KR101807541B1 - Census pattern generating method for stereo matching - Google Patents

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KR101807541B1
KR101807541B1 KR1020160069237A KR20160069237A KR101807541B1 KR 101807541 B1 KR101807541 B1 KR 101807541B1 KR 1020160069237 A KR1020160069237 A KR 1020160069237A KR 20160069237 A KR20160069237 A KR 20160069237A KR 101807541 B1 KR101807541 B1 KR 101807541B1
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전재욱
이상준
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

The present invention provides a technique of generating a census pattern according to whether a difference in pixel values of a center pixel and a surrounding pixel belongs to a constant range in one window. A method for generating a census pattern for a stereo matching comprises the following steps of: an image processing device setting the window of a constant size in an image; and the image processing device determining a pattern value with respect to any one pixel according to whether the difference in a first pixel value which is a pixel value of the center pixel located at the center of the window and a second pixel value which is the pixel value of any one among the remaining pixels in the window is greater than or equal to a reference value.

Description

스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법{CENSUS PATTERN GENERATING METHOD FOR STEREO MATCHING}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for generating a census pattern for stereo matching,

이하 설명하는 기술은 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴을 생성하는 기법에 관한 것이다.The techniques described below relate to techniques for generating census patterns for stereo matching.

최근 로봇 산업과 무인자동차 산업 등에서 카메라를 이용해 인간의 시각 기능을 구현하는 기술에 대하여 관심이 높다. 인간이 두 눈과 인지 능력을 이용하여 공간을 인식하는 방식과 마찬가지로 스테레오 비전은 두 대의 카메라로 입력되는 이미지로부터 3차원 정보를 추출한다. 스테레오 매칭은 양안시차를 이용해 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 대한 깊이 정보를 얻는다. In recent years, there is a great interest in technology for realizing human visual function using cameras in robot industry and unmanned automobile industry. Stereo Vision extracts three-dimensional information from images input by two cameras, just as humans recognize space using two eyes and cognitive abilities. Stereo matching uses binocular parallax to obtain depth information about how far an object is located.

스테레오 매칭 알고리즘으로 널리 사용되는 센서스 변환(census transform)은 이미지의 방사 왜곡과 밝기 변화에 강한 장점이 있다. 센서스 변환은 중심 화소의 밝기 값에 따라 정합 비용이 결정되므로 잡음에 민감한 특성이 있다. 미니 센서스 변환(mini-census), 일반화 센서스 변환(generalized census) 등의 개선된 센서스 변환 방법이 제안되었다. 미니 센서스 변환은 주변 화소의 모든 밝기 값을 비교하지 않고 6개 화소를 선택하여 중심 화소의 밝기 값을 각각 비교하는 방식이고, 일반화 센서스 변환은 가우시안 잡음에 강건한 센서스 변환이다.The census transform, widely used in stereo matching algorithms, has a strong advantage in terms of image distortion and brightness variations. In the census conversion, the matching cost is determined according to the brightness value of the center pixel, and therefore, there is a characteristic of being sensitive to noise. Mini-census, generalized census, and the like have been proposed. The mini-census conversion is a method of comparing the brightness values of the central pixel by selecting six pixels without comparing all the brightness values of the surrounding pixels, and the generalized census conversion is a census conversion that is robust to Gaussian noise.

Martin Humenberger, "A Census-Based Stereo Vision Algorithm Using Modified Semi-Global Matching and Plane Fitting to Improve Matching Quality", 2010 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition - WorkshopsMartin Humenberger, "A Census-Based Stereo Vision Algorithm Using Modified Semi-Global Matching and Plane Fitting to Improve Matching Quality", 2010 IEEE Computer Society Conference on Vision and Pattern Recognition - Workshops

이하 설명하는 기술은 하나의 윈도우에서 중심 픽셀과 주변 픽셀의 픽셀값의 차이가 일정한 범위에 속하는지 여부에 따라 센서스 패턴을 생성하는 기법을 제공하고자 한다.The technique described below is to provide a technique of generating a census pattern depending on whether a difference between a pixel value of a center pixel and a neighboring pixel in a window falls within a certain range.

스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법은 영상 처리 장치가 영상에서 일정한 크기의 윈도우를 설정하는 단계 및 상기 영상 처리 장치가 상기 윈도우의 중심에 위치한 중심 픽셀의 픽셀값인 제1 픽셀값과 상기 윈도우에 있는 나머지 픽셀 중 어느 하나의 픽셀값인 제2 픽셀값의 차이가 기준값 이상인지 여부에 따라 상기 어느 하나의 픽셀에 대한 패턴값을 결정하는 단계를 포함한다.There is provided a method of generating a census pattern for stereo matching, the method comprising: setting a window of a predetermined size in an image; and displaying the first pixel value, which is a pixel value of a center pixel positioned at the center of the window, Determining a pattern value for any one of the pixels based on whether a difference between the second pixel values, which is one of the remaining pixels, is equal to or greater than a reference value.

이하 설명하는 기술은 카메라의 성능이나 촬영 환경에 따른 잡음을 고려한 센서스 패턴을 생성한다. 이를 통해 보다 정확한 스테레오 매칭이 가능하다.The techniques described below generate a census pattern that considers noise due to camera performance or shooting environment. This enables more accurate stereo matching.

도 1은 스테레오 영상 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 2는 센서스 변환에 대한 예이다.
도 3은 연속된 영상에서 동일한 픽셀의 픽셀값의 변화를 예이다.
도 4는 픽셀값 변화에 따라 센서스 패턴이 달라지는 예이다.
도 5는 잘못된 센서스 패턴을 이용하여 스테레오 매칭을 수행하는 예이다.
도 6은 센서스 패턴을 생성하는 일정한 범위값을 설정하는 예이다.
도 7은 윈도우에서 기준값이 설정되는 예이다.
도 8은 센서스 패턴을 사용하여 스테레오 매칭을 수행한 결과에 대한 예이다.
1 is an example of a block diagram illustrating a configuration for a stereo image system.
Figure 2 is an example of a census transformation.
FIG. 3 shows an example of a change in pixel value of the same pixel in successive images.
4 is an example in which a census pattern is changed according to a change in a pixel value.
5 is an example of performing stereo matching using an incorrect census pattern.
FIG. 6 is an example of setting a constant range value for generating a census pattern.
7 is an example in which a reference value is set in a window.
8 is an example of a result of performing stereo matching using a census pattern.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The following description is intended to illustrate and describe specific embodiments in the drawings, since various changes may be made and the embodiments may have various embodiments. However, it should be understood that the following description does not limit the specific embodiments, but includes all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the following description.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, but may be used to distinguish one component from another . For example, without departing from the scope of the following description, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular " include "should be understood to include a plurality of representations unless the context clearly dictates otherwise, and the terms" comprises & , Parts or combinations thereof, and does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, components, components, or combinations thereof.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Before describing the drawings in detail, it is to be clarified that the division of constituent parts in this specification is merely a division by main functions of each constituent part. That is, two or more constituent parts to be described below may be combined into one constituent part, or one constituent part may be divided into two or more functions according to functions that are more subdivided. In addition, each of the constituent units described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main functions of the constituent units themselves, and that some of the main functions, And may be carried out in a dedicated manner.

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Also, in performing a method or an operation method, each of the processes constituting the above method may occur in a different order than that described in the context without explicitly specifying a specific order in the context. That is, each process may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in the opposite order.

이하 설명하는 기술은 스테레오 영상을 매칭(정합)하기 위한 정보를 생성하는 것이다. 스테레오 비전 기술은 두 개의 카메라를 통해 입력되는 양안 영상에서 같은 선상에 위치하는 동일한 정보를 찾아 그 사이의 거리 정보(Disparity) 차이를 이용하여 물체와의 거리 정보를 검출하는 기술이다. 스테레오 매칭 기법은 양안 영상에서 입력 영상을 일정하게 패턴화한 정보를 비교하여 매칭되는 정보를 검출한다. 스테레오 매칭을 위한 정보 패턴화 기법은 SAD, LBP, Census등 다양한 기법이 사용될 수 있다. 이하 설명하는 기술은 센서스(Census) 변환 기법에 관한 것이다.The technique described below is to generate information for matching (matching) stereo images. Stereo vision technology is a technology that detects the same information on the same line in a binocular image input through two cameras and detects the distance information to the object by using difference of distance between them. The stereo matching method compares the information obtained by uniformly patterning the input image in the binocular image and detects matching information. A variety of techniques such as SAD, LBP, and Census can be used for information patterning for stereo matching. The technique described below relates to a census transformation technique.

도 1은 스테레오 영상 시스템(100)에 대한 구성을 도시한 블록도의 예이다. 도 1의 스테레오 영상 시스템(100)은 2개의 카메라(110a, 110b), 영상 입력 장치(120), 영상 처리 장치(130) 및 출력 장치(140)를 구비한다. FIG. 1 is an example of a block diagram showing the configuration of the stereo image system 100. Referring to FIG. The stereo image system 100 of FIG. 1 includes two cameras 110a and 110b, a video input device 120, an image processing device 130, and an output device 140. FIG.

스테레오 영상 생성을 위해서 기본적으로 제1 카메라(110a) 및 제2 카메라(110b)는 동일한 객체 내지 동일한 영역에 대한 영상을 획득한다. 영상 입력 장치(120)는 두 개의 카메라(110a, 110b)로부터 영상을 동시에 입력 받기 위한 장치이다. 영상 입력 장치(120)는 일종의 신호 인터페이스 장치에 해당한다.In order to generate a stereo image, the first camera 110a and the second camera 110b basically acquire images of the same object or the same area. The image input device 120 is a device for simultaneously receiving images from two cameras 110a and 110b. The video input device 120 corresponds to a kind of signal interface device.

영상 처리 장치(130)는 영상 입력 장치(120)에서 전달되는 두 개의 영상(양안 영상)에 대한 스테레오 연산을 처리하는 장치이다. 예컨대, 영상 처리 장치(130)는 양안 영상을 스테레오 매칭하여 깊이 맵(dense disparity map)을 생성할 수 있다. 영상 처리 장치(130)가 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴을 생성할 수 있다.The image processing device 130 is a device for processing stereo images of two images (binocular images) transmitted from the image input device 120. For example, the image processing apparatus 130 may generate a depth map (dense disparity map) by stereo matching the binocular images. The image processing apparatus 130 may generate a census pattern for stereo matching.

출력 장치(140)는 영상 처리 장치(130)가 처리한 영상 신호를 출력하는 장치이다. 예컨대, 출력 장치(140)는 컴퓨터 모니터, 스마트폰, 전용 디스플레이 장치 등일 수 있다.The output device 140 is a device for outputting a video signal processed by the image processing device 130. For example, the output device 140 may be a computer monitor, a smart phone, a dedicated display device, or the like.

영상 처리 장치(130)가 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴을 생성하는 과정을 설명한다. 도 2는 센서스 변환에 대한 예이다. 영상 처리 장치(130)가 영상(10)에 일정한 크기의 윈도우(20)를 설정하고, 설정한 윈도우(20) 내에서 센서스 패턴을 생성한다. 영상 처리 장치(130)는 일정한 순서에 따라 윈도우 위치를 변경하면서 영상(10) 전체에 대한 센서스 패턴을 생성할 수 있다.A process in which the image processing apparatus 130 generates a census pattern for stereo matching will be described. Figure 2 is an example of a census transformation. The image processing apparatus 130 sets a window 20 of a predetermined size in the image 10 and generates a census pattern in the set window 20. [ The image processing apparatus 130 may generate a census pattern for the entire image 10 while changing the window position in a predetermined order.

영상 처리 장치(130)는 영상(10)의 윈도우(20)에 포함된 영역에 대해 픽셀 단위로 센서스 패턴을 생성한다. 도 2의 우측에 센서스 패턴에 대한 예를 도시하였다. 영상 처리 장치(130)는 윈도우(20)의 중심에 위치한 픽셀(이하 중심 픽셀이라함)을 기준으로 센서스 패턴을 생성한다. 도 1에서 중심 픽셀은 '×'로 표시하였다. 영상 처리 장치(130)는 중심 픽셀의 픽셀값과 윈도우 내에 있는 어느 하나의 픽셀의 픽셀값을 비교한다. 이하 중심 픽셀과 픽셀값을 비교하는 대상이 되는 픽셀을 타깃 픽셀이라고 명명한다.The image processing apparatus 130 generates a census pattern in units of pixels with respect to an area included in the window 20 of the image 10. [ An example of the census pattern is shown on the right side of FIG. The image processing apparatus 130 generates a census pattern based on a pixel located at the center of the window 20 (hereinafter referred to as a center pixel). In FIG. 1, the center pixel is indicated by 'x'. The image processing apparatus 130 compares the pixel value of the center pixel with the pixel value of any one of the pixels in the window. Hereinafter, a pixel to be compared with a center pixel and a pixel value is referred to as a target pixel.

영상 처리 장치(130)는 윈도우 내에 있는 타깃 픽셀의 픽셀값이 중심 픽셀의 픽셀값 이상이면 타깃 픽셀에 대해 '1'이란 패턴값을 할당하고, 타깃 픽셀의 픽셀값이 중심 픽셀값보다 작으면 타깃 픽셀에 대해 '0'이란 패턴값을 할당한다. 또는 영상 처리 장치(130)는 윈도우 내에 있는 타깃 픽셀의 픽셀값이 중심 픽셀의 픽셀값보다 크면 타깃 픽셀에 대해 '1'이란 패턴값을 할당하고, 타깃 픽셀의 픽셀값이 중심 픽셀값 이하이면 타깃 픽셀에 대해 '0'이란 패턴값을 할당할 수도 있다. 영상 처리 장치가 타깃 픽셀에 대해 할당하는 패턴값(1 또는 0)은 다른 값을 사용할 수도 있을 것이다. 영상 처리 장치(130)는 윈도우에 존재하는 픽셀에 대한 도2에 도시한 화살표 순서대로 타깃 픽셀에 대한 패턴값을 할당한다. 도 2에서 타깃 픽셀의 픽셀값이 중심 픽셀의 픽셀값 이상인 경우 해당 픽셀을 음영으로 표시하였다. 결과적으로 영상 처리 장치(130)는 윈도우(20) 내의 픽셀에 대해 "00100111"이란 센서스 패턴을 생성하게 된다. 센서스 패턴은 중심 픽셀을 제외한 나머지 픽셀과 중심 픽셀을 비교한 결과이다.If the pixel value of the target pixel in the window is greater than or equal to the pixel value of the central pixel, the image processing apparatus 130 allocates a pattern value of '1' to the target pixel. If the pixel value of the target pixel is smaller than the central pixel value, A pattern value of '0' is assigned to the pixel. Alternatively, if the pixel value of the target pixel in the window is greater than the pixel value of the central pixel, the image processing apparatus 130 may assign a pattern value of '1' to the target pixel. If the pixel value of the target pixel is less than the central pixel value, A pattern value of '0' may be assigned to a pixel. The pattern value (1 or 0) that the image processing apparatus assigns to the target pixel may use another value. The image processing apparatus 130 allocates a pattern value for the target pixel in the order of the arrows shown in Fig. 2 for the pixels existing in the window. In FIG. 2, when the pixel value of the target pixel is equal to or greater than the pixel value of the central pixel, the corresponding pixel is displayed as a shade. As a result, the image processing apparatus 130 generates a census pattern of "00100111 " for the pixels in the window 20. [ The census pattern is the result of comparing the center pixel with the remaining pixels except the center pixel.

영상 처리 장치(130)는 양안 영상에 대해 각각 센서스 패턴을 생성하고, 생성된 센서스 패턴을 기준으로 양안 영상에서 동일한 정보를 찾는다.The image processing apparatus 130 generates a census pattern for each of the binocular images and searches for the same information in the binocular image based on the generated census pattern.

한편 입력 영상은 빛의 변화(조도 변화) 및/또는 카메라의 하드웨어 성능에 따라 연속된 프레임에서 동일한 픽셀에 대해 동일한 값을 갖지 못할 수도 있다. 도 3은 연속된 영상에서 동일한 픽셀의 픽셀값의 변화를 예이다. 도 3은 영상(10)의 특정 픽셀(15)에 대한 픽셀값의 변화를 나타낸다. 픽셀(15)이 나타내는 실제 배경 내지 객체는 색상 등의 변화가 없다고 가정한다. 도 3의 하단은 연속된 프레임에서 픽셀(15)의 픽셀값을 나타낸다. 도 3을 살펴보면 카메라가 획득한 영상에서 동일한 픽셀(15)의 픽셀값이 변화하는 것을 알 수 있다. 점선으로 표시한 정상 픽셀값은 본래 해당 픽셀(15)이 표시해야하는 픽셀값을 의미한다.On the other hand, the input image may not have the same value for the same pixel in consecutive frames depending on the change of light (illumination change) and / or hardware performance of the camera. FIG. 3 shows an example of a change in pixel value of the same pixel in successive images. 3 shows a change in the pixel value for a particular pixel 15 of the image 10. FIG. It is assumed that the actual background or object represented by the pixel 15 has no change in color or the like. The bottom of Fig. 3 represents the pixel value of the pixel 15 in successive frames. Referring to FIG. 3, it can be seen that the pixel value of the same pixel 15 changes in the image acquired by the camera. A normal pixel value indicated by a dotted line means a pixel value which the corresponding pixel 15 should originally display.

센서스 변환은 중심 화소의 밝기 값으로 정합 비용을 결정하므로 중심 픽셀의 밝기 값이 잡음 등의 요인으로 인하여 오(false) 정합이 발생할 확률이 크게 증가한다. 도 3의 픽셀(15)가 중심 픽셀이 된다면 영상 처리 장치(130)가 수행한 센서스 변환 결과를 신뢰하기 어렵다. 나아가 윈도우에 포함되는 다른 픽셀의 픽셀값이 변화하여도 센서스 패턴은 부정확하게 된다.Since the census conversion determines the matching cost by the brightness value of the central pixel, the probability of false matching is greatly increased due to factors such as the noise of the center pixel brightness value. If the pixel 15 of FIG. 3 becomes a central pixel, it is difficult to trust the census conversion result performed by the image processing apparatus 130. Furthermore, even if the pixel values of other pixels included in the window change, the census pattern becomes inaccurate.

도 4는 픽셀값 변화에 따라 센서스 패턴이 달라지는 예이다. 도 4(a)는 도 2와 같은 도면으로 정상적으로 센서스 패턴이 생성된 예를 도시한다. 도 4(a)에서 영상(10)의 윈도우(20)에 포함된 픽셀에 대한 센서스 패턴은 "00100111"이다. 도 4(b)는 도 4(a)와 동일한 위치의 윈도우(20)에 대해 센서스 패턴을 생성한 예이다. 중심 픽셀('×'로 표시)의 주변 픽셀 중 두 개의 픽셀('a1' 및 'a2'으로 표시)의 픽셀값이 변경되었다고 가정한다. 이 경우 도 4(b)와 같이 도 4(a)와는 다른 센서스 패턴이 생성된다. 도 4(b)에서 윈도우(20)에 포함된 픽셀에 대한 센서스 패턴은 "01000111"이다.4 is an example in which a census pattern is changed according to a change in a pixel value. 4 (a) is an illustration of an example in which a census pattern is generated normally as shown in FIG. In Fig. 4 (a), the census pattern for the pixels included in the window 20 of the image 10 is "00100111 ". 4 (b) is an example of generating a census pattern for the window 20 at the same position as in Fig. 4 (a). It is assumed that the pixel values of two pixels (indicated by 'a1' and 'a2') of the peripheral pixels of the center pixel (indicated by 'x') have been changed. In this case, a census pattern different from that shown in Fig. 4 (a) is generated as shown in Fig. 4 (b). In Fig. 4 (b), the census pattern for the pixels included in the window 20 is "01000111 ".

도 4(b)와 같이 잘못된 센서스 패턴이 생성된 경우 스테레오 매칭에서도 에러가 발생할 수 있다. 도 5는 잘못된 센서스 패턴을 이용하여 스테레오 매칭을 수행하는 예이다. 스테레오 매칭은 양안 영상 중 좌측 영상(left image)과 우측 영상(right image)을 이용하여 수행된다. 영상 처리 장치(130)는 양안 영상에 대한 센서스 패턴을 기준으로 스테레오 매칭을 수행한다. 예컨대, 영상 처리 장치(130)는 우측 영상(right image)에서 p 지점에서 생성된 센서스 패턴을 기준으로 좌측 영상(left image)에서 동일한 선상(음영으로 표시)에서 일치하는 패턴이 있는지 찾는다. 좌측 영상(left image)에서 우측 영상(right image)의 p 지점에서 생성된 센서스 패턴과 일치하는 영역은 q 지점에서 생성된 센서스 패턴이라고 가정한다.If an incorrect census pattern is generated as shown in FIG. 4 (b), an error may also occur in stereo matching. 5 is an example of performing stereo matching using an incorrect census pattern. Stereo matching is performed using a left image and a right image of the binocular image. The image processing apparatus 130 performs stereo matching based on the census pattern of the binocular image. For example, the image processing apparatus 130 searches for a matching pattern on the same line (indicated by shading) in the left image based on the census pattern generated at the point p in the right image. Assume that the region coinciding with the census pattern generated at the p point of the right image in the left image is a census pattern generated at the point q.

좌측 영상(left image)과 우측 영상(right image) 중 어느 하나에서 픽셀값의 변화로 인하여 잘못된 센서스 패턴이 생성되었다고 가정한다. 이 경우 도 5와 같이 영상 처리 장치(130)는 우측 영상(right image)에서 p 지점에서 생성된 센서스 패턴과 좌측 영상(left image)에서의 q‘ 지점에서 생성된 센서스 패턴이 일치한다고 판단할 수 있다. 결국 좌측 영상(left image)과 우측 영상(right image)에서 센서스 패턴을 기준으로 매칭한 지점이 서로 다르게 결정된 것이다. 이 경우 부정확한 깊이 맵이 생성될 수 있다.It is assumed that a wrong census pattern is generated due to a change in pixel values in either the left image or the right image. In this case, as shown in FIG. 5, the image processing apparatus 130 can determine that the census pattern generated at the point q 'in the left image matches the census pattern generated at the point p in the right image have. As a result, the matching points of the left image and the right image based on the census pattern are determined differently. In this case, an inaccurate depth map can be generated.

종래 센서스 패턴은 중심 픽셀의 픽셀값(이하 제1 픽셀값)과 타깃 픽셀의 픽셀값(이하 제2 픽셀값)의 크기 차이를 기준으로 생성되었다. 따라서 도 3와 같은 픽셀값의 변화가 발생하는 경우 잘못된 센서스 패턴이 생성될 수 있었다. 이하 설명하는 기술은 제1 픽셀값과 제2 픽셀값이 일정한 크기 이상 차이가 나는 경우에만 실제 차이가 있는 것으로 판단한다. The conventional census pattern was generated on the basis of the difference between the pixel value of the center pixel (hereinafter referred to as the first pixel value) and the pixel value of the target pixel (hereinafter referred to as the second pixel value). Therefore, when a pixel value change as shown in FIG. 3 occurs, a false census pattern can be generated. The technique described below determines that there is an actual difference only when the first pixel value and the second pixel value differ by a certain amount or more.

도 6은 센서스 패턴을 생성하는 일정한 범위값을 설정하는 예이다. 영상 처리 장치(130)는 도 6과 같이 정상 픽셀값을 기준으로 일정한 범주(기준 범위)에 포함되는 픽셀값은 정상 픽셀값과 차이가 없는 값으로 간주한다. 결국 약간의 픽셀값 변화가 발생하여도 동일한 픽셀값이라고 간주하는 것이다. 영상 처리 장치(130)는 제1 픽셀값과 제2 픽셀값의 차이가 기준 범위 이내이면 동일한 픽셀값으로 판단하여 센서스 패턴을 생성한다. 제1 픽셀값 또는 제2 픽셀값 중 적어도 하나의 픽셀값이 주변 환경이나 장치 특성으로 변경될 수 있다는 문제를 감안한 것이다.FIG. 6 is an example of setting a constant range value for generating a census pattern. As shown in FIG. 6, the image processing apparatus 130 regards pixel values included in a certain category (reference range) based on a normal pixel value as a value that does not differ from a normal pixel value. As a result, even if a slight pixel value change occurs, it is regarded as the same pixel value. If the difference between the first pixel value and the second pixel value is within the reference range, the image processing apparatus 130 determines the same pixel value to generate the census pattern. At least one pixel value of the first pixel value or the second pixel value may be changed into the surrounding environment or the device characteristic.

도 7은 윈도우에서 기준값이 설정되는 예이다. 도 7은 5×5 크기의 윈도우를 도시한 예이다. 7 is an example in which a reference value is set in a window. 7 shows an example of a 5x5 window.

도 7(a)는 윈도우(20)에서 기준값을 설정하는 영역에 대한 하나의 예이다. 기준값은 도 6에서 설명한 기준 범위를 설정하기 위한 값이다. 예컨대, 기준값이 5라면 제1 픽셀값과 제2 픽셀값의 차이가 5이내라면 영상 처리 장치(130)는 제1 픽셀값과 제2 픽셀값을 동일한 픽셀값이라고 판단한다. 도 7(a)에서 중심 픽셀을 중심으로 동일한 사각형 선상에는 동일한 기준값을 사용한다. 예컨대, 영상 처리 장치(130)는 사각형 31에 위치하는 픽셀에 대해 기준값 5를 사용하고, 사각형 32에 위치하는 픽셀에 대해 기준값 3을 사용할 수 있다.7 (a) is an example of an area for setting a reference value in the window 20. The reference value is a value for setting the reference range described in Fig. For example, if the reference value is 5, if the difference between the first pixel value and the second pixel value is within 5, the image processing apparatus 130 determines that the first pixel value and the second pixel value are the same pixel value. In FIG. 7 (a), the same reference value is used on the same rectangular line around the center pixel. For example, the image processing apparatus 130 may use the reference value 5 for the pixel located in the quadrangle 31, and use the reference value 3 for the pixel located in the quadrangle 32. [

도 7(b)는 윈도우(20)에서 기준값을 설정하는 영역에 대한 다른 예이다. 도 7(b)에서 중심 픽셀을 중심으로 동일한 동심원 상에는 동일한 기준값을 사용한다. 예컨대, 영상 처리 장치(130)는 원 41에 위치하는 픽셀에 대해 기준값 5를 사용하고, 원 42에 위치하는 픽셀에 대해 기준값 3을 사용할 수 있다.7 (b) is another example of a region for setting a reference value in the window 20. In FIG. In Fig. 7 (b), the same reference value is used on the same concentric circle around the center pixel. For example, the image processing apparatus 130 may use the reference value 5 for the pixel located in the circle 41 and the reference value 3 for the pixel located in the circle 42. [

영상 처리 장치(130)는 타깃 픽셀이 중심 픽셀에서 멀어질수록 낮은 가중치 값을 사용할 수 있다. 한편 영상 처리 장치(130)는 기준값으로 사용할 수 있는 최대치를 픽셀의 해상도를 기준으로 결정할 수 있다. 예컨대, 영상 처리 장치(130)는 픽셀을 표현하는 픽셀값 최대치의 5% 이내에서 기준값의 최대치를 결정할 수 있다. 픽셀값의 범위가 0~255라면 기준값의 최대치를 5를 사용할 수 있다. 물론 이는 하나의 예로서 영상 처리 장치(130)는 다른 기준으로 기준값을 결정할 수도 있다.The image processing apparatus 130 can use a lower weight value as the target pixel moves away from the central pixel. On the other hand, the image processing apparatus 130 can determine the maximum value that can be used as the reference value based on the resolution of the pixel. For example, the image processing apparatus 130 can determine the maximum value of the reference value within 5% of the maximum pixel value representing the pixel. If the pixel value range is 0 ~ 255, the maximum value of the reference value can be 5. Of course, as an example, the image processing apparatus 130 may determine the reference value based on another criterion.

영상 처리 장치(130)는 중심 픽셀의 기준으로 타깃 픽셀의 상대적인 위치를 기준으로 기준값을 설정할 수 있다. 또 영상 처리 장치(130)는 중심 픽셀과 타깃 픽셀의 거리를 기준으로 기준값을 설정할 수 있다. 도 7(c)는 윈도우(20)에서 기준값을 설정하는 영역에 대한 또 다른 예이다. 영상 처리 장치(130)는 중심 픽셀과의 픽셀 거리가 1인 타깃 픽셀(A로 표시)에 동일한 기준값을 설정한다. 영상 처리 장치(130)는 중심 픽셀과의 픽셀 거리가 2인 타깃 픽셀(B로 표시)에 동일한 기준값을 설정한다. The image processing apparatus 130 may set a reference value based on the relative position of the target pixel with respect to the center pixel. The image processing apparatus 130 may set a reference value based on the distance between the center pixel and the target pixel. 7 (c) is another example of a region for setting a reference value in the window 20. In FIG. The image processing apparatus 130 sets the same reference value to the target pixel (denoted by A) having a pixel distance of 1 from the center pixel. The image processing apparatus 130 sets the same reference value to the target pixel (denoted by B) having a pixel distance of 2 from the center pixel.

도 7(d)는 윈도우(20)에서 기준값을 설정하는 영역에 대한 또 다른 예이다. 도 7(d)는 중심 픽셀과 타깃 픽셀의 거리와 함께, 중심 픽셀을 기준으로한 타깃 픽셀의 상대적인 위치를 고려한 예이다. 영상 처리 장치(130)는 A로 표시한 타깃 픽셀에 동일한 기준값을 설정할 수 있다. 영상 처리 장치(130)는 B로 표시한 타깃 픽셀에 동일한 기준값을 설정할 수 있다. 도 7(d)는 중심 픽셀을 중심으로 마름모 형태의 영역에 동일한 기준값을 사용하는 예이다.FIG. 7 (d) is another example of a region for setting the reference value in the window 20. FIG. FIG. 7 (d) shows an example in which the distance between the center pixel and the target pixel is taken into account and the relative position of the target pixel with respect to the center pixel is considered. The image processing apparatus 130 may set the same reference value to the target pixel denoted by A. [ The image processing apparatus 130 may set the same reference value to the target pixel indicated by B. [ FIG. 7 (d) shows an example in which the same reference value is used for the rhombus-shaped region around the center pixel.

도 8은 센서스 패턴을 사용하여 스테레오 매칭을 수행한 결과에 대한 예이다. 도 8(a)는 종래 센서스 연산을 통해 스테레오 연산이 수행된 결과이다. 도 8(b)는 중심 픽셀과 중심 픽셀의 인접 픽셀에 대한 기준 범위를 3으로 설정한 센서스 연산을 통해 스테레오 연산이 수행된 결과이다. 도 8(c)는 중심 픽셀과 중심 픽셀의 인접 픽셀에 대한 기준 범위를 5로 설정한 센서스 연산을 통해 스테레오 연산이 수행된 결과이다. 일정한 기준 범위를 적용함으로써 좀 더 안정적인 스테레오 연산 결과를 얻을 수 있음을 확인가능하다.8 is an example of a result of performing stereo matching using a census pattern. 8A is a result of performing a stereo operation using a conventional census operation. 8 (b) is a result of performing a stereo operation through a census operation in which a reference range for a neighboring pixel of a center pixel and a center pixel is set to 3. 8 (c) is a result of performing a stereo operation through a census operation in which a reference range for a neighboring pixel of a center pixel and a center pixel is set to 5. FIG. It can be confirmed that a more stable stereo operation result can be obtained by applying a certain reference range.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.It should be noted that the present embodiment and the drawings attached hereto are only a part of the technical idea included in the above-described technology, and those skilled in the art will readily understand the technical ideas included in the above- It is to be understood that both variations and specific embodiments which can be deduced are included in the scope of the above-mentioned technical scope.

100 : 스테레오 영상 시스템(100)
110a : 제1 카메라
110b : 제2 카메라
120 : 영상 입력 장치
130 : 영상 처리 장치
140 : 출력 장치
10 : 영상
20 : 윈도우
100: stereo image system 100
110a: first camera
110b:
120: Video input device
130: Image processing device
140: Output device
10: Video
20: Windows

Claims (8)

영상 처리 장치가 영상에서 일정한 크기의 윈도우를 설정하는 단계; 및
상기 영상 처리 장치가 상기 윈도우의 중심에 위치한 중심 픽셀의 픽셀값인 제1 픽셀값과 상기 윈도우에 있는 나머지 픽셀 중 어느 하나의 픽셀의 픽셀값인 제2 픽셀값의 차이를 기준값과 비교하는 단계; 로서,
상기 기준값은,
상기 제1 및 제2 픽셀값 사이의 동일 여부를 판단하기 위한 기준에 해당하며, 상기 중심 픽셀에 대한 상기 어느 하나의 픽셀의 상대적인 위치에 따라 결정됨,
상기 차이가 상기 기준값을 초과하는 경우 상기 제2 픽셀값이 상기 제1 픽셀값과 상이하다고 판단하고, 상기 차이가 상기 기준값 이하인 경우 상기 제2 픽셀값이 상기 제1 픽셀값과 동일하다고 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 어느 하나의 픽셀에 대한 패턴값을 결정하는 단계; 를 포함하되,
상기 영상 처리 장치는 상기 윈도우 내의 모든 픽셀에 대해 상기 패턴값을 결정하여 센서스 패턴을 생성하는 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법.
Setting a window of a predetermined size in the image by the image processing apparatus; And
Comparing the difference between a first pixel value that is a pixel value of a center pixel positioned at the center of the window and a second pixel value that is a pixel value of one of the remaining pixels in the window to a reference value; as,
The reference value,
Wherein the first pixel value is determined based on a relative position of the one pixel with respect to the center pixel,
Determining that the second pixel value is different from the first pixel value if the difference exceeds the reference value and determining that the second pixel value is equal to the first pixel value if the difference is less than or equal to the reference value ; And
Determining a pattern value for any one of the pixels according to the determination result; , ≪ / RTI &
Wherein the image processing apparatus determines the pattern value for all pixels in the window to generate a census pattern.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기준값은 상기 중심 픽셀로부터 상기 어느 하나의 픽셀까지의 거리에 비례하여 감소하는 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reference value is reduced in proportion to a distance from the center pixel to any one of the pixels.
제1항에 있어서,
상기 기준값은 상기 중심 픽셀을 기준으로 같은 거리에 있는 픽셀에 대해서는 같은 값으로 설정되는 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reference value is set to the same value for pixels at the same distance with respect to the center pixel.
제1항에 있어서,
상기 기준값은 상기 중심 픽셀을 중심에 두는 동심원 상에 위치하는 픽셀에 대해 같은 값으로 설정되는 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reference value is set to the same value for pixels located on a concentric circle centered on the center pixel.
제1항에 있어서,
상기 기준값은 상기 중심 픽셀을 기준으로 동일한 픽셀 거리에 있는 픽셀에 대해 같은 값으로 설정되는 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reference value is set to the same value for pixels at the same pixel distance with respect to the center pixel.
제1항에 있어서,
상기 기준값은 상기 영상에서 픽셀이 가질 수 있는 최대 픽셀값의 5% 범위 이내의 값을 갖는 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reference value has a value within a range of 5% of a maximum pixel value the pixel can have in the image.
제1항에 있어서,
상기 기준값은 상기 중심 픽셀을 중심으로 동일한 픽셀 거리에 있는 픽셀은 같은 값으로 설정되고, 상기 중심 픽셀에서 멀어질수록 낮은 값을 갖도록 설정되는 스테레오 매칭을 위한 센서스 패턴 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reference value is set such that pixels having the same pixel distance as the center pixel are set to the same value and pixels having the same pixel value are set to have a lower value when the center pixel is farther from the center pixel.
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