JP2000230809A - Distance data interpolation method, color image layering method, and color image layering device - Google Patents
Distance data interpolation method, color image layering method, and color image layering deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 距離画像中で距離計測が行なえなかった
領域における距離データを補間する方法を提供するこ
と、および距離データを用いたカラー画像の階層化を行
なう方法・装置を提供すること。
【解決手段】 レンジファインダによる距離画像の撮像
と同時に、CCD10によりカラー画像を撮像する。距
離データ補間部17は、撮像したカラー画像情報を用
い、着目画素と参照画素間での色の違いおよび画素座標
値の違いに応じた重み付け補間によって、着目画素にお
ける距離データを周囲の画素における距離データから補
間により求める。階層化処理手段18は、距離データを
用いてカラー画像を階層化し、抽出された画像は、画像
合成部21において他の画像と合成される。
(57) [Summary] [Problem] To provide a method for interpolating distance data in an area where distance measurement could not be performed in a distance image, and a method and apparatus for layering a color image using the distance data. To do. SOLUTION: At the same time as capturing a distance image by a range finder, a color image is captured by a CCD (10). The distance data interpolation unit 17 uses the captured color image information to perform weighting interpolation according to the difference in color between the target pixel and the reference pixel and the difference in pixel coordinate value, thereby converting the distance data of the target pixel to the distance between surrounding pixels. Obtained from the data by interpolation. The hierarchization processing means 18 hierarchizes the color image using the distance data, and the extracted image is synthesized with another image in the image synthesis unit 21.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、距離データの補間
方法,カラー画像階層化方法およびカラー画像階層化装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance data interpolation method, a color image layering method, and a color image layering apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】投影光と観察画像の三角測量に基づいて
3次元形状計測を行うレンジファインダ装置としては、
例えば、文献:吉見ら,"複数光源によるレンジファイン
ダシステム", 日本ロボット学会誌, Vol.9, No.7, pp.8
03-812, 1991. に述べられている光切断法によるもの
や、文献:佐藤、井口, "空間コード化による距離画像
入力", 電子通信学会論文誌'85/3Vol.J68-D No3 に示さ
れているパタン光投影法によるものがある。2. Description of the Related Art As a range finder device for performing three-dimensional shape measurement based on triangulation of projection light and observation image,
For example, Literature: Yoshimi et al., "Range Finder System with Multiple Light Sources", Journal of the Robotics Society of Japan, Vol.9, No.7, pp.8
03-812, 1991. Light section method and literature: Sato, Iguchi, "Range image input by spatial coding", IEICE Transactions on '85 /3Vol.J68-D No3 Some are based on the pattern light projection method.
【0003】また、画像の階層化,部品化に関する従来
の技術としては、背景を青色一色にして手前の人物を色
情報を用いて抽出するクロマキー技術(ブルーバック)
がある。ここで、「画像の階層化,部品化」とは、画像
中の一部分をその他の部分と区別して抽出,分離し、独
立して処理可能とすることをいう。[0003] Further, as a conventional technique relating to hierarchization and componentization of an image, a chroma key technique (blue background) for extracting a person in front by using color information while setting the background to a solid blue color.
There is. Here, "hierarchization of images and componentization" means that a part in an image is extracted and separated separately from other parts, and can be processed independently.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、三角測量によ
る距離測定では、光の投射位置と反射光の受光位置とが
異なるため、受光位置からは見える被写体の一部が、光
の投射位置からは見えないということもあり得る。つま
り、被写体の形状等に起因する遮蔽(オクルージョン)
により、被写体の一部の領域に関して距離を計測できな
い場合がある。このような問題は、被写体表面の光の反
射率が低い場合や、被写体の表面が光を散乱する性質を
もっている場合にも生じる。However, in the distance measurement by triangulation, since the light projection position is different from the light reception position of the reflected light, a part of the subject visible from the light reception position is not visible from the light projection position. It can be invisible. In other words, occlusion caused by the shape of the subject, etc.
In some cases, the distance cannot be measured for some regions of the subject. Such a problem also occurs when the reflectance of light on the surface of the subject is low or when the surface of the subject has a property of scattering light.
【0005】また、上述のクロマキー技術により、例え
ば、人(前景)を背景から抽出・分離する場合、背景が単
一の色で、しかも、人の体や服と異なる色でなければ、
人物の抽出を行うことができない。Further, according to the above-mentioned chroma key technique, for example, when a person (foreground) is extracted and separated from the background, if the background is a single color and is not a color different from the human body and clothes,
The person cannot be extracted.
【0006】このような問題点に鑑み、本発明は、距離
画像中で距離計測が行えなかった領域における距離デー
タを補間する方法を提供すると共に、クロマキーのよう
に背景を単一色にすることなく、実写画像から人物等の
前景を抽出してカラー画像の階層化を行えるカラー画像
階層化方法および装置を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention provides a method for interpolating distance data in an area where distance measurement cannot be performed in a distance image, and also eliminates the need for a single color background as in a chroma key. It is another object of the present invention to provide a color image layering method and apparatus capable of extracting a foreground of a person or the like from a real image and layering a color image.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明では、同一の対象
について撮像したカラー画像の情報を用いた重み付け補
間によって距離データを補間する。画素の座標値のみな
らず、被写体の色情報も考慮して補間を行うため、カラ
ー画像との整合性を加味した適切な距離データの補間を
行える。According to the present invention, distance data is interpolated by weighted interpolation using information of a color image taken of the same object. Since the interpolation is performed in consideration of not only the coordinate values of the pixels but also the color information of the subject, it is possible to interpolate appropriate distance data in consideration of consistency with the color image.
【0008】また、本発明では、上述の補間処理がなさ
れた距離画像の距離情報を用いて、カラー画像を階層化
する。距離画像のもつ奥行きの情報を基にしてカラー画
像を階層化するため、クロマキーのように背景を単一色
にすることなく、実写画像から人物等の領域を抽出する
ことができる。ゆえに、カラー画像の階層化に伴なう制
約を軽減することができる。In the present invention, a color image is hierarchized using the distance information of the distance image on which the above-described interpolation processing has been performed. Since the color image is hierarchized based on the depth information of the distance image, it is possible to extract a region such as a person from the photographed image without making the background a single color like a chroma key. Therefore, it is possible to reduce the restrictions accompanying the layering of the color image.
【0009】また、補間処理を経た距離画像には距離デ
ータの欠損領域がないので、カラー画像の全画素を階層
化の対象とすることができる。Further, since the distance image that has undergone the interpolation processing has no missing area of the distance data, all the pixels of the color image can be subjected to hierarchization.
【0010】また、着目画素と参照画素間における色の
違いを考慮して距離データの補間がなされているので、
距離データの補間領域においても、前景・背景間の境界
は、カラー画像における前景・背景間の境界と高精度に
一致する。したがって、距離データ(被写体の奥行き情
報)に基づきカラー画像の前景を背景から分離して抽出
したときに、抽出された前景物体の輪郭はシャープなも
のとなり、画像階層化処理の精度が向上する。In addition, since the distance data is interpolated in consideration of the color difference between the target pixel and the reference pixel,
Also in the interpolation area of the distance data, the boundary between the foreground and the background matches the boundary between the foreground and the background in the color image with high accuracy. Therefore, when the foreground of the color image is extracted separately from the background based on the distance data (depth information of the subject), the contour of the extracted foreground object becomes sharp, and the accuracy of the image hierarchical processing is improved.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の第1の態様は、距離画像
中の距離計測が行われなかった領域に属する画素の距離
データを、前記画素の近傍に位置する距離計測が行われ
た画素の距離データを参照して補間する方法であって、
前記距離画像の撮影対象についてカラー画像も取得して
おき、補間の対象となる着目画素に対応する前記カラー
画像における画素の色と、参照画素に対応する前記カラ
ー画像における画素の色とを用いて重み付け係数を算出
し、算出された重み付け係数を前記参照画素の距離デー
タに作用させて距離データを求めるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a first aspect of the present invention, distance data of a pixel belonging to an area where distance measurement has not been performed in a distance image is stored in a pixel located close to the pixel and whose distance has been measured. Interpolating by referring to the distance data of
A color image is also acquired for the shooting target of the distance image, and the color of the pixel in the color image corresponding to the target pixel to be interpolated and the color of the pixel in the color image corresponding to the reference pixel are used. A weighting coefficient is calculated, and the calculated weighting coefficient is applied to the distance data of the reference pixel to obtain distance data.
【0012】画素の座標値のみならず、被写体の色情報
も考慮して補間を行うため、カラー画像との整合性を加
味した高精度な距離データの補間を行える。Since interpolation is performed in consideration of not only the coordinate values of the pixels but also the color information of the object, highly accurate distance data interpolation can be performed in consideration of consistency with a color image.
【0013】本発明の第2の態様では、第1の態様にお
いて、前記重み係数を、前記着目画素に対応する前記カ
ラー画像における画素の色と、前記参照画素に対応する
前記カラー画像における画素の色との差情報をパラメー
タとして含む計算式によって算出するようにした。[0013] In a second aspect of the present invention, in the first aspect, the weighting coefficient is determined based on a color of a pixel in the color image corresponding to the target pixel and a color of a pixel in the color image corresponding to the reference pixel. The color difference information is calculated by a calculation formula including the parameter as a parameter.
【0014】近接する画素との間の色の違いを反映させ
て重み係数を適応的に変化させることによって、カラー
画像との整合性を加味した高精度な距離データの補間を
行える。By adaptively changing the weight coefficient by reflecting the color difference between adjacent pixels, highly accurate distance data interpolation can be performed in consideration of consistency with a color image.
【0015】本発明の第3の態様は、第2の態様におい
て、前記重み付け係数を算出するための前記計算式は、
前記着目画素と前記参照画素の座標値の差情報をパラメ
ータとして含むようにした。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the calculation formula for calculating the weighting coefficient is:
The information on the difference between the coordinate values of the target pixel and the reference pixel is included as a parameter.
【0016】これにより、着目画素と参照画素間の座標
位置の差情報と、カラー画像における対応画素間の色情
報の差情報とを考慮した、高精度の距離データの補間を
行うことができる。Thus, high-precision distance data interpolation can be performed in consideration of the coordinate position difference information between the target pixel and the reference pixel and the color information difference information between the corresponding pixels in the color image.
【0017】本発明の第4の態様では、第1〜第3の態
様のいずれかにおいて、前記距離計測が行われなかった
領域の境界線に接する、距離計測が行われた複数の画素
を前記参照画素とする。According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the plurality of pixels whose distance has been measured and which are in contact with the boundary line of the area where the distance measurement has not been performed are formed. Let it be a reference pixel.
【0018】境界線に接する複数の画素(好ましくは全
画素)を参照画素とすることにより、補間の精度が向上
する。By using a plurality of pixels (preferably all pixels) in contact with the boundary line as reference pixels, the accuracy of interpolation is improved.
【0019】本発明の第5の態様では、第1〜第3の態
様のいずれかにおいて、前記着目画素から一定の距離内
にある、距離計測が行われた複数の画素を前記参照画素
とする。According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a plurality of pixels having a distance measured within a predetermined distance from the pixel of interest are set as the reference pixels. .
【0020】これにより、参照画素の数を絞り込むこと
ができ、補間処理における負担が軽減される。As a result, the number of reference pixels can be reduced, and the load on the interpolation processing can be reduced.
【0021】本発明の第6の態様では、第1〜第3の態
様のいずれかにおいて、前記距離計測が行われなかった
領域の境界線に接し、かつ前記着目画素から一定の距離
内にある、距離計測が行われた複数の画素を前記参照画
素とする。According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, it is in contact with a boundary line of a region where the distance measurement has not been performed and is within a certain distance from the pixel of interest. The plurality of pixels for which the distance measurement has been performed are defined as the reference pixels.
【0022】これにより、参照画素の数を絞り込むこと
ができ、補間処理における負担が軽減される。As a result, the number of reference pixels can be reduced, and the load on the interpolation processing is reduced.
【0023】本発明の第7の態様では、第1の態様にお
いて、カラー画像をクラスタリングし、距離欠損領域に
おける距離データの補間をするにあたり、同一のクラス
タ内の距離データの分布が滑らかになるように、かつ、
クラスタ境界では、距離データが不連続となるように、
距離データの分布を決定する。According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, when the color image is clustered and the distance data in the distance-deficient region is interpolated, the distribution of the distance data in the same cluster becomes smooth. And
At the cluster boundaries, the distance data is discontinuous,
Determine the distribution of distance data.
【0024】カラー画像において色が異れば、距離画像
においても距離が異なるのが一般的である。すなわち、
カラー画像を領域分割した結果として検出されるクラス
タ境界は、距離画像における距離データの境界とも一致
する可能性が高い。この観点から、クラスタ境界を意識
したデータ補間を行なうことにより、距離データの補間
の精度が向上する。また、距離画像とカラー画像の整合
性が高いために、距離データを用いたカラー画像の階層
化に際し、前景・背景を精度よく分離/抽出することが
できる。Generally, if the color differs in a color image, the distance also differs in a distance image. That is,
A cluster boundary detected as a result of dividing the color image into regions is highly likely to coincide with a boundary of distance data in the distance image. From this viewpoint, by performing data interpolation in consideration of the cluster boundary, the accuracy of the distance data interpolation is improved. Further, since the consistency between the distance image and the color image is high, the foreground / background can be accurately separated / extracted when layering the color image using the distance data.
【0025】本発明の第8の態様では、第1の態様にお
いて、カラー画像にエッジ強調処理を施して得られた
「エッジ」を意識したデータ補間を行なう。According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect, data interpolation is performed in consideration of an “edge” obtained by performing an edge enhancement process on a color image.
【0026】クラスタ境界は必ずしも物体の輪郭とは一
致しない場合があるため、エッジ情報を用いて、境界の
位置を補正して、距離データの補間精度を向上させるも
のである。Since the cluster boundary does not always coincide with the contour of the object, the position of the boundary is corrected using the edge information to improve the interpolation accuracy of the distance data.
【0027】本発明の第9の態様では、第1〜第8の態
様のいずれかにおいて、前記距離画像および前記カラー
画像は、光学的に同じ視点で撮像された画像とする。In a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the distance image and the color image are images optically captured from the same viewpoint.
【0028】これにより、距離画像とカラー画像との間
の整合性が維持されることになり、距離情報を用いたカ
ラー画像の階層化が容易となる。As a result, consistency between the distance image and the color image is maintained, and layering of the color image using the distance information is facilitated.
【0029】本発明の第10の態様では、第1の態様〜
第8の態様のいずれかにおいて、前記距離画像は、カラ
ー画像とは異なる視点で撮像して得られた距離画像に視
点変換処理を施し、前記カラー画像の視点と同じ視点で
撮像したのと等価な画像に変換された距離画像である。According to a tenth aspect of the present invention, the first aspect to the first aspect
In any one of the eighth aspect, the distance image is equivalent to performing a viewpoint conversion process on a distance image obtained by imaging from a viewpoint different from that of a color image, and imaging the distance image from the same viewpoint as the viewpoint of the color image. This is a distance image converted into a simple image.
【0030】撮像システムの構成上、カラー画像の撮像
視点と距離画像の撮像視点とが異なるものとなった場合
でも、距離画像の距離情報を用いた視点変換処理によっ
て、視点を同じくして撮像されたと同じ距離画像を得る
ことができ、よって、距離画像を用いたカラー画像の階
層化が可能となる。Even if the imaging viewpoint of the color image is different from the imaging viewpoint of the distance image due to the configuration of the imaging system, the image is captured at the same viewpoint by the viewpoint conversion process using the distance information of the distance image. Thus, the same distance image can be obtained, and thus, it is possible to layer a color image using the distance image.
【0031】本発明の第11の態様は、同一対象につい
て距離画像とカラー画像を取得し、距離画像のもつ距離
情報を用いて前記カラー画像を階層化し、前記カラー画
像中の一部分をその他の部分と区別して独立に処理可能
とする方法であって、前記カラー画像の階層化の前に、
前記距離画像中に距離計測が行われなかった領域がある
かを判定し、前記領域がある場合に、前記領域内の画素
について、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の
方法によって距離データを補間して前記距離画像中から
距離データの欠如部分をなくす第1のステップと、前記
第1のステップを経た距離画像の各画素がもつ距離情報
に基づき、前記カラー画像の全画素を対象として階層化
処理を施す第2のステップと、を有する。According to an eleventh aspect of the present invention, a distance image and a color image are obtained for the same object, the color image is hierarchized using distance information of the distance image, and a part of the color image is replaced with another part. Is a method that can be processed independently in distinction from the above, before the layering of the color image,
It is determined whether there is an area for which distance measurement has not been performed in the distance image, and when there is the area, for a pixel in the area, the method according to any one of claims 1 to 7 A first step of interpolating distance data to eliminate a missing part of the distance data from the distance image; and, based on distance information of each pixel of the distance image having passed through the first step, all pixels of the color image. And a second step of performing a layering process as an object.
【0032】補間処理がなされた距離画像の距離情報を
用いて、カラー画像を階層化するので、クロマキーのよ
うに背景を単一色にすることなく、実写画像から人物等
の領域を抽出することができる。また、補間処理を経た
距離画像には距離データの欠損領域がないので、カラー
画像の全画素を階層化の対象とすることができる。ま
た、着目画素と参照画素間における色の違いを考慮して
距離データの補間がなされているので、距離データの補
間領域においても、前景・背景間の境界は、カラー画像
における前景・背景間の境界と高精度に一致する。した
がって、距離データ(被写体の奥行き情報)に基づきカ
ラー画像の前景を背景から分離して抽出したときに、抽
出された前景物体の輪郭はシャープなものとなり、画像
階層化処理の精度が向上する。Since the color image is hierarchized using the distance information of the distance image subjected to the interpolation processing, it is possible to extract a region such as a person from the photographed image without making the background a single color as in a chroma key. it can. Further, since the distance image which has been subjected to the interpolation processing has no missing area of the distance data, all the pixels of the color image can be subjected to hierarchization. Further, since the distance data is interpolated in consideration of the color difference between the target pixel and the reference pixel, the boundary between the foreground and background in the distance data interpolation region is Matches boundaries and high precision. Therefore, when the foreground of the color image is extracted separately from the background based on the distance data (depth information of the subject), the contour of the extracted foreground object becomes sharp, and the accuracy of the image hierarchical processing is improved.
【0033】本発明の第12の態様は、第11の態様の
カラー画像階層化方法により階層化されたカラー画像の
一部を抽出し、他の画像と合成する。According to a twelfth aspect of the present invention, a part of a color image hierarchized by the color image hierarchization method of the eleventh aspect is extracted and combined with another image.
【0034】これにより、クロマキー技術のような前景
と背景の色の制限を排して、画像合成を行うことができ
る。Thus, it is possible to perform image composition while eliminating the limitation on the colors of the foreground and the background as in the chroma key technique.
【0035】本発明の第13の態様では、レンジファイ
ンダによって得られる距離画像中で距離計測が行われな
かった領域を抽出する距離データの欠損領域抽出手段
と、前記距離計測が行われなかった領域に属する画素に
ついての距離データを、前記画素の近傍に位置する距離
計測が行われた画素の距離データを参照して補間する距
離補間手段とを具備し、前記距離補間手段は、着目画素
の距離データを参照画素の距離データに基づき補間する
ときに、前記距離画像の対象について撮像されたカラー
画像における、前記着目画素の色と前記参照画素の色を
用いて重み係数を取得し、その重み付け係数を前記参照
画素の距離データに作用させて補間データを得る構成と
した。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided distance data missing area extracting means for extracting an area where distance measurement has not been performed in a distance image obtained by a range finder, and an area where distance measurement has not been performed. Distance interpolation means for interpolating the distance data of the pixels belonging to the pixel by referring to the distance data of the pixels measured close to the pixel, the distance interpolation means comprising: When data is interpolated based on distance data of a reference pixel, a weighting coefficient is obtained using a color of the pixel of interest and a color of the reference pixel in a color image captured of a target of the distance image, and the weighting coefficient is obtained. Is applied to the distance data of the reference pixel to obtain interpolation data.
【0036】これにより、カラー画像との高い整合性を
保ちつつ、精度よく距離画像データを補間できる新規な
距離データ補間装置が得られる。As a result, a novel distance data interpolation device capable of accurately interpolating distance image data while maintaining high consistency with a color image can be obtained.
【0037】また、本発明の第14の態様では、第13
の態様において、前記距離補間手段は、前記距離画像の
対象について撮像されたカラー画像における、前記着目
画素と参照画素のそれぞれに対応する画素間での色の違
いの情報を反映させて重み付け係数を取得し、その重み
付け係数を前記参照画素の距離データに作用させて補間
データを得るようにした。In the fourteenth aspect of the present invention, the thirteenth aspect
In the aspect, the distance interpolating unit may calculate a weighting coefficient by reflecting information on a color difference between a pixel corresponding to each of the target pixel and the reference pixel in a color image captured of the target of the distance image. Then, the obtained weighting coefficient is applied to the distance data of the reference pixel to obtain interpolation data.
【0038】これにより、カラー画像との高い整合性を
保ちつつ、精度よく距離画像データを補間できる新規な
距離データ補間装置が得られる。As a result, a novel distance data interpolation device capable of accurately interpolating distance image data while maintaining high consistency with a color image can be obtained.
【0039】また、本発明の第15の態様は、第13の
態様において、前記距離補間手段は、前記距離画像の対
象について撮像されたカラー画像における、前記着目画
素と参照画素のそれぞれに対応する画素間での色の違い
の情報および前記着目画素と参照画素間での画素座標値
の違いを反映させて重み付け係数を取得し、その重み付
け係数を前記参照画素の距離データに作用させて、補間
データを得る構成とした。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the distance interpolation means corresponds to each of the target pixel and the reference pixel in a color image taken of the target of the distance image. A weighting coefficient is obtained by reflecting information on a color difference between pixels and a difference in pixel coordinate values between the pixel of interest and the reference pixel, and the weighting coefficient is applied to distance data of the reference pixel to perform interpolation. It was configured to obtain data.
【0040】これにより、カラー画像との高い整合性を
保ちつつ、精度よく距離画像データを補間できる新規な
距離データ補間装置が得られる。As a result, a novel distance data interpolation device capable of accurately interpolating distance image data while maintaining high consistency with a color image can be obtained.
【0041】また、本発明の第16の態様では、カラー
画像のクラスタ境界を意識した距離データの補間を行
い、第17の態様では、エッジ強調処理により得られる
エッジを意識した距離データの補間を行い、これによ
り、距離データ補間装置におけるデータの補間精度を向
上させる。In a sixteenth aspect of the present invention, interpolation of distance data is performed in consideration of cluster boundaries of a color image, and in a seventeenth aspect, interpolation of distance data is performed in consideration of edges obtained by edge enhancement processing. Thus, the accuracy of data interpolation in the distance data interpolation device is improved.
【0042】また、本発明の第18の態様では、第13
〜第17のいずれかの態様の距離データ補間装置と、こ
の距離データ補間装置による補間処理を経た距離画像の
各画素がもつ距離情報に基づき、前記距離画像の対象に
ついて撮像されたカラー画像の全画素を対象として階層
化処理を施す階層化装置と、を有する構成とした。In the eighteenth aspect of the present invention, the thirteenth aspect
To the distance data interpolating apparatus according to any one of the seventeenth to seventeenth aspects, and the distance information interpolating process performed by the distance data interpolating apparatus. And a layering device for performing a layering process on pixels.
【0043】これにより、距離情報を利用して正確な画
像の抽出等を行える、新規なカラー画像階層化装置が得
られる。As a result, a novel color image layering device capable of extracting an accurate image and the like using the distance information can be obtained.
【0044】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して具体的に説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
【0045】(実施の形態1)図1は、距離画像を用い
たカラー画像の階層化を行うためのシステムの全体構成
を示すブロック図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a system for hierarchizing color images using distance images.
【0046】被写体23を撮像するレンジファインダ
は、基本的な構成として、光源A(参照符号1)と、光
源B(参照番号2)と、ハーフミラー3と、回転ミラー
4と、レンズ5と、ハーフミラー6,7と、CCD(固
体撮像素子)8,9,10と、光源制御部10と、回転
制御部11と、光源A画像処理部12aおよび光源B画
像処理部12bと、カラーカメラ信号処理部13と、制
御部14と、距離計算部15とを有している。A range finder for imaging the subject 23 has a light source A (reference numeral 1), a light source B (reference numeral 2), a half mirror 3, a rotating mirror 4, a lens 5, Half mirrors 6, 7, CCDs (solid-state imaging devices) 8, 9, 10, light source control unit 10, rotation control unit 11, light source A image processing unit 12a and light source B image processing unit 12b, color camera signal It has a processing unit 13, a control unit 14, and a distance calculation unit 15.
【0047】光源Aと光源Bの波長は、一般に赤外領域
に設定され、各光源の光の波長は異なる。光源A,光源
Bから出力される光はハーフミラー3で合成される。ま
た、3つのCCD(固体撮像素子)8,9,10は、ハ
ーフミラー6,7により分割された光をそれぞれ受光す
るので、光学的な視点は同じである。The wavelengths of the light sources A and B are generally set in the infrared region, and the light wavelengths of the respective light sources are different. Lights output from the light sources A and B are combined by the half mirror 3. The three CCDs (solid-state imaging devices) 8, 9, and 10 receive the light split by the half mirrors 6 and 7, respectively, and thus have the same optical viewpoint.
【0048】また、レンジファインダは、撮像により得
られた距離画像に対して補間処理やカラー画像の階層化
を実行するための特別な構成として、距離データの欠損
領域判定部16と、距離データ補間部17と、階層化処
理部18とを有している。The range finder includes a distance data loss area determination unit 16 and a distance data interpolation unit 16 as a special configuration for performing interpolation processing and layering of color images on a distance image obtained by imaging. And a hierarchical processing unit 18.
【0049】また、画像合成装置21は、階層化処理部
18により抽出されたカラー画像の一部(例えば、前景
の物体)を、ビデオカメラ19で撮像された画像または
画像メモリ20から出力される画像と合成して、新たな
画像を形成する働きをする。本システムでは、合成され
た画像は、画像メモリ22に格納されるようになってい
る。The image synthesizing device 21 outputs a part of the color image (for example, a foreground object) extracted by the hierarchical processing unit 18 from an image captured by the video camera 19 or from the image memory 20. Combines with an image to form a new image. In the present system, the synthesized image is stored in the image memory 22.
【0050】このシステムにおける、特徴的な動作手順
が図2に示される。FIG. 2 shows a characteristic operation procedure in this system.
【0051】すなわち、レンジファインダにより、距離
画像データとカラー画像データを取得する(ステップS
T1)。続いて、距離画像中に距離データの欠損領域が
あるかどうかを判定し、データの欠損領域がある場合に
は、距離データを補間により求める(ステップST
2)。この場合、同時に撮像されたカラー画像の色情報
を用いて距離データを補間する。That is, distance image data and color image data are acquired by the range finder (step S).
T1). Subsequently, it is determined whether or not there is a missing area of the distance data in the distance image. If there is a missing area of the data, the distance data is obtained by interpolation (step ST).
2). In this case, the distance data is interpolated using the color information of the color image captured at the same time.
【0052】次に、補間処理を経て欠損が穴埋めされた
距離画像の距離情報(奥行き情報)を用いてカラー画像
の階層化処理(画像の抽出や分離処理)を行う(ステッ
プST3)。次に、階層化によって抽出・分離された画
像を、他の画像と合成して(ステップST4)、画像メ
モリに格納する(ステップST5)。Next, a hierarchical process (image extraction and separation process) of a color image is performed using the distance information (depth information) of the distance image in which the loss has been filled through the interpolation process (step ST3). Next, the image extracted and separated by the hierarchization is combined with another image (step ST4) and stored in the image memory (step ST5).
【0053】以上が、図1のシステムの特徴的な動作の
概要である。以下、各処理について図3〜図6を用いて
具体的に説明する。The outline of the characteristic operation of the system shown in FIG. 1 has been described above. Hereinafter, each process will be specifically described with reference to FIGS.
【0054】図3は、図1の構成の中から、距離データ
の欠損領域判定部16と距離データ補間部17を抜き出
して示すものである。FIG. 3 shows the distance data loss area determination section 16 and the distance data interpolation section 17 extracted from the configuration of FIG.
【0055】距離データの欠損領域判定部16は、距離
画像(S1)と評価値画像(S2)とに基づき、距離画
像(S1)中で距離データが欠損している領域を判定・
抽出する。評価値画像としては、例えば、レンジファイ
ンダの距離計算時に用いる光強度画像を使用できる。The missing area determining unit 16 for the distance data determines an area where the distance data is missing in the distance image (S1) based on the distance image (S1) and the evaluation value image (S2).
Extract. As the evaluation value image, for example, a light intensity image used when calculating the distance of the range finder can be used.
【0056】距離データが欠損していると判定されて抽
出される領域は、例えば、距離画像のデータが極端に大
きな領域や、逆に極端に小さな領域であり、あるいは、
評価値画像(光強度画像)において光強度が一定値以下
もしくは一定値以上の領域である。The area to be extracted when it is determined that the distance data is missing is, for example, an area in which the distance image data is extremely large, or an extremely small area, or
This is an area where the light intensity is equal to or less than a certain value or equal to or more than a certain value in the evaluation value image (light intensity image).
【0057】距離データ補間部17は、距離データの欠
損領域として抽出された領域を示す信号(S4)と、距
離画像(S1)および距離画像と同一視点で撮像したカ
ラー画像(S3)を入力とし、所定の補間演算によっ
て、距離データの欠損領域における距離データを算出す
る。The distance data interpolation unit 17 receives as input a signal (S4) indicating an area extracted as a missing area of distance data, a distance image (S1), and a color image (S3) captured from the same viewpoint as the distance image. The distance data in the missing area of the distance data is calculated by a predetermined interpolation calculation.
【0058】距離データは、対応する画素間での色の違
い、および画素座標値の違いに応じて重み付け係数を算
出し、その重み付け係数を参照画素の距離データに作用
させて求められる(重み付け補間)。The distance data is obtained by calculating a weighting coefficient in accordance with the color difference between the corresponding pixels and the pixel coordinate value, and applying the weighting coefficient to the distance data of the reference pixel (weighted interpolation). ).
【0059】図4は、距離データの欠損領域における距
離データを、重み付け補間によって算出する方法を説明
するための図である。図4において、領域Aは距離デー
タの欠損領域であり、領域Bは距離データを持つ周囲の
領域である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating distance data in a missing area of distance data by weighted interpolation. In FIG. 4, an area A is a missing area of the distance data, and an area B is a surrounding area having the distance data.
【0060】距離データの欠損領域A内の画素(x,
y)における距離データは、周囲の領域Bに属し、かつ
その領域と接する参照画素(s,t)における距離デー
タを参照し、下記(数1)の重み付け補間により決定す
る。Pixels (x,
The distance data in y) belongs to the surrounding area B and refers to the distance data in the reference pixel (s, t) in contact with the area, and is determined by weighting interpolation of the following (Equation 1).
【0061】[0061]
【数1】 (Equation 1)
【0062】(数1)において、積分路Cは距離データ
の欠損領域と接する周囲の全画素である(図4に太い黒
線で記載されている)。また、(数1)の分子は、重み
の合計を1にするための正規化項である。In (Equation 1), the integration path C is all surrounding pixels that are in contact with the missing area of the distance data (shown by thick black lines in FIG. 4). The numerator of (Equation 1) is a normalization term for setting the sum of the weights to 1.
【0063】(数1)で注目すべきことは、画像空間中
における着目画素と参照画素間の距離情報rx,yに加え
て、色空間中における着目画素と参照画素間の距離情報
rRGBをパラメータとして重み付け係数を求めているこ
とである。求められた重み付け係数は参照画素の距離デ
ータに乗算され、その結果を距離データ欠損領域の周囲
の全画素について合算し(線積分)て補間による距離デ
ータが求められる。It should be noted in (Equation 1) that, in addition to the distance information rx, y between the target pixel and the reference pixel in the image space, the distance information rRGB between the target pixel and the reference pixel in the color space is a parameter. That is, the weighting coefficient is obtained. The obtained weighting coefficient is multiplied by the distance data of the reference pixel, and the results are added up (line integration) for all pixels around the distance data deficient area to obtain distance data by interpolation.
【0064】このように、(数1)の重み付け補間で
は、着目画素における距離データは、着目画素と参照画
素間の座標値の違い及びRGBの画素値の違いに応じて
重み付けされて求められる。その結果、着目画素におけ
る距離データは、画素平面上での距離が近く(画素座標
値の違いが少なく)、色の近い(RGBの画素値の違い
が少ない)参照画素における距離データの影響を強く受
けるように補間される。以上のように本実施の形態によ
れば、距離画像と同時に撮像したカラー画像の情報を用
い、距離データの欠損領域内の着目画素と参照画素間で
の色の違い、および、画素座標値の違いに応じた重み付
け補間によって、距離データを周囲の画素における距離
データから決定することができる。As described above, in the weighted interpolation of (Equation 1), the distance data at the target pixel is obtained by weighting according to the difference between the coordinate value between the target pixel and the reference pixel and the difference between the RGB pixel values. As a result, the distance data at the pixel of interest strongly influences the distance data at the reference pixel whose distance on the pixel plane is short (the difference in pixel coordinate values is small) and whose color is close (the difference in RGB pixel values is small). Interpolated to receive. As described above, according to the present embodiment, the color difference between the pixel of interest and the reference pixel in the missing area of the distance data and the pixel coordinate The distance data can be determined from the distance data of the surrounding pixels by weighted interpolation according to the difference.
【0065】この結果、補間により距離データが新たに
求められた領域を含む距離画像の前景・背景間の境界
は、カラー画像での前景・背景間の境界と精度よく一致
する。したがって、距離画像のもつ距離情報に基づきカ
ラー画像の一部(例えば前景)を抽出する際、抽出された
カラー画像(前景)の周囲に、背景の色が混じって境界が
不鮮明となるといった不都合が生じない。すなわち、距
離画像を用いたカラー画像階層化時の物体輪郭の検出精
度を向上させることが可能となる。As a result, the boundary between the foreground and the background of the distance image including the area where the distance data is newly obtained by interpolation matches the boundary between the foreground and the background in the color image with high accuracy. Therefore, when extracting a part of the color image (for example, foreground) based on the distance information of the distance image, there is a disadvantage that the background color is mixed around the extracted color image (foreground) and the boundary becomes unclear. Does not occur. That is, it is possible to improve the detection accuracy of the object outline when the color image is hierarchized using the distance image.
【0066】なお、本実施の形態における距離データの
欠損領域での距離計算式は、(数1)に示すものに限る
必要はなく、下記の(数2)に示すものでもよい。The formula for calculating the distance in the missing area of the distance data in the present embodiment is not limited to the formula shown in (Equation 1) but may be the formula shown in (Equation 2) below.
【0067】[0067]
【数2】 (Equation 2)
【0068】(数2)では、(数1)における安定化項
λが省略されている。In (Equation 2), the stabilizing term λ in (Equation 1) is omitted.
【0069】また、距離データの補間演算式は、(数
1),(数2)に限定されるものではなく、(数3),
(数4)に示すものを使用してもよい。(数3),(数
4)では、(数1),(数2)における画像空間中での
距離の2乗と色空間中での距離の2乗を、画像空間中で
の距離と色空間中での距離に置き換えたものである。。The formula for interpolation of distance data is not limited to (Equation 1) and (Equation 2).
The one shown in (Equation 4) may be used. In (Equation 3) and (Equation 4), the square of the distance in the image space and the square of the distance in the color space in (Equation 1) and (Equation 2) are the distance and the color in the image space, respectively. It is replaced by the distance in space. .
【0070】[0070]
【数3】 (Equation 3)
【0071】[0071]
【数4】 (Equation 4)
【0072】さらに、本実施の形態における距離データ
の補間演算式として、(数3)、(数4)において用い
た画像空間中での距離と色空間中での距離を、画像空間
中での着目画素と参照画素間の座標値の差の絶対値の和
と、色空間中での着目画素と参照画素間の色成分の差の
絶対値の和とに置き換えた、(数5)、(数6)に示す
演算式を採用することもできる。Further, the distance in the image space and the distance in the color space used in (Equation 3) and (Equation 4) are used as interpolation formulas for distance data in the present embodiment. (Equation 5), which is replaced by the sum of the absolute value of the difference between the coordinate values between the target pixel and the reference pixel and the sum of the absolute values of the color components between the target pixel and the reference pixel in the color space. The arithmetic expression shown in Expression 6) can be adopted.
【0073】[0073]
【数5】 (Equation 5)
【0074】[0074]
【数6】 (Equation 6)
【0075】また、本実施の形態における距離データの
補間演算においては、線積分の積分路上の全ての画素を
参照画素とせず、積分路上の数画素おきに参照画素を間
引いて、参照画素数を減少させることも有効である。こ
の場合、計算時間を短縮できるというメリットがある。Further, in the interpolation calculation of the distance data in the present embodiment, not all the pixels on the integration path of the line integration are set as reference pixels, but the reference pixels are thinned out every several pixels on the integration path to reduce the number of reference pixels. Decreasing it is also effective. In this case, there is an advantage that the calculation time can be reduced.
【0076】また、距離データの補間演算は、距離デー
タの欠損領域と接する周囲の画素を積分路とする線積分
に限る必要はない。例えば、画像内で着目画素から一定
距離内にある距離データを持つ画素を参照する面積分を
行っても同様の結果を得ることができる。さらに、画像
内で着目画素から一定距離内にあり、距離データの欠損
領域と接する周囲の画素を積分路とする線積分によって
も同様の結果を得ることができる。また、面積分の積分
領域内での全ての画素を参照画素とするかわりに、参照
画素を積分領域内の数画素おきにするように間引いて、
計算時間を短縮することもできる。Further, the interpolation calculation of the distance data does not need to be limited to the line integration using the neighboring pixels in contact with the missing area of the distance data as an integration path. For example, a similar result can be obtained by performing an area referencing a pixel having distance data within a certain distance from a target pixel in an image. Further, a similar result can be obtained by line integration using an adjacent pixel that is within a certain distance from the target pixel in the image and is in contact with the missing area of the distance data as an integration path. Also, instead of using all the pixels in the integration region for the area as reference pixels, the reference pixels are thinned out so as to be every few pixels in the integration region,
Calculation time can also be reduced.
【0077】以上説明した距離データを求める動作をま
とめると図5のようになる。つまり、距離データの欠損
領域を抽出し(ステップST1)、次に、距離データの
欠損領域に接する参照画素の距離データに、カラー画像
での色の違いおよび画素座標値の違いに応じた重み係数
を演算し、全参照画素について合算する(ステップST
2)。FIG. 5 summarizes the operation for obtaining the distance data described above. That is, a missing area of the distance data is extracted (step ST1). Next, a weight coefficient corresponding to the difference in color in the color image and the difference in the pixel coordinate value is added to the distance data of the reference pixel in contact with the missing area of the distance data. , And summing up all the reference pixels (step ST
2).
【0078】図6は、図1のシステムにおける、階層化
処理部18の内部構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the hierarchical processing unit 18 in the system shown in FIG.
【0079】図示されるように、階層化処理部18に
は、同一対象についての距離画像(S5)とカラー画像
が並列に入力される。この階層化処理部18は、入力さ
れる距離画像(S5)の距離画像値と所定のしきい値と
を比較し、その判定結果を出力する比較手段51と、抽
出・分離手段52とを有する。As shown in the figure, the depth image (S5) and the color image of the same object are input in parallel to the hierarchical processing unit 18. The hierarchical processing unit 18 includes a comparing unit 51 that compares a distance image value of the input distance image (S5) with a predetermined threshold value and outputs a result of the determination, and an extraction / separation unit 52. .
【0080】比較手段51の判定の結果、距離画像の値
がしきい値未満の場合には、抽出・分離手段52は、カ
ラー画像(S3)の画素値を、前景画像(S6)として
出力し、背景画像としては、便宜上、一定の画素値(例
えば黒や青等)を出力する。逆に、距離画像の値が一定
のしきい値以上の場合には、カラー画像(S3)の画素
値を背景画像として出力し、前景画像(S6)には、便
宜上、一定の画素値を出力する。このような処理によっ
て、前景と背景を分離し、前景のみを抽出することがで
きる。If the result of the determination by the comparing means 51 is that the value of the distance image is smaller than the threshold value, the extracting / separating means 52 outputs the pixel value of the color image (S3) as the foreground image (S6). As the background image, a fixed pixel value (for example, black or blue) is output for convenience. Conversely, when the value of the distance image is equal to or greater than a certain threshold, the pixel value of the color image (S3) is output as a background image, and the foreground image (S6) is output with a certain pixel value for convenience. I do. By such processing, the foreground and the background can be separated, and only the foreground can be extracted.
【0081】上述したとおり、距離画像を補間している
ため、距離データの欠損領域がなく、しかも、カラー画
像の色情報も加味した補間であるため、距離画像での前
景・背景間の境界は、カラー画像での前景・背景間の境
界と高精度に一致している。したがって、カラー画像の
全画素について、距離画像を用いた階層化を精度よく行
うことができる。As described above, since the distance image is interpolated, there is no missing area in the distance data, and the interpolation takes into account the color information of the color image. , With the boundary between the foreground and background in the color image with high precision. Therefore, hierarchization using the distance image can be accurately performed for all the pixels of the color image.
【0082】なお、補間処理をしない距離画像を用いて
階層化を行う場合には、距離画像中で距離計測が行えな
かった画素については、例えば、扱える距離範囲の最大
値を充填する等、一定の距離値を充填することにより、
カラー画像の全画素について距離画像を用いた階層化を
行うことができる。以上のように、本実施の形態によれ
ば、距離画像を用いることにより、背景を単一の色にす
ることなく実写画像から人物等の前景を抽出し、カラー
画像の階層化を行うことができる。なお、本実施の形態
では、簡単のため2層の階層化について説明したが、同
様のしきい値処理により階層数を3以上にできることは
明らかである。In the case where the hierarchization is performed using a distance image that is not subjected to interpolation processing, pixels for which distance measurement could not be performed in the distance image may be filled with a constant value, for example, by filling the maximum value of a handleable distance range. By filling the distance value of
Hierarchy using the distance image can be performed for all the pixels of the color image. As described above, according to the present embodiment, it is possible to extract a foreground of a person or the like from a photographed image without using a background as a single color by using a distance image, and perform layering of a color image. it can. In the present embodiment, two layers have been described for simplicity, but it is clear that the number of layers can be increased to three or more by the same threshold processing.
【0083】(実施の形態2)図7は、本実施の形態に
おいて距離画像の測定に用いるレンジファインダ装置の
構成を示すブロック図である。(Embodiment 2) FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a range finder device used for measuring a distance image in the present embodiment.
【0084】図示されるように、レンジファインダ装置
は、光源30と、スリット31と、複数の距離画像撮像
用カメラ32a〜32cと、カラー画像撮像用カメラ3
4と、スリット駆動部35と、撮像タイミング制御部3
6と、画像処理部37と、距離計算部38と、距離統合
部39と、を具備する。As shown, the range finder device includes a light source 30, a slit 31, a plurality of distance image capturing cameras 32a to 32c, and a color image capturing camera 3.
4, the slit driving unit 35, and the imaging timing control unit 3
6, an image processing unit 37, a distance calculating unit 38, and a distance integrating unit 39.
【0085】前掲の実施の形態では、距離画像を撮像す
るカメラとカラー画像を撮像するカメラの光学的視点は
一致していたが、本実施の形態では、両者は不一致であ
る。そこで、本実施の形態では、距離画像とカラー画像
の視点を一致させるべく、視点変換を行う。In the above-described embodiment, the optical viewpoints of the camera that captures the distance image and the camera that captures the color image match, but in the present embodiment, they do not match. Therefore, in the present embodiment, viewpoint conversion is performed to match the viewpoints of the distance image and the color image.
【0086】図8は、本実施の形態におけるデータ補間
装置の構成を示すブロック図である。図8の構成は、図
3の構成とほぼ同じであるが、本実施の形態では、視点
変換部50が設けられている点で異なる。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a data interpolation device according to the present embodiment. The configuration in FIG. 8 is substantially the same as the configuration in FIG. 3, but differs in the present embodiment in that a viewpoint conversion unit 50 is provided.
【0087】視点変換部50は、距離画像(S1)と距
離データの欠損領域判定結果を示す画像(S4)とを入
力とし、各画像を視点変換して、カラー画像の視点に一
致させる。視点変換は、下記の(数7)に示す式により
行う。The viewpoint conversion unit 50 receives as input the distance image (S1) and the image (S4) indicating the result of determining the missing area of the distance data, and performs viewpoint conversion on each image to match the viewpoint of the color image. The viewpoint conversion is performed by the following equation (Equation 7).
【0088】(数7)において、視点変換パラメータA
〜Lは、更正時に決定する。すなわち、3次元座標値
(X,Y,Z)が既知の物体をカラー画像用カメラで撮
像し、カラー画像での座標値(x,y)と既知の3次元
座標値(X,Y,Z)との組を複数計測し、最小2乗当
てはめによりA〜Lを決定し、更正を行う・In equation (7), the viewpoint conversion parameter A
L is determined at the time of correction. That is, an object whose three-dimensional coordinate values (X, Y, Z) are known is imaged by a color image camera, and the coordinate values (x, y) in the color image and the known three-dimensional coordinate values (X, Y, Z) are taken. ) Are measured, A to L are determined by least squares fitting, and correction is performed.
【0089】[0089]
【数7】 (Equation 7)
【0090】以上のように本実施の形態によれば、距離
画像とカラー画像の視点が異なる場合にも、両者の視点
を一致させることにより、カラー画像の情報を用いて、
着目画素における距離データを周囲の画素における距離
データから決定することができる。この結果、補間処理
がなされた領域を含む距離画像における前景・背景間の
境界は、カラー画像での前景・背景間の境界と高精度に
一致するようになり、距離画像を用いたカラー画像階層
化時の前景物体輪郭の検出精度を向上させることができ
る。As described above, according to the present embodiment, even when the viewpoints of the distance image and the color image are different, by matching the viewpoints of both, the information of the color image can be used.
The distance data at the target pixel can be determined from the distance data at surrounding pixels. As a result, the boundary between the foreground and the background in the distance image including the area subjected to the interpolation processing matches the boundary between the foreground and the background in the color image with high accuracy, and the color image hierarchy using the distance image is used. It is possible to improve the detection accuracy of the foreground object contour at the time of image conversion.
【0091】また、本実施の形態においては、座標変換
として視点変換について述べたが、下記(数8)や(数
9)に示す1次変換や2次変換を、先に説明した視点変
換の後処理あるいは距離計算の前処理とすることもでき
る。In this embodiment, the viewpoint transformation is described as the coordinate transformation. However, the primary transformation and the secondary transformation shown in the following (Equation 8) and (Equation 9) are replaced with the viewpoint transformation of the viewpoint transformation described above. Post-processing or pre-processing for distance calculation can also be used.
【0092】[0092]
【数8】 (Equation 8)
【0093】[0093]
【数9】 (Equation 9)
【0094】これにより、光学系の特性の違いを補正す
ることが可能となる。Thus, it is possible to correct the difference in the characteristics of the optical system.
【0095】(実施の形態3)図9は、実施の形態1の
変形にかかる距離画像を用いたカラー画像の階層化を行
うためのシステムの全体構成を示すブロック図である。(Embodiment 3) FIG. 9 is a block diagram showing an overall configuration of a system for layering a color image using a range image according to a modification of the embodiment 1. In FIG.
【0096】図9において、実施の形態1と同一の動作
をするものについては、図1と同一の符号を付し、説明
を省略する。In FIG. 9, components that perform the same operations as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
【0097】本実施の形態も、前掲の実施の形態と同様
に、カラーカメラで撮像した被写体の色情報も考慮して
欠損した距離データを補間し、距離情報から判断される
前景・背景の境界を、色情報から判断される前景・背景
の境界と一致させるようにし、カラー画像と距離画像と
の間で被写体の境界の整合をとるという点で共通してい
る。In this embodiment, similarly to the above-described embodiments, the missing distance data is interpolated in consideration of the color information of the object captured by the color camera, and the boundary between the foreground and the background determined from the distance information. Is matched with the foreground / background boundary determined from the color information, and the boundary of the subject is matched between the color image and the distance image.
【0098】ただし、本実施の形態では、画像の画素値
(カラー画像であればR,G,Bの3次元の特徴空間に
おける画素値)を複数のクラスタに分類し、距離画像の
境界が各クラスタの境界に一致するように、距離データ
を補間する。However, in the present embodiment, the pixel values of the image (pixel values in the three-dimensional feature space of R, G, and B in the case of a color image) are classified into a plurality of clusters, and the boundary of the distance image is Interpolate the distance data to match the boundaries of the cluster.
【0099】すなわち、色が異なる領域については、撮
像カメラからの各距離も異なっているであろうし、同じ
色の領域内にある部分については、撮像カメラからの距
離も同じであろう、という前提にたって、クラスタの境
界の情報を距離データの補間処理に役立てるものであ
る。That is, it is assumed that the distances from the imaging camera will be different for regions of different colors, and that the distances from the imaging camera will be the same for portions within the region of the same color. In this way, the information on the boundaries of the clusters is used for the interpolation processing of the distance data.
【0100】以下、クラスタリング部1701と距離デ
ータの補間部1702の動作について説明する。The operation of the clustering unit 1701 and the distance data interpolation unit 1702 will be described below.
【0101】クラスタリング部1701は、カラー画像
のクラスタリング(領域分割)を行う。広義のクラスタ
リングは、対象の画像を、特徴の均一な部分画像(クラ
スタ)に分割する処理であり、これによって画像の大局
的な構造の把握が容易となる。本実施の形態では、上述
のとおり、RGB空間における画素値のクラスタリング
を行なう。本実施の形態におけるクラスタは、カラー画
像における色の類似性に基づいて分割された閉じた領域
を意味する。A clustering unit 1701 performs clustering (region division) of a color image. Clustering in a broad sense is a process of dividing a target image into partial images (clusters) having uniform features, thereby making it easier to grasp the overall structure of the image. In the present embodiment, as described above, clustering of pixel values in the RGB space is performed. The cluster in the present embodiment means a closed area divided based on color similarity in a color image.
【0102】クラスタリングの方法は、画素値(カラー
画像であればR,G,Bの3次元空間における画素値)
を複数のクラスタに分類するものであればよく、特に限
定されるものではない。The clustering method is based on a pixel value (for a color image, a pixel value in a three-dimensional space of R, G, and B).
May be classified into a plurality of clusters, and is not particularly limited.
【0103】本実施の形態では、クラスタリングの手法
として、k-mean法(k平均アルゴリズム)を用いる。以
下、k-mean法について説明する。In this embodiment, the k-mean method (k-mean algorithm) is used as a clustering technique. Hereinafter, the k-mean method will be described.
【0104】k-mean法は、データ全体をあらかじめ与え
た数のクラスタに分類するアルゴリズムである。k-mean
法は以下の4つの手順によりクラスタリングを行なう。 (1)クラスタ数、終了条件の決定. (2)初期クラスタを配置. (3)データの配置. (4)終了判定. (終了しない場合には、(3)に戻
る)。 本実施の形態ではクラスタ数は固定の値として与える
(例えば10)。また、終了条件は各クラスタに配置さ
れるデータ数が収束するか、もしくは、クラスター更新
の繰り返し計算の回数が一定の回数(例えば10回)に達
した場合とする。The k-mean method is an algorithm for classifying the entire data into a predetermined number of clusters. k-mean
The method performs clustering by the following four procedures. (1) Determination of the number of clusters and termination conditions. (2) Arrangement of initial clusters. (3) Arrangement of data. (4) Judgment of termination. (If not terminated, return to (3).) In the present embodiment, the number of clusters is given as a fixed value (for example, 10). Further, the termination condition is that the number of data arranged in each cluster converges or the number of repeated calculation of cluster update reaches a certain number (for example, 10).
【0105】初期クラスタの配置は、全データの平均ベ
クトルm、標準偏差ベクトルσより、i番目のクラスタ
重心ciを(数10)で求める。For the arrangement of the initial clusters, the i-th cluster centroid ci is obtained by (Equation 10) from the average vector m and the standard deviation vector σ of all data.
【0106】[0106]
【数10】 (Equation 10)
【0107】ここで、nはクラスタ数、i=1,
2,...,n。Here, n is the number of clusters, i = 1,
2,. . . , N.
【0108】クラスタリング部1701によるクラスタ
リング結果は、クラスタ画像(S6)、すなわち、クラ
スタ数の多値化画像として出力される。The result of clustering by the clustering unit 1701 is output as a cluster image (S6), that is, a multi-valued image of the number of clusters.
【0109】図10は、クラスタと距離データの欠損領
域の位置関係を示す図である。図10では、簡単のため
にクラスタ数を「7」としている。上述のクラスタリン
グ処理により、画像中の画素は、クラスタ1(参照符号
901)からクラスタ7(参照符号907)のいずれか
に分類される。FIG. 10 is a diagram showing the positional relationship between a cluster and a missing area of distance data. In FIG. 10, the number of clusters is set to “7” for simplicity. By the clustering process described above, the pixels in the image are classified into any one of cluster 1 (reference numeral 901) to cluster 7 (reference numeral 907).
【0110】また、図10において、斜線を施して示さ
れる領域908a,908b,908cが、距離データ
の欠損領域である。図示されるように、距離データの欠
損領域908aはクラスタ2(参照符号902)に属
し、距離データの欠損領域908bはクラスタ5(参照
符号905)に属し、距離データの欠損領域908cは
クラスタ7(参照符号907)に属している。In FIG. 10, areas 908a, 908b, and 908c indicated by oblique lines are areas where distance data is missing. As shown, the missing region 908a of the distance data belongs to cluster 2 (reference numeral 902), the missing region 908b of the distance data belongs to cluster 5 (reference numeral 905), and the missing region 908c of the distance data belongs to cluster 7 (reference numeral 905). 907).
【0111】次に、欠損領域908a〜908cにおけ
る距離値の決定(補間)方法について説明する。図9に
おいて、距離データの補間部1702は、距離計算部1
5から出力される距離画像(S1)と、距離データの欠
損領域判定部16から出力される評価値画像(S2)
と、クラスタリング部1701から出力されるクラスタ
画像(S6)とに基づき、距離データの欠損領域におけ
る距離値を決定する。Next, a method of determining (interpolating) distance values in the missing areas 908a to 908c will be described. In FIG. 9, a distance data interpolation unit 1702 is a distance calculation unit 1
5 and the evaluation value image (S2) output from the distance data loss area determination unit 16
And a cluster image (S6) output from the clustering unit 1701 to determine the distance value in the missing area of the distance data.
【0112】距離データの欠損領域における距離値は、
この欠損領域における距離値の分布d(x,y)についての
エネルギーE(数11)を定義し、これを最小化する距
離値の分布として決定される。The distance value in the missing area of the distance data is:
The energy E (Equation 11) for the distance value distribution d (x, y) in the missing area is defined, and the energy E is determined as the distance value distribution that minimizes this.
【0113】[0113]
【数11】 [Equation 11]
【0114】この式からわかるように、距離データの欠
損領域におけるエネルギーEは、画素の(x,y)座標
と、距離dと、距離dの変数xによる偏微分と、距離d
の変数yによる偏微分をパラメータとする関数により現
わされる。具体的には、距離dの偏微分値を各々2乗し
て加算し、これに重み係数w(x,y)を乗算したもの
を領域Aについて面積分し、これに1/2を乗算しても
求められる。As can be seen from this equation, the energy E in the missing area of the distance data is represented by the (x, y) coordinates of the pixel, the distance d, the partial differentiation of the distance d by the variable x, and the distance d
Is represented by a function that uses a partial derivative of the variable y as a parameter. Specifically, each of the partial differential values of the distance d is squared and added, and the product is multiplied by a weighting factor w (x, y) to obtain an area for the area A, and this is multiplied by 1 /. Is also required.
【0115】ここで、積分領域Aは、距離データの欠損
領域と、このデータの欠損領域の周囲に接する1画素分
の領域(距離データが取得されている領域に属する)と
を含む領域である。距離データが取得されている領域を
含むのは、この距離データを参照して距離データの欠損
領域の距離データを補間するからである。Here, the integration area A is an area including a missing area of the distance data and an area of one pixel adjacent to the missing area of the data (belonging to the area from which the distance data has been acquired). . The reason why the area including the distance data is included is that the distance data of the area where the distance data is missing is interpolated with reference to the distance data.
【0116】また、重み関数w(x,y)は、一つのク
ラスタ内にある各画素に対しては、正の大きな値をとる
ように設定され、クラスタ境界の画素(すなわち、違う
クラスタの画素と接する画素)については、ゼロもしく
は正の小さな値をとるように設定される(重み関数wは
負になることはない)。つまり、他のクラスタとの境界
にある画素と、クラスタ内にある画素とを明確に区別
し、重み係数に大きな差をつけるようにする。The weighting function w (x, y) is set so as to take a large positive value for each pixel in one cluster, and the pixel at the cluster boundary (ie, the pixel of a different cluster) Is set to take a small value of zero or a positive value (the weight function w does not become negative). That is, a pixel at a boundary with another cluster and a pixel within a cluster are clearly distinguished from each other, and a large difference is caused in the weight coefficient.
【0117】これにより、(数11)を最小化する欠損
領域における距離値の分布は、クラスタ境界で大きく変
化し、一つのクラスタ内では滑らかに変化するようにな
る。すなわち、一つのクラスタに属するデータの欠損領
域の距離データの決定は、その欠損領域の周囲の画素で
あって、かつ、そのクラスタに属する画素の距離値を参
照して行われることになる。したがって、そのクラスタ
内では、距離値は、周囲の画素の距離値を基準として少
しずつ滑らかに変化していく。As a result, the distribution of the distance values in the defective region minimizing (Equation 11) greatly changes at the cluster boundary, and changes smoothly within one cluster. That is, the determination of the distance data of the missing region of the data belonging to one cluster is performed with reference to the distance values of the pixels surrounding the missing region and belonging to the cluster. Therefore, within that cluster, the distance value changes gradually little by little with reference to the distance value of surrounding pixels.
【0118】一方、異なるクラスタと接する境界の画素
の距離値は、クラスタ内で滑らかな分布を示していた他
の画素の距離値と大きく異なることになり、ここで、距
離値の不連続が発生することになる。On the other hand, the distance value of the pixel at the boundary in contact with a different cluster is significantly different from the distance value of the other pixels that showed a smooth distribution in the cluster. Will do.
【0119】これにより、色の境界に合致するように距
離データにも境界が正確に形成されることになり、カラ
ー画像と距離画像との間で、前景・背景の輪郭が高精度
に一致するようになる。As a result, the boundary is accurately formed in the distance data so as to match the boundary of the color, and the foreground / background contours match with high accuracy between the color image and the distance image. Become like
【0120】(数11)を最小化する欠損領域における
距離値の分布は、以下のように求められる。すなわち、
上述のエネルギー値Eが極値を取る条件は、変分δE =
0 として、以下のようになる。The distribution of distance values in the missing area that minimizes (Equation 11) can be obtained as follows. That is,
The condition that the energy value E takes an extreme value is the variation δE =
Assuming 0, then:
【0121】[0121]
【数12】 (Equation 12)
【0122】そして、この条件を満たす、欠損領域にお
ける距離値の分布を、例えば、反復法、有限要素法、境
界要素法などの数値計算によって決定する。Then, the distribution of distance values in the missing area that satisfies this condition is determined by a numerical calculation such as an iterative method, a finite element method, or a boundary element method.
【0123】(実施の形態4)図11は、実施の形態3
の変形にかかる距離画像を用いたカラー画像の階層化を
行うためのシステムの全体構成を示すブロック図であ
る。図11において、実施の形態3と同一の動作をする
ものについては、図9と同一の符号を付し、説明を省略
する。(Embodiment 4) FIG. 11 shows Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of a system for layering a color image using a distance image according to the modification of FIG. In FIG. 11, the same operations as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 9, and the description is omitted.
【0124】本実施の形態の特徴は、カラー画像におい
てエッジ強度を検出し、エッジ情報により、上述の(数
11)における重み係数w(x,y)を補正することで
ある。実施の形態3では、クラスタの境界に着目して距
離データを補間しているが、クラスタ境界は、厳密にみ
れば、前景と背景の境界と一致しないことがあるため、
より精度をあげるために、エッジ強調処理により得られ
たエッジの情報を利用して距離データの補間を行なうも
のである。The feature of the present embodiment is that the edge strength is detected in a color image, and the weight coefficient w (x, y) in the above (Equation 11) is corrected by the edge information. In the third embodiment, the distance data is interpolated by focusing on the boundaries of the clusters. However, since the cluster boundaries may not exactly coincide with the boundaries between the foreground and the background,
In order to improve the accuracy, the distance data is interpolated using the edge information obtained by the edge enhancement processing.
【0125】以下、エッジ強度検出部1703および距
離データの補間部1704の動作について説明する。The operation of the edge strength detecting section 1703 and the distance data interpolating section 1704 will be described below.
【0126】エッジ強度検出部1703は、カラー画像
の各画素についてエッジ強度を計算する。エッジ強度
は、例えば、カラー画像の輝度勾配のノルム(水平輝度
勾配と垂直輝度勾配の2乗和の平方根)、もしくは、R
GBそれぞれの成分の勾配のノルムの和として計算す
る。なお、エッジ強度は上記の様に垂直水平の両方の成
分を考慮したものが望ましいが、水平勾配の絶対値のみ
から計算してもよい。The edge strength detector 1703 calculates the edge strength for each pixel of the color image. The edge strength is, for example, the norm of the luminance gradient of the color image (the square root of the sum of squares of the horizontal luminance gradient and the vertical luminance gradient), or R
It is calculated as the sum of the norms of the gradients of the respective components of GB. The edge strength preferably takes into account both the vertical and horizontal components as described above, but may be calculated from only the absolute value of the horizontal gradient.
【0127】距離データの補間部1704は、距離計算
部15による距離画像(S1)、距離データの欠損領域
判定部16による評価値画像(S2)、クラスタリング
部1701によるクラスタ画像(S6)、エッジ強度検
出部によるエッジ強度(S7)から、距離データの欠損
領域における距離値を決定する。The distance data interpolation unit 1704 includes a distance image (S1) from the distance calculation unit 15, an evaluation value image (S2) from the distance data loss area determination unit 16, a cluster image (S6) from the clustering unit 1701, and edge intensity. The distance value in the missing area of the distance data is determined from the edge strength (S7) by the detection unit.
【0128】距離データの欠損領域における距離値は、
該欠損領域での距離値の分布d(x,y)についてのエネル
ギーE(数13)を定義し、これを最小化する距離値の
分布として決定する。The distance value in the missing area of the distance data is
The energy E (Equation 13) for the distance value distribution d (x, y) in the missing area is defined, and the energy E is determined as the distance value distribution that minimizes this.
【0129】[0129]
【数13】 (Equation 13)
【0130】ここで、積分領域Aは距離データの欠損領
域、および、距離データの欠損領域と接する周囲の画素
である。また、重み関数W(x、y)は、(数11)に
おける重み関数w(x,y)をエッジ強度によって補正
したものである。Here, the integration area A is a missing area of the distance data and surrounding pixels in contact with the missing area of the distance data. The weight function W (x, y) is obtained by correcting the weight function w (x, y) in (Equation 11) by the edge strength.
【0131】エッジ強度による重みの補正は、エッジ強
度の大きいところで重みが小さくなるように補正する。
これにより、(数13)を最小化する欠損領域における
距離値の分布は、クラスタ境界で大きく変化し、クラス
タ内では滑らかに変化する。また、欠損領域の周囲の距
離値とは、クラスタリングの結果に応じて、同一クラス
タの画素における距離値とは滑らかに接続し、異なるク
ラスタの画素における距離値とは不連続となる。さら
に、欠損領域内のエッジ強度の大きい画素において距離
値が大きく変化する様に決定される。The correction of the weight based on the edge strength is performed so that the weight becomes smaller where the edge strength is large.
As a result, the distribution of distance values in the missing region that minimizes (Equation 13) changes greatly at the cluster boundary and changes smoothly within the cluster. In addition, the distance value around the defective area is smoothly connected to the distance value of the pixel of the same cluster according to the result of the clustering, and is discontinuous with the distance value of the pixel of a different cluster. Further, the distance value is determined to be largely changed in a pixel having a large edge strength in the defective area.
【0132】(数13)のエネルギー値Eが極値を取る
条件は、変分δE = 0 より、以下のようになる。The condition under which the energy value E of (Expression 13) takes an extreme value is as follows from the variation δE = 0.
【0133】[0133]
【数14】 [Equation 14]
【0134】この(数14)を満たす欠損領域における
距離値の分布は、例えば、反復法、有限要素法、境界要
素法などの数値計算によって決定される。The distribution of the distance values in the missing area satisfying (Equation 14) is determined by a numerical calculation such as an iterative method, a finite element method, or a boundary element method.
【0135】[0135]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
距離画像における前景・背景間の境界を、カラー画像に
おける前景・背景間の境界と一致させ、距離画像を用い
たカラー画像階層化時の前景物体輪郭の検出精度を向上
させることができる。また、クロマキーのように背景を
単一色にすることなく、実写画像から人物等の前景を抽
出し、カラー画像の階層化を行うことができ、その実用
的効果は大きい。As described above, according to the present invention,
The boundary between the foreground and the background in the distance image is made to coincide with the boundary between the foreground and the background in the color image, and the detection accuracy of the foreground object outline when layering the color image using the distance image can be improved. Also, it is possible to extract a foreground of a person or the like from a real image and perform layering of a color image without making the background a single color as in a chroma key, and the practical effect is large.
【図1】本発明の実施の形態1における、距離画像を用
いたカラー画像の階層化を行うためのシステムの全体構
成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a system for layering a color image using a distance image according to Embodiment 1 of the present invention;
【図2】実施の形態1にかかるシステムの主要な動作を
示すフロー図FIG. 2 is a flowchart showing main operations of the system according to the first embodiment;
【図3】実施の形態1における距離データ補間装置の構
成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a distance data interpolation device according to the first embodiment.
【図4】実施の形態1における距離データの補間演算を
説明するための図FIG. 4 is a diagram illustrating an interpolation calculation of distance data according to the first embodiment;
【図5】実施の形態1における距離データ補間演算処理
の手順を示すフロー図FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of distance data interpolation calculation processing in the first embodiment.
【図6】実施の形態1における画像階層化装置の構成を
示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an image hierarchical device according to the first embodiment;
【図7】本発明の実施の形態2におけるレンジファイン
ダの構成を示すブロック図FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a range finder according to a second embodiment of the present invention.
【図8】実施の形態2における距離データ補間装置の構
成を示すブロック図FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a distance data interpolation device according to a second embodiment.
【図9】本発明の実施の形態3におけるレンジファイン
ダの構成を示すブロック図FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a range finder according to a third embodiment of the present invention.
【図10】実施の形態3におけるクラスタリングおよび
距離データの欠損領域を説明するための図FIG. 10 is a diagram for explaining a clustering and a missing area of distance data according to the third embodiment;
【図11】実施の形態4におけるレンジファインダの構
成を示すブロック図FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a range finder according to a fourth embodiment.
1 光源A 2 光源B 3 ハーフミラー 4 回転ミラー 5 レンズ 6,7 ハーフミラー 8,9,10 固体撮像素子 11 回転制御部 12a,12b 画像処理部 13 カラーカメラ信号処理部 14 制御部 15 距離計算部 16 距離データの欠損領域判定部 17 距離データ補間部 18 階層化処理部 19 カラー画像撮像用カメラ 20 画像メモリ 21 画像合成装置 22 画像メモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source A 2 Light source B 3 Half mirror 4 Rotating mirror 5 Lens 6,7 Half mirror 8,9,10 Solid-state image sensor 11 Rotation control part 12a, 12b Image processing part 13 Color camera signal processing part 14 Control part 15 Distance calculation part Reference Signs List 16 Missing area determination unit for distance data 17 Distance data interpolation unit 18 Hierarchical processing unit 19 Color image capturing camera 20 Image memory 21 Image synthesis device 22 Image memory
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森村 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 魚森 謙也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA22 AA45 AA61 BB05 CC16 DD00 EE05 FF04 FF09 HH12 JJ03 JJ16 JJ26 LL12 LL13 LL37 QQ14 QQ24 QQ27 QQ32 5B057 BA15 CA01 CB01 CE08 CE09 DA07 DB03 DB06 DC02 DC16 DC25 5L096 AA02 CA05 FA06 FA66 GA08 GA19 GA40 MA07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Atsushi Morimura, Inventor 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture, Japan Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 2F065 AA22 AA45 AA61 BB05 CC16 DD00 EE05 FF04 FF09 HH12 JJ03 JJ16 JJ26 LL12 LL13 LL37 QQ14 QQ24 QQ27 QQ32 5B057 BA15 CA01 CB01 CE08 CE09 DA07 DB03 DB06 DC05 GA06 GA02
Claims (18)
領域に属する画素の距離データを、前記画素の近傍に位
置する距離計測が行われた画素の距離データを参照して
補間する方法であって、前記距離画像の撮影対象につい
てカラー画像も取得しておき、補間の対象となる着目画
素に対応する前記カラー画像における画素の色と、参照
画素に対応する前記カラー画像における画素の色とを用
いて重み係数を算出し、算出された重み付け係数を前記
参照画素の距離データに作用させて距離データを求める
ことを特徴とする距離データの補間方法。1. A method of interpolating distance data of a pixel belonging to an area where distance measurement has not been performed in a distance image with reference to distance data of a pixel whose distance is measured near the pixel. A color image is also obtained for the shooting target of the distance image, and a color of a pixel in the color image corresponding to a target pixel to be interpolated and a color of a pixel in the color image corresponding to a reference pixel are obtained. A distance coefficient is calculated using the calculated weighting coefficient and the distance data of the reference pixel to obtain distance data.
応する前記カラー画像における画素の色と、前記参照画
素に対応する前記カラー画像における画素の色との差情
報をパラメータとして含む計算式によって算出すること
を特徴とする請求項1記載の距離データの補間方法。2. The weighting coefficient is calculated by a calculation formula including, as a parameter, difference information between a color of a pixel in the color image corresponding to the target pixel and a color of a pixel in the color image corresponding to the reference pixel. 2. The distance data interpolation method according to claim 1, wherein:
計算式は、前記着目画素の座標値と前記参照画素の座標
値との差情報をパラメータとして含むことを特徴とする
請求項2記載の距離データの補間方法。3. The distance according to claim 2, wherein the calculation formula for calculating the weighting coefficient includes, as a parameter, difference information between the coordinate value of the pixel of interest and the coordinate value of the reference pixel. Data interpolation method.
界線に接する、距離計測が行われた複数の画素を前記参
照画素とすることを特徴とする請求項1〜請求項3のい
ずれかに記載の距離データの補間方法。4. The reference pixel according to claim 1, wherein a plurality of pixels whose distance has been measured and which are in contact with a boundary of an area where the distance measurement has not been performed are set as the reference pixels. The interpolation method of the distance data described in.
距離計測が行われた複数の画素を前記参照画素とするこ
とを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
距離データの補間方法。5. It is within a certain distance from the pixel of interest.
4. The distance data interpolation method according to claim 1, wherein a plurality of pixels for which distance measurement has been performed are used as the reference pixels.
界線に接し、かつ前記着目画素から一定の距離内にあ
る、距離計測が行われた複数の画素を前記参照画素とす
ることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記
載の距離データの補間方法。6. A plurality of pixels whose distance has been measured and which are in contact with a boundary line of an area where the distance measurement has not been performed and which are within a certain distance from the target pixel are set as the reference pixels. The distance data interpolation method according to any one of claims 1 to 3.
すると共に、クラスタ境界を検出し、クラスタ境界の情
報を利用して、同一クラスタ内の画素が分布するところ
では距離データの値が滑らかに変化し、かつ、クラスタ
境界においては距離データの値が不連続に変化するよう
に、前記距離計測が行われなかった領域における距離デ
ータの分布を決定することを特徴とする請求項1記載の
距離データの補間方法。7. The color image is divided into a plurality of clusters, cluster boundaries are detected, and information of the cluster boundaries is used to smoothly change the value of distance data where pixels in the same cluster are distributed. 2. The distance data according to claim 1, wherein a distribution of the distance data in an area where the distance measurement is not performed is determined so that a value of the distance data changes discontinuously at a cluster boundary. Interpolation method.
してクラスタ境界を検出すると共に、前記カラー画像か
らエッジ強度を抽出し、前記距離画像中の距離計測が行
われなかった領域における距離データの分布を、前記ク
ラスタ境界と前記エッジ強度とをパラメータとして含む
計算式を最小化するように決定することを特徴とする請
求項1記載の距離データの補間方法。8. The color image is divided into a plurality of clusters, cluster boundaries are detected, edge strengths are extracted from the color image, and distance data in an area where distance measurement is not performed in the distance image. 2. The distance data interpolation method according to claim 1, wherein the distribution is determined so as to minimize a calculation formula including the cluster boundary and the edge strength as parameters.
光学的に同じ視点で撮像された画像であることを特徴と
する請求項1〜請求項8のいずれかに記載の距離データ
の補間方法。9. The distance image and the color image,
9. The distance data interpolation method according to claim 1, wherein the images are optically captured from the same viewpoint.
る視点で撮像して得られた距離画像に視点変換処理を施
し、前記カラー画像の視点と同じ視点で撮像したのと等
価な画像に変換された距離画像であることを特徴とする
請求項1〜請求項8のいずれかに記載の距離データの補
間方法。10. The distance image is subjected to viewpoint conversion processing on a distance image obtained by imaging from a viewpoint different from a color image, and is converted into an image equivalent to that obtained by imaging from the same viewpoint as the viewpoint of the color image. The distance data interpolation method according to any one of claims 1 to 8, wherein the distance image is a captured distance image.
像を取得し、距離画像のもつ距離情報を用いて前記カラ
ー画像を階層化し、前記カラー画像中の一部分をその他
の部分と区別して独立に処理可能とする方法であって、
前記カラー画像の階層化の前に、前記距離画像中に距離
計測が行われなかった領域があるかを判定し、前記領域
がある場合に、前記領域内の画素について、前記請求項
1〜請求項7のいずれかに記載の方法によって距離デー
タを補間して前記距離画像中から距離データの欠如部分
をなくす第1のステップと、前記第1のステップを経た
距離画像の各画素がもつ距離情報に基づき、前記カラー
画像の全画素を対象として階層化処理を施す第2のステ
ップと、を有することを特徴とするカラー画像階層化方
法。11. A distance image and a color image are obtained for the same object, the color image is hierarchized using distance information of the distance image, and a part in the color image can be processed independently by distinguishing it from other parts. And the method
Before the layering of the color image, it is determined whether there is an area in which the distance measurement has not been performed in the distance image, and if there is the area, the pixels in the area are determined. 8. A first step of interpolating distance data by the method according to any one of items 7 to eliminate a missing part of the distance data from the distance image, and distance information of each pixel of the distance image having passed the first step. A second step of performing a hierarchization process on all pixels of the color image based on the above method.
法により階層化されたカラー画像の一部を抽出し、他の
画像と合成することを特徴とする画像合成方法。12. An image synthesizing method, wherein a part of a color image hierarchized by the color image hierarchization method according to claim 11 is extracted and synthesized with another image.
離画像中で距離計測が行われなかった領域を抽出する距
離データの欠損領域抽出手段と、前記距離計測が行われ
なかった領域に属する画素についての距離データを、前
記画素の近傍に位置する距離計測が行われた画素の距離
データを参照して補間する距離補間手段と、を具備し、
前記距離補間手段は、着目画素の距離データを参照画素
の距離データに基づき補間するときに、前記距離画像の
対象について撮像されたカラー画像における、前記着目
画素の色と前記参照画素の色を用いて重み付け係数を取
得し、その重み付け係数を前記参照画素の距離データに
作用させて補間データを得ることを特徴とする距離デー
タ補間装置。13. A distance data missing area extracting means for extracting an area for which distance measurement has not been performed in a distance image obtained by a range finder, and distance data for a pixel belonging to the area for which distance measurement has not been performed. A distance interpolation means for interpolating with reference to the distance data of the pixel whose distance measurement is located in the vicinity of the pixel,
The distance interpolation means, when interpolating the distance data of the target pixel based on the distance data of the reference pixel, uses the color of the target pixel and the color of the reference pixel in the color image captured for the target of the distance image. A distance data interpolating apparatus for obtaining interpolation data by obtaining a weighting coefficient by applying the weighting coefficient to the distance data of the reference pixel.
対象について撮像されたカラー画像における、前記着目
画素と参照画素のそれぞれに対応する画素間での色の違
いの情報を反映させて重み付け係数を取得し、その重み
付け係数を前記参照画素の距離データに作用させて補間
データを得ることを特徴とする請求項13記載の距離デ
ータ補間方法。14. A weighting coefficient reflecting information on a color difference between a pixel corresponding to each of the pixel of interest and a reference pixel in a color image captured of a target of the distance image, 14. The distance data interpolation method according to claim 13, wherein the interpolation data is obtained by applying the weighting coefficient to the distance data of the reference pixel.
対象について撮像されたカラー画像における、前記着目
画素と参照画素のそれぞれに対応する画素間での色の違
いの情報および前記着目画素と参照画素間での画素座標
値の違いを反映させて重み付け係数を取得し、その重み
付け係数を前記参照画素の距離データに作用させて補間
データを得ることを特徴とする請求項13記載の距離デ
ータ補間装置。15. The distance interpolation means includes: information on a color difference between a pixel corresponding to each of the target pixel and the reference pixel in a color image captured for the target of the distance image; 14. The distance data interpolation according to claim 13, wherein a weighting coefficient is obtained by reflecting a difference in pixel coordinate value between pixels, and the weighting coefficient is applied to distance data of the reference pixel to obtain interpolation data. apparatus.
撮影対象について取得されたカラー画像をクラスタリン
グした結果として得られるクラスタ境界の情報を利用し
て、同一クラスタ内の画素が分布するところでは距離デ
ータの値が滑らかに変化し、クラスタ境界において距離
データの値が不連続に変化するように、前記距離画像中
の距離計測が行われなかった領域における距離データの
分布を決定することを特徴とする請求項13記載の距離
データ補間装置。16. The distance interpolating means uses cluster boundary information obtained as a result of clustering a color image obtained for an object to be photographed of the distance image, and calculates a distance at a location where pixels in the same cluster are distributed. Determining a distribution of distance data in an area where distance measurement has not been performed in the distance image, such that a value of the data changes smoothly and a value of the distance data changes discontinuously at a cluster boundary. 14. The distance data interpolation device according to claim 13.
撮影対象について取得されたカラー画像をクラスタリン
グした結果として得られるクラスタ境界の情報と、前記
カラー画像から抽出されたエッジ強度とを利用し、前記
クラスタ境界の情報と前記エッジ強度とをパラメータと
して含む計算式を最小化するように、前記距離画像中の
距離計測が行われなかった領域における距離データの分
布を決定することを特徴とする請求項13記載の距離デ
ータ補間装置。17. The distance interpolating unit uses information on a cluster boundary obtained as a result of clustering a color image obtained for a shooting target of the distance image and edge strength extracted from the color image, Determining a distribution of distance data in an area where distance measurement is not performed in the distance image so as to minimize a calculation formula including the information on the cluster boundary and the edge strength as parameters. Item 13. The distance data interpolation device according to Item 13.
記載の距離データ補間装置と、この距離データ補間装置
による補間処理を経た距離画像の各画素がもつ距離情報
に基づき、前記距離画像の対象について撮像されたカラ
ー画像の全画素を対象として階層化処理を施す階層化装
置と、を有することを特徴とするカラー画像階層化装
置。18. A distance data interpolating device according to claim 13, and said distance image interpolating process performed by said distance data interpolating device. A layering device that performs a layering process on all pixels of a color image captured of the target.
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|---|---|---|---|
| JP11200622A JP2000230809A (en) | 1998-12-09 | 1999-07-14 | Distance data interpolation method, color image layering method, and color image layering device |
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| JP10-350017 | 1998-12-09 | ||
| JP35001798 | 1998-12-09 | ||
| JP11200622A JP2000230809A (en) | 1998-12-09 | 1999-07-14 | Distance data interpolation method, color image layering method, and color image layering device |
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