JP5509441B1 - 対応点検出装置および対応点検出方法 - Google Patents

対応点検出装置および対応点検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】対応点を低演算量で高精度に検出する。
【解決手段】対応点検出装置120は、第1画像および第2画像のそれぞれにおいて、平行線分毎に複数のピーク部分を検出するピーク検出部121と、平行線分毎に検出された複数のピーク部分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク部分に連結してピーク集合を決定することにより、第1画像および第2画像のそれぞれに対して複数のピーク集合を決定する連結部122と、第1画像の複数のピーク集合のうちの1つである第1ピーク集合と、第2画像の複数のピーク集合のうちの1つである第2ピーク集合とを対応付ける対応付け部123と、第1ピーク集合から第1対応点を決定し、第2ピーク集合から第2対応点を決定することにより、第1対応点と第2対応点とを検出する対応点検出部124とを備える。
【選択図】図6

Description

本発明は、複数の画像から複数の対応点を検出する対応点検出装置および対応点検出方法に関する。
従来、視点が互いに異なる複数の画像のそれぞれから、被写体の表面上の同じ位置に対応する対応点を検出し、各視点の情報および各対応点の情報に基づいて、被写体の表面の立体的な形状を特定する技術がある。例えば、特許文献1〜4は、このような技術に関連する文献である。
特に、対応点の検出に関して、特許文献1および特許文献2には、等輝度線を利用する方法が示されている。また、特許文献3および特許文献4には、画像間におけるデータの相関を利用する方法が示されている。
このような技術に係る装置は、適切な対応点を利用することによって、被写体の表面の各位置に対応する距離を適切に算出し、被写体の表面の立体的な形状を適切に特定することができる。
特開平5−34117号公報 特開2001−194128号公報 特開2008−123141号公報 特開2008−123142号公報
しかしながら、対応点の検出に等輝度線を利用する方法では、画像全体の輝度情報が用いられるため、演算量が大きくなる可能性がある。また、画像間で色むら(輝度むら)が存在する場合、対応点を適切に求めることが困難である。
また、画像間におけるデータの相関が用いられる場合に、画像間におけるデータの比較回数が増加する可能性がある。したがって、相関の高いデータの検出に時間がかかることになり、対応点の検出に時間がかかる可能性がある。
そこで、本発明は、対応点を低演算量で高精度に検出することができる対応点検出装置を提供する。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る対応点検出装置は、視点が互いに異なる第1画像および第2画像から、被写体の同一位置にそれぞれ対応する第1対応点および第2対応点を検出する対応点検出装置であって、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて平行線分毎に、画素値のピークまたはボトムにそれぞれ対応する複数のピーク部分を検出するピーク検出部と、前記平行線分毎に検出された前記複数のピーク部分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク部分に連結してピーク集合を決定することにより、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれに対して複数のピーク集合を決定する連結部と、前記第1画像の前記複数のピーク集合のうちの1つである第1ピーク集合と、前記第2画像の前記複数のピーク集合のうちの1つである第2ピーク集合とを対応付ける対応付け部と、前記第1ピーク集合から前記第1対応点を決定し、前記第2ピーク集合から前記第2対応点を決定することにより、前記第1対応点と前記第2対応点とを検出する対応点検出部とを備える。
これにより、対応点検出装置は、ピーク部分に基づいて、対応点を検出する。特に、対応点検出装置は、ピーク部分を利用することにより、等輝度線を利用するよりも低演算量で対応点を検出することができる。また、ピーク部分は隣接画素間の画素値の関係に基づいているため、画像間の色むら等による影響が低減される。そして、ピーク集合の対応付けによって、画像間におけるデータの比較回数の増加が抑制される。したがって、対応点検出装置は、対応点を低演算量で高精度に検出することができる。
例えば、前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、エピポーラ線に平行な前記平行線分毎に、前記複数のピーク部分を検出し、前記対応点検出部は、前記第1ピーク集合から前記第1画像のエピポーラ線上の前記第1対応点を決定し、前記第2ピーク集合から前記第2画像のエピポーラ線上の前記第2対応点を決定することにより、前記第1対応点と前記第2対応点とを検出してもよい。
これにより、エピポーラ線上の対応点が適切に検出される。例えば、エピポーラ線が事前に特定されている場合、対応点検出装置は、エピポーラ制約に基づいて対応点を適切に検出することができる。
また、例えば、前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、画素値が走査される走査線に対応する前記平行線分毎に、前記複数のピーク部分を検出してもよい。
これにより、対応点検出装置は、走査順序に沿って、ピーク部分を効率的に検出することができる。
また、例えば、前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、前記平行線分毎に、画素値のピークまたはボトムにそれぞれが対応する複数のピーク点を前記複数のピーク部分として検出し、前記連結部は、前記平行線分毎に検出された前記複数のピーク点のそれぞれを隣接する平行線分のピーク点に連結して線状の前記ピーク集合を決定することにより、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれに対して、それぞれ線状の前記複数のピーク集合を決定してもよい。
これにより、対応点の検出に用いられる情報量が抑制される。したがって、対応点検出装置は、より少ない演算量で対応点を検出することができる。
また、例えば、対応付け部は、前記第1ピーク集合の長さと、前記第2ピーク集合の長さとに基づいて、前記第1ピーク集合と、前記第2ピーク集合とを対応付けてもよい。
これにより、対応点検出装置は、ピーク集合の特徴である長さに基づいて、ピーク集合の対応付けを行うことができる。
また、例えば、対応付け部は、前記第1画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も長い前記第1ピーク集合と、前記第2画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も長い前記第2ピーク集合とを対応付けてもよい。
これにより、対応点検出装置は、長さを用いて、特徴が類似する1対のピーク集合を適切に対応付けることができる。
また、例えば、前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、前記平行線分毎に、画素値のピークまたはボトムに対応する点をそれぞれが含む複数のピーク線分を前記複数のピーク部分として検出し、前記連結部は、前記平行線分毎に検出された前記複数のピーク線分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク線分に連結して、領域を有する前記ピーク集合を決定することにより、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれに対して、それぞれが領域を有する前記複数のピーク集合を決定してもよい。
これにより、対応点検出装置は、ピーク点に限定せずに、対応点を適切に検出することができる。
また、例えば、対応付け部は、前記第1ピーク集合の大きさと、前記第2ピーク集合の大きさとに基づいて、前記第1ピーク集合と、前記第2ピーク集合とを対応付けてもよい。
これにより、対応点検出装置は、ピーク集合の特徴である大きさに基づいて、ピーク集合の対応付けを行うことができる。
また、例えば、対応付け部は、前記第1画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も大きい前記第1ピーク集合と、前記第2画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も大きい前記第2ピーク集合とを対応付けてもよい。
これにより、対応点検出装置は、大きさを用いて、特徴が類似する1対のピーク集合を適切に対応付けることができる。
また、例えば、前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、前記平行線分毎に、輝度値である画素値のピークまたはボトムにそれぞれが対応する前記複数のピーク部分を検出してもよい。
これにより、対応点検出装置は、輝度値に対応するピーク部分に基づいて、対応点を適切に検出することができる。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本発明に係る対応点検出装置は、複数の画像から複数の対応点を低演算量で高精度に検出することができる。
図1は、実施の形態1に係る画像処理システムの構成を示すブロック図である。 図2は、実施の形態1に係る撮像方法の第1例を示す図である。 図3は、実施の形態1に係る撮像方法の第2例を示す図である。 図4は、実施の形態1に係るエピポーラ線を示す図である。 図5Aは、実施の形態1に係る第1画像を示す図である。 図5Bは、実施の形態1に係る第2画像を示す図である。 図6は、実施の形態1に係る対応点検出装置の構成を示すブロック図である。 図7は、実施の形態1に係る対応点検出装置の動作を示すフローチャートである。 図8Aは、実施の形態1に係る第1画像のエピポーラ線上の輝度を示す図である。 図8Bは、実施の形態1に係る第2画像のエピポーラ線上の輝度を示す図である。 図9は、実施の形態1に係るピーク集合を示す図である。 図10Aは、実施の形態1に係る第1画像のピーク集合を示す図である。 図10Bは、実施の形態1に係る第2画像のピーク集合を示す図である。 図11は、実施の形態2に係るピーク集合を示す図である。 図12Aは、実施の形態2に係る第1画像のピーク集合を示す図である。 図12Bは、実施の形態2に係る第2画像のピーク集合を示す図である。 図13Aは、実施の形態3に係る第1画像のピーク集合を示す図である。 図13Bは、実施の形態3に係る第2画像のピーク集合を示す図である。 図14は、実施の形態3に係る対応付け方法の第1例を示す図である。 図15は、実施の形態3に係る対応付け方法の第2例を示す図である。 図16Aは、実施の形態4に係る第1画像のピーク集合を示す図である。 図16Bは、実施の形態4に係る第2画像のピーク集合を示す図である。 図17は、実施の形態4に係る対応付け方法を示す図である。
以下、図面を用いて、本発明に係る実施の形態について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より望ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る画像処理システムの構成を示すブロック図である。図1のように、画像処理システム100は、撮像装置110、対応点検出装置120、形状算出装置130、および、表示装置140を備える。
撮像装置110は、視点が互いに異なる複数の画像を取得する。撮像装置110は、ステレオカメラのように複数のカメラを備え、複数のカメラによって複数の画像を取得してもよい。撮像装置110は、移動する1つのカメラを備え、移動する1つのカメラによって複数の画像を取得してもよい。また、撮像装置110は、移動する複数のカメラを備え、移動する複数のカメラによって複数の画像を取得してもよい。
対応点検出装置120は、視点が互いに異なる複数の画像から、画像間で互いに対応する複数の対応点を検出する。対応点は、各画像に含まれる点であり、被写体の同一位置を示す点である。対応点は、視点の違いに従って、画像毎に異なる位置に現れる。
形状算出装置130は、対応点検出装置120で画像毎に検出された対応点の位置に基づいて、被写体の現実の位置を算出する。形状算出装置130は、被写体の現実の位置を算出する際、カメラの位置、角度および設定パラメータ等の情報を用いてもよい。そして、形状算出装置130は、複数の対応点に基づいて、被写体の表面上の複数の位置を算出することで、被写体の表面形状を算出する。
対応点検出装置120がより多くの対応点を検出することにより、形状算出装置130は、被写体の表面上のより多くの位置を算出することができる。これにより、形状算出装置130は、被写体の表面形状をより正確に算出することができる。さらに、形状算出装置130は、被写体の表面形状を示す画像(立体画像)を生成し、生成された画像を表示装置140に表示する。
対応点検出装置120は、撮像装置110、形状算出装置130および表示装置140を含んでもよい。
図2は、図1に示された撮像装置110による撮像方法の第1例を示す図である。図2の場合、撮像装置110は、光軸が平行になるように並列に配置された2つのカメラを備え、2つのカメラによって被写体を撮像する。これにより、視点が互いに異なる2つの画像が得られる。
図3は、図1に示された撮像装置110による撮像方法の第2例を示す図である。図3の例では、撮像装置110は、移動する1つのカメラを備え、移動する1つのカメラによって被写体を複数回撮像する。これにより、視点が互いに異なる複数の画像が得られる。
本実施の形態では、図2に示された撮像方法で得られた複数の画像が用いられてもよいし、図3に示された撮像方法で得られた複数の画像が用いられてもよい。図2の撮像方法で得られた2つの画像のそれぞれに含まれる複数のエピポーラ線は平行である。図3の撮像方法で得られた2つの画像のそれぞれに含まれる複数のエピポーラ線は平行でない。
図4は、エピポーラ線を示す図である。第1視点の位置p1と第2視点の位置p2と被写体の位置p3とを通る面がエピポーラ面である。エピポーラ面と画像の面(投影面)との交線がエピポーラ線である。この定義は一例であり、別の表現を用いて同等のエピポーラ面およびエピポーラ線が定義されてもよい。
撮像装置110は、図3の撮像方法で得られた2つの画像の関係において、2つの画像のそれぞれに含まれる複数のエピポーラ線が平行になるように、2つの画像を補正してもよい。そして、撮像装置110は、補正された2つの画像を対応点検出装置120に提供してもよい。このような補正は、別途の専用装置で行われてもよい。対応点検出装置120が、このような補正を行う補正部を備えてもよい。
撮像装置110は、光軸が平行になるように上下に並列に配置された、左右(円周上)に移動する2つのカメラを備え、左右(円周上)に移動する2つのカメラによって被写体を撮像してもよい。これにより、複数対の画像が、様々な角度から得られる。画像処理システム100は、様々な角度から得られる複数対の画像を用いることで、被写体の表面形状をより正確に算出することができる。
図5Aおよび図5Bは、撮像装置110によって得られた2つの画像を示す。2つの画像に対応する2つの視点は、互いに異なる。つまり、2つの画像は、視差を有する。この視差に基づいて、被写体の同一位置が2つの画像において互いに異なる位置に現れる。各画像において被写体の同一位置を示す点が対応点である。
なお、被写体の同一位置に対応する対応点は、1組(1対)の画像においてエピポーラ面を共有する1組のエピポーラ線上に現れる。別の同一位置に対応する別の対応点は、別のエピポーラ面を共有する別の1組のエピポーラ線上に現れる場合がある。
本実施の形態において、対応点検出装置120は、例えば、図5Aに示されたエピポーラ線を含む領域301、および、図5Bに示されたエピポーラ線を含む領域302から、それぞれ、対応点を検出する。エピポーラ線、領域301および302は、予め定められていてもよいし、対応点の検出前に探索されてもよい。
具体的には、エピポーラ線は、視点の位置および角度に基づいて、予め定められていてもよい。また、対応点検出装置120は、対応点の検出前に、互いに類似する領域301および302をブロック毎のパターンマッチングによって探索してもよい。別の装置が、このような探索を行ってもよい。なお、対応点検出装置120は、領域301および302に限定せずに、図5Aに示された第1画像の全領域、および、図5Bに示された第2画像の全領域から、対応点を検出してもよい。
以降の説明において、図5Aに示された第1画像の領域301を単に第1画像と呼び、図5Bに示された第2画像の領域302を単に第2画像と呼ぶ場合がある。
図6は、図1に示された対応点検出装置120の構成を示すブロック図である。図6のように、対応点検出装置120は、ピーク検出部121、連結部122、対応付け部123および対応点検出部124を備える。例えば、これらは、それぞれ、専用または汎用の回路によって実装される。また、これらは、1つの回路で実装されてもよいし、複数の回路で実装されてもよい。以下、各構成要素の動作を説明する。
図7は、図6に示された対応点検出装置120の動作を示すフローチャートである。まず、ピーク検出部121は、対応点検出装置120に入力された複数の画像のそれぞれにおいて、平行線分毎に複数のピーク部分を検出する(S101)。
本実施の形態において、ピーク部分は、画素値のピークに対応するピーク点である。ピーク点は、画素値のボトムに対応してもよい。ここで、ピークおよびボトムは、極大および極小を意味する。そのため、1つの線分から複数のピーク部分が検出される。画素値は、輝度(輝度値)でもよいし、色差(色差値)でもよい。あるいは、画素値は、RGB形式で表現される色成分の値などでもよい。
また、本実施の形態では、平行線分は、エピポーラ線に平行な線分である。しかし、平行線分は、エピポーラ線に平行であることに限られない。平行線分は、走査線に沿う線分でもよい。つまり、ピーク検出部121は、走査線毎にピーク部分を検出してもよい。
次に、連結部122は、平行線分毎に検出された複数のピーク部分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク部分に連結してピーク集合を決定することにより、各画像において複数のピーク集合を決定する(S102)。
次に、対応付け部123は、第1画像の複数のピーク集合と第2画像の複数のピーク集合とを複数組のピーク集合として対応付ける(S103)。その際、対応付け部123は、第1画像に含まれる複数のピーク集合のうちの1つと、第2画像に含まれる複数のピーク集合のうちの1つとを1組のピーク集合として対応付ける。
例えば、対応付け部123は、第1画像に含まれる複数のピーク集合のうち第1ピーク集合と、第2画像に含まれる複数のピーク集合のうち、第1ピーク集合に対する類似度が最も大きい第2ピーク集合とを対応付ける。類似度は、ピーク集合の位置に基づいていてもよいし、ピーク集合の形状に基づいていてもよい。
次に、対応点検出部124は、第1画像および第2画像において対応付けられた2つのピーク集合のそれぞれの中から対応点を検出する(S104)。つまり、対応点検出部124は、1組のピーク集合から1組の対応点を検出する。
上記の動作によって、本実施の形態に係る対応点検出装置120は、第1画像および第2画像のそれぞれから、適切な対応点を検出することができる。以下、動作の詳細を具体的に示す。
図8Aは、第1画像のエピポーラ線上の輝度を示す図である。図8Bは、第2画像のエピポーラ線上の輝度を示す図である。図8Aのように、第1画像のエピポーラ線上には、ピーク点411および412が存在する。図8Bのように、第2画像のエピポーラ線上には、ピーク点421、422および423が存在する。
第1画像の1つのピーク点と、第2画像の1つのピーク点とは、それぞれ、被写体の同一位置に対応すると想定される。すなわち、第1画像の1つのピーク点と、第2画像の1つのピーク点とは、それぞれ、対応点と想定される。
しかしながら、図8Aに示されたピーク点411が、図8Bに示されたピーク点421、422および423のいずれに対応するかは不明である。そのため、対応点検出装置120は、各ピーク点を他の平行線分で検出されたピーク点に連結してピーク集合を決定する。そして、対応点検出装置120は、画像間のピーク集合の対応付けに基づいて、適切な対応点を検出する。
図9は、本実施の形態に係るピーク集合を示す図である。例えば、ピーク検出部121は、X方向に沿う1つの線分上の輝度の変化に応じて、複数のピーク点を検出する。そして、ピーク検出部121は、X方向に沿う別の線分上の輝度の変化に応じて、複数のピーク点を検出する。ピーク検出部121は、このような動作を繰り返して、X方向に沿う複数の線分のそれぞれにおいて、複数のピーク点を検出する。そして、連結部122は、複数の線分に含まれる複数のピーク点を連結する。
例えば、連結部122は、第1線分に含まれる第1ピーク点を第2線分に含まれる第2ピーク点に連結する。ここで、第1線分および第2線分は、それぞれX方向に沿う複数の線分のうちの1つであって、互いに隣接する。第1ピーク点は、第1線分に含まれる複数のピーク点のうちの1つである。第2ピーク点は、第2線分に含まれる複数のピーク点のうち、第1ピーク点から所定範囲内のピーク点である。
連結部122は、上記の動作を繰り返して、複数のピーク点を連結し、複数のピーク集合を決定する。特に、本実施の形態では、複数のピーク集合は、線状の軌跡で表現される。
図10Aは、第1画像の複数のピーク集合の例を示す図である。図10Bは、第2画像の複数のピーク集合の例を示す図である。図10Aのように、第1画像は、複数のピーク集合511、512、513、514、515および516を含む。また、図10Bのように、第2画像は、複数のピーク集合521、522、523、524、525および526を含む。
例えば、対応付け部123は、各ピーク集合の位置に基づいて、2つのピーク集合を対応付ける。具体的には、対応付け部123は、第1画像におけるピーク集合511の位置に最も近いピーク集合を第2画像の複数のピーク集合521、522、523、524、525および526から探索する。第2画像における複数のピーク集合521、522、523、524、525および526のうちピーク集合521の位置が、第1画像におけるピーク集合511の位置に最も近い。
したがって、対応付け部123は、ピーク集合511とピーク集合521とを対応付ける。同様に、対応付け部123は、ピーク集合512とピーク集合522とを対応付け、ピーク集合513とピーク集合523とを対応付け、ピーク集合514とピーク集合524とを対応付け、ピーク集合515とピーク集合525とを対応付け、ピーク集合516とピーク集合526とを対応付ける。
対応付け部123は、各ピーク集合の絶対的な位置ではなく、相対的な位置に基づいて、複数のピーク集合を対応付けてもよい。
被写体の同一位置を示す1組の対応点は、各画像において異なる位置に現れる可能性がある。しかし、第1画像における複数の対応点の相対的な位置関係は、第2画像における複数の対応点の相対的な位置関係に一致すると想定される。複数のピーク集合の相対的な位置関係も同様である。したがって、各画像の複数のピーク集合に対して、左から順番に順序付けを行って、同じ順番を有する2つのピーク集合を対応付けてもよい。
視差が垂直方向には存在せず水平方向に存在する場合、対応付け部123は、各ピーク集合の垂直方向の絶対的な位置と水平方向の相対的な位置に基づいて、複数のピーク集合を対応付けてもよい。対応付け部123は、複数のピーク集合の形状の類似性に基づいて、複数のピーク集合を対応付けてもよい。
そして、対応点検出部124は、対応付けられたピーク集合513とピーク集合523とから、ピーク点411とピーク点421とをそれぞれ対応点として検出する。また、対応付けられたピーク集合515とピーク集合525とから、ピーク点412とピーク点423とをそれぞれ対応点として検出する。
すなわち、本実施の形態に係る対応点検出装置120は、1組の画像における1組のエピポーラ線上の複数組の対応点を複数組のピーク集合の対応付けに基づいて適切に検出することができる。特に、1組のエピポーラ線上に存在する多数のピーク点から、1組のピーク点(対応点)を検出することが難しい場合がある。しかし、本実施の形態に係る対応点検出装置120は、ピーク集合の対応付けに基づいて、多数のピーク点から1組の対応点を適切に検出することができる。
例えば、顔を撮像することで得られた画像のエピポーラ線上には、多数の毛穴に応じて、多数のピークが現れる。対応点検出装置120は、このような多数のピークを用いて、多数の対応点を検出することができる。つまり、対応点検出装置120は、顔の表面形状を高精度に検出するための多数の対応点を適切に検出することができる。
なお、対応点検出装置120は、エピポーラ線を用いずに、対応点を検出してもよい。例えば、ピーク検出部121は、エピポーラ線によらず、複数の走査線のそれぞれにおいて、ピーク部分を検出してもよい。この場合、連結部122および対応付け部123は、上記と同じ手順で、複数のピーク部分を連結し、複数のピーク集合を対応付ける。そして、対応点検出部124は、エピポーラ線によらず、1組のピーク集合から1組の対応点を検出する。
対応点検出部124は、エピポーラ線を用いずに対応点を検出する場合、線状の軌跡で表現されるピーク集合の中から、最大の画素値を有する点を対応点として検出してもよい。あるいは、対応点検出部124は、ピーク集合の中央を対応点として検出してもよい。あるいは、対応点検出部124は、ピーク集合内であるか否かにかかわらず、ピーク集合の中心を対応点として検出してもよい。
あるいは、対応点検出部124は、ピーク集合の重心を対応点として検出してもよい。ここで、対応点として検出される重心は、任意に定められる所定の重み付けに基づいていてもよい。例えば、重み付けは、ピーク集合における各画素値(各輝度)に基づいていてもよいし、ピーク集合の端または中心からの距離に基づいていてもよいし、これらの組み合わせに基づいていてもよい。なお、重み付けに基づく重心は、重み付け重心とも呼ばれ、重み付けに基づいて重心を決定する方法は、重み付け重心法とも呼ばれる。
また、上記の通り、ピーク検出部121は、ピークに対応するピーク点のみでなく、ボトムに対応するピーク点(ボトム点)を検出してもよい。これにより、より多くのピーク集合が特定され、より多くの対応点が検出される。ピーク検出部121は、さらに、ピークおよびボトムの間の半値位置をピークに対応するピーク点として検出してもよい。これにより、さらに、より多くのピーク集合が特定され、より多くの対応点が検出される。
また、対応点検出部124は、検出された対応点の総数が所定の数よりも少ない場合、各対応点の四方における半値位置を新たな対応点として検出してもよい。これにより、より多くの対応点が検出される。
また、対応点検出装置120は、図5Aおよび図5Bに示された第1画像および第2画像の中から互いに類似する領域301および302を探索して、領域301および302を対応点の検出対象領域として決定する領域決定部を備えていてもよい。
上記の領域決定部は、第1画像および第2画像の中から顔領域を探索し、顔領域を対応点の検出対象領域として決定してもよい。そして、対応点検出装置120の各構成要素は、探索された顔領域に限定して、上記の処理を行ってもよい。これにより、対応点検出装置120は、処理量を抑制しつつ、顔領域において対応点を検出することができる。
本実施の形態に係る対応点検出装置120は、上記の動作に基づいて、複数組の対応点を適切に検出することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る画像処理システムおよび対応点検出装置を説明する。本実施の形態に係る画像処理システムおよび対応点検出装置の基本的な構成および動作は、図1〜図7に示された実施の形態1の構成および動作と同様である。以下、図1および図6等に示された構成を用いて、本実施の形態に係る画像処理システムおよび対応点検出装置を説明する。
実施の形態1では、対応点の検出に、複数のピーク点で構成されるピーク集合が用いられる。しかし、対応点は、ピーク点に一致するとは限らない。例えば、第1対応点が第1画像のピーク点に一致する場合でも、第1対応点に対応する第2対応点が、第2画像のピーク点から少しずれている可能性がある。そのため、本実施の形態に係る対応点検出装置120は、ピーク点でない位置を含むピーク集合を用いて、対応点を検出する。
図11は、本実施の形態に係るピーク集合を示す図である。実施の形態1では、図9のように、複数の平行線分における複数のピーク点が連結され、線状のピーク集合が決定される。実施の形態2では、図11のように、複数の平行線分における複数のピーク線分が連結され、領域を有するピーク集合が決定される。
ピーク線分は、平行線分において画素値のピークを形成する部分の発生から消滅までの線分である。具体的には、例えば、ピーク線分は、X方向に沿って、輝度が上昇を開始してから下降を終了するまでの間の線分である。ピーク線分は、ピークの両側の2つの変曲点間の範囲に対応する線分でもよい。あるいは、ピーク線分は、ピークの両側の2つの変曲点に対する2つの接線が規定ラインに交わる2点間の範囲に対応する線分でもよい。ここで、規定ラインは、所定の輝度に対応する。
あるいは、ピーク線分は、輝度の移動平均よりも大きい輝度を有する部分でもよい。ここで、輝度の移動平均は、所定間隔における平均、または、平滑化された輝度などに対応する。あるいは、ピーク線分は、予め定められた輝度よりも大きい輝度を有する部分でもよい。あるいは、ピーク線分は、ピークの値と、ピークに隣接するボトムの値との間で設定される閾値よりも大きい輝度を有する部分でもよい。
ピーク線分は、ボトムに対応していてもよい。つまり、ピーク線分は、平行線分において画素値のボトムを形成する部分の発生から消滅までの線分でもよい。具体的には、例えば、ピーク線分は、X方向に沿って、輝度が下降を開始してから上昇を終了するまでの間の線分でもよい。ピーク線分は、ボトムの両側の2つの変曲点間の範囲に対応する線分でもよい。あるいは、ピーク線分は、ボトムの両側の2つの変曲点に対応する2つの接線が規定ラインに交わる2点間の範囲に対応する線分でもよい。
あるいは、ピーク線分は、輝度の移動平均よりも小さい輝度を有する部分でもよい。あるいは、ピーク線分は、予め定められた輝度よりも小さい輝度を有する部分でもよい。あるいは、ピーク線分は、ボトムの値と、ボトムに隣接するピークの値との間で設定される閾値よりも小さい輝度を有する部分でもよい。
あるいは、ピーク線分は、半値幅でもよい。半値幅は、ピークの値およびボトムの値などから求められてもよい。
本実施の形態において、ピーク検出部121は、平行線分毎に複数のピーク線分を検出する。そして、連結部122は、複数のピーク線分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク線分に連結して、ピーク集合を決定する。例えば、連結部122は、ピーク線分を所定の範囲内のピーク線分に連結する。
図12Aは、第1画像の複数のピーク集合を示す図である。図12Bは、第2画像の複数のピーク集合を示す図である。図12Aのように、第1画像は、複数のピーク集合611、612、613、614、615および616を含む。図12Bのように、第2画像は、複数のピーク集合621、622、623、624、625および626を含む。
実施の形態1と同じ方法で、対応付け部123は、ピーク集合611とピーク集合621とを対応付けることができる。対応付け部123は、同様に、ピーク集合612とピーク集合622とを対応付け、ピーク集合613とピーク集合623とを対応付け、ピーク集合614とピーク集合624とを対応付け、ピーク集合615とピーク集合625とを対応付け、ピーク集合616とピーク集合626とを対応付けることができる。
本実施の形態において、対応付け部123は、2つの画像における2つのピーク集合の相対的な位置の重なりに基づいて、2つのピーク集合を対応付けてもよい。
対応点検出部124は、対応付けられたピーク集合613とピーク集合623とから1組の対応点を検出する。また、対応付けられたピーク集合615とピーク集合625とから1組の対応点を検出する。例えば、各対応点は、ピーク集合とエピポーラ線とが交わる線分の中心でもよい。各対応点は、ピーク集合とエピポーラ線とが交わる線分のうち、最大の画素値を有する点でもよい。
なお、実施の形態1と同様に、対応点検出装置120は、エピポーラ線を用いずに、対応点を検出してもよい。エピポーラ線が用いられない場合、対応点検出部124は、ピーク集合の領域のうち、最大の画素値を有する点を対応点として検出してもよい。あるいは、対応点検出部124は、ピーク集合内であるか否かにかかわらず、ピーク集合の中心を対応点として検出してもよい。
あるいは、対応点検出部124は、ピーク集合の重心を対応点として検出してもよい。ここで、対応点として検出される重心は、任意に定められる所定の重み付けに基づいていてもよい。例えば、重み付けは、ピーク集合における各画素値(各輝度)に基づいていてもよいし、ピーク集合の端または中心からの距離に基づいていてもよいし、これらの組み合わせに基づいていてもよい。なお、重み付けに基づく重心は、重み付け重心とも呼ばれ、重み付けに基づいて重心を決定する方法は、重み付け重心法とも呼ばれる。
また、実施の形態1と同様に、対応点検出部124は、検出された対応点の総数が所定の数よりも少ない場合、各対応点の四方における半値位置を新たな対応点として検出してもよい。これにより、より多くの対応点が検出される。
本実施の形態に係る対応点検出装置120は、上記の動作に基づいて、複数組の対応点を適切に検出することができる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る画像処理システムおよび対応点検出装置を説明する。本実施の形態に係る画像処理システムおよび対応点検出装置の基本的な構成および動作は、図1〜図10Bに示された実施の形態1の構成および動作と同様である。以下、図1および図6等に示された構成を用いて、本実施の形態に係る画像処理システムおよび対応点検出装置を説明する。特に、本実施の形態では、第1画像のピーク集合と第2画像のピーク集合とを対応付ける方法を示す。
図13Aは、本実施の形態に係る第1画像の複数のピーク集合の例を示す図である。図13Bは、本実施の形態に係る第2画像の複数のピーク集合の例を示す図である。図13Aのように、第1画像は、複数のピーク集合811〜822を含む。図13Bのように、第2画像は、複数のピーク集合831〜842を含む。複数のピーク集合811〜822および831〜842は、連結部122によって決定される。
図13Aに示された複数のピーク点711〜718は、それぞれ、第1画像におけるエピポーラ線上の輝度のピークに対応する。また、図13Bに示された複数のピーク点721〜728は、それぞれ、第2画像におけるエピポーラ線上の輝度のピークに対応する。図13Aに示された第1画像におけるエピポーラ線、および、図13Bに示された第2画像におけるエピポーラ線は、1つの同じエピポーラ面上の1対のエピポーラ線である。
そして、複数のピーク集合811〜818は、それぞれ、複数のピーク点711〜718を含む。また、複数のピーク集合831〜838は、それぞれ、複数のピーク点721〜728を含む。
対応付け部123は、第1画像の複数のピーク集合811〜822のうちの1つと、第2画像の複数のピーク集合831〜842のうちの1つとを対応付ける。その際、対応付け部123は、複数のピーク点711〜718および721〜728の情報を用いてもよい。
エピポーラ制約に基づいて、第1画像のエピポーラ線上の点に対して第2画像において対応する対応点は、第2画像のエピポーラ線上の点であると想定される。また、基本的には、第1画像におけるピーク点に対して第2画像において対応する対応点は、第2画像におけるピーク点であると想定される。
したがって、第1画像のエピポーラ線上のピーク点に対して第2画像において対応する対応点は、第2画像のエピポーラ線上のピーク点であると想定される。つまり、第1画像の複数のピーク点711〜718のうちの1つと、第2画像の複数のピーク点721〜728のうちの1つとは、互いに対応する1対の対応点であると想定される。
例えば、対応付け部123は、1対のエピポーラ線上の1対のピーク点である1対の対応点を決定する。決定された1対の対応点をそれぞれ含む1対のピーク集合を互いに対応付ける。対応付け部123は、互いに対応づけられた1対のピーク集合からの相対的な位置(距離)に基づいて、別の1対のピーク集合を互いに対応付けることができる。
しかしながら、1対の対応点は、視点の違いによって、互いに異なる位置に現れる可能性が高い。したがって、どのピーク点とどのピーク点とが互いに対応するかを判定することは困難である。そこで、以下のような対応付け方法が用いられる。
図14は、本実施の形態に係る対応付け方法の第1例を示す図である。この例では、輝度の大きさが利用される。輝度曲線710は、第1画像のエピポーラ線上の輝度の大きさを示す曲線である。輝度曲線710は、複数のピーク点711〜718において、複数のピークを含む。輝度曲線720は、第2画像のエピポーラ線上の輝度の大きさを示す曲線である。輝度曲線720は、複数のピーク点721〜728において、複数のピークを含む。
例えば、対応付け部123は、輝度曲線710および輝度曲線720において最も大きな特徴(特徴量)を有する1対のピーク点を1対の対応点として決定してもよい。具体的には、輝度曲線710において、ピーク点714の輝度が最も大きい。また、輝度曲線720において、ピーク点723の輝度が最も大きい。そこで、対応付け部123は、ピーク点714とピーク点723とを1対の対応点として決定してもよい。
つまり、対応付け部123は、第1画像のエピポーラ線において最も大きい輝度を有するピーク点714と、第2画像のエピポーラ線において最も大きい輝度を有するピーク点723とを1対の対応点として決定してもよい。対応付け部123は、精度向上のため、ピーク点714に隣接するピーク点713、715の輝度と、ピーク点723に隣接するピーク点722、724の輝度との一致度に基づいて、ピーク点714とピーク点723とが1対の対応点であるか否かを決定してもよい。
そして、対応付け部123は、ピーク点714を含むピーク集合814と、ピーク点723を含むピーク集合833とを対応付ける。対応付け部123は、ピーク集合814またはピーク集合833からの相対的な位置に基づいて、別の1対のピーク集合を互いに対応付けることができる。
例えば、対応付け部123は、ピーク集合814の右隣のピーク集合815と、ピーク集合833の右隣のピーク集合834とを対応付ける。同様に、対応付け部123は、ピーク集合816とピーク集合835とを対応付け、ピーク集合817とピーク集合836とを対応付け、ピーク集合818とピーク集合837とを対応付ける。
また、対応付け部123は、ピーク集合814の左隣のピーク集合813と、ピーク集合833の左隣のピーク集合832とを対応付ける。同様に、対応付け部123は、ピーク集合812とピーク集合831とを対応付ける。
対応付け部123は、対応付けられた複数のピーク集合812〜818および831〜837からの相対的な位置に基づいて、それぞれエピポーラ線に交わりを有していないピーク集合821とピーク集合839とを対応付けてもよい。同様に、対応付け部123は、ピーク集合822とピーク集合840とを対応付けてもよい。
上記において、対応付け部123は、最も大きな特徴を有する1対のピーク点を用いて1対のピーク集合を互いに対応付けている。対応付け部123は、輝度曲線710の波形と、輝度曲線720の波形との間でパターンマッチングを行って、複数対のピーク集合を決定してもよい。パターンマッチングにおいて、歪みを考慮して窓処理が行われてもよい。
基本的には、視差によって、第1画像のエピポーラ線上のピーク間隔と、第2画像のエピポーラ線上のピーク間隔とは異なる。ピーク間隔の違いによって波形のパターンマッチングが適切に行われない可能性がある。そのため、対応付け部123は、ピークが等間隔で現れるように、輝度曲線710および輝度曲線720を変形してもよい。これにより、対応付け部123は、輝度曲線710の波形と、輝度曲線720の波形との間で適切なパターンマッチングを行うことができる。
具体的には、輝度曲線710における輝度のパターン911は、輝度曲線720における輝度のパターン912に適合する。したがって、パターン911におけるピーク点715、716、717は、パターン912におけるピーク点724、725、726にそれぞれ対応する。したがって、対応付け部123は、ピーク集合815、816および817をピーク集合834、835および836にそれぞれ対応付けることができる。
上記の通り、対応付け部123は、互いに対応づけられた1対のピーク集合に基づいて、別の1対のピーク集合を互いに対応付けることができる。したがって、対応付け部123は、パターンマッチングによっても、複数対のピーク集合を決定することができる。
対応点検出部124は、互いに対応づけられた1対のピーク集合から1対の対応点を検出する。例えば、対応点検出部124は、1対のエピポーラ線上の1対のピーク点を1対の対応点として検出する。対応点検出部124は、エピポーラ線上に限らず、実施の形態1と同様に、ピーク集合の中央、中心、重心または重み付け重心等を対応点として検出してもよい。
上記では、対応点検出装置120は、1対のエピポーラ線を用いる。しかしながら、1対のエピポーラ線が正確に得られない場合がある。そのため、対応点検出装置120は、1対のエピポーラ線に限らず、1対の基準線を用いてもよい。例えば、1対の基準線は、第1画像および第2画像における相対的な位置が互いに等しい1対の直線である。より具体的には、1対の基準線は、2つの画像における1対の中央の水平線でもよい。1対の基準線は、1対のエピポーラ線に一致していてもよいし、走査線に一致していてもよい。
また、例えば、撮像装置110は、被写体を撮像する際、被写体に向かって光線等を照射する照射部を備えてもよい。そして、対応点検出装置120は、1対の画像に映る光線等に基づいて、1対の基準線を抽出する抽出部を備えてもよい。あるいは、抽出部ではなく、ピーク検出部121が、1対の基準線を抽出してもよいし、その他の構成要素が1対の基準線を抽出してもよい。また、撮像装置110ではなく、対応点検出装置120が照射部を備えてもよい。
第1画像の基準線上のピーク点に対して第2画像において対応する対応点は、第2画像の基準線上、または、第2画像の基準線の近くに存在する可能性が高い。そのため、対応点検出装置120は、エピポーラ線を用いる場合と同様に、基準線を用いて、ピーク点の対応付けを行い、ピーク集合の対応付けを行うことができる。また、対応点検出装置120は、ピーク集合の中央、中心、重心または重み付け重心等を対応点として検出することにより、エピポーラ線上に限らず、対応点をより適切に検出することができる。
また、対応点検出装置120は、第1画像および第2画像における1対の基準線をずらしながら、第1画像の基準線に交わるピーク集合と、第2画像の基準線に交わるピーク集合とを対応付けてもよい。これにより、第1画像および第2画像の全体に対して、ピーク集合の適切な対応付けが行われる。
上記のように、対応点検出装置120は、複数対のピーク集合を適切に決定し、複数対の対応点を適切に検出することができる。上記では、ピーク集合の対応付けにおいて、輝度が直接的に用いられる。しかし、輝度は、視点に応じて変化する可能性がある。そのため、適切な対応付けが行われない可能性がある。
そこで、対応点検出装置120は、輝度ではなく、ピーク集合の特徴(特徴量)を用いてもよい。第1画像のピーク集合の特徴と、第2画像のピーク集合の特徴とが一致する場合、これらのピーク集合は、被写体の同じ部分に対応すると想定される。したがって、対応付け部123は、第1画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合のうち最も大きな特徴を有するピーク集合と、第2画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合のうち最も大きな特徴を有するピーク集合とを対応付けてもよい。
具体的には、第1画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合のうち最も長いピーク集合と、第2画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合のうち最も長いピーク集合とは、被写体の同じ部分に対応すると想定される。そこで、対応付け部123は、第1画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合のうち最も長いピーク集合と、第2画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合のうち最も長いピーク集合とを対応付けてもよい。
視点の違いにより、第1画像と第2画像との間で、エピポーラ線に沿う方向に対して、ずれは大きい。逆に、エピポーラ線に対して垂直方向に対して、ずれは小さい。したがって、垂直方向の長さがピーク集合の特徴に用いられてもよい。これにより、2つのピーク集合の一致度がより正確に判定される。
図15は、本実施の形態に係る対応付け方法の第2例を示す図である。この例では、ピーク集合の長さが利用される。図15において、上のグラフは、第1画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合811〜818のそれぞれの長さを示す。図15において、下のグラフは、第2画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合831〜838のそれぞれの長さを示す。図15に示される長さは、所定方向の長さでもよい。例えば、長さは、垂直方向の長さでもよい。
ピーク集合814は、ピーク集合811〜818のうち、最も長い。ピーク集合832は、ピーク集合831〜838のうち、最も長い。そこで、対応付け部123は、ピーク集合814とピーク集合832とを対応付ける。
また、対応付け部123は、長さが最も近い1対のピーク集合を互いに対応付けてもよい。例えば、対応付け部123は、ピーク集合814と、ピーク集合814の長さに最も近い長さを有するピーク集合832とを対応付けてもよい。
対応付け部123は、精度向上のため、ピーク集合814に隣接するピーク集合813、815の長さと、ピーク集合832に隣接するピーク集合831、833の長さとを比較してもよい。そして、対応付け部123は、ピーク集合813、815の長さと、ピーク集合831、833の長さとの一致度に基づいて、ピーク集合814とピーク集合832とを対応付けるか否かを判定してもよい。
また、対応付け部123は、第1画像の複数のピーク集合の長さのパターンと、第2画像の複数のピーク集合の長さのパターンとの間でパターンマッチングを行って、複数対のピーク集合を決定してもよい。その際、歪みを考慮して窓処理が行われてもよい。
本実施の形態に係る第1例と同様に、ピーク間隔の違いによってパターンマッチングが適切に行われない可能性がある。そのため、対応付け部123は、X方向に複数のピーク集合を等間隔に並べてもよい。これにより、対応付け部123は、適切なパターンマッチングを行うことができる。
具体的には、第1画像におけるピーク集合の長さのパターン921は、第2画像におけるピーク集合の長さのパターン922に適合する。したがって、パターン921におけるピーク集合815、816、817は、パターン922におけるピーク集合833、834、835にそれぞれ対応する。そこで、対応付け部123は、ピーク集合815、816および817をピーク集合833、834および835にそれぞれ対応付ける。
本実施の形態に係る第1例と同様に、対応付け部123は、互いに対応づけられた1対のピーク集合に基づいて、別の1対のピーク集合を互いに対応付けることができる。また、対応点検出部124は、1対のピーク集合から1対の対応点を検出する。対応点検出部124は、エピポーラ線上に限らず、ピーク集合の中央、中心、重心または重み付け重心等を対応点として検出してもよい。
また、本実施の形態に係る第1例と同様に、対応点検出装置120は、1対のエピポーラ線に限らず、1対の基準線を用いてもよい。特に、本第2例では、対応付け部123は、垂直方向に跨るピーク集合の特徴を用いるため、第1画像と第2画像との間に垂直方向のずれが存在する場合でも、ピーク集合の対応付けを適切に行うことができる。
また、本実施の形態に係る第1例と同様に、対応点検出装置120は、第1画像および第2画像における1対の基準線をずらしながら、第1画像の基準線に交わるピーク集合と、第2画像の基準線に交わるピーク集合とを対応付けてもよい。これにより、ピーク集合の適切な対応付けが行われる。
上記のように、本実施の形態において、対応点検出装置120は、複数対のピーク集合を適切に決定し、複数対の対応点を適切に検出することができる。また、対応点検出装置120は、ピーク集合の特徴を用いることにより、ピーク集合の対応付けを適切に行うことができる。ピーク集合の長さはピーク集合の特徴の一例であり、ピーク集合の他の特徴が用いられてもよい。
(実施の形態4)
次に、実施の形態4に係る画像処理システムおよび対応点検出装置を説明する。本実施の形態に係る画像処理システムおよび対応点検出装置の基本的な構成および動作は、図1〜図7に示された実施の形態1の構成および動作と同様であり、かつ、図11〜12B等に示された実施の形態2の構成および動作と同様である。
以下、図1および図6等に示された構成を用いて、本実施の形態に係る画像処理システムおよび対応点検出装置を説明する。特に、本実施の形態では、第1画像のピーク集合と第2画像のピーク集合とを対応付ける方法を示す。実施の形態3では、各ピーク集合の長さを用いて、第1画像のピーク集合と第2画像のピーク集合とを対応付ける方法が示された。本実施の形態では、各ピーク集合の大きさを用いて、第1画像のピーク集合と第2画像のピーク集合とを対応付ける方法を示す。
図16Aは、本実施の形態に係る第1画像の複数のピーク集合の例を示す図である。図16Bは、本実施の形態に係る第2画像の複数のピーク集合の例を示す図である。図16Aのように、第1画像は、複数のピーク集合851〜862を含む。図16Bのように、第2画像は、複数のピーク集合871〜882を含む。複数のピーク集合851〜862および871〜882は、連結部122によって決定される。
図16Aに示された複数のピーク点711〜718は、それぞれ、第1画像におけるエピポーラ線上の輝度のピークに対応する。また、図16Bに示された複数のピーク点721〜728は、それぞれ、第2画像におけるエピポーラ線上の輝度のピークに対応する。図16Aに示された第1画像におけるエピポーラ線、および、図16Bに示された第2画像におけるエピポーラ線は、1つの同じエピポーラ面上の1対のエピポーラ線である。
そして、複数のピーク集合851〜858は、それぞれ、複数のピーク点711〜718を含む。また、複数のピーク集合871〜878は、それぞれ、複数のピーク点721〜728を含む。
対応付け部123は、各ピーク集合の特徴を用いて、第1画像の複数のピーク集合851〜862のうちの1つと、第2画像の複数のピーク集合871〜882のうちの1つとを対応付ける。対応付け部123は、実施の形態3に係る第1例に基づいて対応付けを行ってもよい。つまり、対応付け部123は、エピポーラ線上の輝度を直接用いて、対応付けを行ってもよい。あるいは、対応付け部123は、ピーク集合の特徴を用いて、対応付けを行ってもよい。
実施の形態3でピーク集合の特徴として用いられたピーク集合の長さの代わりに、本実施の形態では、ピーク集合の特徴としてピーク集合の大きさが用いられる。長さと大きさの違いを除いて、実施の形態3と同様に、ピーク集合の対応付けが行われる。ピーク集合の大きさは、エピポーラ線に対して垂直方向の大きさでもよい。
図17は、本実施の形態に係る対応付け方法を示す図である。本実施の形態では、ピーク集合の面積(大きさ)が利用される。図17において、上のグラフは、第1画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合851〜858のそれぞれの面積を示す。図17において、下のグラフは、第2画像のエピポーラ線に交わる複数のピーク集合871〜878のそれぞれの面積を示す。
ピーク集合854は、ピーク集合851〜858のうち、最も大きい。ピーク集合872は、ピーク集合871〜878のうち、最も大きい。そこで、対応付け部123は、ピーク集合854とピーク集合872とを対応付ける。
また、対応付け部123は、面積が最も近い1対のピーク集合を互いに対応付けてもよい。例えば、対応付け部123は、ピーク集合854と、ピーク集合854の面積に最も近い面積を有するピーク集合872とを対応付けてもよい。
対応付け部123は、精度向上のため、ピーク集合854に隣接するピーク集合853、855の面積と、ピーク集合872に隣接するピーク集合871、873の面積とを比較してもよい。そして、対応付け部123は、ピーク集合853、855の面積と、ピーク集合871、873の面積との一致度に基づいて、ピーク集合854とピーク集合872とを対応付けるか否かを判定してもよい。
また、対応付け部123は、第1画像の複数のピーク集合の面積のパターンと、第2画像の複数のピーク集合の面積のパターンとの間でパターンマッチングを行って、複数対のピーク集合を決定してもよい。対応付け部123は、適切にパターンマッチングを行うため、X方向に複数のピーク集合を等間隔に並べてもよい。また、歪みを考慮して窓処理が行われてもよい。
例えば、第1画像におけるピーク集合の面積のパターン931は、第2画像におけるピーク集合の面積のパターン932に適合する。したがって、パターン931におけるピーク集合855、856、857は、パターン932におけるピーク集合873、874、875にそれぞれ対応する。そこで、対応付け部123は、ピーク集合855、856および857をピーク集合873、874および875にそれぞれ対応付ける。
実施の形態3と同様に、対応付け部123は、互いに対応づけられた1対のピーク集合に基づいて、別の1対のピーク集合を互いに対応付けることができる。また、対応点検出部124は、1対のピーク集合から1対の対応点を検出する。対応点検出部124は、エピポーラ線上に限らず、ピーク集合の中央、中心、重心または重み付け重心等を対応点として検出してもよい。
また、実施の形態3と同様に、対応点検出装置120は、1対のエピポーラ線に限らず、1対の基準線を用いてもよい。特に、本実施の形態では、対応付け部123は、垂直方向に跨るピーク集合の特徴を用いるため、第1画像と第2画像との間に垂直方向のずれが存在する場合でも、ピーク集合の対応付けを適切に行うことができる。
また、実施の形態3と同様に、対応点検出装置120は、第1画像および第2画像における1対の基準線をずらしながら、第1画像の基準線に交わるピーク集合と、第2画像の基準線に交わるピーク集合とを対応付けてもよい。これにより、ピーク集合の適切な対応付けが行われる。
上記のように、本実施の形態において、対応点検出装置120は、複数対のピーク集合を適切に決定し、複数対の対応点を適切に検出することができる。また、対応点検出装置120は、ピーク集合の特徴としてピーク集合の大きさを用いることにより、ピーク集合の対応付けを適切に行うことができる。
以上、本発明に係る対応点検出装置について、複数の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、複数の実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
例えば、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
また、本発明は、対応点検出装置として実現できるだけでなく、対応点検出装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現できる。例えば、それらのステップは、コンピュータによって実行される。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したCD−ROM等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
また、対応点検出装置に含まれる複数の構成要素は、集積回路であるLSIとして実現されてもよい。これらの構成要素は、個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC(Integrated Circuit)、システムLSI、スーパーLSIまたはウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、または、LSI内部の回路セルの接続および設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、対応点検出装置に含まれる構成要素の集積回路化を行ってもよい。
本発明に係る対応点検出装置は、複数の画像のそれぞれから対応点を検出することができ、例えば、被写体の位置を測定する距離測定システム、および、被写体の表面形状を検出する形状検出システムなどに利用可能である。
100 画像処理システム
110 撮像装置
120 対応点検出装置
121 ピーク検出部
122 連結部
123 対応付け部
124 対応点検出部
130 形状算出装置
140 表示装置
301、302 領域
411、412、421、422、423、711、712、713、714、715、716、717、718、721、722、723、724、725、726、728 ピーク点
511、512、513、514、515、516、521、522、523、524、525、526、611、612、613、614、615、616、621、622、623、624、625、626、811、812、813、814、815、816、817、818、819、820、821、822、831、832、833、834、835、836、837、838、839、840、841、842、851、852、853、854、855、856、857、858、859、860、861、862、871、872、873、874、875、876、877、878、879、880,881、882 ピーク集合
710、720 輝度曲線
911、912、921、922、931、932 パターン

Claims (12)

  1. 視点が互いに異なる第1画像および第2画像から、被写体の同一位置にそれぞれ対応する第1対応点および第2対応点を検出する対応点検出装置であって、
    前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて平行線分毎に、画素値のピークまたはボトムにそれぞれ対応する複数のピーク部分を検出するピーク検出部と、
    前記平行線分毎に検出された前記複数のピーク部分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク部分に連結してピーク集合を決定することにより、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれに対して複数のピーク集合を決定する連結部と、
    前記第1画像の前記複数のピーク集合のうちの1つである第1ピーク集合と、前記第2画像の前記複数のピーク集合のうちの1つである第2ピーク集合とを対応付ける対応付け部と、
    前記第1ピーク集合から前記第1対応点を決定し、前記第2ピーク集合から前記第2対応点を決定することにより、前記第1対応点と前記第2対応点とを検出する対応点検出部とを備える
    対応点検出装置。
  2. 前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、エピポーラ線に平行な前記平行線分毎に、前記複数のピーク部分を検出し、
    前記対応点検出部は、前記第1ピーク集合から前記第1画像のエピポーラ線上の前記第1対応点を決定し、前記第2ピーク集合から前記第2画像のエピポーラ線上の前記第2対応点を決定することにより、前記第1対応点と前記第2対応点とを検出する
    請求項1に記載の対応点検出装置。
  3. 前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、画素値が走査される走査線に対応する前記平行線分毎に、前記複数のピーク部分を検出する
    請求項1に記載の対応点検出装置。
  4. 前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、前記平行線分毎に、画素値のピークまたはボトムにそれぞれが対応する複数のピーク点を前記複数のピーク部分として検出し、
    前記連結部は、前記平行線分毎に検出された前記複数のピーク点のそれぞれを隣接する平行線分のピーク点に連結して線状の前記ピーク集合を決定することにより、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれに対して、それぞれ線状の前記複数のピーク集合を決定する
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の対応点検出装置。
  5. 対応付け部は、前記第1ピーク集合の長さと、前記第2ピーク集合の長さとに基づいて、前記第1ピーク集合と、前記第2ピーク集合とを対応付ける
    請求項4に記載の対応点検出装置。
  6. 対応付け部は、前記第1画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も長い前記第1ピーク集合と、前記第2画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も長い前記第2ピーク集合とを対応付ける
    請求項5に記載の対応点検出装置。
  7. 前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、前記平行線分毎に、画素値のピークまたはボトムに対応する点をそれぞれが含む複数のピーク線分を前記複数のピーク部分として検出し、
    前記連結部は、前記平行線分毎に検出された前記複数のピーク線分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク線分に連結して、領域を有する前記ピーク集合を決定することにより、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれに対して、それぞれが領域を有する前記複数のピーク集合を決定する
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の対応点検出装置。
  8. 対応付け部は、前記第1ピーク集合の大きさと、前記第2ピーク集合の大きさとに基づいて、前記第1ピーク集合と、前記第2ピーク集合とを対応付ける
    請求項7に記載の対応点検出装置。
  9. 対応付け部は、前記第1画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も大きい前記第1ピーク集合と、前記第2画像における所定の基準線に交わる複数のピーク集合のうち最も大きい前記第2ピーク集合とを対応付ける
    請求項8に記載の対応点検出装置。
  10. 前記ピーク検出部は、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて、前記平行線分毎に、輝度値である画素値のピークまたはボトムにそれぞれが対応する前記複数のピーク部分を検出する
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の対応点検出装置。
  11. 視点が互いに異なる第1画像および第2画像から、被写体の同一位置にそれぞれ対応する第1対応点および第2対応点を検出する対応点検出方法であって、
    前記第1画像および前記第2画像のそれぞれにおいて平行線分毎に、画素値のピークまたはボトムにそれぞれ対応する複数のピーク部分を検出するピーク検出ステップと、
    前記平行線分毎に検出された前記複数のピーク部分のそれぞれを隣接する平行線分のピーク部分に連結してピーク集合を決定することにより、前記第1画像および前記第2画像のそれぞれに対して複数のピーク集合を決定する連結ステップと、
    前記第1画像の前記複数のピーク集合のうちの1つである第1ピーク集合と、前記第2画像の前記複数のピーク集合のうちの1つである第2ピーク集合とを対応付ける対応付けステップと、
    前記第1ピーク集合から前記第1対応点を決定し、前記第2ピーク集合から前記第2対応点を決定することにより、前記第1対応点と前記第2対応点とを検出する対応点検出ステップとを含む
    対応点検出方法。
  12. 請求項11に記載の対応点検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6586852B2 (ja) * 2015-10-15 2019-10-09 サクサ株式会社 画像処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0997342A (ja) * 1995-08-03 1997-04-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 樹木離隔距離計測システム
JP2000171214A (ja) * 1998-12-08 2000-06-23 Meidensha Corp 対応点検索方法及びこれを利用した三次元位置計測方法
JP2006228144A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 画像処理システム、画像処理装置、コンピュータプログラム、及び画像遅延量算出方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4382797B2 (ja) * 2006-11-09 2009-12-16 株式会社山武 対応点探索方法および3次元位置計測方法
JP5163164B2 (ja) * 2008-02-04 2013-03-13 コニカミノルタホールディングス株式会社 3次元計測装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0997342A (ja) * 1995-08-03 1997-04-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 樹木離隔距離計測システム
JP2000171214A (ja) * 1998-12-08 2000-06-23 Meidensha Corp 対応点検索方法及びこれを利用した三次元位置計測方法
JP2006228144A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 画像処理システム、画像処理装置、コンピュータプログラム、及び画像遅延量算出方法

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