JPS61200424A - 距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は画像を用いて対象物体までの距離を計測する装
置に係シ、特に移動体に積載して移動環境を認識しなが
ら前記移動体を制御するのに好適な距離計測装置に関す
る。

〔発明の背景〕

Ｄｉｓｐａｒｉｔｙ　’　　と題する文献に示さｎてい
るものが知られている。

この方法は、各画素に関する計算を並列的に行なえるた
め高速な処理に適する。しかし、画像間で各画素を１対
１に対応させる、２値化した画像を扱う、などのために
対応結果の精度が悪いという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、２枚の画像間で対応点を計算し三次元
距離を求めるに際し、画像の明度情報にもとづく特徴量
を利用することにより、精度よくしかも高速に距離計測
が行える装置を提供することにるる。

〔発明の概要〕

対応点を求めようとする２枚の画像は、両眼立体視にお
ける左右の画像、あるいは連続的に撮影された視点の異
なる２枚の画像のように、両画像間の差は非常に小さい
。したがって、一方の画像における特徴的な点は、もう
一方の画像上の同一位置近傍の特徴的な点と対応する。

このような対応点を求めるに際し、２枚の画像の谷画素
間に結合確率を定義し、エントロピーが最大となるよう
に、すなわち、与えられた情報以外の主観的な情報をも
ちこむことをさけた結合確率を求める。この結合確率の
分布から対応点を決定することができる。この方法では
、画像の持つ特徴量をそのまま情報として扱うために誤
りが小さい。また、対応する点を確率的に決定するため
、対応点の位置は１画素以下の誤差となり、精度が良い
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は本発明による距離計測装置の全体構成を示す図
である。ＴＶカメラなどの画像入力装置１１により、処
理される２枚の画像が画像記憶部１２に記ｔｌれる。こ
れら２枚の画像は、両眼立体視の場合には空間的に異な
る位置から撮影された２枚の画像、連続画像の場合には
時間的に異なる時刻で撮影された２枚の画像である。画
像記憶部１２のデータは前処理部１３において、領域の
分割、平均明度の計算、微分処理などが施され、対応点
計算部１４に送られる。対応点計算部１４においては、
前処理部１３から込らｎた２枚の画像に対するデータを
用いて対応点の計算が行なわれる。この対応点計算結果
は前処理部１３に戻され、このＭ来全参照して、処理の
対象となる領域の変更、領域の分割法の変更１画像デー
タのシフトなどを行ない、再び前処理が行われる。前処
理部１３と対応点計算部１４での処理を数回くシ返した
後、対応点の計算結果は距離計測装置５に送らｎ１距離
の計算が実行ざｎる。

つぎに各処理部の動作を詳細に説明する。説明は両眼立
体視の例で行う。両眼視像を撮影した時のカメラ位置は
、カメラの光軸は平行であり、左右のレンズ中心を結ぶ
線分と、各画像の走査線の方向は一致しているとする。

これらの条件を満足しない画像に対しては、画像の回転
などの処理を行って前記条件を満足する画像に変換する
ことができる。ｌ！ｉｉ像記滝部１２にはこれらの変換
を行った後の画像を起重する。

次に前処理部１３１′？１ついて説明する。第２図（ａ
）（ｂｌはそれぞれ画像記憶部１２に起重している右眼
像と左眼像のうち対応する一走査線上の画素が持つ明る
さの例である。明るさはＯ〜２５５の８ｂｉｔでろυ画
像は１２８Ｘ１２８画素からなる。

前処理部においては、このデータに対し数画素毎の平均
間るさを求め、その微分値を求める処理を行なう。第３
図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ第２図（ａ）　、　（
ｂ）のデータの微分処理を行った例である。

前処理部１３の結果を用いて、対応点の計算が対応点計
算部１４において行なわれる。いま、右眼像に対する微
分データｆｔＸ＋　　（１＝１ｅ　２＋・・・・・・１
ｍ）、左眼像に対する微分データをｙ＋　　（ｉ＝１，
２．・・・・・・、ｍ）とすると、ｘ＝Ｐｙ　　　　　
　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１
）なる関係がある。ここにＰは右眼像と左眼像の間の結
合確率であり、 なる構造を待つ。ここに非零の要素が対角線に沿った帯
状の部分にしか存在しない理由は、右眼像と左眼像とは
非常に近似した画像でラシ、対応する点は近傍に存在す
るためである。また、Ｐにおいて同一列の確率の総和は
ｌでなけｎはならない。

すなわち、 でなけｎばなら２い。こｎはｐ＋７　（ｉ　＝１．２゜
・・・・−・、　ｍ　）はＹ＋がＸｌ　（ｉ＝１．２．
−・−・・、ｍ）と結合する確率でるり、確率の定義か
らその総和はｌでなければならないことを示している。

第住）〜（３）式のもとての最大エントロピー原理はを
最大とすることである。この問題はラグランシュの未定
定数法によって次のように解かれる。制約式（３）に対
する未定定数を（ｌ＋λ１１（Ｊ＝１゜２、・・・・・
・９ｍ）、制約式（１）に対する未定定数をμｍ（ｉ＝
ｘ、２．・・・・・・、ｍｌとすると、ラグランジユ関
数りは Ｌ＝−ΣΣｐＩＪ　ｔｏｇ　ｐＩＪ＋Σ（１＋λＪｌ（
Σｐｔｊ−１１１Ｊ　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ
　　　　　　　　　　　ｌとなる。Ｌが最大となる、つ
まシ より ｐｔ１＝　ｅＸＩ）　（λｊ十μＩｙｊ）　　　・・・
・・・・・・・・・（６）と求められる。また、２１５
８ｍに対するＬの変化から が求められる。第（６）〜（８）式を用いて次の繰り返
し計算によＦ）　Ｉ）Ｉｊを求める。

（ステップ０）ｐＩｊ（ｉ、ｊ＝１，２．・・・・・・
１ｍ）、λＪ　（Ｊ＝ｌｓ２＊・・・・・・、ｍｌ、μ
ｔ（１＝１．．２．・・・・・・、ｍ）に対する初期値
を定める。

（ステップｘ）ｆＩＪ（６）式を用いてｐｔ＋　ｔ”求
める。

（ステップ２）第（７′）式と第（８）式からλＪとμ
ｍを次式により更新して、ステップ（１１′／ｃもどろ
。

以上の計算によりｐ目（ｉ＝１，２．・・・・・・１ｍ
；ｊ＝１＋１・・・・・・、ｍ）が求まると、第００式
により対応点を求めることができる。すなわち、右眼上
の１番目の画素が対応する左眼上の位置はＳＬ＝Σ（ｊ
−ｊｌ・Ｉ）＋ｊ／Σｐ目　　　・・・・・・・・・α
Ｏｊ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｊだけず
れていることになる。

対応点計算部においては、対応点の計算を、粗い画像を
用いた計算から細かい画像を用いた計算へと数回繰り返
す。すなわち、第２図に示した画像を用いて、８画素毎
の明るさを計算して対応点を求める。この結果を用いて
４１１ｉｋｉ素毎の対応点を計算する初期値を決定する
。この手順を順次繰り返し、最終的には第２図に示した
画像の１画素毎の明るさを用いた対応点決定を行う。第
４図は対応点を決定した結果を示す図である。ここでは
右眼像の微分値が大きい画素に対する右眼像のずれ量を
プロットし、微分値の小さい画素に対するずれ量は七ｎ
らの補間を行っている。

以上が対応点計算部１４の処理内容である。次に距離計
算部１５の説明をする。第５図に示すように、−ｄとｄ
を左右それぞれのカメラの光学系の中心座標％ＰＬ　（
ｘｘ、　Ｉ　ｙｇ　）　ＩＰＲ（Ｘｌｌ　＊ｙｓ　）を
前方物体の表面上の１点Ｐ（ｘ＋Ｙｍ　ｚ）が左右のカ
メラ撮像面に作る像の位置、ｆをレンズの焦点距離とす
る。このとき、点Ｐの位置は、と表わされる。ここに５
＝ＸＬ　　ＸＲである。距離計算部１５においては、第
　式により各画素までの三次元距離を計算する。第６図
は距離計算を行った結果を示す図でめシ、奥行きｙのみ
を示している。ここでは、第４図と同様に、右眼像の微
分値が大きい画素に対する奥行きをプロットし、微分値
の小さい画素に対する奥行きはそれらの補間を行ったも
のである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、画像の情報のみを用いて対象物体まで
の三次元距離を求めることができる。また、対応点を計
算するに際し、画像の持つ濃淡情報あるいは明るさの微
分値を七のまま扱うことができる。また、画素と画素を
一対−に対応づけるのではなく画素間の適当な位置と対
応づけができる。このため、精度の高い対応点が求まり
、これら対応点から計算する三次元距離の誤差が少ない
などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は画像記憶部のデ
ータの一部を示す図、第３図は前処理をしたデータの例
を示す図、第４図は対応点を求めた結果を示す図、第５
図は対応点の結果から三次元距離を求める方法を示す図
、第６図Ｆｉ奥行きの計算結果を示す図である。 １１・・・画像入力装置、１２・・・画像記１部、１３
・・・前処理部、１４・・・対応点計算部、１５・・・
距龍計算部。 第１　（２） 第３　口 ｌ良） ｌｉｌシＩ 〉６　　　　乙　　　　ぴセ３ 画キ番号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の画像に対し、各画像内の同一物体に対応する像
   を求め、各画像上での位置の差から、前記物体までの距
   離を求める装置において、画像間の対応点を求めるに際
   し異なる画像内の画素間の結合確率を変化させ、エント
   ロピーが最大となる前記結合確率から対応点を求めるこ
   とを特徴とする距離計測装置。