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JP4082410B2 - Image processing method and image processing apparatus - Google Patents
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Description

本発明はステレオマッチングによって物体を3次元立体物として復元する画像処理方法および画像処理装置に関する。  The present invention relates to an image processing method and an image processing apparatus that restore an object as a three-dimensional solid object by stereo matching.

近年、画像処理技術の発達に伴い、異なる方向から対象物を撮影した複数の画像に基づいて、対象物の立体モデルを画像処理によって得る方法がある。このような画像処理方法としては、たとえば特開2000−99760号公報(3ページ、図2)に開示された3次元モデル生成方法がある。この3次元モデル生成方法では、複数の異なる方向から物体を観測してステレオ画像を取得し、このステレオ画像に基づいて物体の3次元輪郭線を生成すると共に、3次元領域(テクスチャ領域やシェーディング領域)を生成する。3次元輪郭線情報、及び、3次元領域情報に基づいて、既存の3次元モデルと適合するものがある場合はこれらの情報を更新し、適合するものがない場合はこれらの情報を新たな3次元モデルとして登録する。また、物体の3次元モデル全体が完成していない場合は、観測方向を移動して全体のモデルを生成する。  In recent years, with the development of image processing technology, there is a method for obtaining a three-dimensional model of an object by image processing based on a plurality of images obtained by photographing the object from different directions. As such an image processing method, for example, there is a three-dimensional model generation method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-99760 (page 3, FIG. 2). In this three-dimensional model generation method, a stereo image is obtained by observing an object from a plurality of different directions, a three-dimensional outline of the object is generated based on the stereo image, and a three-dimensional region (texture region or shading region) is generated. ) Is generated. Based on the 3D contour information and the 3D region information, if there is something that matches the existing 3D model, these information is updated. Register as a dimensional model. If the entire three-dimensional model of the object is not completed, the entire model is generated by moving the observation direction.

3次元モデル生成方法では、3次元輪郭線を復元する際に輪郭線の連続性を担保する必要がある。このため、従来のモデル生成方法では、物体にネット状のマッチング領域を設定し、遺伝的アルゴリズムを使って上述したネット状のマッチング領域を物体表面にフィットさせることで輪郭線の連続性を求めている。  In the three-dimensional model generation method, it is necessary to ensure the continuity of the contour line when restoring the three-dimensional contour line. For this reason, in the conventional model generation method, a net-like matching area is set for an object, and the continuity of the contour line is obtained by fitting the above-described net-like matching area to the object surface using a genetic algorithm. Yes.

上述した手法によって輪郭線の連続性を求めた場合、単にネット状のマッチング領域をフィットさせているのみであるので、曲面等を滑らかに復元することが困難であるという問題があった。また、理論上、視差が小さい場合にのみ用いることができるものであるので、たとえばロボットの目のような、近い距離を撮影するステレオカメラでは、この手法を用いることができないという問題もあった。さらには、繰り返しの計算が多く必要となるので、処理が遅いという問題があった。  When the continuity of the contour line is obtained by the above-described method, there is a problem that it is difficult to smoothly restore a curved surface or the like because only the net-like matching region is fitted. In theory, since this method can be used only when the parallax is small, there is a problem that this method cannot be used in a stereo camera that captures a close distance, such as the eyes of a robot. Furthermore, since many repeated calculations are required, there is a problem that processing is slow.

本発明の課題は、対象物の復元を行う際に、曲面等を滑らかに復元することができる画像処理方法および装置を提供することにある。さらには、近い距離を撮影するステレオカメラに対しても用いることができ、また演算処理量が少なく、処理時間が短くて済む画像処理方法および装置を提供することにある。  An object of the present invention is to provide an image processing method and apparatus capable of smoothly restoring a curved surface or the like when an object is restored. It is another object of the present invention to provide an image processing method and apparatus that can be used for a stereo camera that captures a close distance, has a small amount of calculation processing, and requires a short processing time.

上記課題を解決した本発明に係る画像処理方法は、基準画像撮影手段および参照画像撮影手段で同一の対象物を撮影し、基準画像撮影手段で撮影された基準画像および参照画像撮影手段で撮影された参照画像を用いたステレオマッチングによって、対象物の形状を復元するものである。そして、本発明の画像処理方法は、基準画像および参照画像に対して、それぞれ所定の相関関係に基づいて対応付けされた複数のウィンドウを設定し、参照画像における複数のウィンドウを変形させることにより、参照画像における隣接するウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させて、基準画像のウィンドウと参照画像のウィンドウとのステレオマッチングを行って対象物の形状を復元する。  An image processing method according to the present invention that solves the above-mentioned problems is the same image is taken by the standard image photographing means and the reference image photographing means, and is photographed by the standard image and the reference image photographing means that are photographed by the standard image photographing means. The shape of the object is restored by stereo matching using the reference image. Then, the image processing method of the present invention sets a plurality of windows associated with each of the base image and the reference image based on a predetermined correlation, and deforms the plurality of windows in the reference image, The separation or overlap between adjacent windows in the reference image is eliminated, and the shape of the object is restored by performing stereo matching between the reference image window and the reference image window.

基準画像および参照画像のそれぞれに所定の相関関係に基づいて複数のウィンドウを設定する。この複数のウィンドウは、基準画像では整列した状態で形成することができるが、整列したウィンドウに対応付けされた参照画像では、通常、乱雑な状態で設定される。そこで、本発明においては、参照画像における複数のウィンドウを変形させ、隣接するウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消する。このため、対象物の復元を行う際に、曲面等を滑らかに復元することができる。また、視差が小さい場合に限定されるという不都合はないので、近い距離を撮影するステレオカメラであっても、ステレオマッチングを行うことができる。  A plurality of windows are set for each of the reference image and the reference image based on a predetermined correlation. The plurality of windows can be formed in an aligned state in the standard image, but is usually set in a messy state in a reference image associated with the aligned windows. Therefore, in the present invention, a plurality of windows in the reference image are deformed to eliminate separation or overlap between adjacent windows. For this reason, when restoring the object, the curved surface or the like can be restored smoothly. Further, since there is no inconvenience that the parallax is limited to a small parallax, stereo matching can be performed even with a stereo camera that captures a close distance.

ここで、隣接するウィンドウを変形させるにあたり、隣接するウィンドウの対向する角部同士の間に向けて、各ウィンドウの角部を移動させることが好ましい。  Here, when deforming adjacent windows, it is preferable to move the corners of the windows toward the corners of the adjacent windows.

このように、ウィンドウ変形時に、隣接するウィンドウの対向する角部同士を、それらの中間部分に向けて移動させてウィンドウを拡張又は収縮させることによって、少ない演算量でウィンドウの拡張又は収縮を好適に行うことができる。この結果、画像処理時間を短縮することができる。  In this way, when the window is deformed, the opposing corners of adjacent windows are moved toward their middle part to expand or contract the window, thereby suitably expanding or contracting the window with a small amount of computation. It can be carried out. As a result, the image processing time can be shortened.

あるいは、基準画面上のウィンドウの重心(又は中心)を結んだ線によって新たなウィンドウ群を形成させると共に、前記参照画像上のウィンドウの重心(又は中心)を結ぶ線によって、前記基準画像上の新たなウィンドウ群に対応する変形後のウィンドウ群を形成させても良い。  Alternatively, a new window group is formed by a line connecting the centroid (or center) of the window on the reference screen, and a new line on the reference image is formed by a line connecting the centroid (or center) of the window on the reference image. A deformed window group corresponding to a different window group may be formed.

このように、隣接するウィンドウの重心(又は中心)を結ぶ線を結んだ線によって基準画面のウィンドウとこれらに対応する参照画面のウィンドウを新たに形成させると共に、参照画像のウィンドウを離間重なり合いのない変形した状態とすることによって、さらに少ない演算量でウィンドウの伸縮を行うことができ、処理時間を短縮することができる。  In this way, a new window is formed on the reference screen and a reference window corresponding to the reference screen by a line connecting the centroids (or centers) of adjacent windows, and the reference image windows are not separated and overlapped. By adopting the deformed state, the window can be expanded and contracted with a smaller amount of calculation, and the processing time can be shortened.

あるいは、隣接するウィンドウを変形させるにあたり、隣接するウィンドウの各角部を含む境界領域内で、隣接する前記ウィンドウの統一接合点をその隣接するウインドウ同士の相関関係に基づいて求め、この統一接合点を基準としてウィンドウの角部を移動させてウィンドウを拡張又は収縮させても良い。このようにすることで、隣接するウィンドウの接合点をより正確に求めることができる。
Alternatively, when deforming the adjacent window, within the boundary region including each corner of the adjacent window, the unified joint point of the adjacent windows is obtained based on the correlation between the adjacent windows , and this unified joint point The window may be expanded or contracted by moving the corner of the window on the basis of. By doing in this way, the junction point of an adjacent window can be calculated | required more correctly.

また、基準画像上に設定された各ウィンドウと、この基準画面上の各ウィンドウに対応する参照画像上の各ウィンドウとを、それぞれを同じ数に分割してそれぞれ分割ウィンドウを形成させ、基準画像上の分割ウィンドウと参照画像上の分割ウィンドウとを所定の相関関係に基づいて対応付けし、参照画像上の分割ウィンドウを変形させることにより、参照画像上の分割ウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させても良い。  Further, each window set on the standard image and each window on the reference image corresponding to each window on the standard screen are divided into the same number to form divided windows, respectively. The divided windows on the reference image and the divided windows on the reference image are associated with each other based on a predetermined correlation, and the divided windows on the reference image are deformed to eliminate separation or overlap between the divided windows on the reference image. May be.

このように、基準画像上のウィンドウと参照画像上のウィンドウとを分割して分割ウィンドウを形成し、これらを対応付けすることによって、ウィンドウを微細化することができる。その結果、より正確に対象物の形状を復元することができる。  In this way, by dividing the window on the standard image and the window on the reference image to form divided windows and associating them, the window can be miniaturized. As a result, the shape of the object can be restored more accurately.

また、本発明の画像処理装置は、基準画像撮影手段および参照画像撮影手段でそれぞれ撮影された同一対象物の基準画像および参照画像に対して、それぞれ複数のウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、基準画像上のウィンドウの並び順及び参照画像上のウィンドウの並び順の関係に基づいて基準画像に対する参照画像の対応付けを行い、参照画像上の各ウィンドウを変形させることによって参照画像上の隣接するウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させた後に、基準画像のウィンドウと参照画像のウィンドウとのステレオマッチングを行って対象物の形状を復元するステレオマッチング手段とを備えるものである。  The image processing apparatus of the present invention includes a window setting unit that sets a plurality of windows for a standard image and a reference image of the same object captured by the standard image capturing unit and the reference image capturing unit, respectively, and a standard An adjacent window on the reference image is created by associating the reference image with the reference image based on the relationship between the arrangement order of the windows on the image and the arrangement order of the windows on the reference image, and deforming each window on the reference image A stereo matching unit is provided that restores the shape of the object by performing stereo matching between the window of the reference image and the window of the reference image after eliminating the separation or overlap between them.

ここで、ステレオマッチング手段が、前記参照画像上の隣接する前記ウィンドウの対向する角部同士の間に向けて、該ウィンドウの角部を移動させる処理を行うようにしても良い。  Here, the stereo matching unit may perform a process of moving the corners of the windows toward the corners of the adjacent windows on the reference image.

また、ウィンドウ変形手段が、隣接するウィンドウのそれぞれの重心を結ぶ線を基準として、ウィンドウを変形させる処理を行う態様とすることもできる。  In addition, the window deforming unit may perform a process of deforming the window with reference to a line connecting the centroids of adjacent windows.

あるいは、ステレオマッチング手段が、基準画面上のウィンドウの重心(又は中心)を結んだ線によって新たなウィンドウ群を形成させると共に、参照画像上のウィンドウの重心を結ぶ線によって、基準画像上の新たなウィンドウ群に対応する変形後のウィンドウ群を形成させる処理を行うようにしても良い。  Alternatively, the stereo matching unit forms a new window group by a line connecting the centroids (or centers) of the windows on the reference screen, and a new line on the reference image by a line connecting the centroids of the windows on the reference image. You may make it perform the process which forms the window group after a deformation | transformation corresponding to a window group.

また、基準画像上に設定された各ウィンドウと、準画面上の各ウィンドウに対応する前記参照画像上の各ウィンドウとを、それぞれを同じ数に分割してそれぞれ分割ウィンドウを形成させるウィンドウ分割手段をさらに備えていても良い。このとき、ウィンドウマッチング手段は、ウィンドウ分割手段によって分割された基準画像における分割ウィンドウと参照画像における分割ウィンドウとを所定の相関関係に基づいて対応付けし、参照画像における分割ウィンドウを変形させることによって参照画像における分割ウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させる。  Further, there is provided window dividing means for dividing each window set on the standard image and each window on the reference image corresponding to each window on the quasi-screen into the same number to form divided windows. Further, it may be provided. At this time, the window matching means associates the divided window in the base image divided by the window dividing means with the divided window in the reference image based on a predetermined correlation, and refers to the deformed window in the reference image by deforming it. The separation or overlap between the divided windows in the image is eliminated.

図1は、本発明に係る画像処理装置のブロック構成図である。
図2は、画像処理装置による画像処理の行程を示すフローチャートである。
図3は、本実施形態に係る画像処理行程におけるウィンドウの変形を行う行程の詳細を示すフローチャートである。
図4Aは、対象物を撮影した基準画像を示す図である。
図4Bは、対象物を撮影した参照画像を示す図である。
図5Aは、ウィンドウを変形させる手順を説明するための参照図面の説明図である。
図5Bは、図5Aに続く参照画面の説明図である。
図5Cは、図5Bに続く参照画面の説明図である。
図6Aは、ウィンドウを変形させる行程を説明するための参照画像を示す図であり、ウィンドウの変形途中時を示す図である。
図6Bは、ウィンドウを変形させる行程を説明するための参照画像を示す図であり、ウィンドウの変形終了時を示す図である。
図7は、変形したウィンドウを再分割する行程を示すフローチャートである。
図8Aは、ウィンドウを分割する行程を説明するための図であり、基準画像を示す図である。
図8Bは、ウィンドウを分割する行程を説明するための図であり、参照画像を示す図である。
図9Aは、ウィンドウ分割変形時の画面を示す図であり、分割前の基準画像を示す図である。
図9Bは、ウィンドウ分割変形時の画面を示す図であり、分割前の参照画像を示す図である。
図9Cは、ウィンドウ分割変形時の画面を示す図であり、分割後の基準画像を示す図である。
図9Dは、ウィンドウ分割変形時の画面を示す図であり、分割後の参照画像を示す図である。
図9Eは、ウィンドウ分割変形時の画面を示す図であり、分割後にさらに変形させた後の基準画像を示す図である。
図9Fは、ウィンドウ分割変形時の画面を示す図であり、分割後にさらに変形させた参照画像を示す図である。
図10Aは、分割したウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、基準画像を示す図である。
図10Bは、分割したウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、変形前の参照画像を示す図である。
図10Cは、分割したウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、変形後の参照画像を示す図である。
図11Aは、第2の実施形態におけるウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、基準画像を示す図である。
図11Bは、第2の実施形態におけるウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、分割前の参照画像を示す図である。
図11Cは、第2の実施形態におけるウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、分割後の参照画像を示す図である。
図11Dは、第2の実施形態におけるウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、参照画像において対応する画像を探索する範囲を示す図である。
図12Aは、ウィンドウを変形した状態を示す図であり、基準画像を示す図である。
図12Bは、ウィンドウを変形した状態を示す図であり、参照画像を示す図である。
図13Aは、分割したウィンドウを変形させる行程を説明するための図であり、基準画像を示す図である。
図13Bは、分割したウィンドウを変形させる行程を説明するための図であり、分割前の参照画像を示す図である。
図13Cは、分割したウィンドウを変形させる行程を説明するための図であり、分割後の参照画像を示す図である。
図14は、ウィンドウを変形する際に用いる小ウィンドウの探索範囲を説明するための説明図である。
図15Aは、ウィンドウを変形した状態を示す図であり、基準画像を示す図である。
図15Bは、ウィンドウを変形した状態を示す図であり、参照画像を示す図である。
図16Aは、第3の実施形態におけるウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、基準画像を示す図である。
図16Bは、第3の実施形態におけるウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、変形前の参照画像を示す図である。
図16Cは、第3の実施形態におけるウィンドウを変形させる行程を説明する図であり、変形後の参照画像を示す図である。
図17Aは、第3の実施形態におけるウィンドウの分割を説明する図であり、基準画像の図である。
図17Bは、第3の実施形態におけるウィンドウの分割を説明する図であり、参照画像の図である。
図18Aは、分割したウィンドウの接合点を探索する範囲を説明する図であり、探索範囲を説明する図である。
図18Bは、分割したウィンドウの接合点を探索する範囲を説明する図であり、接合点となる点を説明する図である。
FIG. 1 is a block diagram of an image processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of image processing by the image processing apparatus.
FIG. 3 is a flowchart showing details of a process of performing window deformation in the image processing process according to the present embodiment.
FIG. 4A is a diagram illustrating a reference image obtained by photographing an object.
FIG. 4B is a diagram illustrating a reference image obtained by photographing an object.
FIG. 5A is an explanatory diagram of a reference drawing for explaining a procedure for deforming a window.
FIG. 5B is an explanatory diagram of a reference screen following FIG. 5A.
FIG. 5C is an explanatory diagram of a reference screen following FIG. 5B.
FIG. 6A is a diagram illustrating a reference image for explaining a process of deforming the window, and is a diagram illustrating the middle of the deformation of the window.
FIG. 6B is a diagram showing a reference image for explaining the process of deforming the window, and is a diagram showing the end of the deformation of the window.
FIG. 7 is a flowchart showing a process of subdividing the deformed window.
FIG. 8A is a diagram for explaining a process of dividing a window and shows a reference image.
FIG. 8B is a diagram for explaining the process of dividing the window, and shows a reference image.
FIG. 9A is a diagram showing a screen at the time of window division transformation, and is a diagram showing a reference image before division.
FIG. 9B is a diagram showing a screen at the time of window division transformation, and is a diagram showing a reference image before division.
FIG. 9C is a diagram showing a screen at the time of window division transformation, and is a diagram showing a reference image after division.
FIG. 9D is a diagram showing a screen at the time of window division transformation, and is a diagram showing a reference image after division.
FIG. 9E is a diagram showing a screen at the time of window division transformation, and is a diagram showing a reference image after further transformation after division.
FIG. 9F is a diagram showing a screen at the time of window division transformation, and is a diagram showing a reference image further transformed after division.
FIG. 10A is a diagram illustrating a process of deforming a divided window, and is a diagram illustrating a reference image.
FIG. 10B is a diagram illustrating a process of deforming the divided windows, and is a diagram illustrating a reference image before deformation.
FIG. 10C is a diagram illustrating a process of deforming the divided windows, and is a diagram illustrating the reference image after the modification.
FIG. 11A is a diagram illustrating a process of deforming a window in the second embodiment, and is a diagram illustrating a reference image.
FIG. 11B is a diagram illustrating a process of deforming a window in the second embodiment, and is a diagram illustrating a reference image before division.
FIG. 11C is a diagram illustrating a process of deforming a window in the second embodiment, and is a diagram illustrating a reference image after division.
FIG. 11D is a diagram illustrating a process of deforming a window in the second embodiment, and is a diagram illustrating a range in which a corresponding image is searched for in a reference image.
FIG. 12A is a diagram illustrating a state where the window is deformed, and is a diagram illustrating a reference image.
FIG. 12B is a diagram illustrating a state where the window is deformed, and is a diagram illustrating a reference image.
FIG. 13A is a diagram for explaining a process of deforming a divided window, and is a diagram showing a reference image.
FIG. 13B is a diagram for explaining a process of deforming the divided window, and is a diagram illustrating a reference image before division.
FIG. 13C is a diagram for explaining a process of deforming the divided window, and is a diagram illustrating the reference image after division.
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a search range of a small window used when a window is deformed.
FIG. 15A is a diagram illustrating a state where the window is deformed, and is a diagram illustrating a reference image.
FIG. 15B is a diagram illustrating a state where the window is deformed, and is a diagram illustrating a reference image.
FIG. 16A is a diagram illustrating a process of deforming a window in the third embodiment, and is a diagram illustrating a reference image.
FIG. 16B is a diagram illustrating a process of deforming the window in the third embodiment, and is a diagram illustrating a reference image before deformation.
FIG. 16C is a diagram illustrating a process of deforming a window in the third embodiment, and is a diagram illustrating a modified reference image.
FIG. 17A is a diagram for explaining window division in the third embodiment, and is a diagram of a reference image.
FIG. 17B is a diagram illustrating window division according to the third embodiment, and is a diagram of a reference image.
FIG. 18A is a diagram for explaining a range for searching for a junction point of divided windows, and a diagram for explaining the search range.
FIG. 18B is a diagram for explaining a range for searching for junction points of divided windows, and is a diagram for explaining points that become junction points.

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。  Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置のブロック構成図である。図1に示すように、本実施形態に係る画像処理装置1には、基準画像カメラ2と、参照画像カメラ3と、モニタ4とが接続されている。また、画像処理装置1は、前処理部11と、ウィンドウ生成部12と、ステレオマッチング部13とを備えている。ウィンドウ生成部12には、本発明のウィンドウ変形手段である図示しないウィンドウ変形部が設けられている。画像処理装置1、カメラ2,3、および、モニタ4は、たとえば図示しない車両に取り付けられている。具体的には、たとえば画像処理装置1は車室内の適宜の位置に設置されている。また、基準画像カメラ2および参照画像カメラ3は、たとえば車両の側面における互いに近傍位置に設けられている。さらに、モニタ4は、たとえば車室内におけるドライバの視界が届く位置、たとえばインストルメントパネルに取り付けられている。  FIG. 1 is a block diagram of an image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a standard image camera 2, a reference image camera 3, and a monitor 4 are connected to the image processing apparatus 1 according to the present embodiment. In addition, the image processing apparatus 1 includes a preprocessing unit 11, a window generation unit 12, and a stereo matching unit 13. The window generation unit 12 is provided with a window deformation unit (not shown) which is a window deformation unit of the present invention. The image processing device 1, the cameras 2 and 3, and the monitor 4 are attached to a vehicle (not shown), for example. Specifically, for example, the image processing apparatus 1 is installed at an appropriate position in the passenger compartment. Further, the standard image camera 2 and the reference image camera 3 are provided at positions near each other on the side surface of the vehicle, for example. Furthermore, the monitor 4 is attached to, for example, an instrument panel where the driver's field of view reaches, for example, in the passenger compartment.

基準画像カメラ2と参照画像カメラ3は、いずれもCCDカメラからなり、同一対象物をアナログ画像として撮影している。基準画像カメラ2および参照画像カメラ3で撮影されたアナログ画像は、画像処理装置1における前処理部11に出力される。画像処理装置1に出力されたアナログ画像は、画像処理装置1で所定の画像処理が施された後、デジタル画像からなる投影像(3次元物体を二次元平面上に表示した像)としてモニタ4に出力される。画像処理装置1における画像処理手順については後述する。モニタ4は、ステレオマッチングされて画像処理装置1から出力された投影像を画面に表示する。  The reference image camera 2 and the reference image camera 3 are both CCD cameras, and take the same object as an analog image. Analog images taken by the reference image camera 2 and the reference image camera 3 are output to the preprocessing unit 11 in the image processing apparatus 1. The analog image output to the image processing apparatus 1 is subjected to predetermined image processing by the image processing apparatus 1 and then the monitor 4 as a projection image composed of a digital image (an image obtained by displaying a three-dimensional object on a two-dimensional plane). Is output. The image processing procedure in the image processing apparatus 1 will be described later. The monitor 4 displays the projection image stereo-matched and output from the image processing apparatus 1 on the screen.

次に、画像処理装置1による画像処理の手順について説明する。図2は、画像処理装置による画像処理の行程を示すフローチャートである。ここでは、画像処理の全体的な流れについて説明する。  Next, the procedure of image processing by the image processing apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of image processing by the image processing apparatus. Here, the overall flow of image processing will be described.

画像処理装置1における画像処理を行うために、基準画像カメラ2および参照画像カメラ3で同一対象物を撮影する。基準画像カメラ2で対象物が撮影された基準画像は、画像処理装置1における前処理部11に出力される。同様に、参照画像カメラ3で対象物が撮影された参照画像は、画像処理装置1における前処理部11に出力される。こうして、画像処理装置1による画像処理が開始される。  In order to perform image processing in the image processing apparatus 1, the same object is photographed by the standard image camera 2 and the reference image camera 3. The reference image obtained by photographing the object with the reference image camera 2 is output to the preprocessing unit 11 in the image processing apparatus 1. Similarly, the reference image obtained by photographing the object with the reference image camera 3 is output to the preprocessing unit 11 in the image processing apparatus 1. Thus, image processing by the image processing apparatus 1 is started.

画像処理が開始されると、前処理部11において、前処理として、基準画像および参照画像に対してカメラキャリブレーションを行い(S1)、続いて基準画像および参照画像の平行化を行う(S2)。これらの前処理が施された画像は、前処理部11からウィンドウ生成部12に出力される。  When image processing is started, the pre-processing unit 11 performs camera calibration on the standard image and the reference image as pre-processing (S1), and then parallelizes the standard image and the reference image (S2). . The preprocessed image is output from the preprocessing unit 11 to the window generation unit 12.

ウィンドウ生成部12では、基準画像および参照画像のそれぞれを複数の領城に分割する領域分割を行う(S3)。続いて、基準画像および参照画像において分割された各領域をウィンドウとして設定する(S4)。基準画像および参照画像でウィンドウが設定されたら、各画像がステレオマッチング部13に出力され、基準画像におけるウィンドウおよび参照画像におけるウィンドウの間で、相関演算を行って対応付け(ウィンドウマッチング)が行われる(S5)。この相関演算では、各ウィンドウにおける色、輝度、明度等の相関があるしきい値を超えたときに対応付けされるなどとして、対応付けの判断を行っている。  The window generation unit 12 performs region division that divides each of the base image and the reference image into a plurality of castles (S3). Subsequently, each area divided in the standard image and the reference image is set as a window (S4). When the window is set with the reference image and the reference image, each image is output to the stereo matching unit 13, and correlation (window matching) is performed by performing a correlation operation between the window in the reference image and the window in the reference image. (S5). In this correlation calculation, the correlation is determined such that the correlation is performed when a certain threshold value such as color, brightness, brightness, or the like in each window is exceeded.

続いて、参照画像におけるウィンドウの並び順の修正を行う(S6)。並び順の修正は、参照画像における複数のウィンドウのうち、対応付けを行った結果、基準画像における複数のウィンドウとの並び順が異なる誤対応ウィンドウを検出し、誤対応ウィンドウの並び順の修正を行う。この修正を行った後、いまだ誤対応が修正されていないウィンドウを再探索するなどして、参照画像におけるウィンドウの並び順の修正を完了させる(S6)。こうして、ウィンドウの並び順の修正が済んだら、参照画像におけるウィンドウ間の隙間を埋めるためのウィンドウの変形を行う(S7)。このウィンドウの変形の詳細については後述する。  Subsequently, the arrangement order of the windows in the reference image is corrected (S6). The correction of the arrangement order is to detect the miscorresponding window that is different from the arrangement order of multiple windows in the standard image as a result of the association among the plurality of windows in the reference image, and correct the arrangement order of the miscorresponding windows. Do. After this correction, the correction of the arrangement order of the windows in the reference image is completed by re-searching a window whose miscorrespondence has not been corrected yet (S6). After the window arrangement order is corrected in this way, the window is deformed to fill the gaps between the windows in the reference image (S7). Details of the deformation of this window will be described later.

ウィンドウの変形が完了した時点で、全ウィンドウ内が一つの平面となっているか否かを判断する(S8)。その結果、全ウィンドウ内が一つの平面となっていない場合には、同一の平面から外れたウィンドウ(該当ウィンドウ)を再分割する(S9)。この再分割についての詳細は後述する。該当ウィンドウの再分割が済んだら、再び相関演算を行う(S10)。それから、ステップS7に戻って、ウィンドウの変形を行い、再び全ウィンドウ内が一つの平面か否かを判断する(S8)。この行程を繰り返した後、ステップS8が肯定されたら、各ウィンドウの4隅の3次元座標が計算される(S11)。  When the deformation of the window is completed, it is determined whether or not all the windows are in one plane (S8). As a result, when all the windows are not one plane, the window (corresponding window) deviated from the same plane is subdivided (S9). Details of this subdivision will be described later. After the relevant window is subdivided, correlation calculation is performed again (S10). Then, the process returns to step S7, the window is deformed, and it is determined again whether or not all the windows are one plane (S8). After repeating this process, if step S8 is affirmed, the three-dimensional coordinates of the four corners of each window are calculated (S11).

ステレオマッチング部13では、各ウィンドウの4隅の3次元座標に基づいて、立体プリミティブのあてはめ(立体を球、直方体、円錐などのプリミティブと呼ばれる基本立体の組み合わせで表現すること)が行われる(S12)。そして、投影像を生成して(S13)、画像処理が終了する。こうして生成された投影像は、モニタ4に出力され、表示される。  In the stereo matching unit 13, solid primitive fitting (representing a solid as a combination of basic solids called primitives such as a sphere, a rectangular parallelepiped, and a cone) is performed based on the three-dimensional coordinates of the four corners of each window (S12). ). And a projection image is produced | generated (S13) and an image process is complete | finished. The projection image generated in this way is output to the monitor 4 and displayed.

上記の画像処理行程において、本実施形態では、参照画像におけるウィンドウ変形(S7)に特徴がある。以下に、この特徴的な行程についてさらに説明する。  In the above image processing step, the present embodiment is characterized by window deformation (S7) in the reference image. Hereinafter, this characteristic process will be further described.

図3は、本実施形態に係る画像処理行程におけるウィンドウの変形を行う行程の詳細を示すフローチャートである。  FIG. 3 is a flowchart showing details of a process of performing window deformation in the image processing process according to the present embodiment.

図3に示すように、ウィンドウの変形を行う処理がスタートすると、まず、基準画像に設定された複数のウィンドウに対応するウィンドウを参照画像に表示する(S21)。基準画像には、図4Aに示されるように、自動車の画像V1を囲む複数のウィンドウW1,W1…が表示されている。参照画像には、図4Bに示されるように、自動車の画像V2を囲む複数のウィンドウW2,W2…が表示されている。基準画像上に表示されたウィンドウW1は、四角形(正方形)で、いずれも同一形状をなしている。また、参照画像上に表示されたウィンドウW2は、変形前のものであり、いずれも基準画像に表示されたウィンドウW1と同一形状の四角形(正方形)である。図4Bに示される参照画像上の複数のウィンドウW2,W2…は、ステップS6で並び順の修正が行われており、図4Aに示される基準画像上の複数のウィンドウW1,W1…に対応した順番に並んでいる。  As shown in FIG. 3, when the window deformation process is started, first, windows corresponding to a plurality of windows set as the standard image are displayed on the reference image (S21). As shown in FIG. 4A, a plurality of windows W1, W1,... Surrounding the automobile image V1 are displayed in the reference image. In the reference image, as shown in FIG. 4B, a plurality of windows W2, W2,... Surrounding the vehicle image V2 are displayed. The windows W1 displayed on the reference image are quadrangular (square) and all have the same shape. Further, the window W2 displayed on the reference image is the one before the deformation, and each is a quadrangle (square) having the same shape as the window W1 displayed on the standard image. The plurality of windows W2, W2,... On the reference image shown in FIG. 4B are corrected in the arrangement order in step S6, and correspond to the plurality of windows W1, W1,... On the reference image shown in FIG. They are in order.

このようにして参照画像上に表示されたウィンドウW2,W2…は、隣接するウィンドウW2,W2同士で離間したり、あるいは重なり合ったりしている。このままでは、画像V2を3次元物体として復元することが困難であるので、これらの離間や重なり合いを排除すべく、参照画像に表示されたウィンドウW2,W2…を適宜伸縮(変形)させる(S22)。  The windows W2, W2,... Displayed on the reference image in this way are separated from each other or overlapped by the adjacent windows W2, W2. Since it is difficult to restore the image V2 as a three-dimensional object as it is, the windows W2, W2,... Displayed in the reference image are appropriately expanded or contracted (deformed) in order to eliminate the separation and overlap (S22). .

ここで、ウィンドウを伸縮させる手順について説明すると、参照画像において、たとえば図5Aに示すウィンドウWA,WB,WCがあるとする。ここでは、ウィンドウWA,WBは重なっており、WB,WCは離間しているので、ウィンドウWA,WBが重ならないように両ウィンドウWA,WBを収縮させ、ウィンドウWB,WC間に離間した部分がなくなるように両ウィンドウWB,WCを伸長させる。ウィンドウWA,WBについては、両ウィンドウWA,WBの重なり合っている部分の中点C1,C2に向けて、ウィンドウWA,WBをそれぞれ収縮させる。こうして、中点C1,C2でそれぞれウィンドウWA,WBの端部を接合させてウィンドウWA,WBを連続させる。一方、ウィンドウWB,WCについては、両ウィンドウWB,WC間の離間部分の中点C3,C4に向けて、両ウィンドウWB,WCを伸長させる。こうして、中点C3,C4でそれぞれウィンドウWB,WCの端部を接合させてウィンドウWB,WCを連続させる。  Here, the procedure for expanding and contracting the window will be described. Assume that the reference image includes windows WA, WB, and WC shown in FIG. 5A, for example. Here, since the windows WA and WB are overlapped and the WB and WC are separated from each other, the windows WA and WB are contracted so that the windows WA and WB are not overlapped, and a portion separated between the windows WB and WC is formed. Both windows WB and WC are expanded so as to disappear. As for the windows WA and WB, the windows WA and WB are contracted toward the midpoints C1 and C2 where the windows WA and WB overlap. Thus, the ends of the windows WA and WB are joined at the midpoints C1 and C2, respectively, and the windows WA and WB are made continuous. On the other hand, for the windows WB and WC, both the windows WB and WC are expanded toward the middle points C3 and C4 of the separated portion between the windows WB and WC. Thus, the ends of the windows WB and WC are joined at the midpoints C3 and C4, respectively, and the windows WB and WC are made continuous.

この要領で図4Bに示す参照画像のウィンドウW2,W2…を伸縮させた状態を図6Aに示す。図6Aに示すように、各ウィンドウW2,W2…を伸縮させることにより、各ウィンドウW2,W2…の端部を接合させて、ウィンドウW2,W2…を連続させる。こうして、各ウィンドウW2,W2…間の隙間を埋めることができる。  FIG. 6A shows a state in which the windows W2, W2,... Of the reference image shown in FIG. As shown in FIG. 6A, the ends of the windows W2, W2,... Are joined by expanding and contracting the windows W2, W2,. In this way, it is possible to fill a gap between the windows W2, W2,.

ところで、参照画像の各ウィンドウW2,W2…を伸縮させることにより、ウィンドウW2,W2間の隙間を埋めることはできるものの、列方向(図6B高さ方向)に隣接するウィンドウW2,W2の端部(角部)が連続しておらず、階段状となっているので、図4Aに示される基準画像のウィンドウW1,W1…との対応関係にズレが生じてしまうおそれが高い。そこで、列方向において生じているウィンドウ端部の位置ズレの調整を行う(S23)。  By the way, by expanding and contracting the windows W2, W2,... Of the reference image, the gap between the windows W2, W2 can be filled, but the end portions of the windows W2, W2 adjacent to each other in the column direction (height direction in FIG. 6B). Since the (corner portion) is not continuous and has a staircase shape, there is a high possibility that the correspondence between the reference image windows W1, W1,... Shown in FIG. Therefore, the positional deviation of the window edge portion occurring in the column direction is adjusted (S23).

この端部の位置ズレの調整を行う手順について、図5B及び図5Cを用いて説明する。第1行のウィンドウWA1,WB1は、点F1,F2を結ぶ直線部で接続されている。また、第2行のウィンドウWA2,WB2は、点F3,F4を結ぶ直線部で接続されており、第3行のウィンドウWA3,WB3は点F5,F6を結ぶ直線部で接続されている。ここで、点F2,F3は、行方向では同じ高さ位置にあるが、列方向ではズレを生じて異なる位置にある。同様に、点F4,F5は、行方向では同じ高さ位置にあるが、列方向ではズレを生じて異なる位置にある。このズレを是正するため、点F2,F3の中点E1に向けて点F2,F3を移動させてウィンドウWA1,WB1,WA2,WB2を変形させる。同様に、点F4,F5の中点E2に向けて点F4,F5を移動させて、ウィンドウWA2、WB2,WA3,WB3を変形させる。変形後の状態が図5Cである。  A procedure for adjusting the positional deviation of the end will be described with reference to FIGS. 5B and 5C. The windows WA1 and WB1 in the first row are connected by a straight line portion connecting the points F1 and F2. The windows WA2 and WB2 in the second row are connected by a straight line connecting points F3 and F4, and the windows WA3 and WB3 in the third row are connected by a straight line connecting points F5 and F6. Here, the points F2 and F3 are at the same height position in the row direction, but are shifted in the column direction and are at different positions. Similarly, the points F4 and F5 are at the same height position in the row direction, but are shifted and different in the column direction. In order to correct this shift, the points F2, F3 are moved toward the middle point E1 of the points F2, F3 to deform the windows WA1, WB1, WA2, WB2. Similarly, the points F4 and F5 are moved toward the middle point E2 of the points F4 and F5 to deform the windows WA2, WB2, WA3 and WB3. The state after deformation is shown in FIG. 5C.

このように変形させられたウィンドウWA1〜WA3、WB1〜WB3は、いずれも台形状となる。そして、四つのウィンドウの中央に位置する隅部は一点で重なりあう。この要領で、図6Aに示すウィンドウW2,W2…を変形すると、図6Bに示すようになり、四つのウィンドウの端部が一点で重なりあう点で、図4Aに示す基準画像におけるウィンドウW1,W1…と一致する。したがって、基準画像における各ウィンドウW1,W1…と参照画像における各ウィンドウW2,W2…のそれぞれの対応関係を明確にすることができる。このようにしてウィンドウの変形が終了する。  The windows WA1 to WA3 and WB1 to WB3 thus deformed are all trapezoidal. And the corner located in the center of the four windows overlaps at one point. In this manner, when the windows W2, W2,... Shown in FIG. 6A are deformed, the result is as shown in FIG. 6B. The windows W1, W1 in the reference image shown in FIG. Matches ... Therefore, it is possible to clarify the correspondence between the windows W1, W1... In the standard image and the windows W2, W2. In this way, the window deformation is completed.

このようにウィンドウの変形を行うことにより、ウィンドウ間の隙間を埋めることができるので、対象物の画像を滑らかに復元することができる。また、このときの演算処理量は少なくて済むので、その分処理時間の短縮を図ることができる。  By deforming the windows in this way, the gaps between the windows can be filled, so that the image of the object can be restored smoothly. In addition, since the amount of calculation processing at this time is small, the processing time can be shortened accordingly.

続いて、図2に示すステップS9におけるウィンドウの再分割の手順について、図7を参照して説明する。ステップS8ですべてのウィンドウ内が一つの平面ではないと判断されたとき、一つの平面となっていないウィンドウの再分割が行われる。再分割を行う際には、図8Aに示すように、基準画像における各ウィンドウを四分割する(S31)。基準画像の各ウィンドウを四分割する際には、ウィンドウの各辺の中点と、その辺に対向する辺の中点を結ぶ2本の直線によって2×2のグリッド状に分割する。  Next, the procedure for re-dividing the window in step S9 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. When it is determined in step S8 that all the windows are not one plane, subdivision of windows that are not one plane is performed. When performing re-division, as shown in FIG. 8A, each window in the reference image is divided into four (S31). When each window of the reference image is divided into four, it is divided into a 2 × 2 grid by two straight lines connecting the midpoint of each side of the window and the midpoint of the side opposite to that side.

基準画像におけるウィンドウの分割が済んだら、参照画像のウィンドウも四分割し、基準画像の分割ウィンドウに対応させて探索する範囲を設定する(S32)。ここでは、基準画像の正方形の分割ウィンドウと同一の形状の分割ウィンドウが参照画像上に生成される。この点について、図8A及び図8Bを参照して説明する。  After the division of the window in the standard image, the reference image window is also divided into four, and a search range is set corresponding to the division window of the standard image (S32). Here, a divided window having the same shape as the square divided window of the standard image is generated on the reference image. This point will be described with reference to FIGS. 8A and 8B.

図8Aに示されるように基準画像上で四分割されたウィンドウに対応させて、図8Bに示されるように参照画像上のウィンドウも四分割する。参照画像のウィンドウの分割をする際には、まず参照画像のウィンドウに、基準画像の分割ウィンドウと同一の大きさの分割ウィンドウを設定する。参照画像上の各ウィンドウに対して四つの分割ウィンドウを設定するに際の分割ウィンドウの表示位置について説明する。参照画像には図8Bに示されるように台形のウィンドウが表示されている。  As shown in FIG. 8A, the window on the reference image is also divided into four as shown in FIG. 8B in correspondence with the window divided into four on the standard image. When dividing the reference image window, first, a divided window having the same size as the divided window of the standard image is set as the reference image window. The display position of the divided window when four divided windows are set for each window on the reference image will be described. A trapezoidal window is displayed in the reference image as shown in FIG. 8B.

この参照画像上の分割前ウィンドウに関して、図8Bに示されるように長さLAB,LCDを規定する。LAB,LCDは、分割前ウィンドウを上下に等分し、上側及び下側の各四角形内に面積が最大となる長方形を形成させた際の各長方形の横辺の長さである。図8Bの場合は、上側の長方形によって長さLABが、下側の長方形によって長さLCDが規定されている。また、図8Aに示されるように、基準画像の分割ウィンドウのX方向に沿った長さをx0、Y方向に沿った長さをy0とする。この条件で、四つの分割ウィンドウにおけるそれぞれの重心(中心)がとり得る範囲をそれぞれX,X,X,Xとして以下の(1)式〜(4)に基づいて設定する。Regarding the pre-division window on the reference image, lengths L AB and L CD are defined as shown in FIG. 8B. L AB and L CD are the lengths of the horizontal sides of each rectangle when the pre-division window is equally divided up and down to form a rectangle having the largest area in each of the upper and lower squares. In the case of FIG. 8B, the length L AB is defined by the upper rectangle, and the length L CD is defined by the lower rectangle. Further, as shown in FIG. 8A, the length along the X direction of the divided window of the reference image is x0, and the length along the Y direction is y0. Under these conditions, ranges that can be taken by the respective centroids (centers) in the four divided windows are set as X A , X B , X C , and X D based on the following equations (1) to (4).

=LAB/2−1・・・(1)
=X・・・(2)
=LCD/2−1・・・(3)
=X・・・(4)
X A = L AB / 2-1 (1)
X B = X A (2)
X C = L CD / 2-1 (3)
X D = X C (4)

こうして設定された範囲の中で、それぞれ色、輝度、明度などの所定の相関関係に基づいて、基準画像における分割ウィンドウともっとも相関関係の高いウィンドウがそれぞれ設定(配置)される(S33)。参照画像の各ウィンドウに対して四つの分割ウィンドウが設定されたら、これらの分割ウィンドウが分割前のウィンドウ内に収まるように各分割ウィンドウを変形させる(S34)。分割ウィンドウの変形の手順は、上記のステップS7における手順と同様のものである。たとえば、図8Bでは、分割ウィンドウD1,D2は互いに離間している。このため、両分割ウィンドウD1,D2の中点に向けて、両分割ウィンドウD1,D2を拡張させ、両分割ウィンドウD1,D2の間の隙間を埋める。また、分割ウィンドウD3,D4は互いに重なり合っている。このため両分割ウィンドウD3,D4の中点に向けて、両分割ウィンドウD3,D4を収縮させて、両分割ウィンドウD3,D4の重畳部分をなくすようにする。また、分割ウィンドウD1〜D4の周囲を、分割前のウィンドウWの形状に合わせて拡張・収縮させる。  Within the range thus set, based on predetermined correlations such as color, brightness, and brightness, the windows having the highest correlation with the divided windows in the reference image are set (arranged) (S33). When four divided windows are set for each window of the reference image, each divided window is deformed so that these divided windows fit within the window before the division (S34). The procedure for deforming the divided window is the same as the procedure in step S7. For example, in FIG. 8B, the divided windows D1 and D2 are separated from each other. For this reason, both the divided windows D1, D2 are expanded toward the middle point of both the divided windows D1, D2, and the gap between the divided windows D1, D2 is filled. Further, the divided windows D3 and D4 overlap each other. For this reason, both the divided windows D3 and D4 are contracted toward the middle point of both the divided windows D3 and D4 so as to eliminate the overlapping portion of the divided windows D3 and D4. Further, the periphery of the divided windows D1 to D4 is expanded / contracted according to the shape of the window W before the division.

このようにして各ウィンドウの変形が済んだところで、ウィンドウが所望の大きさになったか否かを判断する(S35)。その結果、所望の大きさになっていない場合には、ステップS31に戻って、再び同様の処理を施してウィンドウの分割を行う。一方。所望の大きさになっていると判断した場合には、処理を終了する。  When the deformation of each window is completed in this way, it is determined whether or not the window has a desired size (S35). As a result, if it is not the desired size, the process returns to step S31, and the same processing is performed again to divide the window. on the other hand. If it is determined that the desired size is reached, the process is terminated.

図9にこのウィンドウの分割の処理が進行した状態を示す。図9A(基準画像)及び図9B(参照画像)では、ウィンドウの分割が行われていない状態であり、車両の画像V1,V2を区画するウィンドウW1,W1…、W2,W2…の一つ一つがカバーする範囲が広くなってしまうものである。次に、1回の分割を行うことにより、図9C(基準画像)及び図9D(参照画像)に示すように、各ウィンドウW1,W1…、W2,W2…の領域を狭くすることができるので、その分ステレオマッチングを行う際に精度を向上させることができる。さらに図9E(基準画像)及び図9F(参照画像)に示すように、もう1回ウィンドウの分割して分割ウィンドウを形成することにより、各ウィンドウ(分割ウィンドウ)の領域を範囲をさらに狭くすることができるので、ステレオマッチングの精度をさらに向上させることができる。  FIG. 9 shows a state where the window division process has progressed. In FIG. 9A (standard image) and FIG. 9B (reference image), the window is not divided, and each of the windows W1, W1,..., W2, W2,. The range that one covers becomes wider. Next, as shown in FIG. 9C (reference image) and FIG. 9D (reference image), the regions of the windows W1, W1,..., W2, W2,. Therefore, the accuracy can be improved when performing stereo matching. Further, as shown in FIG. 9E (standard image) and FIG. 9F (reference image), the range of each window (divided window) is further narrowed by dividing the window once again to form a divided window. Therefore, the accuracy of stereo matching can be further improved.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。  Next, a second embodiment of the present invention will be described.

本実施形態の画像処理装置としては、上記第1の実施形態における図1に示したものと同一の画像処理装置を利用することができる。また、画像処理の手順については、図2に示す画像処理の行程を経るものである。このうち、主に図2に示すステップS7におけるウィンドウの変形およびステップS9におけるウィンドウの分割を行う処理が異なるものである。以下、この相違点を中心に、本実施形態について説明する。  As the image processing apparatus of the present embodiment, the same image processing apparatus as that shown in FIG. 1 in the first embodiment can be used. Further, the image processing procedure goes through an image processing process shown in FIG. Among these, the processes for mainly performing the window deformation in step S7 and the window division in step S9 shown in FIG. 2 are different. Hereinafter, this embodiment will be described focusing on this difference.

図10A〜図10Cは、本実施形態に係る変形前の画像と変形後の画像との関係を示す説明図である。図10Aには基準画像、図10Bにはウィンドウ変形前の参照画像、図10Cにはウィンドウ変形後の参照画像が示されている。本実施形態においては、ウィンドウを拡張/収縮させて変形するに際して、複数のウィンドウの重心を結ぶ点を基準として変形を行う。  10A to 10C are explanatory diagrams illustrating the relationship between the image before deformation and the image after deformation according to the present embodiment. FIG. 10A shows a standard image, FIG. 10B shows a reference image before window deformation, and FIG. 10C shows a reference image after window deformation. In the present embodiment, when a window is expanded / contracted and deformed, the deformation is performed based on a point connecting the centroids of the plurality of windows.

図10Aに示す基準画像には、9つの正方形のウィンドウW1,W1…がそれぞれ表示されており、各ウィンドウW1,W1…の重心G1〜G9をそれぞれ結ぶことによって四つの正方形のウィンドウ(変形ウィンドウと呼ぶ)が形成されている。具体的には、4つの重心G1,G2,G5,G4を結ぶことにより一つの正方形の変形ウィンドウが形成される。同様に、重心G2,G3,G6,G5で一つの正方形、重心G4,G5,G8,G7で一つの正方形、重心G5,G6,G9,G8で一つの正方形の変形ウィンドウがそれぞれ形成される。  In the reference image shown in FIG. 10A, nine square windows W1, W1,... Are displayed, and four square windows (deformed windows and deformed windows) are connected by connecting the centroids G1 to G9 of the windows W1, W1,. Called). Specifically, one square deformation window is formed by connecting four centroids G1, G2, G5, and G4. Similarly, one deformation window is formed by the centroids G2, G3, G6, and G5, one square is formed by the centroids G4, G5, G8, and G7, and one square is formed by the centroids G5, G6, G9, and G8.

一方、図10Bに示すように、変形前の参照画像では、所定の相関関係に基づいて、基準画像におけるウィンドウW1,W1…と関連付けされたウィンドウW2,W2が表示されている。これらのウィンドウW2,W2…は、図10Aに示すウィンドウW1,W1…にその並び順は対応しているが、互いに重なり合ったり、離間したりしている。このような重なり合いや離間した状態を解消するべく、ウィンドウの変形を行う。本実施形態では、図10Cに示されるように、変形前の各ウィンドウの重心G11〜G19を結んで、四つの台形状の変形ウィンドウを形成する。  On the other hand, as shown in FIG. 10B, in the reference image before deformation, windows W2, W2 associated with the windows W1, W1,... In the standard image are displayed based on a predetermined correlation. These windows W2, W2,... Correspond to the arrangement order of the windows W1, W1,... Shown in FIG. 10A, but are overlapped or separated from each other. In order to eliminate such overlapping and separated states, the window is deformed. In this embodiment, as shown in FIG. 10C, the center of gravity G11 to G19 of each window before deformation is connected to form four trapezoidal deformation windows.

具体的には、参照画像における4つの重心G11,G12,G15,G14で囲まれる変形ウィンドウが、基準画像における4つの重心G1,G2,G5,G4で囲まれる変形ウィンドウに対応する。同様に、参照画像における重心G12,G13,G16,15で囲まれる変形ウィンドウが基準画像における重心G2,G3,G6,G5に囲まれる変形ウィンドウに対応する。参照画像における重心G14,G15,G18,G17で囲まれる変形ウィンドウが基準画像における重心G4,G5,G8,G7に囲まれる変形ウィンドウに対応する。そして、参照画像における重心G15,G16,G19,G18で囲まれる変形ウィンドウが基準画像における重心G5,G6,G8,G9に囲まれる変形ウィンドウに対応する。  Specifically, a deformation window surrounded by four centroids G11, G12, G15, and G14 in the reference image corresponds to a deformation window surrounded by four centroids G1, G2, G5, and G4 in the standard image. Similarly, the deformation window surrounded by the centroids G12, G13, G16, and 15 in the reference image corresponds to the deformation window surrounded by the centroids G2, G3, G6, and G5 in the standard image. The deformation window surrounded by the centroids G14, G15, G18, and G17 in the reference image corresponds to the deformation window surrounded by the centroids G4, G5, G8, and G7 in the standard image. The deformation window surrounded by the centroids G15, G16, G19, and G18 in the reference image corresponds to the deformation window surrounded by the centroids G5, G6, G8, and G9 in the standard image.

ウィンドウマッチングには、基準画面上のG1〜G9で形成される変形ウィンドウと、参照画面上のG11〜G19で形成される変形ウインドウが用いられる。このように、参照画像におけるウィンドウを変形させることにより、参照画像におけるウィンドウの間に隙間がないようにすることができるので、基準画像と参照画像とのウィンドウに対応関係を明確にすることができる。その結果、対象物をより正確に復元することができる。また、本実施形態に係るウィンドウの変形方法では、参照画像における変形前の各ウィンドウの重心を適宜つないでウィンドウを形成することによって行われるのみである。このため、演算処理量を少ないものとすることができ、その結果として、ウィンドウの変形などを短時間で行うことができる。  For window matching, a deformation window formed by G1 to G9 on the standard screen and a deformation window formed by G11 to G19 on the reference screen are used. In this way, by deforming the window in the reference image, there can be no gap between the windows in the reference image. Therefore, the correspondence between the window of the standard image and the reference image can be clarified. . As a result, the object can be restored more accurately. Further, the window deformation method according to the present embodiment is only performed by appropriately connecting the centroids of the windows before the deformation in the reference image to form the windows. For this reason, it is possible to reduce the amount of calculation processing, and as a result, it is possible to perform window deformation and the like in a short time.

次に、本実施形態における図2に示すステップS9におけるウィンドウの再分割の手順について、図11A〜図11Dを参照して説明する。  Next, the procedure for re-dividing the window in step S9 shown in FIG. 2 in this embodiment will be described with reference to FIGS. 11A to 11D.

本実施形態のウィンドウ分割は、図11Aに示すように、基準画像における変形ウィンドウW1,W1…を、それぞれ2×2のグリッド状に四分割して、分割ウィンドウD5,D5…を形成しておく。また、基準画像におけるウィンドウW1,W1…に対して、図中縦方向に並ぶ小ウィンドウS1,S1…も設定する。一方、図11Bに示すように、参照画像における変形ウィンドウW3,W3…に対しては、基準画像上の対応する行の小ウィンドウS1,S1…と高さ位置を合わせて、相関関係に基づいてそれぞれ小ウィンドウS2,S2…が設定される。これらの小ウィンドウS2、S2…は、基準画像における各小ウィンドウS1,S1…に対する色、輝度、明度などの所定の相関関係に基づく対応付けによって設定されている。このとき、参照画像の小ウィンドウS2,S2…に関して、基準画像の小ウィンドウS1,S1…に対する相関関係が高い位置を探索する探索範囲は、図11Dに示すように、隣接する小ウィンドウの並び順が逆転しない範囲に抑えられている。  In the window division of this embodiment, as shown in FIG. 11A, the modified windows W1, W1,... In the reference image are divided into four grids of 2 × 2 to form divided windows D5, D5. . Further, small windows S1, S1,... Arranged in the vertical direction in the figure are also set with respect to the windows W1, W1,. On the other hand, as shown in FIG. 11B, for the deformation windows W3, W3,... In the reference image, the height positions are matched with the small windows S1, S1,. Small windows S2, S2,... Are set respectively. These small windows S2, S2,... Are set by association based on a predetermined correlation such as color, luminance, brightness, etc., with respect to each small window S1, S1,. At this time, with respect to the small windows S2, S2,... Of the reference image, the search range for searching for a position having a high correlation with the small windows S1, S1,. Is kept within the range where it does not reverse.

こうして参照画像における小ウィンドウS2,S2…を設定したら、各小ウィンドウS2,S2…の重心を結んでいく。その後、各重心を線で結ぶと、変形ウィンドウW3、W3…が各重心を結ぶ線で分割された状態となる。そして、図12A(基準画像)及び図12B(参照画像)に示すように、これら変形ウィンドウW3,W3…が分割されて形成された分割ウィンドウD61〜D64は、基準画像の分割ウィンドウD51〜D54に対応するものとなる。このようにして、分割ウィンドウを形成することで、各ウィンドウ(分割ウィンドウD5,D6:図11A及び図11C参照)の領域を狭くすることができるので、その分ステレオマッチングを行う際に精度を向上させることができる。  When the small windows S2, S2,... Are set in the reference image in this way, the centroids of the small windows S2, S2,. Thereafter, when the centroids are connected by lines, the deformation windows W3, W3... Are divided by the lines connecting the centroids. 12A (standard image) and FIG. 12B (reference image), the divided windows D61 to D64 formed by dividing these modified windows W3, W3... Are divided into the divided windows D51 to D54 of the standard image. It will be corresponding. By forming the divided windows in this way, the area of each window (divided windows D5 and D6: see FIGS. 11A and 11C) can be narrowed, so that the accuracy is improved when performing stereo matching accordingly. Can be made.

また、本実施形態における変形ウィンドウの分割は、以下に説明する図13A〜図13Cに示す手順で行うこともできる。この分割手順では、図13Aに示すように、基準画像におけるウィンドウW1,W1…の領域の輪郭線をまたぐようにして小ウィンドウS3,S3…を設定する。一方、図13Bに示すように、参照画像においては、図13Aに示す基準画像の小ウィンドウS3,S3…との色、輝度、明度などの所定の相関関係に基づく対応付けを所定の範囲内で行い、それぞれに対応する小ウィンドウS4,S4…を設定する。  Moreover, the division | segmentation of the deformation | transformation window in this embodiment can also be performed in the procedure shown to FIG. 13A-FIG. 13C demonstrated below. In this division procedure, as shown in FIG. 13A, small windows S3, S3... Are set so as to straddle the contour lines of the areas of windows W1, W1,. On the other hand, as shown in FIG. 13B, in the reference image, the association with the small windows S3, S3... Of the standard image shown in FIG. And small windows S4, S4... Corresponding to each are set.

参照画像上に小ウィンドウS4,S4…を設定する際には、図14に示されるように、隣接する小ウィンドウの並び順が逆転しないように、しかも可能な限り探索範囲を広げるように、探索範囲をオーバーラップさせた状態で各小ウィンドウの探索範囲が設定される。この探索範囲についてさらに説明すると、4つの変形ウィンドウW3,W3…のうち、右上に位置する変形ウィンドウW3の上部の頂点P1,P2に着目すると、1行目のウィンドウのうち、もっとも右側に位置する小ウィンドウの探索範囲X11は、右側の頂点P2を中心とした所定の範囲内に設定される。  When setting the small windows S4, S4,... On the reference image, as shown in FIG. 14, the search is performed so that the arrangement order of adjacent small windows is not reversed and the search range is expanded as much as possible. The search range of each small window is set with the ranges overlapped. This search range will be further described. When attention is paid to the top vertices P1 and P2 of the upper right deformation window W3 among the four deformation windows W3, W3,... The small window search range X11 is set within a predetermined range centered on the right apex P2.

続いて、右から2番目の小ウィンドウの探索範囲X12は、頂点P1,P2の中点を中心とした所定の範囲に設定される。このとき、もっとも右側の小ウィンドウの探索範囲X11と、右から2番目の小ウィンドウの探索範囲X12は、わずかに重なるように設定されている。さらに、右から3番目の小ウィンドウの探索範囲X13は、左側の頂点P1を中心とする所定範囲に設定される。このとき、右から2番目の小ウィンドウの探索範囲X12と、右から3番目に小ウィンドウの探索範囲X13は、わずかに重なるように設定される。このように各小ウィンドウの探索範囲X11〜X13を設定することにより、小ウィンドウの並び順が変わらない状態で、広い範囲で小ウィンドウの探索を行うことができる。なお、他の行における小ウィンドウの探索も同様の手順によって行うことができる。  Subsequently, the search range X12 of the second small window from the right is set to a predetermined range centered on the midpoint of the vertices P1 and P2. At this time, the search range X11 of the rightmost small window and the search range X12 of the second small window from the right are set to slightly overlap. Further, the search range X13 of the third small window from the right is set to a predetermined range centered on the left vertex P1. At this time, the search range X12 of the second small window from the right and the search range X13 of the third small window from the right are set to slightly overlap. By setting the search ranges X11 to X13 for each small window in this way, it is possible to search for a small window in a wide range without changing the arrangement order of the small windows. It should be noted that the search for small windows in other rows can be performed by the same procedure.

こうして小ウィンドウの設定が行われたら、図13Cに示すように、各小ウィンドウS4,S4…の重心を結んで、分割ウィンドウD7,D7…を設定する。こうして参照画像に分割ウィンドウが表示された状態を図15A(基準画像)及び図15B(参照画像)に示す。図15A及び図15Bに示すように、これら変形ウィンドウW3,W3…が分割されて形成された分割ウィンドウD71,D72…は、基準画像の分割ウィンドウD51,D52…に対応するものとなる。このようにして、分割ウィンドウを形成することで、各ウィンドウの領域を狭くすることができるので、その分ステレオマッチングを行う際に精度を向上させることができる。  When the small windows are set in this way, as shown in FIG. 13C, the divided windows D7, D7... Are set by connecting the centroids of the small windows S4, S4. FIG. 15A (standard image) and FIG. 15B (reference image) show the state in which the divided window is displayed on the reference image. As shown in FIGS. 15A and 15B, divided windows D71, D72,... Formed by dividing these modified windows W3, W3,... Correspond to the divided windows D51, D52,. By forming the divided windows in this way, the area of each window can be narrowed, so that the accuracy can be improved when performing stereo matching.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。  Next, a third embodiment of the present invention will be described.

本実施形態の画像処理装置としては、上記第1の実施形態における図1に示したものと同一の画像処理装置を利用することができる。また、画像処理の手順については、図2に示す画像処理の行程を経るものである。このうち、主に図2に示すステップS7におけるウィンドウの変形およびステップS9におけるウィンドウの分割を行う処理が異なるものである。以下、この相違点を中心に、本実施形態について説明する。  As the image processing apparatus of the present embodiment, the same image processing apparatus as that shown in FIG. 1 in the first embodiment can be used. Further, the image processing procedure goes through an image processing process shown in FIG. Among these, the processes for mainly performing the window deformation in step S7 and the window division in step S9 shown in FIG. 2 are different. Hereinafter, this embodiment will be described focusing on this difference.

図16A〜図16Cは、本実施形態に係る変形前の画像と変形後の画像との関係を示す説明図である。図16Aには基準画像、図16Bにはウィンドウ変形前の参照画像、図16Cにはウィンドウ変形後の参照画像が示されている。図16Aに示す基準画像には、9つの正方形のウィンドウW11〜W19が表示されており、図16Bに示すウィンドウ変形前の参照画像には、9つのウィンドウW21〜W29が表示されている。  FIG. 16A to FIG. 16C are explanatory diagrams illustrating the relationship between an image before deformation and an image after deformation according to the present embodiment. FIG. 16A shows a standard image, FIG. 16B shows a reference image before window deformation, and FIG. 16C shows a reference image after window deformation. In the standard image shown in FIG. 16A, nine square windows W11 to W19 are displayed, and in the reference image before window deformation shown in FIG. 16B, nine windows W21 to W29 are displayed.

基準画像におけるウィンドウW11〜W19は、整然とグリッド状に配置されている。一方、参照画像における9つのウィンドウW21〜W29は、基準画像におけるウィンドウW11〜W19に対する色、輝度、明度などの所定の相関関係に基づいて設定されたものであり、その並び順は合わされているが、並び位置は雑然としている。  The windows W11 to W19 in the reference image are arranged in an orderly grid pattern. On the other hand, the nine windows W21 to W29 in the reference image are set based on a predetermined correlation such as color, luminance, and brightness with respect to the windows W11 to W19 in the standard image, and the arrangement order is matched. , The arrangement position is cluttered.

本実施形態では、参照画像におけるウィンドウW21〜W29の間に隙間がなくなるようにウィンドウW21〜W29を拡張/収縮させるために、隣接する四つのウィンドウの角部を含む境界領域(R1〜R4)内で、四つのウィンドウの接合点を求める。四つのウィンドウの接合点は、基準画像における対応する接合点との色、輝度、明度などの所定の相関関係に基づいて設定される。  In the present embodiment, in order to expand / shrink the windows W21 to W29 so that there are no gaps between the windows W21 to W29 in the reference image, the boundary areas (R1 to R4) including the corners of the four adjacent windows are included. Thus, the junction point of the four windows is obtained. The joint points of the four windows are set based on a predetermined correlation such as color, brightness, and brightness with the corresponding joint points in the reference image.

具体的に説明すると、図16Bに示すウィンドウW21,W22,W25,W24の接合点を求めるにあたり、これらのウィンドウW21,W22,W25,W24の角部を含む境界領域R1内において、図16Aに示すウィンドウW11,W12,W15,W14の接合点J1と相関関係が高い位置を探索する。そして、基準画像における接合点J1と相関関係がもっとも高い位置点を境界領域R1内から探索したら、この点を参照画像におけるウィンドウW21,W22,W25,W24の接合点J11として設定する。同様にして、ウィンドウW22,W23,W26,W25の接合点J12を境界領域R2から、ウィンドウW24,W25,W28,W27の接合点J13を境界領域R3から、ウィンドウW25,W26,W29,W28の接合点J14を境界領域R4から、それぞれ探索する。また、ウィンドウW21,W22のそれぞれの上辺が、両辺の端部の中点で接合するように、ウィンドウW21,W22の上辺を収縮させる。また、ウィンドウW22,W23のそれぞれの上辺は両者の端部の中点で接合するように伸長させる。同様にウィンドウW27,W28の下辺およびウィンドウW28,W29の下辺も両者の端部に中点で接合するように伸長させる。  More specifically, in obtaining the junction points of the windows W21, W22, W25, and W24 shown in FIG. 16B, the boundary points R1 including the corners of the windows W21, W22, W25, and W24 are shown in FIG. 16A. A position having a high correlation with the junction point J1 of the windows W11, W12, W15, and W14 is searched. When a position point having the highest correlation with the junction point J1 in the standard image is searched from the boundary region R1, this point is set as the junction point J11 of the windows W21, W22, W25, and W24 in the reference image. Similarly, the junction point J12 of the windows W22, W23, W26, and W25 is joined from the boundary region R2, and the junction point J13 of the windows W24, W25, W28, and W27 is joined from the boundary region R3 to the junctions of the windows W25, W26, W29, and W28. The point J14 is searched from the boundary region R4. Further, the upper sides of the windows W21 and W22 are contracted so that the upper sides of the windows W21 and W22 are joined at the midpoint between the ends of both sides. Further, the upper sides of the windows W22 and W23 are extended so as to be joined at the midpoint between the ends of the windows W22 and W23. Similarly, the lower sides of the windows W27 and W28 and the lower sides of the windows W28 and W29 are extended so as to be joined to both ends at the midpoint.

参照画像におけるウィンドウW21〜W29を拡張/収縮させて変形させることにより、変形後の参照画像に示すようにウィンドウW21〜W29の間の隙間がなくなるようにすることができる。このようにウィンドウの変形を行うことにより、ウィンドウ間の隙間を埋めることができるので、対象物の画像を滑らかに復元することができる。また、このときの演算処理量は少なくて済むので、その分処理時間の短縮を図ることができる。  By expanding / shrinking the windows W21 to W29 in the reference image, the gaps between the windows W21 to W29 can be eliminated as shown in the reference image after the deformation. By deforming the windows in this way, the gaps between the windows can be filled, so that the image of the object can be restored smoothly. In addition, since the amount of calculation processing at this time is small, the processing time can be shortened accordingly.

次に、本実施形態における図2に示すステップS9におけるウィンドウの再分割の手順について、図17A、図17B、図18A、および、図18Bを参照して説明する。図17A(基準画像)及び図17B(参照画像)は、本実施形態に係るウィンドウの分割を説明するための図である。図18A及び図18Bは、分割したウィンドウの接合点を探索する範囲を説明するための図であり、図18Aは探索範囲を示す図、図18Bは接合点となる点を示す図である。図18A及び図18Bでは、図17Bに示す参照画像のうちのウィンドウW21,W22の部分近傍を拡大して示している。  Next, the procedure for re-dividing the window in step S9 shown in FIG. 2 in this embodiment will be described with reference to FIGS. 17A, 17B, 18A, and 18B. FIG. 17A (standard image) and FIG. 17B (reference image) are views for explaining window division according to the present embodiment. 18A and 18B are diagrams for explaining a range for searching for a junction point of divided windows, FIG. 18A is a diagram showing a search range, and FIG. 18B is a diagram showing points that become junction points. 18A and 18B show enlarged portions near the windows W21 and W22 in the reference image shown in FIG. 17B.

本実施形態に係る変形ウィンドウの分割を行う際には、図17Aに示すように、基準画像におけるウィンドウW11〜W19を、それぞれグリッド状に四分割して、分割ウィンドウを形成する。一方、図17Bに示すように、参照画像にウィンドウW21〜S29には、基準画像上の対応する行の分割ウィンドウと高さ位置を合わせて、相関関係に基づいてそれぞれ分割ウィンドウが設定される。これらの分割ウィンドウは、基準画像における各分割ウィンドウに対する色、輝度、明度などの所定の相関関係に基づく対応付けによって設定されている。  When dividing the modified window according to the present embodiment, as shown in FIG. 17A, the windows W11 to W19 in the reference image are each divided into four grids to form divided windows. On the other hand, as shown in FIG. 17B, the divided windows are set in the reference images in the windows W21 to S29 based on the correlation by matching the height position with the divided window of the corresponding row on the standard image. These divided windows are set by association based on a predetermined correlation such as color, brightness, and brightness for each divided window in the reference image.

この分割ウィンドウの設定について、基準画像におけるウィンドウW11,W12と参照画像におけるウィンドウW21,W22に着目して説明すると、基準画像におけるウィンドウW11,W12には、正方形からなる八つの分割ウィンドウD81〜D88が設定される。一方、参照画像には、図18Aに示すように、基準画面の分割ウィンドウD81〜D88に対応する八つの分割ウィンドウD91〜D98が設定されるが、それらは離間したりあるいは重なったりしている。これらの状態から、各分割ウィンドウを接合するため、図17Aに示す基準画像における分割ウィンドウD81,D82,D86,D85の接合点J21ともっとも相関関係が高い点を、図18Aに示す参照画像における境界領域R21から探索する。ここでの相関関係は、たとえば色、輝度、明度などに基づいて判断することができる。こうして、たとえば図18Bに示す接合点J31,J31…の候補点の中から、最終的に接合点J31が決定される。  The setting of the divided windows will be described by paying attention to the windows W11 and W12 in the standard image and the windows W21 and W22 in the reference image. The windows W11 and W12 in the standard image have eight divided windows D81 to D88 each having a square shape. Is set. On the other hand, as shown in FIG. 18A, eight divided windows D91 to D98 corresponding to the divided windows D81 to D88 of the standard screen are set in the reference image, but they are separated or overlapped. In order to join the divided windows from these states, a point having the highest correlation with the joining point J21 of the divided windows D81, D82, D86, and D85 in the base image shown in FIG. 17A is a boundary in the reference image shown in FIG. 18A. Search from region R21. The correlation here can be determined based on, for example, color, brightness, brightness, and the like. Thus, for example, the junction point J31 is finally determined from the candidate points of the junction points J31, J31... Shown in FIG.

こうして基準画像における接合点J21ともっとも相関関係の高い接合点J31を境界領域R21の中から探索したら、分割ウィンドウD91,D92,D96,D95の接合点を設定し、分割ウィンドウD91,D92の下辺および分割ウィンドウD96,D95の上辺をそれぞれ伸長させる。そうして、境界領域R21の中から探索した点で分割ウィンドウD91,D92,D96,D95の角部を接合することにより、各分割ウィンドウD91,D92,D96,D96間に離間をなくすことができる。  When the junction point J31 having the highest correlation with the junction point J21 in the reference image is searched from the boundary region R21, the junction points of the divided windows D91, D92, D96, D95 are set, and the lower sides of the divided windows D91, D92 and The upper sides of the divided windows D96 and D95 are extended. Then, by joining the corners of the divided windows D91, D92, D96, and D95 at the points searched from the boundary region R21, the separation between the divided windows D91, D92, D96, and D96 can be eliminated. .

また、参照画像における分割ウィンドウD92,D93,D97,D96はいずれも重なった状態にある。これらに対応する基準画像における分割ウィンドウD82,D83,D87,D86の接合点J22ともっとも相関関係が高い点を参照画像における境界領域R22の中から探索する。ここでの相関関係は、たとえば色、輝度、明度などに基づいて判断することができる。こうして、たとえば図18Bに示す接合点J32,J32…の候補点の中から、最終的に接合点J32が決定される。  Further, the divided windows D92, D93, D97, and D96 in the reference image are all overlapped. A point having the highest correlation with the junction point J22 of the divided windows D82, D83, D87, and D86 in the standard image corresponding to these is searched from the boundary region R22 in the reference image. The correlation here can be determined based on, for example, color, brightness, brightness, and the like. Thus, for example, the junction point J32 is finally determined from the candidate points of the junction points J32, J32... Shown in FIG.

こうして基準画像における接合点J22ともっとも相関関係の高い接合点J32を境界領域R22の中から探索したら、分割ウィンドウD92,D93,D97,D96の接合点を設定し、分割ウィンドウD92,D93の下辺および分割ウィンドウD97,D96の上辺をそれぞれ収縮させる。そうして、境界領域R22の中から探索した点で分割ウィンドウD92,D93,D97,D96の角部を接合することにより、各分割ウィンドウD92,D93,D97,D96が連続する。こうして、分割ウィンドウD92,D93,D96,D97間の重なり合いをなくすことができる。  When the joint point J32 having the highest correlation with the joint point J22 in the reference image is searched from the boundary region R22, joint points of the divided windows D92, D93, D97, D96 are set, and the lower sides of the divided windows D92, D93 and The upper sides of the divided windows D97 and D96 are contracted, respectively. Then, the divided windows D92, D93, D97, D96 are continuous by joining the corners of the divided windows D92, D93, D97, D96 at the points searched from the boundary region R22. Thus, the overlap between the divided windows D92, D93, D96, and D97 can be eliminated.

その他、図17Bに示すウィンドウW21〜W29においても、同様の手順によってウィンドウを分割・変形させることにより、ウィンドウW21〜W29間の離間や重なり合いを解消させることができる。このように、変形ウィンドウを分割することによって、対象物をより正確に復元することができる。また、分割したウィンドウの間の隙間をなくすように分割したウィンドウを変形させることによって、対象物を滑らかに復元することができる。  In addition, in the windows W21 to W29 shown in FIG. 17B, the separation and overlap between the windows W21 to W29 can be eliminated by dividing and deforming the windows by the same procedure. In this way, the object can be restored more accurately by dividing the deformation window. Further, the object can be smoothly restored by deforming the divided windows so as to eliminate the gap between the divided windows.

以上のとおり、本発明によれば、対象物の復元を行う際に、曲面等を滑らかに復元することができる画像処理方法および装置を提供することができる。また、近い距離を撮影するステレオカメラに対しても用いることができ、さらには演算処理量が少なく、処理時間が短くて済む画像処理方法および装置を提供することができる。  As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image processing method and apparatus capable of smoothly restoring a curved surface or the like when restoring an object. Further, it is possible to provide an image processing method and apparatus that can be used for a stereo camera that captures a close distance, and that requires a small amount of calculation processing and a short processing time.

Claims (16)

基準画像撮影手段で対象物を撮影して基準画像を取得すると共に、参照画像撮影手段で同一の対象物を撮影して参照画像を取得し、
前記基準画像および前記参照画像に対して、それぞれ所定の相関関係に基づいて対応付けされた複数のウィンドウを設定し、
前記参照画像における前記複数のウィンドウを変形させることにより、前記参照画像における隣接するウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させて、前記基準画像のウィンドウと前記参照画像のウィンドウとのステレオマッチングを行い、前記対象物の形状を復元することを特徴とする画像処理方法。
The reference image capturing unit captures the target object to acquire the reference image, and the reference image capturing unit captures the same object to acquire the reference image.
A plurality of windows associated with each of the reference image and the reference image based on a predetermined correlation are set.
By deforming the plurality of windows in the reference image, the separation or overlap between adjacent windows in the reference image is eliminated, and stereo matching between the window of the reference image and the window of the reference image is performed, An image processing method, wherein the shape of the object is restored.
前記参照画像上の隣接する前記ウィンドウを変形させるにあたり、隣接する前記ウィンドウの対向する角部同士の間に向けて、該ウィンドウの角部を移動させる請求項1に記載の画像処理方法。The image processing method according to claim 1, wherein when the adjacent windows on the reference image are deformed, the corners of the windows are moved toward opposite corners of the adjacent windows. 前記参照画像上の隣接する前記ウィンドウを変形させるにあたり、前記基準画面上のウィンドウの重心を結んだ線によって新たなウィンドウ群を形成させると共に、前記参照画像上のウィンドウの重心を結ぶ線によって、前記基準画像上の新たなウィンドウ群に対応する変形後のウィンドウ群を形成させる請求項1に記載の画像処理方法。In deforming the adjacent window on the reference image, a new window group is formed by a line connecting the centroids of the windows on the reference screen, and a line connecting the centroids of the windows on the reference image is used. The image processing method according to claim 1, wherein a deformed window group corresponding to a new window group on the reference image is formed. 前記基準画面上のウィンドウの中心を結んだ線によって新たなウィンドウ群を形成させると共に、
前記参照画像上の隣接する前記ウィンドウのそれぞれの中心を結ぶ線によって、前記基準画像上の新たなウィンドウ群に対応する変形後のウィンドウ群を形成させる請求項1に記載の画像処理方法。
A new window group is formed by a line connecting the centers of the windows on the reference screen, and
The image processing method according to claim 1 , wherein a deformed window group corresponding to a new window group on the reference image is formed by a line connecting the centers of adjacent windows on the reference image.
前記参照画像上の隣接する前記ウィンドウを変形させるにあたり、前記隣接するウィンドウの各角部を含む境界領域内で、隣接する前記ウィンドウの統一接合点をその隣接するウインドウ同士の相関関係に基づいて求め、前記統一接合点を基準として前記ウィンドウを変形させる請求項1に記載の画像処理方法。In deforming the adjacent window on the reference image, a unified joint point of the adjacent windows is obtained based on a correlation between the adjacent windows within a boundary region including each corner of the adjacent window. The image processing method according to claim 1, wherein the window is deformed based on the unified joint point. 前記基準画像上に設定された各ウィンドウと、該基準画面上の各ウィンドウに対応する前記参照画像上の各ウィンドウとを、それぞれを同じ数に分割してそれぞれ分割ウィンドウを形成させ、
前記基準画像における分割ウィンドウと前記参照画像における分割ウィンドウとを所定の相関関係に基づいて対応付けし、
前記参照画像における分割ウィンドウを変形させることにより、前記参照画像における分割ウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させる請求項1に記載の画像処理方法。
Each window set on the standard image and each window on the reference image corresponding to each window on the standard screen are divided into the same number to form divided windows, respectively.
Associating the divided window in the standard image with the divided window in the reference image based on a predetermined correlation,
The image processing method according to claim 1 , wherein the separation or overlap between the divided windows in the reference image is eliminated by deforming the divided windows in the reference image.
前記参照画像上のウィンドウを変形させた後、前記基準画像及び前記参照画像上の各ウィンドウを複数の領域に分割し、分割後の前記参照画像上の各ウィンドウを変形させて隣接するウィンドウ同士の離間及び/又は重なり合いを解消し、前記基準画像の分割ウィンドウ及び変形後の前記参照画像の分割ウィンドウに基づいてステレオマッチングを行う請求項1に記載の画像処理方法。After deforming the window on the reference image, each window on the reference image and the reference image is divided into a plurality of areas, and each window on the reference image after the division is deformed to change between adjacent windows. The image processing method according to claim 1 , wherein separation and / or overlap are eliminated and stereo matching is performed based on the divided window of the base image and the divided window of the reference image after deformation. 前記基準画像及び前記参照画像の各ウィンドウの分割、並びに、前記参照画像の各ウィンドウの変形を複数回繰り返す請求項7に記載の画像処理方法。The image processing method according to claim 7, wherein the division of each window of the standard image and the reference image and the deformation of each window of the reference image are repeated a plurality of times. 基準画像撮影手段および参照画像撮影手段でそれぞれ撮影された同一対象物の基準画像および参照画像に対して、それぞれ複数のウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、
前記基準画像に設定した複数のウィンドウの並び順と、前記参照画像に設定した複数のウィンドウの並び順との関係に基づいて、前記基準画像に対する前記参照画像の対応付けを行い、前記参照画像上の各ウィンドウを変形させることによって前記参照画像上の隣接するウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させた後に、前記基準画像のウィンドウと前記参照画像のウィンドウとのステレオマッチングを行って前記対象物の形状を復元するステレオマッチング手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
Window setting means for setting a plurality of windows for the standard image and the reference image of the same object respectively photographed by the standard image photographing means and the reference image photographing means;
Based on the relationship between the arrangement order of the plurality of windows set in the reference image and the arrangement order of the plurality of windows set in the reference image, the reference image is associated with the reference image, and the reference image The window of the reference image and the window of the reference image are subjected to stereo matching by eliminating the separation or overlapping between adjacent windows on the reference image by deforming each window of the reference image. An image processing apparatus comprising stereo matching means for restoring a shape.
前記ステレオマッチング手段が、前記参照画像上の隣接する前記ウィンドウの対向する角部同士の間に向けて、該ウィンドウの角部を移動させる処理を行う請求項9に記載の画像処理装置。The image processing apparatus according to claim 9, wherein the stereo matching unit performs a process of moving the corners of the windows toward the corners of the adjacent windows on the reference image. 前記ステレオマッチング手段が、前記基準画面上のウィンドウの重心を結んだ線によって新たなウィンドウ群を形成させると共に、前記参照画像上のウィンドウの重心を結ぶ線によって、前記基準画像上の新たなウィンドウ群に対応する変形後のウィンドウ群を形成させる処理を行う請求項9に記載の画像処理装置。The stereo matching unit forms a new window group by a line connecting the centroids of the windows on the reference screen, and a new window group on the reference image by a line connecting the centroids of the windows on the reference image. The image processing apparatus according to claim 9, wherein a process for forming a deformed window group corresponding to the step is performed. 前記ステレオマッチング手段が、前記基準画面上のウィンドウの中心を結んだ線によって新たなウィンドウ群を形成させると共に、前記参照画像上のウィンドウの中心を結ぶ線によって、前記基準画像上の新たなウィンドウ群に対応する変形後のウィンドウ群を形成させる処理を行う請求項9に記載の画像処理装置。The stereo matching unit forms a new window group by a line connecting the centers of the windows on the reference screen, and a new window group on the reference image by a line connecting the centers of the windows on the reference image. The image processing apparatus according to claim 9, wherein a process for forming a deformed window group corresponding to the step is performed. 前記ステレオマッチング手段が、前記参照画像上の隣接するウィンドウの各角部を含む境界領域内で、隣接する前記ウィンドウの統一接合点をその隣接するウインドウ同士の相関関係に基づいて求め、前記統一接合点を基準として前記ウィンドウを変形させる請求項9に記載の画像処理装置。The stereo matching means determines a unified joint point of the adjacent windows based on a correlation between the adjacent windows within a boundary region including each corner of the adjacent window on the reference image, and the unified joint The image processing apparatus according to claim 9, wherein the window is deformed based on a point. 前記基準画像上に設定された各ウィンドウと、該基準画面上の各ウィンドウに対応する前記参照画像上の各ウィンドウとを、それぞれを同じ数に分割してそれぞれ分割ウィンドウを形成させるウィンドウ分割手段をさらに備え、
前記ウィンドウマッチング手段が、前記ウィンドウ分割手段によって分割された前記基準画像における分割ウィンドウと前記参照画像における分割ウィンドウとを所定の相関関係に基づいて対応付けし、前記参照画像における分割ウィンドウを変形させることにより、前記参照画像における分割ウィンドウ同士間の離間又は重なり合いを解消させる請求項9に記載の画像処理装置。
Window dividing means for dividing each window set on the reference image and each window on the reference image corresponding to each window on the reference screen into the same number to form divided windows. In addition,
The window matching means associates the divided window in the base image divided by the window dividing means with the divided window in the reference image based on a predetermined correlation, and deforms the divided window in the reference image. The image processing apparatus according to claim 9, wherein separation or overlap between the divided windows in the reference image is eliminated.
前記参照画像上のウィンドウを変形させた後、前記基準画像及び前記参照画像上の各ウィンドウを複数の領域に分割するウィンドウ分割手段をさらに備え、
前記ステレオマッチング手段が、前記ウィンドウ分割手段による分割後の前記参照画像上の各ウィンドウを変形させて隣接するウィンドウ同士の離間及び/又は重なり合いを解消し、前記基準画像の分割ウィンドウ及び変形後の前記参照画像の分割ウィンドウに基づいてステレオマッチングを行う請求項9に記載の画像処理装置。
A window dividing unit that divides each window on the reference image and the reference image into a plurality of regions after deforming the window on the reference image;
The stereo matching means deforms each window on the reference image after the division by the window dividing means to eliminate the separation and / or overlap between adjacent windows, and the divided window of the reference image and the deformed window The image processing apparatus according to claim 9, wherein stereo matching is performed based on a reference image division window.
前記ウィンドウ分割手段による前記基準画像及び前記参照画像の各ウィンドウの分割、並びに、前記ウィンドウマッチング手段による前記参照画像の各ウィンドウの変形を複数回繰り返す請求項15に記載の画像処理装置。The image processing apparatus according to claim 15, wherein the division of each window of the reference image and the reference image by the window dividing unit and the deformation of each window of the reference image by the window matching unit are repeated a plurality of times.
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