づ、前記ピクセル対応点の探索精度を示す第1の信頼度、および前記サブピクセル対応点探索処理の探索結果に基づく、前記注目参照画像の前記サブピクセル分解能で探索された対応点の探索精度を示す第2の信頼度の少なくとも一方を算出する信頼度算出手段と、
前記第1の信頼度が第1の所定の値より低いか否か、および前記第2の信頼度が第2の所定の値より低いか否かの少なくとも一方を判定する信頼度判定手段と、
を更に備え、
前記多重解像度画像作成手段は、前記注目階層の1つ上位の階層の基準画像および参照画像より解像度が低く、かつ、前記注目基準画像および前記注目参照画像よりも解像度が高くなるように前記原基準画像および前記原参照画像がそれぞれ低解像度化された画像である補助基準画像および補助参照画像を生成し、
前記信頼度判定手段によって、前記第1の信頼度が前記第1の所定の値より低い、または前記第2の信頼度が前記第2の所定の値より低いと判定された場合には、
(a)前記探索基準点設定手段は、前記注目参照画像の前記ピクセル対応点または前記注目階層の前記サブピクセル分解能で探索された対応点に基づいて、前記補助基準画像の注目点に対応する前記補助参照画像の対応点を探索する処理の基準となる探索基準点を、前記補助参照画像に設定し、
(b)前記制御手段は、前記補助基準画像および前記補助参照画像を、前記複数の基準画像と前記複数の参照画像とのそれぞれの階層構造において、前記注目階層と前記注目階層の1つ上位階層との間の中間階層として設定するとともに、前記注目階層を前記中間階層から上位の階層に向けて逐次設定することによって、前記探索処理が前記中間階層から上位の階層に向けて逐次実行されるように前記探索基準点設定手段と前記対応点探索手段とを制御することを特徴とする画像処理装置。
Image acquisition means for acquiring one input image of two or more input images as an original reference image and another input image as an original reference image;
By reducing the resolution of the original reference image and the original reference image so that the resolution decreases from the upper layer to the lower layer, the plurality of reference images and the plurality of reference images having different resolutions are hierarchically arranged. A multi-resolution image creating means for generating
Of the plurality of reference images and the plurality of reference images, the images belonging to the same attention layer are used as the attention reference image and the attention reference image, and the corresponding point of the attention reference image corresponding to the attention point of the attention reference image is searched. A search reference point setting means for setting a search reference point serving as a reference for the search processing to the attention reference image;
Corresponding point search means for searching for the corresponding points by performing the searching process based on the search reference points;
In each hierarchical structure of the plurality of reference images and the plurality of reference images, the search process is sequentially set from a lower hierarchy to an upper hierarchy, whereby the search process is performed from a lower hierarchy to an upper hierarchy. Control means for controlling the search reference point setting means and the corresponding point search means so as to be executed sequentially toward
With
The corresponding point search means searches for the corresponding point in the target reference image with sub-pixel resolution in which a sub-pixel having a size smaller than the pixel size of the target reference image is an image expression unit,
The search reference point setting means sets a search reference point in a reference image of a layer one level higher than the target layer based on the corresponding points searched with the sub-pixel resolution,
The corresponding point search means includes
Pixel search means for performing a pixel corresponding point search process for searching for a pixel corresponding point of the pixel size in the target reference image corresponding to the target point of the target reference image at a pixel resolution that is a pixel size of the target reference image;
Subpixel search means for performing a subpixel corresponding point search process for searching for a corresponding point of the target reference image at the subpixel resolution based on the pixel corresponding point;
The image processing apparatus includes:
Wherein based rather on the search result of the pixel corresponding point search process, first reliability indicating the search accuracy of the pixel corresponding point, and based on the search result of the sub-pixel corresponding point searching process, the sub of the target reference picture Reliability calculation means for calculating at least one of second reliability indicating the search accuracy of corresponding points searched with pixel resolution ;
Reliability determination means for determining at least one of whether the first reliability is lower than a first predetermined value and whether the second reliability is lower than a second predetermined value ;
Further comprising
The multi-resolution image creating means has the original standard so that the resolution is lower than that of the standard image and the reference image that are one level higher than the target hierarchy, and the resolution is higher than that of the target standard image and the target reference image. Generating an auxiliary reference image and an auxiliary reference image, each of which is an image and a reduced-resolution image of the original reference image,
When it is determined by the reliability determination means that the first reliability is lower than the first predetermined value, or the second reliability is lower than the second predetermined value,
(A) The search reference point setting means corresponds to the target point of the auxiliary reference image based on the pixel corresponding point of the target reference image or the corresponding point searched at the sub-pixel resolution of the target layer. A search reference point serving as a reference for processing for searching for a corresponding point of the auxiliary reference image is set in the auxiliary reference image,
(B) The control means converts the auxiliary standard image and the auxiliary reference image into one hierarchy higher than the target hierarchy and the target hierarchy in each hierarchical structure of the plurality of standard images and the plurality of reference images. The search process is sequentially executed from the intermediate hierarchy to the upper hierarchy by sequentially setting the attention hierarchy from the intermediate hierarchy to the upper hierarchy. And an image processing apparatus for controlling the search reference point setting means and the corresponding point search means .
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