JP6267486B2 - 画像処理装置、画像処理方法 - Google Patents
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Description
第1のパターンが投影された前記対象物の第1の撮像画像を構成する各画素の輝度値から成る輝度値波形と、該第1のパターンにおける明暗を反転させた第2のパターンが投影された前記対象物の第2の撮像画像を構成する各画素の輝度値から成る輝度値波形と、の交点の数を求める手段と、
前記取得した撮像画像の画素数に対する前記交点の数の割合に応じて、前記パターンを投影する投影手段から投影される該パターンの明暗を制御するためのパラメータ、及び前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータ、のうち少なくともいずれか一方を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする。
先ず、本実施形態に係る画像処理装置(距離計測装置)の機能構成例について、図1のブロック図を用いて説明する。図1の如く、画像処理装置は、対象物5にパターン光を投影する投影部30と、パターン光が投影された対象物5を撮像する撮像部20と、投影部30及び撮像部20を制御し、空間符号化法に基づいて対象物5に対する距離計測を行う画像処理部40とを有する。
ここで、Lは、輝度階調値PLの点(輝度階調値NLの点)の画像座標(横軸の値)である。以下では説明を簡単にするために、交点位置Cを、輝度階調値PLの点(輝度階調値NLの点)の画像座標を基準とした相対位置で説明するため、C=DL/(DL+DR)とする。
交点のサブピクセル位置推定誤差ΔCが小さいほど、距離計測誤差は小さくなる。(式2)から、サブピクセル位置推定誤差ΔCを低減するためには、分母(輝度階調値の差分であるDLやDRの値)を大きくすればよいことがわかる。輝度階調値の差分DL(DR)は、輝度階調値に比例して大きくなる。さらに、撮像素子ノイズσのうち、ショットノイズ成分は輝度階調値の平方根の値に比例する特性を示すことが多いので、輝度階調値の大きさを大きくすると相対的にノイズσの影響は小さくなる。輝度階調値を大きくするためには、撮像部20における露光量を大きくする、または、パターン光の明るさを明るく、するという2通りの方法がある。
第1の実施形態では、パターン位置の特定に、空間符号化法のポジティブパターン波形とネガティブパターン波形との交点位置を用いる方法を述べたが、パターン位置の特定方法はこれに限るものではない。例えば、輝度階調波形のピーク位置を用いてパターン位置を特定するようにしても構わない。パターン光としては、例えば図14に示す複数本のライン光から構成されるパターン光を用いることができる。輝度階調波形からピーク位置を求める方法としては、輝度階調波形の差分値(微分値)を求め、差分値が0となる位置をピーク位置とする方法を用いることが多い。
本実施形態に係る画像処理装置の機能構成例について、図10のブロック図を用いて説明する。なお、図10において、図1に示した機能部と同じ機能部には同じ参照番号を付しており、これらの機能部に係る説明は省略する。図10に示した構成は、図1の構成において、明暗判定部42を適切露光量算出部47に置き換えた構成となっている。
画像処理部40を構成する各機能部は何れもハードウェアで構成しても良いが、ソフトウェア(コンピュータプログラム)で構成しても良い。このような場合、このコンピュータプログラムをインストールすると該コンピュータプログラムを実行する装置は、画像処理部40に適用可能である。画像処理部40に適用可能な装置のハードウェア構成例について、図16のブロック図を用いて説明する。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (12)
- パターンが投影された対象物を撮像手段によって撮像した撮像画像を取得する取得手段と、
第1のパターンが投影された前記対象物の第1の撮像画像を構成する各画素の輝度値から成る輝度値波形と、該第1のパターンにおける明暗を反転させた第2のパターンが投影された前記対象物の第2の撮像画像を構成する各画素の輝度値から成る輝度値波形と、の交点の数を求める手段と、
前記取得した撮像画像の画素数に対する前記交点の数の割合に応じて、前記パターンを投影する投影手段から投影される該パターンの明暗を制御するためのパラメータ、及び前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータ、のうち少なくともいずれか一方を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記割合が閾値以下であれば、前記投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータを該パターンがより暗くなるように制御する、若しくは前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータを該露光量がより小さくなるように制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、前記割合が閾値以下であれば、前記投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータを該パターンがより暗くなるように制御する、且つ前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータを該露光量がより小さくなるように制御することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、前記割合が閾値を超えている場合には、前記交点の数に対する、画素値が飽和している画素を参照して求めた交点の数の割合を第2の割合として求め、
該第2の割合が閾値を超えている場合には、前記投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータを該パターンがより暗くなるように制御する、若しくは前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータを該露光量がより小さくなるように制御し、
該第2の割合が閾値以下であれば、前記投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータを該パターンがより明るくなるように制御する、若しくは前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータを該露光量がより大きくなるように制御する
ことを特徴とする請求項2または3に記載の画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記割合が閾値を超えている場合には、前記交点の数に対する、画素値が飽和している画素を参照して求めた交点の数の割合を第2の割合として求め、
該第2の割合が閾値を超えている場合には、前記投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータを該パターンがより暗くなるように制御する、且つ前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータを該露光量がより小さくなるように制御し、
該第2の割合が閾値以下であれば、前記投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータを該パターンがより明るくなるように制御する、且つ前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータを該露光量がより大きくなるように制御する
ことを特徴とする請求項2または3に記載の画像処理装置。 - 更に、
前記撮像手段による撮像画像を用いて、前記対象物に対する距離計測を行う手段を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像処理装置。 - 前記撮像画像は、前記撮像手段により撮像された画像において前記対象物が写っている領域内の画像であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像処理装置。
- パターンが投影された対象物を撮像手段によって撮像された撮像画像を取得する取得手段と、
前記撮像画像からパターンの位置をパターン位置として検出するために参照したそれぞれの画素の画素値のうち最大の画素値を特定し、前記撮像画像から検出するそれぞれのパターン位置について特定した該最大の画素値の分布を取得する手段と、
前記分布を用いて、前記パターンを投影した投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータ、若しくは前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータ、を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記分布において、飽和レベル以上の画素値を有する画素数を前記パターン位置の数で割った値が閾値と等しくなるように、前記投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータ、若しくは前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータ、を制御することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 画像処理装置が行う画像処理方法であって、
前記画像処理装置の取得手段が、パターンが投影された対象物を撮像手段によって撮像した撮像画像を取得する取得工程と、
前記画像処理装置の演算手段が、第1のパターンが投影された前記対象物の第1の撮像画像を構成する各画素の輝度値から成る輝度値波形と、該第1のパターンにおける明暗を反転させた第2のパターンが投影された前記対象物の第2の撮像画像を構成する各画素の輝度値から成る輝度値波形と、の交点の数を求める工程と、
前記画像処理装置の制御手段が、前記取得した撮像画像の画素数に対する前記交点の数の割合に応じて、前記パターンを投影する投影手段から投影される該パターンの明暗を制御するためのパラメータ、及び前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータ、のうち少なくともいずれか一方を制御する制御工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理装置が行う画像処理方法であって、
前記画像処理装置の取得手段が、パターンが投影された対象物を撮像手段によって撮像された撮像画像を取得する取得工程と、
前記画像処理装置の分布を取得する手段が、前記撮像画像からパターンの位置をパターン位置として検出するために参照したそれぞれの画素の画素値のうち最大の画素値を特定し、前記撮像画像から検出するそれぞれのパターン位置について特定した該最大の画素値の分布を取得する工程と、
前記画像処理装置の制御手段が、前記分布を用いて、前記パターンを投影した投影手段から投影されるパターンの明暗を制御するためのパラメータ、若しくは前記撮像手段の露光量を制御するためのパラメータ、を制御する制御工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1乃至9の何れか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
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