WO2019146510A1 - 画像処理装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an image processing apparatus.
- Patent Document 2 discloses an imaging device having a wide-angle lens (so-called fisheye lens).
- An object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of accurately detecting an object even when a lens with large distortion is used.
- a first imaging unit for capturing a first image in accordance with a first synchronization signal, and a second image for capturing a second image in accordance with the second synchronization signal
- the second imaging unit an attention area setting unit for setting an attention area indicating an attention area, and the first image area of the second image corresponding to the attention area of the first image and the attention area
- a phase difference setting unit configured to set a phase difference between the first synchronization signal and the second synchronization signal for matching the imaging timings of the imaging unit and the second imaging unit; and the first based on the phase difference.
- a synchronization signal generation unit that generates the second synchronization signal.
- FIG. 1 is a block diagram of an image processing apparatus according to a first embodiment. It is a block diagram of the image processing apparatus by 2nd Embodiment. It is a block diagram of the image processing apparatus by 3rd Embodiment. It is a block diagram of the image processing apparatus by 4th Embodiment. It is a block diagram of the image processing apparatus by 5th Embodiment. It is a conceptual diagram of a phase difference. It is a figure showing the principle of a stereo camera. It is a figure which shows distortion of a lens with large distortion.
- This stereo camera calculates the distance of an object such as a pedestrian by using a pair of images captured by two imaging units, and recognizes the object, and detects intrusion or abnormality of a suspicious person.
- the present invention can be applied to a monitoring system and an in-vehicle system for supporting safe driving of a car.
- the stereo camera used in the above-described monitoring system or in-vehicle system applies triangulation technology to a pair of images captured at different positions to obtain a distance, and at least two imaging units and
- a stereo image processing LSI Large Scale Integration
- LSI Large Scale Integration
- the stereo image processing LSI which is the image processing unit, performs triangulation processing by performing processing of superposing pixel information included in a pair of images to obtain a shift amount (parallax) of a position where two images coincide. To realize. Therefore, it is ideal that there is no shift other than parallax between a pair of images, and each imaging unit is adjusted so as not to shift optical characteristics or signal characteristics, or the positional relationship between cameras etc. I need to ask for it.
- FIG. 7 is a diagram showing the general principle of a stereo camera.
- ⁇ is the parallax
- Z is the measurement distance (the distance from the lens to the measurement point)
- f is the focal distance (the distance from the imaging surface to the lens)
- b is the base length (the length between two imaging devices) Respectively, and the relationship shown by the following equation (1) holds among them.
- FIG. 1 shows the entire configuration of an image processing apparatus 1 which is a stereo camera according to a first embodiment of the present invention.
- the camera 100 includes the camera 100 as a first imaging unit and the camera 101 as a second imaging unit, and can perform distance measurement in stereo.
- the camera 100 and the camera 101 use a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor as an example, and are driven based on a synchronization signal. That is, the camera 100 (first imaging unit) captures an image (first image) in synchronization with the synchronization signal Sig1 (first synchronization signal), and the camera 101 (second imaging unit) receives the synchronization signal An image (second image) is captured in accordance with Sig2 (second synchronization signal).
- the operation method is a rolling shutter method in which the shutter operation is sequentially performed by shifting time for each scanning line, and the pixel signal is read out by this method.
- the synchronization signal generation unit 102 generates a synchronization signal which is a signal for synchronizing the timing of shooting so that the cameras 100 and 101 shoot a scene at the same time.
- a synchronization signal which is a signal for synchronizing the timing of shooting so that the cameras 100 and 101 shoot a scene at the same time.
- the image processing unit 103 performs geometric processing (correction) on the camera 100 and image processing of the camera 101 so that distortion by the lens of the camera 101 becomes parallel, correlation value calculation unit 1032, attention area setting unit 1033, order A phase difference setting unit 1034 is provided.
- the geometric conversion unit 1031 prepares a readout position table for each pixel in advance, combines the method of reconstructing the image according to the readout position table for each pixel, and combines horizontal movement, vertical movement, scaling, rotation, and shear calculation. The distortion of the image is corrected using a calculation method or the like.
- the correlation value calculation unit 1032 searches for a position with high correlation in the horizontal direction from the two images converted by the geometric conversion unit 1031, and performs calculation to specify the position (stereo matching).
- the difference between the search start position of the camera 100 of the stereo camera and the position where the correlation with the camera 101 is the highest is the parallax ⁇ .
- the calculation method of the correlation value in this embodiment uses the sum of absolute differences SAD (Sum of Absolute Difference), the present invention is not limited to this. In calculating the correlation value, several pixels are made into one block and comparison is performed for each block, and it is assumed that the correlation value is high where the difference absolute value sum SAD, which is an index of the correlation value, becomes the smallest.
- the image processing unit 103 takes an average of the correlation values in the vicinity of the center (central part) and in the vicinity of the periphery (peripheral part) calculated for each pixel.
- the synchronization signal generation unit 102 receives the shift amount ⁇ t of the left and right synchronization signals.
- the synchronization signal generation unit 102 shifts the left and right synchronization signals according to the shift amount ⁇ t of the synchronization signal. That is, the synchronization signal generation unit 102 generates the synchronization signal Sig1 (first synchronization signal) and the synchronization signal Sig2 (second synchronization signal) based on the deviation amount ⁇ t (phase difference).
- the image processing unit 103 gives the synchronization signal generation unit 102 a predetermined amount of deviation ⁇ t multiple times, and calculates the average value of the correlation values separately near the center and near the periphery. Then, ⁇ t is changed ( ⁇ t1, ⁇ t2,..., ⁇ tn), and calculation of the average value of correlation values is repeated for each of the vicinity of the center and the vicinity of the periphery. If the point ⁇ t at which the average value of the correlation values near the center and the periphery is the same is the same, the amount of deviation ⁇ t is set. When the maximum average value of the correlation values around the center and the periphery is different (for example, around the center: ⁇ t1 and the periphery: ⁇ t2), the average value of either correlation value is equal to either one. To be
- the average value of either one or both can be adjusted. For example, it is possible to perform accurate distance measurement depending on the situation by setting the center to be closer to the center if you want to look at the center of the center more intensively, or to the periphery if you want to look around.
- the image processing unit 103 functions as a focused area setting unit 1033 that sets a focused area indicating a focused area.
- the attention area is one or both of the vicinity of the periphery and the vicinity of the center.
- the image processing unit 103 is imaged by the attention area of the image (first image) captured by the camera 100 (first imaging unit) and the camera 101 (second imaging unit) corresponding to the attention area.
- the synchronization signal Sig1 (first synchronization signal) and the synchronization signal Sig2 (second synchronization signal) that match the imaging timings of the camera 100 and the camera 101 in the area of the second image Functions as a phase difference setting unit 1034 that sets the phase difference).
- the focused area setting unit 1033 may set an intermediate part between the central part and the peripheral part as the focused area.
- the speed of the electronic shutter of the CMOS sensor (the camera 100 and the camera 101) is fast, the SCAN speed is fast and the synchronization deviation becomes small.
- the stereo camera (image processing apparatus 1) performs image processing on the attention area setting unit 201 and the phase difference setting unit 104 as compared to the first embodiment. It is provided separately from the unit 103A.
- the attention area setting unit 201 includes a priority database 2011 (priority DB).
- the image processing unit 103A according to the present embodiment includes, as an example, a geometric conversion unit 1031 and a correlation value calculation unit 1032.
- the attention area setting unit 201 specifies the position and distance of a pedestrian or a car by image processing. Priority is given to these objects, and an attention area is set for objects with high priorities. That is, the priority database 2011 stores, for example, an object and its priority. As a method of giving priority, for example, those close to one's own vehicle, pedestrians, those which are located on the traveling path and which may collide in a short time are given high priorities.
- the attention area setting unit 201 pays attention according to the situation. Set the area. If the area of the pedestrian is selected as the area of interest, setting the area to the narrowest part with the neck and setting the phase difference (the shift amount ⁇ t of the synchronization signal) to that part will make the pedestrian's
- the head of the head which is a silhouette, can be detected stably.
- the attention area setting unit 201 captures an image of the camera 100 (first imaging unit) and the camera 101 (second imaging unit) at the position of the pedestrian's head A shift amount ⁇ t (phase difference) of the synchronization signal to set the timing is set.
- the target area setting unit 201 may set, as a target area, a region in which a target with a predetermined priority is detected.
- the predetermined priority means, for example, those higher than the predetermined priority, those with the highest priority, and the like.
- the phase difference setting unit 104 sets an attention area A_trg of an image (first image) captured by the camera 100 (first imaging unit) to the attention area A_trg set by the attention area setting unit 201.
- a synchronization signal Sig1 first synchronization
- An amount of deviation ⁇ t phase difference between the signal A) and the synchronization signal Sig 2 (second synchronization signal) is set.
- the attention area setting unit 201 may change the size of the attention area according to the size of the target. For example, the attention area setting unit 201 sets the attention area so that the entire target object is included. Thereby, the distance of an object can be calculated accurately.
- the stereo camera (image processing apparatus 1) of the third embodiment of the present invention includes a vehicle speed sensor 301 in addition to the components of the second embodiment.
- the vehicle speed sensor 301 is connected to the attention area setting unit 201.
- the attention area setting unit 201A of the present embodiment does not have the priority database 2011 of the second embodiment.
- the attention area setting unit 201 sets the area so that the center portion is synchronized.
- the attention area setting unit 201A sets the attention area according to the own vehicle speed.
- the attention area setting unit 201A causes the vicinity of the optical axis center (or disappearance) of the camera 100 (first imaging unit) in an image (first image) in the case of high-speed traveling where the own vehicle speed is equal to or higher than a predetermined speed. In the case of low speed traveling where the vehicle speed is less than a predetermined speed, the peripheral portion of the image (first image) is set as the attention area.
- an image (first image) captured by the camera 100 (first imaging unit) is used as a reference image, but an image (second image) captured by the camera 101 (second imaging unit) Image 2) may be used as a reference image.
- FIG. 6 shows a conceptual diagram of the synchronization signal when the synchronization position is shifted depending on the vehicle speed. It shows that the shift amount ⁇ t (phase difference) of the synchronization signal is made variable at high and low vehicle speeds.
- the shift amount ⁇ t1 of the synchronization signal when the vehicle speed is high is larger than the shift amount ⁇ t2 of the synchronization signal when the vehicle speed is low. That is, the shift amount ⁇ t of the synchronization signal increases as the vehicle speed increases.
- the stereo camera (image processing apparatus 1) includes a geometric correction amount calculation unit 401 in addition to the components of the third embodiment.
- the geometric correction amount calculation unit 401 is an image (second image) captured by the camera 101 (second image capture unit) with respect to an image (first image) captured by the camera 100 (first image capture unit) for the area of interest A_trg.
- the geometric correction amount ⁇ Y (i) (vertical shift) of the image of In detail, the geometric correction amount ⁇ Y (i) is calculated for each line (i) of the image.
- the phase difference setting unit 104A calculates the temporal shift amount from the geometric correction amount ⁇ Y (i) for each line of the left and right cameras, and outputs it to the synchronization signal generation unit 102 as the synchronization phase difference (synchronization amount ⁇ t). input. That is, the phase difference setting unit 104A sets the shift amount ⁇ t (phase difference) of the synchronization signal according to the geometric correction amount ⁇ Y (i).
- each camera 100, 101 has a different amount of distortion due to manufacturing variations. Therefore, the geometric correction amount ⁇ Y (i) (calibration data) of each camera is held in advance, and it is possible to calculate how much correction should be made by the target position (target area A_trg).
- the stereo camera (image processing apparatus 1) of the fifth embodiment of the present invention includes a scene determination unit 501 in addition to the configuration of the fourth embodiment.
- the scene determination unit 501 calculates information A_trg_lmt that limits the area of interest A_trg based on GPS map information and image analysis information.
- the phase difference is adjusted so that the danger point of the intersection can be measured intensively. That is, the scene determination unit 501 detects the dangerous part of the intersection from the GPS information, and outputs the information as information A_trg_lmt for limiting the attention area A_trg.
- the geometric correction amount calculation unit 401 calculates a geometric correction amount ⁇ Y (i) for the dangerous part of the intersection in the attention area A_trg.
- the scene determination unit 501 detects an area where parallax calculation can not be performed, and outputs the information as information A_trg_lmt that limits the area of interest A_trg.
- the geometric correction amount calculation unit 401 calculates the geometric correction amount ⁇ Y (i) for the area excluding the area in which the parallax can not be calculated in the area of interest A_trg when the area in which the parallax can not be calculated is detected.
- the scene determination unit 501 detects an emergency brake state from the rate of change of the host vehicle speed V, etc., and the attention area setting unit 201A fixes the attention area A_trg and detects the geometric correction amount when the emergency brake state is detected.
- ⁇ Y (i) may be calculated. This can prevent the image from being unintentionally disturbed.
- the scene determination unit 501 detects an up and down movement of the vehicle above a predetermined strength by using an acceleration sensor or the like
- the attention area setting unit 201A detects the up and down movement of the vehicle above a predetermined strength.
- a central portion of an image (first image) captured by the camera 100 (first imaging unit) and a peripheral portion of the image (first image) are switched at a predetermined time ratio, and set as the area of interest.
- the predetermined time ratio is 1: 1, the central portion and the peripheral portion are alternately switched.
- the pitching (up and down swing) is large, the influence is greatly affected, so it can not be uniquely determined, so it is switched to respond.
- the object can be detected with high accuracy.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications.
- the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
- part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
- each of the configurations, functions, and the like described above may be realized by hardware by designing part or all of them, for example, by an integrated circuit.
- each configuration, function, etc. described above may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.
- Information such as a program, a table, and a file for realizing each function can be placed in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
- the embodiment of the present invention may have the following aspects.
- a synchronization control unit that includes a plurality of imaging units and performs synchronization control of each imaging unit, and a phase difference setting unit that sets a phase difference of synchronization signals to each imaging unit
- An image processing apparatus comprising: an attention area setting unit that determines an attention area; and a phase difference setting unit changing a phase value according to an area of the attention area setting unit.
- the image processing apparatus further comprising: a geometric correction amount calculating unit that calculates a geometric correction amount of each imaging unit, and calculating a phase difference such that the imaging timing matches the area of interest.
- Image processing device a geometric correction amount calculating unit that calculates a geometric correction amount of each imaging unit, and calculating a phase difference such that the imaging timing matches the area of interest.
- the image processing apparatus further comprising: an own vehicle speed detection unit, wherein the synchronization signal control unit switches the adjustment position of the phase difference according to the own vehicle speed.
- the attention area determination unit sets the vicinity of the optical axis center of the imaging unit at high speed using the vehicle speed sensor information, and the peripheral portion at low speed. Set When the scene determination unit detects a control target on the traveling road, the attention area determination unit sets a control target region. When the scene determination unit is in the emergency braking state, the attention area determination unit fixes the setting region so that the image is not disturbed unintentionally.
- the image processing apparatus according to any one of (1) to (4), further comprising: a disparity calculation possibility determination unit, wherein the phase difference is not adjusted to the area determined as the disparity calculation difficulty by the disparity calculation possibility determination unit
- a disparity calculation possibility determination unit wherein the phase difference is not adjusted to the area determined as the disparity calculation difficulty by the disparity calculation possibility determination unit
- the image processing apparatus according to any one of (1) to (6), wherein the own vehicle speed detection unit, the posture change detection unit that detects a posture change of the imaging unit, and the synchronization signal control unit include An image processing apparatus characterized by switching to time division control according to a result.
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Abstract
ひずみが大きいレンズを使用した場合でも、対象物を精度よく検出することができる画像処理装置を提供する。カメラ100は、同期信号Sig1に合わせて画像を撮像する。カメラ101は、同期信号Sig2に合わせて画像を撮像する。注目エリア設定部1033は、注目する領域を示す注目エリアを設定する。位相差設定部1034は、カメラ100で撮像される画像の注目エリアとこの注目エリアに対応するカメラ101によって撮像される画像の領域においてカメラ100とカメラ101の撮像タイミングを合わせるような同期信号Sig1と同期信号Sig2のずれ量Δt(位相差)を設定する。同期信号生成部102は、ずれ量Δtに基づいて同期信号Sig1と同期信号Sig2を生成する。
Description
本発明は、画像処理装置に関する。
本技術分野の背景技術として、特許文献1がある。この公報には、課題として「本発明は、画像認識装置に係り、ローリングシャッタ方式で同じ対象を撮影する一対の撮像手段間の光軸ズレに伴う対象の誤検出を防止することにある。」と記載され、解決手段として、「それぞれローリングシャッタ方式の撮像センサを用いて同じ対象を撮影する第1及び第2の撮像手段と、第1の撮像手段から得られる画像情報と第2の撮像手段から得られる画像情報とに基づいて、対象の視差又は位置を検出する対象検出手段と、第1の撮像手段と第2の撮像手段との光軸ズレ量に応じて、該第1の撮像手段及び該第2の撮像手段において読み出しを行うラインの範囲を変更する読出範囲変更手段と、を備える。」と記載されている(要約参照)。
また、従来、広角レンズを有するカメラが知られている。例えば、特許文献2には、広角レンズ(いわゆる、魚眼レンズ)を有する撮像装置が開示されている。
従来、ローリングシャッタ方式を用いたステレオカメラの同期調整方法について、光軸ずれを考慮して同期信号を生成する試みが行われている。しかし、図8に示すようなひずみの大きいレンズを使用した場合の同期信号の生成は考慮されていない。
本発明の目的は、ひずみが大きいレンズを使用した場合でも、対象物を精度よく検出することができる画像処理装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、第1の同期信号に合わせて第1の画像を撮像する第1の撮像部と、第2の同期信号に合わせて第2の画像を撮像する第2の撮像部と、注目する領域を示す注目エリアを設定する注目エリア設定部と、前記第1の画像の前記注目エリアと前記注目エリアに対応する前記第2の画像の領域において前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の撮像タイミングを合わせるような前記第1の同期信号と前記第2の同期信号の位相差を設定する位相差設定部と、前記位相差に基づいて前記第1の同期信号と前記第2の同期信号を生成する同期信号生成部と、を備える。
本発明によれば、ひずみが大きいレンズを使用した場合でも、対象物を精度よく検出することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
(第1の実施形態)
近年、ステレオカメラなど複数の撮像部(カメラ)を用いて歩行者や車両などの移動体を検出する移動体検出装置が実用化されている。ステレオカメラとは、同時刻に撮像された複数の画像上における同一対象物(立体物)の位置ずれ(視差)を、テンプレートマッチングにより算出し、算出した視差をもとに対象物(立体物)の実空間上の位置を、周知の変換式により算出する装置である。
近年、ステレオカメラなど複数の撮像部(カメラ)を用いて歩行者や車両などの移動体を検出する移動体検出装置が実用化されている。ステレオカメラとは、同時刻に撮像された複数の画像上における同一対象物(立体物)の位置ずれ(視差)を、テンプレートマッチングにより算出し、算出した視差をもとに対象物(立体物)の実空間上の位置を、周知の変換式により算出する装置である。
このステレオカメラは、2台の撮像部で撮像した一対の画像を用いて、歩行者などの対象物の距離を算出し、対象物の認識を行なうものであり、不審者の侵入や異常を検知する監視システムや車の安全走行を支援する車載システムなどに適用することができる。
上述の監視システムや車載システムで利用されるステレオカメラは、位置間隔をあけて撮像された一対の画像に対して三角測量技術を適用して距離を求めるというものであり、少なくとも2つの撮像部と、これらの撮像部で撮像された2つの撮像画像に対して三角測量処理を行う画像処理部であるステレオ画像処理LSI(Large Scale Integration)と、を備えているのが一般的である。
この画像処理部であるステレオ画像処理LSI は、一対の画像に含まれる画素情報を重ね合わせて2つの画像の一致した位置のずれ量(視差)を求めるという処理を行なうことによって、三角測量処理を実現する。そのため、一対の画像間には視差以外のずれが存在しないことが理想的であり、各々の撮像部ごとに、光学特性や信号特性のずれがないよう調整するか、カメラ間の位置関係などを求めておく必要がある。
図7は、ステレオカメラの一般的な原理を示した図である。図7において、δは視差、Z は計測距離(レンズから計測点までに距離)、f は焦点距離(撮像面からレンズまでの距離)、b は基線長(2つの撮像素子間の長さ)をそれぞれ表し、これらの間には次式(1)で示すような関係が成り立つ。
図1は、本発明の第1の実施形態におけるステレオカメラである画像処理装置1の全体の構成を示す。第1の撮像部であるカメラ100と第2の撮像部であるカメラ101を備え、ステレオでの距離計測が可能な構成である。
カメラ100、カメラ101は一例としてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを使用したものであり、同期信号に基づいて駆動する。すなわち、カメラ100(第1の撮像部)は、同期信号Sig1(第1の同期信号)に合わせて画像(第1の画像)を撮像し、カメラ101(第2の撮像部)は、同期信号Sig2(第2の同期信号)に合わせて画像(第2の画像)を撮像する。動作方式は、走査ライン毎に時間をずらして順次シャッタ動作が行われるローリングシャッタ方式であり、この方式により画素信号の読み出しが行われる。
同期信号生成部102は、前記カメラ100および101が同じ時刻のシーンを撮影するように撮影のタイミングを同期するための信号である同期信号を生成する。距離の測定は前述の通り、左右の画像の見え方のずれで測定するため、同時刻の画像を撮影することが前提である。そこで、左右の撮影タイミングが同じになるような信号を生成し、その信号を前記カメラ100および101に出力する。
画像処理部103は、カメラ100、カメラ101の画像のレンズによる歪みが平行になるように画像処理(補正)する幾何変換部1031と、相関値演算部1032と、注目エリア設定部1033と、位相差設定部1034を備える。
幾何変換部1031は、画素毎の読出し位置テーブルをあらかじめ用意しておき、画素毎の読出し位置テーブルにしたがって画像を再構成する方法や、水平移動、垂直移動、拡大縮小、回転、せん断計算を組み合わせて計算する方法などを用いて画像の歪みを補正する。
相関値演算部1032は、幾何変換部1031で変換された2つの画像から、相関が高い位置を水平方向に探索して、その位置を特定する演算を行う(ステレオマッチング)。ステレオカメラのカメラ100の探索開始位置とカメラ101での相関が最も高い位置の差が視差δとなる。
ここで、物体の距離が近いと視差δは大きくなり、物体の距離が遠いと視差δは小さくなる。本実施形態における相関値の算出方法は、差分絶対値和SAD(Sum of Absolute Difference )を用いるが、本発明はこれに限定されるものではない。相関値の算出には数画素を1ブロックとしてブロックごとに比較を行い、相関値の指標である差分絶対値和SADが最も小さくなったところを相関値が高いとする。
画像処理部103は、画素毎に算出された中央付近(中央部)と周辺付近(周辺部)の相関値の平均を取る。同期信号生成部102には、左右の同期信号のずれ量Δtが入力される。同期信号生成部102は、同期信号のずれ量Δtによって、左右の同期信号をずらす。すなわち、同期信号生成部102は、ずれ量Δt(位相差)に基づいて同期信号Sig1(第1の同期信号)と同期信号Sig2(第2の同期信号)を生成する。
画像処理部103は、同期信号生成部102に一定量のずれ量Δtを複数回与え、相関値の平均値を中央付近と周辺付近で別々に算出する。そして、Δtを変えて(Δt1、Δt2、…、Δtn)、中央付近と周辺付近のそれぞれについて相関値の平均値の算出を繰り返す。中央付近と周辺それぞれの相関値の平均値が最大となる点Δtが同一の場合、そのずれ量Δtを設定する。中央付近と周辺の相関値の平均値の最大となる点が異なる場合(例えば、中央付近:Δt1、周辺:Δt2)は、どちらか一方に合わせるか、どちらの相関値の平均値が同程度になるようにする。
以上により、周辺付近と中央付近で全体に相関値がよく取れないことがあっても、どちらか一方もしくは両方の平均程度にあわせることができる。たとえば中央付近をより重点的に見たい場合は中央に、周辺を見たい場合には周辺に合わせることで、状況によって精度のいい距離測定を行うことができる。
換言すれば、画像処理部103は、注目する領域を示す注目エリアを設定する注目エリア設定部1033として機能する。本実施例では、注目エリアは周辺付近と中央付近のどちらか一方もしくは両方である。また、画像処理部103は、カメラ100(第1の撮像部)で撮像される画像(第1の画像)の注目エリアとこの注目エリアに対応するカメラ101(第2の撮像部)によって撮像される画像(第2の画像)の領域においてカメラ100とカメラ101の撮像タイミングを合わせるような同期信号Sig1(第1の同期信号)と同期信号Sig2(第2の同期信号)のずれ量Δt(位相差)を設定する位相差設定部1034として機能する。
なお、明るさセンサ等により周辺環境について所定の明るさが検出された場合に、注目エリア設定部1033は、中央部と周辺部の間の中間部を注目エリアに設定してもよい。CMOSセンサ(カメラ100とカメラ101)の電子シャッタの速度が速いときはSCAN速度が速いため同期ずれは小さくなる。
(第2の実施形態)
図2に示すように、本発明の第2の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第1の実施形態と比較して、注目エリア設定部201と位相差設定部104を画像処理部103Aと別に備える。また、注目エリア設定部201は、優先順位データベース2011(優先順位DB)を備える。なお、本実施形態の画像処理部103Aは、一例として、幾何変換部1031と相関値演算部1032から構成される。
図2に示すように、本発明の第2の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第1の実施形態と比較して、注目エリア設定部201と位相差設定部104を画像処理部103Aと別に備える。また、注目エリア設定部201は、優先順位データベース2011(優先順位DB)を備える。なお、本実施形態の画像処理部103Aは、一例として、幾何変換部1031と相関値演算部1032から構成される。
注目エリア設定部201は、画像処理によって歩行者や車の位置と距離を特定する。これらの対象物に優先度をつけ、優先度の高いものに対して注目エリアを設定する。すなわち、優先順位データベース2011は、例えば、対象物とその優先度を記憶する。優先度のつけ方として、例えば、自分の車両に近いもの、歩行者、進行路上に位置していて、かつ、短い時間で衝突する可能性のあるものに高い優先度をつける。
これにより、車両の制御に重要なものを優先して精度のいい距離測定ができるため、自車の制御を安定化することができる
換言すれば、注目エリア設定部201は、状況に応じて注目エリアを設定する。注目エリアとして、歩行者の領域が選択された場合、首元ありのもっとも細く写る部分にエリアを設定して位相差(同期信号のずれ量Δt)をその部分にあうようにすると、歩行者のシルエットである頭頂部を安定して検出することができる。すなわち、注目エリア設定部201は、対象物として歩行者が検出された場合に、歩行者の頭部の位置でカメラ100(第1の撮像部)とカメラ101(第2の撮像部)の撮像タイミングを合わせるような同期信号のずれ量Δt(位相差)を設定する。
換言すれば、注目エリア設定部201は、状況に応じて注目エリアを設定する。注目エリアとして、歩行者の領域が選択された場合、首元ありのもっとも細く写る部分にエリアを設定して位相差(同期信号のずれ量Δt)をその部分にあうようにすると、歩行者のシルエットである頭頂部を安定して検出することができる。すなわち、注目エリア設定部201は、対象物として歩行者が検出された場合に、歩行者の頭部の位置でカメラ100(第1の撮像部)とカメラ101(第2の撮像部)の撮像タイミングを合わせるような同期信号のずれ量Δt(位相差)を設定する。
なお、注目エリア設定部201は、所定の優先度が付された対象物が検出された場合に、所定の優先度が付された対象物が検出された領域を注目エリアに設定してもよい。所定の優先度とは、例えば、所定の優先度以上のもの、最も優先度の高いもの等をいう。
また、位相差設定部104は、注目エリア設定部201によって設定された注目エリアA_trgに対して、カメラ100(第1の撮像部)で撮像される画像(第1の画像)の注目エリアA_trgとこの注目エリアA_trgに対応するカメラ101(第2の撮像部)によって撮像される画像(第2の画像)の領域においてカメラ100とカメラ101の撮像タイミングを合わせるような同期信号Sig1(第1の同期信号)と同期信号Sig2(第2の同期信号)のずれ量Δt(位相差)を設定する。
なお、注目エリア設定部201、対象物の大きさに応じて注目エリアの大きさを変えてもよい。例えば、注目エリア設定部201は、対象物の全体が含まれるように注目エリアを設定する。これにより、対象物の距離を精度よく算出することができる。
(第3の実施形態)
図3に示すように、本発明の第3の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第2の実施形態の構成要素に加え、車速センサ301を備える。車速センサ301は注目エリア設定部201に接続されている。なお、本実施形態の注目エリア設定部201Aは、第2の実施形態の優先順位データベース2011を有していない。
図3に示すように、本発明の第3の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第2の実施形態の構成要素に加え、車速センサ301を備える。車速センサ301は注目エリア設定部201に接続されている。なお、本実施形態の注目エリア設定部201Aは、第2の実施形態の優先順位データベース2011を有していない。
車速が速いときは中央付近のみを監視すればよいので、注目エリア設定部201は中央部分に同期が合うようにエリアを設定する。逆に、車速が遅いときは周辺を広く監視しなければいけないので周辺に同期があうように位相差(同期信号のずれ量Δt)を生成する。すなわち、注目エリア設定部201Aは、自車速に応じて注目エリアを設定する。
詳細には、注目エリア設定部201Aは、自車速が所定速度以上となる高速走行の場合に、画像(第1の画像)においてカメラ100(第1の撮像部)の光軸中心付近(又は消失点付近)を注目エリアに設定し、自車速が所定速度未満となる低速走行の場合に、画像(第1の画像)の周辺部を注目エリアに設定する。なお、本実施形態では、カメラ100(第1の撮像部)によって撮像される画像(第1の画像)を基準画像とするが、カメラ101(第2の撮像部)によって撮像される画像(第2の画像)を基準画像としてもよい。
これにより、例え一意に最適な同期量を決定できなくても、車両制御に必要なエリアを幅広く且つ必要十分にカバーすることができる。図6に車速によって同期位置をずらしたときの同期信号の概念図を示す。車速が速いときと遅いときで同期信号のずれ量Δt(位相差)を可変にしている様子を表している。図6の例では、車速が速いときの同期信号のずれ量Δt1は車速が遅いときの同期信号のずれ量Δt2よりも大きい。すなわち、同期信号のずれ量Δtは、車速が早くなるにつれて大きくなる。
(第4の実施形態)
図4に示すように、本発明の第4の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第3の実施形態の構成要素に加えて、幾何補正量算出部401を備える。幾何補正量算出部401は、注目エリアA_trgについてカメラ100(第1の撮像部)によって撮像される画像(第1の画像)に対するカメラ101(第2の撮像部)によって撮像される画像(第2の画像)の幾何補正量ΔY(i)(垂直方向のずれ)を算出する。詳細には、幾何補正量ΔY(i)は、画像のライン(i)ごとに算出される。
図4に示すように、本発明の第4の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第3の実施形態の構成要素に加えて、幾何補正量算出部401を備える。幾何補正量算出部401は、注目エリアA_trgについてカメラ100(第1の撮像部)によって撮像される画像(第1の画像)に対するカメラ101(第2の撮像部)によって撮像される画像(第2の画像)の幾何補正量ΔY(i)(垂直方向のずれ)を算出する。詳細には、幾何補正量ΔY(i)は、画像のライン(i)ごとに算出される。
位相差設定部104Aは、左右のカメラのラインごとの幾何補正量ΔY(i)から時間的なずれ量を算出し、同期の位相差(同期信号のずれ量Δt)として同期信号生成部102に入力する。すなわち、位相差設定部104Aは、幾何補正量ΔY(i)に応じて同期信号のずれ量Δt(位相差)を設定する。
各カメラ100、101は製造時のばらつきによって異なるひずみ量をもつ。したがって各カメラの幾何補正量ΔY(i)(キャリブレーションデータ)をあらかじめ持っておき、注目位置(注目エリアA_trg)によってどの程度補正すべきかを算出することができる。
これにより、特性の異なる複数台のカメラを組み合わせても、精度のよい位相差(同期信号のずれ量Δt)を算出することができる。
(第5の実施形態)
図5に示すように、本発明の第5の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第4の実施形態の構成に加えて、シーン判定部501を備える。シーン判定部501は、GPSの地図情報や画像の解析情報により注目エリアA_trgを限定する情報A_trg_lmtを算出する。
図5に示すように、本発明の第5の実施形態のステレオカメラ(画像処理装置1)は、第4の実施形態の構成に加えて、シーン判定部501を備える。シーン判定部501は、GPSの地図情報や画像の解析情報により注目エリアA_trgを限定する情報A_trg_lmtを算出する。
GPS情報で交差点と検知されたときは、交差点の危険箇所を重点的に測定できるように位相差を調整する。すなわち、シーン判定部501は、GPS情報から交差点の危険箇所を検出し、注目エリアA_trgを限定する情報A_trg_lmtとしてその情報を出力する。幾何補正量算出部401は、注目エリアA_trgのうち交差点の危険箇所について幾何補正量ΔY(i)を算出する。
また、画像の輝度やエッジの状況を解析して、輝度パターンがとれず(例えば、真っ黒、濃淡がない等)、距離算出が困難であると判定された場合、その領域を除いた位置で、重要なエリアに対して同期を合わせるように位相差(同期信号のずれ量Δt)を算出する。すなわち、シーン判定部501は、視差の計算ができない領域を検出し、注目エリアA_trgを限定する情報A_trg_lmtとしてその情報を出力する。幾何補正量算出部401は、視差の計算ができない領域が検出された場合、注目エリアA_trgのうち視差の計算ができない領域を除く領域について幾何補正量ΔY(i)を算出する。
これにより、視差計算が安定的に計算できる場所に対して、優先的に正しく視差を算出することができるようになる。距離が安定的に検出できそうもないエリアに同期信号をあわせても、距離が算出できなければ無駄になってしまうため、本方式は効率がよい。
なお、シーン判定部501は、自車速Vの変化率等から緊急ブレーキ状態を検出し、注目エリア設定部201Aは、緊急ブレーキ状態が検出された場合に、注目エリアA_trgを固定して幾何補正量ΔY(i)を算出するようにしてもよい。これにより、画像が意図せず乱れないようにすることができる。
また、シーン判定部501は、加速度センサ等により所定強度以上の自車の上下の揺れを検出し、注目エリア設定部201Aは、所定強度以上の自車の上下の揺れが検出された場合に、カメラ100(第1の撮像部)で撮像される画像(第1の画像)の中央部と画像(第1の画像)の周辺部を所定の時間比率で切り替えて、前記注目エリアに設定する。所定の時間比率が1:1の場合、中央部と周辺部を交互に切り替えることになる。ピッチング(上下の揺れ)が大きいときは影響をとても大きく受けるため、一意に定められないため切り替えて対応する。
以上説明したように、本実施形態によれば、ひずみが大きいレンズを使用した場合でも、対象物を精度よく検出することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
(1).複数の撮像部を備え、各撮像部の同期制御を行う同期制御部と、各撮像部への同期信号の位相差を設定する位相差設定部と、
注目領域を決定する注目エリア設定部とを備え、注目エリア設定部のエリアにしたがって位相差設定部が位相値を可変する画像処理装置。
注目領域を決定する注目エリア設定部とを備え、注目エリア設定部のエリアにしたがって位相差設定部が位相値を可変する画像処理装置。
(2).(1)に記載の画像処理装置であって、各撮像部の幾何補正量を算出する幾何補正量算出部を備え、注目エリアに撮像のタイミングが合うような位相差を算出することを特徴とする画像処理装置。
(3).(1)又は(2)に記載の画像処理装置であって、自車速検出部を備え,同期信号制御部が自車速に応じて位相差の調整位置を切り替えることを特徴とする画像処理装置。
(4).(1)又は(2)に記載の画像処理装置であって、前記注目エリア決定部は車速センサ情報により、高速走行時は、撮像部の光軸中心付近を設定し、低速時は周辺部を設定する。注目エリア決定部は、シーン判断部が進行路上の制御対象物を検出した場合は、制御対象領域を設定する。注目エリア決定部は、シーン判断部が緊急ブレーキ状態のときは設定領域を固定にして画像が意図せず乱れないようにする。
(5).(1)~(4)のいずれかに記載の画像処理装置であって、注目エリア決定部が、歩行者を注目しているときには、頭部の位置に同期する位相値を設定することを特徴とする画像処理装置。
(6).(1)~(4)のいずれかに記載の画像処理装置であって、視差計算可能性判定部を備え、視差計算可能性判定部が視差計算困難と判定した領域には位相差をあわせないようにすることを特徴とする画像処理装置。
(7).(1)~(6)のいずれかに記載の画像処理装置であって、自車速検出部と、撮像部の姿勢変化を検出する姿勢変化検出部と、同期信号制御部が姿勢変化検出部の結果に応じて時分割制御に切り替えることを特徴とする画像処理装置。
(8).(1)~(7)のいずれかに記載の画像処理装置であって、注目エリア決定部が、画面の任意のエリアを、任意の周期タイミングで切り替えることを特徴とする画像処理装置。
上記(1)~(8)によれば、撮像装置(撮像部)で撮像した画像に関して、その画像に含まれる画質が劣化した部分の影響を小さくすることができる。
100、101…カメラ
102…同期信号生成部
103、103A…画像処理部
104、104A…位相差設定部
201、201A…注目エリア設定部
301…車速センサ
401…幾何補正量算出部
501…シーン判定部
1031…幾何変換部
1032…相関値演算部
1033…注目エリア設定部
1034…位相差設定部
2011…優先順位データベース
102…同期信号生成部
103、103A…画像処理部
104、104A…位相差設定部
201、201A…注目エリア設定部
301…車速センサ
401…幾何補正量算出部
501…シーン判定部
1031…幾何変換部
1032…相関値演算部
1033…注目エリア設定部
1034…位相差設定部
2011…優先順位データベース
Claims (10)
- 第1の同期信号に合わせて第1の画像を撮像する第1の撮像部と、
第2の同期信号に合わせて第2の画像を撮像する第2の撮像部と、
注目する領域を示す注目エリアを設定する注目エリア設定部と、
前記第1の画像の前記注目エリアと前記注目エリアに対応する前記第2の画像の領域において前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の撮像タイミングを合わせるような前記第1の同期信号と前記第2の同期信号の位相差を設定する位相差設定部と、
前記位相差に基づいて前記第1の同期信号と前記第2の同期信号を生成する同期信号生成部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記注目エリア設定部は、
状況に応じて前記注目エリアを設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置であって、
前記注目エリアについて前記第1の画像に対する前記第2の画像の幾何補正量を算出する幾何補正量算出部を備え、
前記位相差設定部は、
前記幾何補正量に応じて位相差を設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2記載の画像処理装置であって
自車速を測定する車速センサを備え、
前記注目エリア設定部は、
自車速に応じて前記注目エリアを設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項4に記載の画像処理装置であって、
前記注目エリア設定部は、
前記自車速が所定速度以上となる高速走行の場合に、前記第1の画像において前記第1の撮像部の光軸中心付近を前記注目エリアに設定し、前記自車速が前記所定速度未満となる低速走行の場合に、前記第1の画像の周辺部を前記注目エリアに設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置であって、
前記注目エリア設定部は、
所定の優先度が付された対象物が検出された場合に、所定の優先度が付された前記対象物が検出された領域を前記注目エリアに設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3に記載の画像処理装置であって、
緊急ブレーキ状態を検出するシーン判定部を備え、
前記注目エリア設定部は、
緊急ブレーキ状態が検出された場合に、前記注目エリアを固定して前記幾何補正量を算出する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項6に記載の画像処理装置であって、
前記注目エリア設定部は、
前記対象物として歩行者が検出された場合に、前記歩行者の頭部の位置で前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の撮像タイミングを合わせるような前記位相差を設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3のいずれかに記載の画像処理装置であって、
視差の計算ができない領域を検出するシーン判定部を備え、
前記幾何補正量算出部は、
視差の計算ができない領域が検出された場合、前記注目エリアのうち視差の計算ができない領域を除く領域について前記幾何補正量を算出する
画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置であって、
所定強度以上の自車の上下の揺れを検出するシーン判定部を備え、
前記注目エリア設定部は、
所定強度以上の自車の上下の揺れが検出された場合に、前記第1の画像の中央部と前記第1の画像の周辺部を所定の時間比率で切り替えて、前記注目エリアに設定する
ことを特徴とする画像処理装置。
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