JP6573196B2 - Distance information correction apparatus, distance information correction method, and distance information correction program - Google Patents
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Description
本発明は、所望のデプス画像(距離画像)を補正処理によって補正する距離情報補正装置、距離情報補正方法及び距離情報補正プログラムに関する。 The present invention relates to a distance information correction apparatus, a distance information correction method, and a distance information correction program that correct a desired depth image (distance image) by correction processing.
三次元形状計測の研究が古くから盛んに行われ、近年では手軽に三次元距離情報を取得することができる距離センサが普及し始めている。距離センサを利用した人物のジェスチャー認識機能が搭載されたゲームコントローラが登場するなど、一般ユーザに対しても広く利用されている。また一方で、ひとつの被写体に対し、複数の距離センサで取り囲む様に撮像することにより、たとえば仏像等の全身の三次元形状を取得し、文化財をデジタルとして保存しようとする取り組みが古くから検討されている。 Research on three-dimensional shape measurement has been actively conducted since ancient times, and in recent years, distance sensors that can easily acquire three-dimensional distance information are becoming popular. It is also widely used by general users, for example, a game controller equipped with a human gesture recognition function using a distance sensor has appeared. On the other hand, it has been studied for a long time to acquire a three-dimensional shape of a whole body, such as a Buddha image, and to preserve a cultural asset as a digital image by imaging a single subject so that it is surrounded by multiple distance sensors. Has been.
しかし、距離センサの方式には、Structured Light方式とTime of Flight方式を用いる方法が開発されているが、いずれの方法を用いても画素間のセンシングノイズや距離方向の歪みなど、奥行き方向に高精度な計測をすることが難しい。特に、複数の距離センサを用いる場合には、各センサの個体差があるため、各センサが取得する三次元形状をひとつの共通三次元空間に逆投影した際に、ずれが生じてしまうという課題が知られている。また、距離センサと合わせて色情報を取得する為のカメラを同時に併用する事が多く、カメラと距離センサのキャリブレーションの誤差も、最終的な三次元形状復元結果に影響を与えてしまうことが知られている。 However, methods using the Structured Light method and the Time of Flight method have been developed for the distance sensor method, but any method can be used in the depth direction, such as sensing noise between pixels or distortion in the distance direction. It is difficult to measure accurately. In particular, when using a plurality of distance sensors, there is an individual difference between the sensors, and thus a problem arises in that a deviation occurs when the three-dimensional shape acquired by each sensor is back-projected into one common three-dimensional space. It has been known. In addition, a camera for acquiring color information is often used together with a distance sensor, and the calibration error between the camera and the distance sensor may affect the final three-dimensional shape restoration result. Are known.
複数の距離センサと複数のカメラを同時に使用し、被写体の色つき三次元形状を推定する際に、各距離センサのデプス値に誤差が含まれているため、三次元形状復元結果が精確性を欠くという問題を有している。 When using multiple distance sensors and multiple cameras at the same time to estimate the colored 3D shape of the subject, the depth value of each distance sensor contains an error, so the 3D shape restoration results are accurate. Has the problem of lacking.
特に、距離センサに誤差が含まれることは避けられない為、カメラの画像情報のみから三次元形状復元を行う取り組みもなされている。しかし、距離センサを用いない場合には、画像情報からステレオマッチングや視体積交差法等を用いて三次元形状を復元する必要がある。ステレオマッチングを用いる方法では、復元精度が被写体のテクスチャに依存してしまうため、たとえば均一な色を持つ物体などは、原理的に形状復元をすることができないという問題がある(例えば、非特許文献1参照)。また、距離センサの為のカメラキャリブレーションを精確に行うための方法も提案されているが(例えば、非特許文献2参照)、カメラの位置精度を向上させるものであり、奥行き方向のデプス補正を行うものではない。 In particular, since it is inevitable that an error is included in the distance sensor, efforts have been made to restore the three-dimensional shape from only the image information of the camera. However, when the distance sensor is not used, it is necessary to restore the three-dimensional shape from the image information using stereo matching, a view volume intersection method, or the like. In the method using stereo matching, since the restoration accuracy depends on the texture of the subject, for example, an object having a uniform color cannot be restored in principle (for example, non-patent literature). 1). Also, a method for accurately performing camera calibration for a distance sensor has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2), which improves the position accuracy of the camera and performs depth correction in the depth direction. Not something to do.
三次元形状の復元を正確に行う為には、デプスセンサ(距離センサ)によるデプス画像(距離画像)の精度が高い必要がある。しかしながら、非特許文献1、2に記載の方法にあっては、いずれも既知形状で構成される事前撮像環境を構築して撮像した結果から、デプスセンサ(距離センサ)が取得するデプス値を補正することはできないという問題がある。 In order to accurately restore the three-dimensional shape, the accuracy of the depth image (distance image) by the depth sensor (distance sensor) needs to be high. However, in the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2, the depth value acquired by the depth sensor (distance sensor) is corrected from the result of constructing a pre-imaging environment configured with a known shape and capturing images. There is a problem that you can't.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、デプス画像を補正処理することによってより正確な三次元形状を取得することのできる距離情報補正装置、距離情報補正方法及び距離情報補正プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a distance information correction apparatus, a distance information correction method, and a distance information correction program capable of acquiring a more accurate three-dimensional shape by correcting a depth image. The purpose is to provide.
本発明の一態様は、補正用デプス画像及び補正対象デプス画像を含むデプス画像と、前記補正用デプス画像と同時に撮像された補正用色画像を含む色画像との対である入力情報を取得する入力情報取得手段と、既知の3次元形状情報を入力し、前記入力情報取得手段によって取得した前記色画像のうち、前記補正用色画像を取得したしたときのセンサの位置の推定を行うセンサ位置推定手段と、前記センサの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影手段と、前記参照デプス画像と前記入力情報手段によって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段と、前記補正パラメータ算出手段によって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正手段とを備える距離情報補正装置である。 According to one embodiment of the present invention, input information that is a pair of a depth image including a correction depth image and a correction target depth image and a color image including a correction color image captured simultaneously with the correction depth image is acquired. An input information acquisition unit and a sensor position that inputs known three-dimensional shape information and estimates the position of the sensor when the correction color image is acquired among the color images acquired by the input information acquisition unit An estimation unit; a reference depth image projection unit that projects a known shape as a reference to obtain a reference depth image based on the estimated position of the sensor; and the correction depth image acquired by the reference depth image and the input information unit. Using the correction parameter calculation means for calculating the depth correction parameter and the depth correction parameter calculated by the correction parameter calculation means. A distance information correction device and a depth value correction means for correcting the correction target depth image Te.
本発明の一態様は、前記距離情報補正装置であって、前記入力情報取得手段は、表面が黒色以外の前記既知形状物体を用いて前記デプス画像のデプス値を取得する。 One aspect of the present invention is the distance information correction device, wherein the input information acquisition unit acquires the depth value of the depth image using the known shape object whose surface is not black.
本発明の一態様は、前記距離情報補正装置であって、前記デプス値補正手段は、前記補正パラメータ算出手段において得られた前記デプス補正パラメータを用いて画像全体のデプス値を一括して補正する。 One aspect of the present invention is the distance information correction device, wherein the depth value correction unit collectively corrects the depth value of the entire image using the depth correction parameter obtained by the correction parameter calculation unit. .
本発明の一態様は、前記距離情報補正装置であって、前記補正パラメータ算出手段は、前記参照デプス画像と前記入力情報手段によって取得した前記補正用デプス画像とを比較し、前記比較した結果に基づき画素毎にデプス補正パラメータを算出し、前記デプス値補正手段は、前記補正パラメータ算出手段によって算出された画素毎の前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正する。 One aspect of the present invention is the distance information correction device, wherein the correction parameter calculation unit compares the reference depth image with the correction depth image acquired by the input information unit , and determines the comparison result. A depth correction parameter is calculated for each pixel based on the correction value, and the depth value correction unit corrects the correction target depth image using the depth correction parameter for each pixel calculated by the correction parameter calculation unit.
本発明の一態様は、補正用デプス画像及び補正対象デプス画像を含むデプス画像と、前記補正用デプス画像と同時に撮像された補正用色画像を含む色画像との対である入力情報を取得する入力情報取得手段と、補助カメラを設け、該補助カメラの位置推定を行う補助カメラ位置推定手段と、位置推定された前記補助カメラの位置に基づいて、前記補正用色画像を撮像したカメラの位置を推定するセンサ位置伝搬手段と、前記カメラの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影手段と、前記参照デプス画像と前記入力情報手段によって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段と、前記補正パラメータ算出手段によって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正手段とを備える距離情報補正装置である。 According to one embodiment of the present invention, input information that is a pair of a depth image including a correction depth image and a correction target depth image and a color image including a correction color image captured simultaneously with the correction depth image is acquired. Input information acquisition means; auxiliary camera position estimation means for estimating the position of the auxiliary camera; and position of the camera that has captured the correction color image based on the position of the auxiliary camera that has been estimated Sensor position propagation means for estimating the reference depth image projection means for obtaining a reference depth image by projecting a reference known shape based on the estimated position of the camera, the reference depth image and the input information means A correction parameter calculation means for comparing the depth image for correction and calculating a depth correction parameter; and the depth calculated by the correction parameter calculation means. A distance information correction device and a depth value correction means for correcting the correction target depth image using a scan correction parameter.
本発明の一態様は、デプス画像を補正する距離情報補正装置が行う距離情報補正方法であって、補正用デプス画像及び補正対象デプス画像を含むデプス画像と、前記補正用デプス画像と同時に撮像された補正用色画像を含む色画像との対である入力情報を取得する入力情報取得ステップと、既知の3次元形状情報を入力し、前記入力情報取得ステップによって取得した前記色画像のうち、前記補正用色画像を取得したしたときのセンサの位置の推定を行うセンサ位置推定ステップと、前記センサの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影ステップと、前記参照デプス画像と前記入力情報ステップによって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出ステップと、前記補正パラメータ算出ステップによって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正ステップとを有する距離情報補正方法である。 One aspect of the present invention is a distance information correction method performed by a distance information correction apparatus that corrects a depth image, which is captured simultaneously with a depth image including a correction depth image and a correction target depth image, and the correction depth image. An input information acquisition step for acquiring input information that is a pair with a color image including a correction color image; and input of known three-dimensional shape information, and among the color images acquired by the input information acquisition step, A sensor position estimating step for estimating the position of the sensor when the correction color image is acquired, and a reference depth image projecting step for obtaining a reference depth image by projecting a known shape as a reference based on the estimated position of the sensor; A correction parameter for calculating a depth correction parameter by comparing the reference depth image with the correction depth image acquired in the input information step. A data calculating step, the distance information correction method and a depth value correction step of correcting the correction target depth image using the depth correction parameter calculated by the correction parameter calculating step.
本発明の一態様は、デプス画像を補正する距離情報補正装置が行う距離情報補正方法であって、補正用デプス画像及び補正対象デプス画像を含むデプス画像と、前記補正用デプス画像と同時に撮像された補正用色画像を含む色画像との対である入力情報を取得する入力情報取得ステップと、補助カメラを設け、該補助カメラの位置推定を行う補助カメラ位置推定ステップと、位置推定された前記補助カメラの位置に基づいて、前記補正用色画像を撮像したカメラの位置を推定するセンサ位置伝搬ステップと、前記カメラの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影ステップと、前記参照デプス画像と前記入力情報ステップによって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出ステップと、前記補正パラメータ算出ステップによって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正ステップとを有する距離情報補正方法である。 One aspect of the present invention is a distance information correction method performed by a distance information correction apparatus that corrects a depth image, which is captured simultaneously with a depth image including a correction depth image and a correction target depth image, and the correction depth image. An input information acquisition step for acquiring input information that is a pair with a color image including a correction color image, an auxiliary camera position estimation step for providing an auxiliary camera and estimating the position of the auxiliary camera, and the position estimated A sensor position propagation step for estimating the position of the camera that has captured the correction color image based on the position of the auxiliary camera, and a reference known shape is projected by projecting a reference known shape based on the estimated position of the camera. Depth correction parameters are calculated by comparing the depth image projection step, the reference depth image, and the depth image for correction acquired in the input information step. A correction parameter calculating step of calculating a distance information correction method and a depth value correction step of correcting the correction target depth image using the depth correction parameter calculated by the correction parameter calculating step.
本発明の一態様は、コンピュータを、請求項1から6のいずれか1項に記載の距離情報補正装置と機能させるための距離情報補正プログラムである。 One aspect of the present invention is a distance information correction program for causing a computer to function with the distance information correction device according to any one of claims 1 to 6.
本発明によれば、距離センサにより取得されたデプス値を補正することができるため、より正確な三次元形状の取得ができるという効果が得られる。 According to the present invention, since the depth value acquired by the distance sensor can be corrected, an effect that a more accurate three-dimensional shape can be acquired is obtained.
<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態による距離情報補正装置を説明する。図1は同実施形態における距離情報補正装置の構成を示すブロック図である。距離情報補正装置1は、コンピュータ装置によって構成し、図1に示すように、入力情報取得部11、センサ位置推定部12、参照デプス投影部13、補正パラメータ算出部14、デプス値補正部15を備えている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a distance information correction apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distance information correction apparatus in the embodiment. The distance information correction device 1 is configured by a computer device, and includes an input information acquisition unit 11, a sensor position estimation unit 12, a reference depth projection unit 13, a correction parameter calculation unit 14, and a depth value correction unit 15 as shown in FIG. I have.
図2を参照して、図1に示す距離情報補正装置1の動作を説明する。図2は、図1に示す距離情報補正装置1の動作を示すフローチャートである。 The operation of the distance information correction apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the distance information correction apparatus 1 shown in FIG.
入力情報取得部11は、距離情報補正装置1に接続されたデプスセンサもしくは事前に撮像された録画データ(デプス情報を含む)から、同時刻に撮像されたデプス画像(距離画像)と色画像の対である入力情報を複数(N枚:Nは2以上の自然数)取得する(ステップS1)。デプス補正を行うために撮像されたデプス画像および色画像のことを、以下では補正用デプス画像および補正用色画像と称する。また、デプス補正を行う対象となるデプス画像のことを、以下では補正対象デプス画像と称する(図3参照)。補正対象デプス画像とは、M枚(Mは自然数)以上の補正すべきデプス画像のことである。 The input information acquisition unit 11 is a pair of depth image (distance image) and color image captured at the same time from a depth sensor connected to the distance information correction device 1 or recorded data (including depth information) captured in advance. Are obtained (N sheets: N is a natural number of 2 or more) (step S1). Hereinafter, the depth image and the color image captured for performing the depth correction are referred to as a correction depth image and a correction color image. Further, the depth image to be subjected to depth correction is hereinafter referred to as a correction target depth image (see FIG. 3). The depth image to be corrected is a depth image to be corrected of M (M is a natural number) or more.
補正用デプス画像および補正用色画像に撮像されている被写体は、形状が既知の物体が撮像している必要がある。形状が既知の物体であれば如何なる形状の物体を用いても構わないが、色・素材については近赤外光を吸収しない黒以外のものを用いる。例えば、白色と灰色で構成されたチェックパターン等が候補として挙げられる。他にも、実寸サイズとテクスチャが既知のポスタ画像を、平らな壁や床等に貼付することにより、既知形状物体として簡易に利用するようにしてもよい。 The subject captured in the correction depth image and the correction color image needs to be captured by an object having a known shape. Any shape object may be used as long as the shape is known, but a color / material other than black that does not absorb near-infrared light is used. For example, a check pattern composed of white and gray may be used as a candidate. In addition, a poster image whose actual size and texture are known may be simply used as a known shape object by pasting it on a flat wall or floor.
なお、補正用色画像については、対となる補正用デプス画像と同視点で撮像されているものとする。一般的な距離センサは、デプス画像を算出するために近赤外画像を同視点で取得しているため、色画像として近赤外画像を用いることができる。近赤外画像以外では、レーザ式の距離センサの場合であれば、レーザ反射強度画像を色画像として用いることができる。また、色情報とデプス情報を同位置で取得することができる画像素子センサを有した距離センサであれば、可視画像を色画像として用いることができる。色情報とデプス情報を同位置で取得するには、色画像を取得する手段とデプス画像を取得する手段とを並列に並べて画像を取得するのではなく、色画像を取得する手段とデプス画像を取得する手段の撮像視点は完全一致している必要がある。 Note that the correction color image is captured from the same viewpoint as the paired correction depth image. Since a general distance sensor acquires a near-infrared image from the same viewpoint in order to calculate a depth image, a near-infrared image can be used as a color image. In the case of a laser type distance sensor other than the near-infrared image, a laser reflection intensity image can be used as a color image. In addition, a visible image can be used as a color image if the distance sensor has an image element sensor that can acquire color information and depth information at the same position. In order to acquire color information and depth information at the same position, instead of acquiring an image by arranging a means for acquiring a color image and a means for acquiring a depth image in parallel, the means for acquiring a color image and the depth image are combined. The imaging viewpoint of the means for acquiring needs to be completely coincident.
次に、センサ位置推定部12は、入力情報取得部11で取得した複数枚の補正用色画像と、既知物体の3次元形状情報(例えば、チェックパターンであれば、各格子点が3次元形状情報となる)を入力として、複数枚の補正用色画像を取得したしたときのセンサ(撮像手段)の位置・姿勢の推定を行う(ステップS2)。ここで推定する位置・姿勢とは、既知物体からの相対的な位置・姿勢であり、撮像手段の位置が移動せずとも既知物体の位置・姿勢が変化すれば変化するものである。 Next, the sensor position estimation unit 12 includes a plurality of color images for correction acquired by the input information acquisition unit 11 and three-dimensional shape information of a known object (for example, if a check pattern is used, each lattice point has a three-dimensional shape. The position / orientation of the sensor (imaging means) when a plurality of correction color images are acquired is estimated (step S2). The position / orientation estimated here is a relative position / orientation from the known object, and changes if the position / orientation of the known object changes without moving the position of the imaging means.
補正用色画像がN枚あり、L(Lは自然数)個存在する既知形状物体表面上の三次元点のうちm番目の三次元点をPm、Pmに対応するn番目の補正用色画像上で二次元対応点をQn,mとする。まずN枚すべての補正用色画像からそれぞれL個の対応点を検出する。例えば、自然特徴点と呼ばれるSIFTやSURFを用いることで、既知テクスチャと撮像された補正用色画像との二次元対応点を取得することができる。 There are N color images for correction, and Lm (L is a natural number) of 3D points on the surface of a known shape object, the mth three-dimensional point is Pm, on the nth correction color image corresponding to Pm Let Qn, m be the two-dimensional corresponding point. First, L corresponding points are detected from all N color images for correction. For example, by using SIFT or SURF called natural feature points, two-dimensional corresponding points between the known texture and the captured color image for correction can be acquired.
また、被写体がチェックパターンであれば、格子点検出手法を用いてもよい。次に、Qn,mとPmの関係から、N枚の補正用色画像それぞれに対しセンサの並進パラメータTn回転パラメータRn、および、距離センサの内部パラメータA、レンズ歪係数行列Dを算出する。ここで、Tnは3×1、Rnは3×3、Aは3×3、Dは1×n(nは歪みモデルのパラメータ数あり、事前に設定しておく値であり、例えば8である)の行列式である。また、これらのパラメータは、既知物体を設置している空間の絶対位置に基づいて求めるものである。本計算については、広くPnP問題(カメラのキャリブレーションの問題)として知られているため、計算の詳細説明は省略する。 If the subject is a check pattern, a lattice point detection method may be used. Next, from the relationship between Qn, m and Pm, the translation parameter Tn rotation parameter Rn of the sensor, the internal parameter A of the distance sensor, and the lens distortion coefficient matrix D are calculated for each of the N correction color images. Here, Tn is 3 × 1, Rn is 3 × 3, A is 3 × 3, D is 1 × n (n is the number of parameters of the distortion model, and is a value set in advance, for example, 8. ). Further, these parameters are obtained based on the absolute position of the space where the known object is installed. Since this calculation is widely known as a PnP problem (camera calibration problem), a detailed description of the calculation is omitted.
次に、参照デプス投影部13は、センサ位置推定部12における既知物体の三次元形状、および算出したTn、Rn、A、D及び入力情報取得部11で取得した補正用色画像を入力とし、すべての補正用デプス画像に対し、真のデプス値を持つ画素で構成される参照デプス画像および比較対象領域を示すためのマスク画像を生成する。 Next, the reference depth projection unit 13 receives the three-dimensional shape of the known object in the sensor position estimation unit 12, the calculated Tn, Rn, A, D, and the correction color image acquired by the input information acquisition unit 11, and For all the correction depth images, a reference depth image composed of pixels having true depth values and a mask image for indicating a comparison target region are generated.
まず、既知形状物体をTn、Rn、A、Dを用いて補正用デプス画像の視点に対して投影する。投影計算における(1)式のpz値を画素ごとに格納した画像を作成し、これを参照デプス画像とする(ステップS3)。
さらに、参照デプス画像に含まれる画素のうち、既知形状物体が投影されている画素(px、py)位置のみの画素と、そうではない画素とを区別するためのマスク画像を生成する。マスク画像の画素値についてはそれぞれ異なる任意の値を用いればよい。以下では、既知形状物体が投影されている画素に対するマスク画像の画素値を1、そうではない画素の画素値は0として説明をする。 Furthermore, a mask image for distinguishing a pixel only at a pixel (px, py) position where a known shape object is projected from a pixel included in the reference depth image and a pixel that is not so is generated. Any different value may be used as the pixel value of the mask image. In the following description, it is assumed that the pixel value of the mask image for a pixel onto which a known shape object is projected is 1 and the pixel value of a pixel that is not so is 0.
次に、全ての補正用画像に対して処理が完了したか否かを判定し、完了していなければ、ステップS2に戻り、完了するまで処理を繰り返す(ステップS4)。 Next, it is determined whether or not the processing has been completed for all the correction images. If the processing has not been completed, the process returns to step S2, and the processing is repeated until completion (step S4).
次に、補正パラメータ算出部14は、入力情報取得部11にて取得した補正用デプス画像と、参照デプス投影部13で取得した参照デプス画像とマスク画像を入力として、補正用デプス画像と参照デプス画像の比較を行い(ステップS5)、補正対象デプス画像を補正するためのデプス補正パラメータを推定する(ステップS6;図4参照)。 Next, the correction parameter calculation unit 14 receives the correction depth image acquired by the input information acquisition unit 11, the reference depth image and the mask image acquired by the reference depth projection unit 13, and inputs the correction depth image and the reference depth. The images are compared (step S5), and a depth correction parameter for correcting the correction target depth image is estimated (step S6; see FIG. 4).
始めに、N枚あるうちのn番目の補正用デプス画像をCn,Cnに含まれる画素(i,j)のデプス値をCn(i,j)とし、同様に参照デプス画像をDn、画素(i,j)のデプス値をDn(i,j)とする。また、マスク画像については画素値で1ある画素の集合をQとして表す。すべての画素において、Cn(i,j)がDn(i,j)に最も近づけられるように、以下に示すエネルギー関数Jの最小化を行う。
J=(1/2)ΣN nΣ(i,j)∈M‖Dn(i,j)−F(Cn(i,j))‖2 ・・・(2)
First, the depth value of the pixel (i, j) included in Cn, Cn is set to Cn (i, j), and the reference depth image is set to Dn, pixel (n). Let the depth value of i, j) be Dn (i, j). For the mask image, a set of pixels having a pixel value of 1 is represented as Q. The energy function J shown below is minimized so that Cn (i, j) is closest to Dn (i, j) in all pixels.
J = (1/2) Σ N n Σ (i, j) ∈M ‖Dn (i, j) -F (Cn (i, j)) ‖ 2 (2)
本実施形態では、関数Fとして参照デプス画像に対して1次線形の誤差があるものとして、Dn(i,j)=aCn(i,j)+bのモデルを採用して説明を進める。他にもDn(i,j)=a/(Cn(i,j)+b)など、デプス値の逆数に比例するモデルを用いても構わない。線形モデルを用いた場合に最小化すべきエネルギー関数Jを以下に示す。
J=(1/2)ΣN nΣ(i,j)∈M‖Dn(i,j)−aCn(i,j)−b)‖2 ・・・(3)
In the present embodiment, assuming that there is a linear error with respect to the reference depth image as the function F, a description will be given by adopting a model of Dn (i, j) = aCn (i, j) + b. In addition, a model proportional to the reciprocal of the depth value, such as Dn (i, j) = a / (Cn (i, j) + b), may be used. The energy function J to be minimized when using a linear model is shown below.
J = (1/2) Σ N n Σ (i, j) ∈M ‖Dn (i, j) -aCn (i, j) -b) ‖ 2 (3)
Jを最小化するような補正パラメータa,bの算出を行うが、Jに関しては一般的な最小二乗法を用いることで解析解が存在するため、一般的な計算方法で解くことができるため、詳細説明を省略する。 Correction parameters a and b are calculated so as to minimize J. Since an analytical solution exists for J by using a general least square method, it can be solved by a general calculation method. Detailed description is omitted.
次に、デプス値補正部15は、補正パラメータ算出部14において算出された補正パラメータa,bと、入力情報取得部11において取得された補正対象デプス画像を入力として、補正対象デプス画像の各画素のデプス値の補正を行う(ステップS7)。 Next, the depth value correction unit 15 receives the correction parameters a and b calculated by the correction parameter calculation unit 14 and the correction target depth image acquired by the input information acquisition unit 11 as input, and each pixel of the correction target depth image. The depth value is corrected (step S7).
まず、M枚あるうちのm番目の補正対象デプス画像Gmに含まれる画素(i,j)のデプス値をGm(i,j)、同様にして、補正されたデプス画像の画素のデプス値をVm(i,j)として以下では表現する。補正パラメータ算出部14と同様に、線形モデルを用いた場合、補正を行う為の計算はVm(i,j)=aGm(i,j)+bとなる。異なるモデルを用いていた場合でも同様の処理を行うことで、デプス値を補正することができる。 First, Gm (i, j) is the depth value of the pixel (i, j) included in the mth correction target depth image Gm out of M, and the depth value of the pixel of the corrected depth image is similarly set. Hereinafter, it is expressed as Vm (i, j). Similar to the correction parameter calculation unit 14, when a linear model is used, the calculation for performing the correction is Vm (i, j) = aGm (i, j) + b. Even when different models are used, the depth value can be corrected by performing the same process.
上記補正を全ての画素について行ったのち、補正されたデプス画像としてGmを保存する。さらに、すべてのM枚の補正対象デプス画像に対して上記の処理を行い、補正されたデプス画像を出力もしくは保存して処理を終了する。 After performing the above correction for all pixels, Gm is stored as a corrected depth image. Further, the above-described processing is performed on all M correction target depth images, and the corrected depth images are output or stored, and the processing is terminated.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態による距離情報補正装置を説明する。図5は、本発明の第2実施形態による距離情報補正装置の構成を示すブロック図を示す。この図において、図1に示す装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が図1に示す装置と異なる点は、補助カメラ位置推定部16とセンサ位置伝搬部17が新たに設けられている点である。
Second Embodiment
Next, a distance information correction apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a distance information correction apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those in the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in this figure is different from the apparatus shown in FIG. 1 in that an auxiliary camera position estimation unit 16 and a sensor position propagation unit 17 are newly provided.
補助カメラを用いない第1実施形態においては、一般的な距離センサの場合では近赤外画像を補正用色画像として用いることができる。しかし、近赤外画像は一般的に解像度が低くノイズも大きいため、既知形状物体が遠方に配置されている状況では、既知形状物体の二次元対応点を検出することが困難であることが考えられる。遠方での補正を必要とせず、カメラから比較的近い1,2m程度の位置での補正のみを行うのであれば、第1実施形態の構成で十分である。 In the first embodiment that does not use an auxiliary camera, a near-infrared image can be used as a correction color image in the case of a general distance sensor. However, since near-infrared images generally have low resolution and high noise, it may be difficult to detect two-dimensional corresponding points of known-shaped objects in situations where known-shaped objects are located far away. It is done. The configuration of the first embodiment is sufficient if only correction at a position of about 1 m, which is relatively close to the camera, is performed without requiring correction at a distance.
そのため、第2実施形態では第1の実施形態に加え、補助カメラを入力情報取得部に追加し、補助カメラによりセンサ位置を推定することにより、補正用色画像の取得範囲を大幅に拡大することが可能となる。それに伴いセンサ位置推定部の代わりに、補助カメラ位置推定部16およびセンサ位置伝搬部17が追加されている。 Therefore, in the second embodiment, in addition to the first embodiment, an auxiliary camera is added to the input information acquisition unit, and the sensor position is estimated by the auxiliary camera, thereby greatly expanding the acquisition range of the correction color image. Is possible. Accordingly, an auxiliary camera position estimation unit 16 and a sensor position propagation unit 17 are added instead of the sensor position estimation unit.
図6を参照して、図5に示す入力情報取得部11の動作を説明する。図6は、図5に示す入力情報取得部11の動作の概略を示す図である。入力情報取得部11は距離情報補正装置1に接続された補助カメラおよびデプスセンサもしくは事前に撮像された録画データから、同時刻に撮像されたデプス画像と色画像の対を複数取得する。以後、センサ位置を推定するためにセンサから撮像された色画像のことを位置推定用色画像、デプス補正を行うために撮像されたデプス画像および色画像のことを補正用デプス画像および補正用色画像と称する。また、デプス補正を行う対象となるデプス画像のことを、以下では補正対象デプス画像と称する。さらに、補助カメラから撮像された色画像のうち、補助カメラ位置推定のために撮像された画像を補助カメラ位置推定用色画像、上記補正用色画像と同時刻に撮像された色画像のことを補助カメラ補正用色画像と称する。 The operation of the input information acquisition unit 11 shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing an outline of the operation of the input information acquisition unit 11 shown in FIG. The input information acquisition unit 11 acquires a plurality of pairs of depth images and color images captured at the same time from the auxiliary camera and depth sensor connected to the distance information correction apparatus 1 or recorded data captured in advance. Thereafter, the color image captured from the sensor for estimating the sensor position is referred to as a color image for position estimation, and the depth image and the color image captured for performing depth correction are referred to as a correction depth image and a correction color. This is called an image. In addition, a depth image that is a target for depth correction is hereinafter referred to as a correction target depth image. Furthermore, among the color images captured from the auxiliary camera, the image captured for the auxiliary camera position estimation is the auxiliary camera position estimation color image, and the color image captured at the same time as the correction color image. This is referred to as an auxiliary camera correction color image.
補助カメラ位置推定用色画像および位置推定用色画像に撮像されている被写体は、形状が既知の物体が撮像されている必要がある。形状が既知の物体であれば如何なる形状の物体を用いても構わない。補正用デプス画像および補正用色画像に撮像されている被写体は、形状が既知の物体が撮像されている必要がある。形状が既知の物体であれば如何なる形状の物体を用いても構わないが、色・素材については近赤外光を吸収しない黒以外のものを用いる。例えば、白色と灰色で構成されたチェックパターン等が候補として挙げられる。他にも、実寸サイズとテクスチャが既知のポスタ画像を、平らな壁や床等に貼付することにより、既知形状物体として簡易に利用することができる。黒以外の被写体を用いることにより、より正確にデプス値の計測を行うことができる。 The subject captured in the auxiliary camera position estimation color image and the position estimation color image needs to capture an object having a known shape. Any shape object may be used as long as the shape is known. The subject captured in the correction depth image and the correction color image needs to capture an object having a known shape. Any shape object may be used as long as the shape is known, but a color / material other than black that does not absorb near-infrared light is used. For example, a check pattern composed of white and gray may be used as a candidate. In addition, by pasting a poster image with a known actual size and texture on a flat wall or floor, it can be easily used as a known shape object. By using a subject other than black, the depth value can be measured more accurately.
なお、補正用色画像については、対となる補正用デプス画像と同視点で撮像されているものとする。一般的な距離センサは、デプス画像を算出するために近赤外画像を同視点で取得しているため、色画像として近赤外画像を用いることができる。近赤外画像以外では、レーザ式の距離センサの場合であれば、レーザ反射強度画像を色画像として用いることができる。また、色情報とデプス情報を同位置で取得することができる画像素子センサを有した距離センサであれば、可視画像をセンサの色画像として用いることができる。 Note that the correction color image is captured from the same viewpoint as the paired correction depth image. Since a general distance sensor acquires a near-infrared image from the same viewpoint in order to calculate a depth image, a near-infrared image can be used as a color image. In the case of a laser type distance sensor other than the near-infrared image, a laser reflection intensity image can be used as a color image. In addition, a visible image can be used as a color image of a sensor as long as it is a distance sensor having an image element sensor that can acquire color information and depth information at the same position.
次に、図7を参照して、図5に示す補助カメラ位置推定部16及びセンサ位置伝搬部17の動作を説明する。図7は、図5に示す補助カメラ位置推定部16とセンサ位置伝搬部17の動作概略を示す図である。補助カメラ位置推定部16は、入力情報取得部11に接続されていた補助カメラおよび距離センサのカメラパラメータを推定する。まず、入力情報取得部11において撮像された複数の補助カメラ位置推定用色画像L枚(Lは自然数)それぞれに対し補助カメラの並進パラメータTc_l、回転パラメータRc_l、および、距離センサの内部パラメータAc、レンズ歪係数行列Dcを算出する。算出の方法は第1実施形態のセンサ位置推定部12と同様にしてPnP問題を解くため、詳細説明を省略する。次に、距離センサに対しても同様にして、位置推定用色画像L枚を用いて、センサの並進パラメータTd_l、回転パラメータRd_l、および、距離センサの内部パラメータAd、レンズ歪係数行列Ddを算出する。 Next, operations of the auxiliary camera position estimation unit 16 and the sensor position propagation unit 17 shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing an outline of operations of the auxiliary camera position estimation unit 16 and the sensor position propagation unit 17 shown in FIG. The auxiliary camera position estimation unit 16 estimates the camera parameters of the auxiliary camera and the distance sensor connected to the input information acquisition unit 11. First, the auxiliary camera translation parameter Tc_l, rotation parameter Rc_l, and distance sensor internal parameter Ac for each of a plurality of L auxiliary camera position estimation color images (L is a natural number) captured by the input information acquisition unit 11; A lens distortion coefficient matrix Dc is calculated. Since the calculation method solves the PnP problem in the same manner as the sensor position estimation unit 12 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Next, similarly for the distance sensor, the translation parameter Td_l, the rotation parameter Rd_l, the internal parameter Ad of the distance sensor, and the lens distortion coefficient matrix Dd are calculated using L position estimation color images. To do.
次に、センサ位置伝搬部17は、補助カメラ位置推定部16にて推定された補助カメラの並進パラメータTc_l、回転パラメータRc_l、および、センサの並進パラメータTd_l、回転パラメータRd_lから、各補正用色画像のカメラパラメータを推定する。まず、L枚の補助カメラ位置推定用色画像およびセンサ位置推定用色画像のうち、それぞれについて算出されたTc_l、Rc_l, Td_l、Rd_lの中から、1組のパラメータを選出しTc,Rc,Td,Rdする。選出基準については、どのような方法を用いてもよいが、最も精度高く推定されているパラメータを選出するのが望ましいため、例えば再投影誤差を指標にする方法が挙げられる。 Next, the sensor position propagation unit 17 calculates each correction color image from the translation parameter Tc_l and rotation parameter Rc_l of the auxiliary camera estimated by the auxiliary camera position estimation unit 16 and the translation parameter Td_l and rotation parameter Rd_l of the sensor. Estimate the camera parameters. First, a set of parameters is selected from Tc_l, Rc_l, Td_l, and Rd_l calculated for each of the L auxiliary camera position estimation color images and the sensor position estimation color image. Tc, Rc, Td , Rd. Any method may be used as the selection criterion. However, since it is desirable to select the parameter estimated with the highest accuracy, for example, a method using a reprojection error as an index can be cited.
また、単に、最もカメラから近くもしくは遠くに既知形状物体が配置されている組み合わせを選出してよい。次に、N枚の補助カメラ補正用色画像それぞれについて、並進パラメータTr_n、回転パラメータRr_nを推定する。そして、以下の(4)式〜(7)式に従って、センサ補正用色画像の各パラメータとして、並進パラメータTn回転パラメータRn、および、距離センサの内部パラメータA、レンズ歪係数行列Dを算出する。
Tn=Td+RdRc−1(Tr_n−Tc) ・・・(4)
Rn=RdRc−1Rr_n ・・・(5)
A=Ad ・・・(6)
D=Dd ・・・(7)
Alternatively, a combination in which an object having a known shape is arranged closest to or farthest from the camera may be selected. Next, the translation parameter Tr_n and the rotation parameter Rr_n are estimated for each of the N auxiliary camera correction color images. Then, according to the following equations (4) to (7), a translation parameter Tn rotation parameter Rn, an internal parameter A of the distance sensor, and a lens distortion coefficient matrix D are calculated as parameters of the sensor correction color image.
Tn = Td + RdRc −1 (Tr_n−Tc) (4)
Rn = RdRc −1 Rr_n (5)
A = Ad (6)
D = Dd (7)
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態による距離情報補正装置を説明する。図8は、本発明の第3実施形態による距離情報補正装置の構成を示すブロック図を示す。この図において、図1に示す装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が図1に示す装置と異なる点は、画素補正パラメータ算出部18が新たに設けられている点である。
<Third Embodiment>
Next, a distance information correction apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a distance information correction apparatus according to the third embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those in the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in this figure is different from the apparatus shown in FIG. 1 in that a pixel correction parameter calculation unit 18 is newly provided.
第1実施形態においては、デプス補正パラメータを画像全体で一括して算出していた。しかし、レンズ歪パラメータの推定精度が低いケースや、測距方式の特性上画像中心以外から離れるに従いデプス補正パラメータが大きくなるケースでは、画像全体を一括に扱うデプス補正が難しいことがある。そこで第3実施形態では、デプス補正パラメータを画素ごとに算出することにより、より正確なデプス補正を行うことが可能となる。図8に示す構成では、補正パラメータ算出部14に代わり、画素補正パラメータ算出部18が設けられている。 In the first embodiment, the depth correction parameter is calculated collectively for the entire image. However, in a case where the estimation accuracy of the lens distortion parameter is low, or a case where the depth correction parameter increases as the distance from the center other than the image center increases due to the characteristics of the distance measurement method, it is sometimes difficult to perform depth correction that handles the entire image collectively. Therefore, in the third embodiment, more accurate depth correction can be performed by calculating the depth correction parameter for each pixel. In the configuration shown in FIG. 8, a pixel correction parameter calculation unit 18 is provided instead of the correction parameter calculation unit 14.
画素補正パラメータ算出部18は、入力情報取得部11にて取得した補正用デプス画像と、参照デプス投影部13で取得した参照デプス画像とマスク画像を入力として、補正用デプス画像と参照デプス画像の比較を行い、補正対象デプス画像を補正するための補正パラメータを算出する。始めに、N枚あるうちのn番目の補正用デプス画像をCn、Cnに含まれる画素(i,j)のデプス値をCn(i,j)とし、同様に参照デプス画像をDn、画素(i,j)のデプス値をDn(i,j)とする。また、マスク画像については画素値で1ある画素の集合をQとして表す。すべての画素において、Cn(i,j)がDn(i,j)に最も近づけられるように、以下に示すエネルギー関数J(i,j)の最小化を行う。
J(i,j)=(1/2)ΣN n‖Dn(i,j)−F(Cn(i,j))‖2 ・・・(8)
The pixel correction parameter calculation unit 18 receives the correction depth image acquired by the input information acquisition unit 11, the reference depth image acquired by the reference depth projection unit 13, and the mask image, and inputs the correction depth image and the reference depth image. A comparison is performed to calculate a correction parameter for correcting the correction target depth image. First, the nth depth image for correction among N images is Cn, the depth value of the pixel (i, j) included in Cn is Cn (i, j), and the reference depth image is similarly Dn, pixel ( Let the depth value of i, j) be Dn (i, j). For the mask image, a set of pixels having a pixel value of 1 is represented as Q. In all the pixels, the energy function J (i, j) shown below is minimized so that Cn (i, j) is closest to Dn (i, j).
J (i, j) = ( 1/2) Σ N n ‖Dn (i, j) -F (Cn (i, j)) ‖ 2 (8)
本実施形態では、関数Fとして参照デプス画像に対して1次線形の誤差があるものとして、Dn(i,j)=A(i,j)Cn(i,j)+B(i,j)のモデルを採用して説明を進める。他にもDn(i,j)=A(i,j)/(Cn(i,j)+B(i,j))など、デプス値の逆数に比例するモデルを用いても構わない。線形モデルを用いた場合に最小化すべきエネルギー関数Jを以下の(9)式に示す。
J(i,j)=(1/2)ΣN n‖Dn(i,j)−A(i,j)Cn(i,j)−B(i,j)‖2 ・・・(9)
In this embodiment, assuming that there is a linear error with respect to the reference depth image as the function F, Dn (i, j) = A (i, j) Cn (i, j) + B (i, j) Adopt a model and explain. In addition, a model proportional to the reciprocal of the depth value such as Dn (i, j) = A (i, j) / (Cn (i, j) + B (i, j)) may be used. The energy function J to be minimized when the linear model is used is shown in the following equation (9).
J (i, j) = ( 1/2) Σ N n ‖Dn (i, j) -A (i, j) Cn (i, j) -B (i, j) ‖ 2 (9)
J(i,j)を最小化するような補正パラメータA(i,j),B(i,j)の算出を行うが、J(i,j)に関しては一般的な最小二乗法を用いることで解析解が存在するため、一般的な計算方法で解くことができるため、詳細説明を省略する。 Correction parameters A (i, j) and B (i, j) are calculated so as to minimize J (i, j), but a general least square method is used for J (i, j). Since there is an analytical solution at, it can be solved by a general calculation method, and thus detailed explanation is omitted.
デプス値補正部15は、画素補正パラメータ算出部18において算出された補正パラメータA(i,j),B(i,j)と、入力情報取得部11において取得された補正対象デプス画像を入力として、補正対象デプス画像の各画素のデプス値の補正を行う。まず、M枚あるうちのm番目の補正対象デプス画像Gmに含まれる画素(i,j)のデプス値をGm(i,j)、同様にして、補正されたデプス画像の画素のデプス値をVm(i,j)として以下では表現する。画素補正パラメータ算出部18と同様に、線形モデルを用いた場合、補正を行う為の計算はVm(i,j)=A(i,j)Gm(i,j)+B(i,j)となる。 The depth value correction unit 15 receives the correction parameters A (i, j) and B (i, j) calculated by the pixel correction parameter calculation unit 18 and the correction target depth image acquired by the input information acquisition unit 11 as inputs. Then, the depth value of each pixel of the correction target depth image is corrected. First, Gm (i, j) is the depth value of the pixel (i, j) included in the mth correction target depth image Gm out of M, and the depth value of the pixel of the corrected depth image is similarly set. Hereinafter, it is expressed as Vm (i, j). Similar to the pixel correction parameter calculation unit 18, when a linear model is used, the calculation for performing the correction is Vm (i, j) = A (i, j) Gm (i, j) + B (i, j). Become.
異なるモデルを用いていた場合でも同様の処理を行うことで、デプス値を補正することができる。上記補正を全ての画素について行ったのち、補正されたデプス画像としてGmを保存する。さらに、すべてのM枚の補正対象デプス画像に対して上記の処理を行い、補正されたデプス画像を出力もしくは保存して処理を終了する。 Even when different models are used, the depth value can be corrected by performing the same process. After performing the above correction for all pixels, Gm is stored as a corrected depth image. Further, the above-described processing is performed on all M correction target depth images, and the corrected depth images are output or stored, and the processing is terminated.
以上説明したように、3次元形状計測技術を使用して得られる結果の一つであるデプス画像の補正方法を行う際に、同時刻に撮像された色画像とデプス画像の組を用いて、デプス画像の画素ごとにデプス値を補正するようにした。 As described above, when performing a depth image correction method that is one of the results obtained by using the three-dimensional shape measurement technique, using a set of a color image and a depth image captured at the same time, The depth value is corrected for each pixel of the depth image.
この構成によれば、所望の距離画像を補正処理によってより正確な三次元形状を取得することができる。 According to this configuration, a more accurate three-dimensional shape can be acquired by correcting a desired distance image.
前述した実施形態における距離情報補正装置1の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、PLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。 You may make it implement | achieve all or one part of the distance information correction apparatus 1 in embodiment mentioned above with a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be a program for realizing a part of the above-described functions, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system. It may be realized using hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array).
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Therefore, additions, omissions, substitutions, and other modifications of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.
所望の距離画像を補正処理によってより正確な三次元形状を取得することが不可欠な用途に適用できる。 The present invention can be applied to applications where it is essential to acquire a more accurate three-dimensional shape by correcting a desired distance image.
1・・・距離情報補正装置、11・・・入力情報取得部、12・・・センサ位置推定部、13・・・参照デプス投影部、14・・・補正パラメータ算出部、15・・・デプス値補正部、16・・・補助カメラ位置推定部、17・・・センサ位置伝搬部、18・・・画素補正パラメータ算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Distance information correction apparatus, 11 ... Input information acquisition part, 12 ... Sensor position estimation part, 13 ... Reference depth projection part, 14 ... Correction parameter calculation part, 15 ... Depth Value correction unit, 16 ... auxiliary camera position estimation unit, 17 ... sensor position propagation unit, 18 ... pixel correction parameter calculation unit
Claims (8)
既知の3次元形状物体の情報を入力し、前記入力情報取得手段によって取得した前記色画像のうち、前記補正用色画像を取得したしたときのセンサの位置の推定を行うセンサ位置推定手段と、
前記センサの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影手段と、
前記参照デプス画像と前記入力情報取得手段によって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段と、
前記補正パラメータ算出手段によって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正手段と
を備える距離情報補正装置。 Input information acquisition means for acquiring input information which is a pair of a depth image including a correction depth image and a correction target depth image and a color image including a correction color image captured simultaneously with the correction depth image;
Sensor position estimation means that inputs information of a known three-dimensional shape object and estimates the position of the sensor when the correction color image is acquired among the color images acquired by the input information acquisition means;
A reference depth image projecting means for projecting a known shape as a reference to obtain a reference depth image based on the estimated position of the sensor;
Correction parameter calculation means for comparing the reference depth image and the correction depth image acquired by the input information acquisition means to calculate a depth correction parameter;
A distance information correction apparatus comprising: a depth value correction unit that corrects the depth image to be corrected using the depth correction parameter calculated by the correction parameter calculation unit.
前記デプス値補正手段は、前記補正パラメータ算出手段によって算出された画素毎の前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正する請求項1または2に記載の距離情報補正装置。 The correction parameter calculation means compares the reference depth image with the correction depth image acquired by the input information acquisition means, calculates a depth correction parameter for each pixel based on the comparison result,
The distance information correction device according to claim 1, wherein the depth value correction unit corrects the correction target depth image using the depth correction parameter for each pixel calculated by the correction parameter calculation unit.
補助カメラを設け、該補助カメラの位置推定を行う補助カメラ位置推定手段と、
位置推定された前記補助カメラの位置に基づいて、前記補正用色画像を撮像したカメラの位置を推定するセンサ位置伝搬手段と、
前記カメラの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影手段と、
前記参照デプス画像と前記入力情報取得手段によって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段と、
前記補正パラメータ算出手段によって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正手段と
を備える距離情報補正装置。 Input information acquisition means for acquiring input information which is a pair of a depth image including a correction depth image and a correction target depth image and a color image including a correction color image captured simultaneously with the correction depth image;
An auxiliary camera position estimating means for providing an auxiliary camera and estimating the position of the auxiliary camera;
Sensor position propagation means for estimating the position of the camera that has captured the correction color image based on the position of the auxiliary camera that has been estimated;
A reference depth image projecting means for projecting a known shape as a reference to obtain a reference depth image based on the estimated position of the camera;
Correction parameter calculation means for comparing the reference depth image and the correction depth image acquired by the input information acquisition means to calculate a depth correction parameter;
A distance information correction apparatus comprising: a depth value correction unit that corrects the depth image to be corrected using the depth correction parameter calculated by the correction parameter calculation unit.
補正用デプス画像及び補正対象デプス画像を含むデプス画像と、前記補正用デプス画像と同時に撮像された補正用色画像を含む色画像との対である入力情報を取得する入力情報取得ステップと、
既知の3次元形状物体の情報を入力し、前記入力情報取得ステップによって取得した前記色画像のうち、前記補正用色画像を取得したしたときのセンサの位置の推定を行うセンサ位置推定ステップと、
前記センサの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影ステップと、
前記参照デプス画像と前記入力情報取得ステップによって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出ステップと、
前記補正パラメータ算出ステップによって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正ステップと
を有する距離情報補正方法。 A distance information correction method performed by a distance information correction device for correcting a depth image,
An input information acquisition step for acquiring input information which is a pair of a depth image including a correction depth image and a correction target depth image and a color image including a correction color image captured simultaneously with the correction depth image;
A sensor position estimation step for inputting information of a known three-dimensional shape object and estimating the position of the sensor when the correction color image is acquired among the color images acquired by the input information acquisition step;
A reference depth image projecting step for obtaining a reference depth image by projecting a reference known shape based on the estimated position of the sensor;
A correction parameter calculation step of calculating a depth correction parameter by comparing the reference depth image and the correction depth image acquired by the input information acquisition step;
A distance information correction method comprising: a depth value correction step of correcting the correction target depth image using the depth correction parameter calculated by the correction parameter calculation step.
補正用デプス画像及び補正対象デプス画像を含むデプス画像と、前記補正用デプス画像と同時に撮像された補正用色画像を含む色画像との対である入力情報を取得する入力情報取得ステップと、
補助カメラを設け、該補助カメラの位置推定を行う補助カメラ位置推定ステップと、
位置推定された前記補助カメラの位置に基づいて、前記補正用色画像を撮像したカメラの位置を推定するセンサ位置伝搬ステップと、
前記カメラの推定位置に基づき、基準となる既知形状を投影し参照デプス画像を得る参照デプス画像投影ステップと、
前記参照デプス画像と前記入力情報取得ステップによって取得した前記補正用デプス画像とを比較しデプス補正パラメータを算出する補正パラメータ算出ステップと、
前記補正パラメータ算出ステップによって算出された前記デプス補正パラメータを用いて前記補正対象デプス画像を補正するデプス値補正ステップと
を有する距離情報補正方法。 A distance information correction method performed by a distance information correction device for correcting a depth image,
An input information acquisition step for acquiring input information which is a pair of a depth image including a correction depth image and a correction target depth image and a color image including a correction color image captured simultaneously with the correction depth image;
An auxiliary camera position estimating step for providing an auxiliary camera and estimating the position of the auxiliary camera;
A sensor position propagation step for estimating the position of the camera that has captured the correction color image based on the position of the auxiliary camera whose position has been estimated;
A reference depth image projecting step for projecting a known shape as a reference to obtain a reference depth image based on the estimated position of the camera;
A correction parameter calculation step of calculating a depth correction parameter by comparing the reference depth image and the correction depth image acquired by the input information acquisition step;
A distance information correction method comprising: a depth value correction step of correcting the correction target depth image using the depth correction parameter calculated by the correction parameter calculation step.
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