JPH0762871B2 - Image processing method - Google Patents
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Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画素単位でデジタルデータ化された画像情報を
処理する方法及び装置に関し、更に詳述すれば、同一の
処理対象物体を異なる位置で撮影した画像を処理するこ
とにより三次元空間中の物体の位置を特定し計測する方
法及び装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for processing image information converted into digital data on a pixel-by-pixel basis. More specifically, the same object to be processed can be processed at different positions. The present invention relates to a method and apparatus for identifying and measuring the position of an object in a three-dimensional space by processing a captured image.
三次元空間中の物体の位置を、異なる位置で撮影された
複数の画像を処理して計測するためには、撮影された対
象物の各画像中での像の位置を特定する必要がある。In order to process and measure the position of an object in a three-dimensional space by processing a plurality of images taken at different positions, it is necessary to specify the position of the image in each image of the taken object.
このためには、画像中の各点、即ち画像を構成する最小
単位である画素それぞれの特徴を識別し、複数の画像間
で各画素の特徴を比較対照することにより、同一の対象
物に属する同一点を写した画素の組合わせを特定するこ
とにより対応付けを行う処理が必要である。そしてその
後、それぞれの画素の画像上での座標から、三角測定の
原理でカメラとその点との間の距離を求める。更に対象
物を写した全ての画素に対して同様の処理を行い、その
対象物のカメラから距離、及び形状を求める。To this end, each point in the image, that is, the feature of each pixel that is the smallest unit that constitutes the image is identified, and the features of each pixel are compared and contrasted among a plurality of images to belong to the same object. It is necessary to perform a process of associating by specifying a combination of pixels that image the same point. Then, after that, the distance between the camera and the point is obtained from the coordinates of each pixel on the image based on the principle of triangulation. Further, the same processing is performed on all the pixels in which the object is photographed, and the distance and the shape of the object from the camera are obtained.
このような処理は従来はたとえば「ステレオ画像の輪郭
線セグメントに基づく対応」(情報処理学会コンピュー
タビジョン研究会資料38−1、1985)に示されている手
法であり、端的には各画像について、エッジによって領
域に分割し、その領域を囲む輪郭線に関して、複数画像
間で対応付けを行なう方法である。Conventionally, such processing is a method shown in “Correspondence based on contour line segment of stereo image” (Information Processing Society of Japan, Computer Vision Research Group material 38-1, 1985). This is a method of dividing an area into areas by edges and correlating a plurality of images with respect to a contour line surrounding the area.
説明の便宜上、ここでは2台のカメラを使用した最も単
純な方法、即ちステレオカメラにより得られたステレオ
画像を処理する場合について述べる。具体的には、第2
図(a),(b)に示す如き2枚の画像がそれぞれ左右
のカメラにより撮影されたとするとそれぞれの画像につ
いて、輪郭線セグメントの抽出を行なう。例えば第2図
(b)の右の画像を例にとると、第3図(a)に示す如
く、1次微分オペレーターにより画像の各点のエッジ強
度及びエッジ方向を求め、その値により細線化を行な
い、一定の閾値以上の画素を求める。更に、可能な限り
閉じた領域を構成するように各点列の端点を求め、その
点からエッジの方向と直交する方向に延長の処理を行な
う。その結果を第3図(b)に示す。For convenience of description, the simplest method using two cameras, that is, the case of processing a stereo image obtained by a stereo camera will be described here. Specifically, the second
Assuming that two images as shown in FIGS. 7A and 7B are taken by the left and right cameras, the contour line segment is extracted from each of the images. For example, taking the image on the right side of FIG. 2 (b) as an example, as shown in FIG. 3 (a), the edge strength and edge direction of each point of the image are obtained by a first-order differential operator, and the values are used to make a thin line. Is performed to obtain pixels having a certain threshold value or more. Further, the end points of each point sequence are obtained so as to form a closed area as much as possible, and extension processing is performed from that point in the direction orthogonal to the edge direction. The results are shown in Fig. 3 (b).
次にエッジ点により囲まれた領域にラベル付けを行な
い、各領域の面積,平均の明るさ,上下左右方向への広
がり、等を求める。Next, the area surrounded by the edge points is labeled, and the area of each area, the average brightness, the spread in the vertical and horizontal directions, and the like are obtained.
各領域を囲むエッジ点を追跡し、第4図のフローチャー
トに示した如く、分岐点、屈曲点で分割し、直鎖又は2
次曲線にあてはめる。あてはめ誤差が大きい場合は、両
端点を結んだ直線から最も遠い点で再分割し、分割され
たそれぞれの点列に対してあてはめを繰り返す。この手
法により得られた直線又は2次曲線を輪郭線セグメント
とする。The edge points surrounding each area are traced, and are divided into branch points and bending points as shown in the flowchart of FIG.
Fit the next curve. If the fitting error is large, it is subdivided at the point farthest from the straight line connecting the two end points, and the fitting is repeated for each of the divided point sequences. A straight line or a quadratic curve obtained by this method is used as a contour line segment.
第2図をこの手法により処理して得られた輪郭線セグメ
ントの像を第5図(a),(b)に示す。なお、第5図
の(a),(b)は第2図の(a),(b)にそれぞれ
対応している。Images of contour line segments obtained by processing FIG. 2 by this method are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). Note that (a) and (b) in FIG. 5 correspond to (a) and (b) in FIG. 2, respectively.
ところで、左右のテレビカメラを第6図(a)の如く、
その視野の中心軸が互いに並行かつ、2台のカメラを結
ぶ直線に対して垂直となるように設置した場合、三次元
空間中の任意の点P*は左右カメラにより撮像された画
像上の点P(xP,yP)とP′(xP′,yP′)に写像され
る。点P及び点P′の座標には幾何学的な拘束条件とし
て次の(1)式が成立し、左右画像間での対応を行なう
上での限定条件として用いることができる。この条件を
以下、便宜上「エピポーラ条件」と呼ぶこととする。By the way, as shown in Fig. 6 (a), the left and right TV cameras are
When installed such that the central axes of the fields of view are parallel to each other and perpendicular to a straight line connecting two cameras, an arbitrary point P * in the three-dimensional space is a point on the image captured by the left and right cameras. It maps to P (x P , y P ) and P '(x P ', y P '). The following equation (1) is established as a geometric constraint condition for the coordinates of the point P and the point P ′, which can be used as a limiting condition for performing correspondence between the left and right images. Hereinafter, this condition will be referred to as “epipolar condition” for convenience.
しかし測定精度を十分に高くするためには、左右カメラ
間の距離を十分にとり、かつ対象物を左右のカメラの視
野内に納めるために、それぞれを内側(対象物の方向)
に向ける動作、即ち第6図(b)に示す如き輻輳運動を
行なう必要がある。輻輳運動を行なう2台のテレビカメ
ラTCL,TCRにより得られた画像間では、上記(1)式が
成立しないため、画像上の座標を下記(2)式により変
換する。 However, in order to increase the measurement accuracy sufficiently, the distance between the left and right cameras should be sufficient, and the objects should be inside (in the direction of the object) in order to keep the object within the field of view of the left and right cameras.
It is necessary to carry out an operation for directing to, that is, a vergence movement as shown in FIG. 6 (b). Since the above equation (1) does not hold between the images obtained by the two TV cameras TCL and TCR performing the vergence movement, the coordinates on the image are converted by the following equation (2).
ただし、θはカメラの輻輳角、即ちカメラを平行な状態
から内側へ向けた角度である。 However, θ is the angle of convergence of the camera, that is, the angle from the parallel state of the camera to the inside.
第5図の画像を上記(2)式により変換することにより
テレビカメラの輻輳運動を補正した画像を第7図に示
す。なお、第7図の(a),(b)は第2図及び第5図
の(a),(b)に対応している。FIG. 7 shows an image in which the vergence motion of the television camera is corrected by converting the image of FIG. 5 by the above equation (2). 7 (a) and 7 (b) correspond to FIGS. 2 and 5 (a) and 5 (b).
次に左右2つの画像間で輪郭線セグメントの対応を行な
う。左右それぞれの画像から得られた輪郭線セグメント
の内、上記(1)式のエピポーラ条件を満たす対応を求
める。この対応は誤った対応を含んでいるため、更に他
の方法で正しい対応を求める必要がある。Next, contour line segment correspondence is performed between the two left and right images. Among the contour line segments obtained from the left and right images, the correspondence that satisfies the epipolar condition of the above equation (1) is obtained. Since this correspondence includes an incorrect correspondence, it is necessary to find a correct correspondence by another method.
第1の方法は、対応している輪郭線セグメントが属する
領域の特徴、即ち平均した明るさが等しい(実際は、明
るさの差が所定範囲内)ことを用いて、誤った対応を除
去することである。The first method is to eliminate the erroneous correspondence by using the characteristics of the region to which the corresponding contour line segment belongs, that is, the average brightness is equal (actually, the difference in brightness is within a predetermined range). Is.
第2の方法は、相互に接続する輪郭線セグメント同士を
グループ化し、グループ間の評価を行ない、評価値の低
い対応を除去することである。The second method is to group mutually connected contour line segments, perform evaluation between groups, and remove correspondences having low evaluation values.
更に詳述すれば、第8図に示す如く、2つの画像上のセ
グメントSiとSi′,SjとSj′とがそれぞれ対応し、かつS
iとSj,Si′とSj′の端点が一致している場合、これらは
「連続」していると定義する。そして、個々の対応、即
ちセグメント対について連続するセグメントを探索し、
一連の連続するセグメントを一つのグループとする。More specifically, as shown in FIG. 8, the segments S i and S i ′, S j and S j ′ on the two images correspond to each other, and S
If the end points of i and S j and S i ′ and S j ′ coincide, they are defined as “continuous”. Then, search for consecutive correspondences for each correspondence, i.e. segment pair,
A series of consecutive segments is a group.
次に各グループについて評価を行なう。グループ全体が
誤った対応を行なっている場合は、正しい対応を行なっ
ている場合に比較して、端点において連続する可能性が
小さく、かつ大きな(線分としての長さが長い)セグメ
ントが対応する可能性も小さい。また正しい対応を行な
っている場合は対応しているセグメント対の両端点の三
次元空間上での位置が前後方向に大きく変位しているこ
とはない。従って、それらの関係を数値化し評価するた
め、以下の如く評価値を定義する。Next, each group is evaluated. If the entire group is performing incorrect correspondence, the possibility that the endpoints are continuous is smaller and a larger segment (the length of the line segment is longer) corresponds to that when correct response is performed. Possibility is small. Further, when the correct correspondence is performed, the positions of the end points of the corresponding segment pair in the three-dimensional space are not largely displaced in the front-rear direction. Therefore, in order to evaluate those relationships numerically, the evaluation values are defined as follows.
まずグループを構成する各セグメントの対応について定
義する。第9図に示す如く異なる画像上のセグメント
Sj,Sj′が対応している場合、この個別の対応について
正の評価値Cと負の評価値Dとを次のように定義する。First, the correspondence of each segment that constitutes a group is defined. Segments on different images as shown in Fig. 9
When S j and S j ′ correspond to each other, a positive evaluation value C and a negative evaluation value D are defined as follows for this individual correspondence.
Cj,j′=min(▲▼,▲▼) Dj,j′=(XA−XA′)−(XB−XB′) ただし、A,BはセグメントSjの両端点 A′はセグメントSj′のAと対応する端点 B′はセグメントSj′のBと対応する中間点 Dj,j′は両セグメントの始点から終点までの視差のず
れ 次にグループ全体の評価値Gを次の(3)式で定義し、
計算する。C j, j ′ = min (▲ ▼, ▲ ▼) D j, j ′ = (X A −X A ′) − (X B −X B ′) where A and B are both end points A of the segment S j. ′ Is an end point corresponding to A of segment S j ′ B ′ is an intermediate point corresponding to B of segment S j ′ D j, j ′ is a disparity shift from the start point to the end point of both segments Next, the evaluation value of the entire group G is defined by the following equation (3),
calculate.
対応するセグメントが明らかに矛盾した対応を行なって
いる場合、例えば第10図の如く、左画像中から得られた
セグメントSj,Siと右画像中から得られたSj′,Si′が互
いに対応している多重対応を行なっている場合は、第11
図に示す如く、(3)式の評価式を用いて評価値Gが最
大値を示す組み合わせを選択する。 When the corresponding segments obviously perform inconsistent correspondence, for example, as shown in FIG. 10, the segments S j , S i obtained from the left image and S j ′, S i ′ obtained from the right image are obtained. 11 if multiple correspondences that correspond to each other are
As shown in the figure, a combination in which the evaluation value G shows the maximum value is selected using the evaluation formula (3).
以上の処理により各セグメント間の正しい対応が選択さ
れ、そのセグメント上の各点の三次元空間上での座標
が、2つの画像上での水平方向のずれ、即ち視差から求
められ、対象物の位置測定が完了する。By the above processing, the correct correspondence between each segment is selected, and the coordinates of each point on that segment in the three-dimensional space are obtained from the horizontal shift between two images, that is, the parallax, Position measurement is completed.
ところで、上述の手法では、左右画像間でエピポーラ条
件を用いて対応の組合わせを求めた後、最終的にはセグ
メント相互の連続関係から複数のセグメントをグループ
化し、このグループ単位で2つの画像間の評価を行なう
ことにより正しい対応を求めている。しかし、この手法
ではグループ化を行なう場合に、以下のような問題点が
発生する。By the way, in the above-mentioned method, after obtaining the corresponding combination between the left and right images by using the epipolar condition, finally, a plurality of segments are grouped based on the continuous relationship between the segments, and the two images are grouped by the group unit. The correct response is sought by conducting an evaluation of. However, this method has the following problems when performing grouping.
第1に、グループ化を行なう場合に、該当するセグメン
トの組合わせが多くなり、その組合わせ総てに対して個
々の評価値を求めるため、処理時間が長大化するという
問題がある。First, when performing grouping, the number of combinations of corresponding segments increases, and individual evaluation values are obtained for all of the combinations, so that there is a problem that the processing time becomes long.
第2に、入力された画像中に多数の物体が撮像されてい
る場合等のように複雑な画像を処理する場合には、三次
元空間中で実際に連結していないセグメントを誤って連
結していると判断する可能性が増大し、その結果、グル
ープ化及び対応の評価が不適切となり、最終的には誤っ
た結果を得るという問題がある。Second, when processing a complicated image such as a case where a large number of objects are captured in the input image, the segments that are not actually connected in the three-dimensional space are erroneously connected. However, there is a problem in that the grouping and the evaluation of the correspondence become improper, and an erroneous result is finally obtained.
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであ
り、同一の画像上で相互に連結したセグメントのグルー
プ化を行なう際に、新たな裁断手段を追加することによ
り、誤ったグループ化を抑制し、複雑な画像に対しても
正確な処理が可能な画像処理方法及びその装置の提供を
目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and when performing the grouping of the segments connected to each other on the same image, by adding a new cutting means, erroneous grouping can be performed. It is an object of the present invention to provide an image processing method and an apparatus thereof that can suppress and accurately process a complicated image.
本発明の画像処理方法及びその装置は、複数の画像より
得られた画像要素(輪郭線セグメント、又は画素、エッ
ジ点等)からエピポーラ条件等を満たす要素の対を連
結、あるいは近接していること等により順次抽出し、こ
れらが同一の平面上にあるか否かを判定し、同一平面上
にある要素の対のグループに対してのみ複数の画像間で
対応付けの評価を行なうようにしている。The image processing method and the apparatus thereof according to the present invention are such that image element elements (contour line segments, pixels, edge points, etc.) obtained from a plurality of images are connected to or close to each other in a pair of elements that satisfy epipolar conditions and the like. Etc. are sequentially extracted, and it is determined whether or not they are on the same plane, and the association between a plurality of images is evaluated only for a group of pairs of elements on the same plane. .
本発明は、三次元空間中に位置する同一の認識対象を異
なる位置で撮像した各画像上での位置を特定する方法に
おいて、各画像それぞれから共通の特徴を有する画素ま
たは画素を連結した線分を得、複数の画像間で対応する
画素または線分の対を順次抽出しつつ、それらが三次元
空間中で同一平面を構成しているか否かを判定し、同一
平面を構成している画素または線分の対についてのみ複
数の画像間で対応度の評価を行うことにより認識対象の
各画像上での位置を特定することを特徴とする。The present invention, in a method of identifying the position on each image obtained by capturing the same recognition target located in a three-dimensional space at different positions, a pixel having a common feature or a line segment connecting pixels from each image. And sequentially extracting pairs of corresponding pixels or line segments between a plurality of images, determining whether or not they form the same plane in the three-dimensional space, and pixels forming the same plane. Alternatively, the position of each recognition target image on each image is specified by evaluating the correspondence between a plurality of images only for a pair of line segments.
本発明の画像処理方法及びその装置によれば、異なった
位置で撮影された同一物体の画像から抽出された個々に
エピポーラ条件等を満たす画像要素(画素、あるいはそ
れを連結した線分)のグループとして抽出され、そのグ
ループが同一の平面を構成するか否かがまず判定され、
その結果、同一の平面を構成する画像要素のグループに
ついてのみ、複数画像間での対応付けが行われることに
より、不要の処理が減少され、かつ誤った対応を含むグ
ループが小さくなるので、処理速度,処理効率が向上さ
れる。According to the image processing method and the apparatus thereof of the present invention, a group of image elements (pixels or line segments connecting them) individually extracted from images of the same object captured at different positions and satisfying epipolar conditions and the like. First, it is first determined whether the groups constitute the same plane,
As a result, unnecessary processing is reduced by reducing the number of unnecessary processings and the group including incorrect correspondences is reduced by associating a plurality of images only with respect to groups of image elements that form the same plane. , Processing efficiency is improved.
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。なお、以下の実施例は前述の〔従来技術〕で述べ
た、輪郭線セグメントを対応単位として抽出し、評価す
る例について述べるが、本発明は画素、エッジ点等を直
接用いることも可能であり、それについては後述する。
また、以下の実施例は2台のカメラにより撮像された左
右2つの画像を処理対象とする例である。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing an embodiment thereof. In the following embodiments, the contour segment is extracted as a corresponding unit and evaluated as described in the above [Prior Art]. However, the present invention can directly use pixels, edge points and the like. , Which will be described later.
In addition, the following embodiment is an example in which two left and right images captured by two cameras are processed.
第1図は本発明に係る画像処理方法を実施するための装
置、即ち本発明の画像処理装置の構成を示すブロック図
であり、画像処理機能を備えたコンピュータシステム等
に組み込まれている。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for carrying out an image processing method according to the present invention, that is, an image processing apparatus of the present invention, which is incorporated in a computer system or the like having an image processing function.
図中1は処理対象の画像データが格納されている画像メ
モリである。この画像メモリ1には、異なる2位置に設
置されたテレビカメラ等の撮像装置(図示せず)にて同
一対象物質を撮像した2つの画像データが格納される。
そしてこの画像メモリ1に格納されている画像データは
画像処理手段2に与えられ、以下に述べる処理が行われ
た後に置き変えられる。Reference numeral 1 in the figure denotes an image memory in which image data to be processed is stored. The image memory 1 stores two pieces of image data obtained by picking up an image of the same target substance by an image pickup device (not shown) such as a television camera installed at two different positions.
The image data stored in the image memory 1 is given to the image processing means 2 and is replaced after the processing described below is performed.
画像処理手段2は、画像メモリ1の格納内容を各画像単
位で読み込み、エッジ検出、細線化、閾値処理、満点延
長処理等を行なうことにより対象物の画像上での境界を
検出する。そして、得られた境界点上の画素を元の画像
が格納されている画像メモリ1上で特定の値に変換す
る。この実施例では通常の画素データを0から255まで
の値で表現し、境界点の画素は−1の値に変換するもの
とする。The image processing unit 2 reads the stored contents of the image memory 1 for each image and performs edge detection, thinning, threshold value processing, full point extension processing, and the like to detect the boundary of the object on the image. Then, the pixels on the obtained boundary points are converted into specific values in the image memory 1 in which the original image is stored. In this embodiment, normal pixel data is represented by a value from 0 to 255, and the pixel at the boundary point is converted into a value of -1.
領域特徴抽出手段3は、画像メモリ1から各画像単位で
画像データを読み込み、画像処理手段2により書き込ま
れた境界点の値(−1)を検出し、境界点により分割さ
れた領域それぞれにラベル付けを行ない、そのラベル番
号により各領域を識別し、各領域についてその平均の明
るさ等の特徴を抽出し、その結果を領域特徴記憶部4に
格納する。The area feature extraction means 3 reads the image data from the image memory 1 for each image, detects the boundary point value (−1) written by the image processing means 2, and labels each area divided by the boundary points. Then, each area is identified by its label number, features such as average brightness of each area are extracted, and the results are stored in the area feature storage unit 4.
領域特徴記憶部4は上述の領域特徴抽出手段3により抽
出された領域ごとの特徴を記憶し、必要に応じてセグメ
ント対応候補抽出手段7にデータを与える。The area feature storage unit 4 stores the characteristics of each area extracted by the area feature extraction unit 3 described above, and supplies data to the segment correspondence candidate extraction unit 7 as necessary.
図中5は輪郭線セグメント抽出手段であり、画像メモリ
1から画像データを受取り、境界線を検出し、各領域を
囲む境界線それぞれについて、〔従来技術〕の項で述べ
た方法に従って、境界線(点列)の曲率極大となる点で
分割し、各点列に直線または曲線をあてはめる。更に入
力テレビカメラなどが輻輳運動を行なっている場合に
は、カメラの中心軸が互いに並行、且つカメラ間を結ぶ
直線に対して直角となっている場合と同等の画像データ
を得るために前述の(1)式を用いて変換する。あては
められた線(輪郭線セグメント)を1単位として第12図
に示す如き輪郭線セグメントデータの形で輪郭線セグメ
ント記憶部6に送出する。In the figure, reference numeral 5 is a contour line segment extracting means, which receives image data from the image memory 1, detects a border line, and for each border line surrounding each region, according to the method described in the section "Prior Art", Divide by the point of maximum curvature of (point sequence) and apply a straight line or curve to each point sequence. Further, when the input television camera or the like is performing a vergence movement, in order to obtain image data equivalent to that when the central axes of the cameras are parallel to each other and at a right angle to a straight line connecting the cameras, Conversion is performed using the equation (1). The fitted line (contour line segment) is sent to the contour line segment storage unit 6 in the form of contour line segment data as shown in FIG. 12 as one unit.
なお、輪郭線セグメントデータは、第12図に示されてい
る如く、そのセグメントの順番号,所属領域番号,開始
点接続セグメント番号(そのセグメントの開始点で接続
している他のセグメントの番号),終了点接続セグメン
ト番号(そのセグメントの終了点で接続している他のセ
グメントの番号),開始点近傍セグメントリスト(その
セグメントの開始点の近傍に位置するセグメントの番
号),終了点近傍セグメントリスト(そのセグメントの
終了点の近傍に位置するセグメントの番号),セグメン
トの線型種類(直線であるか曲線であるか、あるいは領
域の外周の線であるか内周の線であるか),そのセグメ
ントの線型の方程式,開始点及び終了点の座標等にて構
成されている。The outline segment data is, as shown in FIG. 12, the sequence number of the segment, the belonging area number, the start point connection segment number (the number of other segments connected at the start point of the segment). , End point connection segment number (number of other segment connected at the end point of the segment), start point neighborhood segment list (segment number near the start point of the segment), end point neighborhood segment list (The number of the segment located near the end point of the segment), the linear type of the segment (whether it is a straight line or a curved line, or the outer or inner line of the area), the segment It is composed of the linear equation of and the coordinates of the start and end points.
輪郭線セグメント記憶部6は上述の輪郭線セグメント抽
出手段5より入力された輪郭線セグメントデータを記憶
し、これをセグメント対応候補抽出手段7及びグループ
評価手段10から要求があった場合に同一平面判定手段8
又はセグメントグループ記憶部9に送出する。The contour line segment storage unit 6 stores the contour line segment data input from the above-mentioned contour line segment extraction means 5, and when there is a request from the segment correspondence candidate extraction means 7 and the group evaluation means 10, it determines the same plane. Means 8
Alternatively, it is sent to the segment group storage unit 9.
セグメント対応候補抽出手段7は、前述の領域特徴記憶
部4及び輪郭線セグメント記憶部6から適宜に輪郭線セ
グメントデータを取り出し、同一平面判定手段8に送出
する。この同一平面判定手段8は与えられたデータを同
一の平面を構成するグループにまとめ、セグメントグル
ープ記憶部9に送出する。The segment correspondence candidate extraction means 7 appropriately extracts the contour line segment data from the area feature storage portion 4 and the contour line segment storage portion 6 and sends it to the same plane determination means 8. The same plane determination means 8 collects the given data into groups forming the same plane and sends the data to the segment group storage unit 9.
本発明を特徴付けるセグメント対応候補抽出手段7及び
同一平面判定手段8の処理内容、即ち請求範囲で言うと
ころの“対応する画素または線分の対を順次抽出”する
方法は以下の如くである。The processing contents of the segment correspondence candidate extracting means 7 and the same plane determining means 8 which characterize the present invention, that is, the method of "sequentially extracting corresponding pairs of pixels or line segments" in the claims are as follows.
まず、セグメント対応候補抽出手段7には第1のカメラ
にて撮像された画像から得られたセグメント番号を記憶
する第1のセグメントレジスタS1と第2のカメラから得
られたセグメント番号を記憶する第2のセグメントレジ
スタS2と、後入先出形のスタックレジスタSTとを有して
いる。First, the segment correspondence candidate extraction means 7 stores a first segment register S1 for storing a segment number obtained from an image captured by the first camera and a segment number for the second camera. It has two segment registers S2 and a last-in first-out stack register ST.
まず第1のセグメントレジスタS1に1動作ごとに1から
順に値が設定される。これは第1のカメラ画像(便宜上
左画像とする)から得られたセグメント番号を示す。同
様に第2のセグメントレジスタS2は第1のセグメントレ
ジスタS1の内容が1増加する都度、第2のカメラ画像
(便宜上右画像とする)から得られたセグメント全ての
セグメント番号を発生する。First, a value is set to the first segment register S1 sequentially from 1 for each operation. This indicates the segment number obtained from the first camera image (the left image for convenience). Similarly, the second segment register S2 generates the segment numbers of all the segments obtained from the second camera image (referred to as the right image for convenience) each time the content of the first segment register S1 is incremented by 1.
第1及び第2のセグメントレジスタS1,S2の値によって
指定されるセグメントSjとSj′とについて、セグメント
対応候補抽出手段7は以下の2つの「基本対応条件」を
満たすかどうか判断する。For the segments S j and S j ′ designated by the values of the first and second segment registers S1 and S2, the segment correspondence candidate extraction means 7 determines whether the following two "basic correspondence conditions" are satisfied.
なお、セグメントSjは第1のカメラ画像,同Sj′は第2
のカメラ画像からそれぞれ得られたものとする。The segment S j is the first camera image and the segment S j ′ is the second camera image.
It is assumed to have been obtained from each of the camera images of.
基本対応条件: 領域条件: セグメントSj及びSj′が属する領域の特徴が等しいこと
を条件とする。より詳述すれば、第12図に示した如き各
セグメントについての輪郭線セグメントデータを検索
し、所属する領域の番号をそれぞれ得る。次に領域番号
に従って領域特徴記憶部4の内容を検索し、その領域の
特徴、たとえば平均の明るさを得る。その結果が所定範
囲の誤差内である場合はこの条件を満たしているとす
る。Basic correspondence condition: region condition: It is a condition that the features of the regions to which the segments S j and S j ′ belong are equal. More specifically, the outline segment data for each segment as shown in FIG. 12 is searched to obtain the number of the area to which it belongs. Next, the contents of the area feature storage unit 4 are searched according to the area number to obtain the characteristics of the area, for example, the average brightness. If the result is within the error of the predetermined range, it is assumed that this condition is satisfied.
エピポーラ条件: セグメントSj及びSj′上にエピポーラ条件を満たす点の
組みあわせが存在することを条件とする。より詳述すれ
ば、第9図に示す如く、Y軸方向(図面上方)に向かっ
て、双方のセグメントSj,Sj′が誤差Eを見込んで共通
の範囲を有し、しかもその部分が右画像では左画像より
左側に存在することである。換言すれば、あるY座標Yp
とセグメントSj及びSj′上の点でYpをY座標とする点
(Xp,Yp)、(Xp′,Yp′)が次の式を満たすことであ
る。Epipolar condition: Provided that there is a combination of points that satisfy the epipolar condition on the segments S j and S j ′. More specifically, as shown in FIG. 9, both segments S j and S j ′ have a common range in consideration of the error E in the Y-axis direction (upward in the drawing), and that part is In the right image, it is on the left side of the left image. In other words, a certain Y coordinate Y p
And points (X p , Y p ), (X p ′, Y p ′) having Y p as the Y coordinate at the points on the segments S j and S j ′ satisfy the following equation.
Ya−E<Yp<Yb+E Ya′−E<Yp<Yb′+E Xp−Xpb>−E セグメントSj及びSj′が以上の基本対応条件を満たす場
合、セグメントSj及びSj′をスタックレジスタSTに記憶
する。次にセグメントSj及びSj′の始点方向又は終点方
向へ向かって、以下の処理を行なう。ここで始点方向と
は、輪郭線セグメント抽出手段5により境界線(輪郭
線)の追跡を行なった際に、該当セグメントをあてはめ
た点列のうちの最初の点の方向であり、終点方向とは最
後の点の方向である。またこの始点及び終点の座標は第
12図に示す如く、輪郭線セグメント記憶部6に記憶され
ており、セグメント対応候補抽出手段7により随時読出
される。Y a −E <Y p <Y b + E Y a ′ −E <Y p <Y b ′ + EX p −X p b > −E Segments S j and S j ′ satisfy the above basic correspondence conditions, Store S j and S j ′ in stack register ST. Next, the following processing is performed toward the starting point direction or the ending point direction of the segments S j and S j ′. Here, the starting point direction is the direction of the first point in the point sequence to which the relevant segment is fitted when the boundary line (contour line) is traced by the contour line segment extracting means 5, and the ending point direction is The direction of the last point. The coordinates of the start and end points are
As shown in FIG. 12, it is stored in the contour segment storage unit 6 and is read out by the segment correspondence candidate extraction means 7 at any time.
始点方向へ追跡を行なう場合には、まずセグメントSjの
始点と誤差Eの範囲内で一致する終点を持つセグメント
Siを探索する。換言すればセグメントSjの始点座標を
(Xs,Ys)、終点座標を(Xe,Ye)とした場合に以下の式
を満たすことである。When tracing in the direction of the start point, first, the segment having the end point that coincides with the start point of the segment S j within the error E
Search S i . In other words, the following expression is satisfied when the starting point coordinates of the segment S j are (Xs, Ys) and the ending point coordinates are (Xe, Ye).
(Xs−Xe)2+(Ys−Ye)2<E2 同様にしてセグメントSj′の始点と一致する終点を持つ
セグメントSj′を探索する。さらにセグメントSj′とセ
グメントSj′が基本対応条件を満たす場合、それをスタ
ックレジスタSTに記憶し、スカックレジスタST上の全て
のデータを同一平面判定手段8に与え、その結果、同一
平面上にないと判定された場合は、スタックレジスタST
からセグメントSi,Si′の記録を削除した後、他の条件
が該当するセグメントの組合わせを探索する。(Xs−Xe) 2 + (Ys−Ye) 2 <E 2 Similarly, a segment S j ′ having an end point that coincides with the start point of the segment S j ′ is searched. Further, when the segment S j ′ and the segment S j ′ satisfy the basic corresponding condition, it is stored in the stack register ST and all the data in the squak register ST are given to the same plane judging means 8 and as a result, the same plane is obtained. If it is determined not to be above, stack register ST
After deleting the records of the segments S i and S i ′ from, a combination of segments to which other conditions apply is searched.
一方、同一平面上にあると判定された場合は、セグメン
トSi及びSi′について、これらと始点方向にそれぞれ接
続すると共に前述の基本対応条件を満たす他のセグメン
トの組み合わせSk,Sk′を探索し、スタックレジスタST
に記録し、前述のセグメントSj,Sj′に関してと同様の
処理を行なう。なおここでセグメントが連結して環状に
なっている場合などを考慮し、新たなセグメントの組み
合わせが、スタックレジスタST上の各組合わせと重複し
ている場合は削除する。On the other hand, if it is determined that they are on the same plane, for the segments S i and S i ′, the other combinations S k and S k ′ of the segments S i and S i ′ that are respectively connected in the starting point direction and satisfy the basic corresponding condition described above. Search the stack register ST
, And the same processing as that for the aforementioned segments S j , S j ′ is performed. Note that here, in consideration of the case where the segments are connected to form a ring, and the like, when the combination of the new segment overlaps with each combination on the stack register ST, it is deleted.
このような処理を順次反復することにより、セグメント
SjとSj′を最初のセグメントの対応とした場合に、これ
らに順次接続すると共に前述の基本対応条件を満たし、
かつ同一平面上に存在するセグメントの組合わせの総て
が同一平面判定手段8に送出される。By repeating this process in sequence, the segment
If S j and S j ′ correspond to the first segment, then connect them sequentially and satisfy the above basic correspondence condition,
And all combinations of the segments existing on the same plane are sent to the same plane determining means 8.
更に、第1及び第2セグメントレジスタS1,S2が順次更
新される。これにより、セグメント対応候補抽出手段7
は第1及び第2の画像から得られた全てのセグメントに
関して、上述の処理を反復実行する。Further, the first and second segment registers S1 and S2 are sequentially updated. As a result, the segment correspondence candidate extraction means 7
Repeats the above process for all the segments obtained from the first and second images.
なお、3台以上のテレビカメラ等にて撮像された3枚以
上のN枚の画像を処理する場合は、セグメント対応候補
抽出手段7は同様に第1,第2…第nのセグメントレジス
タS1,S2…Snを用い、全ての組合わせを順次発生し、そ
の各組合わせ(Si1,Si2…SiN)について前述同様に基本
対応条件、接続条件、同一平面条件を満たす組合わせを
順次求め、これを同一平面判定手段8に送出する。な
お、この場合は、基本対応条件は拡張され、セグメント
Si1,Si2…SiNの任意の組合わせについて前記2画像の場
合と同様の条件が成立することとする。When processing three or more N images captured by three or more television cameras or the like, the segment correspondence candidate extraction means 7 similarly uses the first, second ... Nth segment registers S1, S2 ... Sn are used to sequentially generate all combinations, and for each of the combinations (S i1 , S i2 ... S iN ), the combinations corresponding to the basic corresponding condition, connection condition, and same plane condition are sequentially obtained as described above. , And sends it to the same plane determining means 8. In this case, the basic correspondence condition is expanded and the segment
It is assumed that the same conditions as in the case of the two images are satisfied for any combination of S i1 , S i2 ... S iN .
同一平面判定手段8は、上述の如くしてセグメント対応
候補抽出手段7により求められたセグメント対の組が与
えられ、その特徴を輪郭線セグメント記憶部6から読出
し、それらが三次元空間中において同一平面にあるか否
かを判定し、その結果をセグメント対応候補抽出手段7
に送出すると共に、同一平面にあると判定された場合は
その組合わせのセグメント番号をセグメントグループ記
憶部9に送出する。The same-plane determining means 8 is provided with the pair of segment pairs obtained by the segment-corresponding candidate extracting means 7 as described above, reads out the characteristics from the contour segment storage section 6, and makes them the same in the three-dimensional space. It is determined whether or not it is on a plane, and the result is the segment correspondence candidate extraction means 7
When it is determined that they are on the same plane, the segment number of the combination is sent to the segment group storage unit 9.
この同一平面判定手段8による処理内容の詳細、即ち請
求範囲で言うところの“三次元空間中で同一平面を構成
しているか否かを判定する”方法は以下の如くである。The details of the processing by the coplanarity determining means 8, that is, the method of "determining whether or not the coplanar plane is formed in the three-dimensional space" in the claims is as follows.
まず基本原理を述べる。三次元空間中での任意の平面を
ax+by+cz=1とし、撮像装置としての2台のテレビカ
メラ間の距離をuとする。さらに両テレビカメラの中心
軸が互いに並行でかつカメラ間を結ぶ直線に垂直である
場合、即ち第6図(a)の如く配置されている場合、第
2のカメラの画像上の座標は次の式の如くアフィン変換
行列により第1のカメラの画像上の座標に変換される。First, the basic principle will be described. Any plane in three-dimensional space
Let ax + by + cz = 1 and let u be the distance between two TV cameras as an image pickup device. Further, when the central axes of both television cameras are parallel to each other and perpendicular to a straight line connecting the cameras, that is, when they are arranged as shown in FIG. 6 (a), the coordinates on the image of the second camera are as follows. It is converted into coordinates on the image of the first camera by the affine transformation matrix as in the formula.
ここで(X,Y)は第1のカメラから平面上の点Pを見込
んだ場合の画像中での座標であり、(X′,Y′)は点P
の第2のカメラ画像上での座標である。 Here, (X, Y) are coordinates in the image when the point P on the plane is seen from the first camera, and (X ′, Y ′) is the point P.
Is a coordinate on the second camera image of.
例えば第13図に示す如く、平面上の4点が第1の画像上
で点A,B,C,Dとして得られ、第2の画像上でそれぞれ
A′,B′,C′,D′として得られたとする。この時各座標
間では次の式が成り立つ。For example, as shown in FIG. 13, four points on the plane are obtained as points A, B, C, D on the first image, and A ', B', C ', D'on the second image, respectively. It was obtained as. At this time, the following equation holds between each coordinate.
更に、 Ya′=Ya,Yb′=Yb,Yc′=Yc,Yd′=Yd ……(4a) と変形される。即ち2枚の画像間で対応付けを行なって
得られた点の組A−A′、B−B′、C−C′、D−
D′にて表される三次元空間上での点が全て同一の平面
上にある必要十分条件は、上記式(4a),(4b)にて示
される如く、それぞれの組のY座標が等しく、かつ上式
を満たすようなパラメータa,b,cが存在することであ
る。同一平面判定手段8においては、セグメント対応候
補抽出手段7より送出されたセグメントの対応はそれぞ
れエピポーラ条件を満たした対である、換言すれば上記
(4a)式を満たしているため、(4b)式に関してのみ判
断すればよいことになる。 Furthermore, Ya ′ = Ya, Yb ′ = Yb, Yc ′ = Yc, Yd ′ = Yd …… (4a) Will be transformed. That is, a set of points AA ′, BB ′, CC ′, D− obtained by associating two images with each other.
The necessary and sufficient condition that all the points in the three-dimensional space represented by D'are on the same plane is that the Y coordinate of each set is equal as shown in the above equations (4a) and (4b). , And that there are parameters a, b, and c that satisfy the above equation. In the coplanarity determining means 8, the correspondences of the segments sent from the segment correspondence candidate extracting means 7 are pairs that satisfy the epipolar condition, in other words, since the above expression (4a) is satisfied, the expression (4b) is satisfied. It will be sufficient to judge only regarding.
同一平面判定手段8によるセグメント対が同一平面であ
ることの判定は以下の如く行なわれる。The determination that the pair of segments is on the same plane by the same plane determination means 8 is performed as follows.
セグメント対応候補抽出手段7より入力されたセグメン
ト対の組(S1−S1′,S2−S2′,S3−S3′,…,Sn−
Sn′)について、輪郭線セグメント記憶部6よりそれぞ
れのセグメントの始点及び終点の座標を取り出し、それ
らを一次記憶メモリ(図示せず)に記憶させる。第1の
画像のセグメントSkの始点の座標を(Xsk,Ysk)、終点
の座標を(XEk,YEk)とし、セグメントSkに対応する第
2の画像上のセグメントSk′については同様に(XS′k,
YS′k)、(XE′k,YE′k)とする。全ての対応するセ
グメントについて、始点と終点の対が上記(4b)式を満
たすことが同一平面を構成する必要条件となる。更にセ
グメントが直線である場合は必要十分条件となる。A pair of segment pairs (S 1 −S 1 ′, S 2 −S 2 ′, S 3 −S 3 ′, ..., S n −) input from the segment correspondence candidate extraction means 7
For S n ′), the coordinates of the starting point and the ending point of each segment are extracted from the contour segment storage unit 6 and stored in a primary storage memory (not shown). The first image segment S k of the start point of coordinates (X sk, Y sk), the end point of the coordinates (X Ek, Y Ek) and to the segment on the second image corresponding to the segment S k S k ' Similarly, for (X S ′ k ,
Y S ′ k ) and (X E ′ k , Y E ′ k ). For all corresponding segments, it is a necessary condition that the pair of start point and end point satisfy the above expression (4b) to form the same plane. Furthermore, when the segment is a straight line, it is a necessary and sufficient condition.
画像から得られたセグメントは量子化誤差などの誤差を
持っているため、三次元空間中で同一平面上に各点があ
ったとしても(4b)式に完全には一致しない。その為、
各点について予測される区間を求め、画像から得られた
視差とのずれが一定の閾値TH以内である場合に同一平面
にあると判定する。具体的には以下の如く立式し、この
式の値が最少となるように、即ち最小2乗法によりa,b,
cの値を求める。Since the segment obtained from the image has an error such as a quantization error, even if each point is on the same plane in the three-dimensional space, it does not completely match the equation (4b). For that reason,
Predicted intervals are obtained for each point, and if the deviation from the parallax obtained from the image is within a certain threshold TH, it is determined that they are on the same plane. Specifically, the following formula is used so that the value of this formula is minimized, that is, a, b,
Find the value of c.
ここでa,b,cの値が不定となる場合には、便宜上全ての
点が同一平面上にあると判断する。それ以外の場合につ
いては次に各セグメント対について以下の式を満たすこ
とを確認する。 If the values of a, b, and c are indefinite, it is determined that all points are on the same plane for convenience. Otherwise, confirm that the following equation is satisfied for each segment pair.
|(XS1′−XS1)−u(−aXS1+bYS1+c)|<TH |(XE1′−XE1)−u(−aXE1+bYE1+c)|<TH この式をすべての点が満たしている場合に、同一の平面
上に全てのセグメント対があると判断される。同一平面
判定手段8はセグメント対応候補抽出手段7に判定結果
を送出する。更に総てのセグメントが同一平面にあると
判定された場合には、同一平面判定手段8は判定の対象
とされていたセグメントの対をセグメントグループ記憶
部9に送出する。 | (X S1 '-X S1) -u (-aX S1 + bY S1 + c) | <TH | (X E1' -X E1) -u (-aX E1 + bY E1 + c) | <TH all respects this equation Is satisfied, it is determined that all segment pairs are on the same plane. The coplanar determination means 8 sends the determination result to the segment correspondence candidate extraction means 7. Further, when it is determined that all the segments are on the same plane, the same-plane determination means 8 sends the segment pair which is the determination target to the segment group storage unit 9.
3枚以上の画像を処理する場合は、例えば3枚の場合で
あれば第1の画像と第2の画像、第2の画像と第3の画
像、第3の画像と第1の画像とからそれぞれ得られたセ
グメント間で同様の判定を行ない、それぞれの組合わせ
すべてが同一平面上であると判定された場合に限り、最
終結果として同一平面と判定する。When three or more images are processed, for example, in the case of three images, the first image and the second image, the second image and the third image, the third image and the first image are processed. The same determination is performed between the obtained segments, and only when it is determined that all the respective combinations are on the same plane, the final result is determined to be the same plane.
セグメントグループ記憶部9は、同一平面判定手段8よ
り送出されたセグメント対の組を一つのグループとして
記憶し、さらにそのグループのグループ評価部10による
評価結果を記憶し、選択手段11に送出する機能を持つ。The segment group storage unit 9 stores a set of segment pairs sent from the same plane determination unit 8 as one group, further stores the evaluation result of the group evaluation unit 10 of the group, and sends it to the selection unit 11. have.
グループ評価部10はセグメントグループ記憶部9より順
次セグメントのグループを抽出し、その各セグメントの
特徴を輪郭線セグメント記憶部より抽出し、各グループ
ごとに従来の方法で述べた(3)式の演算を行なって評
価値Gを求め、その結果をセグメントグループ記憶部9
に送出する。The group evaluation unit 10 sequentially extracts the groups of segments from the segment group storage unit 9, extracts the characteristics of each segment from the contour line segment storage unit, and calculates the formula (3) described in the conventional method for each group. To obtain an evaluation value G, and the result is used as the segment group storage unit 9
Send to.
選択手段11はセグメトグループ記憶部9の記憶内容から
各グループ間で同一画像の同一セグメントを含むグルー
プを探索し、その複数のグループの内で最も大きな評価
値Gを持つグループのみを正しい対応として残し、他の
グループを削除する。最終的に総てのセグメントが単一
のグループのみに所属することになり、その時点まで残
ったグループを三次元座標計算手段12に送出する。The selection means 11 searches the storage contents of the segment group storage unit 9 for a group including the same segment of the same image among the groups, and regards only the group having the largest evaluation value G among the plurality of groups as a correct correspondence. Leave and delete other groups. Eventually, all the segments belong to only a single group, and the groups remaining up to that point are sent to the three-dimensional coordinate calculating means 12.
三次元座標計算手段12は選択手段11より送出されたグル
ープの各セグメントの対について三角測量の原理に基づ
き三次元座標を計算し、出力する。The three-dimensional coordinate calculating means 12 calculates and outputs three-dimensional coordinates for each pair of segments of the group sent from the selecting means 11 based on the principle of triangulation.
以下、上述の如き構成の本発明の画像処理装置の動作に
ついて簡単に説明する。The operation of the image processing apparatus of the present invention having the above-mentioned configuration will be briefly described below.
例えば第2図(a),(b)の如きステレオ画像が画像
メモリ1に入力された場合、画像処理手段2によりエッ
ジ検出、端点延長が行なわれて第3図(a),(b)の
如き画像に変換され、得られたエッジ点上の画素が所定
の値(−1)で置き換えられた画像が画像メモリ1に書
き込まれる。次に画像メモリ1に記憶されているエッジ
点の座標を利用して、領域の特徴が領域特徴抽出手段3
により抽出され、領域特徴記憶部4に送出され、格納さ
れる。また輪郭線セグメントの特徴が輪郭線セグメント
抽出手段5により抽出され、更に輻輳運転の補正が行な
われて、第7図に示す如きデータがセグメント特徴記憶
部6に格納される。For example, when a stereo image as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) is input to the image memory 1, edge detection and end point extension are carried out by the image processing means 2 so that the images shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) are obtained. The image is converted into such an image, and the image in which the pixels on the obtained edge points are replaced with a predetermined value (−1) is written in the image memory 1. Next, using the coordinates of the edge points stored in the image memory 1, the area feature is extracted by the area feature extraction means 3.
Is extracted, and sent to and stored in the area feature storage unit 4. Further, the features of the contour line segment are extracted by the contour line segment extraction means 5, the convergence operation is further corrected, and the data as shown in FIG. 7 is stored in the segment feature storage unit 6.
次にセグメント対応候補抽出手段7が動作し、各画像か
ら得られた輪郭線セグメント間で対応付けを行なう。対
応付けを行なう場合に基本対応条件(エピポーラ条件、
領域条件など)を用い、連続するセグメントを含めて、
セグメント対応のグループの候補として同一平面判定手
段8に送られる。同一平面判定手段8はアフィン変換が
成立するかどうかを判定し、成立する場合は与えられた
セグメントのグループを記憶部に送り、また結果をセグ
メント対応候補抽出手段7に送る。セグメント対応候補
抽出手段7は同一平面判定手段8にデータを与えたグル
ープが同一平面であると判定され続ける限りは更に接続
するセグメントを順次探索し同様の処理を繰り返す。Next, the segment correspondence candidate extraction means 7 operates to make correspondence between contour line segments obtained from each image. Basic correspondence conditions (epipolar condition,
Area conditions, etc.), including consecutive segments,
It is sent to the same-plane determination means 8 as a candidate for a group corresponding to the segment. The coplanarity determining means 8 determines whether or not the affine transformation is established, and when it is established, the given segment group is sent to the storage unit, and the result is sent to the segment correspondence candidate extracting means 7. The segment correspondence candidate extraction means 7 sequentially searches further connected segments and repeats the same processing as long as it is determined that the group to which the data is given to the same plane determination means 8 is on the same plane.
その結果セグメントグループ記憶部9には同一平面を構
成するセグメント対のグループのみが記録され、第14図
に示す如きセグメント対のグループが形成される。特に
セグメント対応候補抽出手段7から出力された候補の中
で、誤った対応を含んだグループは連続するセグメント
が少なく、かつ同一平面に構成する可能性が少ない。そ
のため、セグメントグループ記憶部9に記憶されたグル
ープには、誤って対応しているグループが少なく、しか
も誤って対応しているグループは少数のセグメントによ
って構成されることになる。またセグメント対応候補抽
出手段7から同一平面判定手段8へ順次与えられる対応
候補が同一平面を構成していない場合にはその段階でセ
グメント対応候補抽出手段7が探索を停止するために探
索対象はそれまでの分だけになり、無駄時間が省ける。As a result, only the group of segment pairs forming the same plane is recorded in the segment group storage unit 9, and the group of segment pairs as shown in FIG. 14 is formed. In particular, among the candidates output from the segment correspondence candidate extraction means 7, the group including an incorrect correspondence has few continuous segments and is unlikely to be formed on the same plane. Therefore, the groups stored in the segment group storage unit 9 are erroneously associated with a small number of groups, and the erroneously associated groups are composed of a small number of segments. Further, when the correspondence candidates sequentially given from the segment correspondence candidate extraction means 7 to the same plane determination means 8 do not form the same plane, the segment correspondence candidate extraction means 7 stops the search at that stage, so the search target is that. It will be only the amount up to and you can save the dead time.
次にセグメントグループ記憶部9に記憶されている各グ
ループはグループ評価手段10により評価され、選択手段
11により前記(3)式に最大の評価値Gを持つものが選
択され、誤って対応しているグループは削除される。最
後に三次元座標計算手段12により、グループを構成する
各セグメント対の三次元座標が計算され、出力される。
第7図から得られた三次元像、即ち、両カメラの中心点
から見た像(a)、正面像(b)、側面像(c)、平面
像(d)を第15図に示す。Next, each group stored in the segment group storage unit 9 is evaluated by the group evaluation unit 10 and selected by the selection unit.
According to 11, the one having the maximum evaluation value G in the formula (3) is selected, and the corresponding group is deleted erroneously. Finally, the three-dimensional coordinate calculating means 12 calculates and outputs the three-dimensional coordinates of each segment pair forming the group.
FIG. 15 shows a three-dimensional image obtained from FIG. 7, that is, an image (a), a front image (b), a side image (c), and a plane image (d) viewed from the center points of both cameras.
以上の実施例は画素を連結したセグメントを対応単位と
しているが、画素またはエッジ点を対応単位として直接
処理する場合は第16図のブロック図に示す構成の装置で
処理を行なう。In the above embodiment, the segment in which the pixels are connected is used as the corresponding unit, but when the pixel or the edge point is directly processed as the corresponding unit, the processing is performed by the device having the configuration shown in the block diagram of FIG.
この装置構成は第1図に示した輪郭線セグメントを対応
単位として用いる装置に比して、領域及び輪郭線セグメ
ントを抽出し、記憶する手段参照符号3,4,5,6を削除
し、他の部分に若干の変更を加えた装置である。各部の
参照符号は第1図に対応して付与してある。ここでは第
1図の構成と異なる点を中心に簡単に述べる。Compared to the device shown in FIG. 1 which uses the contour line segment as a corresponding unit, this device configuration deletes the reference numerals 3, 4, 5 and 6 for extracting and storing the region and the contour line segment, and others. This is a device with some changes. Reference numerals of the respective parts are given corresponding to FIG. Here, a brief description will be given focusing on the points different from the configuration of FIG.
画像メモリ1に入力された画像は画像処理手段2により
処理される。エッジ点の場合は輪郭線セグメントを用い
る場合と同様にエッジ抽出、細線化、端点延長などの処
理が行なわれる。更にいずれの場合もカメラの輻輳運転
の補正を行なう。The image input to the image memory 1 is processed by the image processing means 2. In the case of an edge point, processing such as edge extraction, thinning, and end point extension is performed as in the case of using the contour line segment. Further, in any case, the convergence operation of the camera is corrected.
次に点対応候補抽出手段17(第1図のセグメント対応候
補抽出手段7に相当)が動作し、複数の画像間でエピポ
ーラ条件を満たす点の対が探索される。更にその点の近
傍に位置し、かつ対応している点の対を探索し、順次同
一平面判定手段8に送出する。その判定結果により探索
を停止または継続する点に関しては前述の実施例と同様
である。Next, the point correspondence candidate extraction means 17 (corresponding to the segment correspondence candidate extraction means 7 in FIG. 1) operates to search for a pair of points satisfying the epipolar condition among a plurality of images. Further, a pair of points located near and corresponding to the point is searched for and sequentially sent to the coplanar determination means 8. The point that the search is stopped or continued according to the determination result is the same as in the above-described embodiment.
同一平面判定手段8は第1図の輪郭線セグメントを処理
する装置において始点及び終点を用いる部分を、与えら
れた点自体の座標を用いるように変更され、各点が同一
平面を構成する場合のみ点グループ記憶部19(第1図の
セグメントグループ記憶部9に相当)に記録する。The coplanarity determining means 8 is modified so that the part using the start point and the end point in the apparatus for processing the contour line segment of FIG. 1 uses the coordinates of the given point itself, and only when each point composes the same plane. It is recorded in the point group storage unit 19 (corresponding to the segment group storage unit 9 in FIG. 1).
グループ評価手段10はグループそれぞれについて、各グ
ループを構成する点の対の特徴を比較し、各点の対それ
ぞれに関して、明るさ,エッジ強度などの特徴が近く、
且つグループを構成する画素数、点数が多い対ほど高い
評価値Gを与える。その結果は点グループ記憶部9にグ
ループ単位で記録される。The group evaluation means 10 compares, for each group, the characteristics of a pair of points forming each group, and the characteristics of brightness, edge strength, etc. are close for each pair of points,
In addition, a higher evaluation value G is given to a pair having a larger number of pixels and points in the group. The result is recorded in the point group storage unit 9 for each group.
選択手段11は同一の画素又はエッジ点を含むグループ間
で評価値Gを比較し、最大値を有するグループ以外のグ
ループを削除する。その結果残ったグループを三次元座
標計算手段12に送出し、グループを構成する各点の対の
三次元空間中での座標を計算し、出力する。The selection means 11 compares the evaluation values G between the groups including the same pixel or edge point, and deletes the groups other than the group having the maximum value. The group remaining as a result is sent to the three-dimensional coordinate calculating means 12, and the coordinates of the pair of points forming the group in the three-dimensional space are calculated and output.
上記本実施例では輪郭線セグメント及び画素、エッジ点
を対応単位として、画像間で対応を行ない三次元座標を
求める方法に付いて述べたが、本発明は他の方法によっ
て得られた点(2次微分ゼロクロッシングなど)や、そ
の点を追跡することにより得られるセグメントを単位と
する場合にも適用可能であることは言うまでもない。In the above-described embodiment, the method of determining the three-dimensional coordinates by performing the correspondence between the images using the contour line segment, the pixel, and the edge point as the correspondence unit has been described. However, the present invention provides points (2) obtained by other methods. Needless to say, it is also applicable to the case where the unit is a segment obtained by tracing the point, such as the second derivative zero crossing).
以上の如く本発明によれば、従来セグメントや画素を単
位として対応付けを行ない、グループ分けを行なう場
合、組合わせの数が多いために処理時間を要し、また対
応の信頼性も低かったが、探索時にグループを構成する
対が同一の三次元平面を構成することを条件とすること
により、探索が局限されることになり、対象になる組み
合わせが少なくなる。従って本発明では、処理時間が短
縮され、また誤った対応ほどグループが小さくなるため
に選択手段に削除される可能性が大であるから、より信
頼性の高い対応が得られる。As described above, according to the present invention, in the case where the association is performed in the unit of the conventional segment or pixel and the grouping is performed, the processing time is required because the number of combinations is large, and the reliability of the association is low. As long as the pairs forming a group form the same three-dimensional plane at the time of search, the search is limited and the number of target combinations is reduced. Therefore, according to the present invention, the processing time is shortened, and since there is a high possibility that the wrong means will delete the group because the group becomes smaller, a more reliable correspondence can be obtained.
第1図は本発明方法を輪郭線セグメントを対応単位とし
て実施するための装置の構成を示すブロック図、第2図
(a),(b)はステレオカメラにより得られた画像で
あり、(a)は左画面を、(b)は右画面を示し、第3
図(a)は第2図(b)の右画面にエッジ検出、細線化
を行なった例、(b)は更に端点延長を行なった例、第
4図は輪郭線セグメントの作成方法を示すフローチャー
ト、第5図は輪郭線セグメントを作成した例、第6図
(a)は平行に設置されたカメラの位置関係を示す模式
図、(b)は輻輳運動を行なうカメラの位置関係を示す
模式図、第7図(a),(b)は輻輳運動を補正してあ
り、(a)は左画面,(b)は右画面を示し、第8図は
セグメント対の接続関係の説明図、第9図はセグメント
の対応関係の説明図、第10図は多重対応の説明図、第11
図は多重対応から正しい対応を選択する方法の説明図、
第12図は輪郭線セグメントのデータ表現の模式図、第13
図は2つの画面間で対応するセグメントのグループの説
明図、第14図は実際に得られたグループの対応例、第15
図は最終的に得られる三次元像の例、第16図は本発明方
法を画素またはエッジ点を対応単位として実施するため
の装置の構成を示すブロック図である。 1……画像メモリ、2……画像処理装置 7(17)……セグメント対応候補抽出手段(点対応候補
抽出手段)、8……同一平面判定手段 10……グループ評価手段FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for carrying out the method of the present invention with a contour segment as a corresponding unit, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are images obtained by a stereo camera. ) Shows the left screen and (b) shows the right screen.
2A is an example in which edge detection and thinning are performed on the right screen in FIG. 2B, FIG. 4B is an example in which end points are further extended, and FIG. 4 is a flowchart showing a method for creating a contour segment. FIG. 5 is an example in which contour line segments are created, FIG. 6 (a) is a schematic view showing the positional relationship of cameras installed in parallel, and FIG. 5 (b) is a schematic view showing the positional relationship of cameras performing vergence movement. 7 (a) and 7 (b) correct the vergence movement, FIG. 7 (a) shows the left screen, and FIG. 7 (b) shows the right screen. FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram of the correspondence relationship of segments, FIG. 10 is an explanatory diagram of multiple correspondence, and FIG.
The figure is an explanatory diagram of the method to select the correct correspondence from multiple correspondence,
Fig. 12 is a schematic diagram of the data representation of contour line segments, Fig. 13
The figure is an explanatory diagram of the groups of the corresponding segments between the two screens, and Fig. 14 is the correspondence example of the groups actually obtained, Fig. 15
FIG. 16 is an example of a finally obtained three-dimensional image, and FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for carrying out the method of the present invention by using pixels or edge points as corresponding units. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image memory, 2 ... Image processing device 7 (17) ... Segment correspondence candidate extraction means (point correspondence candidate extraction means), 8 ... Same plane determination means 10 ... Group evaluation means
Claims (1)
異なる位置で撮像した各画像上での位置を特定する画像
処理方法において、 前記各画像それぞれから共通の特徴を有する画素または
画素を連結した線分を得、 複数の画像間で対応する画素または線分の対を順次抽出
しつつ、それらが三次元空間中で同一平面を構成してい
るか否かを判定し、 同一平面を構成している画素または線分の対についての
み複数の画像間で対応度の評価を行うことにより認識対
象の各画像上での位置を特定することを特徴とする画像
処理方法。1. An image processing method for identifying a position on each image obtained by picking up the same recognition target located in a three-dimensional space at different positions, wherein pixels or pixels having common characteristics are identified from each of the images. Obtains connected line segments, sequentially extracts pairs of corresponding pixels or line segments between multiple images, determines whether or not they form the same plane in three-dimensional space, and forms the same plane. An image processing method characterized in that the position of each recognition target image on each image is specified by evaluating the degree of correspondence between a plurality of images only for a pair of pixels or line segments that are being processed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078778A JPH0762871B2 (en) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | Image processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078778A JPH0762871B2 (en) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | Image processing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63244174A JPS63244174A (en) | 1988-10-11 |
| JPH0762871B2 true JPH0762871B2 (en) | 1995-07-05 |
Family
ID=13671353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62078778A Expired - Lifetime JPH0762871B2 (en) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | Image processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762871B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011022805A (en) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Nippon Signal Co Ltd:The | Image processor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001338279A (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | 3D shape measuring device |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62078778A patent/JPH0762871B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011022805A (en) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Nippon Signal Co Ltd:The | Image processor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63244174A (en) | 1988-10-11 |
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