WO2016208200A1 - 画像処理装置、ステレオカメラ装置、車両、及び画像処理方法 - Google Patents

画像処理装置、ステレオカメラ装置、車両、及び画像処理方法 Download PDF

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captured image
feature points
parallax
image processing
control unit
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PCT/JP2016/003058
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知文 小石
修身 井上
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an image processing device, a stereo camera device, a vehicle, and an image processing method.
  • a stereo camera in which an object such as an object or a person is simultaneously imaged by a plurality of cameras, and the distance to the object is measured based on the principle of triangulation using the captured image.
  • safe driving is supported by notifying the driver of the presence of an object existing around the vehicle.
  • the image processing apparatus is an image processing apparatus that calibrates a stereo camera including a plurality of imaging units, and includes an input unit and a control unit.
  • the input unit acquires a first captured image and a second captured image respectively captured by the plurality of imaging units.
  • the control unit calculates a parallax by performing one-dimensional matching based on a pixel value of the first captured image and a pixel value of the second captured image.
  • the control unit extracts one or more first feature points from a region where pixels having parallax within a predetermined range are continuous in the first captured image, and extracts one or more first feature points.
  • a second feature point corresponding to each of the first feature points is extracted by two-dimensionally matching the feature points with the pixels of the second captured image.
  • the control unit calibrates the imaging unit based on the position of the first feature point and the position of the second feature point.
  • the stereo camera device of the present disclosure includes a plurality of imaging units and an image processing device that calibrates the stereo camera including the plurality of imaging units.
  • the image processing apparatus includes an input unit and a control unit.
  • the input unit receives an input of a first captured image and a second captured image respectively captured by the plurality of imaging units.
  • the control unit calculates a parallax by performing one-dimensional matching based on a pixel value of the first captured image and a pixel value of the second captured image.
  • the control unit extracts one or more first feature points from a region where pixels having parallax within a predetermined range are continuous in the first captured image, and extracts one or more first feature points.
  • a second feature point corresponding to each of the first feature points is extracted by two-dimensionally matching the feature points with the pixels of the second captured image.
  • the control unit calibrates the imaging unit based on the position of the first feature point and the position of the second feature point.
  • the vehicle of the present disclosure includes a stereo camera device.
  • the stereo camera device includes a plurality of imaging units and an image processing device that calibrates the stereo camera including the plurality of imaging units.
  • the image processing apparatus includes an input unit and a control unit.
  • the input unit receives an input of a first captured image and a second captured image respectively captured by the plurality of imaging units.
  • the input unit calculates a parallax by performing one-dimensional matching based on a pixel value of the first captured image and a pixel value of the second captured image.
  • the control unit extracts one or more first feature points from a region where pixels having parallax within a predetermined range are continuous in the first captured image, and extracts one or more first feature points.
  • a second feature point corresponding to each of the first feature points is extracted by two-dimensionally matching the feature points with the pixels of the second captured image.
  • the control unit calibrates the imaging unit based on the position of the first feature point and the position of the second feature point.
  • the image processing method of the present disclosure is an image processing method of an image processing apparatus that calibrates a stereo camera including a plurality of imaging units.
  • the image processing method includes a control unit of the image processing apparatus configured to control the plurality of imaging units. Among these, the pixel value of the first captured image captured by the first imaging unit and the second captured image captured by a second imaging unit different from the first imaging unit among the plurality of imaging units. And calculating the parallax by performing one-dimensional matching based on the pixel values of the first and second pixels.
  • the image processing method in the first captured image, one or more first feature points are extracted from a region where pixels having a parallax within a predetermined range are continuous, and the one or more first features are extracted.
  • the second feature point corresponding to each of the first feature points is extracted by two-dimensionally matching the feature points with the pixels of the second captured image.
  • the image processing method includes calibrating the imaging unit based on the position of the first feature point and the position of the second feature point.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the stereo camera apparatus containing the image processing apparatus of this embodiment. It is a side view of the vehicle which installed the stereo camera apparatus shown in FIG. It is a block diagram of the stereo camera apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the distribution of the 1st and 2nd captured image each imaged by the 1st and 2nd imaging part shown in FIG. 1, and a one-dimensional pixel value. It is a conceptual diagram which shows the parallax of the pixel which comprises the to-be-photographed object area
  • a stereo camera must accurately measure the distance from a plurality of cameras to the object captured by each of the plurality of cameras in order to accurately notify the user of the distance to the object existing around the stereo camera. .
  • the distance to the object cannot be measured accurately.
  • the reference area is suitable for matching, and the reference area is used.
  • the first feature is calculated by calculating the parallax by one-dimensional matching and two-dimensionally matching the first feature point on the first captured image captured by the stereo camera.
  • a second feature point on the second captured image corresponding to the point is extracted to calibrate the imaging unit.
  • the stereo camera device 1 includes a plurality of imaging units 11L and 11R each having an optical axis that does not overlap with each other, and an image processing unit 10.
  • the image processing unit 10 is also referred to as an image processing device. Accordingly, the plurality of images simultaneously captured by the plurality of imaging units 11L and 11R have parallax d from each other.
  • the imaging time reference includes an imaging start time, an imaging end time, a captured image data transmission time, and a time at which the counterpart device receives the image data.
  • the stereo camera device 1 may be a device in which a plurality of cameras are included in one housing.
  • the stereo camera device 1 may be a device including two or more cameras which are independent from each other and located apart from each other.
  • the stereo camera device 1 is not limited to a plurality of cameras independent of each other. In the present disclosure, for example, a camera having an optical mechanism that guides light incident on two distant locations to one light receiving element can be employed as the stereo camera device 1.
  • the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11L include a solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device includes a CCD image sensor (Charge-Coupled Device Device Image Sensor) and a CMOS image sensor (Complementary MOS Image Image Sensor).
  • the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11L may include a lens mechanism.
  • the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11R capture a real space, and generate a first captured image 14L and a second captured image 14R, respectively.
  • the stereo camera device 1 can accurately measure the distance from the stereo camera device 1 to the subject.
  • the imaging unit installed on the left side when viewing the stereo camera device 1 from the opposite side of the subject is the first imaging unit 11L
  • the imaging unit installed on the right side is the first imaging unit. This is called the second imaging unit 11R.
  • the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11R can image the outside of the vehicle 15 via the windshield of the vehicle 15.
  • the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11R may be fixed to any of the front bumper, fender grille, side fender, light module, and bonnet of the vehicle 15.
  • parallel is not limited to strict parallel.
  • Parallel includes, for example, a state in which the optical axes of the imaging units 11L and 11R can be regarded as substantially parallel, such that they are shifted from a completely parallel state.
  • horizontal is not limited to strict horizontal.
  • Horizontal includes a state in which the direction of the baseline length is deviated from a state completely parallel to the surface direction of the ground plane and can be regarded as being substantially horizontal.
  • the “vehicle” in the present disclosure includes, but is not limited to, an automobile, a railway vehicle, an industrial vehicle, and a living vehicle.
  • vehicle may include an airplane traveling on a runway.
  • the automobile includes, but is not limited to, a passenger car, a truck, a bus, a two-wheeled vehicle, a trolley bus, and the like, and may include other vehicles that travel on the road.
  • Rail vehicles include, but are not limited to, locomotives, freight cars, passenger cars, trams, guided railroads, ropeways, cable cars, linear motor cars, and monorails, and may include other vehicles that travel along the track.
  • Industrial vehicles include industrial vehicles for agriculture and construction. Industrial vehicles include but are not limited to forklifts and golf carts.
  • Industrial vehicles for agriculture include, but are not limited to, tractors, tillers, transplanters, binders, combines, and lawn mowers.
  • Industrial vehicles for construction include, but are not limited to, bulldozers, scrapers, excavators, cranes, dump trucks, and road rollers.
  • Living vehicles include, but are not limited to, bicycles, wheelchairs, baby carriages, wheelbarrows, and electric two-wheelers.
  • Vehicle power engines include, but are not limited to, internal combustion engines including diesel engines, gasoline engines, and hydrogen engines, and electrical engines including motors.
  • Vehicle includes a vehicle that travels manually. The classification of “vehicle” is not limited to the above. For example, an automobile may include an industrial vehicle capable of traveling on a road, and the same vehicle may be included in a plurality of classifications.
  • the image processing unit 10 includes an input unit 12 and a control unit 13.
  • the input unit 12 is an input interface for inputting image data to the image processing unit 10.
  • the input unit 12 can employ a physical connector and a wireless communication device.
  • the physical connector includes an electrical connector that supports transmission using an electrical signal, an optical connector that supports transmission using an optical signal, and an electromagnetic connector that supports transmission using electromagnetic waves.
  • Electrical connectors include connectors conforming to IEC 60603, connectors conforming to USB standards, connectors corresponding to RCA terminals, connectors corresponding to S terminals defined in EIAJ CP-1211A, D terminals prescribed in EIAJ RC-5237 , A connector conforming to the HDMI (registered trademark) standard, and a connector corresponding to a coaxial cable including BNC.
  • the optical connector includes various connectors conforming to IEC 61754.
  • the wireless communication device includes a wireless communication device that complies with each standard including Bluetooth (registered trademark) and IEEE802.11.
  • the wireless communication device includes at least one antenna.
  • the input unit 12 receives image data of images captured by the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11R.
  • the input unit 12 delivers the input image data to the control unit 13.
  • the input to the input unit 12 includes a signal input via a wired cable and a signal input via a wireless connection.
  • the input unit 12 may correspond to the imaging signal transmission method of the stereo camera device 1.
  • the control unit 13 includes one or a plurality of processors.
  • the control unit 13 or the processor may include one or a plurality of memories that store programs for various processes and information being calculated.
  • the memory includes volatile memory and nonvolatile memory.
  • the memory includes a memory independent of the processor and a built-in memory of the processor.
  • the processor includes a general-purpose processor that reads a specific program and executes a specific function, and a dedicated processor specialized for a specific process.
  • the dedicated processor includes an application specific IC (ASIC; Application Specific Circuit).
  • the processor includes a programmable logic device (PLD).
  • PLD includes FPGA (Field-ProgrammablemGate Array).
  • the control unit 13 may be one of SoC (System-on-a-Chip) and SiP (System-In-a-Package) in which one or a plurality of processors cooperate.
  • the control unit 13 measures the distance in real space from the stereo camera device 1 of the subject captured in the first captured image 14L and the second captured image 14R input to the input unit 12.
  • the control unit 13 calculates the distance from the stereo camera device 1 to the subject.
  • the spatial coordinate system has an arbitrary point as an origin, a base length direction as an X axis, and two directions perpendicular to the base length and perpendicular to each other as a Y axis and a Z axis, respectively.
  • the optical axes of the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11R are parallel to the Z axis, the row direction of the imaging surface is parallel to the X axis, and the column direction of the imaging surface is parallel to the Y axis.
  • a rotation angle around the X axis is a pitch angle ⁇
  • a rotation angle around the Z axis is a low angle ⁇ .
  • both optical axes are parallel to the Z axis, and the column direction of the imaging surface is parallel to the Y axis perpendicular to the direction of the baseline length, so the first captured image 14 ⁇ / b> L and the second captured image
  • the position of the spot image of the same subject in 14R differs only in the row direction. Therefore, in the stereo camera device 1, for example, in order to calculate the distance at a high speed of 30 fps, matching that matches the spot images of the same subject in the first captured image 14 ⁇ / b> L and the second captured image 14 ⁇ / b> R is parallel to the baseline length.
  • One-dimensional matching is performed along the direction, that is, the X-axis direction.
  • the accuracy of the above-described one-dimensional matching of the spot image is such that the displacement ⁇ Y along the Y-axis direction of the first imaging unit 11L with respect to the second imaging unit 11R in the external orientation element increases. ,descend.
  • the accuracy of spot image association by one-dimensional matching decreases as the deviation ⁇ of the optical axis pitch angle ⁇ increases. Therefore, as will be described below, the stereo camera device 1 uses the second captured image 14L and the second captured image 14R based on the first captured image 14L and the second captured image 14R for the second position Y and the pitch angle ⁇ .
  • the first imaging unit 11L is calibrated with the imaging unit 11R as a reference.
  • the control unit 13 calculates the parallax d of the position of each pixel in the first captured image 14L and the second captured image 14R.
  • the positions of the respective pixels of the first captured image 14L and the second captured image 14R are (u, v) images having a U axis parallel to the row direction of the imaging surface and a V axis parallel to the column direction of the imaging surface. Shown in coordinate system.
  • the control unit 13 calculates the parallax d by one-dimensional matching along the row direction of the imaging surface. Specifically, the control unit 13 determines the distribution of one-dimensional pixel values in the U-axis direction at each v coordinate in the first captured image 14L and the U axis at the same v coordinate in the second captured image 14R. Compare the distribution of pixel values in one dimension in the direction. The control unit 13 calculates the difference between the positions of two pixels having corresponding pixel values in the two distributions as the parallax d.
  • the control unit 13 determines a V-axis constant for calculating the parallax d.
  • the control unit 13 calculates the parallax d when the V-axis is v 1 .
  • the distribution of pixel values extracted from the first captured image 14L and the second captured image 14R is shown, for example, as shown in FIGS. 4 (3) and (4).
  • the control unit 13 Based on the two extracted pixel value distributions, the control unit 13 associates the pixels of the first captured image 14L with the pixels of the second captured image 14R by one-dimensional matching. That is, the control unit 13 extracts the most likely pixel on the second captured image 14R representing the spot image represented by the pixel of the first captured image 14L, and associates it with the pixel of the first captured image 14L. .
  • the control unit 13 specifies a region where pixels having a parallax d in which a difference from the parallax d of adjacent pixels in the parallax image is within a predetermined range is continuous as a parallax approximate region.
  • a parallax image is an image that indicates the amount of pixel shift that represents the same spot image in two different captured images that are simultaneously captured.
  • the parallax image is the spot image corresponding to each pixel of the first captured image 14L and the U-axis direction of the corresponding pixel of the same spot image on the second captured image 14R. It is an image showing the amount of deviation.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing the parallax d in the subject area 16 shown in FIG.
  • each of a plurality of squares surrounding each number corresponds to each pixel in the subject area 16.
  • the parallax d of each pixel is indicated at the position of the corresponding pixel.
  • the thick line in FIG. 5 corresponds to each pixel constituting the optical image of the other vehicle in FIG.
  • the parallax d relating to the pixels surrounded by the bold line is approximately in the range of 79 to 82.
  • the parallax d varies depending on the distance from the stereo camera device 1.
  • the subjects at substantially the same distance from the stereo camera device 1 have substantially the same parallax d.
  • the subject having a certain size on the first captured image 14L and the second captured image 14R is at substantially the same distance from the stereo camera device 1, and the parallax d in the pixel indicating the optical image of the subject is within a certain range. include. In other words, there is a lump of objects in the region where the parallax d falls within the predetermined range.
  • the control unit 13 specifies a region where pixels having a parallax d within a predetermined range are continuous as a parallax approximate region.
  • the control unit 13 extracts one or more first feature points P 1 from the parallax approximate region.
  • the first feature point P 1 is a point that is a feature on the first captured image 14L, that is, a point that a feature amount related to a pixel satisfies a predetermined requirement.
  • the first feature point P 1 is an apex of an edge at which the derivative of the luminance value is a predetermined value or more.
  • the control unit 13 determines whether or not the first feature point P 1 extracted from the first captured image 14L is suitable for use in the calibration process. For example, when the first feature point P 1 is at least a part of any one of a linear edge and a repetitive pattern, the second feature point P 2 corresponding to the first feature point P 1 is matched. Is prone to errors. Therefore, the control unit 13 determines whether or not the region including the first feature point P 1 and the vicinity thereof includes a linear edge or a repetitive pattern.
  • the second feature point P 2 is a feature point on the second captured image 14R having a feature amount within a predetermined range from the feature amount of the first feature point P 1 .
  • First feature point P 1 if it is determined that one of at least a portion of the linear edges and repeating patterns, in the subsequent processing, without using the feature point P 1 of the first, the first The first feature point P 1 different from the feature point P 1 is used.
  • the control unit 13 uses the conventionally known two-dimensional pattern matching method to perform the first feature point P 1.
  • the second feature point P 2 corresponding to the feature point P 1 is searched from the second captured image 14R and extracted.
  • the control unit 13 performs two-dimensional pattern matching with sub-pixel accuracy by using a method such as interpolation.
  • the starting point P S for searching for the second feature point P 2 in the second captured image 14R is the same position as the position (u L2 , v L2 ) of the first feature point P 1 by the parallax d in the U-axis direction. It is assumed that the position is shifted (u L2 + d, v L2 ).
  • the control unit 13 searches for the second feature point P 2 within a predetermined size range centered on the position (u L2 + d, v L2 ).
  • the predetermined size range for example, in the range from the starting point PS 1 to 2 pixels in the U-axis direction, and a range from the starting point P S 1 to 2 pixels in the V direction.
  • Control unit 13 the second imaging unit 11R for calibrating the first imaging unit 11L based on the basis of the first position of the feature point P 1 of the and the second position of the feature point P 2 of the extracted.
  • the external orientation element to be updated is determined as an element corresponding to the translation of the first imaging unit 11L in the direction perpendicular to the base line length and the optical axis.
  • the element corresponding to the translation in the direction perpendicular to the base line length and the optical axis is the Y-axis direction in the spatial coordinate system shown in FIG.
  • the X axis and Y axis in the spatial coordinate system are parallel to the U axis and V axis in the image coordinate system, respectively.
  • the position of the first feature point P 1 extracted as described above is represented by image coordinates (u L2 , v L2 ), and the position of the second feature point P 2 is represented by image coordinates (u R2 , v R2 ).
  • the control unit 13 recognizes that the first imaging unit 11L is displaced by the second imaging unit 11R as a reference by the displacement amount ⁇ Y L in the spatial coordinate system corresponding to the displacement amount ⁇ v in the image coordinate system.
  • the position Y L in the Y-axis direction of the first imaging unit 11L is updated using ⁇ Y L. Even when the external rating element to be updated is the pitch angle ⁇ that is the rotation angle around the X axis, the control unit 13 performs the same processing.
  • the control unit 13 starts processing when receiving at least one of a start command, a stop command, and an effective command for calibration control of the stereo camera device 1.
  • the input unit 12 receives an input of the first captured image 14L and the second captured image 14R generated by the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11R, respectively (step S1).
  • control unit 13 performs one-dimensional matching on the first captured image 14L based on the pixel value of the first captured image 14L and the pixel value of the second captured image 14R input to the input unit 12.
  • the parallax d of each pixel with the corresponding pixel of the second captured image 14R is calculated (step S2).
  • the control unit 13 specifies a parallax approximate region in the first captured image 14L (step S3). Then, the control unit 13 searches for and extracts one or more first feature points P 1 from the parallax approximation region (step S4). The control unit 13 determines whether or not the extracted first feature point P 1 is suitable for use in the calibration process (step S5). Next, the control unit 13 sets the second feature point P 2 corresponding to the first feature point P 1 determined to be suitable for use in the calibration process by the second two-dimensional pattern matching method as the second feature point P 2 . The captured image 14R is searched and extracted (step S6). The first feature point P1 is determined to be suitable for use in the calibration process when it is not at least part of either the linear edge or the repetitive pattern.
  • control unit 13 a first feature point based on P 1 and the second feature points P 2, to calibrate the first imaging unit 11L and the second imaging unit 11R as a reference (step S7).
  • the control unit 13 calculates the parallax d by one-dimensional matching, and the first feature point P from a continuous region of pixels in which the fluctuation range of the parallax d is within a predetermined range. Extract 1 Therefore, compared with the case where the control unit 13 searches for the first feature point P 1 over the entire region of the first captured image 14L by two-dimensional matching, the first imaging unit 11R is used as a reference at a higher speed. It is possible to calibrate the imaging unit 11L. Since there is a high possibility that the pixels constituting the parallax approximate region do not contain noise, the control unit 13 can accurately extract the first feature point P 1 . Therefore, the control unit 13 can perform calibration accurately.
  • the second feature is based on the first feature point P 1 different from the first feature point P 1 that is at least a part of either the linear edge or the repetitive pattern.
  • a point P 2 is extracted. Accordingly, since the first feature point P 1 is not a part of the linear edge and is not a part of the repetitive pattern, the feature point similar to the first feature point P 1 is the first imaging. It is rarely included in the image 14L. It is also excluding the second feature point P 2 corresponding to the first feature point P 1 to the second captured image in 14R corresponding to the first captured image 14L, similar to the first feature point P 1 It is rare to include feature points. Accordingly, the second feature point P 2 corresponding to the first feature point P 1, without confusion with other feature points are similar to the first feature point P 1, it is possible to accurately determine.
  • the control unit 13 based on the parallax d of the first position and the position of the feature point P 1, to determine the starting point P S 2D matching, second
  • the second feature point P 2 can be searched in a range where there is a high possibility that the feature point P 2 exists. Therefore, the control unit 13 can extract the second feature point P 2 at high speed.
  • the control unit 13 since the control unit 13 performs two-dimensional matching with sub-pixel accuracy, the first image pickup unit 11L is less than one pixel with respect to the second image pickup unit 11R. Calibration can be performed even if the amount deviates. That is, the control unit 13 can calibrate the first imaging unit 11L with the second imaging unit 11R as a reference with high accuracy.
  • control unit 13 may extract a plurality of second feature points P 2 corresponding to each using the plurality of first feature points P 1 .
  • calibration can be performed with high accuracy even when the low angle ⁇ L of the first imaging unit 11L is deviated from the low angle ⁇ R of the second imaging unit 11R.
  • control unit 13 calibrates the first imaging unit 11L with the second imaging unit 11R as a reference. However, the controller 13 calibrates the second imaging unit 11R with the first imaging unit 11L as a reference. Good.
  • control unit 13 extracts the second feature point P 2 based on the first feature point P 1 extracted from the first captured image 14L, but from the second captured image 14R.
  • the first feature point P 1 may be extracted based on the extracted second feature point P 2 .
  • the stereo camera device 1 includes the image processing unit 10, but another device includes the image processing unit 10, and the control unit 13 of the stereo camera device 1 is connected to the other device via a communication network or the like. Then, control may be performed for calibration based on the first captured image 14L and the second captured image 14R input to the input unit 12.

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Abstract

　本開示の画像処理装置は、複数の撮像部１１Ｌ、１１Ｒによってそれぞれ撮像された第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒを取得する入力部１２と、第１の撮像画像１４Ｌの画素値と第２の撮像画像１４Ｒの画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出し、第１の撮像画像１４Ｌにおいて、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の第１の特徴点と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出し、第１の特徴点の位置と第２の特徴点の位置とに基づいて撮像部１１Ｌを較正する制御部１３と、を備える。

Description

画像処理装置、ステレオカメラ装置、車両、及び画像処理方法 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年６月２４日に出願された日本国特許出願２０１５－１２６８１７号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本開示は、画像処理装置、ステレオカメラ装置、車両、及び画像処理方法に関する。
　近年、複数のカメラによって物体や人物等の対象物を同時に撮像し、撮像画像を用いて三角測量の原理により対象物までの距離を測定するステレオカメラが知られている。例えば、このようなステレオカメラが車両に取り付けられた場合、車両の周辺に存在する対象物の存在を運転者に知らせることによって、安全な運転を支援している。
特開２００１－０８２９５５号公報
　本開示の画像処理装置は、複数の撮像部を備えるステレオカメラを較正する画像処理装置であって、入力部と制御部とを含む。前記入力部は、前記複数の撮像部によってそれぞれ撮像された第１の撮像画像および第２の撮像画像を取得する。前記制御部は、前記第１の撮像画像の画素値と前記第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出する。前記制御部は、前記第１の撮像画像において、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出する。前記制御部は、前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて前記撮像部を較正する。
　本開示のステレオカメラ装置は、複数の撮像部と、前記複数の撮像部を備えるステレオカメラを較正する画像処理装置とを含む。前記画像処理装置は、入力部と制御部とを含む。前記入力部は、前記複数の撮像部によってそれぞれ撮像された第１の撮像画像および第２の撮像画像の入力を受ける。前記制御部は、前記第１の撮像画像の画素値と前記第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出する。前記制御部は、前記第１の撮像画像において、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出する。前記制御部は、前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて前記撮像部を較正する。
　本開示の車両は、ステレオカメラ装置を含む。前記ステレオカメラ装置は、複数の撮像部と、前記複数の撮像部を備えるステレオカメラを較正する画像処理装置とを含む。前記画像処理装置は、入力部と制御部とを含む。前記入力部は、前記複数の撮像部によってそれぞれ撮像された第１の撮像画像および第２の撮像画像の入力を受ける。前記入力部は、前記第１の撮像画像の画素値と、前記第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出する。前記制御部は、前記第１の撮像画像において、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出する。前記制御部は、前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて、前記撮像部を較正する。
　本開示の画像処理方法は、複数の撮像部を備えるステレオカメラを較正する画像処理装置の画像処理方法である、前記画像処理方法は、前記画像処理装置の制御部が、前記複数の撮像部のうち第１の撮像部によって撮像された第１の撮像画像の画素値と、前記複数の撮像部のうち前記第１の撮像部とは異なる第２の撮像部によって撮像された第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出することを含む。前記画像処理方法は、前記第１の撮像画像において、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出することを含む。前記画像処理方法は、前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて、前記撮像部を較正することを含む。
本実施形態の画像処理装置を含むステレオカメラ装置の斜視図である。 図１に示すステレオカメラ装置を設置した車両の側面図である。 図１に示すステレオカメラ装置の構成図である。 図１に示す第１および第２の撮像部によってそれぞれ撮像された第１および第２の撮像画像、一次元の画素値の分布を示す図である。 図４に示す第１の撮像画像の被写体領域を構成する画素の視差を示す概念図である。 図１に示す画像処理装置の処理を示すフローチャートである。
　ステレオカメラは、その周辺に存在する対象物までの距離を正確に利用者に知らせるために、複数のカメラから、該複数のカメラがそれぞれ撮像する対象物までの距離を正確に測定しなければならない。しかし、複数のカメラが基準からずれて設置されている場合、対象物までの距離を正確に測定することができない。
　そのため、ステレオカメラから、基準領域内に撮像されている被写体までの、実空間における距離の最大出現頻度が規定値より大きい場合、基準領域がマッチングに適していると判断し、その基準領域を用いてカメラの水平性を正確に較正する較正方法がある。
　この較正方法では、被写体までの距離の最大出現頻度に基づいてマッチングに適した基準領域を決定しているため、距離の分布を示すヒストグラムを生成する必要があり、その処理に時間がかかることがある。また、出現頻度が最大となる距離に係る部分が撮像されている基準領域内の位置が離散している場合、基準領域内にオクルージョンが含まれて正確にマッチングを行うことが困難であることがある。
　本開示の画像処理装置においては、一次元マッチングすることにより視差を算出し、ステレオカメラによって撮像された第１の撮像画像上の第１の特徴点と２次元マッチングすることにより、第１の特徴点に対応する、第２の撮像画像上の第２の特徴点を抽出して撮像部を較正する。
　以下、本開示の画像処理装置について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１に示すように、ステレオカメラ装置１は、互いに重ならない光軸をそれぞれ有する複数の撮像部１１Ｌ、１１Ｒと、画像処理部１０とを備える。以降の説明においては、画像処理部１０を画像処理装置ともいう。したがって、複数の撮像部１１Ｌ、１１Ｒによって同時にそれぞれ撮像された複数の画像は、互いに視差ｄを有する。
　ここでの「同時」は、完全な同じ時刻に限られない。例えば、（i）複数のカメラが同時刻に撮像すること、（ii）複数のカメラが同じ信号に基づいて撮像すること、及び（iii）複数のカメラが各々の内部時計において同時刻に撮像することは、本開示における「同時」に撮影するに含まれる。撮像の時間基準には、撮像の開始時刻、撮像の終了時刻、撮像した画像データの送信時刻、及び画像データを相手機器が受信した時刻が含まれる。ステレオカメラ装置１は、１つの筐体に複数のカメラが含まれる機器であってよい。ステレオカメラ装置１は互いに独立し、且つ互いに離れて位置する２台以上のカメラを含む機器であってよい。ステレオカメラ装置１は、互いに独立した複数のカメラに限られない。本開示では、例えば、離れた２箇所に入射される光を１つの受光素子に導く光学機構を有するカメラをステレオカメラ装置１として採用できる。
　第１の撮像部１１Ｌ及び第２の撮像部１１Ｌは、固体撮像素子を含む。固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサ（Charge-Coupled Device Image Sensor）、及びＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary MOS Image Sensor）を含む。第１の撮像部１１Ｌ及び第２の撮像部１１Ｌは、レンズ機構を含んでよい。第１の撮像部１１Ｌおよび第２の撮像部１１Ｒは、実空間を撮像し、それぞれ第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒを生成する。
　複数の撮像部１１Ｌ、１１Ｒは、図２に示すように水平面に載置された車両１５において、各撮像部１１Ｌ、１１Ｒの光軸が互いに平行で、レンズ面および撮像面がそれぞれ同一平面上にあり、基線長の方向が水平となるように設置される。２つの撮像部１１Ｌ、１１Ｒが、このような正位置および正姿勢で設置された状態において、ステレオカメラ装置１は、該ステレオカメラ装置１から被写体までの距離を正確に測定することができる。以降においては、２つの撮像部１１Ｌ、１１Ｒのうち、被写体の反対側からステレオカメラ装置１を見て左側に設置された撮像部を第１の撮像部１１Ｌ、右側に設置された撮像部を第２の撮像部１１Ｒという。
　本実施形態において、第１の撮像部１１Ｌ及び第２の撮像部１１Ｒは、車両１５のウインドシールドを介して車両１５の外部を撮像できる。本実施形態において、第１の撮像部１１Ｌ及び第２の撮像部１１Ｒは、車両１５のフロントバンパー、フェンダーグリル、サイドフェンダー、ライトモジュール、及びボンネットのいずれかに固定されていてよい。
　上記の「平行」は、厳密な平行に限られない。「平行」には、例えば、各撮像部１１Ｌ、１１Ｒの光軸が完全に平行な状態から互いにずれているような、略平行とみなせる状態が含まれるものとする。上記の「水平」は厳密な水平に限られない。「水平」には、基線長の方向が地平面の面方向と完全に平行な状態からずれているような、略水平とみなせる状態が含まれるものとする。
　ここで、本開示における「車両」には、自動車、鉄道車両、産業車両、及び生活車両を含むが、これに限られない。例えば、「車両」には、滑走路を走行する飛行機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、及びトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。軌道車両は、機関車、貨車、客車、路面電車、案内軌道鉄道、ロープウエー、ケーブルカー、リニアモーターカー、及びモノレールを含むがこれに限られず、軌道に沿って進む他の車両を含んでよい。産業車両は、農業及び建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、及びゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及びロードローラを含むが、これに限られない。生活車両には、自転車、車いす、乳母車、手押し車、及び電動立ち乗り２輪車を含むが、これに限られない。車両の動力機関は、ディーゼル機関、ガソリン機関、及び水素機関を含む内燃機関、並びにモーターを含む電気機関を含むが、これに限られない。「車両」は、人力で走行するものを含む。なお、「車両」の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。
　続いて、図３を参照して画像処理部１０の構成について説明する。図３に示すように、画像処理部１０は、入力部１２と、制御部１３とを備える。
　入力部１２は、画像処理部１０へ画像データを入力する入力インタフェースである。入力部１２は、物理コネクタ、及び無線通信機が採用できる。物理コネクタは、電気信号による伝送に対応した電気コネクタ、光信号による伝送に対応した光コネクタ、及び電磁波による伝送に対応した電磁コネクタが含まれる。電気コネクタには、ＩＥＣ６０６０３に準拠するコネクタ、ＵＳＢ規格に準拠するコネクタ、ＲＣＡ端子に対応するコネクタ、EIAJ CP-1211Aに規定されるＳ端子に対応するコネクタ、EIAJ ＲC-5237に規定されるＤ端子に対応するコネクタ、ＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠するコネクタ、及びＢＮＣを含む同軸ケーブルに対応するコネクタを含む。光コネクタは、IEC 61754に準拠する種々のコネクタを含む。無線通信機は、Bluetooth（登録商標）、及びIEEE802.11を含む各規格に準拠する無線通信機を含む。無線通信機は、少なくとも１つのアンテナを含む。
　入力部１２には、第１の撮像部１１Ｌ及び第２の撮像部１１Ｒの各々が撮像した画像の画像データが入力される。入力部１２は入力された画像データを制御部１３に引き渡す。入力部１２への入力は、有線ケーブルを介した信号入力、及び無線接続を介した信号入力を含む。入力部１２は、ステレオカメラ装置１の撮像信号の伝送方式に対応してよい。
　制御部１３は、一つまたは複数のプロセッサを含む。制御部１３もしくはプロセッサは、種々の処理のためのプログラム及び演算中の情報を記憶する１または複数のメモリを含んでよい。メモリは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリが含まれる。メモリは、プロセッサと独立しているメモリ、及びプロセッサの内蔵メモリが含まれる。プロセッサには、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、特定の処理に特化した専用のプロセッサが含まれる。専用のプロセッサには、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；Application Specific Integrated Circuit）が含まれる。プロセッサには、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Programmable Logic Device）が含まれる。ＰＬＤには、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）が含まれる。制御部１３は、一つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及びＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。
　制御部１３は、入力部１２に入力された第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒに撮像されている被写体の、ステレオカメラ装置１からの実空間における距離を測定する。
　ステレオカメラ装置１では、図１に示すような空間座標系において、制御部１３が、ステレオカメラ装置１から被写体までの距離を算出する。当該空間座標系は、任意の点を原点とし、基線長の方向をＸ軸、基線長に垂直で互いに垂直な２方向をそれぞれＹ軸およびＺ軸とする。第１の撮像部１１Ｌおよび第２の撮像部１１Ｒの光軸はＺ軸に平行であり、撮像面の行方向がＸ軸に平行であり、撮像面の列方向がＹ軸に平行である。当該空間座標系における、Ｘ軸周りの回転角をピッチ角φとし、Ｚ軸周りの回転角をロー角ωとする。
　ステレオカメラ装置１では、両光軸がＺ軸に平行で、撮像面の列方向が基線長の方向に垂直なＹ軸に平行であることから、第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒにおける同一の被写体のスポット像の位置は行方向のみ異なる。そこで、ステレオカメラ装置１では、例えば３０ｆｐｓの高速で距離算出を行うために、第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒにおける同一の被写体のスポット像を対応付けるマッチングを、基線長に平行な方向、すなわちＸ軸方向に沿った１次元マッチングにより行う。
　しかし、上述の１次元マッチングによるスポット像の対応付けの精度は、外部標定要素の中で、第２の撮像部１１Ｒに対する第１の撮像部１１Ｌの、Ｙ軸方向に沿った変位ΔＹが大きくなるほど、低下する。同様にして、１次元マッチングによるスポット像の対応付けの精度は、光軸のピッチ角φのずれΔφが大きくなる程、低下する。そこで、ステレオカメラ装置１は、以下に説明するように、第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒに基づいて、Ｙ軸方向の位置Ｙおよびピッチ角φの少なくとも一方について、第２の撮像部１１Ｒを基準とした第１の撮像部１１Ｌの較正を行う。
　制御部１３は、第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒにおいて、各画素の位置の視差ｄを算出する。第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒの各画素の位置は、撮像面の行方向に平行なＵ軸および撮像面の列方向に平行なＶ軸を有する（ｕ，ｖ）の画像座標系で示される。制御部１３は、撮像面の行方向に沿った１次元マッチングにより視差ｄを算出する。具体的には、制御部１３は、第１の撮像画像１４Ｌにおける各ｖ座標でのＵ軸方向の一次元の画素値の分布と、第２の撮像画像１４Ｒにおける同一のｖ座標でのＵ軸方向の一次元での画素値の分布とを比較する。制御部１３は、２つの分布において対応する画素値を有する２つの画素の位置の差を視差ｄとして算出する。
　ここで、視差ｄを算出する方法を詳細に説明する。制御部１３は、視差ｄを算出するＶ軸の定数を定める。ここで、制御部１３は、Ｖ軸がｖ1であるときの視差ｄを算出することとする。制御部１３は、第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒにおいて、図４（１）および（２）にそれぞれ示すようなｖ＝ｖ1の位置にある各画素の画素値を抽出する。第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒから抽出される画素値の分布は、例えば、図４（３）および（４）のように示される。制御部１３は、抽出された２つの画素値分布に基づいて、第１の撮像画像１４Ｌの画素と第２の撮像画像１４Ｒの画素とを一次元マッチングによって対応付ける。すなわち、制御部１３は、第１の撮像画像１４Ｌの画素が表すスポット像を表している、最も確からしい第２の撮像画像１４Ｒ上の画素を抽出して第１の撮像画像１４Ｌの画素と対応付ける。制御部１３は、対応付けられた第１の撮像画像１４Ｌの画素の位置（ｕL1，ｖ1）と第２の撮像画像１４Ｒの画素（ｕR1，ｖ1）との差を視差ｄ＝ｕL1－ｕR1として算出する。
　制御部１３は、視差画像において隣接する画素の視差ｄとの差が所定の範囲内である視差ｄを有する画素が連続している領域を視差近似領域として特定する。視差画像とは、同時に撮像された異なる２つの撮像画像のそれぞれ同一のスポット像を表す画素のずれ量を示す画像である。本実施形態に示す例では、視差画像とは、第１の撮像画像１４Ｌの各画素に対応するスポット像と、第２の撮像画像１４Ｒ上での同一のスポット像の対応する画素のＵ軸方向のずれ量を示す画像である。
　視差近似領域の特定処理について、図５に示す例を参照して説明する。図５は、図４（１）に示す被写体領域１６における視差ｄを示す概念図である。図５において各数字を囲む複数の四角の各々は、被写体領域１６における各画素に対応する。各画素の視差ｄは、該当する画素の位置に示している。図５の太線は、図４（１）の他の車両の光学像を構成する各画素に対応する。この太線で囲まれる画素に係る視差ｄは概ね７９～８２の範囲内にある。視差ｄは、ステレオカメラ装置１からの距離に依って変化する。ステレオカメラ装置１から略同じ距離にある被写体は、視差ｄが略同じになる。第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒ上においてある程度の大きさを有する被写体はステレオカメラ装置１から略同じ距離にあり、当該被写体の光学像を示す画素における視差ｄはある程度の範囲内に含まれる。言い換えると、視差ｄが所定の範囲に収まる領域には、一塊の物体がある。本実施形態では、制御部１３は、視差ｄが所定の範囲内である画素が連続している領域を視差近似領域として特定する。
　制御部１３は、視差近似領域から、１つ以上の第１の特徴点Ｐ1を抽出する。第１の特徴点Ｐ1とは、第１の撮像画像１４Ｌ上の特徴となる点、すなわち、画素に関する特徴量が所定の要件を満たす点である。例えば、第１の特徴点Ｐ1は、輝度値の微分が所定値以上となるエッジの頂点である。
　制御部１３は、第１の撮像画像１４Ｌから抽出した第１の特徴点Ｐ1が、較正処理に用いるのに適しているか否かを判定する。第１の特徴点Ｐ1が、例えば、線状エッジおよび繰り返しパターンのいずれかの少なくとも一部である場合に、当該第１の特徴点Ｐ1に対応する第２の特徴点Ｐ2のマッチングには誤りが生じやすい。そのため、制御部１３は、第１の特徴点Ｐ1およびその近傍を含む領域が線状エッジ又は繰り返しパターンを含むか否かを判定する。第２の特徴点Ｐ2とは、第１の特徴点Ｐ1の特徴量から所定の範囲内にある特徴量を有する、第２の撮像画像１４Ｒ上の特徴点である。
　第１の特徴点Ｐ1が、線状エッジおよび繰り返しパターンのいずれかの少なくとも一部であると判定された場合、以降の処理において、当該第１の特徴点Ｐ1を用いず、当該第１の特徴点Ｐ1とは異なる第１の特徴点Ｐ1を用いる。第１の特徴点Ｐ1が、線状エッジおよび繰り返しパターンのいずれかの少なくとも一部でないと判定された場合、制御部１３は、従来公知の２次元のパターンマッチングの方法を用いて、第１の特徴点Ｐ1に対応する第２の特徴点Ｐ2を第２の撮像画像１４Ｒから探索して、抽出する。制御部１３は、補間等の方法を用いることによりサブピクセル精度で２次元のパターンマッチングを行う。
　第２の撮像画像１４Ｒにおける、第２の特徴点Ｐ2の探索の起点ＰSは、第１の特徴点Ｐ1の位置（ｕL2，ｖL2）と同じ位置から視差ｄだけＵ軸方向にずれた位置（ｕL2＋ｄ，ｖL2）とする。制御部１３は、位置（ｕL2＋ｄ，ｖL2）を中心とする所定の大きさの範囲で第２の特徴点Ｐ2を探索する。所定の大きさの範囲とは、例えば、起点ＰＳからＵ軸方向に１～２画素までの範囲であって、かつ起点ＰSからＶ軸方向に１～２画素までの範囲である。
　制御部１３は、抽出した第１の特徴点Ｐ1の位置と第２の特徴点Ｐ2の位置とに基づいて第２の撮像部１１Ｒを基準として第１の撮像部１１Ｌを較正する。
　ここで、制御部１３が行う較正の具体的な例について説明する。
　以下の具体例においては、更新する外部標定要素は、第１の撮像部１１Ｌの、基線長および光軸に垂直な方向の並進移動に対応する要素に定められている。基線長および光軸に垂直な方向の並進移動に対応する要素は、図１に例を示す空間座標系において、Ｙ軸方向である。空間座標系におけるＸ軸、Ｙ軸は、画像座標系におけるＵ軸、Ｖ軸とそれぞれ平行である。
　上記のように抽出された第１の特徴点Ｐ1の位置が画像座標（ｕL2，ｖL2）で表され、第２の特徴点Ｐ2の位置が画像座標（ｕR2，ｖR2）で表される場合、制御部１３は、第２の撮像画像１４Ｒを基準として、第１の撮像画像１４Ｌの各位置がＶ軸方向にずれ量Δｖ＝ｖL2－ｖR2だけずれていると判定する。制御部１３は、画像座標系におけるずれ量Δｖに相当する空間座標系のずれ量ΔＹLだけ第２の撮像部１１Ｒを基準として第１の撮像部１１Ｌがずれていると認識し、当該ずれ量ΔＹLを用いて、第１の撮像部１１ＬのＹ軸方向の位置ＹLを更新する。更新する外部評定要素をＸ軸周りの回転角であるピッチ角φとした場合も、制御部１３は、同様の処理を行う。
　次に、本実施形態に係る画像処理部１０が実行する処理について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。制御部１３は、ステレオカメラ装置１の起動命令、停止命令、および較正制御の実効命令の少なくともいずれかを受信するときに、処理を開始する。
　まず、入力部１２が、第１の撮像部１１Ｌおよび第２の撮像部１１Ｒによってそれぞれ生成された、第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒの入力を受ける（ステップＳ１）。
　次に、制御部１３は、入力部１２に入力された第１の撮像画像１４Ｌの画素値と第２の撮像画像１４Ｒの画素値とに基づいて、一次元マッチングにより第１の撮像画像１４Ｌの各画素の、第２の撮像画像１４Ｒの対応する画素との視差ｄを算出する（ステップＳ２）。
　続いて、制御部１３は、第１の撮像画像１４Ｌにおいて視差近似領域を特定する（ステップＳ３）。そして、制御部１３は、視差近似領域内から１つ以上の第１の特徴点Ｐ1を探索して、抽出する（ステップＳ４）。制御部１３は、抽出された第１の特徴点Ｐ1が、較正処理に用いるのに適しているか否かを判定する（ステップＳ５）。次に、制御部１３は、２次元のパターンマッチングの方法によって、較正処理に用いるのに適していると判定された第１の特徴点Ｐ1に対応する第２の特徴点Ｐ2を第２の撮像画像１４Ｒから探索し、抽出する（ステップＳ６）。第１の特徴点Ｐ１は、線状エッジおよび繰り返しパターンのいずれか少なくとも一部でない場合に、較正処理に用いるのに適していると判定される。
　そして、制御部１３は、第１の特徴点Ｐ1および第２の特徴点Ｐ2に基づいて、第２の撮像部１１Ｒを基準として第１の撮像部１１Ｌを較正する（ステップＳ７）。
　本実施形態の画像処理装置によれば、制御部１３は、１次元マッチングにより視差ｄを算出し、視差ｄの変動幅が所定の範囲内にある画素の連続する領域から第１の特徴点Ｐ1を抽出する。したがって、制御部１３が２次元マッチングによって第１の撮像画像１４Ｌの全ての領域にわたって第１の特徴点Ｐ1を探索する場合に比べて、高速に、第２の撮像部１１Ｒを基準として第１の撮像部１１Ｌを較正することが可能となる。視差近似領域を構成する画素にはノイズが含まれない可能性が高いため、制御部１３は、正確に第１の特徴点Ｐ1を抽出することができる。したがって、制御部１３は、正確に較正を行うことが可能となる。
　本実施形態の画像処理装置によれば、線状エッジおよび繰り返しパターンのいずれかの少なくとも一部である第１の特徴点Ｐ1とは異なる第１の特徴点Ｐ1に基づいて第２の特徴点Ｐ2を抽出する。したがって、第１の特徴点Ｐ1は、線状エッジの一部ではなく、かつ、繰り返しパターンの一部でもないため、第１の特徴点Ｐ1に類似している特徴点が第１の撮像画像１４Ｌ内に含まれることが少ない。第１の撮像画像１４Ｌに対応する第２の撮像画像１４Ｒ内にも第１の特徴点Ｐ1に対応する第２の特徴点Ｐ2を除いては、第１の特徴点Ｐ1に類似している特徴点が含まれることが少ない。したがって、第１の特徴点Ｐ1に対応した第２の特徴点Ｐ2を、第１の特徴点Ｐ1に類似した他の特徴点と混同することなく、正確に判定することができる。
　本実施形態の画像処理装置によれば、制御部１３は、第１の特徴点Ｐ1の位置と当該位置の視差ｄとに基づいて、２次元マッチングの起点ＰSを決定するため、第２の特徴点Ｐ2が存在する可能性が高い範囲で第２の特徴点Ｐ2の探索することができる。したがって、制御部１３は、高速に第２の特徴点Ｐ2を抽出することが可能となる。
　本実施形態の画像処理装置によれば、制御部１３は、サブピクセル精度で２次元マッチングを行うため、第１の撮像部１１Ｌが第２の撮像部１１Ｒを基準として１画素分に満たないずれ量でずれた場合にも較正を行うことができる。すなわち、制御部１３は、高い精度で第２の撮像部１１Ｒを基準として第１の撮像部１１Ｌを較正することが可能となる。
　以上、本実施形態について諸図面に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、種々の変形や修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
　例えば、本実施形態において、制御部１３が、複数の第１の特徴点Ｐ1を用いて、それぞれに対応する複数の第２の特徴点Ｐ2を抽出てもよい。この場合、第１の撮像部１１Ｌのロー角ωLが、第２の撮像部１１Ｒのロー角ωRに対してずれた場合にも高精度に較正を行うことができる。
　本実施形態において、制御部１３は、第２の撮像部１１Ｒを基準として第１の撮像部１１Ｌを較正したが、第１の撮像部１１Ｌを基準として第２の撮像部１１Ｒを較正してもよい。
　本実施形態において、制御部１３は、第１の撮像画像１４Ｌから抽出された第１の特徴点Ｐ1に基づいて、第２の特徴点Ｐ2を抽出したが、第２の撮像画像１４Ｒから抽出された第２の特徴点Ｐ2に基づいて、第１の特徴点Ｐ1を抽出してもよい。
　本実施形態において、ステレオカメラ装置１が画像処理部１０を備えているが、他の装置が画像処理部１０を備え、ステレオカメラ装置１の制御部１３が、他の装置から通信ネットワーク等を介して入力部１２に入力された第１の撮像画像１４Ｌおよび第２の撮像画像１４Ｒに基づいて較正を行う制御を行ってもよい。
１　　　　ステレオカメラ装置
１０　　　画像処理部
１１Ｌ　　第１の撮像部
１１Ｒ　　第２の撮像部
１２　　　入力部
１３　　　制御部
１４Ｌ　　第１の撮像画像
１４Ｒ　　第２の撮像画像
１５　　　車両
１６　　　被写体領域

Claims (9)

  1. 　ステレオカメラの複数の撮像部によってそれぞれ撮像された第１の撮像画像および第２の撮像画像の入力を受ける入力部と、
    　前記第１の撮像画像の画素値と前記第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出し、前記第１の撮像画像において、隣接する画素の視差との差が所定の範囲内である視差を有する画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出し、前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて前記撮像部を較正する制御部と、
    　を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 　請求項１に記載の画像処理装置であって、
    　前記制御部は、１つ以上の前記第１の特徴点のうち、線状エッジおよび繰り返しパターンのいずれかの少なくとも一部である第１の特徴点とは異なる第１の特徴点に基づいて前記２次元マッチングを行うことを特徴とする画像処理装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の画像処理装置であって、
    　前記制御部は、前記第１の特徴点の位置と該位置の視差とに基づいて、前記２次元マッチングの起点を決定することを特徴とする画像処理装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
    　前記制御部は、サブピクセル精度で前記２次元マッチングを行うことを特徴とする画像処理装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
    　前記制御部は、前記第１の撮像画像から複数の前記第１の特徴点を抽出し、前記第２の撮像画像から前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出し、複数の前記第１の特徴点の位置と、それぞれの前記第１の特徴点が対応する前記第２の特徴点の位置とに基づいて、前記撮像部を較正することを特徴とする画像処理装置。
  6. 　請求項５に記載の画像処理装置であって、
    　前記制御部は、前記複数の前記第１の特徴点および前記第２の特徴点の位置に基づいて、ステレオカメラの姿勢を較正することを特徴とする画像処理装置。
  7. 　複数の撮像部と、
    　前記複数の撮像部によってそれぞれ撮像された第１の撮像画像および第２の撮像画像をの入力を受ける入力部と、前記第１の撮像画像の画素値と前記第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出し、前記第１の撮像画像において、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出し、前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて前記撮像部を較正する制御部と、を有することを特徴とする画像処理装置と、
    　を備えることを特徴とするステレオカメラ装置。
  8. 　複数の撮像部と、
    　前記複数の撮像部によってそれぞれ撮像された第１の撮像画像および第２の撮像画像の入力を受ける入力部と、前記第１の撮像画像の画素値と、前記第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出し、前記第１の撮像画像において、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出し、１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出し、前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて、前記撮像部を較正する制御部と、を有するステレオカメラ装置と、
    　を備えることを特徴とする車両。
  9. 　画像処理装置の制御部が、
    　複数の撮像部のうち第１の撮像部によって撮像された第１の撮像画像の画素値と、前記複数の撮像部のうち前記第１の撮像部とは異なる第２の撮像部によって撮像された第２の撮像画像の画素値とに基づいて１次元マッチングを行うことにより視差を算出するステップと、
    　前記第１の撮像画像において、視差が所定の範囲内である画素が連続している領域から１つ以上の第１の特徴点を抽出するステップと、
    　１つ以上の前記第１の特徴点を前記第２の撮像画像の画素と２次元マッチングすることにより、前記第１の特徴点それぞれに対応する第２の特徴点を抽出するステップと、
    　前記第１の特徴点の位置と前記第２の特徴点の位置とに基づいて、前記撮像部を較正するステップと、
    　を含むことを特徴とする画像処理方法。
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