JP5624998B2 - 画像処理装置、画像処理方法、コンピュータプログラム及び移動体 - Google Patents
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Description
本願は、2009年12月25日に、日本に出願された特願2009−294345号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、上記の移動体では、衝撃が生じた際の測定結果について信頼度を判定することが可能となる。そのため、信頼度の低い測定結果を用いて処理を行うことを避けることによって、処理の精度の低下を抑えることができる。
図1は、第一実施形態における距離測定装置10の機能構成を表す概略ブロック図である。距離測定装置10は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、距離測定用プログラムを実行することによって、光学式距離測定部101、エッジフィルタ部102、ノイズ除去部103を備える装置として機能する。なお、距離測定装置10の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されても良い。また、距離測定用プログラムは、上述したようなコンピュータに内蔵されるメモリや補助記憶装置などの記録媒体に限らず、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬の記録媒体に記録されても良い。コンピュータは、記録媒体に記録された距離測定用プログラムを読み出すことによって距離測定装置10として動作しても良い。
エッジフィルタ部102は、エッジ画像に対して細線化処理を行うように構成されても良い。特に、エッジ抽出用フィルタの具体例としてSobelフィルタが適用された場合、エッジフィルタ部102は細線化処理を行うことが望ましい。細線化処理の具体例としては、例えばヒルディチ(Hilditch)の手法などがある。このように細線化処理を行うことによって、ノイズ除去部103においてノイズではない部分の距離データを除去してしまうことを抑止できる。
また、エッジフィルタ102が用いる閾値は、光学式距離測定部101の計測精度に応じて予め設定されても良い。例えば、距離の計測精度(ばらつき)が10cmであれば、それよりも十分に大きい値(例えば50cm)が閾値として設定されても良い。
図6は、第二実施形態における距離測定装置10aの機能構成を表す概略ブロック図である。第二実施形態における距離測定装置10aは、光学式距離測定部101に代えて光学式距離測定部101aを備える点と、前処理部104をさらに備える点で、第一実施形態における距離測定装置10と異なり、その他の点では距離測定装置10と同じ構成である。
第二実施形態における距離測定装置10aは、第一実施形態における距離測定装置10の変形例と同様に変形して構成されても良い。
図8は、第三実施形態における物体抽出装置20の機能構成を表す概略ブロック図である。物体抽出装置20は、バスで接続されたCPUやメモリや補助記憶装置などを備え、物体抽出用プログラムを実行することによって、光学式距離測定部101、エッジフィルタ部102b、ノイズ除去部103、物体抽出部201を備える装置として機能する。なお、物体抽出装置20の各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されても良い。
エッジフィルタ部102bは、エッジ画像に対して細線化処理を行うように構成されても良い。特に、エッジ抽出用フィルタの具体例としてSobelフィルタが適用された場合、エッジフィルタ部102bは細線化処理を行うことが望ましい。細線化処理の具体例としては、例えばヒルディチ(Hilditch)の手法などがある。このように細線化処理を行うことによって、ノイズ除去部103においてノイズではない部分の距離データを除去してしまうことを抑止できる。
図10は、第四実施形態における距離測定装置10bの機能構成を表す概略ブロック図である。第四実施形態における距離測定装置10bは、エッジフィルタ102に代えて除去領域特定部105を備える点と、ノイズ除去部103に代えてノイズ除去部103bを備える点で第一実施形態における距離測定装置10と異なり、その他の点では距離測定装置10と同じ構成である。
まず、距離差分方式について説明する。除去領域特定部105は、ある画素について、隣の画素との距離を算出する。算出された距離が、予め設定されている閾値よりも大きい場合には、除去領域特定部105は、その画素を除去領域の一部であると判定する。隣の画素とは、例えば上下左右の4つの画素(四近傍)であっても良いし、上下左右に加えて右上、右下、左上、左下の画素も含む8つの画素(八近傍)であっても良いし、さらにその他の画素が含まれても良い。また、閾値と比較される値は、隣の各画素との差の統計値(例えば合計値や平均値や最頻値など)であっても良いし、隣の各画素との差のいずれか一つの代表値であっても良い。除去領域特定部105は、距離画像の全ての画素に対してこのような処理を行い、除去領域を特定する。
次に、領域間差分方式について説明する。除去領域特定部105は、各画素の距離の値に応じて、距離の値が近い複数の画素によって構成される領域を設定する。そして、いずれの領域にも属していない画素を、除去領域として特定する。
領域の設定方法はどのように実現されても良い。例えば、除去領域特定部105は、予め設定された所定の距離(例えば既に存在が判明している壁までの距離)から、所定の範囲内の距離(例えばプラスマイナス10cmの距離)の値を有する領域を上記の領域として設定しても良い。また、除去領域特定部105は、各画素の距離の値に基づいて平面を近似し、同一の平面に近似された画素の集合を上記の領域として設定しても良い。このような平面の近似は、例えば以下に示すようなRansacの手法を適用することによって実現できる。
図12は、第五実施形態における二足歩行ロボット20の機能構成を表す概略ブロック図である。第五実施形態における二足歩行ロボット20は、距離測定装置10を備える。二足歩行ロボット20は、距離測定装置10によって生成されたノイズ除去後距離画像に基づいて行動計画を生成し、行動計画にしたがって動作する。
距離測定装置10は、二足歩行ロボット50の周囲の距離画像を生成し、ノイズ除去後距離画像を出力する。
衝撃タイミング推定部504は、制御部501の制御に基づいて、光学式距離測定部101に対して衝撃が生じるタイミング(以下、「衝撃タイミング」という。)を事前に推定する。光学式距離測定部101に対して生じる衝撃とは、例えば二足歩行ロボット50の足を踏み出して着地させたタイミングで生じる衝撃や、光学式距離測定部101をパン、ロール、チルトさせたタイミングで生じる衝撃などである。
二足歩行ロボット50は、二足歩行ではなく他の手段によって移動するロボットとして構成されても良い。また、距離測定装置10に代えて、距離測定装置10a、距離測定装置10bのいずれかが二足歩行ロボット50に備えられても良い。さらに、距離測定装置10に代えて、物体抽出装置20が二足歩行ロボット50に備えられても良い。ただし、この場合は制御部501及び行動計画制御部503は、物体抽出装置20による物体の抽出結果に基づいて動作する。また、制御部501は、ノイズ除去後距離画像と、その信頼度の判定結果とを対応付けて記憶しても良い。
距離測定装置10のエッジフィルタ102が用いる閾値は、内界センサの誤差に応じて予め設定されても良い。例えば、予め二足歩行ロボットの50の内界センサにおいて生じる誤差を測定し、その最大値と同値又はより大きい値として閾値が設定されても良い。また、この閾値は、光学式距離測定部101の計測精度及び内界センサの誤差の双方に応じて予め設定されても良い。例えば、内界センサの誤差の最大値と同値又はより大きい値と、光学式距離測定部101の計測精度と同値又はより大きい値と、の和が閾値として設定されても良い。
20…物体抽出装置(画像処理装置)
30…ノイズ領域
101,101a…光学式距離測定部
102,102b…エッジフィルタ部(エッジ抽出部)
103…ノイズ除去部(除去部)
104…前処理部
201…物体抽出部
50…二足歩行ロボット(移動体)
501…制御部
502…駆動部
503…行動計画生成部
504…衝撃タイミング推定部
505…距離推定部
506…分別部
Claims (5)
- 輝度画像に基づいて、距離画像からゴースト部分を除去する前処理部と、
前記ゴースト部分を除去した前記距離画像からエッジを抽出するエッジ抽出部と、
前記ゴースト部分を除去した前記距離画像において、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ部分の画素の距離の値を除去する除去部と、
を備える画像処理装置。 - 前記除去部によって前記エッジ部分の画素の距離の値が除去された距離画像から、所定の物体の像を抽出する物体抽出部をさらに備え、
前記エッジ抽出部は、前記物体抽出部によって前記物体の像が抽出された後に入力された前記距離画像において、前記物体の像が抽出された位置の画素と、前記物体の像が抽出されていない位置の画素とで異なる閾値を用いて前記エッジを抽出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 画像処理装置が、輝度画像に基づいて、距離画像からゴースト部分を除去する前処理ステップと、
前記画像処理装置が、前記ゴースト部分を除去した前記距離画像からエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、
前記画像処理装置が、前記ゴースト部分を除去した前記距離画像において、前記エッジ抽出ステップによって抽出されたエッジ部分の画素の距離の値を除去する除去ステップと、
を備える画像処理方法。 - 輝度画像に基づいて、距離画像からゴースト部分を除去する前処理ステップと、
前記ゴースト部分を除去した前記距離画像からエッジを抽出するエッジ抽出ステップと、
前記ゴースト部分を除去した前記距離画像において、前記エッジ抽出ステップによって抽出されたエッジ部分の画素の距離の値を除去する除去ステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。 - 請求項1に記載の画像処理装置と、
前記距離画像を撮像する距離測定部と、
前記距離測定部に対して衝撃が生じるタイミングを推定する衝撃タイミング推定部と、
前記衝撃が生じるタイミングにおいて前記距離測定部によって撮像される前記距離画像に含まれる距離の値を推定する距離推定部と、
前記衝撃が生じるタイミングにおいて前記距離測定部によって撮像された前記距離画像と、前記距離推定部による推定結果とを比較することによって、前記距離画像の信頼度を判定する分別部と、
を備える移動体。
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