JPH05101221A - 画像歪補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、斜め前方より撮像されることにより
生ずる画像遠近歪みを補正できるようにすることを目的
とする。 【構成】撮像対象が存在する平面に直交格子を導入し、
各格子点の３次元空間座標を３次元座標演算部１で求
め、この座標を３次元座標変換部２で撮像系固定座標に
直交変換し、更に２次元離散座標計算部３で２次元平面
への射影変換を施し、画素の座標を整数化する。次に画
素の座標を、原画像が格納されている記憶装置５のアド
レスに対応させるため、アドレス計算部４でオフセット
計算を施し、その結果の示すアドレスにより原画像デー
タをアクセスする。原画像データは、先の整数化の際の
余りにより決定される重み係数を用い、２次元補間計算
部６で２次元補間される。この補間値の記憶装置８内格
納アドレスは、直交格子座標にアドレス計算部７でオフ
セット計算を施すことで求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両番号読取装置な
ど、撮像した画像から画像処理により文字を認識するも
のに用いて好適な画像歪補正装置に係り、特に斜め前方
より撮像されることにより生ずる画像遠近歪みを補正す
るための画像歪補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両番号読取装置など、撮像し
た画像から画像処理により文字を認識するものにおいて
は、斜め前方より撮像されることにより生ずる画像遠近
歪みを補正することが、正しい画像認識（文字認識）の
ために要求されている。

【０００３】さて従来は、歪補正される画像の座標
（ｘ，ｙ）に対応するデータ値は、次式 Ｘ＝ａｘ² ＋ｂｘｙ＋ｃｙ² ＋ｄｘ＋ｅｙ＋ｇ Ｙ＝ａ′ｘ² ＋ｂ′ｘｙ＋ｃ′ｙ² ＋ｄ′ｘ＋ｅ′ｙ＋ｇ に従って計算される座標（Ｘ，Ｙ）に対応する原画像の
データを用いて補間していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の歪補正
では、撮像する対象が平面的である場合には、上記の変
換式は近似式であり、遠近歪の完全な補正はできなかっ
た。また、パラメータａ〜ｇ，ａ′〜ｇ′をチューニン
グする際に誤差評価が複雑であるという欠点があった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、撮像対象が存在する平面に直交格子を導入
し、各格子点を撮像面に射影し、そこでの原画像の輝度
値を格子点の輝度値とすることにより、各格子点での画
像が得られ、格子が直交していることにより遠近歪が補
正できる画像歪補正装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像歪補正装置
は、２次元平面の格子点を表わす２つの独立なパラメー
タ（ｍ，ｎ）により格子点の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
を算出する３次元座標演算手段と、この３次元座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を直交変換して別の３次元座標系での座
標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する３次元座標変換手段と、こ
の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を２次元平面に射影し、２
次元平面上の座標を離散化して、画素の位置を表示する
整数部（ＩＸ，ＩＹ）と残りの小数部（ｆ_x ，ｆ_y ）を
算出する２次元離散座標計算手段と、原画像データを格
納するための第１の画像データ記憶手段と、上記算出さ
れた整数部（ＩＸ，ＩＹ）に各々オフセットを与えるこ
とにより、第１の画像データ記憶手段のアドレス（ＩＸ
Ａ，ＩＹＡ）を算出する第１のアドレス計算手段と、こ
の算出されたアドレス（ＩＸＡ，ＩＹＡ）で指定される
第１の画像データ記憶手段の画像データ値、アドレス
（ＩＸＡ，ＩＹＡ＋１），（ＩＸＡ＋１，ＩＹＡ），
（ＩＸＡ＋１，ＩＹＡ＋１）でそれぞれ指定される第１
の画像データ記憶手段の各画像データ値に対し、２次元
離散座標計算手段で算出された小数部（ｆ_x ，ｆ_y ）に
より決定される重み付け係数を用いて歪補正された画像
データ値（補間値）を求める２次元補間計算手段と、こ
こで求められた補間値を格納するための第２の画像デー
タ記憶手段と、上記パラメータ（ｍ，ｎ）に各々オフセ
ットを与えることにより、２次元補間計算手段により求
められた補間値を第２の画像データ記憶手段に格納する
ためのアドレス（ｍＡ，ｎＡ）を算出する第２のアドレ
ス計算手段とを設け、この第２の画像データ記憶手段の
アドレス（ｍＡ，ｎＡ）に上記補間値を格納するように
したたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の構成では、３次元空間内の２次元平面が
直交格子で記述され、各格子点の３次元空間座標（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）が求められる。この空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
は、撮像系固定座標（ｘ，ｙ，ｚ）に直交変換される。
撮像は３次元空間を２次元平面に射影することに対応す
るので、射影変換を施し、画素の座標を整数化（ＩＸ，
ＩＹ）する。整数化の際の余り（ｆ_x ，ｆ_y ）は２次元
補間の重み係数として用いられる。

【０００８】また上記の構成では、画素の座標を原画像
が格納されている画像データ記憶装置＃１（第１の画像
データ記憶手段）のアドレスに対応させるためにオフセ
ットが与えられる。これにより原画像データがアクセス
される。この原画像データは重み係数により２次元補間
され、その補間されたデータ（補間値）を格納する画像
データ記憶装置＃２（第２の画像データ記憶手段）のア
ドレスが、直交格子座標にオフセットを加えることによ
り算出される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、車両番号読取装
置などに適用され、特に斜め前方より撮像されることに
より生ずる画像遠近歪みを補正するための画像歪補正装
置に実施した場合について図面を参照して説明する。図
１は本発明の一実施例に係る画像歪補正装置の全体構成
を示すブロック図、図２は同実施例で適用される複数の
座標系相互の関係を示す図である。

【００１０】図１において、１は３次元座標演算部であ
る。この３次元座標演算部１には、図２に示す３次元空
間内の２次元平面Ｚ＝ｐＸ＋ｑＹ＋ｒ上の各格子点の座
標（ｍ，ｎ）が順次入力される。３次元座標演算部１
は、この格子点座標（ｍ，ｎ）に対し次式

【００１１】

【数１】

【００１２】でもって、その点（ｍ，ｎ）の３次元座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出する。上記（１）式におけるベク
トル（ΔＸ′，ΔＹ′），（ΔＸ″，ΔＹ″）は、２次
元平面Ｚ＝ｐＸ＋ｑＹ＋ｒ上で直交格子になるように決
定し、例えばｐ＝ｑ＝０の場合は（ΔＸ，０），（０，
ΔＹ）と選べばよい。

【００１３】３次元座標演算部１によって上記（１）式
に従って算出された３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は３次元
座標変換部２に渡される。３次元座標変換部２は、３次
元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から撮像系に固定した座標（ｘ，
ｙ，ｚ）への変換を行うもので、具体的には次式

【００１４】

【数２】 を用いて、３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を撮像系固定座標
（ｘ，ｙ，ｚ）に直交変換する。ここで、上記（２）式
におけるｆ_ijは直交変換の成分である。

【００１５】３次元座標変換部２の座標変換結果（ｘ，
ｙ，ｚ）は２次元離散座標計算部３に渡される。２次元
離散座標計算部３は、撮像系固定座標（ｘ，ｙ，ｚ）を
撮像平面に射影して、画素座標を算出するものであり、
具体的には次式 ＩＸ＝ｇ_x ・（ｆ₁₁Ｘ＋ｆ₁₂Ｙ＋ｆ₁₃Ｚ）／（ｆ₃₁Ｘ＋ｆ₃₂Ｙ＋ｆ₃₃Ｚ） ＩＹ＝ｇ_Y ・（ｆ₂₁Ｘ＋ｆ₂₂Ｙ＋ｆ₂₃Ｚ）／（ｆ₃₁Ｘ＋ｆ₃₂Ｙ＋ｆ₃₃Ｚ） …（３） を用いて、画素座標の整数部（ＩＸ，ＩＹ）を求める。
ここで、上記（３）式におけるｇ_x ，ｇ_y は視野角を画
素数に変換するスケール・ファクターである。また２次
元離散座標計算部３は、上記（３）式に従って画素座標
を求めて整数化する際に、その小数部（ｆ_x ，ｆ_y ）も
算出する。

【００１６】２次元離散座標計算部３によって算出され
た画素の撮像平面上の座標（ＩＸ，ＩＹ）は第１のアド
レス計算部（＃１）４に渡される。アドレス計算部４
は、歪補正の対象となる原画像が格納される第１の画像
データ記憶装置（＃１）５のアドレス（ＩＸＡ，ＩＹ
Ａ）を、２次元離散座標計算部３から渡された画素の座
標（ＩＸ，ＩＹ）をもとに算出するもので、具体的には
（ＩＸ，ＩＹ）にオフセット（ＩＳＸ，ＩＳＹ）を与
え、次式 ＩＸＡ＝ＩＸ＋ＩＳＸ ＩＹＡ＝ＩＹ＋ＩＳＹ …（４） に従うオフセット計算により求める。ここで、画像デー
タ記憶装置５には上記したように原画像（原画像デー
タ）が格納されており、そのアドレス（ＩＸＡ，ＩＹ
Ａ）には、Ｏ（ＩＸＡ，ＩＹＡ）の輝度データがある。

【００１７】一方、２次元離散座標計算部３によって算
出された画素の撮像平面上の座標の小数部（ｆ_x ，
ｆ_y ）は２次元補間計算部６に渡される。この２次元補
間計算部６は、アドレス計算部４によって算出されたア
ドレス（ＩＸＡ，ＩＹＡ）で指定される画像データ記憶
装置５の画像データＯ（ＩＸＡ，ＩＹＡ）と２次元離散
座標計算部３から渡された（ｆ_x ，ｆ_y ）をもとに、次
のようにして原画像データの補間値（補正値）Ｎを算出
するものである。

【００１８】即ち２次元補間計算部６は、アドレス計算
部４により算出されたアドレス（ＩＸＡ，ＩＹＡ）で指
定される画像データ記憶装置５の画像データＯ（ＩＸ
Ａ，ＩＹＡ）、及びその近傍の画像データ（輝度デー
タ）、例えばアドレス（ＩＸＡ，ＩＹＡ＋１），（ＩＸ
Ａ＋１，ＩＹＡ），（ＩＸＡ＋１，ＩＹＡ＋１）でそれ
ぞれ指定される画像データ記憶装置５の画像データＯ
（ＩＸＡ，ＩＹＡ＋１），Ｏ（ＩＸＡ＋１，ＩＹＡ），
Ｏ（ＩＸＡ＋１，ＩＹＡ＋１）に対して、２次元離散座
標計算部３から渡された（ｆ_x ，ｆ_y ）により決定され
る重み付け係数（１−ｆ_x ）・（１−ｆ_y ），（１−ｆ
_x ）・ｆ_y ，ｆ_x ・（１−ｆ_y ），ｆ_x ・ｆ_yを用い、
次式 Ｎ＝（１−ｆ_x ）・（１−ｆ_y ）・Ｏ（ＩＸＡ，ＩＹＡ） ＋（１−ｆ_x ）・ｆ_y ・Ｏ（ＩＸＡ，ＩＹＡ＋１） ＋ｆ_x ・（１−ｆ_y ）・Ｏ（ＩＸＡ＋１，ＩＹＡ） ＋ｆ_x ・ｆ_y ・Ｏ（ＩＸＡ＋１，ＩＹＡ＋１） …（５） に従い、補間値Ｎを算出する。

【００１９】２次元補間計算部６によって算出された補
間値Ｎは、画像データ記憶装置（＃２）８のアドレス
（ｍＡ，ｎＡ）に格納されるようになっている。この補
間値Ｎの格納先アドレス（ｍＡ，ｎＡ）は、前記格子点
座標（ｍ，ｎ）をもとにアドレス計算部（＃２）７によ
って次のように算出される。

【００２０】即ちアドレス計算部７には、前記格子点座
標（ｍ，ｎ）が入力されるようになっており、アドレス
計算部７は、この格子点座標（ｍ，ｎ）にオフセット
（ＩＳｍ，ＩＳｎ）を与え、次式 ｍＡ＝ｍ＋ＩＳｍ ｎＡ＝ｎ＋ＩＳｎ …（６） に従うオフセット計算により求める。このアドレス計算
部７によって求められたアドレス（ｍＡ，ｎＡ）で指定
される画像データ記憶装置８に、２次元補間計算部６に
よって求められた補間値（歪補正された画像データの輝
度値）Ｎが格納される。

【００２１】以上の操作が、図２に示す３次元空間内の
２次元平面Ｚ＝ｐＸ＋ｑＹ＋ｒ上の各格子点（ｍ，ｎ）
について行われることで、画像データ記憶装置８内に歪
みのない画像を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、一
般に平面的なものを斜め方向より撮像すると遠近歪が生
じ、手前のものが大きく、遠くのものが小さく写るのに
対し、撮像系と目標との相対位置関係がわかっている場
合に、目標平面上に直交格子系を導入し、目標平面上の
各格子点に対して、射影幾何的に対応する撮像画像の画
素の輝度値をその格子点の輝度とする構成としたので、
直交格子点上に画像が再生されたことになり、格子系が
直交していることから、歪のない画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像歪補正装置の全体
構成を示すブロック図。

【図２】同実施例で適用される複数の座標系相互の関係
を示す図である。

【符号の説明】

１…３次元座標演算部、２…３次元座標変換部、３…２
次元離散座標計算部、４…アドレス計算部（第１のアド
レス計算手段）、５…画像データ記憶装置（第１の画像
データ記憶手段）、６…２次元補間計算部、７…アドレ
ス計算部（第２のアドレス計算手段）、８…画像データ
記憶装置（第２の画像データ記憶手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元空間に埋め込まれた２次元空間上
   の直交格子点の３次元座標を２つの独立なパラメータで
   算出する３次元座標演算手段と、 この３次元座標演算手段の算出結果を別の３次元空間の
   座標に変換する３次元座標変換手段と、 この３次元座標変換手段の変換結果を２次元平面に射影
   し、２次元平面上の座標を離散化し、２つの整数と残り
   の小数を算出する２次元離散座標計算手段と、 原画像データを格納するための第１の画像データ記憶手
   段と、 上記２次元離散座標計算手段によって算出された２つの
   整数に各々オフセットを与えて、上記第１の画像データ
   記憶手段内のアドレスを算出する第１のアドレス計算手
   段と、 この第１のアドレス計算手段によって算出されたアドレ
   スで指定される上記第１の画像データ記憶手段の画像デ
   ータ値と上記２次元離散座標計算手段によって算出され
   た小数をもとに歪補正された画像データ値を求める２次
   元補間計算手段と、 この２次元補間計算手段で求められた画像データ値を格
   納するための第２の画像データ記憶手段と、 上記３次元座標演算手段で用いられた上記２つの独立な
   パラメータに各々オフセットを与えることにより、上記
   ２次元補間計算手段で求められた歪補正された画像デー
   タ値が格納される第２の画像データ記憶手段のアドレス
   を算出する第２のアドレス計算手段とを具備することを
   特徴とする画像歪補正装置。