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JP4762880B2 - Image processing system - Google Patents

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JP4762880B2 JP2006349515A JP2006349515A JP4762880B2 JP 4762880 B2 JP4762880 B2 JP 4762880B2 JP 2006349515 A JP2006349515 A JP 2006349515A JP 2006349515 A JP2006349515 A JP 2006349515A JP 4762880 B2 JP4762880 B2 JP 4762880B2
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Description

本発明は、原画像のノイズ強度を推定する画像処理システムに関する。   The present invention relates to an image processing system that estimates noise intensity of an original image.

特許文献1には、車外の景色を撮像した一対の画像を入力としたステレオマッチング処理によって、視差を画素ブロック単位で算出し、これに基づいて車外の状況を監視するステレオ式車外監視装置が開示されている。この監視装置では、視差の算出単位である個々の画素ブロックに関して、画素ブロック中の隣接画素間における輝度変化量と、輝度判定しきい値との比較によって、輝度変化の大きな画素ブロックが特定される。そして、この特定された画素ブロックに関する視差のみが、物体認識で使用する有効距離データとして用いられ、それ以外は無効とされる。輝度判定しきい値は、例えば、過剰な数の距離データが算出されがちな日中では大きな値に設定され、距離データの数が不足しがちな夜間では小さな値に設定されるといった如く、有効距離データの数に応じて自動的に調整される。このように、監視環境(撮像環境)に応じて輝度判定しきい値を調整することで、環境に依存することなく、必要な数の距離データを安定して確保できる。
特開2001−67484号公報
Patent Document 1 discloses a stereo-type vehicle exterior monitoring device that calculates a parallax in units of pixel blocks by a stereo matching process using a pair of images obtained by capturing a scene outside the vehicle, and monitors conditions outside the vehicle based on the parallax. Has been. In this monitoring apparatus, a pixel block having a large luminance change is identified by comparing a luminance change amount between adjacent pixels in the pixel block with a luminance determination threshold for each pixel block that is a unit for calculating parallax. . Only the parallax related to the specified pixel block is used as effective distance data used in object recognition, and the others are invalidated. For example, the luminance judgment threshold is set to a large value during the day when an excessive number of distance data is likely to be calculated, and is set to a small value at night when the number of distance data tends to be insufficient. It is automatically adjusted according to the number of distance data. Thus, by adjusting the luminance determination threshold according to the monitoring environment (imaging environment), it is possible to stably secure the necessary number of distance data without depending on the environment.
JP 2001-67484 A

しかしながら、上述した特許文献1では、原画像に重畳しているノイズについては何ら考慮されていない。   However, in Patent Document 1 described above, no consideration is given to noise superimposed on the original image.

そこで、本発明の目的は、原画像に補正処理を施すことによって得られる補正画像から、原画像のノイズ強度を推定できる新規な手法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a novel technique that can estimate the noise intensity of an original image from a corrected image obtained by performing correction processing on the original image.

かかる課題を解決すべく、本発明は、判定部と、逆補正部と、ノイズ推定部とを有し、原画像に補正処理を施すことによって得られる補正画像から原画像のノイズ強度を推定する画像処理システムを提供する。判定部は、補正画像において、画素ブロック内のそれぞれの隣接画素間の輝度変化量を輝度判定しきい値と比較することによって、輝度変化が小さい画素ブロックを第1の画素ブロックとして複数抽出する。逆補正部は、判定部によって抽出された複数の第1の画素ブロックに対して、補正処理の逆補正処理を施す。ノイズ強度推定部は、逆補正部によって逆補正処理が施された複数の第1の画素ブロックに関して、隣接画素間の輝度変化量のヒストグラムを生成するとともに、このヒストグラム上における輝度変化量が0である原点近傍の出現頻度分布を原画像のノイズ強度分布と推定する。   In order to solve this problem, the present invention has a determination unit, a reverse correction unit, and a noise estimation unit, and estimates the noise intensity of the original image from the corrected image obtained by performing correction processing on the original image. An image processing system is provided. The determination unit extracts a plurality of pixel blocks having a small luminance change as a first pixel block by comparing a luminance change amount between each adjacent pixel in the pixel block with a luminance determination threshold value in the corrected image. The reverse correction unit performs reverse correction processing of the correction processing on the plurality of first pixel blocks extracted by the determination unit. The noise intensity estimation unit generates a histogram of the luminance change amount between adjacent pixels for the plurality of first pixel blocks subjected to the reverse correction process by the reverse correction unit, and the luminance change amount on the histogram is 0. An appearance frequency distribution near a certain origin is estimated as a noise intensity distribution of the original image.

ここで、本発明において、ノイズ強度推定部は、原点近傍に存在する出現頻度のピーク高さに応じて、出現頻度の高さに関するしきい値レベルを設定するとともに、このしきい値レベルの出現頻度を有する輝度変化量に基づいて、ノイズ強度推定値を算出することが好ましい。この場合、ノイズ強度推定部は、しきい値レベルの出現頻度を一方が上回り、他方が下回る互いに隣接した一対の輝度変化量を入力とした補間演算によって、ノイズ強度推定値を整数レベルよりも細かい分解能で算出してもよい。   Here, in the present invention, the noise intensity estimation unit sets a threshold level for the appearance frequency according to the peak height of the appearance frequency existing in the vicinity of the origin, and the appearance of the threshold level. It is preferable to calculate a noise intensity estimated value based on a luminance change amount having a frequency. In this case, the noise intensity estimator obtains a noise intensity estimated value smaller than the integer level by an interpolation operation using a pair of adjacent brightness change amounts as input, one of which exceeds the threshold frequency appearance frequency and the other is less than the other. You may calculate with resolution.

また、本発明において、ノイズ強度推定部によって算出されたノイズ強度推定値に応じて、輝度判定しきい値を調整する調整部をさらに設けてもよい。この場合、調整部は、ノイズ強度推定値が大きくなるほど、輝度判定しきい値を大きくすることが好ましい。   In the present invention, an adjustment unit may be further provided that adjusts the luminance determination threshold value according to the noise intensity estimation value calculated by the noise intensity estimation unit. In this case, the adjustment unit preferably increases the luminance determination threshold value as the noise intensity estimation value increases.

また、本発明において、判定部は、平均輝度が下限値以下の画素ブロック、および、平均輝度が上限値以上の画素ブロックについては、第1の画素ブロックとして抽出しないことが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the determination unit does not extract a pixel block whose average luminance is equal to or lower than the lower limit value and a pixel block whose average luminance is equal to or higher than the upper limit value as the first pixel block.

さらに、本発明において、一対の画像を入力としたステレオマッチング処理を行うことによって、距離データを画素ブロック単位で算出するステレオマッチング部とをさらに設けてもよい。この場合、判定部は、補正画像において、隣接画素間の輝度変化量を輝度判定しきい値と比較することによって、輝度変化が大きい画素ブロックを第2の画素ブロックとして抽出するとともに、この第2の画素ブロックに関して算出された距離データを、物体認識を行う際に使用する有効距離データとして特定することが好ましい。   Further, in the present invention, a stereo matching unit that calculates distance data in units of pixel blocks by performing stereo matching processing using a pair of images as input may be further provided. In this case, the determination unit extracts the pixel block having a large luminance change as the second pixel block by comparing the luminance change amount between adjacent pixels with the luminance determination threshold in the corrected image. It is preferable to specify the distance data calculated for the pixel block as effective distance data used when performing object recognition.

輝度変化の少ない画素ブロックをサンプルとしたヒストグラムの特性として、輝度変化量が0である原点近傍に出現頻度が集中する。理論的には原点のみに出現するが、実際にはノイズの影響があるので、略原点を中心としたピーク形状を形成する。一方、画素ブロック内に物体に起因したエッジが多少入っている場合、このエッジは原点近傍のピーク形状には含まれず、原点近傍から比較的離れた位置において別のピークとなって現れる。このような特性に鑑み、ヒストグラム中の原点近傍の出現頻度分布を、原画像のノイズ強度分布と推定することができる。   Appearance frequencies are concentrated near the origin where the amount of change in luminance is 0 as the characteristics of a histogram using pixel blocks with little change in luminance as samples. Theoretically, it appears only at the origin, but since it is actually affected by noise, a peak shape is formed with the approximate origin at the center. On the other hand, when there are some edges due to the object in the pixel block, these edges are not included in the peak shape near the origin and appear as another peak at a position relatively far from the vicinity of the origin. In view of such characteristics, the appearance frequency distribution near the origin in the histogram can be estimated as the noise intensity distribution of the original image.

図1は、画像処理システムを適用したステレオ式物体認識装置のブロック図である。この物体認識装置は、ステレオカメラ1と、画像処理システム2と、物体認識部3とを主体に構成されており、画像に写し出された検出対象物の実空間上の位置を認識する。ステレオカメラ1は、メインカメラ1aと、サブカメラ1bとを有し、所定の間隔で撮像を繰り返すことによって、一対の原画像(受光画像)を時系列的に出力する。画像処理システム2は、その主要な機能として、時系列的に撮像された一対の画像を入力としたステレオマッチング処理を行い、距離データを生成する。物体認識部3は、画像処理システム2によって生成された距離データ(実際には、後述する有効距離データ)に基づいて、検出対象物を認識し、その実空間上の位置を算出する。   FIG. 1 is a block diagram of a stereo object recognition apparatus to which an image processing system is applied. This object recognizing device is mainly composed of a stereo camera 1, an image processing system 2, and an object recognizing unit 3, and recognizes a position in real space of a detection target imaged in an image. The stereo camera 1 has a main camera 1a and a sub camera 1b, and outputs a pair of original images (light reception images) in time series by repeating imaging at a predetermined interval. As its main function, the image processing system 2 performs stereo matching processing using a pair of images taken in time series as input, and generates distance data. The object recognition unit 3 recognizes the detection target based on the distance data generated by the image processing system 2 (in practice, effective distance data described later), and calculates the position in the real space.

画像処理システム2は、補正部4と、ステレオマッチング部5と、判定部6と、逆補正部7と、ノイズ強度推定部8と、調整部9とで構成されている。この処理システム2の特徴は、基本的な処理機構4〜6にフィードバック機構7〜9を新たに追加した点にあり、後者によって、ノイズ強度の推定機能と、これに基づく輝度判定しきい値DCDXthの調整機能とが実現される。   The image processing system 2 includes a correction unit 4, a stereo matching unit 5, a determination unit 6, a reverse correction unit 7, a noise intensity estimation unit 8, and an adjustment unit 9. This processing system 2 is characterized in that feedback mechanisms 7 to 9 are newly added to the basic processing mechanisms 4 to 6, and the latter makes it possible to estimate a noise intensity and a luminance determination threshold value DCDXth based thereon. Adjustment function is realized.

補正部4は、ステレオカメラ1から出力された一対の原画像に対して、各種の補正処理を施して、補正画像を生成する。補正処理は、原画像に重畳しているノイズの変調を生じるあらゆる処理をすべて含み、例えば、原画像の輝度補正(ガンマ補正等)、カメラ1a,1b内のCCD特性に応じた補正、システムの周囲温度に応じた補正、各種のフィルタ処理等が挙げられる。これらの補正処理は、テーブル・ルック・アップ方式(すなわち、予め用意されたテーブルを参照して補正を行う方式)や所定の数式を用いた数値演算等によって行われる。   The correction unit 4 performs various correction processes on the pair of original images output from the stereo camera 1 to generate a corrected image. The correction process includes all processes that cause modulation of noise superimposed on the original image. For example, luminance correction (gamma correction, etc.) of the original image, correction according to the CCD characteristics in the cameras 1a and 1b, Examples include correction according to the ambient temperature and various filter processes. These correction processes are performed by a table look-up method (that is, a method in which correction is performed with reference to a table prepared in advance), a numerical operation using a predetermined mathematical expression, or the like.

ステレオマッチング部5は、補正部4より出力された一対の補正画像を入力としたステレオマッチング処理を行い、距離データdij(視差dij)を画素ブロック単位で算出する。図2に示すように、視差dijの算出単位は、メインカメラ1aの基準画像(メインカメラ1aの補正画像)を縦横に分割することによって得られる画素ブロックPBij(画像の一部を構成する小領域)である。例えば、基準画像のサイズが512×200画素、一画素ブロックPBijのサイズが4×4の場合、一フレーム相当の撮像画像から、最大で画素ブロックPBijの個数相当(128×50個)の視差群が算出される。視差dijは、算出単位である画素ブロックPBijに関する水平方向のずれ量であり、画素ブロックPBijに写し出された対象物までの距離と大きな相関がある。すなわち、画素ブロックPBij内に写し出されている対象物がステレオカメラ1に近いほど、この画素ブロックPBijの視差dijは大きくなり、対象物が遠いほど視差dijは小さくなる(無限に遠い場合、視差dijは0になる)。ある画素ブロックPBij(相関元)に関する視差dijを算出する場合、この画素ブロックPBijの輝度特性と相関を有する領域(相関先)を比較画像(サブカメラ1bの補正画像)において特定する。上述したように、ステレオカメラ1から対象物までの距離は、基準画像と比較画像との間における水平方向のずれ量として現れる。したがって、比較画像において相関先を探索する場合、相関元となる画素ブロックPBijのj座標と同じ水平線(エピポーラライン)上を探索すればよい。ステレオマッチング部5は、相関元のi座標を基準に設定された所定の探索範囲内において、エピポーラライン上を一画素ずつシフトしながら、相関元と相関先の候補との間の相関性を順次評価する(ステレオマッチング)。2つの画素ブロックの相関は、例えば、輝度差絶対和または輝度差自乗和といった周知の相関評価値を用いて評価することができる。そして、原則として、最も相関が高いと判断される相関先(相関先の候補の内のいずれか)の水平方向のずれ量が、その画素ブロックPBijの視差dijとなる。画素ブロックPBij内に写し出された対象物の実空間上の位置(X,Y,Z)は、この画素ブロックPBijの画像平面上の座標(i,J)と、その視差dijとを入力とした座標変換によって一義的に特定される。   The stereo matching unit 5 performs a stereo matching process using the pair of corrected images output from the correction unit 4 as input, and calculates distance data dij (parallax dij) for each pixel block. As shown in FIG. 2, the unit for calculating the parallax dij is a pixel block PBij obtained by dividing a reference image (corrected image of the main camera 1a) of the main camera 1a vertically and horizontally (a small area constituting a part of the image). ). For example, when the size of the reference image is 512 × 200 pixels and the size of one pixel block PBij is 4 × 4, a parallax group corresponding to the maximum number of pixel blocks PBij (128 × 50) from a captured image corresponding to one frame. Is calculated. The parallax dij is a horizontal shift amount with respect to the pixel block PBij that is a calculation unit, and has a large correlation with the distance to the object projected on the pixel block PBij. That is, the closer the object projected in the pixel block PBij is to the stereo camera 1, the larger the parallax dij of this pixel block PBij, and the smaller the object, the smaller the parallax dij (if the object is infinitely far away, the parallax dij Becomes 0). When calculating the parallax dij related to a certain pixel block PBij (correlation source), a region (correlation destination) having a correlation with the luminance characteristic of the pixel block PBij is specified in the comparison image (corrected image of the sub camera 1b). As described above, the distance from the stereo camera 1 to the object appears as a horizontal shift amount between the reference image and the comparison image. Therefore, when searching for the correlation destination in the comparison image, it is only necessary to search on the same horizontal line (epipolar line) as the j coordinate of the pixel block PBij as the correlation source. The stereo matching unit 5 sequentially shifts the correlation between the correlation source and the correlation destination candidates while shifting one pixel at a time on the epipolar line within a predetermined search range set based on the i coordinate of the correlation source. Evaluate (stereo matching). The correlation between the two pixel blocks can be evaluated using a well-known correlation evaluation value such as a luminance difference absolute sum or a luminance difference square sum. In principle, the amount of horizontal shift of the correlation destination (one of the correlation destination candidates) determined to have the highest correlation is the parallax dij of the pixel block PBij. The position (X, Y, Z) in the real space of the object projected in the pixel block PBij has the coordinates (i, J) on the image plane of the pixel block PBij and its parallax dij as inputs. It is uniquely identified by coordinate transformation.

判定回路6は、一方の補正画像(例えば基準画像)を参照して、画素ブロックPBij内の水平方向に輝度エッジ(輝度変化)を評価することにより、ステレオマッチング部5において算出された距離データdijにフィルタリング処理を施す。図3は、画素ブロックPBij内の輝度エッジの説明図である。ある画素ブロックPBijにおいて、水平方向において隣接した画素対の輝度変化量(絶対値)Δp1〜Δp16が算出される。ただし、一番左側の画素列(p11,p12,p13,P14)に関しては、左側に隣接した画素ブロックの一番右側の画素列から輝度変化量(Δp1,Δp5,Δp9,Δp13)が算出される。つぎに、これらの輝度変化量Δp1〜Δp16のうち、輝度判定しきい値DCDXth以上のものの数(すなわち、輝度のエッジ数)がカウントされる。この輝度判定しきい値DCDXthは、後述するフィードバック制御により、調整部9によって適切に設定される。判定部6は、それぞれの画素ブロックPBijに関して、輝度判定しきい値DCDXth以上の値を有する輝度変化量Δpの個数をエッジ数としてカウントする(エッジ数は0から16の範囲内となる)。   The determination circuit 6 refers to one corrected image (for example, a reference image) and evaluates the luminance edge (luminance change) in the horizontal direction in the pixel block PBij, thereby calculating the distance data dij calculated in the stereo matching unit 5. Is subjected to filtering processing. FIG. 3 is an explanatory diagram of luminance edges in the pixel block PBij. In a certain pixel block PBij, luminance change amounts (absolute values) Δp1 to Δp16 of pixel pairs adjacent in the horizontal direction are calculated. However, for the leftmost pixel column (p11, p12, p13, P14), the luminance change amount (Δp1, Δp5, Δp9, Δp13) is calculated from the rightmost pixel column of the pixel block adjacent to the left side. . Next, of these luminance change amounts Δp1 to Δp16, the number of luminance determination threshold values DCDXth or more (that is, the number of luminance edges) is counted. The luminance determination threshold value DCDXth is appropriately set by the adjustment unit 9 by feedback control described later. The determination unit 6 counts the number of luminance change amounts Δp having a value equal to or greater than the luminance determination threshold value DCDXth for each pixel block PBij as the number of edges (the number of edges is in the range of 0 to 16).

判定部6は、所定の個数(例えば4個)以上のエッジ数を有する画素ブロックPBijを有効ブロックとして抽出し、有効ブロックに関する距離データdijを有効距離データd'ijとして物体認識部3に出力する。水平方向の輝度変化が少ない画素ブロックPBij、換言すれば、輝度的な特徴(テクスチャ)があまりないような画素ブロックPBijは、ステレオマッチング部5においてマッチングが取れたとしても、その視差dijの信頼性は低いことが多い。そこで、テクスチャがあまりない画素ブロックPBijについては、その視差dijを無効にすることで、有効距離データd'ijの信頼性を高めている。物体認識部3は、判定部6から出力された信頼性の高い有効距離データd'ijに基づいて、検出対象物の認識を行う。   The determination unit 6 extracts pixel blocks PBij having a predetermined number of edges (for example, 4) or more as effective blocks, and outputs distance data dij related to effective blocks to the object recognition unit 3 as effective distance data d′ ij. . Even if a pixel block PBij with little change in luminance in the horizontal direction, in other words, a pixel block PBij with little luminance feature (texture), is matched in the stereo matching unit 5, the reliability of the parallax dij Are often low. Thus, the reliability of the effective distance data d′ ij is improved by invalidating the parallax dij for the pixel block PBij having no texture. The object recognition unit 3 recognizes the detection target based on the highly reliable effective distance data d′ ij output from the determination unit 6.

また、判定部6は、所定の個数(例えば0または1個)以下のエッジ数を有する画素ブロックPBij(輝度変化が小さく、テクスチャがないもの)を無効ブロックIBとして複数抽出し、無効ブロックIBに関する情報(輝度変化量Δpを含む)を逆補正部7に出力する。本実施形態では、複数の無効ブロックIBをサンプルとした統計処理によって、原画像に重畳しているノイズの強度を推定する。統計的傾向の顕在化という観点でいえば、画面中に分散して多数のサンプルを確保することが好ましい。また、例えば自動車に搭載される前方監視システム等のように、撮像する景色がある程度決まっている場合には、テクスチャがあまり存在しない画像領域(例えば道路が写し出される部分)にウインドウを設定し、このウインドウ内でサンプルを抽出することが好ましい。   In addition, the determination unit 6 extracts a plurality of pixel blocks PBij (those having a small change in luminance and no texture) having a predetermined number (for example, 0 or 1) of edges as invalid blocks IB, and relate to the invalid blocks IB. Information (including luminance change amount Δp) is output to the reverse correction unit 7. In the present embodiment, the intensity of noise superimposed on the original image is estimated by statistical processing using a plurality of invalid blocks IB as samples. From the viewpoint of the manifestation of a statistical tendency, it is preferable to ensure a large number of samples dispersed in the screen. In addition, when the scenery to be imaged is fixed to some extent, such as in a front monitoring system mounted on a car, a window is set in an image area where there is not much texture (for example, a portion where a road is projected). It is preferred to extract the sample within the window.

なお、無効ブロックIBの抽出に際して、判定部6は、上述したエッジ数に基づく判定に加えて、画素ブロックPBijの輝度平均を考慮してもよい。例えば、平均輝度が下限値(例えば256階調で0)以下の画素ブロックPBijと、平均輝度が上限値(例えば256階調で255)以上の画素ブロックPBとについては、無効ブロックIBとして抽出しないといった如くである。輝度平均を考慮する理由は、完全飽和等している画素ブロックPBijについてはノイズ振幅が測定できないので、これを避けるためである。さらに、これらに加えて、上下の画素ブロックPBijの距離データdijが連続していないことを加味してもよい(この状態は、物体ではなくノイズによるミスマッチの可能性があるため)。   When extracting the invalid block IB, the determination unit 6 may consider the luminance average of the pixel block PBij in addition to the determination based on the number of edges described above. For example, a pixel block PBij whose average luminance is lower than the lower limit value (for example, 0 at 256 gradations) and a pixel block PB whose average luminance is higher than the upper limit value (for example, 255 at 256 gradations) are not extracted as invalid blocks IB. It is like that. The reason for considering the luminance average is to avoid the noise amplitude of the pixel block PBij that is completely saturated or the like, so that it cannot be measured. Further, in addition to these, it may be taken into account that the distance data dij of the upper and lower pixel blocks PBij are not continuous (since this state may be a mismatch due to noise rather than an object).

逆補正部7は、複数の無効ブロックIBのそれぞれに対して、補正部4にて行われた補正処理の逆補正処理を施す。図4は、輝度とノイズ増幅率の関係を示す特性図であり、同図(a)は、補正画像の特性の一例である。受光強度に対する認識画像(物体認識部3への入力画像)のノイズ増幅率は、同図(b)に示すように、輝度全域に亘って一定であることが好ましい。しかしながら、同図(a)に示すように、CCD特性に応じた補正やガンマ補正等が施された補正画像では、ノイズ増幅率は一定ではなく非線形になってしまっている。このようにノイズが変調している状態(補正画像)のままでは、原画像に重畳しているノイズ強度を有効に推定することは困難である。そこで、その前処理として、補正画像から特性・補正分を除去して、同図(b)の状態(補正画像の非線形的なノイズ特性)を同図(a)の状態(原画像本来の線形的なノイズ特性)に戻す処理、すなわち、逆補正処理を行う必要がある。   The reverse correction unit 7 performs reverse correction processing of the correction processing performed by the correction unit 4 on each of the plurality of invalid blocks IB. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the luminance and the noise amplification factor, and FIG. 4A is an example of the characteristic of the corrected image. It is preferable that the noise amplification factor of the recognition image (the input image to the object recognition unit 3) with respect to the received light intensity is constant over the entire luminance as shown in FIG. However, as shown in FIG. 6A, in a corrected image subjected to correction according to CCD characteristics, gamma correction, or the like, the noise amplification factor is not constant but nonlinear. As described above, it is difficult to effectively estimate the noise intensity superimposed on the original image in the state where the noise is modulated (corrected image). Therefore, as the preprocessing, the characteristic / correction is removed from the corrected image, and the state (b) in FIG. 10 (nonlinear noise characteristic of the corrected image) is changed to the state (a) in FIG. Processing to return to the normal noise characteristic), that is, reverse correction processing must be performed.

補正部4における補正内容(すなわち、CCDノイズ特性から認識画像に至るまでのノイズに影響を与える全処理)は既知なので、これに基づいて、逆補正部7における逆補正の内容も一義的に特定される。具体的には、先の補正がテーブル・ルック・アップ方式の場合には、補正時に用いられたテーブルの逆変換テーブルを用意することで、この補正に対応した逆補正が可能になる。また、先の補正が数値演算の場合には、補正時に用いられた数式の逆変換式を用意しておけば、この補正に対応した逆補正が可能になる。このような逆補正処理によって生成された逆補正ブロックRBは、ノイズ強度推定部8に出力される。   Since the correction content in the correction unit 4 (that is, all processes affecting the noise from the CCD noise characteristic to the recognized image) is known, the content of the reverse correction in the reverse correction unit 7 is also uniquely specified based on this. Is done. Specifically, when the previous correction is a table look-up method, an inverse conversion table corresponding to this correction can be performed by preparing an inverse conversion table of the table used at the time of correction. Further, when the previous correction is a numerical calculation, if an inverse conversion formula of the mathematical formula used at the time of correction is prepared, reverse correction corresponding to this correction can be performed. The inverse correction block RB generated by such inverse correction processing is output to the noise intensity estimation unit 8.

ノイズ強度推定部8は、複数の逆補正ブロックRBをサンプルブロックとして用い、図5に示すような、隣接画素間の輝度変化量Δpのヒストグラムを生成する。N個のサンプルブロックより、輝度変化量Δpのサンプルが(N×16)個得られる。これらのサンプルは、輝度変化量の絶対値|Δp|を横軸とした投票空間に順次投票される。これによって得られるヒストグラムの特性として、輝度変化量|Δp|=0の原点近傍に出現頻度が集中する。テクスチャのないブロックをサンプルとしているので、理論的には原点のみに出現するはずだが、実際にはノイズの影響があるので、略原点を中心としたピーク形状を形成する。一方、ブロック内に物体に起因したエッジが多少入っている場合、このエッジは原点近傍のピーク形状には含まれず、原点近傍から比較的離れた位置において別のピークとなって現れる。以上のような理由で、ヒストグラム中の原点近傍の出現頻度分布を、原画像のノイズ強度分布と推定することができる。同図の例では、輝度変化量が0〜|Δp3|の範囲がノイズ強度分布として特定される。   The noise intensity estimation unit 8 uses a plurality of inverse correction blocks RB as sample blocks, and generates a histogram of the luminance change amount Δp between adjacent pixels as shown in FIG. From N sample blocks, (N × 16) samples of luminance change amount Δp are obtained. These samples are sequentially voted in a voting space with the absolute value | Δp | As a characteristic of the histogram obtained by this, the appearance frequency is concentrated in the vicinity of the origin where the luminance change amount | Δp | = 0. Since a block without texture is used as a sample, it should theoretically appear only at the origin, but in reality there is an influence of noise, so a peak shape is formed around the origin. On the other hand, when there are some edges due to the object in the block, these edges are not included in the peak shape near the origin and appear as another peak at a position relatively far from the vicinity of the origin. For the reasons described above, the appearance frequency distribution near the origin in the histogram can be estimated as the noise intensity distribution of the original image. In the example shown in the figure, the range of the luminance change amount from 0 to | Δp3 | is specified as the noise intensity distribution.

なお、本実施形態では、輝度変化量Δpの絶対値ベースでヒストグラムを生成しているが、輝度変化量Δpの符号も考慮したヒストグラムを用いてもよい。   In the present embodiment, the histogram is generated on the basis of the absolute value of the luminance change amount Δp. However, a histogram that also considers the sign of the luminance change amount Δp may be used.

また、ノイズ強度推定部8は、ノイズ強度分布に基づいて、ノイズ強度の目安値となるノイズ強度推定値Nを算出する。具体的には、まず、ノイズ強度分布(ヒストグラム上の原点近傍)に存在する出現頻度のピーク高さが特定される。同図の例では、輝度変化量|Δp|=0がピークなので、ピーク高さは出現頻度k0となる。つぎに、このピーク高さK0に応じて、出現頻度の高さに関するしきい値レベルkthが設定される。このしきい値レベルkthは、例えば、ピーク高さk0を基準にした所定の割合δ(例えば25%)を乗じた値(k0×δ)を用いることができる。そして、このしきい値レベルkthとなる輝度変化量に基づいて、ノイズ強度推定値Nが算出される。   In addition, the noise intensity estimation unit 8 calculates a noise intensity estimated value N that is a reference value of the noise intensity based on the noise intensity distribution. Specifically, first, the peak height of the appearance frequency existing in the noise intensity distribution (near the origin on the histogram) is specified. In the example shown in the figure, since the luminance change amount | Δp | = 0 is the peak, the peak height is the appearance frequency k0. Next, a threshold level kth relating to the appearance frequency is set according to the peak height K0. As this threshold level kth, for example, a value (k0 × δ) obtained by multiplying a predetermined ratio δ (for example, 25%) based on the peak height k0 can be used. Then, a noise intensity estimated value N is calculated on the basis of the luminance change amount that becomes the threshold level kth.

図5において、しきい値kthを一方が上回り、他方が下回る互いに隣接する輝度変化量|Δp2|,|Δp3|のうち、しきい値レベルKthを下回る方の値|Δp3|をノイズ強度推定値Nとしてもよい。また、しきい値レベルKthを上回る方の値|Δp2|としてもよい。この場合、ノイズ強度推定値Nは整数値となる。ノイズ強度推定値Nを整数レベルよりも細かい分解能(小数レベル)で求めたい場合、しきい値レベルkthによって出現頻度がスライスされる互いに隣接した一対の輝度変化量|Δp2|,|Δp3|を入力とした補間演算(例えば線形補間)を行い、その補間値を用いればよい。算出されたノイズ強度推定値Nは、調整部9に出力される。   In FIG. 5, the value | Δp3 | which is lower than the threshold level Kth among the adjacent brightness change amounts | Δp2 | and | Δp3 | N may be used. Alternatively, the value | Δp2 | that exceeds the threshold level Kth may be used. In this case, the noise intensity estimated value N is an integer value. When it is desired to obtain the noise intensity estimated value N with a resolution (decimal level) finer than the integer level, a pair of adjacent luminance change amounts | Δp2 | and | Δp3 | The interpolation calculation (for example, linear interpolation) is performed, and the interpolation value may be used. The calculated noise intensity estimated value N is output to the adjustment unit 9.

調整部9は、ノイズ強度推定値Nに応じて、輝度判定しきい値DCDXthを調整し、これを判定部6にフィードバックする。輝度判定しきい値DCDXthは、ノイズ強度推定値Nが大きくなるほど大きな値に設定される。例えば、ノイズ強度推定値Nに一定値αを乗じた値をゲインとし、これを現在の輝度判定しきい値DCDXthに乗じることによって、新たな輝度判定しきい値DXCDthを算出することができる。ノイズ強度推定値Nが大きいということは、現状の輝度判定しきい値DCDXthでは判定が緩く、画像中のノイズのキャンセルが十分でないことを意味する。この場合には、輝度判定しきい値DCDXthを現在値よりも大きな値に設定することによって、判定部6における輝度エッジの判定基準を現在よりも厳しくする(これによって、ノイズ・キャンセルが強化される)。なお、輝度判定しきい値DCDXthの急激な変動を抑制するために、ノイズ強度推定値Nに対して時間的・空間的な平滑処理を施した上で使用することが好ましい。   The adjustment unit 9 adjusts the luminance determination threshold value DCDXth according to the noise intensity estimated value N, and feeds it back to the determination unit 6. The luminance determination threshold value DCDXth is set to a larger value as the noise intensity estimated value N increases. For example, a new luminance determination threshold value DXCDth can be calculated by multiplying the noise intensity estimation value N by a constant value α as a gain and multiplying the current luminance determination threshold value DCDXth by this gain. A large noise intensity estimated value N means that the current luminance determination threshold value DCDXth makes a loose determination and the cancellation of noise in the image is not sufficient. In this case, by setting the luminance determination threshold value DCDXth to a value larger than the current value, the determination criterion of the luminance edge in the determination unit 6 is made stricter than the current value (this enhances noise cancellation). ). In order to suppress a rapid change in the luminance determination threshold value DCDXth, it is preferable to use the noise intensity estimated value N after performing a temporal and spatial smoothing process.

本実施形態によれば、輝度変化量が0である原点近傍にノイズに起因した出現頻度が集中し、エッジに起因した出現頻度は原点から離れた位置に出現するというヒストグラム特性を利用して、原点近傍の出現頻度分布を原画像のノイズ強度分布と推定することができる。   According to the present embodiment, using the histogram characteristic that the appearance frequency due to noise is concentrated near the origin where the luminance change amount is 0, and the appearance frequency due to the edge appears at a position away from the origin, The appearance frequency distribution near the origin can be estimated as the noise intensity distribution of the original image.

また、ノイズ強度分布に基づいてノイズ強度推定値Nを算出し、これを用いて輝度判定しきい値DCDXthをフィードバック制御することで、物体認識で使用される有効距離データd'ijの精度の向上を図ることができる。なお、ノイズ強度推定値Nの別の用途として、距離データdijの信頼度(視差のばらつき具合)を算出するために用いてもよい。   Further, the accuracy of the effective distance data d′ ij used in object recognition is improved by calculating the noise intensity estimated value N based on the noise intensity distribution and using this to feedback control the luminance determination threshold value DCDXth. Can be achieved. As another use of the noise intensity estimated value N, it may be used to calculate the reliability (disparity variation degree) of the distance data dij.

なお、上述した実施形態では、画素ブロックPBijにおける水平方向の輝度変化量Δpを輝度判定しきい値DCDXthと比較することによって、画素ブロックPBijの輝度の変化の大小(テクスチャの強弱)を評価している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、垂直方向の輝度変化量、または、垂直方向および水平方向の双方の輝度変化量に基づいて、かかる評価を行ってもよい。   In the above-described embodiment, the amount of change in the brightness of the pixel block PBij (the strength of the texture) is evaluated by comparing the amount of change Δp in the horizontal direction of the pixel block PBij with the brightness determination threshold value DCDXth. Yes. However, the present invention is not limited to this, and the evaluation may be performed based on the luminance change amount in the vertical direction or the luminance change amounts in both the vertical direction and the horizontal direction.

画像処理システムを適用したステレオ式物体認識装置のブロック図Block diagram of a stereo object recognition device to which an image processing system is applied 画像平面上に設定される画素ブロックの説明図Explanatory drawing of the pixel block set on the image plane 画素ブロック内の輝度エッジの説明図Explanatory diagram of luminance edge in pixel block 輝度とノイズ増幅率の関係を示す特性図Characteristic diagram showing the relationship between brightness and noise gain 隣接画素間の輝度変化量のヒストグラムを示す図The figure which shows the histogram of the luminance variation between adjacent pixels

符号の説明Explanation of symbols

1 ステレオカメラ
1a メインカメラ
1b サブカメラ
2 画像処理システム
3 物体認識部
4 補正部
5 ステレオマッチング部
6 判定部
7 逆補正部
8 ノイズ強度推定部
9 調整部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stereo camera 1a Main camera 1b Sub camera 2 Image processing system 3 Object recognition part 4 Correction | amendment part 5 Stereo matching part 6 Judgment part 7 Inverse correction | amendment part 8 Noise intensity estimation part 9 Adjustment part

Claims (7)

原画像に補正処理を施すことによって得られる補正画像から、原画像のノイズ強度を推定する画像処理システムにおいて、
前記補正画像において、画素ブロック内のそれぞれの隣接画素間の輝度変化量を輝度判定しきい値と比較することによって、輝度変化が小さい画素ブロックを第1の画素ブロックとして複数抽出する判定部と、
前記判定部によって抽出された前記複数の第1の画素ブロックに対して、前記補正処理の逆補正処理を施す逆補正部と、
前記逆補正部によって逆補正処理が施された前記複数の第1の画素ブロックに関して、隣接画素間の輝度変化量のヒストグラムを生成するとともに、当該ヒストグラム上における輝度変化量が0である原点近傍の出現頻度分布を前記原画像のノイズ強度分布と推定するノイズ強度推定部と
を有することを特徴とする画像処理システム。
In an image processing system that estimates noise intensity of an original image from a corrected image obtained by performing correction processing on the original image,
A determination unit that extracts a plurality of pixel blocks having a small luminance change as a first pixel block by comparing a luminance change amount between each adjacent pixel in the pixel block with a luminance determination threshold in the corrected image;
A reverse correction unit that performs reverse correction processing of the correction processing on the plurality of first pixel blocks extracted by the determination unit;
For the plurality of first pixel blocks that have been subjected to reverse correction processing by the reverse correction unit, a histogram of the luminance change amount between adjacent pixels is generated, and a luminance change amount on the histogram near the origin that is zero An image processing system comprising: a noise intensity estimation unit that estimates an appearance frequency distribution as a noise intensity distribution of the original image.
前記ノイズ強度推定部は、前記原点近傍に存在する出現頻度のピーク高さに応じて、出現頻度の高さに関するしきい値レベルを設定するとともに、当該しきい値レベルの出現頻度を有する輝度変化量に基づいて、ノイズ強度推定値を算出することを特徴とする請求項1に記載された画像処理システム。   The noise intensity estimation unit sets a threshold level related to the appearance frequency according to the peak height of the appearance frequency existing in the vicinity of the origin, and changes in luminance having the appearance frequency of the threshold level. The image processing system according to claim 1, wherein an estimated noise intensity value is calculated based on the quantity. 前記ノイズ強度推定部は、前記しきい値レベルの出現頻度を一方が上回り、他方が下回る互いに隣接した一対の輝度変化量を入力とした補間演算によって、前記ノイズ強度推定値を整数レベルよりも細かい分解能で算出することを特徴とする請求項2に記載された画像処理システム。   The noise intensity estimation unit is configured to make the noise intensity estimation value finer than the integer level by an interpolation operation using a pair of adjacent brightness change amounts as input, one of which exceeds the frequency of appearance of the threshold level and is less than the other. The image processing system according to claim 2, wherein the image processing system calculates the resolution. 前記ノイズ強度推定部によって算出された前記ノイズ強度推定値に応じて、前記輝度判定しきい値を調整する調整部をさらに有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載された画像処理システム。   4. The image according to claim 1, further comprising: an adjustment unit that adjusts the luminance determination threshold value according to the noise intensity estimation value calculated by the noise intensity estimation unit. 5. Processing system. 前記調整部は、前記ノイズ強度推定値が大きくなるほど、前記輝度判定しきい値を大きくすることを特徴とする請求項4に記載された画像処理システム。   The image processing system according to claim 4, wherein the adjustment unit increases the luminance determination threshold value as the noise intensity estimation value increases. 前記判定部は、平均輝度が下限値以下の画素ブロック、および、平均輝度が上限値以上の画素ブロックについては、前記第1の画素ブロックとして抽出しないことを特徴とする請求項1に記載された画像処理システム。   2. The determination unit according to claim 1, wherein the determination unit does not extract a pixel block whose average luminance is equal to or lower than a lower limit value and a pixel block whose average luminance is equal to or higher than an upper limit value as the first pixel block. Image processing system. 一対の画像を入力としたステレオマッチング処理を行うことによって、距離データを画素ブロック単位で算出するステレオマッチング部とをさらに有し、
前記判定部は、前記補正画像において、前記隣接画素間の輝度変化量を前記輝度判定しきい値と比較することによって、輝度変化が大きい画素ブロックを第2の画素ブロックとして抽出するとともに、当該第2の画素ブロックに関して算出された前記距離データを、物体認識を行う際に使用する有効距離データとして特定することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載された画像処理システム。
A stereo matching unit that calculates distance data in units of pixel blocks by performing a stereo matching process using a pair of images as input, and
The determination unit extracts a pixel block having a large luminance change as a second pixel block by comparing a luminance change amount between the adjacent pixels with the luminance determination threshold in the corrected image. The image processing system according to claim 1, wherein the distance data calculated for two pixel blocks is specified as effective distance data used when performing object recognition.
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