JPH10267955A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
画像処理装置および画像処理方法Info
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- JPH10267955A JPH10267955A JP9073204A JP7320497A JPH10267955A JP H10267955 A JPH10267955 A JP H10267955A JP 9073204 A JP9073204 A JP 9073204A JP 7320497 A JP7320497 A JP 7320497A JP H10267955 A JPH10267955 A JP H10267955A
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- image
- imaging
- ccd camera
- light
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Abstract
を反射する反射鏡1により反射された光と、反射鏡1の
中央部を透過した光は、CCDカメラ2に入射される。
前方、または、上下左右方画像抽出部3−1乃至3−5
は、CCDカメラ2から出力された画像より、反射鏡の
中央部の透過部を透過した光、または、上下左右方向の
反射鏡1−1乃至1−4により反射された光に対応する
画像を抽出し、特徴点抽出部4−1乃至4−5にそれぞ
れ供給する。特徴点抽出部4−1乃至4−5は、それぞ
れの画像の特徴点を抽出し、オプティカルフロー算出部
5−1乃至5−5に供給する。オプティカルフロー算出
部5−1乃至5−5は、特徴点の動きをその前または後
のフレームを参照して算出し、画像の移動方向を推定す
る。移動方向判定部6は、オプティカルフロー算出部5
−1乃至5−5により算出された特徴点の移動方向によ
り、CCDカメラ2の移動方向を判定する。
Description
び画像処理方法に関し、特に、装置自体の移動方向を検
出することが可能な画像処理装置および画像処理方法に
関する。
は、目的地に正確に移動するためには、ロボットが現在
移動している方向を正確に検出する必要が生ずる。
トなどでは、例えば、ロボットの進行方向の画像をCC
Dカメラなどにより撮像し、撮像された画像の特徴点を
抽出した後、特徴点のオプティカルフロー(Optical Fl
ow:光学的移動)などを求めることにより、移動方向を
特定するようになされていた。
うな方法では、例えば、ロボットが左方向に平行移動し
た場合、あるいは、ロボットが左方向に回転(方向転
換)した場合の何れの場合においても、撮像される画像
の特徴点は左から右方向へ移動する(特徴点が左から右
へ移動する)ことになるので、これらの区別は困難であ
った。換言すると、取得される情報量が限定されている
ため、移動方向を正確に判定することが困難であるとい
う課題があった。
複数のCCDカメラを装備し、それぞれ異なる方向の画
像を撮像させ、各々の画像の移動方向からロボット自体
の移動方向を検出することが考えられる。しかしなが
ら、このような方法では、複数のCCDカメラが必要に
なるので、コストが高くつくという課題があった。
れたものであり、移動方向を正確に、しかも簡単に検出
することができる画像処理装置を低コストで実現するこ
とを目的とするものである。
理装置は、所定の視野を有する撮像手段と、撮像手段の
視野の光軸方向とは異なる、少なくとも1方向の光を反
射して、撮像手段に入射する反射手段と、撮像手段から
出力される画像信号のうち、光軸方向に対応する画像信
号を抽出する第1の抽出手段と、撮像手段から出力され
る画像信号のうち、反射手段からの入射光に対応する画
像信号を抽出する第2の抽出手段と、第1および第2の
抽出手段により抽出された画像信号のそれぞれの特徴点
を抽出する特徴点抽出手段と、特徴点抽出手段により抽
出された特徴点のオプティカルフローから、撮像手段の
移動している方向を算出する算出手段とを備えることを
特徴とする。
視野を有する撮像ステップと、撮像ステップの視野の光
軸方向とは異なる、少なくとも1方向の光を反射して、
撮像ステップに入射する反射ステップと、撮像ステップ
から出力される画像信号のうち、光軸方向に対応する画
像信号を抽出する第1の抽出ステップと、撮像ステップ
から出力される画像信号のうち、反射ステップからの入
射光に対応する画像信号を抽出する第2の抽出ステップ
と、第1および第2の抽出ステップにより抽出された画
像信号のそれぞれの特徴点を抽出する特徴点抽出ステッ
プと、特徴点抽出ステップにより抽出された特徴点のオ
プティカルフローから、撮像ステップの移動している方
向を算出する算出ステップとを備えることを特徴とす
る。
は、撮像手段は所定の視野を有し、撮像手段の視野の光
軸方向とは異なる、少なくとも1方向の光を反射手段が
反射して、撮像手段に入射し、撮像手段から出力される
画像信号のうち、光軸方向に対応する画像信号を第1の
抽出手段が抽出し、撮像手段から出力される画像信号の
うち、反射手段からの入射光に対応する画像信号を第2
の抽出手段が抽出し、第1および第2の抽出手段により
抽出された画像信号のそれぞれの特徴点を特徴点抽出手
段が抽出し、特徴点抽出手段により抽出された特徴点の
オプティカルフローから、撮像手段の移動している方向
を算出手段が算出する。例えば、CCDカメラのように
所定の視野を有する撮像手段に対して、撮影手段の光軸
に対して上下左右の計4方向からの光を4枚の反射鏡か
らなる反射手段がそれぞれ反射して入射するとともに、
4枚の反射鏡の中央部に設けられた透過部を透過した光
軸方向の光を入射し、第1の抽出手段は、透過部を透過
した光に対応する画像を抽出し、第2の抽出手段は、4
枚の反射鏡により反射された上下左右方向の光に対応す
る画像をそれぞれ抽出し、特徴点抽出手段は、第1およ
び第2の抽出手段により抽出されたそれぞれの画像の特
徴点を抽出し、算出手段は、特徴点抽出手段により抽出
された合計5枚の画像の特徴点のオプティカルフローか
ら撮像手段の移動方向を算出する。
は、撮像ステップは所定の視野を有し、撮像ステップの
視野の光軸方向とは異なる、少なくとも1方向の光を反
射ステップが反射して、撮像ステップに入射し、撮像ス
テップから出力される画像信号のうち、光軸方向に対応
する画像信号を第1の抽出ステップが抽出し、撮像ステ
ップから出力される画像信号のうち、反射ステップから
の入射光に対応する画像信号を第2の抽出ステップが抽
出し、第1および第2の抽出ステップにより抽出された
画像信号のそれぞれの特徴点を特徴点抽出ステップが抽
出し、特徴点抽出ステップにより抽出された特徴点のオ
プティカルフローから、撮像ステップの移動している方
向を算出ステップが算出する。例えば、CCDカメラの
ように所定の視野を有する撮像ステップに対して、撮影
ステップの光軸に対して上下左右の計4方向からの光を
4枚の反射鏡からなる反射ステップがそれぞれ反射して
入射するとともに、4枚の反射鏡の中央部に設けられた
透過部を透過した光軸方向の光を入射し、第1の抽出ス
テップは、透過部を透過した光に対応する画像を抽出
し、第2の抽出ステップは、4枚の反射鏡により反射さ
れた上下左右方向の光に対応する画像をそれぞれ抽出
し、特徴点抽出ステップは、第1および第2の抽出ステ
ップにより抽出されたそれぞれの画像の特徴点を抽出
し、算出ステップは、特徴点抽出ステップにより抽出さ
れた合計5枚の画像の特徴点のオプティカルフローから
撮像ステップの移動方向を算出する。
成例を示すブロック図である。この図において、反射鏡
1(反射手段)は、図2の正面図に示すように、4枚の
略台形の平面鏡(上方画像用鏡1−1、下方画像用鏡1
−2、左方向用鏡1−3、および、右方向用鏡1−4)
の上底部をCCDカメラ2(撮像手段)に対向させると
ともに、その反射面が外側を向くようにそれぞれの斜辺
部を相互に連結させて形成されおり、CCDカメラ2か
ら所定の距離だけ離れた位置に固定されている。即ち、
これら4枚の鏡は、台形の下底が上底よりも紙面の奥の
方になるように配置されており、紙面の上方向から観察
した場合には、凸形状となる。これら4枚の鏡は、CC
Dカメラ2の光軸に対して上下左右方向の光を反射し
て、CCDカメラ2に入射するようになされている。ま
た、その中央部に設けられている透過部(反射鏡1−1
乃至1−4の上底を4辺とする透過部)は、光軸方向の
光を透過してCCDカメラ2に入射するようになされて
いる。
カメラ2との位置関係を説明する図である。この図に示
すように、反射鏡1−1乃至1−4は、CCDカメラ2
の前方に配置されており、図4に示すように、CCDカ
メラ2の光軸に対して上下左右方向の光を反射してCC
Dカメラ2に入射するようになされている。また、反射
鏡1−1乃至1−4の上底部を4辺とする透過部から
は、CCDカメラ2の光軸方向の光が入射される。
た光は、対応する画像信号に変換されて出力される。図
5は、CCDカメラ2から出力される画像の一例を示す
図である。この図に示すように、CCDカメラ2から出
力される画像は、反射鏡1−1乃至1−4の中央の透過
部を透過した前方画像、反射鏡1−1により反射された
上方画像、反射鏡1−2により反射された下方画像、反
射鏡1−3により反射された左方画像、および、反射鏡
1−4により反射された右方画像の複合画像である。
は、図5に示す前方画像(反射鏡の中央を透過した光に
対応する画像)を抽出するようになされている。また、
上方画像抽出部3−2(第2の抽出部)は、反射鏡1−
1により反射された光に対応する画像を抽出するように
なされてている。同様にして、下方画像抽出部3−3
(第2の抽出部)、左方画像抽出部3−4(第2の抽出
部)、または、右方画像抽出部3−5(第2の抽出部)
は、それぞれ、反射鏡1−2乃至1−4により反射され
た光に対応する画像を抽出するようになされている。
出手段)は、前、および、上下左右方向の画像抽出部3
−1乃至3−5により抽出された画像信号から所定の特
徴点(例えば、画素値が隣接部分に比べて大きく変化す
る部分)を抽出するようになされている。
5(算出手段)は、特徴点抽出部4−1乃至4−5によ
り抽出された特徴点のオプティカルフロー(特徴点の移
動方向)を算出するようになされている。これらのオプ
ティカルフローは、上下左右方向の移動の有無、拡大も
しくは縮小の有無、または、右もしくは左方向の回転の
有無として算出される。
ィカルフロー算出部5−1乃至5−5により算出された
オプティカルフローを総合して、CCDカメラ2の移動
方向を判定するようになされている。
明する。
ト(以下、ロボットと略記する)の所定の部分に固定さ
れているとする。そのような場合において、例えば、ロ
ボットが前方(カメラの光軸方向)へ移動したとする。
画像抽出部3−1乃至3−5は、CCDカメラ2から出
力される画像信号から、図5に示す前方画像、および、
上下左右方向の画像を抽出し、特徴点抽出部4−1乃至
4−5に供給する。
ば、画素値が隣接部分に比べて大きく変化する点をそれ
ぞれの画像から抽出し、抽出された点を特徴点とする。
そして、抽出された特徴点をオプティカルフロー算出部
5−1乃至5−5に供給する。
5は、特徴点抽出部4−1乃至4−5により抽出された
特徴点の移動している方向を、現在の特徴点の位置と、
その直前の特徴点の位置とを比較するすることにより算
出する。例えば、自走ロボットが前方(CCDカメラ2
の光軸方向)に移動している場合、前方画像の特徴点は
光軸を中心点として放射状に移動(拡散)することにな
る。
ら下に向かって移動する。更に、下方画像では、特徴点
は下から上に移動し、左方画像では左から右へ、また、
右方画像では右から左へ移動する。
り、回転された場合の特徴点の移動方向を図6に示す。
方(光軸方向)へ移動された場合には、前述したよう
に、前方画像は拡大し、上下左右方向の画像は、それぞ
れ、下、上、右、または、左方向へ移動する。
場合には、前方画像は縮小し、上下左右方向の画像は、
それぞれ、上、下、左、または、右方向へ移動する。
には、上方画像は拡大し、下方画像は縮小し、また、前
方、左方、および、右方画像は全て下へ移動する。
には、上方画像は縮小し、下方画像は拡大し、また、前
方、左方、および、右方画像は全て上へ移動する。
には、前方、上方、および、下方画像は全て右へ移動
し、また、左方画像は拡大し、右方画像は縮小する。
には、前方、上方、および、下方画像は全て左へ移動
し、また、左方画像は縮小し、右方画像は拡大する。
CDカメラ2のレンズが上へ、また、本体が下へ移動す
るように回転された場合)には、前方画像、左方画像、
および、右方画像は全て下へ移動し、また、上方画像と
下方画像はともに上へ移動する。
CDカメラ2のレンズが下へ、また、本体が上へ移動す
るように回転された場合)には、前方画像、左方画像、
および、右方画像は全て上へ移動し、また、上方画像と
下方画像はともに下へ移動する。
CDカメラ2を上から見た場合に、CCDカメラ2のレ
ンズが左へ、また、本体が右へ移動するように回転され
た場合)には、前方画像、上方画像、および、下方画像
は全て右へ移動し、左方画像と右方画像はともに左へ移
動する。
CDカメラ2を上から見た場合に、CCDカメラ2のレ
ンズが右へ、また、本体が左へ移動するように回転され
た場合)には、前方画像、上方画像、および、下方画像
は全て左へ移動し、左方画像と右方画像はともに右へ移
動する。
に回転された場合(CCDカメラ2を後ろから見た場合
に、本体が反時計方向に回転された場合)には、前方画
像は、右方向(時計方向)に回転し、また、上下左右の
画像は、それぞれ、右、左、上、または、下方向に移動
する。
して右に回転された場合(CCDカメラ2を後ろから見
た場合に、本体が時計方向に回転された場合)には、前
方画像は、左方向(反時計方向)に回転し、また、上下
左右の画像は、それぞれ、左、右、下、または、上方向
に移動する。
それぞれの画像(前、および、上下左右の画像)の特徴
点の移動方向とCCDカメラ2の移動(または、回転)
方向の対応関係を示すテーブルを図示せぬメモリに格納
しており、各オプティカルフロー算出部5−1乃至5−
5から出力される特徴点の移動方向とこのテーブルとを
照合することにより、CCDカメラ2の移動(または、
回転)方向を判定する。例えば、前述のように、前方画
像の特徴点が拡大し、上下左右方向の特徴点がそれぞれ
下、上、右、または、左へ移動している場合(図6の第
1行目に対応する場合)には、CCDカメラ2が前方へ
移動していると判定する。
左右方向に4枚の反射鏡1−1乃至1−4を設けるよう
にしたが、例えば、上方向の反射鏡1−1だけを設ける
ようにしてもよい。その場合、図6に示すように、左へ
の平行移動と左への回転(前方画像、上方画像の双方が
右へ移動)の区別と、右への平行移動と右への回転(前
方画像、上方画像の双方が左方向へ移動)の区別がつか
なくなるが、それ以外の判別は可能である。
1と左方画像の反射鏡1−3の2つを設けると、左への
平行移動と左への回転の区別は、左方画像が拡大するか
左へ移動するか否かにより判別可能となる。また、右へ
の平行移動と右への回転の区別は、左方画像が縮小する
か右へ移動する否かにより判別可能となる。
枚数や設置場所は、適用する装置に応じて適宜選択する
ようにすればよい。
による実施の形態を採ったが、例えば、図7に示すよう
にパーソナルコンピュータ用いて実現することも可能で
ある。
を示すブロック図である。この図において、パーソナル
コンピュータ20は、CPU(Central Processing Uni
t)20−1(第1の抽出手段、第2の抽出手段、特徴
点抽出手段、算出手段)、ROM(Read Only Memory)
20−2、RAM(Random Access Memory)20−3、
IF(Interface)20−4、および、バス20−5に
より構成されている。IF20−4にはCCDカメラ2
が接続されており、CCDカメラ2の前方には、図2に
示すものと同様の反射鏡1が配置されている。
ともに、装置の各部を制御するようになされている。R
OM20−2には、各種プログラムやデータなどが格納
されている。RAM20−3は、CPU20−1が各種
演算を実行する際に、演算途中のデータなどを一時的に
格納するようになされている。IF20−4は、CCD
カメラ2から出力される画像信号をディジタル信号に変
換して読み込むとともに、パーソナルコンピュータ20
において判定されたCCDカメラ2の移動方向の判定結
果を出力する。バス20−5は、CPU20−1、RO
M20−2、RAM20−3、および、IF20−4を
相互に接続してデータを授受するようになされている。
行される処理の一例を説明するフローチャートである。
この処理が実行されると、パーソナルコンピュータ20
のCPU20−1は、ステップS1において、CCDカ
メラ2から出力される画像から、前方、および、上下左
右方向の画像(図5参照)を抽出する。
テップS1において抽出した画像から、それぞれの特徴
点(例えば、隣接する部分に比べて画素値が大きく変化
する点)を抽出する。
回の処理において検出されてRAM20−3に格納され
ている特徴点と、今回の処理で抽出された特徴点とを比
較し、それぞれの画像におけるオプティカルフローを算
出する。
テップS3において算出された各画像のオプティカルフ
ローと、図6に示すテーブルとを照合し、CCDカメラ
2の移動(または、回転)された方向を判定する。そし
て、判定された結果は、IF20−4を介して出力され
る。
は、以上の処理(ステップS2の処理)で抽出された特
徴点をRAM20−3の所定の領域に格納する。そし
て、このようにして格納された特徴点は、次回の処理に
おいて、前回の処理において得られた特徴点として参照
されることになる。
は、処理を終了するか否かを判定する。その結果、処理
を継続する(NO)と判定した場合はステップS1に戻
り、前述の場合と同様の処理を繰り返す。また、処理を
終了する(YES)と判定した場合には、処理を終了す
る(エンド)。
ナルコンピュータ20とソフトウエアとの組み合わせに
より、CCDカメラ2の移動方向を簡単に、しかも正確
に検出することが可能となる。
の反射鏡1−1乃至1−4をCCDカメラ2の前方に配
置するようにしたが、例えば、反射鏡1−1のみを配置
して、これをCCDカメラ2の光軸を中心として回転さ
せ、特定の位置(反射鏡1−1乃至1−4に対応する位
置)に反射鏡が移動した場合の画像を抽出するようにし
てもよい。
求項3に記載の画像処理方法によれば、光軸方向と、光
軸方向とは異なる少なくとも他の1方向の光とより画像
信号を生成し、光軸方向に対応する画像信号を抽出し、
光軸方向とは異なる方向の光に対応する画像信号を抽出
し、抽出された2種類の画像信号のそれぞれの特徴点を
抽出し、抽出された特徴点のオプティカルフローから移
動している方向を算出するようにしたので、装置の移動
方向を正確にしかも簡単に検出することが可能となる。
図である。
を示す正面図である。
メラ2の位置関係を示す図である。
メラ2を横方向から見た場合の位置関係を示す図であ
る。
一例を示す図である。
は、回転方向)と、各画像の移動方向(または、拡大縮
小、回転方向)との対応関係を示す図である。
ク図である。
を説明するフローチャートである。
カメラ(撮像手段),3−1 前方画像抽出手段(第1
の抽出手段), 3−2 上方画像抽出部(第2の抽出
手段), 3−3 下方画像抽出部(第2の抽出手
段), 3−4左方画像抽出部(第2の抽出手段),
3−5 右方画像抽出部(第2の抽出手段), 4−1
乃至4−5 特徴点抽出部(特徴点抽出手段), 5−
1乃至5−5 オプティカルフロー算出部(算出手
段), 6 移動方向判定部(算出手段), 20−1
CPU(第1の抽出手段、第2の抽出手段、特徴点抽
出手段、算出手段)
Claims (3)
- 【請求項1】 所定の視野を有する撮像手段と、 前記撮像手段の前記視野の光軸方向とは異なる、少なく
とも1方向の光を反射して、前記撮像手段に入射する反
射手段と、 前記撮像手段から出力される画像信号のうち、前記光軸
方向に対応する画像信号を抽出する第1の抽出手段と、 前記撮像手段から出力される画像信号のうち、前記反射
手段からの入射光に対応する画像信号を抽出する第2の
抽出手段と、 前記第1および第2の抽出手段により抽出された画像信
号のそれぞれの特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、 前記特徴点抽出手段により抽出された特徴点のオプティ
カルフローから、前記撮像手段の移動している方向を算
出する算出手段とを備えることを特徴とする画像処理装
置。 - 【請求項2】 前記反射手段は、4枚の略台形の平面鏡
の上底部を前記撮像手段に対向させるとともに、その反
射面が外側を向くようにそれぞれの斜辺部を相互に連結
させて形成されており、 前記撮像手段は、前記4枚の平面鏡の上底部を4辺とす
る透過部を透過した前記光軸方向の光と、前記4枚の平
面鏡により反射された、前記光軸に対して上下左右方向
の反射光とを入射することを特徴とする請求項1に記載
の画像処理装置。 - 【請求項3】 所定の視野を有する撮像ステップと、 前記撮像ステップの前記視野の光軸方向とは異なる、少
なくとも1方向の光を反射して、前記撮像ステップに入
射する反射ステップと、 前記撮像ステップから出力される画像信号のうち、前記
光軸方向に対応する画像信号を抽出する第1の抽出ステ
ップと、 前記撮像ステップから出力される画像信号のうち、前記
反射ステップからの入射光に対応する画像信号を抽出す
る第2の抽出ステップと、 前記第1および第2の抽出ステップにより抽出された画
像信号のそれぞれの特徴点を抽出する特徴点抽出ステッ
プと、 前記特徴点抽出ステップにより抽出された特徴点のオプ
ティカルフローから、前記撮像ステップの移動している
方向を算出する算出ステップとを備えることを特徴とす
る画像処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07320497A JP3937103B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 画像処理装置および画像処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07320497A JP3937103B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 画像処理装置および画像処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10267955A true JPH10267955A (ja) | 1998-10-09 |
JP3937103B2 JP3937103B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=13511395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07320497A Expired - Fee Related JP3937103B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 画像処理装置および画像処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3937103B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002063578A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 動き情報検知装置及び動き情報検知方法及び動き情報検知プログラムを記録した記録媒体 |
JP2005157779A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Gifu Univ | 測距装置 |
CN112419413A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-02-26 | 萱闱(北京)生物科技有限公司 | 终端设备的运动方向监测方法、介质、装置和计算设备 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP07320497A patent/JP3937103B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7286688B2 (en) | 2003-11-26 | 2007-10-23 | Gifu University | Object detection apparatus, distance measuring apparatus and object detection method |
CN112419413A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-02-26 | 萱闱(北京)生物科技有限公司 | 终端设备的运动方向监测方法、介质、装置和计算设备 |
CN112419413B (zh) * | 2020-12-07 | 2024-01-05 | 萱闱(北京)生物科技有限公司 | 终端设备的运动方向监测方法、介质、装置和计算设备 |
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Publication number | Publication date |
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JP3937103B2 (ja) | 2007-06-27 |
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