JP6276719B2 - 画像生成装置、座標変換テーブル作成装置および作成方法 - Google Patents
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Description
たとえば、車両101を駐車する際には駐車モードが選択され、仮想視点310Bの位置から所定の俯角で車両を撮像したと同等の俯瞰画像が作成される。車両101が路上を走行する際には走行モードが選択され、仮想視点310Aの位置から所定の俯角で車両を撮像したと同等の鳥瞰画像が作成される。
なお、図2(B)の鳥瞰画像71の左下部および右下部の画像は、カメラ110Bおよび110Cから取得された画像の一部を利用して作成されている。カメラ110Aが撮像する被写体領域とカメラ110Bが撮像する被写体領域とが重なる領域については、たとえば、二つのカメラ110Aおよび110Bから取得した画像をαブレンディングにより合成する。
モード取得部21は、CAN(不図示)を介して車両101のモードに関する情報を取得し、その情報をデータテーブル取得部22に出力する。
データテーブル取得部22は、モード取得部21により取得された車両101のモードごとに、そのモードに対応したデータテーブル30を記憶部11から取得する。すなわち、データテーブル30はモードごとに複数設けられている。
表示制御部24は、画像変換部23により生成された鳥瞰画像71を表示部12に出力し、表示させる。表示部12は、たとえば、車両101に搭載されたカーナビゲーション装置の表示部を用いることにすればよい。
以下、座標対応情報について詳しく説明する。なお、説明を簡易化するため、撮像画像70をカメラ110Aで撮像して取得した画像として説明する。
World座標系は、車両が走行する路面に関する座標系である。
カメラ座標系は、車両に搭載されたカメラ110Aの撮像素子の撮像面と平行な平面であって、カメラ110AからZr軸方向に所定の距離離れた平面上において撮影画像70を構成する各画素の位置を定義する座標系である。すなわち、撮像画像70を構成する各画素の位置は、Zr=zrに位置するXrYr平面上の座標データで表現される。
仮想視点座標系は、仮想視点310Aに仮想的に配置される撮像素子の撮像面と平行な平面であって、仮想視点310AからZv軸方向に所定の距離離れた平面上において鳥瞰画像71を構成する各画素の位置を定義する座標系である。すなわち、鳥瞰画像71を構成する各画素の位置は、Zv=zvに位置するXvYv平面上の座標データで表現される。
なお、図4のデータテーブル30では、カメラ110Aの焦点距離等が固定されているものとしてZr座標の情報は省略されている。
なお、図4に示すデータテーブル30は座標の対応関係のみを示しており、各画素の値、すなわち画素値は図示を省略している。
図6(A)および(B)は、従来のデータテーブル30に座標対応情報が記憶されている座標対応点の一例を示す図である。図6(A)では、撮像画像70に対して複数の座標対応点403が所定間隔Intごとに配置されている。所定間隔Intは、たとえば4ピクセルである。図6(B)は、図6(A)に例示した複数の座標対応点403にそれぞれが対応する鳥瞰画像71の複数の座標対応点404を例示した図である。たとえば、図6(A)においてマーカ402の右上角近傍に位置している座標対応点403Aは、図6(B)においてマーカ402の右上角近傍に位置する座標対応点404Aと対応している。
設計仕様として、画像全体の許容歪み度合いを設定し、間引かない領域の画像の歪み度合いと間引いた領域の画像の歪み度合いとがほぼ等しくなるようにする。換言すると、面積比が所定の閾値より小さい領域では、許容歪み度合いとなるように対応点数を間引くこととする。このような間引き処理により、鳥瞰画像71の画質を維持したままデータテーブル30のデータ量が低減された画像生成装置100を提供することができる。
座標対応点P1:(xr,yr)
座標対応点P2:(xr+Int,yr)
座標対応点P3:(xr,yr+Int)
座標対応点P4:(xr+Int,yr+Int)
以降、撮像画像70に対して作成されたテクスチャをTr(i)と表記する。iは、1からテクスチャの総数までの整数である。また、テクスチャTr(i)に対応する対応テクスチャをTv(i)と表記する。
分割領域R1:面積比m(i)が1以上のテクスチャで構成される。
分割領域R2:面積比m(i)が1/2以上1未満のテクスチャで構成される。
分割領域R3:面積比m(i)が1/2未満のテクスチャで構成される。
境界線801は、面積比m(i)が1/2以上の領域と1/2未満の領域との境界を表し、境界線802は、面積比m(i)が1以上の領域と1未満の境界との境界を表す。
分割領域R1:仮設定時の間隔Int
分割領域R2:仮設定時の間隔Intの2倍
分割領域R3:仮設定時の間隔Intの4倍
ステップS904で変数iが1に初期化されると、ステップS9041に進み、ループを開始する。ループを開始すると、ステップS9042に進み、処理対象のテクスチャTr(i)の面積比m(i)を読み出し、その値に応じて、ステップS9043、ステップS9044、ステップS9045のいずれに進むかを判定する。面積比m(i)が1以上の場合は、ステップS9043に進み、座標対応点403の間隔を仮設定時の間隔Intの1倍に本設定する。面積比m(i)が1/2以上1未満の場合は、ステップS9044に進み、座標対応点403の間隔を仮設定時の間隔Intの2倍に本設定する。面積比m(i)が1/2未満の場合は、ステップS9045に進み、座標対応点403の間隔を仮設定時の間隔Intの4倍に本設定する。
以上のループ処理により、図8(A)の境界線801と802が定義される。
画像生成装置100で用いられる仮想視点が複数個存在する場合は、俯角等の入力パラメータを変えて、データテーブル30の作成動作を繰り返す。
(2)演算ステップS903は、画像変換前後の撮像画像70および鳥瞰画像71について、四つの対応点403で形成されたテクスチャ601A,602Aの面積と、テクスチャ601A、602Aに対応して得られた四つの選択画素404で形成された対応テクスッチャ601B,602Bの面積との比を演算する。
(3)更新ステップS9043、S9044、S9045、S905、S906は、演算された面積の比mに応じて、テクスチャ601A、602Aに対する対応テクスチャ601B,602Bの面積比mが小さいほど対応点404の配列ピッチが粗くなるように対応点403を選択してデータテーブル30を更新する。
(1)第1の実施の形態の画像生成装置、すなわち画像生成装置100は、第1視点、すなわちカメラ110Aから被写体を第1の俯角で見下ろして撮像することにより取得した水平方向と垂直方向に広がりを有する二次元の第1画像、すなわち撮像画像70に対して、座標変換テーブル、すなわちデータテーブル30により座標変換を施し、第1視点とは異なる第2視点、すなわち仮想視点310Aから第1の俯角とは異なる第2の俯角で被写体を見下ろして得られる第2画像、すなわち鳥瞰画像71を生成して出力する。座標変換テーブル30は、第1画像70を構成する複数の第1画素から選択した複数の第1選択画素403の座標を、第2画像を構成する複数の第2画素に対応する第2選択画素404の座標に座標変換する。
座標変換テーブル30を生成する際、次のようにして第1画素を間引く。第1画像の領域を、水平方向に延在する少なくとも一つの画素境界線、たとえば境界線801、802により垂直方向に複数に分割したとき、第1画像70の垂直方向下側の領域R2、R3における第1選択画素403の配列ピッチIntが垂直方向上側の領域R1の第1選択画素403の配列ピッチよりも粗くなるように、第1画素を間引く。座標変換テーブル30の第1選択画素403は間引き後の複数の画素である。
したがって、入力された画像を異なる画像に座標変換する対応テーブルのデータ量を削減することができる。
したがって、第1選択画素403を離散的に選択することにより、対応テーブルのデータ量を削減することができる。
したがって、面積比mが小さいほど第2画素404の配列ピッチを粗くすることにより、データテーブル30のデータ量を低減する際に起こる鳥瞰画像71の画質の低下を抑制することができる。
(変形例1)
以上の実施の形態では、撮像画像70に対して境界分割線801、802で3つの領域に分割したが、少なくとも1本の境界線で二つの領域に分割してもよい。
図7(A)、(B)では、テクスチャ601Aと対応テクスチャ601Bは画像領域の下側の領域に設定され、テクスチャ602Aと対応テクスチャ602Bは画像領域の上側の領域に設定されている。対応点を間引かない上側の領域の画像の歪み度合いと、対応点を間引いた下側の領域の画像の歪み度合いとがほぼ等しくなるようにすることは必須ではない。データ量が削減するのであれば、画像下側の領域の歪み度合を画像上側の領域の歪み度合より小さくしてもよい。
以上の実施の形態では、撮像画像70に対して、水平方向および垂直方向の両方向で所定間隔Intごとに座標対応点403を配置したが、座標対応点403の間隔を水平方向と垂直方向とで異ならせてもよい。すなわち、水平方向については、座標対応点403を第1間隔Inthごとに配置し、垂直方向については第1間隔Inthとは異なる第2間隔Intvごとに配置することにしてもよい。換言すると、座標対応点403を水平方向には第1間隔Inthで間引き、垂直方向には第1間隔Inthとは異なる第2間隔Intvで間引くことにしてもよい。
以上の実施の形態では、カメラ110A,110B,110Cの三つのカメラで撮像した画像を合成して車両前方の鳥瞰画像を生成するものとした。また、カメラ110A,110B,110C,110Dの四つのカメラで撮像した画像を合成して車両上方から俯瞰した俯瞰画像を生成するものとした。すなわち、複数の画像を合成する装置として説明した。しかし、本発明の画像生成装置は、一つのカメラで撮像した撮像画像に対して、カメラとは異なる位置に設定した仮想視点から異なる俯角で同一の被写体を観た俯瞰画像を生成する画像生成装置にも適用できる。
以上の実施の形態では、テクスチャTr(i)の面積比m(i)に基づいて座標対応点403の間隔を本設定したが、テクスチャTr(i)の面積比m(i)以外のものに基づいて座標対応点403の間隔を本設定することにしてもよい。たとえば、入力画像における座標対応点403の位置、出力画像における座標対応点404の位置等に基づいて座標対応点403の間隔を本設定することにしてもよい。
分割領域R11:Yr座標が所定値Y1以上のテクスチャで構成される。仮設定時の間隔の1倍に本設定。
分割領域R12:Yr座標が所定値Y1未満Y2以上のテクスチャで構成される。仮設定時の間隔の2倍に本設定。
分割領域R13:Yr座標が所定値Y2未満のテクスチャで構成される。仮設定時の間隔の4倍に本設定。
分割領域R21:Yv座標が所定値Y4以上のテクスチャで構成される。仮設定時の間隔の1倍に本設定。
分割領域R22:Yv座標が所定値Y4未満Y5以上のテクスチャで構成される。仮設定時の間隔の2倍に本設定。
分割領域R23:Yv座標が所定値Y5未満のテクスチャで構成される。仮設定時の間隔の4倍に本設定。
したがって、入力された画像を異なる画像に座標変換する対応テーブルのデータ量を削減することができる。
したがって、入力された画像を異なる画像に座標変換する対応テーブルのデータ量を削減することができる。
25 記憶部
30 データテーブル
100 画像生成装置
200 テーブル作成装置
Claims (5)
- 第1視点から被写体を第1の俯角で見下ろして撮像することにより取得した水平方向と垂直方向に広がりを有する二次元の第1画像に対して、座標変換テーブルにより座標変換を施し、前記第1視点とは異なる第2視点から前記第1の俯角とは異なる第2の俯角で前記被写体を見下ろして得られる第2画像を生成して出力する画像生成装置において、
前記座標変換テーブルは、前記第1画像を構成する複数の第1画素から選択した複数の第1選択画素の座標を、前記第2画像を構成する複数の第2画素に対応する第2選択画素の座標に座標変換するテーブルであり、
前記第1画像の領域を、前記水平方向に延在する少なくとも一つの画素境界線により前記垂直方向に複数に分割したとき、前記第1画像の垂直方向下側の領域における前記第1選択画素の配列ピッチが垂直方向上側の領域の前記第1選択画素の配列ピッチよりも粗くなるように、前記座標変換テーブルの前記第1選択画素を設定した画像生成装置。 - 請求項1に記載の画像生成装置において、
前記第1選択画素は、前記複数の第1画素を水平方向には第1間隔で間引き、垂直方向には第2間隔で間引いて選択された画素であり、
前記第2選択画素は、前記第1選択画素の座標を座標変換することで生成された画素である画像生成装置。 - 請求項1または2に記載の画像生成装置において、
三つ以上の前記第1選択画素で形成された第1テクスチャの面積と、前記第1テクスチャに対応して得られた三つ以上の第2選択画素で形成された第2テクスチャの面積との比に応じて、前記第1テクスチャに対する第2テクスチャの面積比が小さいほど前記第2画素の配列ピッチが粗くなるように前記第1選択画素を選択した座標変換テーブルを備える画像生成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の座標変換テーブルの作成装置において、
前記第1視点から被写体を第1の俯角で見下ろして撮像することにより取得した水平方向と垂直方向に広がりを有する二次元の第1画像に対して座標変換を施し、前記第1視点とは異なる第2視点から前記第1の俯角とは異なる第2の俯角で前記被写体を見下ろして得られる第2画像を生成する初期座標変換テーブルを記憶する記憶部と、
前記第1画像を入力する画像入力部と、
前記入力された前記第1画像を前記初期座標変換テーブルにより第2画像に変換する画像変換部と、
前記画像変換前後の前記第1および第2画像について、三つ以上の前記第1画素で形成された第1テクスチャの面積と、前記第1テクスチャに対応して得られた三つ以上の第2画素で形成された第2テクスチャの面積との比を演算する演算部と、
前記演算された前記面積の比に応じて、前記第1テクスチャに対する第2テクスチャの面積比が小さいほど前記第2画素の配列ピッチが粗くなるように前記初期座標変換テーブルの複数の前記第1画素から所定数の前記第1画素を選択して前記座標変換テーブルを作成する作成部とを備える座標変換テーブル作成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の座標変換テーブルの作成方法において、
前記第1画像を入力する入力ステップと、
前記第1視点から被写体を第1の俯角で見下ろして撮像することにより取得した水平方向と垂直方向に広がりを有する二次元の第1画像に対して座標変換を施し、前記第1視点とは異なる第2視点から前記第1の俯角とは異なる第2の俯角で前記被写体を見下ろして得られる第2画像を生成する初期座標変換テーブルを読み込む読み込みステップと、
前記初期座標変換テーブルにより、前記入力された前記第1画像を第2画像に変換する変換ステップと、
前記画像変換前後の前記第1および第2画像について、三つ以上の前記第1画素で形成された第1テクスチャの面積と、前記第1テクスチャに対応して得られた三つ以上の第2画素で形成された第2テクスチャの面積との比を演算する演算ステップと、
前記演算された前記面積の比に応じて、前記第1テクスチャに対する第2テクスチャの面積比が小さいほど前記第2画素の配列ピッチが粗くなるように前記初期座標変換テーブルの複数の前記第1画素から所定数の前記第1画素を選択して前記座標変換テーブルを作成する作成ステップとを有する座標変換テーブル作成方法。
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