JP6257798B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
そこで、例えば特許文献1には、障害物が検出された方向を撮影するカメラによって撮影されたカメラ画像のうち、車両から見て当該障害物よりも遠方に位置する領域の画像の幅を、車両周辺画像(俯瞰画像)の中央方向に圧縮するようにして、車両周辺画像を作成する技術が記載されている。これにより、立体的な障害物が俯瞰画像で歪んで表示されるのを抑制している。また、障害物は、超音波センサ等のセンサを用いて検出される。
実施の形態1.
図1に、この発明の実施の形態1に係る画像処理装置100の構成を示す。図1には、撮影装置1a〜1cと表示装置2についても示している。
画像処理装置100は、画像取得部101と、撮影装置情報記憶部102と、施設情報記憶部103と、視点位置記憶部104と、俯瞰画像作成部105と、差分計算用画像記憶部106と、被写体検出部107と、投影面算出部108と、被写体画像作成部109と、表示画像作成部110とを備えている。
撮影装置情報記憶部102は、撮影装置1a〜1cに関する情報を、撮影装置情報として記憶する。撮影装置情報には、例えば、撮影装置1a〜1cの設置位置、向き、レンズの焦点距離等が含まれる。
施設情報記憶部103は、撮影装置1a〜1cにより撮影されて監視対象となる空間に関する情報を、施設情報(空間情報)として記憶する。施設情報には、例えば、監視対象となる空間の広さ、壁の位置及び高さ、常時設置されている構造物の大きさ及び位置等が含まれる。
視点位置記憶部104は、俯瞰画像を作成する際の視点位置を、記憶する。
差分計算用画像記憶部106は、撮影装置1a〜1cによりあらかじめ撮影されたカメラ画像を、差分計算用画像として記憶する。なお、差分計算用画像は、定期的に取得されて更新されるものとしてもよい。
被写体検出部107は、俯瞰画像作成部105が作成した俯瞰画像と、差分計算用画像とに基づき、被写体位置(物体の位置)を検出する。本発明での被写体とは、施設情報として記憶されている物体以外の物体、また、差分計算用画像に写っている物体以外の物体を指す。つまり、被写体とは、撮影装置1a〜1cが監視する空間内に存在していることを、画像処理装置100があらかじめ知ることのできないものを指す。例えば、撮影装置1a〜1cが監視する空間内を一時的に通過する人等が、被写体にあたる。
被写体画像作成部109は、投影面算出部108が定義した投影面に、カメラ画像を投影するようにして設定して、被写体画像(物体画像)を作成する。
表示画像作成部110は、俯瞰画像作成部105が作成した俯瞰画像と、被写体画像作成部109が作成した被写体画像とを合成した画像を作成し、出力する。
撮影装置情報記憶部102、施設情報記憶部103、視点位置記憶部104、差分計算用画像記憶部106は、例えばハードディスク等の各種の記憶装置で構成される。
俯瞰画像作成部105、被写体検出部107、投影面算出部108、被写体画像作成部109、表示画像作成部110は、例えばCPU(Central Processing Unit)を実装した半導体集積回路等で構成される。
撮影装置情報記憶部102、施設情報記憶部103、視点位置記憶部104、差分計算用画像記憶部106は、画像処理装置100とは別個の記憶装置として画像処理装置100の外部に置かれていてもよい。この場合、当該記憶装置と画像処理装置100とは、電気的に接続されるようにする。
表示装置2は、表示画像作成部110が出力した画像を表示する。表示装置2は、例えば液晶ディスプレイである。
撮影装置情報記憶部102に、撮影装置情報が記憶される(ステップST101)。
続いて、視点位置記憶部104に、視点位置が記憶される(ステップST102)。
続いて、施設情報記憶部103に、施設情報が記憶される(ステップST103)。
続いて、差分計算用画像記憶部106に、差分計算用画像が記憶される(ステップST104)。
ステップST101〜ST104は、撮影装置1a〜1cのカメラ画像から俯瞰画像を作成する処理を行うにあたって、ユーザ等によりあらかじめ実施される処理である。
続いて、俯瞰画像作成部105が、撮影装置情報記憶部102に記憶されている撮影装置情報と、施設情報記憶部103に記憶されている施設情報とに基づき、画像取得部101が取得したカメラ画像から、視点位置記憶部104に記憶されている視点位置から見下ろした際の俯瞰画像を作成する(ステップST106)。
まず、俯瞰画像作成部105は、施設情報を基に、空間内の壁、常時設置されている構造物等をポリゴン化する。これにより、空間内の壁、常時設置されている構造物等は、作成された各ポリゴンの頂点の3次元位置を用いて定義される。
続いて、俯瞰画像作成部105は、各ポリゴンの頂点の3次元位置と撮影装置1aの光学中心を結んだ直線と、撮影装置1aの撮像素子平面との交点に基づき、各ポリゴンの頂点に対応する画素データの3次元位置D=(distx,disty,distz)Tを求める。3次元位置Dは、ベクトルである。上付き文字Tは、転置を表す。また、撮像素子平面とは、撮像素子を構成する受光素子が2次元的に配置されている平面を指す。そして、画素データの3次元位置とは、当該画素データに対応する受光素子の3次元位置を意味する。
頂点P、光学中心C、点Q、点Q’はベクトルであり、式(1)及び式(2)中では太字で示す。
式(2)中のuは撮像素子平面のx軸方向の単位ベクトル、vは当該x軸方向に垂直な撮像素子平面のy軸方向の単位ベクトルを表している。式(2)中のIは、撮像素子平面の中心座標を表すベクトルである。単位ベクトルu,v、中心座標Iは、式(2)中では太字で示している。単位ベクトルu,v、中心座標I及び式(1)中の光学中心Cは、撮影装置情報に基づき求められる。または、もともと撮影装置情報に含まれるようにしてもよい。
式(3)からa,b,tの各値が求まるので、3次元位置Dを求めることができる。
image_x=a×camera_px_width+camera_px_width/2 ・・・(4)
image_y=b×camera_px_height+camera_px_height/2 ・・・(5)
式(4)中のcamera_px_widthは、撮像素子平面のx軸方向に並ぶ受光素子の数(カメラ画像上のx軸方向の画素数)を表す。同様に、式(5)中のcamera_px_heightは、撮像素子平面のy軸方向に並ぶ受光素子の数(カメラ画像上のy軸方向の画素数)を表す。
なお上記では、施設情報を基に、空間内の壁、常時設置されている構造物等をポリゴンとして定義する場合について説明したが、空間内の壁、常時設置されている構造物等の面を点群として定義してもよい。この場合も、上記の方法を用いることで、各点とカメラ画像上での画素位置との対応を、求めることができる。
以上、ステップST106の処理について詳述した。
続いて、被写体検出部107は、ステップST107で求めた重畳領域において、被写体が存在する位置(被写体位置)を求める(ステップST108)。
図3(a)に示す位置関係のもとで撮影装置1a,1bが撮影したカメラ画像は、上記したステップST105,ST106の処理によって、それぞれ俯瞰画像に変換される。そして、上記したステップST107の処理によって、俯瞰画像の重畳領域が求められる。
以上、ステップST108の処理について詳述した。
被写体画像作成部109は、投影面を構成する各点と画素データとの対応を求めて、その対応関係に基づき、投影面にカメラ画像が投影されるように、投影面の各点に対応する画素データをマッピングしていく。なお、このとき、俯瞰画像内の被写体領域と対応している画素データ以外の画素データについてはマスク処理を施し、投影面へのマッピング処理の対象外とすることで、投影面に被写体以外の画像が含まれるのを防ぐことができる。
被写体画像作成部109は、投影面に投影されたカメラ画像を基に、被写体画像を作成する。被写体画像は、投影面に投影されたカメラ画像を、俯瞰画像を作成する際の視点位置から見たときの画像に変換することで作成される。
また、1つのカメラ画像のみを投影面に投影するのであれば、投影面算出部108は、当該カメラ画像を出力する撮影装置に正対する平面を、投影面として定義してもよい。図4(b)は、撮影装置1bのカメラ画像のみを投影する際に定義される、平面状の投影面51を示している。投影面51は、地面に投影した際に例えば被写体位置43を覆うように定義される。
そして、被写体検出部107は、被写体領域41aのうちの、撮影装置1aの位置から最も近い位置を、被写体位置44とする。または、被写体領域41aを複数に分割したうちの、撮影装置1aの位置から最も近い部分を被写体位置44としてもよい。
この被写体位置44において投影面算出部108が定義する投影面は、撮影装置1aに正対する平面状の投影面となる。
しかしながら、センサ類を設けることに関して特に制約が無いのであれば、被写体を検出するためのセンサ類を設けて被写体位置の検出に利用してもよく、この場合も、俯瞰画像の中に、個別に歪みが抑制された被写体画像を作成することができるという上記の効果を得ることが可能である。
例えば赤外線カメラを設け、赤外線カメラが撮影したカメラ画像を用いて被写体検出部107が被写体位置を検出する。このとき、上記したステップST108等で示した被写体検出部107の各処理のうち、差分を取る以外の処理を適宜用いてもよい。
このように、被写体位置の検出の仕方は種々考えられ、説明した以外にも周知の技術を適宜用いて被写体位置を検出してよい。
実施の形態1では、ステップST105からステップST111までの1サイクルの処理が終わり、次に再びステップST105からステップST111までの1サイクルの処理が行われる際、俯瞰画像を作成する際の視点位置は、同じものが用いられる。つまり、画像処理装置100で画像処理を行っている最中は、俯瞰画像の視点位置が固定されていた。実施の形態2では、俯瞰画像の視点位置を変更可能とした画像処理装置200について説明する。
視点位置変更部211以外の構成については、図1と同一又は相当の部分については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
ステップST101〜ST104については、実施の形態1で説明した処理と同様である。
ステップST104に続いて、視点位置変更部211が、視点位置記憶部104に、ユーザが選択又は指定した視点位置を上書きして記憶させる(ステップST212)。このときに視点位置記憶部104に記憶された視点位置を用いて、ステップST212以降の処理が行われる。
ステップST212に続くステップST105〜ST111については、実施の形態1で説明した処理と同様である。
なお、ステップST101〜ST104を終えて初めてステップST212に移る場合、つまり、初回のサイクルである場合において、それまでに視点位置を変更するユーザ操作が行われていなければ、ステップST212は実質的に飛ばされてステップST105へ移る。
Claims (3)
- 撮影装置が撮影した撮影画像を取得する画像取得部と、
前記撮影装置に関しての撮影装置情報と、前記撮影装置が撮影する空間に関しての空間情報とに基づき、前記撮影画像を構成する画素データと前記空間との対応を算出して、前記撮影画像から俯瞰画像を作成する俯瞰画像作成部と、
対応する前記空間情報を有しない物体の位置を検出する物体検出部と、
前記物体の位置における投影面を算出する投影面算出部と、
前記投影面に前記撮影画像を設定して、前記俯瞰画像の視点位置から見たときの前記物体の物体画像を作成する物体画像作成部と、
前記俯瞰画像に前記物体画像を合成して画像を作成する表示画像作成部と、
前記撮影装置情報と前記空間情報とに基づき、前記撮影装置が撮影した差分計算用画像を構成する画素データと前記空間との対応を算出して、前記差分計算用画像から差分計算用俯瞰画像を作成する差分計算用俯瞰画像作成部とを備え、
前記俯瞰画像作成部は、複数の前記撮影装置がそれぞれ撮影した前記撮影画像からそれぞれ前記俯瞰画像を作成し、
前記差分計算用俯瞰画像作成部は、複数の前記撮影装置がそれぞれ撮影した前記差分計算用画像からそれぞれ前記差分計算用俯瞰画像を作成し、
前記物体検出部は、同一の前記撮影装置ごとの前記俯瞰画像と前記差分計算用俯瞰画像との差分から物体領域をそれぞれ求め、前記物体領域同士の重畳部分を、前記物体の位置として検出することを特徴とする画像処理装置。 - 前記投影面算出部は、前記俯瞰画像の視点位置に基づき、前記投影面を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 画像取得部が、撮影装置が撮影した撮影画像を取得する画像取得ステップと、
俯瞰画像作成部が、前記撮影装置に関しての撮影装置情報と、前記撮影装置が撮影する空間に関しての空間情報とに基づき、前記撮影画像を構成する画素データと前記空間との対応を算出して、前記撮影画像から俯瞰画像を作成する俯瞰画像作成ステップと、
物体検出部が、対応する前記空間情報を有しない物体の位置を検出する物体検出ステップと、
投影面算出部が、前記物体の位置における投影面を算出する投影面算出ステップと、
物体画像作成部が、前記投影面に前記撮影画像を設定して、前記俯瞰画像の視点位置から見たときの前記物体の物体画像を作成する物体画像作成ステップと、
表示画像作成部が、前記俯瞰画像に前記物体画像を合成して画像を作成する表示画像作成ステップと、
差分計算用俯瞰画像作成部が、前記撮影装置情報と前記空間情報とに基づき、前記撮影装置が撮影した差分計算用画像を構成する画素データと前記空間との対応を算出して、前記差分計算用画像から差分計算用俯瞰画像を作成する差分計算用俯瞰画像作成ステップとを備え、
前記俯瞰画像作成ステップにおいて、前記俯瞰画像作成部は、複数の前記撮影装置がそれぞれ撮影した前記撮影画像からそれぞれ前記俯瞰画像を作成し、
前記差分計算用俯瞰画像作成ステップにおいて、前記差分計算用俯瞰画像作成部は、複数の前記撮影装置がそれぞれ撮影した前記差分計算用画像からそれぞれ前記差分計算用俯瞰画像を作成し、
前記物体検出ステップにおいて、前記物体検出部は、同一の前記撮影装置ごとの前記俯瞰画像と前記差分計算用俯瞰画像との差分から物体領域をそれぞれ求め、前記物体領域同士の重畳部分を、前記物体の位置として検出することを特徴とする画像処理方法。
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