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JP5579297B2 - Parallax calculation method and parallax calculation device - Google Patents

Parallax calculation method and parallax calculation device Download PDF

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JP5579297B2 JP2013080311A JP2013080311A JP5579297B2 JP 5579297 B2 JP5579297 B2 JP 5579297B2 JP 2013080311 A JP2013080311 A JP 2013080311A JP 2013080311 A JP2013080311 A JP 2013080311A JP 5579297 B2 JP5579297 B2 JP 5579297B2
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Description

本発明は、自車両前方の車両、又は歩行者、壁、柵、植込みなどの道路環境に存在するものを、測距、検出するための車載ステレオカメラを用いてステレオマッチングによる視差算出をする方法および装置の分野に関するものである。   The present invention relates to a method for calculating parallax by stereo matching using a vehicle-mounted stereo camera for measuring and detecting a vehicle in front of the host vehicle or a road environment such as a pedestrian, a wall, a fence, and an implant. And in the field of equipment.

ステレオマッチングとは、二つのレンズを搭載したステレオカメラによって測距対象を撮影したステレオ画像データのうち、一方のレンズで撮影したステレオ画像データである基準画像データの各点と対応する対応点を、もう一方のレンズで撮影したステレオ画像データである参照画像データの探索領域から探索するものである。対応点の判定方法としては、基準画像データの各点である基準点を中心に小領域を抽出し、抽出した小領域と探索領域内の小領域と比較して、各小領域の画像輝度パターンが類似しているかを、画像輝度の差分絶対和(SAD:Sum of Absolute Differences)、差分二乗和(SSD:Sum of Squared Differences)、正規化相互相関(NCC:Normalized Cross Correlation)などの評価値の基準を用いて判定する方法が、一般的に用いられている。   Stereo matching refers to the corresponding points corresponding to each point of the reference image data, which is stereo image data shot with one lens, among the stereo image data shot with a stereo camera equipped with two lenses. The search is performed from a search area of reference image data which is stereo image data photographed by the other lens. As a method for determining the corresponding points, a small area is extracted around the reference point that is each point of the reference image data, and the extracted small area is compared with the small area in the search area. Of evaluation values such as the sum of absolute differences (SAD), sum of squared differences (SSD), normalized cross correlation (NCC), and the like. A method of determining using a standard is generally used.

しかし、測距対象物が、横断歩道、柵など、棒状、矩形の模様が繰り返されているような、連続した類似パターンを含む物体を含む場合には、SAD、SSD、NCCでは、対応点候補が複数算出され、原理的に正しい対応点を算出することが困難である。   However, if the object to be measured includes an object including a continuous similar pattern such as a pedestrian crossing or a fence, in which a bar-like or rectangular pattern is repeated, a corresponding point candidate in SAD, SSD, or NCC Are calculated in plural, and it is difficult to calculate the corresponding points in principle.

複数の対応点候補が算出された場合における従来の対策として、その基準点の対応点は不明であるとして出力しないという方法がある(例えば、特許文献1参照)。また、プリクラッシュ制御、先行車との車間制御、駐車支援制御などのアプリケーションの制御態様に応じて、対応点を選択するという方法(例えば、特許文献2参照)があった。図12は、特許文献2に記載された従来のステレオマッチング方式を示す。   As a conventional countermeasure when a plurality of corresponding point candidates are calculated, there is a method of not outputting the corresponding point of the reference point as unknown (see, for example, Patent Document 1). Further, there is a method of selecting corresponding points according to application control modes such as pre-crash control, inter-vehicle control with a preceding vehicle, and parking support control (for example, see Patent Document 2). FIG. 12 shows a conventional stereo matching method described in Patent Document 2.

図12において、ステレオ画像データ取得部1202は、二つのレンズを搭載したステレオカメラで同時に撮影した一対の画像データとして、一方のレンズで撮影した基準画像データと、もう一方のレンズで撮影した参照画像データとを取得する。   In FIG. 12, the stereo image data acquisition unit 1202 is a pair of image data photographed simultaneously with a stereo camera equipped with two lenses, as standard image data photographed with one lens, and a reference image photographed with the other lens. Get data and.

ステレオマッチング部1203は、基準画像データの各点と、参照画像データの探索領域内の探索点との画像輝度の相違度をSADにより算出し、探索領域内の類似度の集合を評価値分布として算出する。対応点候補複数存在判定部1204は、評価値分布から複数の対応点候補が存在するか否かについて判定する。   The stereo matching unit 1203 calculates the difference in image luminance between each point of the standard image data and the search point in the search area of the reference image data by SAD, and sets a set of similarities in the search area as an evaluation value distribution. calculate. Corresponding point candidate multiple existence determination section 1204 determines whether or not there are a plurality of corresponding point candidates from the evaluation value distribution.

評価値極小対応点算出部1205は、複数の対応点候補が存在しないと判定された基準点に対して、画像輝度の相違度である評価値が極小となる探索点を対応点候補として算出する。制御態様データ取得部1206は、制御態様のモードを表す制御態様データを取得する。   The evaluation value minimum corresponding point calculation unit 1205 calculates, as a corresponding point candidate, a search point at which the evaluation value that is the degree of difference in image luminance is minimum with respect to a reference point that is determined to have no plurality of corresponding point candidates. . The control mode data acquisition unit 1206 acquires control mode data representing the mode of the control mode.

制御態様対応点算出部1207は、複数の対応点候補が存在すると判定された基準点に対して、制御態様がプリクラッシュ制御の場合は最も遠距離の対応点候補を選択し、制御態様が車間制御の場合は最も近距離の対応点候補を選択し、制御態様が駐車支援制御の場合は最も近距離の対応点候補を選択する。   If the control mode is pre-crash control, the control mode corresponding point calculation unit 1207 selects the farthest corresponding point candidate with respect to the reference point determined to have a plurality of corresponding point candidates, and the control mode is the inter-vehicle distance. In the case of control, the closest corresponding point candidate is selected, and in the case where the control mode is parking assist control, the closest corresponding point candidate is selected.

視差データ出力部1208は、複数の対応点候補が存在しないと判定された基準点に対
しては評価値最小の対応点を代入し、複数の対応移転候補が存在すると判定された基準点に対しては制御態様によって選択した対応点を代入して、基準画像に対する視差データを算出する。
The disparity data output unit 1208 substitutes the corresponding point with the smallest evaluation value for the reference point determined to have no plurality of corresponding point candidates, and for the reference point determined to have a plurality of corresponding transfer candidates Thus, the corresponding points selected by the control mode are substituted to calculate the parallax data for the reference image.

特開2001−351200号公報JP 2001-351200 A 特開2007−85773号公報JP 2007-85773 A

しかしながら、従来の構成では、制御態様によって対応点の位置を決定するため、正しい距離を測定することは困難であった。例えば、実際には、自車から距離5.7mの位置に存在する物体に含まれる、連続した類似パターンの間隔が10cmである場合において、仮に、ステレオカメラを構成する二つのレンズ間の距離(基線長)を0.12m、カメラの焦点距離を1000pixelとした場合、探索領域内の類似パターン位置で極小となるために、視差が5、21、37となる複数の対応点候補が算出される。係る場合、三角測量の原理から、(視差)=(基線長)×(焦点距離)/(距離)の関係が成り立つことから、視差が0.12×1000/5.7=21の対応点候補が正しい対応点となる。   However, in the conventional configuration, since the position of the corresponding point is determined according to the control mode, it is difficult to measure the correct distance. For example, in practice, when the distance between successive similar patterns included in an object existing at a distance of 5.7 m from the host vehicle is 10 cm, it is assumed that the distance between two lenses constituting the stereo camera ( When the base line length is 0.12 m and the focal length of the camera is 1000 pixels, a plurality of corresponding point candidates with parallax of 5, 21, and 37 are calculated because they are minimal at similar pattern positions in the search region. . In such a case, since the relationship of (parallax) = (baseline length) × (focal length) / (distance) is established from the principle of triangulation, the corresponding point candidate with the parallax of 0.12 × 1000 / 5.7 = 21 Is the correct corresponding point.

しかしながら、最も近距離の対応点候補を選択すると、視差が37の対応点候補が選択されるため距離が0.12×1000/37=3.2mと誤算出され、一方で、最も遠距離の対応点候補を選択すると、視差が5の対応点候補が選択されるため0.12×1000/5=24mと誤算出されることになる。   However, if the closest corresponding point candidate is selected, the corresponding point candidate with parallax of 37 is selected, so the distance is miscalculated as 0.12 × 1000/37 = 3.2 m, while the farthest distance candidate is selected. When a corresponding point candidate is selected, a corresponding point candidate with a parallax of 5 is selected, so that it is erroneously calculated as 0.12 × 1000/5 = 24 m.

そのため、柵のように、棒状の物体が、10cm間隔で配置され、視差検出装置において、類似画像パターンが連続する物体として認識される場合は、制御態様のプリクラッシュ制御があっても、ブレーキ制御が十分に作動しない可能性もある。また、制御態様が車間制御のときは十分に減速しない可能性があり、制御態様が駐車支援制御のときは、適切なところに駐車することが困難である可能性がある。   Therefore, when rod-like objects are arranged at intervals of 10 cm like a fence, and the similar image pattern is recognized as a continuous object in the parallax detection device, even if there is pre-crash control of the control mode, the brake control May not work well. Further, when the control mode is the inter-vehicle control, there is a possibility that the vehicle is not sufficiently decelerated, and when the control mode is the parking assist control, it may be difficult to park at an appropriate place.

さらに、柵のように、連続した類似パターンを含む物体が存在すると、柵の検出が困難になるため、走行路の判定が不十分になる場合があるという課題を有していた。   Furthermore, when there is an object including a continuous similar pattern such as a fence, it is difficult to detect the fence, and thus there is a problem that the determination of the travel path may be insufficient.

本発明は、従来の課題を解決するもので、連続した類似パターンを含む物体がある場合においても、正しい視差を算出する視差算出方法および装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a parallax calculation method and apparatus for calculating a correct parallax even when there is an object including a continuous similar pattern.

本発明の一態様に係る視差算出装置は、第一の撮像系と第二の撮像系を有し、対象物を、第一の撮像系を用いて撮像した基準画像のデータと、対象物を、第二の撮像系を用いて撮像した参照画像のデータと、を取得するステレオ画像データ取得部と、基準画像が有する基準点と、参照画像が有する複数の探索点との、画像輝度の相違度を示す評価値分布を算出するステレオマッチング部と、評価値分布に含まれる探索点から、評価値が極小となる探索点を検出し、検出した探索点の数量が複数である場合に、検出された複数の探索点を対応点候補として出力する対応点候補数判定部と、対応点候補が含まれる評価値分布から、対応点候補の座標分布を示す極小値分布であり、第一の基準点に対応する第一の極小値分布と、第一の基準点を含む基準画像の周辺領域に存在する、一または複数の第二の基準点に対応する第二の極小値分布と、を算出する極小値分布算出部と、第一の極小値分布と第二の極小値分布とに基づいて、第一の基準点及び第二の基準点と複数の対応点候補との座標変動値の関係を示す評価値マップを算出する評価値マップ算出部と、評価値マップにおいて、座標変動値が最小である対応点候補を、対応点として判定する対応点判定部と、対応点の参照画像における座標点と、第一の基準点の参照画像における座標点との差分である視差値を出力する視差データ出力部と、を備えるものである。   A disparity calculating apparatus according to one embodiment of the present invention includes a first imaging system and a second imaging system, and includes reference image data obtained by capturing an object using the first imaging system, and an object. Difference in image brightness between a stereo image data acquisition unit that acquires data of a reference image captured using the second imaging system, a reference point that the reference image has, and a plurality of search points that the reference image has Detected when a search point that has a minimum evaluation value is detected from the stereo matching unit that calculates the evaluation value distribution indicating the degree and the search points included in the evaluation value distribution, and the number of detected search points is plural A corresponding point candidate number determination unit that outputs a plurality of search points as corresponding point candidates, and a minimum value distribution indicating a coordinate distribution of the corresponding point candidates from an evaluation value distribution including the corresponding point candidates. Includes a first local minimum distribution corresponding to a point and a first reference point A minimum value distribution calculating unit that calculates a second minimum value distribution corresponding to one or a plurality of second reference points existing in the peripheral region of the quasi-image; a first minimum value distribution and a second minimum value; In the evaluation value map, an evaluation value map calculation unit that calculates an evaluation value map indicating a relationship between coordinate fluctuation values of the first reference point and the second reference point and a plurality of corresponding point candidates based on the value distribution, The difference between the corresponding point determination unit that determines the corresponding point candidate having the smallest coordinate variation value as the corresponding point, the coordinate point in the reference image of the corresponding point, and the coordinate point in the reference image of the first reference point And a parallax data output unit that outputs a parallax value.

これにより、基準画像において、基準点の周辺領域に存在する別の基準点の情報を重畳することにより、連続する類似したパターンを含む物体の場合に対しても、正しい視差を算出することができるという効果を有する。   Thereby, in the reference image, by superimposing information on another reference point existing in the peripheral region of the reference point, it is possible to calculate a correct parallax even for an object including a continuous similar pattern. It has the effect.

また、本発明の一態様に係る視差算出装置は、周辺領域の範囲は、第一の基準点の極小値分布に含まれる評価値が極小となる探索点の数、および間隔に基づいて定まるものである。   In the parallax calculation device according to an aspect of the present invention, the range of the peripheral region is determined based on the number of search points at which the evaluation value included in the minimum value distribution of the first reference point is minimum, and the interval. It is.

これにより、基準画像内で、連続する類似パターンを含む物体が複数存在し、さらに各物体の距離が異なる場合に対して、各物体のサイズをより高精度に算出できるという効果を有する。   Accordingly, there is an effect that the size of each object can be calculated with higher accuracy when there are a plurality of objects including continuous similar patterns in the reference image and the distances between the objects are different.

また、本発明の一態様に係る視差算出装置は、対応点判定部が、第一の基準点に係る対応点候補の数量と、第二の基準点に係る対応点候補の数量とが異なる場合に、第一の基準点、および第二の基準点に係る極小値分布の何れかにのみ含まれる対応点候補を除いて、対応点を判定するものである。   In the parallax calculation device according to one aspect of the present invention, the corresponding point determination unit has a different number of corresponding point candidates related to the first reference point and a corresponding point candidate number related to the second reference point. In addition, the corresponding points are determined by excluding the corresponding point candidates included only in either the first reference point or the minimum value distribution related to the second reference point.

これにより、視差算出装置に与える情報処理の負荷を軽減し、正しい視差を算出することができるという効果を有する。   This has the effect of reducing the information processing load applied to the parallax calculation device and calculating the correct parallax.

また、本発明の一態様に係る視差算出装置は、対応点判定部が、評価値マップに対してハフ変換を行うことにより、座標変動値が最小である対応点候補を、対応点として抽出するものである。   In the parallax calculation device according to one aspect of the present invention, the corresponding point determination unit extracts a corresponding point candidate having the smallest coordinate variation value as a corresponding point by performing Hough transform on the evaluation value map. Is.

これにより、連続する類似したパターンを含む物体が一直線状に存在する場合に対して、距離をより高精度に算出できるという効果を有する。   Thereby, there is an effect that the distance can be calculated with higher accuracy in the case where the objects including continuous similar patterns exist in a straight line.

また、本発明の一態様に係る視差算出装置は、第一の撮像系は第一のレンズを有し、第二の撮像系は第二のレンズを有し、周辺領域は、第一のレンズと第二のレンズとの配列方向に任意の幅を有する領域である場合において、評価値マップ算出部は、第一の評価値分布と、第二の評価値分布と、周辺領域に存在する基準点に対して、第一のレンズと第二のレンズとの配列方向に対して垂直方向に存在する第三の基準点に対応する極小値分布とに基づいて、評価値マップを算出するものである。   In the parallax calculation device according to one embodiment of the present invention, the first imaging system includes the first lens, the second imaging system includes the second lens, and the peripheral region includes the first lens. And the second lens, the evaluation value map calculation unit includes the first evaluation value distribution, the second evaluation value distribution, and a reference existing in the peripheral region. An evaluation value map is calculated based on a local minimum value distribution corresponding to a third reference point existing in a direction perpendicular to the arrangement direction of the first lens and the second lens with respect to the point. is there.

これにより、第一のレンズと第二のレンズとの配列方向に対して垂直方向に存在する別の基準点の極小値分布を重畳してから、周辺領域に存在する各基準点に係る極小値分布に基づいて評価値マップを算出することにより、対応点抽出の確度が向上するという効果を有する。   Thereby, after superimposing the local minimum value distribution of another reference point that exists in the direction perpendicular to the arrangement direction of the first lens and the second lens, the local minimum value of each reference point existing in the peripheral region By calculating the evaluation value map based on the distribution, there is an effect that the accuracy of corresponding point extraction is improved.

また、本発明の一態様に係る視差算出装置は、周辺領域の範囲は、第一の基準点に対応する評価値分布と、第二の基準点に対応する評価値分布と、の複数の探索点に対応する画像輝度の相違度の差分和に基づいて定めるものである。   In the parallax calculation device according to an aspect of the present invention, the range of the peripheral region includes a plurality of searches of an evaluation value distribution corresponding to the first reference point and an evaluation value distribution corresponding to the second reference point. It is determined based on the difference sum of the differences in image luminance corresponding to the points.

これにより、同じ視差(距離)の基準点を周辺領域として含めることにより、正しい視差値を推定する確度が高まるという効果を有する。   Thus, by including a reference point of the same parallax (distance) as a peripheral region, there is an effect that the accuracy of estimating a correct parallax value is increased.

また、本発明の一態様に係る視差算出方法は、対象物を、第一の撮像系を用いて撮像した基準画像のデータと、対象物を、第二の撮像系を用いて撮像した参照画像のデータと、を取得し、基準画像が有する基準点と、参照画像が有する複数の探索点との、画像輝度の相違度を示す評価値分布を算出し、評価値分布に含まれる探索点から、評価値が極小となる探索点を検出し、検出した探索点の数量が複数である場合に、検出された複数の探索点を対応点候補として出力し、対応点候補が含まれる評価値分布から、対応点候補の座標分布を示す極小値分布であり、第一の基準点に対応する第一の極小値分布と、第一の基準点を含む基準画像の周辺領域に存在する、一または複数の第二の基準点に対応する第二の極小値分布と、を算出し、第一の極小値分布と第二の極小値分布とに基づいて、第一の基準点及び第二の基準点と複数の対応点候補との座標変動値の関係を示す評価値マップを算出し、評価値マップにおいて、座標変動値が最小である対応点候補を、対応点として判定し、対応点の参照画像における座標点と、第一の基準点の参照画像における座標点との差分である視差値を出力するものである。   In addition, in the parallax calculation method according to one aspect of the present invention, the reference image data obtained by imaging the target using the second imaging system and the data of the standard image obtained by imaging the target using the first imaging system. And calculating an evaluation value distribution indicating a degree of difference in image brightness between a reference point included in the reference image and a plurality of search points included in the reference image, and from the search points included in the evaluation value distribution When a search point having a minimum evaluation value is detected, and the number of detected search points is plural, the plurality of detected search points are output as corresponding point candidates, and the evaluation value distribution includes the corresponding point candidates Is a minimum value distribution indicating the coordinate distribution of the corresponding point candidate, and is present in the peripheral region of the reference image including the first minimum value distribution corresponding to the first reference point and the first reference point, A second minimum value distribution corresponding to a plurality of second reference points, and a first Based on the small value distribution and the second minimum value distribution, an evaluation value map indicating the relationship between the first reference point and the second reference point and a plurality of corresponding point candidate coordinate variation values is calculated, and the evaluation value In the map, a corresponding point candidate having the smallest coordinate variation value is determined as a corresponding point, and a parallax value that is a difference between the coordinate point in the reference image of the corresponding point and the coordinate point in the reference image of the first reference point is determined. Output.

これにより、基準画像において、基準点の周辺領域に存在する別の基準点の情報を重畳することにより、連続する類似したパターンを含む物体の場合に対しても、正しい視差を算出することができるという効果を有する。   Thereby, in the reference image, by superimposing information on another reference point existing in the peripheral region of the reference point, it is possible to calculate a correct parallax even for an object including a continuous similar pattern. It has the effect.

本発明によれば、ステレオマッチングにおいて、小領域での比較での対応点探索ではなく、周辺領域の比較情報も付加して対応点を判定することで、ステレオマッチングで算出困難な、連続する類似画像パターンを含む物体に対して正しい視差を算出することができ、交通環境において多く存在するガードレール、駐車場などに多く存在する柵などの距離を安定に測定できるため、自車両の制御、警報なども正しく動作することができる。   According to the present invention, in stereo matching, instead of searching for corresponding points in a comparison in a small region, it is difficult to calculate in stereo matching by determining corresponding points by adding comparison information of peripheral regions. It can calculate correct parallax for objects including image patterns, and can stably measure distances such as guardrails that are often present in traffic environments, fences that are often present in parking lots, etc. Can also work correctly.

本発明の実施の形態1における視差算出装置のブロック構成を示す図The figure which shows the block configuration of the parallax calculation apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における視差算出方法の処理フローを示す図The figure which shows the processing flow of the parallax calculation method in Embodiment 1 of this invention. (a)本発明の実施の形態1におけるステレオ画像のうち基準画像における対象物の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1におけるステレオ画像のうち参照画像における対象物の位置と視差を示す図(A) The figure which shows the position of the target object in a reference | standard image among the stereo images in Embodiment 1 of this invention (b) The position and parallax of the target object in a reference image among the stereo images in Embodiment 1 of this invention are shown. Illustration (a)本発明の実施の形態1における基準画像における走査する基準点の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1における参照画像における探索領域と対応点候補を示す図(c)本発明の実施の形態1における相違度の評価値分布を示す図(A) The figure which shows the position of the reference point to scan in the reference | standard image in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the search area | region and corresponding point candidate in the reference image in Embodiment 1 of this invention (c) This The figure which shows evaluation value distribution of the difference in Embodiment 1 of invention (a)本発明の実施の形態1における基準画像における走査する基準点の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1における参照画像における探索領域と対応点候補を示す図(c)本発明の実施の形態1における相違度の評価値分布を示す図(A) The figure which shows the position of the reference point to scan in the reference | standard image in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the search area | region and corresponding point candidate in the reference image in Embodiment 1 of this invention (c) This The figure which shows evaluation value distribution of the difference in Embodiment 1 of invention (a)本発明の実施の形態1における連続する類似パターンを含む物体の場合の基準画像における走査する基準点の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1における連続する類似パターンを含む物体の場合の参照画像における探索領域と対応点候補を示す図(c)本発明の実施の形態1における連続する類似パターンを含む物体の場合の相違度の評価値分布を示す図(d)本発明の実施の形態1における連続する類似パターンを含む物体の場合の相違度から極小値の評価値分布の算出を示す図(A) The figure which shows the position of the reference point to scan in the reference | standard image in the case of the object containing the continuous similar pattern in Embodiment 1 of this invention (b) The continuous similar pattern in Embodiment 1 of this invention is included FIG. 7C shows search areas and corresponding point candidates in a reference image in the case of an object. FIG. 8D shows an evaluation value distribution of the degree of difference in the case of an object including continuous similar patterns in the first embodiment of the present invention. The figure which shows calculation of evaluation value distribution of minimum value from the difference degree in the case of the object containing the continuous similar pattern in Embodiment 1 of invention (a)本発明の実施の形態1における基準画像における二つの基準点の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1における参照画像における各基準点に対する候補点候補を示す図(c)本発明の実施の形態1における所定の基準点に対応する評価値分布を示す図(d)本発明の実施の形態1における所定の基準点に対応する評価値分布を示す図(e)本発明の実施の形態1における対応点候補を示す図(A) The figure which shows the position of two reference points in the reference | standard image in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the candidate point candidate with respect to each reference | standard point in the reference image in Embodiment 1 of this invention (c) FIG. 4D is a diagram showing an evaluation value distribution corresponding to a predetermined reference point in the first embodiment of the present invention. FIG. 4D is a diagram showing an evaluation value distribution corresponding to a predetermined reference point in the first embodiment of the present invention. The figure which shows the corresponding point candidate in Embodiment 1 of (a)本発明の実施の形態1における基準画像における複数の基準点の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1における参照画像における各基準点に対する探索領域を示す図(c)本発明の実施の形態1における各基準点に対応する評価値分布を示す図(d)本発明の実施の形態1における評価値マップを示す図(A) The figure which shows the position of the some reference point in the reference | standard image in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the search area | region with respect to each reference | standard point in the reference image in Embodiment 1 of this invention (c) This The figure which shows evaluation value distribution corresponding to each reference point in Embodiment 1 of invention (d) The figure which shows the evaluation value map in Embodiment 1 of this invention (a)本発明の実施の形態1における基準画像における複数の基準点の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1における参照画像における各基準点に対する探索領域を示す図(c)本発明の実施の形態1における各基準点に対応する評価値分布を示す図(d)本発明の実施の形態1における評価値マップを示す図(A) The figure which shows the position of the some reference point in the reference | standard image in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the search area | region with respect to each reference | standard point in the reference image in Embodiment 1 of this invention (c) This The figure which shows evaluation value distribution corresponding to each reference point in Embodiment 1 of invention (d) The figure which shows the evaluation value map in Embodiment 1 of this invention (a)本発明の実施の形態1における連続した類似パターンを含む物体の撮像画像と評価値マップの関係における評価値マップを示す図(b)本発明の実施の形態1における連続した類似パターンを含む物体の撮像画像と評価値マップの関係における基準画像を示す図(c)本発明の実施の形態1における連続した類似パターンを含む物体の撮像画像と評価値マップの関係における評価値マップの一部を抽出した極小値分布を示す図(A) The figure which shows the evaluation value map in the relationship between the captured image of the object containing the continuous similar pattern in Embodiment 1 of this invention, and an evaluation value map (b) The continuous similar pattern in Embodiment 1 of this invention FIG. 8C is a diagram showing a reference image in the relationship between the captured image of the object including the evaluation value map and one evaluation value map in the relationship between the captured image of the object including the continuous similar pattern and the evaluation value map in the first embodiment of the present invention. Of the local minimum distribution from which a part is extracted (a)本発明の実施の形態1における基準画像における複数の基準点の位置を示す図(b)本発明の実施の形態1における参照画像における各基準点に対する探索領域を示す図(c)本発明の実施の形態1における各基準点に対する評価値分布を示す図(d)本発明の実施の形態1における評価値分布を重ね合わせた結果を示す図(A) The figure which shows the position of the some reference point in the reference | standard image in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows the search area | region with respect to each reference | standard point in the reference image in Embodiment 1 of this invention (c) This The figure which shows the evaluation value distribution with respect to each reference point in Embodiment 1 of invention (d) The figure which shows the result of having overlapped the evaluation value distribution in Embodiment 1 of this invention 従来の視差算出装置のブロック構成を示す図The figure which shows the block structure of the conventional parallax calculation apparatus.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における視差算出装置100のブロック図である。図1に示す視差算出装置100は、視差算出部101と、ステレオ画像データ取得部102と、視差データ出力部103と、を含む構成である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a disparity calculating apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. A parallax calculation apparatus 100 illustrated in FIG. 1 includes a parallax calculation unit 101, a stereo image data acquisition unit 102, and a parallax data output unit 103.

さらに、視差算出部101は、ステレオマッチング部104と、対応点候補数判定部105と、極小値分布算出部106と、評価値マップ算出部107と、対応点判定部108と、を含む構成である。   Furthermore, the parallax calculation unit 101 includes a stereo matching unit 104, a corresponding point candidate number determination unit 105, a local minimum value distribution calculation unit 106, an evaluation value map calculation unit 107, and a corresponding point determination unit 108. is there.

視差算出装置100は、ステレオ画像データ取得部102が取得したステレオ画像に基づいて、視差算出部101が視差算出を行い、視差データ出力部103が視差データを出力する。   In the parallax calculation apparatus 100, the parallax calculation unit 101 performs parallax calculation based on the stereo image acquired by the stereo image data acquisition unit 102, and the parallax data output unit 103 outputs the parallax data.

図2は、図1に示した視差算出装置100の視差算出方法の処理フロー図である。以下、本実施の形態1における、視差算出方法、及び視差算出装置の説明をする。   FIG. 2 is a process flow diagram of the parallax calculation method of the parallax calculation apparatus 100 illustrated in FIG. 1. Hereinafter, the parallax calculation method and the parallax calculation apparatus according to the first embodiment will be described.

ステレオ画像データ取得部102では、左右に並んだ二つのレンズを搭載したステレオカメラによって同時に撮影した、一対のステレオ画像データを取得する(S201)。ステレオ画像データは、一方のレンズで撮影した基準画像のデータである基準画像のデータと、もう一方のレンズで撮影した参照画像のデータである参照画像データを含む。なお、ステレオカメラは、左右に並んだ二つのレンズを搭載したカメラであるとして説明したが、この限りではなく、二つのカメラで代替することもできる。   The stereo image data acquisition unit 102 acquires a pair of stereo image data captured simultaneously by a stereo camera equipped with two lenses arranged side by side (S201). The stereo image data includes standard image data that is data of a standard image captured by one lens and reference image data that is data of a reference image captured by the other lens. The stereo camera has been described as a camera equipped with two lenses arranged side by side. However, the present invention is not limited to this, and two cameras can be substituted.

図3は、測距対象物が前方の車体である場合におけるステレオ画像であり、(a)は基準画像を、(b)は参照画像を示したものである。二つのレンズのうち、何れのレンズを用いて撮影した画像を基準画像とするかは任意であるが、以下、測距対象物に向かって、右レンズで撮影した画像を基準画像、左レンズで撮影した画像を参照画像として説明する。   FIGS. 3A and 3B are stereo images in the case where the object to be measured is a front vehicle body. FIG. 3A shows a standard image and FIG. 3B shows a reference image. Which of the two lenses is used as the reference image is arbitrary, but hereinafter, the image taken with the right lens toward the object to be measured is used as the reference image and the left lens. The captured image will be described as a reference image.

参照画像において撮影される測距対象物の位置は、基準画像において撮影される測距対象物の位置と比較して右にずれた位置となる。このズレが視差であり、測距する対象物の距離によって変化する。具体的には、基準画像における測距対象物の左端の座標をxb、参照画像における測距対象物の左端の座標をxrとすると、測距対象物の左端の視差dは、座標位置の差であるxr−xbとなる。   The position of the ranging object photographed in the reference image is shifted to the right as compared with the position of the ranging object photographed in the standard image. This deviation is parallax and changes depending on the distance of the object to be measured. Specifically, when the coordinate of the left end of the distance measurement object in the standard image is xb and the coordinate of the left edge of the distance measurement object in the reference image is xr, the parallax d at the left end of the distance measurement object is the difference in coordinate position. Xr-xb.

取得したステレオ画像データは、レンズの歪み補正と光軸の平行化補正を施し、補正後のステレオ画像データに変換される。レンズの歪み補正を行う方法は、レンズの設計値を用いた補正変換テーブルを用いた歪み補正を行う方法、半径方向の歪曲収差のモデルを用いたパラメータ推定により補正を行う方法など、レンズの歪みを補正するあらゆる方法で実現可能であり、本発明を限定するものではない。   The acquired stereo image data is subjected to lens distortion correction and optical axis parallelization correction, and converted to corrected stereo image data. Lens distortion correction methods include distortion correction using a correction conversion table using lens design values, and correction using parameter estimation using a radial distortion aberration model. The present invention can be realized by any method for correcting the above, and the present invention is not limited thereto.

また、光軸の平行化補正は、ステレオカメラの光軸平行化を行う、あらゆる方法で実現可能であり、本発明を限定するものではない。例えば、ステレオカメラの共通視野に格子パターンを設置し、対応付けされた格子点位置からステレオカメラの相対関係を算出し、光軸の平行化補正を行う方法によっても、平行化補正をすることができる。   Further, the optical axis parallelization correction can be realized by any method for performing the optical axis parallelization of a stereo camera, and the present invention is not limited thereto. For example, parallelization correction can also be performed by a method in which a lattice pattern is set in a common field of view of a stereo camera, the relative relationship of the stereo camera is calculated from the associated lattice point position, and the optical axis parallelization correction is performed. it can.

視差算出部101は、ステレオマッチング部104において、ステレオ画像データ取得部102で取得した、基準画像と参照画像との間で、ステレオマッチングを行う(S202)。   In the stereo matching unit 104, the parallax calculation unit 101 performs stereo matching between the reference image and the reference image acquired by the stereo image data acquisition unit 102 (S202).

ステレオマッチング部104は、各基準画像の任意の範囲に含まれる各基準点と、参照画像において、基準画像の基準点に対応する座標点を含む探索領域に含まれる探索点との、画像輝度の相違度を示す評価値分布を算出する。ここで、探索領域は、任意の範囲を有する領域である。   The stereo matching unit 104 determines the image luminance of each reference point included in an arbitrary range of each reference image and a search point included in a search area including a coordinate point corresponding to the reference point of the reference image in the reference image. An evaluation value distribution indicating the degree of difference is calculated. Here, the search area is an area having an arbitrary range.

算出した各基準点についての評価値分布は、ステレオマッチング部104に内蔵されるメモリに記録される。   The calculated evaluation value distribution for each reference point is recorded in a memory built in the stereo matching unit 104.

対応点候補数判定部105は、各基準点の評価値分布において、評価値が極小となる対応点候補が複数存在するか否かについて判定する(S203)。   Corresponding point candidate number determination section 105 determines whether or not there are a plurality of corresponding point candidates for which the evaluation value is minimal in the evaluation value distribution of each reference point (S203).

基準画像における各基準点のうち、対応点候補が1つだけ存在すると判定された基準点については、視差データ出力部103が、対応点候補位置と、参照画像において当該基準値と同一の座標点に位置する座標点と、の差分を当該基準点の視差値として記録をする。そして、視差データ出力部103が視差データを出力する(S208)。   For each reference point in the reference image that is determined to have only one corresponding point candidate, the disparity data output unit 103 uses the corresponding point candidate position and the coordinate point that is the same as the reference value in the reference image. The difference from the coordinate point located at is recorded as the parallax value of the reference point. Then, the parallax data output unit 103 outputs the parallax data (S208).

一方、基準画像における各基準点のうち、対応点候補が複数存在すると判定された基準点については、極小値分布算出部106が、評価値分布において評価値が極小となる対応点候補を算出し、極小値分布を算出する(S204)。   On the other hand, for each reference point in the reference image that is determined to have a plurality of corresponding point candidates, the local minimum value distribution calculation unit 106 calculates a corresponding point candidate whose evaluation value is minimum in the evaluation value distribution. Then, the local minimum value distribution is calculated (S204).

評価値マップ算出部107は、評価値マップを算出する(S205)。評価値マップは、対応点候補が複数存在すると判定された基準点の極小値分布と、基準画像において、当該基準点を含んだ周辺領域に位置する別の基準点の極小値分布とに基づいて、各基準点に対する各対応点候補の視差値の対応点候補ごとの変動値を示すマップである。   The evaluation value map calculation unit 107 calculates an evaluation value map (S205). The evaluation value map is based on the minimum value distribution of the reference point determined to have a plurality of corresponding point candidates and the minimum value distribution of another reference point located in the peripheral region including the reference point in the reference image. FIG. 10 is a map showing a variation value for each corresponding point candidate of a disparity value of each corresponding point candidate with respect to each reference point.

対応点判定部108は、評価値マップにおいて、最も直線状に連続した線分を抽出し(S206)、抽出した対応点候補の座標点を、対応点として判定する(S207)。   The corresponding point determination unit 108 extracts the most straight line segment in the evaluation value map (S206), and determines the extracted coordinate point of the corresponding point candidate as a corresponding point (S207).

以下、視差算出部101の構成要素の各々の機能、および効果について、詳細に説明する。   Hereinafter, the function and effect of each component of the parallax calculation unit 101 will be described in detail.

ステレオマッチング部104は、基準画像と参照画像との間で、ステレオマッチングを行う。すなわち、基準画像の任意の範囲に含まれる各基準点と、参照画像において、各基準点と同一の座標点を含む、探索領域内の各探索点との、画像輝度の相違度を示す評価値分布を算出する(S202)。   The stereo matching unit 104 performs stereo matching between the standard image and the reference image. That is, an evaluation value indicating the degree of difference in image brightness between each reference point included in an arbitrary range of the reference image and each search point in the search area including the same coordinate point as each reference point in the reference image A distribution is calculated (S202).

ここで、探索領域の範囲は任意であり、計測した物体の距離の範囲、ステレオカメラの基線長、カメラの焦点距離を含む幾何学的パラメータによって決まる。   Here, the range of the search area is arbitrary, and is determined by geometric parameters including the range of the distance of the measured object, the base line length of the stereo camera, and the focal length of the camera.

図4は、基準画像の任意の範囲における各基準点について、(a)は評価値分布を算出する場合の基準画像を示し、(b)は参照画像を示し、(c)は評価値分布を示したものである。以下、基準点についての評価値分布の算出手順について説明する。   FIG. 4 shows (a) a reference image for calculating an evaluation value distribution, (b) a reference image, and (c) an evaluation value distribution for each reference point in an arbitrary range of the reference image. It is shown. Hereinafter, the procedure for calculating the evaluation value distribution for the reference point will be described.

なお、説明にあたり、基準画像の任意の範囲は、図示するように一部の範囲として説明するが、全範囲としてもよい。また、評価値分布を算出する基準点の座標を(xb1、yb1)として、ステレオ画像データは、平行化補正されているものとして説明する。ステレオ画像データが平行化補正されている場合は、基準画像における対象物のY座標と、参照画像における対象物のY座標が同じになる。   In the description, the arbitrary range of the reference image will be described as a partial range as illustrated, but may be the entire range. Further, the coordinate of the reference point for calculating the evaluation value distribution is assumed to be (xb1, yb1), and the stereo image data is assumed to be parallelized and corrected. When the stereo image data is corrected for parallelization, the Y coordinate of the object in the standard image is the same as the Y coordinate of the object in the reference image.

なお、図4において、四角で示されている領域は1画素であり、1画素が基準点である。以下の図の説明においても同様である。   In FIG. 4, the area indicated by the square is one pixel, and one pixel is a reference point. The same applies to the description of the following drawings.

ステレオマッチング部104は、基準画像における基準点(xb1、yb1)に対応する探索点として、参照画像における、基準点(xb1、yb1)と同じ座標(xr1=xb1、yr1=yb1)に位置する座標点から、X座標方向の一定の範囲(探索幅)を、図4(b)に示す探索領域として設定する。   The stereo matching unit 104 uses the coordinates located at the same coordinates (xr1 = xb1, yr1 = yb1) as the reference points (xb1, yb1) in the reference image as search points corresponding to the reference points (xb1, yb1) in the reference image. From the point, a certain range (search width) in the X coordinate direction is set as a search region shown in FIG.

探索領域は、参照画像において、Yr軸上すなわち横方向に一定の幅を有する領域である。探索領域を参照画像の横方向とするのは、ステレオカメラは、レンズを横方向に配列しているためである。   The search area is an area having a certain width on the Yr axis, that is, in the horizontal direction in the reference image. The reason why the search area is set in the horizontal direction of the reference image is that the stereo camera has lenses arranged in the horizontal direction.

具体的には、基準画像上の基準点の座標である(xb1、yb1)に対して、参照画像上における探索点の範囲は、アプリケーションに必要な測距対象の距離の最小値/最大値に基づいて定まる探索幅をRとしたとき、(xr1、yr1)、(xr1+1、yr1)、(xr1+2、yr1)、…、(xr1+R、yr1)となる。なお、基準画像上の座標(xb1、yb1)と、参照画像上の座標(xr1、yr1)は、画像上の座標位置は同じである。   Specifically, with respect to the coordinates of the reference point on the reference image (xb1, yb1), the range of the search point on the reference image is the minimum / maximum distance of the distance measurement target necessary for the application. When the search width determined based on R is (xr1, yr1), (xr1 + 1, yr1), (xr1 + 2, yr1), ..., (xr1 + R, yr1). Note that the coordinates (xb1, yb1) on the standard image and the coordinates (xr1, yr1) on the reference image have the same coordinate position on the image.

そして、探索領域内の各探索点と基準点xb1との画像輝度の相違度を算出して、相違度による評価値分布H(xb1)を算出する(S202)。   Then, the degree of difference in image luminance between each search point in the search area and the reference point xb1 is calculated, and an evaluation value distribution H (xb1) based on the degree of difference is calculated (S202).

ここで、評価値分布H(xb1)のD軸(Depth軸)と、Xb軸およびXr軸の関係は、Xr軸の原点をxb1の位置にずらしたものがD軸であり、D軸、Xb軸、Xr軸の次元は何れもピクセルである。   Here, the relationship between the D axis (Depth axis) of the evaluation value distribution H (xb1), the Xb axis, and the Xr axis is the D axis obtained by shifting the origin of the Xr axis to the position of xb1, and the D axis, Xb The dimensions of the axis and the Xr axis are both pixels.

なお、上記の説明では、ステレオ画像データは平行化補正されているものとして説明したが、ステレオ画像データが平行化補正されていない場合には、ステレオ画像の上下方向の位置合わせができていないため、基準画像の基準点(xb1、yb1)に撮影される測距対象物の点が、参照画像においては当該基準点の座標のY座標と同一のY座標に撮影されないため、基準点のY軸方向の位置合わせも含めて、探索領域として設定される。   In the above description, the stereo image data has been described as being subjected to parallelization correction. However, if the stereo image data is not subjected to parallelization correction, the stereo image cannot be aligned in the vertical direction. Since the point of the distance measuring object photographed at the reference point (xb1, yb1) of the reference image is not photographed at the same Y coordinate as the Y coordinate of the reference point in the reference image, the Y axis of the reference point It is set as a search area including alignment of directions.

ステレオマッチングによって得られる評価値分布H(xb1)は、横軸がD軸であり、縦軸が基準点とそれに対する探索点との画像輝度の相違度を示す一次元の分布である。基準点と探索点との画像輝度の相違度には、基準点を中心とした8×8の小領域と各探索点を中心とした8×8の小領域の、画像輝度の差分絶対和(SAD)を用いる。   The evaluation value distribution H (xb1) obtained by stereo matching is a one-dimensional distribution in which the horizontal axis is the D axis and the vertical axis indicates the difference in image luminance between the reference point and the search point corresponding thereto. The difference in image luminance between the reference point and the search point is the absolute sum of image luminance differences between the 8 × 8 small region centered on the reference point and the 8 × 8 small region centered on each search point ( SAD) is used.

なお、評価値として用いる画像輝度の相違度は、差分二乗和(SSD)など、完全一致した場合に値が最小となる、あらゆる相違度で代替可能である。また、評価値として用いる画像輝度の相違度は、正規化相関(NCC)など、完全一致した場合に、値が最大となる類似度の指標を正負逆にして利用することも可能である。   Note that the degree of difference in image brightness used as the evaluation value can be replaced with any degree of difference that minimizes the value when there is a complete match, such as the sum of squared differences (SSD). In addition, the degree of difference in image luminance used as an evaluation value can be used with the similarity index having the maximum value, such as normalized correlation (NCC), in the case of a perfect match, being reversed.

なお、以上の処理は、各基準点について行われ、算出した各基準点についての評価値分布は、ステレオマッチング部104に内蔵されるメモリに記憶される。   The above processing is performed for each reference point, and the calculated evaluation value distribution for each reference point is stored in a memory built in the stereo matching unit 104.

対応点候補数判定部105は、評価値分布H(xb1)において、極小値を探索する。   Corresponding point candidate number determination section 105 searches for a minimum value in evaluation value distribution H (xb1).

対応点候補数判定部105が極小値を探索した結果、極小値が1つ存在する場合は、評価値が極小となる探索点を対応点として判定し(S203:No)、対応点候補位置を当該基準点の視差値として記録をし、視差データを出力する(S208)。   As a result of searching for the minimum value by the corresponding point candidate number determination unit 105, when one minimum value exists, the search point having the minimum evaluation value is determined as the corresponding point (S203: No), and the corresponding point candidate position is determined. Recording is performed as the parallax value of the reference point, and parallax data is output (S208).

図5は、測距対象物が前方に位置する車体である場合であり、(a)は基準画像を示し、(b)は参照画像を示し、(c)は評価値分布を示す。車体のように連続した類似パターンを含む物体ではない場合、基準点(xb1、yb1)を含む小領域と、画像輝度が同程度である対応点候補は、図5(c)に示すように、参照画面上に1つだけ存在する。   FIG. 5 shows a case where the object to be measured is a vehicle body positioned in front, (a) shows a reference image, (b) shows a reference image, and (c) shows an evaluation value distribution. When the object is not an object including a continuous similar pattern such as a vehicle body, the corresponding point candidate having the same image luminance as the small region including the reference point (xb1, yb1) is as shown in FIG. There is only one on the reference screen.

一方で、対応点候補数判定部105が極小値を探索した結果、評価値分布において複数の極小値が検出された場合は、評価値が極小となる複数の探索点を複数の対応点候補として判定する(S203:Yes)。   On the other hand, if a plurality of minimum values are detected in the evaluation value distribution as a result of the search for the minimum value by the corresponding point candidate number determination unit 105, a plurality of search points having the minimum evaluation value are set as a plurality of corresponding point candidates. Determine (S203: Yes).

図6は、測距対象物が、前方に位置する柵である場合であり、(a)は基準画像を示し、(b)は参照画像を示し、(c)は評価値分布を示し、(d)は後述する極小値分布Hm(xb1)を示す。柵のように連続した類似パターンを含む物体である場合、基準画像における、基準点(xb1、yb1)と、画像輝度が同程度である対応点候補は、図6(c)に示すように、参照画面において複数存在する。   FIG. 6 shows a case where the object to be measured is a fence located in front, (a) shows a reference image, (b) shows a reference image, (c) shows an evaluation value distribution, d) shows a minimum value distribution Hm (xb1) described later. In the case of an object including a continuous similar pattern such as a fence, the reference point (xb1, yb1) in the reference image and the corresponding point candidate having the same image brightness as shown in FIG. There are multiple reference screens.

なお、対応点候補が複数存在するか否かの判定方法は、評価値分布の極小値を算出して、極小値がいくつ存在するかにより判定する等、一次元の分布から、周期的な分布であるか否かを判定する他の方法でも実現可能である。   Note that the method for determining whether or not there are multiple corresponding point candidates is to calculate the minimum value of the evaluation value distribution and determine how many local minimum values exist. Other methods for determining whether or not are possible can also be realized.

極小値分布算出部106は、対応点候補数判定部105が極小値を探索した結果、評価値分布において複数の極小値が検出された場合に、評価値が極小となる対応点候補の座標を抽出し、極小値の分布のみを示す極小値分布Hm(xb1)を算出する(S204)。   The local minimum value distribution calculation unit 106 finds the coordinates of the corresponding point candidates whose evaluation value is minimum when a plurality of local minimum values are detected in the evaluation value distribution as a result of the corresponding point candidate number determination unit 105 searching for the local minimum value. Extraction is performed to calculate a local minimum value distribution Hm (xb1) indicating only the local minimum value distribution (S204).

以下、図6を用いて、極小値分布Hm(xb1)の算出手順について説明する。   Hereinafter, the calculation procedure of the minimum value distribution Hm (xb1) will be described with reference to FIG.

図6(a)に示すように、測距対象が連続する類似パターンを含む柵であるため、評価値分布H(xb1)は、図6(c)に示すように、複数の位置において極小値を有する分布となる。   As shown in FIG. 6 (a), since the distance measurement target is a fence including a continuous pattern, the evaluation value distribution H (xb1) is a minimum value at a plurality of positions as shown in FIG. 6 (c). The distribution has

極小値分布算出部106は、評価値分布H(xb1)において複数の極小値の位置のみを抽出した分布を算出し、図6(d)に示すように、算出された評価値分布の極小値の位置に−1の値を、それ以外の位置は0の値を代入して、極小値分布Hm(xb1)を算出する。   The minimum value distribution calculation unit 106 calculates a distribution obtained by extracting only the positions of a plurality of minimum values in the evaluation value distribution H (xb1), and as shown in FIG. 6D, the minimum value of the calculated evaluation value distribution is calculated. A minimum value distribution Hm (xb1) is calculated by substituting a value of -1 for the position of, and a value of 0 for the other positions.

ここで、図6(d)に示す極小値分布Hm(xb1)の極小値の位置は、基準点(xb1、yb1)についての探索領域の左端を原点に、参照画像における対応点候補の位置を示している。   Here, the position of the minimum value of the minimum value distribution Hm (xb1) shown in FIG. 6D is the position of the corresponding point candidate in the reference image with the left end of the search area for the reference point (xb1, yb1) as the origin. Show.

なお、極小値分布を算出する場合に用いる極小値の位置の定数、およびそれ以外の位置の定数の値に関しては一例であり、本発明を限定するものではない。   It should be noted that the minimum value position constant and other position constant values used when calculating the minimum value distribution are merely examples, and the present invention is not limited thereto.

なお、基準点についての評価値分布について、対応点候補が複数存在するか否かの判定を行い、複数存在する場合には、極小値分布を算出するという一連の手続は、メモリに記憶された全ての各基準点について実施される。   Note that a series of procedures for determining whether there are a plurality of corresponding point candidates for the evaluation value distribution for the reference point and calculating a minimum value distribution when there are a plurality of corresponding point candidates are stored in the memory. Performed for all each reference point.

なお、評価値が極小となる複数の探索点を、対応点候補として判定する際に、評価値軸上に所定の閾値を設けて、所定の閾値を以下である探索点を対応点候補とするとしてもよい。これにより、相違度が高い探索点であって極小点となる探索点を、対応点候補から除外することができ、対応点候補の判定精度を向上させることができる。   When determining a plurality of search points having a minimum evaluation value as corresponding point candidates, a predetermined threshold is provided on the evaluation value axis, and a search point having a predetermined threshold or less is set as a corresponding point candidate. It is good. Thereby, a search point that is a search point with a high degree of difference and is a minimum point can be excluded from the corresponding point candidates, and the determination accuracy of the corresponding point candidates can be improved.

図7は、複数の対応点候補が存在する基準点(xb1、yb1)の極小値分布Hm(xb1)と、基準画像において、基準点(xb1、yb1)に隣接する別の基準点(xb2、yb2)の極小値分布Hm(xb2)との関係を示す模式図である。(a)は基準画像を示し、(b)は参照画像を示し、(c)は基準点(xb1、yb1)の極小値分布Hm(xb1)を示し、(d)は基準点(xb2、yb2)の極小値分布Hm(xb2)を示し、(e)は(b)に示す参照画像における基準点(xb1、yb1)に対する対応点候補、及び基準点(xb2、yb2)に対する対応点候補を示す。   FIG. 7 shows a local minimum distribution Hm (xb1) of a reference point (xb1, yb1) where a plurality of corresponding point candidates exist, and another reference point (xb2, yb1) adjacent to the reference point (xb1, yb1) in the reference image. It is a schematic diagram which shows the relationship with minimum value distribution Hm (xb2) of yb2). (A) shows a reference image, (b) shows a reference image, (c) shows a local minimum distribution Hm (xb1) of the reference point (xb1, yb1), and (d) shows a reference point (xb2, yb2). ) Shows a minimum value distribution Hm (xb2), and (e) shows corresponding point candidates for the reference point (xb1, yb1) and corresponding point candidates for the reference point (xb2, yb2) in the reference image shown in (b). .

以下、基準点(xb1、yb1)と、それと隣接する基準点(xb2、yb2)との極小値分布の関係を説明する。なお、図7(a)、及び(e)に示す基準点(xb1、yb1)の対応点候補は、図7(b)に示す対応点候補1から対応点候補4とし、図7(a)、及び(e)に示す基準点(xb2、yb2)の対応点候補は、図7(b)に示す対応点候補5から対応点候補8として説明する。また、対応点候補1から対応点候補4は、点線で示す。   Hereinafter, the relationship of the minimum value distribution between the reference point (xb1, yb1) and the adjacent reference point (xb2, yb2) will be described. The corresponding point candidates of the reference points (xb1, yb1) shown in FIGS. 7A and 7E are the corresponding point candidates 1 to 4 shown in FIG. 7B, and FIG. The corresponding point candidates of the reference points (xb2, yb2) shown in (e) and (e) will be described as the corresponding point candidate 8 from the corresponding point candidate 5 shown in FIG. 7 (b). Corresponding point candidate 1 to corresponding point candidate 4 are indicated by dotted lines.

図7(a)に示す基準画像において、基準点(xb2、yb2)は、基準点(xb1、yb1)に隣接する基準点として選択される。図7(b)に示す、基準点(xb2、yb2)に対する探索領域は、基準点(xb1、yb1)に対する探索領域に対して、xb2とxb1の差分だけXr軸にシフトさせた領域である。   In the reference image shown in FIG. 7A, the reference point (xb2, yb2) is selected as a reference point adjacent to the reference point (xb1, yb1). The search area for the reference point (xb2, yb2) shown in FIG. 7B is an area shifted from the search area for the reference point (xb1, yb1) to the Xr axis by the difference between xb2 and xb1.

ここで、図7(c)に示された、基準点(xb1、yb1)の極小値分布Hm(xb1)のD軸上における各極小値の位置と、図7(d)に示された、基準点(xb2、yb2)の極小値分布Hm(xb2)のD軸上における各極小値の位置とを比較すると、xb2とxb1の差分だけD軸上をシフトしている極小値もある一方で、xb2とxb1の差分よりも大きく、または小さくシフトしている極小値もある。   Here, the position of each local minimum value on the D-axis of the local minimum distribution Hm (xb1) of the reference point (xb1, yb1) shown in FIG. 7C, and the state shown in FIG. Comparing the position of each local minimum value on the D axis of the local minimum distribution Hm (xb2) of the reference point (xb2, yb2), there is a local minimum that is shifted on the D axis by the difference between xb2 and xb1. , There is also a local minimum that is shifted larger or smaller than the difference between xb2 and xb1.

図7(e)を用いて説明すると、基準点(xb1、yb1)に対する対応点候補3の座標から、xb2とxb1の差分だけXr軸上にシフトさせた位置に、基準点(xb2、yb2)に対する対応点候補7が存在しており、隣接する基準点に撮像されている点の距離はほぼ等しいと考えられるため、各対応点候補は正しい対応点である可能性が高いことを意味する。   Referring to FIG. 7E, the reference point (xb2, yb2) is shifted from the coordinates of the corresponding point candidate 3 to the reference point (xb1, yb1) by the difference between xb2 and xb1 on the Xr axis. Since there is a corresponding point candidate 7 for, and the distances between the points captured by the adjacent reference points are considered to be approximately equal, it means that each corresponding point candidate is likely to be a correct corresponding point.

一方、図7(e)の基準点(xb1、yb1)に対する対応点候補1の座標から、xb2とxb1の差分だけXr軸上にシフトさせた位置に、基準点(xb2、yb2)に対する対応点候補5が存在していないため、対応点候補は正しい対応点ではないことを意味する。係る場合、対応点候補3と対応点候補7の領域は、正しい対応点の位置であり正しい視差であるということになり、対応点候補1と対応点候補5の領域は、正しい対応点の位置ではないということになる。   On the other hand, the corresponding point for the reference point (xb2, yb2) is shifted to the position on the Xr axis by the difference between xb2 and xb1 from the coordinates of the corresponding point candidate 1 for the reference point (xb1, yb1) in FIG. Since candidate 5 does not exist, it means that the corresponding point candidate is not a correct corresponding point. In this case, the areas of the corresponding point candidate 3 and the corresponding point candidate 7 are the correct corresponding point positions and correct parallax, and the corresponding point candidate 1 and corresponding point candidate 5 areas are the correct corresponding point positions. That's not true.

評価値マップ算出部107は、極小値分布算出部106において極小値分布が算出された基準点(xb1、yb1)と、基準画像において、当該基準点xb1の周辺領域に存在する位置、または複数の別の基準点xbn(n:自然数)との極小値分布に基づいて、評価値マップを算出する(S205)。   The evaluation value map calculation unit 107 includes a reference point (xb1, yb1) for which the minimum value distribution is calculated by the minimum value distribution calculation unit 106, and a position existing in the peripheral region of the reference point xb1 in the reference image, or a plurality of points An evaluation value map is calculated based on the local minimum value distribution with another reference point xbn (n: natural number) (S205).

ここで、周辺領域とは、基準画像において基準点(xb1、yb1)を含み、Yb軸方向に任意の幅を有する領域である。原則として、周辺領域に含まれる各基準点は、Yb座標が同一である領域である。周辺領域を、基準画像において横方向とするのは、各基準点に対して、探索領域を参照画像の横方向に設定することにより、横方向に類似パターンを誤検出する蓋然性が生じるためである。   Here, the peripheral region is a region including a reference point (xb1, yb1) in the reference image and having an arbitrary width in the Yb axis direction. In principle, each reference point included in the peripheral area is an area having the same Yb coordinate. The reason why the peripheral area is set in the horizontal direction in the standard image is that, by setting the search area in the horizontal direction of the reference image with respect to each standard point, there is a probability that a similar pattern is erroneously detected in the horizontal direction. .

なお、探索領域を参照画像の横方向とするのは、ステレオカメラを横方向に配列しているためであり、ステレオカメラを縦方向に配列した場合は、探索領域は参照画像の縦方向となり、基準画像における周辺領域も縦方向になる。   The search area is the horizontal direction of the reference image because the stereo cameras are arranged in the horizontal direction, and when the stereo cameras are arranged in the vertical direction, the search area is the vertical direction of the reference image, The peripheral area in the reference image is also in the vertical direction.

図8は、基準点(xb1、yb1)の極小値分布Hm(xb1)と、基準点(xb1、yb1)の周辺領域に位置する各基準点(xbn、ybn)(n:自然数)の極小値分布Hm(xbn)に基づいて、評価値マップを算出する手順を示す模式図である。(a)は基準画像を示し、(b)は参照画像を示し、(c)は各基準点(xbn、ybn)の極小値分布Hm(xbn)の関係を示し、(d)は基準点(xbn、ybn)の極小値分布を重畳させることで算出した評価値マップを示す。以下、図8に示す評価値マップの算出方法について説明する。   FIG. 8 shows the minimum value distribution Hm (xb1) of the reference point (xb1, yb1) and the minimum value of each reference point (xbn, ybn) (n: natural number) located in the peripheral region of the reference point (xb1, yb1). It is a schematic diagram which shows the procedure which calculates an evaluation value map based on distribution Hm (xbn). (A) shows the standard image, (b) shows the reference image, (c) shows the relationship of the minimum value distribution Hm (xbn) of each standard point (xbn, ybn), and (d) shows the standard point ( The evaluation value map calculated by superimposing the minimum value distribution of xbn, ybn) is shown. Hereinafter, a method for calculating the evaluation value map shown in FIG. 8 will be described.

図8(a)に示す基準画像において、基準点(xb1、yb1)の周辺領域に存在し、別の基準点(xb2、yb2)、(xb3、yb3)、(xb4、yb4)の各々について算出された評価値分布Hm(xbn)は、メモリから読み出される。ここで、各基準点の対応点候補は4つ存在するとして説明するが、本発明を限定するものではない。   In the reference image shown in FIG. 8A, calculation is performed for each of the other reference points (xb2, yb2), (xb3, yb3), (xb4, yb4) that exist in the peripheral region of the reference point (xb1, yb1). The evaluated evaluation value distribution Hm (xbn) is read from the memory. Here, description will be made assuming that there are four corresponding point candidates for each reference point, but the present invention is not limited thereto.

図8(c)に示すように、各極小値分布Hm(xbn)(n:1から4の整数)に分布する4つの対応点候補のうち、原点からの距離が極小値分布ごとに異なる対応点候補が存在する。図8(c)においては、線a、b、dで引かれた線上の対応点候補の原点からの距離が、極小値分布ごとに異なっている。これは、各基準点に対する視差値が変動していることを意味する。   As shown in FIG. 8C, among the four corresponding point candidates distributed in each local minimum value distribution Hm (xbn) (n: an integer from 1 to 4), the distance from the origin is different for each local minimum value distribution. Point candidates exist. In FIG. 8C, the distance from the origin of the corresponding point candidate on the line drawn by the lines a, b, and d is different for each minimum value distribution. This means that the parallax value for each reference point varies.

評価値マップM(D、Xb)は、図8(c)に示す各極小値分布Hm(xbn)(n:1から4の整数)のD軸を揃え、Xb軸に対するD軸上における各対応点候補の変動値、すなわち視差値の変動値を、Xb軸に対する線で示したものである。情報処理としては、Xb軸という次元を増やし、対応点候補の位置を3次元分布として処理したものである。   The evaluation value map M (D, Xb) aligns the D axes of the respective minimum value distributions Hm (xbn) (n: an integer from 1 to 4) shown in FIG. 8C and corresponds to the Xb axis on the D axis. The variation value of the point candidate, that is, the variation value of the parallax value is indicated by a line with respect to the Xb axis. As information processing, the dimension of the Xb axis is increased and the position of the corresponding point candidate is processed as a three-dimensional distribution.

すなわち、評価値マップM(D、Xb)は、図8(c)に示す各極小値分布に基づいて、各基準点と複数の対応点候補との座標変動値の関係を示したものである。   That is, the evaluation value map M (D, Xb) shows the relationship between the coordinate fluctuation values of each reference point and a plurality of corresponding point candidates based on each local minimum value distribution shown in FIG. .

評価値マップM(D、Xb)において、線c上の対応点候補は、各基準点に対する各対応点候補の視差値に変動がなく、すなわち各基準点が同じ視差に存在する、すなわち同じ距離に存在するということであり、正しい視差値を示している。   In the evaluation value map M (D, Xb), the corresponding point candidates on the line c are not changed in the disparity values of the corresponding point candidates with respect to the reference points, that is, the reference points exist in the same disparity, that is, the same distance. And the correct parallax value.

ここで、xb1は基準点のX座標を表し、xb2、…、xbnは、基準点に対して左右方向に隣接する基準点のX座標を表した場合、評価値マップM(D、Xb)を算出する数式は以下の数式1のようになる。   Here, xb1 represents the X coordinate of the reference point, and xb2,..., Xbn represent the evaluation value map M (D, Xb) when the X coordinate of the reference point adjacent to the reference point in the horizontal direction is represented. The mathematical formula to be calculated is as shown in the following mathematical formula 1.

Figure 0005579297
Figure 0005579297

なお、以上の説明では、基準点(xb1,yb1)の周辺領域として、Y座標(yb1)の画像横一列の任意の領域を設定しているが、基準画像におけるY座標(yb1)のXb軸上の全ての基準点を含むとしてもよい。   In the above description, an arbitrary region in the horizontal direction of the image of the Y coordinate (yb1) is set as the peripheral region of the reference point (xb1, yb1), but the Xb axis of the Y coordinate (yb1) in the reference image All of the above reference points may be included.

なお、周辺領域の設定方法は、例えば、基準点の評価値分布の特徴量、すなわち極小値の数や極小値間の間隔と、周辺領域に存在する別の基準点の評価値分布の特徴量との差が、一定の範囲となる周辺基準点までを選択範囲とすることができる。選択範囲を制限することで、連続する類似したパターンを含む物体が複数存在し、かつ、互いに位置が連続していない物体である場合に、各物体の正しい視差を算出することができる。   Note that the peripheral region setting method includes, for example, the feature value of the evaluation value distribution of the reference point, that is, the number of minimum values and the interval between the minimum values, and the feature value of the evaluation value distribution of another reference point existing in the peripheral region. The selected range can be up to a peripheral reference point where the difference between and a certain range. By limiting the selection range, the correct parallax of each object can be calculated when there are a plurality of objects including similar patterns that are continuous and the positions are not consecutive to each other.

対応点判定部108は、評価値マップM(D、Xb)において示した線aないしdのうち、最も直線性の強い線、すなわち、各対応点候補のうちで、最も視差値の座標変動値が小さい対応点候補を、対応点として算出する。図8(d)に示す評価値マップM(D、Xb)においては、線aから線dのうち、線cが最も直線成分の強い直線である。   Corresponding point determination unit 108 has the most linear line among the lines a to d shown in evaluation value map M (D, Xb), that is, the coordinate variation value of the parallax value among the corresponding point candidates. Corresponding point candidates with small values are calculated as corresponding points. In the evaluation value map M (D, Xb) shown in FIG. 8D, the line c is the straight line having the strongest linear component among the lines a to d.

具体的には、柵など直線上に連続して存在する物体を抽出するために、評価値マップM(D、Xb)において、評価値の小さな点が一直線上に連続するような、最も直線成分の強い線を、ハフ変換により抽出する(S206)。ハフ変換とは、画像上の直線成分を抽出する基本的な画像処理一つである。ここで、評価値マップ全体についてハフ変換を行った結果として、直線成分が最も強い線を抽出する。   Specifically, in order to extract an object that continuously exists on a straight line such as a fence, the most linear component in which points with small evaluation values are continuous on a straight line in the evaluation value map M (D, Xb). A strong line is extracted by the Hough transform (S206). The Hough transform is one basic image processing that extracts a linear component on an image. Here, as a result of the Hough transform performed on the entire evaluation value map, a line having the strongest linear component is extracted.

物理的な意味においては、連続する類似パターンを含む物体が、実空間で直線状に並んでいる場合、評価値マップ上では、対応点は、最も直線性の強い線に分布する結果が得られる。   In the physical sense, when objects containing continuous similar patterns are arranged in a straight line in real space, the corresponding points are distributed on the most linear line on the evaluation value map. .

評価値マップにおける評価値の小さな点は、物体の存在位置を表す点であり、柵などの連続する類似パターンを含む物体では、基準画像と参照画像とで必ずしも同じ位置の支柱部分を対応付けできないため、複数の物体存在位置の候補が発生する。   A point with a small evaluation value in the evaluation value map is a point that represents the position where the object exists, and an object including a continuous similar pattern such as a fence cannot always be associated with a pillar portion at the same position in the reference image and the reference image. Therefore, a plurality of object location candidate candidates are generated.

対応点候補が複数存在する場合には、評価値マップ上では複数の線が得られるが、真の視差の位置ではない直線では、評価値マップ上で一部直線性が乱れる部分があり、直線的には分布しない箇所が発生する。   When there are multiple corresponding point candidates, a plurality of lines are obtained on the evaluation value map. However, in a straight line that is not a true parallax position, there is a portion where the linearity is partially disturbed on the evaluation value map. Places that are not distributed.

当該部分は、実空間では、柵の太さの少し異なる支柱の部分であり、また、横断歩道標示では、色が薄い部分である。すなわち、柵などの、連続する類似パターンを含む物体は、実際には、周期性に乱れがあり、当該部分の複数ある対応点候補の位置と、周期性の乱れのない部分の複数ある対応点候補の位置とが異なる。このため、柵などの、連続する類似パターンを含む物体は、周期性に乱れのある部分とない部分とで複数の対応点候補の位置を比較すると、真の視差でのみ一致する対応点があり、真の視差以外では一致しない。   The said part is a part of a support | pillar from which the thickness of a fence differs a little in real space, and is a light-colored part in a pedestrian crossing sign. That is, an object including a continuous similar pattern, such as a fence, is actually disturbed in periodicity, and the position of a plurality of corresponding point candidates in the part and a plurality of corresponding points in a part without periodic disturbance. The position of the candidate is different. For this reason, an object including a continuous similar pattern, such as a fence, has corresponding points that match only with true parallax when the positions of multiple corresponding point candidates are compared between a part with periodicity disorder and a part without periodicity. No match except true parallax.

評価値マップとして表現すると、真の視差の位置でのみ直線性が保たれ、それ以外の視差の位置では、直線性が乱れた結果が得られることになる。   When expressed as an evaluation value map, linearity is maintained only at the position of true parallax, and the result of disturbance of linearity is obtained at other parallax positions.

ここで、図8(a)における基準点位置(xb1、yb1)、すなわち、評価値マップにおけるxb=xb1の位置に対して、求めるべき真の対応点位置をDCorrect(xb1)、評価値極小の位置をDM(xb1)、算出した直線の位置をDline(xb1)とした場合に、真の対応点は、以下の数式2で表すことができる。算出した直線の位置Dline(xb1)は、図8(d)における線cのxb=xb1となるD軸の値を表している。   Here, with respect to the reference point position (xb1, yb1) in FIG. 8A, that is, the position of xb = xb1 in the evaluation value map, the true corresponding point position to be obtained is DCcorrect (xb1), the evaluation value minimum When the position is DM (xb1) and the calculated position of the straight line is Dline (xb1), the true corresponding point can be expressed by Equation 2 below. The calculated straight line position Dline (xb1) represents the value of the D axis where xb = xb1 of the line c in FIG. 8D.

Figure 0005579297
Figure 0005579297

数式2で表現した処理は、各基準点位置において実行される。本処理は、図8(d)における線cの位置を、そのままxb=xb1の真の視差にすると、線cを推定する際の誤差が重畳してしまうため、線cを推定する際の誤差に影響されないようにするために必要な処理である。   The processing expressed by Equation 2 is executed at each reference point position. In this process, if the position of the line c in FIG. 8D is set to the true parallax of xb = xb1, the error in estimating the line c is superimposed, so the error in estimating the line c. This process is necessary to avoid being affected by

なお、以上の説明では、基準点(xb1、yb1)の周辺領域に位置する別の基準点(xbn、ybn)の極小値分布Hm(xbn)における極小値の数と、基準点(xb1、yb1)の極小値分布Hm(xb1)における極小値の数とが同じである場合について説明したが、極小値の数が異なる場合について、以下説明する。係る場合は、柵などの連続した類似パターンを含む物体の隅を測距対象とした場合が想定される。   In the above description, the number of minimum values in the minimum value distribution Hm (xbn) of another reference point (xbn, ybn) located in the peripheral region of the reference point (xb1, yb1) and the reference point (xb1, yb1) The case where the number of local minimum values in the local minimum value distribution Hm (xb1) is the same is described, but the case where the number of local minimum values is different will be described below. In such a case, a case where a corner of an object including a continuous similar pattern such as a fence is a distance measurement target is assumed.

図9は、Hm(xbn)における極小値の数と、Hm(xb1)における極小値の数とが異なる場合における極小値分布の関係を示す模式図である。(a)は基準画像を示し、(b)は参照画像を示し、(c)は各基準点(xbn、ybn)の極小値分布の関係を示し、(d)は基準点(xbn、ybn)の極小値分布を統合させることで、算出した評価値マップを示す。   FIG. 9 is a schematic diagram showing the relationship of the local minimum distribution when the number of local minimum values in Hm (xbn) is different from the number of local minimum values in Hm (xb1). (A) shows a reference image, (b) shows a reference image, (c) shows the relationship of the local minimum distribution of each reference point (xbn, ybn), and (d) shows the reference point (xbn, ybn). The evaluation value map calculated by integrating the local minimum value distribution is shown.

図9(a)において、基準点(xb1、yb1)は、基準画像に映った柵の最右端に位置している。そのため、探索領域が一定の幅に限られている場合においては、図9(b)に示すように、柵を3本含む探索領域も存在する一方で、柵を2本含む探索領域も存在する場合がある。   In FIG. 9A, the reference point (xb1, yb1) is located at the rightmost end of the fence shown in the reference image. Therefore, when the search area is limited to a certain width, as shown in FIG. 9B, there are search areas including three fences, while there are search areas including two fences. There is a case.

係る場合、図9(c)に示すように、基準点(xb1、yb1)と周辺領域に位置する別の基準点との、それぞれの極小値分布Hm(xbn)に含まれる極小値の数が異なることになる。そのため、図9(d)に示すように、直線aにおいて、線分が欠落する部分が生じることになる。   In such a case, as shown in FIG. 9C, the number of local minimum values included in the local minimum value distribution Hm (xbn) between the reference point (xb1, yb1) and another reference point located in the peripheral region is Will be different. Therefore, as shown in FIG. 9 (d), a portion where a line segment is missing occurs in the straight line a.

図9(d)に示す評価値マップから、対応点を抽出する方法は、図8について説明した内容と同様の方法であってもよい。   The method for extracting the corresponding points from the evaluation value map shown in FIG. 9D may be the same as the method described with reference to FIG.

また、図9(d)に示す評価値マップから、対応点を抽出する方法は、図8について説明した内容と異なる方法として、対応点判定部108が、線分の一部が欠落した線を、対応点候補から外すような情報処理をすることもできる。これにより、視差算出装置100が、評価値マップから最も直線性の強い線を抽出するのに要する負荷を軽減することができる。   Further, the method for extracting the corresponding points from the evaluation value map shown in FIG. 9D is different from the content described with reference to FIG. It is also possible to perform information processing such as removing from corresponding point candidates. Thereby, it is possible to reduce a load required for the parallax calculation apparatus 100 to extract a line with the strongest linearity from the evaluation value map.

なお、図9(d)においては、線分の一部が欠落した線aは直線ではないとして説明したが、線分の一部が欠落した線が直線であっても同様に、対応点候補から外す情報処理をすることもできる。   In FIG. 9D, it has been described that the line a in which a part of the line segment is missing is not a straight line, but the corresponding point candidate is similarly applied even if the line in which a part of the line segment is missing is a straight line. It is also possible to perform information processing that is excluded from the above.

なお、以上の説明では、柵の連続する方向がレンズの光軸に対して垂直である場合について説明したが、垂直でない場合においても、正しい視差値を算出することができる。   In the above description, the case where the continuous direction of the fence is perpendicular to the optical axis of the lens has been described, but a correct parallax value can be calculated even when it is not perpendicular.

図10は、基準画像に映る柵の物体と、得られる評価値マップの例を示す模式図である。(a)は評価値マップを示し、(b)は反時計回りに90度回転した基準画像を示し、(c)は評価値マップの一部を抽出した極小値分布を示す。柵の連続する方向がレンズ光軸に垂直でない場合であっても評価値マップ上ではXb軸に平行でない斜線として評価値マップが生成されるため、斜線の直線成分についてハフ変換を行えば、正しい視差を示す線を抽出することが可能となる。   FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a fence object reflected in a reference image and an obtained evaluation value map. (A) shows an evaluation value map, (b) shows a reference image rotated 90 degrees counterclockwise, and (c) shows a minimum value distribution obtained by extracting a part of the evaluation value map. Even if the continuous direction of the fence is not perpendicular to the optical axis of the lens, the evaluation value map is generated as a diagonal line that is not parallel to the Xb axis on the evaluation value map. It is possible to extract a line indicating parallax.

従って、図10に示すように、柵の連続する方向がレンズの光軸に対して垂直でない場合であっても、正しい距離を算出することが可能である。   Therefore, as shown in FIG. 10, it is possible to calculate the correct distance even when the continuous direction of the fence is not perpendicular to the optical axis of the lens.

視差データ出力部103では、対応点判定部108で算出した対応点の参照画像におけるXr座標点と、所定の基準点の基準画像におけるXb座標点との差分dを算出し、当該所定の基準点における視差dとし、その結果を視差データとして出力する。   The parallax data output unit 103 calculates a difference d between the Xr coordinate point in the reference image of the corresponding point calculated by the corresponding point determination unit 108 and the Xb coordinate point in the reference image of the predetermined reference point, and the predetermined reference point And the result is output as parallax data.

以上のように、係る構成によれば、基準画像において、基準点の周辺領域に存在する別の基準点の情報を重畳することにより、連続する類似したパターンを含む物体の場合に対しても、正しい視差を算出することができる。   As described above, according to such a configuration, in the reference image, by superimposing information on another reference point existing in the peripheral area of the reference point, even in the case of an object including a continuous similar pattern, Correct parallax can be calculated.

なお、ここでは、ステレオカメラの光軸と物体が垂直の場合について説明したが、垂直でない場合でも適用することは可能であり、連続する類似パターンを含む物体の位置には依存しない。具体的には、ステレオカメラ正面に位置する柵やガードレールだけではなく、斜めに位置する柵やガードレールに対しても適用することが可能である。   Here, the case where the optical axis of the stereo camera and the object are perpendicular to each other has been described. However, the present invention can be applied even when the object is not perpendicular and does not depend on the position of an object including a continuous similar pattern. Specifically, the present invention can be applied not only to a fence or guard rail positioned in front of the stereo camera but also to a fence or guard rail positioned obliquely.

なお、ここではハフ変換を用いたが、Cannyエッジ抽出など、それ以外の直線を抽出する方法を用いても良く、本発明を限定するものではない。   Although the Hough transform is used here, other straight line extraction methods such as Canny edge extraction may be used, and the present invention is not limited thereto.

なお、ここでは、Xb軸の方向に連続する任意の線を算出するために、ダイナミックプログラミングを用いて任意の線を算出しても良い。また、ダイナミックプログラミングを用いて評価値最小の任意の連続する線を算出することは一例であり、ダイナミックプログラミング以外の方法を用いて任意の連続する線を導出しても良い。ダイナミックプログラミングを用いて任意の線を算出すると、似たパターンが連続する物体が直線状に連続する物体だけではなく、道路のカーブに沿って曲線となった場合であっても正しい視差を算出することができる。   Here, in order to calculate an arbitrary line continuous in the direction of the Xb axis, an arbitrary line may be calculated using dynamic programming. In addition, calculating an arbitrary continuous line having a minimum evaluation value using dynamic programming is an example, and an arbitrary continuous line may be derived using a method other than dynamic programming. If an arbitrary line is calculated using dynamic programming, the correct parallax is calculated even when an object with a similar pattern continues not only in a straight line but also along a road curve. be able to.

なお、ここでは、図6(c)に示す評価値分布の極小値を抽出して、図6(d)に示す極小値分布を生成して、図8(d)に示す評価値マップを算出する方法を説明したが、極小値分布の代わりに、相違度の値である評価値分布そのものを使って、評価値マップを算出してもよい。   Here, the minimum value of the evaluation value distribution shown in FIG. 6C is extracted to generate the minimum value distribution shown in FIG. 6D, and the evaluation value map shown in FIG. 8D is calculated. However, instead of the local minimum value distribution, the evaluation value map itself may be calculated using the evaluation value distribution itself, which is the difference value.

係る場合、図8(d)に示す評価値マップが0と−1の二値ではなく、相違度を示す多値となる点で異なるが、対応点判定部108における処理内容は、評価値の小さな点が一直線上に連続した直線を算出するという点で同じである。相違度の値である評価値分布そのものを使用した場合の評価値マップにおいて、評価値の低い点の谷を接続すると図8(d)と同様な結果となる。   In this case, the evaluation value map shown in FIG. 8 (d) is different in that the evaluation value map is not a binary value of 0 and −1 but a multivalue indicating the degree of difference. The same is true in that small points calculate straight lines that are continuous on a straight line. In the evaluation value map when the evaluation value distribution itself, which is the value of the dissimilarity, is used, connecting the valleys with low evaluation values results in the same result as in FIG.

(実施の形態2)
実施の形態1では、基準点(xb1、yb1)の周辺領域をXb軸上の横方向に設けて、周辺領域に存在する各基準点に係る極小値分布に基づいて評価値マップを算出することについて説明したが、図11に示すように、基準点(xb1、yb1)のYb軸上の縦方向に位置する一、または複数の基準点の極小値分布を重畳してから、周辺領域に存在する各基準点に係る極小値分布に基づいて評価値マップを算出するとしてもよい。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the peripheral region of the reference point (xb1, yb1) is provided in the horizontal direction on the Xb axis, and the evaluation value map is calculated based on the minimum value distribution related to each reference point existing in the peripheral region. As shown in FIG. 11, the minimum value distribution of one or more reference points positioned in the vertical direction on the Yb axis of the reference point (xb1, yb1) is superimposed and then present in the peripheral region. The evaluation value map may be calculated based on the minimum value distribution related to each reference point.

図11は、評価値分布の重ね合わせを示す模式図である。(a)は基準画像における複数の基準点の位置を示す図であり、(b)は参照画像における各基準点に対する探索領域を示す図であり、(c)は各基準点に対する評価値分布を示す図であり、(d)は評価値分布を重ね合わせた結果を示す図である。   FIG. 11 is a schematic diagram showing superposition of evaluation value distributions. (A) is a figure which shows the position of the some reference point in a reference | standard image, (b) is a figure which shows the search area | region with respect to each reference | standard point in a reference image, (c) is evaluation value distribution with respect to each reference | standard point. (D) is a figure which shows the result of having superimposed evaluation value distribution.

図11(d)に示すように、極小値を重ね合わせて生成した評価値マップを使用した場合、画像のノイズに対して、よりロバストになるため、直線の確度が向上する。   As shown in FIG. 11D, when the evaluation value map generated by superimposing the minimum values is used, the accuracy of the straight line is improved because the image becomes more robust against the noise of the image.

各周辺基準点に対する極小値分布Hm(Xb)の各成分を重ね合わせたものを、評価値分布として利用する。   A superposition of the components of the minimum value distribution Hm (Xb) for each peripheral reference point is used as the evaluation value distribution.

ここで、Rを評価値分布の成分個数とした場合において、基準点における極小値分布Hm1(Xb)と、基準画像における縦方向に存在する基準点における極小値分布HmR(Xb)との重ね合わせによる極小値分布H(Xb)の算出式を数式3に示す。   Here, when R is the number of components of the evaluation value distribution, the minimum value distribution Hm1 (Xb) at the reference point and the minimum value distribution HmR (Xb) at the reference point in the vertical direction in the reference image are superimposed. Formula 3 shows the calculation formula for the minimum value distribution H (Xb).

Figure 0005579297
Figure 0005579297

以上のように、基準画像において、基準点(xb1、yb1)の縦方向に存在する別の基準点の極小値分布を重畳してから、周辺領域に存在する各基準点に係る極小値分布に基づいて評価値マップを算出することにより、対応点抽出の確度が向上するという効果がある。   As described above, in the reference image, the minimum value distribution of another reference point existing in the vertical direction of the reference point (xb1, yb1) is superimposed, and then the minimum value distribution related to each reference point existing in the peripheral region is overlapped. By calculating the evaluation value map based on this, there is an effect that the accuracy of corresponding point extraction is improved.

(実施の形態3)
実施の形態1では、基準点(xb1、yb1)の周辺領域をXb軸上の横方向の任意の範囲に設けて、周辺領域に存在する各基準点に係る極小値分布に基づいて評価値マップを算出することについて説明したが、基準点(xb1、yb1)の周辺領域の横方向の幅を所定の幅としても良い。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the peripheral region of the reference point (xb1, yb1) is provided in an arbitrary range in the horizontal direction on the Xb axis, and the evaluation value map is based on the minimum value distribution relating to each reference point existing in the peripheral region. However, the horizontal width of the peripheral area of the reference point (xb1, yb1) may be set to a predetermined width.

本実施の形態においては、周辺領域の横方向の幅は、基準点(xb1、yb1)における評価値分布パターンと類似した評価値分布パターンをもつ、他の基準点までを周辺領域として決定する。   In the present embodiment, the width in the horizontal direction of the peripheral region is determined as a peripheral region up to another reference point having an evaluation value distribution pattern similar to the evaluation value distribution pattern at the reference point (xb1, yb1).

評価値マップ算出部107は、周辺領域の横方向の幅を定める際に、基準点(xb1、yb1)の横方向に存在する各基準点に係る極小値分布と、基準点(xb1、yb1)に係る極小値分布の類似性を判定する。類似性は、極小値分布の要素ごとの差分和などにより判定し、差分和が所定の閾値より小さい場合に類似と判定する。   When the evaluation value map calculation unit 107 determines the lateral width of the peripheral region, the evaluation value map calculation unit 107 determines the minimum value distribution related to each reference point in the lateral direction of the reference point (xb1, yb1) and the reference point (xb1, yb1). The similarity of the local minimum value distribution is determined. Similarity is determined by the difference sum for each element of the local minimum distribution, and is determined to be similar when the difference sum is smaller than a predetermined threshold.

そして、評価値マップ算出部107は、類似していると判定された極小値分布を含む領域を周辺領域と決定し、評価値マップを算出する。   Then, the evaluation value map calculation unit 107 determines a region including the minimum value distribution determined to be similar as a peripheral region, and calculates an evaluation value map.

基準点の周辺領域は、基準点を含む同じ距離(視差)の測距対象物全体に設定することで対応点抽出の確度が高くなる。同じ視差の基準点を周辺領域として含めることにより、正しい視差値を推定する確度が高まり、異なる視差値をもつ基準点を含めると正しい視差値を推定する確度が低下することになるためである。   By setting the peripheral area of the reference point to the entire distance measuring object having the same distance (parallax) including the reference point, the accuracy of the corresponding point extraction is increased. This is because the accuracy of estimating the correct parallax value is increased by including the same parallax reference point as the peripheral region, and the accuracy of estimating the correct parallax value is decreased when the reference point having a different parallax value is included.

同様に、実施の形態2で記述した、周辺領域を基準点(xb1、yb1)の縦方向に拡大させる場合においても適用することができ、対応点抽出の確度を向上させることができる。   Similarly, the present invention can be applied to the case where the peripheral area described in the second embodiment is enlarged in the vertical direction of the reference points (xb1, yb1), and the accuracy of corresponding point extraction can be improved.

本発明にかかる視差算出装置は、ステレオマッチングにおいて原理的に距離算出困難な繰り返しパターンにおいても正しい距離を算出できる機能を有し、プリクラッシュセーフティや駐車場における駐車支援等として有用である。   The parallax calculation apparatus according to the present invention has a function of calculating a correct distance even in a repetitive pattern in which it is theoretically difficult to calculate a distance in stereo matching, and is useful for pre-crash safety, parking assistance in a parking lot, and the like.

100 視差算出装置
101 視差算出部
102 ステレオ画像データ取得部
103 視差データ出力部
104 ステレオマッチング部
105 対応点候補数判定部
106 極小値分布算出部
107 評価値マップ算出部
108 対応点判定部
1201 視差算出部
1202 ステレオ画像データ取得部
1203 ステレオマッチング部
1204 対応点候補複数存在判定部
1205 評価値極小対応点算出
1206 制御態様データ取得部
1207 制御態様対応点算出部
1208 視差データ出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Disparity calculation apparatus 101 Disparity calculation part 102 Stereo image data acquisition part 103 Disparity data output part 104 Stereo matching part 105 Corresponding point candidate number determination part 106 Minimal value distribution calculation part 107 Evaluation value map calculation part 108 Corresponding point determination part 1201 Parallax calculation Unit 1202 Stereo image data acquisition unit 1203 Stereo matching unit 1204 Corresponding point candidate plural existence determination unit 1205 Evaluation value minimum corresponding point calculation 1206 Control mode data acquisition unit 1207 Control mode corresponding point calculation unit 1208 Parallax data output unit

Claims (2)

基準画像および参照画像を取得する画像データ取得部と、
前記基準画像に含まれる基準点と、前記基準点に対応する、前記参照画像に含まれる複数の探索点との画像輝度の相違度を算出するステレオマッチング部と、
前記複数の探索点から前記複数の探索点の座標に対する前記画像輝度の相違度が極小である探索点を対応点候補として検出し、前記対応点候補が複数存在するか否かを判定する対応点候補数判定部と、
対応点候補が複数存在すると判定された第1の基準点に対応する第1の対応点候補の数n(nは2以上の整数)と、前記第1の基準点を含む周辺領域に存在する第2の基準点に対応する第2の対応点候補の数m(mはnより小さい整数)とが異なる場合、前記第1の対応点候補のうち、基準点に対する視差値が対応する前記第2の対応点候補が存在しない対応点候補を除外し前記除外された対応点候補以外の前記第1の対応点候補のうち、前記第1の基準点に対する視差値と前記第2の基準点に対する視差値との間の変動値が最小である対応点候補を対応点と判定する対応点判定部と、
前記第1の基準点に対応する前記対応点の座標点と、前記第1の基準点の座標点とに基づいて算出される視差データを出力する視差データ出力部と、
を備えた視差算出装置。
An image data acquisition unit for acquiring a reference image and a reference image;
A stereo matching unit that calculates a difference in image luminance between a reference point included in the reference image and a plurality of search points included in the reference image corresponding to the reference point;
Corresponding points for detecting, as a corresponding point candidate, a search point having a minimum difference in image brightness with respect to the coordinates of the plurality of search points from the plurality of search points, and determining whether or not there are a plurality of the corresponding point candidates. A candidate number determination unit;
The number n of first corresponding point candidates (n is an integer equal to or greater than 2) corresponding to the first reference point determined to have a plurality of corresponding point candidates , and exists in a peripheral region including the first reference point. When the number m of second corresponding point candidates corresponding to the second reference point is different from m (m is an integer smaller than n), among the first corresponding point candidates, the disparity value corresponding to the reference point corresponds to the first exclude corresponding point candidate second corresponding point candidate does not exist, among the first corresponding point candidates other than the corresponding point candidates the excluded, the disparity value and the second reference point with respect to the first reference point A corresponding point determination unit that determines a corresponding point candidate having a minimum variation value between the parallax value and the corresponding point as a corresponding point;
A parallax data output unit that outputs parallax data calculated based on the coordinate point of the corresponding point corresponding to the first reference point and the coordinate point of the first reference point;
A parallax calculation device comprising:
前記対応点候補数判定部は、前記検出された探索点のうち、前記画像輝度の相違度が所定の閾値以下である探索点を前記対応点候補として検出する、
請求項1に記載の視差算出装置。
The corresponding point candidate number determination unit detects, as the corresponding point candidate, a search point having a difference in image luminance that is equal to or less than a predetermined threshold among the detected search points.
The parallax calculation apparatus according to claim 1.
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