JP6355052B2 - 撮像装置、画像処理装置、撮像方法および記録媒体 - Google Patents
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Description
自動車の安全運転支援システムや、移動ロボットの遠隔操作システム、あるいは不審者等を検出する監視カメラシステムなどにおいて、ユーザおよびシステムが判断や制御を行うためには、システムの周辺の画像と監視対象の3次元位置の情報が必要となる。特に人や車などの監視対象が移動する場合や、さらに自動車、ロボットなどのシステム自身が移動する場合、より広い視野角の画像と監視対象などの3次元位置とを取得することが重要である。
本実施の形態では、本開示の撮像装置を、車載用の障害物検知に用いた例を説明する。
本実施の形態においては、視差の推定(対応点の検出)における誤差の影響を低減し、選択位置情報に含まれる3次元位置の誤差がより少なくなるように構成した撮像装置を説明する。本実施の形態の撮像装置の構成は、実施の形態1において説明した撮像装置1の構造と同じである。したがって、本実施の形態に関しても、図1A、図2、図3に示される撮像装置1の構成を援用して説明する。
100 撮像部
100a〜100d カメラ
110 画像処理部
111 位置算出部
112 位置選択部
113 画像補完部
114 カメラパラメタ記憶部
115 カメラパラメタ取得部
120 障害物検出部
130 ディスプレイ
Claims (14)
- 複数の画像を撮影するとともに、取得した前記複数の画像から3次元位置を算出し、前記複数の画像と前記3次元位置の情報とを出力する撮像装置であって、
少なくとも3つのカメラの各々を利用して撮影を行うことにより、前記複数の画像を生成し出力する撮像部であって、各カメラは、光軸が互いに平行であり、かつ、近接するように配置されている、撮像部と、
前記各カメラの物理的な配置に関する外部パラメタ、前記各カメラの特性に関する内部パラメタ、および、各カメラの画像において、他のカメラによって遮蔽された領域であるか否かの情報を含む遮蔽情報を含むカメラパラメタを、あらかじめ記憶するカメラパラメタ記憶部と、
前記複数の画像、および前記カメラパラメタを受け取り、前記複数の画像を利用した2つ以上の画像の組と前記カメラパラメタから複数点の3次元位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部で算出した前記複数点の位置情報、および前記カメラパラメタ記憶部が記憶する遮蔽情報を受け取り、前記複数点の位置情報から、遮蔽のない被写体領域の位置情報を選択して選択位置情報として出力する位置選択部と、
前記複数の画像および前記選択位置情報を受け取って、前記選択位置情報に基づいて、前記複数の画像の一つに存在する遮蔽領域を他の画像を用いて補完した補完画像を生成し、前記補完画像および前記選択位置情報を出力する画像補完部と
を有する、撮像装置。 - 前記少なくとも3つのカメラの各視野角は、160度から180度の角度、または、180度以上230度以下の角度を含む、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記少なくとも3つのカメラのうちの隣り合う2つのカメラの光軸中心間の距離は、前記2つのカメラのレンズ直径の和より小さい、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記隣り合う2つのカメラの光軸中心間の距離は、2つのカメラのレンズ直径の平均とおおむね同じである、請求項3に記載の撮像装置。
- 前記位置選択部は、前記遮蔽情報に基づいて、前記複数点の位置情報から、遮蔽されていない領域の位置情報を選択するとともに、選択した位置情報に対して、視差の大きさに基づいて重みづけ加算を行い、選択位置情報を生成する、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記位置選択部は、選択した位置情報に対して、視差の大きさに基づいて重みづけ加算を行い、視差の大きい位置情報の重みを大きくして前記選択位置情報を生成する、請求項5に記載の撮像装置。
- 前記位置選択部は、選択した位置情報に対して、視差の大きさに基づいて重みづけ加算を行い、視差の半径方向成分と接線方向の成分に基づいて重みづけ加算を行って前記選択位置情報を生成する、請求項5に記載の撮像装置。
- 前記位置選択部は、選択した位置情報に対して、視差の大きさに基づいて重みづけ加算を行い、視差の接線方向の接線方向の成分が大きく、半径方向の成分が小さいほど重みを大きくして前記選択位置情報を生成する、請求項7に記載の撮像装置。
- 画像の撮像と3次元位置を取得する撮影空間が、平面にそった3次元空間である場合に、平面の法線とカメラの光軸は概ね平行になるように配置されている、請求項1に記載の撮像装置。
- 請求項1に記載の前記撮像装置と、
前記補完画像と前記選択位置情報とを受け取って、前記選択位置情報に基づいて障害物領域を検出し、検出した障害物領域を識別可能に表示した合成画像を生成する障害物検出部と、
前記合成画像を表示するディスプレイと
を有する、監視システム。 - 複数の画像から3次元位置を算出し、前記複数の画像と前記3次元位置を出力する画像処理装置であって、
前記複数の画像は、光軸が互いに平行であり、かつ、近接するように配置された少なくとも3つのカメラを利用して撮影されており、
前記各カメラの物理的な配置に関する外部パラメタ、前記各カメラの特性に関する内部パラメタ、および、各カメラの画像において、他のカメラによって遮蔽された領域であるか否かの情報を含む遮蔽情報を含むカメラパラメタを、あらかじめ記憶するカメラパラメタ記憶部と、
前記複数の画像、および前記カメラパラメタを受け取り、前記複数の画像を利用した2つ以上の画像の組と前記カメラパラメタから複数点の3次元位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部で算出した複数点の位置情報、およびカメラパラメタ記憶部から遮蔽情報を受け取り、前記複数点の位置情報から、遮蔽のない被写体領域の位置情報を選択して選択位置情報として出力する位置選択部と、
前記複数の画像および前記選択位置情報を受け取って、前記選択位置情報に基づいて、前記複数の画像の一つに存在する遮蔽領域を他の画像を用いて補完した補完画像を生成し、前記補完画像および前記選択位置情報を出力する画像補完部と
を有する、画像処理装置。 - 撮像装置を利用する撮像方法であって、
前記撮像装置は、複数の画像を撮影して、前記複数の画像から3次元位置を算出し、前記複数の画像と前記3次元位置の情報とを出力し、かつ、撮像部およびカメラパラメタ記憶部を備えており、
前記撮像部は、光軸が互いに平行であり、かつ、近接するように配置された少なくとも3つのカメラの各々を利用して撮影を行い、前記複数の画像を生成し出力し、
前記カメラパラメタ記憶部は、前記各カメラの物理的な配置に関する外部パラメタ、前記各カメラの特性に関する内部パラメタ、および、各カメラの画像において、他のカメラによって遮蔽された領域であるか否かの情報を含む遮蔽情報を含むカメラパラメタを記憶しており、
前記撮像方法は、
前記複数の画像を利用した2つ以上の画像の組と前記カメラパラメタから複数点の3次元に位置を算出するステップと、
前記複数点の位置情報および前記カメラパラメタを受け取り、前記複数点の位置情報から、遮蔽のない被写体領域の位置情報を選択して選択位置情報として出力するステップと、
前記選択位置情報に基づいて、前記複数の画像の一つに存在する遮蔽領域を他の画像を用いて補完した補完画像を生成するステップと、
前記補完画像および前記選択位置情報を出力するステップと
を包含する、撮像方法。 - プロセッサを有する装置に画像処理を実行させるための画像処理プログラムであって、
前記画像処理プログラムは複数の画像から3次元位置を算出し、前記複数の画像と前記3次元位置を出力する画像処理装置のコンピュータによって実行され、
前記複数の画像は、光軸が互いに平行であり、かつ、近接するように配置された少なくとも3つのカメラを利用して撮影されており、
前記画像処理装置は、前記各カメラの物理的な配置に関する外部パラメタ、前記各カメラの特性に関する内部パラメタ、および、各カメラの画像において、他のカメラによって遮蔽された領域であるか否かの情報を含む遮蔽情報を含むカメラパラメタを、あらかじめ記憶しており、
前記画像処理プログラムは、前記コンピュータに、
前記複数の画像、および前記カメラパラメタを受け取るステップと、
前記複数の画像を利用した2つ以上の画像の組と前記カメラパラメタから複数点の3次元位置を算出するステップと、
前記複数点の位置情報および前記カメラパラメタを受け取り、前記複数点の位置情報から、遮蔽のない被写体領域の位置情報を選択して選択位置情報として出力するステップと、
前記選択位置情報に基づいて、前記複数の画像の一つに存在する遮蔽領域を他の画像を用いて補完した補完画像を生成するステップと、
前記補完画像および前記選択位置情報を出力するステップと
を実行させる、画像処理プログラム。 - 第1のカメラ、第2のカメラ、第3のカメラを含む複数のカメラを含み、前記複数のカメラは各々画像データを出力し、前記複数のカメラの光軸は平行で、前記複数のカメラは近接して配置された撮像部と、
前記複数のカメラの位置情報、前記複数のカメラの焦点距離、前記複数の画像データの各画素が遮蔽領域に含まれるか否かを示す情報を含む遮蔽情報を含むカメラパラメタを取得するカメラパラメタ取得部と、前記遮蔽領域に含まれる画素は、撮像装置に含まれる部分を撮像した画素であり、
前記画像データ、前記カメラパラメタに基づいて複数の位置情報を生成する位置算出部と、前記複数の位置情報の各々は、3次元位置情報と画素ペア情報を含み、前記画素ペア情報で特定される2つの画素は対応点であり前記3次元位置情報は前記2つの画素の位置情報に基づいて決定され、
選択位置情報を生成する位置選択部と、
前記選択位置情報は、前記複数の位置情報から、所定の位置情報を選択して生成され、前記所定の位置情報の各々は所定の画素ペア情報を含み、前記所定の画素ペア情報で特定される画素はいずれも前記遮蔽領域に含まれない、
前記選択位置情報に含まれる画素ペア情報によって特定される選択された画素の画素値を使用して、前記第3のカメラで撮影された画像データに含まれ、かつ、遮蔽領域に含まれる対象画素の画素値を決定する画像補完部を含み、
前記選択された画素は前記第1のカメラまたは前記第2のカメラで撮影された画像データの画素であり、前記対象画素と前記選択された画素の1つは対応点に位置し、前記対象画素と前記選択された画素の1つが対応点に位置するか否かは、前記カメラパラメタと前記選択された画素に対応する3次元位置情報に基づいて決定される、撮像装置。
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