JP6346868B2 - ステレオ画像処理方法およびその装置 - Google Patents
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Description
d=us1−us2 ・・・・・・(式1)
X=Bus1/d, Y=Bv1/d, Z=Bf/d
Zは、カメラ設置位置から対象物mまでの距離である。
の全領域を探索する(特許文献3参照)。
近年、位相限定相関法では、各種の高精度化手法が開発され、ブロックマッチング法よりも格段に高精度なマッチングが可能となっている。
前記視差算出部は、設定された探索範囲内で基準画像のレール映像の基準点と同じ座標となる対応画像上の一次対応点を算出して、その座標を出力する一次対応点算出手段と、一次対応点から同じ走査線上を「レール抽出による視差」と等しい距離だけ左又は右方向にずらした点を二次対応点とする二次対応点算出手段と、二次対応点から探索範囲の左端または右端までマッチング処理を行って相関値を求めるマッチング処理手段と、マッチング処理手段により算出された相関値を所定の閾値と比較し、相関値が所定の閾値に対して所定の条件を満たすときは第1判定信号を出力し、相関値が所定の閾値に対して所定の条件を満たさないときは第2判定信号を出力する相関値比較手段と、相関値比較手段が第1判定信号を出力したときは、メモリ部に記憶されている「レール抽出による視差値」を読み出し、その「レール抽出による視差値」を基準点の視差と確定する視差読出手段と、相関値比較手段が第2判定信号を出力したときは、粗密探索法によるマッチング処理を実行して視差値を算出する視差算出手段とを有することを特徴とする。
メモリ部に記憶されている「レール抽出による視差値」は、次のいずれかの式により演算されたものである。
dh=Lh(I)−Lh(J)
dh=Rh(I)−Rh(J)
dh={(Lh(I)―Lh(J))+(Rh(I)―Rh(J))}/2
ここで、dhは画像中の高さhでのレールの視差、
Lh(I)は左画像中の高さhにおける左レールのu座標を表す関数、
Lh(J)は右画像中の高さhにおける左レールのu’座標を表す関数、
Rh(I)は左画像中の高さhにおける右レールのu座標を表す関数、
Rh(J)は右画像中の高さhにおける右レールのu’座標を表す関数である。
dh=Lh(I)−Lh(J)
dh=Rh(I)−Rh(J)
dh={(Lh(I)―Lh(J))+(Rh(I)―Rh(J))}/2
ここで、dhは画像中の高さhでのレールの視差、
Lh(I)は左画像中の高さhにおける左レールのu座標を表す関数、
Lh(J)は右画像中の高さhにおける左レールのu’座標を表す関数、
Rh(I)は左画像中の高さhにおける右レールのu座標を表す関数、
Rh(J)は右画像中の高さhにおける右レールのu’座標を表す関数である。
本発明の実施の形態に係るステレオ画像処理方法は、図1に示すように、左右2台のカメラで取得される映像信号に含まれるレールをレール抽出アルゴリズムにより抽出する第1工程P1と、抽出されたレールの座標を基に特定の探索範囲を設定する第2工程P2と、その設定された探索範囲内でマッチング処理を行って視差を算出する第3工程P3とを含む。
第1工程P1は、図2のカメラ装置10L,10Rとレール抽出部20L,20Rにより実行され、上記レール抽出アルゴリズムを用いて、列車運転台に設置された左右2台のカメラで取得される列車前方の映像信号からレールを抽出する。
第1工程P1によりレールが抽出された後は、第2工程P2において、探索範囲設定部30L,30Rにより、レール抽出部20L,20Rによって抽出されたレールの座標を基に基準画像I(n)および対応画像J(n)に探索範囲を絞り込むための特定の領域が設定される。
第2工程において探索範囲が設定されると、次の第3工程として、視差算出部40によりその設定された探索範囲内のみで通常の方法によりマッチング処理が行われて視差が算出される。その探索範囲の外側、たとえば、図10の探索範囲Wb1,Wb2の外側の斜線部では、マッチング処理は行われない。
第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態により探索範囲が絞り込まれた領域におけるマッチング処理による視差算出の速度をさらに高速化させるものである。第2の実施の形態では、図2の視差算出部40が次のように構成され、第3工程における探索範囲内でのマッチング処理が次のように行われる。
dh’=ur1−ur2
から求めることができる。
左カメラで撮影した画像(基準画像)と右カメラで撮影した画像(対応画像)で同じ対象物を見た場合、対応画像では基準画像よりも左の位置に対象物がある。さらに、レールの注目箇所での「レール抽出による視差」が分かっている場合、注目箇所よりもカメラ側に対象物があると、基準画像と対応画像の同じ縦方向の位置における「レール抽出による視差」よりも対象物の視差の方が大きな視差となる。よって、対応画像での探索範囲は基準点と同じ座標の点よりも「レール抽出による視差」だけ左にずらした点の左側のみに限定して探索し、対象物の視差を算出することができる。
画像I(n)およびJ(n)を、それぞれ2−k倍(k=0,1,2,…,kmax−1)だけ縮小する(k=0の時は原画像I(n)およびJ(n)を示し、k=kmaxの時に抽出すべき探索窓より小さくならない最小の縮小画像とするようにkmaxを定める)ことにより、一連の階層画像Ik(n) およびJk(n)を生成する。
●ステップ2
第kmax階層上の画像Ikmax(n)の基準点をpkmax、画像Jkmax(n)の対応点をqkmaxとする。また、pkmaxの座標を(2−kmaxu,2−kmaxv)、qkmaxの座標を(2−kmaxu,2−kmaxv)とする。
●ステップ3
画像Ikmax (n)において、中心がpkmaxとなるように探索窓を抽出する。同様に、画像Jkmax(n)において、中心がq’ kmaxとなるように探索窓を抽出する。
マッチング処理を用いて、ピクセル精度の平行移動量δを求める。第kmax階層における対応点qkmaxの座標を次式で与える。
qkmax=q’kmax+(δ,0)
このとき、δ>0とならないように探索範囲を限定しておく。または、上記[探索範囲の縮小]に記載の探索範囲とする。
●ステップ4
k=m(m≦kmax)の時、第m階層上の画像Im(n)の対応点qmの座標(um,2−mv)を求めていたとすると、I=m−1として、第m−1階層上の基準点pm−1の座標を次式で与える。
pm−1=(2−(m−1)u,2−(m−1)v)
次に、第m−1階層上の対応点qm−1の初期値q’m−1を次式で与える。
q’m−1=(2um,2−(m−1)v)
●ステップ5
画像Im−1(n)において、中心がpm−1となるように探索窓を抽出する。同様に、画像Jm−1(n)において、中心がq’m−1となるように探索窓を抽出する。マッチング処理を用いて、平行移動量δを求める。第m−1階層における対応点qm−1の座標を次式で与える。
qm−1=q’m−1+(δ,0)
●ステップ6
k=m−2,m−3,…,0を代入して、ステップ4からステップ6を繰り返し、p0を最終的な基準点p、q0を最終的な対応点qとする。
以上に示した処理ステップ1〜6により、基準点pの対応点qを求めることができる。
J(n) 対応画像
p,r 基準点
q,s 対応点
Wa1,Wa2;Wb1,Wb2 探索範囲
1 ステレオ画像処理装置
10L,10R カメラ装置
20L,20R レール抽出部
30L,30R 探索範囲設定部
40 視差算出部
50 距離計測部
Claims (6)
- ステレオ画像をマッチング処理して視差を算出するステレオ画像処理方法であって、
2台のカメラで取得される鉄道線路のステレオ画像に含まれるレールをそれぞれ抽出し、
その抽出されたレールの各画像上の座標を基に特定の領域に絞り込んだ探索範囲を設定し、
前記探索範囲は、基準画像と対応画像のそれぞれにおいて左右のレールの座標が算出されたとき、横方向の位置として最も左と判断された座標と、最も右と判断された座標をそれぞれ左端と右端とし、これを通る縦直線と画像の上辺と下辺を辺とした特定の形状とし、
その設定された探索範囲内でマッチング処理を行って、視差を算出する、
ことを特徴とするステレオ画像処理方法。 - ステレオ画像をマッチング処理して視差を算出するステレオ画像処理方法であって、
2台のカメラで取得される鉄道線路のステレオ画像に含まれるレールをそれぞれ抽出し、
その抽出されたレールの各画像上の座標を基に特定の領域に絞り込んだ探索範囲を設定し、
前記探索範囲は、画面の最下部のレールまたは見たい距離のレール端部の座標を基準として設定された鉄道の建築限界または車両限界であり、
その設定された探索範囲内でマッチング処理を行って、視差を算出する、
ことを特徴とするステレオ画像処理方法。 - 請求項1または2に記載のステレオ画像処理方法において、上記探索範囲内でのマッチング処理において、基準画像の基準点と同じ座標となる対応画像上の点から同じ走査線上の「レール抽出による視差」だけずらした点から探索範囲の左端まで、または右端までマッチング処理により相関値を算出し、その相関値が予め設定した閾値に対して所定の条件を満たす場合は「レール抽出による視差」を視差と確定し、相関値が所定の条件を満たさない場合は粗密探索法を実施して視差を算出することを特徴とするステレオ画像処理方法。
- ステレオ画像をマッチング処理して視差を算出するステレオ画像処理装置であって、
列車運転台に設置された2台のカメラ装置と、そのカメラ装置によりそれぞれ取得されるステレオ画像に含まれるレールを抽出する2台のレール抽出部と、各レール抽出部により抽出されたレールの各画像上の座標を基に特定の領域に絞り込んだ探索範囲を設定する探索範囲設定部と、探索範囲設定部により設定されたそれぞれの探索範囲内でマッチング処理を行って、視差を算出する視差算出部とを有し、
前記視差算出部は、設定された探索範囲内で基準画像のレール映像の基準点と同じ座標となる対応画像上の一次対応点を算出して、その座標を出力する一次対応点算出手段と、一次対応点から同じ走査線上を「レール抽出による視差」と等しい距離だけ左又は右方向にずらした点を二次対応点とする二次対応点算出手段と、二次対応点から探索範囲の左端または右端までマッチング処理を行って相関値を求めるマッチング処理手段と、マッチング処理手段により算出された相関値を所定の閾値と比較し、相関値が所定の閾値に対して所定の条件を満たすときは第1判定信号を出力し、相関値が所定の閾値に対して所定の条件を満たさないときは第2判定信号を出力する相関値比較手段と、相関値比較手段が第1判定信号を出力したときは、メモリ部に記憶されている「レール抽出による視差値」を読み出し、その「レール抽出による視差値」を基準点の視差と確定する視差読出手段と、相関値比較手段が第2判定信号を出力したときは、粗密探索法によるマッチング処理を実行して視差値を算出する視差算出手段とを有することを特徴とするステレオ画像処理装置。 - 請求項4記載のステレオ画像処理装置において、
メモリ部に記憶されている「レール抽出による視差値」は、次のいずれかの式、
dh=Lh(I)−Lh(J)
dh=Rh(I)−Rh(J)
dh={(Lh(I)―Lh(J))+(Rh(I)―Rh(J))}/2
ここで、dhは画像中の高さhでのレールの視差、
Lh(I)は左画像中の高さhにおける左レールのu座標を表す関数、
Lh(J)は右画像中の高さhにおける左レールのu’座標を表す関数、
Rh(I)は左画像中の高さhにおける右レールのu座標を表す関数、
Rh(J)は右画像中の高さhにおける右レールのu’座標を表す関数である。
により演算されたものであることを特徴とするステレオ画像処理装置。 - 請求項4記載のステレオ画像処理装置において、
「レール抽出による視差値」をメモリ部から読み出すことに代えて、列車走行とともに請求項5記載のいずれかの式を演算して得られる「レール抽出による視差値」を用いることを特徴とするステレオ画像処理装置。
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