(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、
前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段と
を備え、
前記前処理手段は、
当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、
前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段と
を含み、
前記画素値変換は、前記画素値をデータ表現するのに要するビット長を減少させるビット長変換を含み、
前記画素値変換手段は、前記ビット長変換後の前記ビット長が、前記画素値の前記ビット長と前記対応点探索での演算誤差とについて予め取得された関係において許容可能な誤差範囲内に存在するように、前記ビット長変換を行う、
画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置であって、
前記対応点探索手段の前記画素値に関する入力ビット長が、前記ビット長と前記演算誤差とについての前記関係において前記許容可能な誤差範囲内に存在し、
前記ビット長変換は、前記画素値の前記ビット長を前記対応点探索手段の前記入力ビット長に合わせる変換を含む、
画像処理装置。
【請求項３】
画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、
前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段と
を備え、
前記前処理手段は、
当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、
前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段と
を含み、
前記指針値は、画素値に関する第１および第２の指針値（第１指針値＜第２指針値）を含み、
前記所定の指針値設定規則は、
複数の前処理対象画像のそれぞれに対して前記第１指針値を設定し、得られた複数の第１指針値のうちの最小値を当該複数の前処理対象画像に対する共通の第１指針値として採用するという規則と、
前記複数の前処理対象画像のそれぞれに対して前記第２指針値を設定し、得られた複数の第２指針値のうちの最大値を当該複数の前処理対象画像に対する共通の第２指針値として採用するという規則と
のうちの少なくとも一方を含む、画像処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像処理装置であって、
前記画素値変換手段は、
前記前処理対象画像の各画素値から前記第１指針値を減算する減算手段と、
前記前処理対象画像の各画素値または前記減算手段による減算結果に係る各画素値を圧縮する圧縮手段と
のうちの少なくとも一方を有し、
前記画素値変換手段は、前記減算手段による変換結果に係る画像と、前記圧縮手段による変換結果に係る画像と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる変換結果に係る画像とのうちのいずれかを、前記対応点探索用画像として出力する、画像処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像処理装置であって、
前記画素値変換手段は、前記減算手段と前記圧縮手段との両方を有し、
前記前処理手段は、
前記減算手段による減算変換と、前記圧縮手段による圧縮変換と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる減算圧縮変換とのいずれを採用するかを、前記指針値に基づいて選択する選択手段
をさらに含む、画像処理装置。
【請求項６】
画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、
前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段と
を備え、
前記前処理手段は、
当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、
前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段と
を含み、
前記指針値は、画素値に関する第１および第２の指針値（第１指針値＜第２指針値）を含み、
前記所定の指針値設定規則は、
前記第１指針値を前記前処理対象画像に含まれる最小の画素値よりも大きい値に設定するという規則と、
前記第２指針値を前記前処理対象画像に含まれる最大の画素値よりも小さい値に設定するという規則と
のうちの少なくとも一方を含み、
前記画素値変換手段は、
前記前処理対象画像の各画素値から前記第１指針値を減算する減算手段と、
前記前処理対象画像の各画素値または前記減算手段による減算結果に係る各画素値を圧縮する圧縮手段と
を有し、
前記画素値変換手段は、
前記減算手段による変換結果に係る画像と、前記圧縮手段による変換結果に係る画像と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる変換結果に係る画像とのうちのいずれかを、前記対応点探索用画像として出力し、
前記前処理手段は、
前記減算手段による減算変換と、前記圧縮手段による圧縮変換と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる減算圧縮変換とのいずれを採用するかを、前記指針値に基づいて選択する選択手段
をさらに含む、画像処理装置。
【請求項７】
画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、
前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段と
を備え、
前記前処理手段は、
当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、
前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段と
を含み、
前記指針値は、画素値に関する第１および第２の指針値（第１指針値＜第２指針値）を含み、
前記所定の指針値設定規則は、一の前処理対象画像に設定された前記第１および第２の指針値のうちの少なくとも一方を、他の前処理対象画像に対しても採用するという規則を含み、
前記画素値変換手段は、
前記前処理対象画像の各画素値から前記第１指針値を減算する減算手段と、
前記前処理対象画像の各画素値または前記減算手段による減算結果に係る各画素値を圧縮する圧縮手段と
を有し、
前記画素値変換手段は、
前記減算手段による変換結果に係る画像と、前記圧縮手段による変換結果に係る画像と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる変換結果に係る画像とのうちのいずれかを、前記対応点探索用画像として出力し、
前記前処理手段は、
前記減算手段による減算変換と、前記圧縮手段による圧縮変換と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる減算圧縮変換とのいずれを採用するかを、前記指針値に基づいて選択する選択手段
をさらに含む、画像処理装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のうちのいずれか１項に記載の画像処理装置であって、
前記選択手段は、複数の前処理対象画像に対して同じ変換内容を選択する、画像処理装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のうちのいずれか１項に記載の画像処理装置であって、
前記選択手段は、前記画素値変換手段を利用するか否かの選択を行い、
前記選択手段が前記画素値変換手段を利用しないことを選択した場合、前記前処理手段は前記前処理対象画像を前記対応点探索用画像に設定して出力する、
画像処理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうちのいずれか１項に記載の画像処理装置であって、
前記対応点探索手段は位相限定相関法を用いて前記対応点探索を行う、画像処理装置。
【請求項１１】
画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
前記関心領域内の画像である前処理対象画像に基づいて、対応点探索用の画像を設定する前処理ステップと、
前記前処理ステップによって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索ステップと
を備え、
前記前処理ステップは、
当該前処理ステップによる処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定ステップと、
前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換ステップとを含み、
前記画素値変換ステップは、
前記画素値をデータ表現するのに要するビット長が、前記画素値の前記ビット長と前記対応点探索ステップでの演算誤差とについて予め取得された関係において許容可能な誤差範囲内に存在するように、前記画素値の前記ビット長を減少させるビット長変換ステップを含む、画像処理方法。
【請求項１２】
プログラムを実行可能な処理部を備える装置を、請求項１ないし１０のうちのいずれか１項に記載の画像処理装置として機能させる、画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理技術、特に対応点探索技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステレオカメラによって異なる視点から撮影された２つの画像（基準画像と参照画像）の間で、各画素を相互に対応付ける技術（対応点探索技術）が知られている。この対応点探索技術では、一般的に、基準画像上の或る点に対応する参照画像上の点（対応点）が、参照画像上のいずれの位置にあるのかが事前には不明であるため、参照画像の全域を対象として対応点の探索が行われる。しかし、参照画像の全域を対象とした対応点探索には、膨大な演算処理が必要となり、処理時間が長くなってしまう。
【０００３】
特許文献１には、対応点探索に要する演算量を削減するための技術が紹介されている。この対応点探索技術では、基準画像および参照画像から、カメラパラメータおよび基準点から計算されるエピポーラ線に沿って、所定幅の１次元の画素データ列を切り出す。この切り出した１次元の画素データ列から位相限定相関関数（ＰＯＣ）を計算し、その計算結果に基づいて対応点を探索する。これによれば、１次元ＰＯＣの利用により、対応点探索に要する演算量を削減可能であるとしている。
【０００４】
なお、非特許文献１には、探索処理の代わりにフィルタ処理を用いて、ステレオカメラによる撮影画像間の視差を検出する技術が紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２３１４１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】佐川立昌、外２名、「狭基線長ステレオのための視差検出フィルタ」、第１３回画像センシングシンポジウム講演論文集、２００７年６月、ｐｐ．ＩＮ３−２２−１−５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、特許文献１記載の対応点探索では、ＰＯＣ値の演算に用いる画素データは１次元分である。したがって、２次元分の画素データを用いる場合に比べて使用データ数が少ない。このため、演算結果、換言すれば探索結果の安定性に欠けると考えられる。
【０００８】
本発明は、特許文献１とは全く異なる手法によって、対応点探索の演算負担を削減可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る画像処理装置は、画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段とを備え、前記前処理手段は、当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段とを含み、前記画素値変換は、前記画素値をデータ表現するのに要するビット長を減少させるビット長変換を含み、前記画素値変換手段は、前記ビット長変換後の前記ビット長が、前記画素値の前記ビット長と前記対応点探索での演算誤差とについて予め取得された関係において許容可能な誤差範囲内に存在するように、前記ビット長変換を行う。
【００１１】
また、第２の態様に係る画像処理装置は、第１の態様に係る画像処理装置であって、前記対応点探索手段の前記画素値に関する入力ビット長が、前記ビット長と前記演算誤差とについての前記関係において前記許容可能な誤差範囲内に存在し、前記ビット長変換は、前記画素値の前記ビット長を前記対応点探索手段の前記入力ビット長に合わせる変換を含む。
【００１２】
また、第３の態様に係る画像処理装置は、画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段とを備え、前記前処理手段は、当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段とを含み、前記指針値は、画素値に関する第１および第２の指針値（第１指針値＜第２指針値）を含み、前記所定の指針値設定規則は、複数の前処理対象画像のそれぞれに対して前記第１指針値を設定し、得られた複数の第１指針値のうちの最小値を当該複数の前処理対象画像に対する共通の第１指針値として採用するという規則と、前記複数の前処理対象画像のそれぞれに対して前記第２指針値を設定し、得られた複数の第２指針値のうちの最大値を当該複数の前処理対象画像に対する共通の第２指針値として採用するという規則とのうちの少なくとも一方を含む。
【００１３】
また、第４の態様に係る画像処理装置は、第３の態様に係る画像処理装置であって、前記画素値変換手段は、前記前処理対象画像の各画素値から前記第１指針値を減算する減算手段と、前記前処理対象画像の各画素値または前記減算手段による減算結果に係る各画素値を圧縮する圧縮手段とのうちの少なくとも一方を有し、前記画素値変換手段は、前記減算手段による変換結果に係る画像と、前記圧縮手段による変換結果に係る画像と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる変換結果に係る画像とのうちのいずれかを、前記対応点探索用画像として出力する。
【００１４】
また、第５の態様に係る画像処理装置は、第４の態様に係る画像処理装置であって、前記画素値変換手段は、前記減算手段と前記圧縮手段との両方を有し、前記前処理手段は、前記減算手段による減算変換と、前記圧縮手段による圧縮変換と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる減算圧縮変換とのいずれを採用するかを、前記指針値に基づいて選択する選択手段をさらに含む。
【００１５】
また、第６の態様に係る画像処理装置は、画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段とを備え、前記前処理手段は、当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段とを含み、前記指針値は、画素値に関する第１および第２の指針値（第１指針値＜第２指針値）を含み、前記所定の指針値設定規則は、前記第１指針値を前記前処理対象画像に含まれる最小の画素値よりも大きい値に設定するという規則と、前記第２指針値を前記前処理対象画像に含まれる最大の画素値よりも小さい値に設定するという規則とのうちの少なくとも一方を含み、前記画素値変換手段は、前記前処理対象画像の各画素値から前記第１指針値を減算する減算手段と、前記前処理対象画像の各画素値または前記減算手段による減算結果に係る各画素値を圧縮する圧縮手段とを有し、前記画素値変換手段は、前記減算手段による変換結果に係る画像と、前記圧縮手段による変換結果に係る画像と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる変換結果に係る画像とのうちのいずれかを、前記対応点探索用画像として出力し、前記前処理手段は、前記減算手段による減算変換と、前記圧縮手段による圧縮変換と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる減算圧縮変換とのいずれを採用するかを、前記指針値に基づいて選択する選択手段をさらに含む。
【００１６】
また、第７の態様に係る画像処理装置は、画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記関心領域内の画像を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像に基づいて対応点探索用の画像を設定する前処理手段と、前記前処理手段によって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索手段とを備え、前記前処理手段は、当該前処理手段による処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定手段と、前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換手段とを含み、前記指針値は、画素値に関する第１および第２の指針値（第１指針値＜第２指針値）を含み、前記所定の指針値設定規則は、一の前処理対象画像に設定された前記第１および第２の指針値のうちの少なくとも一方を、他の前処理対象画像に対しても採用するという規則を含み、前記画素値変換手段は、前記前処理対象画像の各画素値から前記第１指針値を減算する減算手段と、前記前処理対象画像の各画素値または前記減算手段による減算結果に係る各画素値を圧縮する圧縮手段とを有し、前記画素値変換手段は、前記減算手段による変換結果に係る画像と、前記圧縮手段による変換結果に係る画像と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる変換結果に係る画像とのうちのいずれかを、前記対応点探索用画像として出力し、前記前処理手段は、前記減算手段による減算変換と、前記圧縮手段による圧縮変換と、前記減算手段と前記圧縮手段との組み合わせによる減算圧縮変換とのいずれを採用するかを、前記指針値に基づいて選択する選択手段をさらに含む。
【００１７】
また、第８の態様に係る画像処理装置は、第５ないし第７の態様のうちのいずれか１つに係る画像処理装置であって、前記選択手段は、複数の前処理対象画像に対して同じ変換内容を選択する。
【００１８】
また、第９の態様に係る画像処理装置は、第５ないし第８の態様のうちのいずれか１つに係る画像処理装置であって、前記選択手段は、前記画素値変換手段を利用するか否かの選択を行い、前記選択手段が前記画素値変換手段を利用しないことを選択した場合、前記前処理手段は前記前処理対象画像を前記対応点探索用画像に設定して出力する。
【００１９】
また、第１０の態様に係る画像処理装置は、第１ないし第９の態様のうちのいずれか１つに係る画像処理装置であって、前記対応点探索手段は位相限定相関法を用いて前記対応点探索を行う。
【００２０】
また、第１１の態様に係る画像処理方法は、画像を取得してその一部に関心領域を設定する関心領域設定ステップと、前記関心領域内の画像である前処理対象画像に基づいて、対応点探索用の画像を設定する前処理ステップと、前記前処理ステップによって設定された複数の対応点探索用画像について対応点探索を行う対応点探索ステップとを備え、前記前処理ステップは、当該前処理ステップによる処理内容を決定するための指針に関する指針値を、所定の指針値設定規則と、前記前処理対象画像における画素値の分布状態とに基づいて設定する指針値設定ステップと、前記前処理対象画像に含まれる画素の画素値を前記指針値に基づいて減少させる画素値変換を行い、当該画素値変換によって生成された画像を前記対応点探索用画像として出力する、画素値変換ステップとを含み、前記画素値変換ステップは、前記画素値をデータ表現するのに要するビット長が、前記画素値の前記ビット長と前記対応点探索ステップでの演算誤差とについて予め取得された関係において許容可能な誤差範囲内に存在するように、前記画素値の前記ビット長を減少させるビット長変換ステップを含む。
【００２１】
また、第１２の態様に係る画像処理プログラムは、プログラムを実行可能な処理部を備える装置を、第１ないし第１０の態様のうちのいずれか１つに係る画像処理装置として機能させる。
【発明の効果】
【００２２】
第１ないし第１２の態様によれば、関心領域内に画像に対して、対応点探索の実行前に、前処理を施す。当該前処理には、関心領域内の画像（換言すれば前処理対象画像）に含まれる画素の画素値を減少させる画素値変換が用意されている。画素値変換後の画像に対して対応点探索を行うことにより、対応点探索について演算負担を削減することができる。これにより、対応点探索について処理時間の短縮化、すなわち高速化を図ることができる。また、画素値の減少により、演算等に用いるメモリの容量を削減することが可能である。
【００２３】
また、関心領域は画像全体に比べて小さい領域であり、かかる小領域では画素値の急激な変動が少ない傾向にある。このため、画素値の相対関係を保ちつつ、各画素値を大きく減少させることが可能である。画素値の大幅な減少により、演算負担をさらに削減することができる。
【００２４】
また、２次元の関心領域によれば、１次元の関心領域を利用する場合に比べて多くのデータを用いて対応点探索を実行可能である。このため、対応点探索の安定性を向上させることができる。
【００２５】
また、第１の態様によれば、ビット長変換を行っても、対応点探索での演算誤差を許容範囲内に収めることができる。このため、対応点探索の精度を確保することができる。
【００２６】
また、第２の態様によれば、例えば、対応点探索処理は多倍長入力に対応する必要が無くなる。このため、対応点探索の処理負担を削減することができる。
【００２７】
また、第３の態様によれば、いずれの画像に対しても好適な指針値を得ることができる。
【００２８】
また、第４，６，７の態様によれば、減算および圧縮という簡易な手法の採用により、画素値変換の処理負担を小さくすることができる。特に減算による画素値変換によれば、画素値の相対関係、より具体的には各画素値間の差の値が、変換前後で保持される。このため、画素値の変換に伴って生じうる対応点探索の精度低下を防止することができる。
【００２９】
また、第５ないし第７の態様によれば、多彩な画素値変換を切り替えて利用することができる。
【００３０】
また、第６の態様によれば、ノイズ等の特異な画素値を除外することができ、対応点探索の精度向上に資する。
【００３１】
また、第７の態様によれば、画像ごとに指針値を設定する場合に比べて、指針値設定について処理負担を削減して高速化を図ることができる。
【００３２】
また、第８の態様によれば、複数の画像間における画素値の相対関係を、画素値変換の前後で保持することができる。このため、複数の画像に対して異なる画素値変換を行う場合に比べて、対応点探索精度を高くすることができる。
【００３３】
また、第９の態様によれば、必要性の低い画素値変換を実行しないようにすることが可能である。画素値変換の不実施により、前処理の処理負担を小さくすることができる。また、画素値変換の不実施により、対応点探索の開始を早めることができるので、全体の処理時間の短縮に繋がる。
【００３４】
また、第１０の態様によれば、位相限定相関法を用いて対応点探索が行われる。位相限定相関法は画素値の変動やノイズの影響を受けにくいので、高精度の対応点探索を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１および第２の実施形態に係る画像処理システムの概略構成図である。
【図２】基準画像に対して設定される関心領域の設定態様を例示する図である。
【図３】参照画像に対して設定される関心領域の設定態様を例示する図である。
【図４】基準画像に対して設定される関心領域の設定態様を例示する図である。
【図５】位相限定相関法を用いた対応点探索処理を説明するための図である
【図６】基準領域と比較領域との相関を示すＰＯＣ値の分布を例示する図である。
【図７】第１実施形態に係る処理部の概略構成図である。
【図８】指針値設定の第１例を概説する図である。
【図９】指針値設定の第１例を概説するヒストグラムである。
【図１０】指針値設定の第２例を概説するヒストグラムである。
【図１１】指針値設定の第２例を概説するヒストグラムである。
【図１２】指針値設定の第３例を概説するヒストグラムである。
【図１３】指針値設定の第４例を概説する図である。
【図１４】指針値設定の第４例を概説するヒストグラムである。
【図１５】データのビット長と演算誤差との関係を概説するグラフである。
【図１６】選択手段による処理の第１例を概説するフローチャートである。
【図１７】選択手段による処理の第２例を概説するフローチャートである。
【図１８】選択手段による処理の第３例を概説するフローチャートである。
【図１９】選択手段による処理の第４例を概説するフローチャートである。
【図２０】処理部の動作を例示するフローチャートである。
【図２１】第２実施形態に係る画像処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３７】
＜第１実施形態＞
＜画像処理システムの構成＞
図１に、第１実施形態に係る画像処理システム１０の概略構成を示す。例示の画像処理システム１０は、ステレオカメラ２０と、画像処理装置３０とを含んでいる。
【００３８】
＜ステレオカメラ２０＞
ここで例示するステレオカメラ２０は、いわゆる２眼タイプであり、２つの撮像系２１，２２を有している。これらの撮像系２１，２２はそれぞれが撮像素子を有している。撮像系２１，２２は、所定方向に沿って離隔配置されており、カメラ正面の被写体ＯＢを異なる視点から撮像するように構成されている。また、撮像系２１，２２は、被写体ＯＢを同じタイミングで、換言すれば同期して撮像するように構成されている。したがって、ステレオカメラ２０によれば、同一の被写体ＯＢを異なる視点から同じタイミングで撮像した複数の画像（ここでは２つの画像）を取得可能である。撮像系２１による撮像画像Ｇ１と撮像系２２による撮像画像Ｇ２とから成る１組の画像は、いわゆるステレオ画像と称される。
【００３９】
ここで、各撮像系２１，２２の撮像素子は、Ｌｏｇ特性やγ特性等の特性を有していてもよい。また、カメラ２０が、かかる特性を他の特性へ変換可能に構成され、変換後の画像を画像Ｇ１，Ｇ２として出力可能に構成されていてもよい。上記の特性変換処理として、例えば、Ｌｏｇ特性をＬｉｎｅａｒ特性に変換する処理が挙げられる。Ｌｉｎｅａｒ特性への変換は、ダイナミックレンジが非常に大きくなる場合がある。しかし、以下の説明から明らかとなるが、画像処理装置３０は広いダイナミックレンジを有する画像に対しても有用である。
【００４０】
＜画像処理装置３０＞
画像処理装置３０は、ステレオカメラ２０とデータ伝送可能に設けられており、ステレオカメラ２０から撮像画像Ｇ１，Ｇ２を取得する。ここでは、画像処理装置３０とステレオカメラ２０とが、データ線ＣＢによって接続され、有線通信によってデータ伝送を行う場合を例示する。但し、画像処理装置３０とステレオカメラ２０とが無線通信によってデータ伝送を行うように構成することも可能である。
【００４１】
画像処理装置３０は、図１に例示するように、処理部３１と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３２と、操作部３３と、表示部３４とを含んでいる。
【００４２】
処理部３１は、画像処理装置３０における各種の処理を行う。処理部３１が行う各種処理には、例えば、演算処理、画像処理装置３０の各部の制御処理、データの送受信処理等が含まれる。
【００４３】
インターフェース部３２は、ステレオカメラ２０からのデータを受信するためのインターフェースであり、図１の例ではデータ線ＣＢが接続されている。ステレオカメラ２０から送信されるデータは、インターフェース部３２を介して、処理部３１へ入力される。
【００４４】
操作部３３は、操作者が画像処理装置３０へ各種情報を入力するためのマン・マシン・インターフェースであり、例えば各種スイッチ、キーボード等を含んで構成可能である。図１の例では、操作部３３を介して入力された情報は処理部３１へ伝送される。
【００４５】
表示部３４は、画像処理装置３０が操作者へ各種情報を視覚的に提供するためのマン・マシン・インターフェースであり、例えば液晶ディスプレイ等を含んで構成可能である。図１の例では、表示部３４は処理部３１によって制御される。
【００４６】
なお、例えばタッチパネル等によれば、操作部３３と表示部３４とを一つの装置で構成可能である。
【００４７】
＜対応点探索処理＞
処理部３１が行う演算処理の一例として、いわゆる対応点探索処理が挙げられる。対応点探索処理は、ステレオ画像を構成する画像（ここでは画像Ｇ１，Ｇ２）間において、互いに対応する点、すなわち対応点を探索する処理である。
【００４８】
対応点探索で得られた対応点を利用することにより、例えば、被写体ＯＢの３次元位置を算出することが可能である。３次元位置算出処理は、ステレオ画像を構成する画像Ｇ１，Ｇ２間の対応点を用い、三角測量の原理に基づいて行われる。３次元位置算出処理は、処理部３１が行う演算処理の他の一例である。
【００４９】
＜位相限定相関法を用いた対応点探索の基本原理＞
対応点探索処理の一例として、位相限定相関法（ＰＯＣ；Phase Only Correlation）を用いた対応点探索処理の基本原理を説明する。なお、画像処理装置３０では位相限定相関法を採用するものとするが、後述の他の対応点探索手法を採用することも可能である。
【００５０】
位相限定相関法を含め各種の対応点探索処理では、ステレオ画像を構成する一の画像を基準画像として設定し、ステレオ画像を構成する他の一の画像を参照画像として設定する。以下の説明では、撮像系２１による撮像画像Ｇ１を基準画像とし、また、撮像系２２による撮影画像Ｇ２を参照画像とする場合を例示する。なお、説明を分かりやすくするために、符号Ｇ１，Ｇ２を用いて、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２と称することにする。
【００５１】
なお、ここでは、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２は、直交するＸ方向およびＹ方向に沿って多数の画素がマトリックス状に配置されて形成されているものとする。また、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２では、Ｘ方向に沿って所定数の画素が配列されることで長辺が形成され、Ｘ方向に直行するＹ方向に沿って所定数の画素が配列されることで短辺が形成されているものとする。
【００５２】
図２に、基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２との間において対応点探索を行う際に、基準画像Ｇ１に対して設定される関心領域Ｗ１の設定態様を例示する。また、図３に、参照画像Ｇ２に対して設定される関心領域Ｗ２の設定態様を例示する。なお、関心領域は、ＲＯＩ（Region Of Interest）、ウィンドウ等とも称される。
【００５３】
なお、図２および図３には、画像Ｇ１，Ｇ２の長辺に沿ったＸ方向と、画像Ｇ１，Ｇ２の短辺に沿ったＹ方向とを表す座標系を付記している。かかる座標系は後出の図面においても適宜、図示している。また、両画像Ｇ１，Ｇ２において、最も左下の画素が基準（例えば原点）とされるとともに、各画素の位置がＸＹの座標（Ｘ，Ｙ）で示され、例えば、Ｘ方向に１画素ずれるとＸ座標の値が１増加し、Ｙ方向に１画素ずれるとＹ座標の値が１増加するものとする。
【００５４】
また、ここでは、画像Ｇ１，Ｇ２において被写体の同じ部分を捉えた画素の座標は、Ｙ方向にはほとんどずれず、Ｘ方向にずれるように、撮像系２１，２２が設置されているものとする。
【００５５】
まず、図２に示されるように、基準画像Ｇ１の一部に関心領域Ｗ１が設定される。なお、基準画像Ｇ１上に設定される関心領域Ｗ１を、基準関心領域Ｗ１とも称することにする。ここでは、基準関心領域Ｗ１は、基準画像Ｇ１上で指定される点Ｐを中心点として内包する２次元領域として設定される。なお、上記の指定点Ｐを注目点Ｐとも称する。
【００５６】
他方、図３で示されるように、参照画像Ｇ２上に複数の位置に関心領域Ｗ２が設定される。なお、参照画像Ｇ２上に設定される関心領域Ｗ２を比較関心領域Ｗ２とも称することにする。比較関心領域Ｗ２は、基準関心領域Ｗ１と同じサイズを有する２次元領域である。
【００５７】
なお、基準関心領域Ｗ１および比較関心領域Ｗ２では、複数の画素がＸ方向およびＹ方向に沿ってマトリックス状に配列されている。具体的には、Ｘ方向に沿って所定数Ｎ1の画素が配列され、Ｙ方向に沿って所定数Ｎ2の画素が配列される。
【００５８】
次に、基準関心領域Ｗ１および各比較関心領域Ｗ２が演算処理の対象となる領域（処理対象領域）とされて、基準関心領域Ｗ１と各比較関心領域Ｗ２との相関を示す値（以下、相関値と称する）が算出される。そして、各比較関心領域Ｗ２に係る相関値（ここでは、後述するＰＯＣ値）に基づいて、参照画像Ｇ２上で注目点Ｐに対応する点（対応点）が検出される。
【００５９】
基準関心領域Ｗ１は、図４中に実線矢印で示されるように、Ｘ方向に沿って左から右方向へ、所定画素ずつずらされながら、時間順次に設定される。基準関心領域Ｗ１が右端に到達したならば、基準関心領域Ｗ１は、図４中の破線で示されるように、下方向（−Ｙ方向）に所定画素ずれた位置において、再び左から右方向へ時間順次に設定される。各基準関心領域Ｗ１の注目点Ｐに対応する対応点が、参照画像Ｇ２上において検出される。
【００６０】
より具体的には、基準画像Ｇ１において注目点Ｐが、Ｘ方向に平行な各画素列に沿って、＋Ｙ方向から−Ｙ方向に向けて、時間順次に設定される。そして、１つの画素列に沿った注目点Ｐの設定が完了すると、１画素だけ−Ｙ方向にずれた次の画素列に沿って、注目点Ｐが時間順次に設定される。すなわち、注目点Ｐを内包する基準関心領域Ｗ１によって基準画像Ｇ１が走査（スキャン）される。この際のスキャン方向は、Ｘ方向に沿った方向、すなわちＸ方向に平行な方向となる。
【００６１】
各基準関心領域Ｗ１の注目点Ｐについて対応点を検出する際、図３に示されるように、参照画像Ｇ２に対して、注目点ＰのＹ座標と同じＹ座標の点を中心とした比較関心領域Ｗ２が、Ｘ方向に沿って左から右方向へ１画素ずつずらされながら、時間順次に設定される。すなわち、参照画像Ｇ２が比較関心領域Ｗ２によってＸ方向に沿って走査（スキャン）される。
【００６２】
このように、注目点Ｐに対応する対応点が存在し得る領域を、比較関心領域Ｗ２を設定する候補として限定し、その限定された領域を比較関心領域Ｗ２でスキャンすることにより、効率良く対応点が検出することができる。
【００６３】
比較関心領域Ｗ２を設定する候補領域は、撮像系２１，２２に係る各種設定に従って適宜設定可能である。なお、撮像系２１，２２に係る各種設定として、例えば、撮像系２１，２２の配置、撮像系２１，２２の撮影方向（具体的には光軸の設定）、撮像系２１，２２の撮影範囲（具体的には画角）等が挙げられる。
【００６４】
なお、例えば、図４で示された基準関心領域Ｗ１と同様に、比較関心領域Ｗ２を参照画像Ｇ２のほぼ全体をスキャンするように設定しても構わない。
【００６５】
図５に、位相限定相関法を用いた対応点探索処理を説明するための図を示す。
【００６６】
位相限定相関法を用いた対応点探索処理では、まず、基準画像Ｇ１に対する関心領域Ｗ１の設定処理Ｔ０ａと、参照画像Ｇ２に対する関心領域Ｗ２の設定処理Ｔ０ｂとが行われる。このとき、基準画像Ｇ１のうちで関心領域Ｗ１内の画像と、参照画像Ｇ２のうちで関心領域Ｗ２内の画像とが抽出される。これらの抽出画像は、次式（１）で表されるものとする。
【００６７】
【数１】
0005381451.tif 000002
【００６８】
ここで、上記の式（１）について、ｆ（ｎ1，ｎ2）は基準関心領域Ｗ１内の画像を示し、ｇ（ｎ1，ｎ2）は比較関心領域Ｗ２内の画像を示す。また、Ｎ1およびＮ2は、例えばＮ1＝２Ｍ1＋１、Ｎ2＝２Ｍ2＋１と設定されている。
【００６９】
次に、関心領域Ｗ１，Ｗ２内の画像に対し、次式（２）で示される演算式を用いた２次元のフーリエ変換処理Ｔ１ａ，Ｔ１ｂが行われる。
【００７０】
【数２】
0005381451.tif 000003
【００７１】
なお、式（２）のただし書において、Ｗの添字ＰにはＮ1，Ｎ2が代入され、ｋの添字ｓには１，２が代入される。
【００７２】
このようなフーリエ変換処理Ｔ１ａ，Ｔ１ｂが施された画像に対しては、次の式（３）で示される演算式を用いて、画像の振幅成分を除去するための規格化処理Ｔ２ａ，Ｔ２ｂが行われる。
【００７３】
【数３】
0005381451.tif 000004
【００７４】
規格化処理Ｔ２ａ，Ｔ２ｂが完了すると、次式（４）で示される演算式を用いた合成処理Ｔ３が行われるとともに、次式（５）で示される演算式を用いた２次元の逆フーリエ変換処理Ｔ４が行われる。これにより、各画像間の相関演算が実施されることとなり、その結果（ＰＯＣ値）が出力される。
【００７５】
【数４】
0005381451.tif 000005
【００７６】
【数５】
0005381451.tif 000006
【００７７】
以上の処理により、基準関心領域Ｗ１と比較関心領域Ｗ２との相関を示す演算結果（ＰＯＣ値）が得られ、図６に例示されるような結果（ＰＯＣ値）が得られる。
【００７８】
図６において、関心領域（Ｎ1×Ｎ2）内で相関が高い箇所のＰＯＣ値が大きくなっている。参照画像Ｇ２上の関心領域Ｗ２内のうちでＰＯＣ値のピークＪｃに対応する位置が、基準画像Ｇ１上の関心領域Ｗ１の中心点である注目点Ｐに対応した対応点に相当する。
【００７９】
ここでは、１つの基準関心領域Ｗ１と複数の比較関心領域Ｗ２との間で相関演算が行われ、ＰＯＣ値のピークＪｃが検出される。その結果、基準画像Ｇ１上の注目点Ｐに対応した参照画像Ｇ２上の対応点が検出される。
【００８０】
基準画像Ｇ１上に順次設定される各基準関心領域Ｗ１について、上記と同様の手法により、各基準関心領域Ｗ１の注目点Ｐに対応した参照画像Ｇ２上の対応点が検出される。
【００８１】
位相限定相関法は、上記のように、フーリエ変換を使った相関演算法の一つであり、２つのフーリエ画像をスペクトルごとに規格化した後に合成する。これにより、画像の振幅成分が除去され、画像の位相成分のみで相関演算が行われる。そのため、画素値（輝度値）の変動やノイズの影響を受けにくい。したがって、位相限定相関法によれば、対応点探索を高精度に行うことができる。
【００８２】
＜処理部３１の構成＞
図７に、処理部３１の概略構成図を示す。図７に例示の処理部３１は、メモリ３５と、関心領域設定手段５０と、前処理手段１００と、対応点探索手段６０とを含んでおり、かかる構成によりステレオ画像の対応点探索処理を行う。なお、図７では、「関心領域設定手段」を「関心領域設定」と略記しており、他の要素についても同様に略記している。
【００８３】
メモリ３５は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）で構成され、ステレオカメラ２０（図１参照）によって撮像されたステレオ画像のデータ、各種の処理で生成されたデータ等を格納する。
【００８４】
関心領域設定手段５０は、メモリ３５から対応点探索を行う対象の画像Ｇ０（以下、原画像Ｇ０またはオリジナル画像Ｇ０とも称する）を取得し、当該原画像Ｇ０の一部に関心領域を設定する。原画像Ｇ０は基準画像Ｇ１または参照画像Ｇ２であり、設定される関心領域は基準関心領域Ｗ１または比較関心領域Ｗ２である（図２〜図４参照）。関心領域設定手段５０については後に詳述する。
【００８５】
前処理手段１００は、関心領域内の画像Ｇ５０を前処理対象画像として取得し、当該前処理対象画像Ｇ５０に基づいて対応点探索用の画像Ｇ１００を設定し、当該対応点探索用画像Ｇ１００を対応点探索手段６０へ出力する。前処理手段１００については後に詳述する。なお、対応点探索用画像Ｇ１００は、基準画像Ｇ１の関心領域Ｗ１内の画像、または、参照画像Ｇ２の関心領域Ｗ２内の画像に対応する（図２〜図４参照）。
【００８６】
対応点探索手段６０は、前処理手段１００から対応点探索用画像Ｇ１００を複数取得し、かかる複数の画像Ｇ１００について対応点探索を行う。なお、対応点探索手段６０は、ここでは、上述の位相限定相関法を用いて対応点探索を行うものとする。
【００８７】
第１実施形態では、各手段５０，１００，６０が、各自の所定処理を実現するように回路構成されたハードウェアによって提供されるものとする。但し、かかるハードウェアにより実現される機能の一部または全部をソフトウェアによって構成することも可能である（後述する）。
【００８８】
＜関心領域設定手段５０＞
関心領域設定手段５０は、上記のように、原画像Ｇ０（基準画像Ｇ１または参照画像Ｇ２）を取得して、その一部に関心領域を設定する。
【００８９】
基準画像Ｇ１の関心領域（図２の基準関心領域Ｗ１を参照）は、例えば、注目点Ｐの位置と関心領域のサイズを指定することにより設定可能である。かかる指定態様として、例えば、操作者が操作部３３を介して入力する構成を採用可能である。この場合、関心領域設定手段５０は当該入力を取得し、これに基づいて基準画像Ｇ１上に関心領域Ｗ１を設定する。
【００９０】
あるいは、関心領域設定手段５０が所定のシーケンスに従って注目点Ｐの位置を順次指定する構成を採用することも可能である。かかるシーケンスの一例として、図４で例示したように注目点Ｐを基準画像Ｇ１上で順次移動させるシーケンスが考えられる。他方、関心領域設定手段５０は、関心領域Ｗ１のサイズとして、予め設定された所定サイズ（操作者が変更できるようにしても構わない）を採用するようにしてもよい。
【００９１】
あるいは、関心領域設定手段５０は、以前に実行された対応点探索処理等において利用した注目点Ｐの位置および関心領域のサイズを流用するようにしてもよい。
【００９２】
他方、参照画像Ｇ１の関心領域（図３の比較関心領域Ｗ２を参照）の位置設定は、例えば、操作者が操作部３３を介して指定する構成により可能である。例えば、操作者が、関心領域Ｗ２の所定の頂点位置を指定することにより、関心領域Ｗ２が設定される構成である。この場合、関心領域設定手段５０は当該入力を取得し、これに基づいて参照画像Ｇ２上に関心領域Ｗ２を設定する。なお、ここでは、比較関心領域Ｗ２のサイズは基準関心領域Ｗ１のサイズと同じに設定される場合を例示する。
【００９３】
あるいは、関心領域設定手段５０が所定のシーケンスに従って関心領域Ｗ２を順次設定する構成を採用することも可能である。かかるシーケンスの一例として、図３で例示したように比較関心領域Ｗ２を参照画像Ｇ２上で順次移動させるシーケンスが例示される。
【００９４】
あるいは、関心領域設定手段５０は、以前に実行された対応点探索処理等において利用した比較関心領域Ｗ２の位置を流用するようにしてもよい。
【００９５】
あるいは、関心領域設定手段５０が、基準画像Ｇ１の関心領域Ｗ１の位置と、ステレオカメラ２０のカメラパラメータとに基づいて、参照画像Ｇ２の関心領域Ｗ２を設定してもよい。なお、カメラパラメータは、例えば、撮像系２１，２２の位置関係、姿勢、基線長等を含み、画像処理装置３０に対して予め設定可能なデータである。
【００９６】
あるいは、関心領域設定手段５０が、予め設定された固定値に従って、参照画像Ｇ２の関心領域Ｗ２を設定するようにしてもよい。
【００９７】
なお、以下の説明では、関心領域設定手段５０が、原画像Ｇ０（基準画像Ｇ１または参照画像Ｇ２）から関心領域内の画像Ｇ５０を抽出して原画像Ｇ０とは別個の画像を生成し、生成した画像Ｇ０を前処理手段１００へ出力する場合を例示する。
【００９８】
これに対し、例えば、関心領域設定手段５０が、設定した関心領域のデータ（位置、サイズ等のデータ）を前処理手段１００へ出力するようにしてもよい。この場合、前処理手段１００は、関心領域設定手段５０から関心領域の設定データを取得するとともに、メモリ３５から原画像Ｇ０を取得することにより、関心領域内の画像Ｇ５０を把握することが可能である。
【００９９】
＜前処理手段１００＞
前処理手段１００は、上記のように、関心領域内の画像Ｇ５０、すなわち前処理対象画像Ｇ５０に基づいて、対応点探索手段６０への入力画像Ｇ１００を設定する。図７に例示の前処理手段１００は、指針値設定手段１１０と、画素値変換手段１２０と、選択手段１３０とを含んで構成されている。
【０１００】
＜指針値設定手段１１０＞
指針値設定手段１１０は、前処理手段１００による処理内容を決定するための指針を与える指針値Ｓ１１０を設定する。後述の説明から明らかになるが、指針値Ｓ１１０は、画素値変換手段１２０および選択手段１３０の処理において利用される。
【０１０１】
ここでは、指針値Ｓ１１０が第１の指針値Ｓ１１１と第２の指針値Ｓ１１２とを含み、指針値設定手段１１０が第１の指針値Ｓ１１１を設定する手段１１１と第２の指針値Ｓ１１２を設定する手段１１２とを含む場合を例示する。なお、第１の指針値Ｓ１１１よりも第２の指針値Ｓ１１２の方が大きいものとする。
【０１０２】
指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２の設定は、指針値設定手段１１１，１１２によって、予め規定された所定の指針値設定規則に従って行われる。以下に、かかる規則の例を説明する。
【０１０３】
＜指針値設定規則の第１例：第１指針値Ｓ１１１の設定＞
当該第１例に係る規則は、関心領域内の画像Ｇ５０、すなわち前処理対象画像Ｇ５０に基づいて指針値Ｓ１１１を設定するものである。より具体的には、当該設定規則は、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる画素の画素値（すなわち輝度値）のうちで最小の画素値Ｐｍｉｎを抽出し、当該最小の画素値Ｐｍｉｎを第１指針値Ｓ１１１に設定するという規則である。
【０１０４】
図８に最小画素値Ｐｍｉｎを概説する図を示す。図８では、画像Ｇ５０の１行分（換言すれば１次元）の各画素について画素値を例示し、これらの画素値のうちで最小画素値Ｐｍｉｎを例示している。
【０１０５】
最小画素値Ｐｍｉｎは、例えば、前処理対象画像Ｇ５０の画素値を順次比較することによって、抽出可能である。
【０１０６】
あるいは、例えば、画素値の分布図、いわゆるヒストグラムを生成し、得られたヒストグラムから最小値Ｐｍｉｎを抽出することも可能である。図９に、ヒストグラムを例示する。ヒストグラムは例えば第１指針値設定手段１１１が生成するようにしてもよいし、あるいは、指針値設定手段１１０にヒストグラム生成手段（図示略）を設けてもよい。
【０１０７】
なお、最小画素値Ｐｍｉｎの抽出は、これらの手法に限定されるものではない。
【０１０８】
＜指針値設定規則の第２例：第１指針値Ｓ１１１の設定＞
当該第２例に係る規則は、前処理対象画像Ｇ５０に基づいて指針値Ｓ１１１を設定するものである。より具体的には、当該設定規則は、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる画素の画素値のうちで最小の画素値Ｐｍｉｎよりも大きい値を第１指針値Ｓ１１１に設定するという規則である。
【０１０９】
例えば、図１０のヒストグラムに例示するように、最小画素値Ｐｍｉｎを有する画素の個数（度数）が少なく、かつ、最小画素値Ｐｍｉｎがヒストグラムの孤立した部分に含まれる場合、第２例に係る指針値設定規則によれば、最小画素値Ｐｍｉｎをノイズ等の特異値として扱い、除外することができる。
【０１１０】
なお、ヒストグラムの孤立部分は、最小画素値Ｐｍｉｎのみで構成されている場合だけでなく、最小画素値Ｐｍｉｎと当該最小値Ｐｍｉｎに近接する画素値とによって構成されている場合もあり得る。
【０１１１】
図１０の例の場合、第１指針値Ｓ１１１の設定規則は、画素値の分布において、最小画素値Ｐｍｉｎが含まれる上記孤立部分を除いた残余の部分のうちで最小の画素値を第１指針値Ｓ１１１に設定することが規定される。
【０１１２】
より具体的には、第１指針値設定手段１１１は、例えば、
・条件Ａ１：抽出された最小画素値Ｐｍｉｎを有する画素の個数が、画素の個数に関する所定値よりも少ないという条件と、
・条件Ａ２：最小画素値Ｐｍｉｎと、当該画素値Ｐｍｉｎに画素値に関する所定値を加算して得られる画素値との間の範囲内に、画素数が０（ゼロ）個である画素値が存在するという条件と、
の両方が満たされた場合、最小画素値Ｐｍｉｎの画素を除外して、残余の画素について再度、最小値Ｐｍｉｎの抽出を行えばよい。かかる最小画素値Ｐｍｉｎの再抽出は複数回行われる場合もある。
【０１１３】
これにより、特異な最小値を避けて第１指針値Ｓ１１１を設定することができる。
【０１１４】
上記条件Ａ１に関して、上記の画素数に関する所定値として、例えば、予め設定された固定値を採用することが可能である。あるいは、例えば、最多の画素数（ヒストグラムにおいてピークを形成する画素値の画素数）に、予め設定された所定比率を乗算して得られる値を、上記の画素数に関する所定値として採用してもよい。
【０１１５】
上記条件Ａ２に関して、上記の画素値に関する所定値として、例えば、予め設定された固定値を採用することが可能である。あるいは、例えば、画素値の分布の広がり度合い（例えば分散値、標準偏差等によって表すことが可能である）に、予め設定された所定比率を乗算して得られる値を、上記の画素値に関する所定値として採用してもよい。
【０１１６】
ここで、上記条件Ａ２の代わりに、
・条件Ａ３：最小画素値Ｐｍｉｎと、当該画素値Ｐｍｉｎに画素値に関する所定値を加算して得られる画素値との間の範囲全域において、各画素値の度数（画素数）が所定値よりも少ないという条件、
を用いてもよい。
【０１１７】
かかる条件Ａ３は、図１１に例示したヒストグラムのように、いわゆる分布の裾部分が長く延在する場合に好適である。あるいは、条件Ａ３によれば、図１１の例示だけでなく、図１０に例示した孤立部分を有する場合をも包含しうる点において、条件Ａ２よりも汎用性が高いとも言える。
【０１１８】
なお、条件Ａ３における画素数に関する所定値は、例えば、条件Ａ１における画素数に関する所定値と同様に設定可能である。
【０１１９】
さて、指針値Ｓ１１１の設定規則の第２例として次の規則を採用する場合も、第１指針値Ｓ１１１を最小画素値Ｐｍｉｎよりも大きい値に設定することが可能である。具体的には、最小画素値Ｐｍｉｎから数えて所定個数の画素を除外し、残余の画素について最小画素値を抽出し、当該抽出された最小値を第１指針値Ｓ１１１に設定してもよい。この場合、除外する画素の個数として、例えば、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる全画素数に、予め設定された所定比率を乗算して得られる個数を採用する手法が考えられる。
【０１２０】
＜指針値設定規則の第３例：第１指針値Ｓ１１１の設定＞
当該第３例に係る規則は、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる画素の画素値のうちで最小の画素値Ｐｍｉｎよりも大きい値を第１指針値Ｓ１１１に設定する点で、上記第２例と共通する。しかし、第２例とは異なり、本第３例に係る規則は、前処理対象画像Ｇ５０の画素値の分布形状に依拠しない、予め設定された固定値を指針値Ｓ１１１に設定するものである。
【０１２１】
例えば、原画像Ｇ０が暗い環境で撮影されたものである場合、前処理対象画像Ｇ５０の大部分が暗くなる、すなわち大部分の画素値が小さくなることが起こりうる（図１２に例示のヒストグラムを参照）。この場合、前処理対象画像Ｇ５０の大部分を占める暗い画素は、対応点探索において貢献度が低いため、除外しても支障は少ない。
【０１２２】
かかる点に鑑み、第３例に係る規則は、画素値が所定値よりも小さい画素が所定個数よりも多い場合、第１指針値Ｓ１１１を所定の固定値に設定するというものである。なお、画素値および画素個数に関する上記所定値、ならびに、第１指針値Ｓ１１１に関する上記固定値はそれぞれ、例えば種々の実験、シミュレーション等を通して選定することが可能である。
【０１２３】
＜指針値設定規則の第４例：第２指針値Ｓ１１２の設定＞
本第４例に係る規則は、上述の第１例に対応する。
【０１２４】
第４例に係る規則は、関心領域内の画像Ｇ５０、すなわち前処理対象画像Ｇ５０に基づいて指針値Ｓ１１２を設定するものである。より具体的には、当該設定規則は、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる画素の画素値（すなわち輝度値）のうちで最大の画素値Ｐｍａｘを抽出し、当該最大の画素値Ｐｍａｘを第２指針値Ｓ１１２に設定するという規則である。
【０１２５】
図１３に最大画素値Ｐｍａｘを概説する図を示す。図１３では、画像Ｇ５０の１行分（換言すれば１次元）の各画素について画素値を例示し、これらの画素値のうちで最大画素値Ｐｍａｘを例示している。
【０１２６】
最大画素値Ｐｍａｘは、例えば、前処理対象画像Ｇ５０の画素値を順次比較することによって、抽出可能である。
【０１２７】
あるいは、例えば、画素値の分布図、いわゆるヒストグラムを生成し、得られたヒストグラムから最大値Ｐｍａｘを抽出することも可能である。図１４に、ヒストグラムを例示する。ヒストグラムは例えば第２指針値設定手段１１２が生成するようにしてもよいし、あるいは、指針値設定手段１１０にヒストグラム生成手段（図示略）を設けてもよし、あるいは、第１指針値設定手段１１１が生成したヒストグラムを流用するようにしてもよい。
【０１２８】
なお、最大画素値Ｐｍａｘの抽出は、これらの手法に限定されるものではない。
【０１２９】
＜指針値設定規則の第５例：第２指針値Ｓ１１２の設定＞
本第５例に係る規則は、上述の第２例に対応する。
【０１３０】
第５例に係る規則は、前処理対象画像Ｇ５０に基づいて指針値Ｓ１１２を設定するものである。より具体的には、当該設定規則は、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる画素の画素値のうちで最大の画素値Ｐｍａｘよりも小さい値を第２指針値Ｓ１１２に設定するという規則である。
【０１３１】
例えば、最大画素値Ｐｍａｘを有する画素の個数（度数）が少なく、かつ、最大画素値Ｐｍａｘがヒストグラムの孤立した部分に含まれる場合、第５例に係る指針値設定規則によれば、最大画素値Ｐｍａｘをノイズ等の特異値として扱い、除外することができる。
【０１３２】
なお、ヒストグラムの孤立部分は、最大画素値Ｐｍａｘのみで構成されている場合だけでなく、最大画素値Ｐｍａｘと当該最大値Ｐｍａｘに近接する画素値とによって構成されている場合もあり得る。
【０１３３】
上記例示の場合、第２指針値Ｓ１１２の設定規則は、画素値の分布において、最大画素値Ｐｍａｘが含まれる上記孤立部分を除いた残余の部分のうちで最大の画素値を第２指針値Ｓ１１２に設定することが規定される。
【０１３４】
より具体的には、第２指針値設定手段１１２は、例えば、
・条件Ｂ１：抽出された最大画素値Ｐｍａｘを有する画素の個数が、画素の個数に関する所定値よりも少ないという条件と、
・条件Ｂ２：最大画素値Ｐｍａｘから、当該画素値Ｐｍａｘに画素値に関する所定値を減算して得られる画素値との間の範囲内に、画素数が０（ゼロ）個である画素値が存在するという条件と、
の両方が満たされた場合、最大画素値Ｐｍａｘの画素を除外して、残余の画素について再度、最大値Ｐｍａｘの抽出を行えばよい。かかる最大画素値Ｐｍａｘの再抽出は複数回行われる場合もある。
【０１３５】
これにより、特異な最大値を避けて第２指針値Ｓ１１２を設定することができる。
【０１３６】
上記条件Ｂ１，Ｂ２は既述の条件Ａ１，Ａ２にそれぞれ対応し、上記条件Ｂ１，Ｂ２に関する各種の所定値は条件Ａ１，Ａ２において対応する所定値と同様にして設定可能である。
【０１３７】
ここで、上記条件Ｂ２の代わりに、
・条件Ｂ３：最大画素値Ｐｍａｘから、当該画素値Ｐｍａｘに画素値に関する所定値を減算して得られる画素値との間の範囲全域において、各画素値の度数（画素数）が所定値よりも少ないという条件、
を用いてもよい。
【０１３８】
上記条件Ｂ３は既述の条件Ａ３に対応し、上記条件Ｂ３に関する各種の所定値は条件Ａ３において対応する所定値と同様にして設定可能である。
【０１３９】
さて、指針値Ｓ１１２の設定規則の第５例として次の規則を採用する場合も、第２指針値Ｓ１１２を最大画素値Ｐｍａｘよりも小さい値に設定することが可能である。具体的には、最大画素値Ｐｍａｘから数えて所定個数の画素を除外し、残余の画素について最大画素値を抽出し、当該抽出された最大値を第２指針値Ｓ１１２に設定してもよい。この場合、除外する画素の個数として、例えば、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる全画素数に、予め設定された所定比率を乗算して得られる個数を採用する手法が考えられる。
【０１４０】
＜指針値設定規則の第６例：第２指針値Ｓ１１２の設定＞
本第６例に係る規則は、上述の第３例に対応する。
【０１４１】
第６例に係る規則は、前処理対象画像Ｇ５０に含まれる画素の画素値のうちで最大の画素値Ｐｍａｘよりも小さい値を第２指針値Ｓ１１２に設定する点で、上記第５例と共通する。しかし、第５例とは異なり、当該第６例に係る規則は、前処理対象画像Ｇ５０の画素値の分布形状に依拠しない、予め設定された固定値を指針値Ｓ１１２に設定するものである。
【０１４２】
例えば、原画像Ｇ０が明るい環境で撮影されたものである場合、前処理対象画像Ｇ５０の大部分が明るくなる、すなわち大部分の画素値が大きくなることが起こりうる。この場合、前処理対象画像Ｇ５０の大部分を占める明るい画素は、対応点探索において貢献度が低いため、除外しても支障は少ない。
【０１４３】
かかる点に鑑み、第６例に係る規則は、画素値が所定値よりも大きい画素が所定個数よりも多い場合、第２指針値Ｓ１１２を所定の固定値に設定するというものである。なお、画素値および画素個数に関する上記所定値、ならびに、第２指針値Ｓ１１２に関する上記固定値はそれぞれ、例えば種々の実験、シミュレーション等を通して選定することが可能である。
【０１４４】
＜上記第１例〜第６例に係る指針値設定規則の比較＞
上記の第２，第３，第５および第６の例によれば、特異な画素値を除外して、対応点探索の精度向上に資する。
【０１４５】
なお、第１指針値Ｓ１１１と第２指針値Ｓ１１２とで同種の設定規則を採用してもよいし、異種の設定規則を採用してもよい。同種の設定規則を採用する場合とは、例えば、指針値Ｓ１１１の設定に第１例の規則を採用し、指針値Ｓ１１２の設定に第４例の規則を採用する場合である。これに対し、異種の設定規則とは、例えば第１例と第５例の組み合わせ等が該当する。
【０１４６】
＜指針値設定規則の第７例：指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２の設定＞
指針値設定手段１１０は基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２のそれぞれに対して指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２を設定する。かかる点に鑑みると、次の規則を採用することも可能である。
【０１４７】
すなわち、一の前処理対象画像Ｇ５０に対して設定された指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２のうちの少なくとも一方を、他の前処理対象画像Ｇ５０に対しても採用するという規則である。
【０１４８】
ここで、例えば対応点探索用画像Ｇ１００の組が１つの基準画像Ｇ１と１つの参照画像Ｇ２から成る場合、上記の一の前処理対象画像Ｇ５０とは２つの画像Ｇ１，Ｇ２のうちの一方が対応し、上記の他の前処理対象画像Ｇ５０とは２つの画像Ｇ１，Ｇ２のうちの他方が対応する。
【０１４９】
また、例えば対応点探索用画像Ｇ１００の組が３つ以上の画像（例えば１つの基準画像Ｇ１と複数の参照画像Ｇ２）を含む場合、上記の一の前処理対象画像Ｇ５０とは上記３つ以上の画像のうちのいずれか１つが対応し、上記の他の前処理対象画像Ｇ５０とは残余の画像のうちのいずれか１つが対応する。
【０１５０】
かかる設定規則に従うことにより、画像Ｇ５０ごとに指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２を設定する場合に比べて、指針値設定手段１１０の処理負担を削減することができる。その結果、指針値設定処理の高速化を図ることができる。
【０１５１】
なお、本第７例の指針値設定規則を採用するか否かは、例えば、対応点探索手法の種類に応じて決定すればよい。例えば、第７例の指針値設定規則を採用することによって対応点探索の精度が十分に得られない場合には、指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２を画像Ｇ５０ごとに独立に求める方が好ましい。
【０１５２】
＜指針値設定規則の第８例：指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２の設定＞
第８例に係る設定規則は、複数の前処理対象画像Ｇ５０に対して共通の第１指針値Ｓ１１１または／および共通の第２指針値Ｓ１１２を設定する点で、上記第７例と同様である。但し、共通の指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２の選定手法が第７例とは異なる。
【０１５３】
具体的には、第８例に係る設定規則では、第１指針値Ｓ１１１の設定に関し、まず、複数の前処理対象画像Ｇ５０のそれぞれに対して、例えば上記第１例〜第３例のいずれかの設定規則に従って、第１指針値Ｓ１１１を設定する。そして、得られた複数の第１指針値Ｓ１１１のうちの最小値を当該複数の前処理対象画像Ｇ５０に対する共通の第１指針値Ｓ１１１として採用する。
【０１５４】
また、第８例に係る設定規則では、第２指針値Ｓ１１２の設定に関し、まず、複数の前処理対象画像Ｇ５０のそれぞれに対して、例えば上記第４例〜第６例のいずれかの設定規則に従って、第２指針値Ｓ１１２を設定する。そして、得られた複数の第２指針値Ｓ１１２のうちの最大値を当該複数の前処理対象画像Ｇ５０に対する共通の第２指針値Ｓ１１２として採用する。
【０１５５】
第８例に係る設定規則は、第１指針値Ｓ１１１に関する上記規則と、第２指針値Ｓ１１２に関する上記規則とのうちの少なくとも一方を含んで構成される。
【０１５６】
第８例の設定規則に従うことにより、対象とする上記複数の画像Ｇ５０のいずれに対しても好適な指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２を得ることができる。
【０１５７】
なお、本第８例の指針値設定規則を採用するか否かは、例えば、対応点探索手法の種類に応じて決定すればよい。例えば、第８例の指針値設定規則を採用することによって対応点探索の精度が十分に得られない場合には、指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２を画像Ｇ５０ごとに独立に求める方が好ましい。
【０１５８】
＜画素値変換手段１２０＞
図７に戻り、画素値変換手段１２０は、前処理対象画像Ｇ５０、すなわち関心領域内の画像Ｇ５０に含まれる画素の画素値を指針値Ｓ１１０に基づいて減少させる画素値変換を行う。そして、画素値変換手段１２０は、画素値変換によって生成された画像（後述の画像Ｇ１２１，Ｇ１２２，Ｇ１２３のいずれか）を対応点探索用画像Ｇ１００として出力する。
【０１５９】
画素値変換によって画素値が減少するので、画素値を変換していない画像Ｇ５０を用いて対応点探索を行う場合に比べて、対応点探索での演算負担を削減することができる。これにより、対応点探索について処理時間の短縮化、すなわち高速化を図ることができる。また、画素値の減少により、演算等に用いるメモリの容量を削減することが可能である。
【０１６０】
ここで、カメラ２０からの出力画像Ｇ１，Ｇ２のデータがＬｉｎｅａｒ特性である場合、ダイナミックレンジが非常に大きくなる可能性がある。これに対し、画素値変換を適用することにより、ダイナミックレンジを縮小した画像を対応点探索に供することができる。このため、画像処理装置３０は広いダイナミックレンジを有する画像に対しても有用である。
【０１６１】
＜データのビット長と演算誤差について＞
ところで、画素値が小さいほど、画素値を表現するビット長は短くて済む。ビット長を短くすることは、演算負担を軽減する点で好ましい。しかしながら、ビット長が短くなると、演算誤差が大きくなるという問題がある。この点について以下に考察する。
【０１６２】
対応点探索の対象画像Ｇ１，Ｇ２は、画像データのビット長が長いほど、詳細な画像になる。また、画像データが詳細であるほど、対応点探索の精度は高くなる。このため、画像Ｇ１，Ｇ２のデータビット長は長い方が好ましい。しかし、ビット長が長くなると、演算量（換言すれば演算負担）および処理時間が増大してしまい、好ましくない。
【０１６３】
ここで、図１５に、データのビット長と演算誤差との関係を概説するグラフを示す。図７によれば、ビット長が長いほど、演算誤差が小さくなることが分かる。このため、或る程度以上のビット長があれば、演算誤差は実用上問題のない許容範囲に収まる。換言すれば、許容誤差範囲内においてデータビット長を小さくすることにより、演算誤差を抑制しつつ、演算量および処理時間を削減することが可能である。
【０１６４】
なお、図１５によれば、ビット長と演算誤差との間の変化は線形の関係を有さず、ビット長の増加に伴って演算誤差の変化率（ここでは減少率）は小さくなることが分かる。このため、同じ許容誤差範囲を設定する場合であっても、線形変化の場合に比べて、大幅にビット数を削減することが可能である。
【０１６５】
上記に鑑み、画素値変換手段１２０では、画素値自体を減少させるとともに、画素値をデータ表現するのに要するビット長も減少させるビット長変換を行うことが好ましい。この場合、画素値のビット長と対応点探索での演算誤差とについて予め取得された関係（図１５参照）において、変換後のビット長が、予め設定された許容可能な誤差範囲内に存在するように、ビット長変換を行う。
【０１６６】
かかるビット長変換によれば、対応点探索での演算誤差を許容範囲内に収めることができるので、対応点探索の精度を確保することができる。
【０１６７】
＜ビット長変換と対応点探索手段６０の入力ビット長との関係について＞
さて、対応点探索手段６０への入力データのビット長に関し、画素値に係る入力ビット長が、ビット長と演算誤差とについての上記関係（図１５参照）において上記許容誤差範囲内に存在する場合、ビット長変換による変換後のビット長として、対応点探索手段６０の上記入力ビット長を採用するのが、より好ましい。
【０１６８】
かかるビット長の設定によれば、例えば、対応点探索手段６０は多倍長入力に対応可能な構成を採用する必要が無くなる。このため、対応点探索の処理負担を削減することができる。
【０１６９】
なお、対応点探索手段６０をハードウェアで構成する場合、当該手段６０の上記入力ビット長は一定値に固定される。他方、対応点探索手段６０をソフトウェアで構成する場合（後述する）、対応点探索手段６０の上記入力ビット長は固定値とは限らない。
【０１７０】
＜画素値変換手段１２０の構成例＞
ここでは、画素値変換手段１２０が、減算手段１２１と、圧縮手段１２２とを含んでいる場合を例示する。減算および圧縮という簡易な手法によれば、画素値変換の処理負担が小さくて済む。
【０１７１】
但し、２つの手段１２１，１２２のうちの一方のみで画素値変換手段１２０を構成することも可能である。これに対し、手段１２１，１２２の両方を含むことにより、多彩な画素値変換を行うことができる。
【０１７２】
＜減算手段１２１＞
減算手段１２１は、前処理対象画像Ｇ５０と第１指針値Ｓ１１１とを取得し、当該画像Ｇ５０に含まれる各画素の画素値から第１指針値Ｓ１１１を減算する。ここで、画像Ｇ５０において座標（ｉ，ｊ）に位置する画素の画素値をＰ（ｉ，ｊ）とし、当該画素の減算後の画素値をＰ１２１（ｉ，ｊ）とすると、減算手段１２１での減算処理は次式（６）で表される。
【０１７３】
【数６】
0005381451.tif 000007
【０１７４】
なお、第１指針値Ｓ１１１が前処理対象画像Ｇ５０の最小画素値Ｐｍｉｎよりも大きい値に設定される場合、減算後の画素値Ｐ１２１（ｉ，ｊ）が負値となる画素が生じうる。この場合、例えば、減算結果が負値となる画素値に関しては、その画素値を０（ゼロ）に設定する手法が考えられる。
【０１７５】
各画素に対する減算演算により、減算手段１２１から、減算結果の画素値で構成された画像Ｇ１２１が出力される。
【０１７６】
減算処理によれば、画素値を減少させることができるとともに、各画素値の相対関係を保持することができる。しかも、画素値間の相対値、すなわち画素値の差の大きさを保持することができる。このため、画素値の変換に伴って生じうる対応点探索の精度低下を防止することができる。
【０１７７】
＜圧縮手段１２２＞
圧縮手段１２２は、前処理対象画像Ｇ５０または減算手段１２１による減算結果に係る画像Ｇ１２１を取得し、当該取得した画像Ｇ５０またはＧ１２１に含まれる画素の画素値を、所定の上限値以下の値に圧縮する。ここで、画像Ｇ５０または画像Ｇ１２１における座標（ｉ，ｊ）に位置する画素の画素値をＰ（ｉ，ｊ）とし、当該画素の圧縮後の画素値をＰ１２２（ｉ，ｊ）とすると、圧縮手段１２２での圧縮処理は次式（７）で表される。
【０１７８】
【数７】
0005381451.tif 000008
【０１７９】
式（７）において、Ｉｍａｘは、圧縮後の画素値の最大値であり、予め所望の値に設定される。Ｉｍａｘとして、例えば、対応点探索手段６０における画素値に係る入力ビット長によって表現可能な最大値が採用される。なお、Ｉｍａｘは予め圧縮手段１２２に与えられているものとする。
【０１８０】
また、Ｒｍａｘは、圧縮対象の画素値のうちの最大値である。このとき、例えば、前処理対象画像Ｇ５０において第２指針値Ｓ１１２よりも大きい画素値は圧縮対象から除外する構成の場合、減算処理されていない前処理対象画像Ｇ５０を圧縮する際のＲｍａｘとしては第２指針値Ｓ１１２が採用され、他方、減算処理された画像Ｇ１２１を圧縮する際のＲｍａｘとしては、第２指針値Ｓ１１２から第１画素値Ｓ１１２を減算して得られる値が採用される。
【０１８１】
なお、式（７）から、ＩｍａｘをＲｍａｘで除算して得られる値｛Ｉｍａｘ／Ｒｍａｘ｝は圧縮比率または圧縮係数と称することができる。
【０１８２】
なお、第２指針値Ｓ１１２が前処理対象画像Ｇ５０の最大画素値Ｐｍａｘよりも小さい値に設定される場合、圧縮後の画素値Ｐ１２２（ｉ，ｊ）が許容最大値Ｉｍａｘを超えてしまう画素が生じうる。この場合、例えば、Ｉｍａｘを超える画素値に関しては、その画素値をＩｍａｘに設定する手法が考えられる。
【０１８３】
各画素に対する圧縮演算により、圧縮手段１２２から、圧縮結果の画素値で構成された画像Ｇ１２２または画像Ｇ１２３が出力される。ここでは、減算処理されていない画像Ｇ５０から得られた圧縮画像を画像Ｇ１２２と称し、減算処理された画像Ｇ１２１から得られる圧縮画像を画像Ｇ１２３と称することにする。
【０１８４】
圧縮処理によれば、画素値を減少させることができるとともに、各画素値の相対関係を保持することができる。
【０１８５】
＜選択手段１３０＞
選択手段１３０は、前処理対象画像Ｇ５０に対して画素値変換手段１２０を適用するか否かを選択する。かかる点に鑑み、図７では、前処理手段１００へ入力された前処理対象画像Ｇ５０が選択手段１３０へ供給され、選択手段１３０によって当該画像Ｇ５０の出力先が切り替えられる形態を例示している。
【０１８６】
かかる選択処理によれば、必要性の低い画素値変換を実行しないようにすることが可能である。画素値変換の不実施により、前処理の処理負担を小さくすることができる。また、画素値変換の不実施により、対応点探索の開始を早めることができるので、全体の処理時間の短縮に繋がる。
【０１８７】
選択手段１３０は、画素値変換手段１２０を適用する場合にはさらに、減算手段１２１による減算変換と、圧縮手段１２２による圧縮変換と、減算手段１２１と圧縮手段１２２との組み合わせによる減算圧縮変換とのいずれを採用するかを選択する。つまり、選択手段１３０によれば、多彩な画素値変換を切り替えて利用することができる。
【０１８８】
なお、例えば、画素値変換手段１２０が減算変換のみを行う構成であり、かつ、かかる減算変換を全ての画像に対して行う構成の場合、選択手段１３０を設けなくても構わない。
【０１８９】
＜選択手段１３０による処理の第１例＞
本第１例に係る選択処理ＳＴ１０を図１６のフローチャートを参照して説明する。本第１例では、選択手段１３０は、指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２と、対応点探索手段６０への入力許容最大値Ｉｍａｘとを利用する。なお、Ｉｍａｘは予め選択手段１３０に与えられているものとする。
【０１９０】
選択手段１３０は、まず、第２指針値Ｓ１１２と許容最大値Ｉｍａｘとを比較する（ステップＳＴ１１）。
【０１９１】
そして、選択手段１３０は、ステップＳＴ１１において第２指針値Ｓ１１２が許容最大値Ｉｍａｘよりも小さいと判断した場合、画素値変換手段１２０を利用しない選択をする（ステップＳＴ１２）。この場合、前処理対象画像Ｇ５０がそのまま、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０１９２】
他方、選択手段１３０は、上記ステップＳＴ１１において第２指針値Ｓ１１２が許容最大値Ｉｍａｘ以上であると判断した場合、画素値変換手段１２０を利用する選択をする。この場合、選択手段１３０は、さらに、画素値変換の内容を選択する。
【０１９３】
例えば、選択手段１３０は、第２指針値Ｓ１１２から第１指針値Ｓ１１１を減算した値と許容最大値Ｉｍａｘとを比較する（ステップＳＴ１３）。そして、選択手段１３０は、ステップＳＴ１３において上記減算値が許容最大値Ｉｍａｘよりも小さいと判断した場合、減算手段１２１による減算処理を選択し、かかる選択内容に関する指示Ｓ１３０（図７参照）を画素値変換手段１２０へ出力する（ステップＳＴ１４）。この場合、減算手段１２１からの出力画像Ｇ１２１が、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０１９４】
これに対し、選択手段１３０は、ステップＳＴ１３において上記減算値が許容最大値Ｉｍａｘ以上である判断した場合、減算手段１２１と圧縮手段１２２とによる減算圧縮処理を選択し、かかる選択内容に関する指示Ｓ１３０（図７参照）を画素値変換手段１２０へ出力する（ステップＳＴ１５）。この場合、圧縮手段１２２から出力される減算圧縮処理に係る結果画像Ｇ１２３が、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０１９５】
なお、ステップＳＴ１５において、減算圧縮処理に代えて、圧縮処理のみを利用するようにしても構わない。この場合、圧縮手段１２２から出力される圧縮処理に係る結果画像Ｇ１２２が、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０１９６】
＜選択手段１３０による処理の第２例＞
本第２例に係る選択処理ＳＴ２０を図１７のフローチャートを参照して説明する。選択手段１３０は、まず、第２指針値Ｓ１１２と許容最大値Ｉｍａｘとを比較する（ステップＳＴ２１）。
【０１９７】
そして、選択手段１３０は、ステップＳＴ２１において第２指針値Ｓ１１２が許容最大値Ｉｍａｘよりも小さいと判断した場合、画素値変換手段１２０を利用しない選択をする（ステップＳＴ２２）。この場合、前処理対象画像Ｇ５０がそのまま、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０１９８】
他方、選択手段１３０は、上記ステップＳＴ２１において第２指針値Ｓ１１２が許容最大値Ｉｍａｘ以上であると判断した場合、減算手段１２１と圧縮手段１２２とによる減算圧縮処理を選択し、かかる選択内容に関する指示Ｓ１３０（図７参照）を画素値変換手段１２０へ出力する（ステップＳＴ２３）。この場合、圧縮手段１２２から出力される減算圧縮処理に係る結果画像Ｇ１２３が、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０１９９】
なお、ステップＳＴ２３において、減算圧縮処理に代えて、例えば圧縮処理を利用するようにしても構わない。この場合、圧縮手段１２２から出力される圧縮処理に係る結果画像Ｇ１２２が、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０２００】
＜選択手段１３０による処理の第３例＞
本第３例に係る選択処理ＳＴ３０を図１８のフローチャートを参照して説明する。なお、本第３例では、選択手段１３０は許容最大値Ｉｍａｘを利用しない。
【０２０１】
選択手段１３０は、まず、第２指針値Ｓ１１２が所定の範囲（所定値ａを下限とし所定値ｂを上限とする範囲）内に存在するか否か、かつ、第１指針値Ｓ１１１が所定の範囲（所定値ｃを下限とし所定値ｄを上限とする範囲）内に存在するか否かを判断する（ステップＳＴ３１）。なお、所定値ａ，ｂ，ｃ，ｄは予め設定される値である。
【０２０２】
そして、選択手段１３０は、ステップＳＴ３１において第２指針値Ｓ１１２が上記範囲内に在り、かつ、第１指針値Ｓ１１１も上記範囲内に在ると判断した場合、画素値変換手段１２０を利用しない選択をする（ステップＳＴ３２）。この場合、前処理対象画像Ｇ５０がそのまま、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０２０３】
他方、選択手段１３０は、上記ステップＳＴ３１において第２指針値Ｓ１１２が上記範囲内に存在しない、または、第１指針値Ｓ１１１が上記範囲内に存在しないと判断した場合、減算手段１２１と圧縮手段１２２とによる減算圧縮処理を選択し、かかる選択内容に関する指示Ｓ１３０（図７参照）を画素値変換手段１２０へ出力する（ステップＳＴ３３）。この場合、圧縮手段１２２から出力される減算圧縮処理に係る結果画像Ｇ１２３が、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０２０４】
なお、ステップＳＴ３３において、減算圧縮処理に代えて、例えば圧縮処理を利用するようにしても構わない。この場合、圧縮手段１２２から出力される圧縮処理に係る結果画像Ｇ１２２が、前処理手段１００からの出力画像Ｇ１００として出力され、対応点探索手段６０へ入力される。
【０２０５】
＜選択手段１３０による処理の第４例＞
ところで、関心領域は基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２のそれぞれに対して設定される。また、指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２は、基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２とのそれぞれについて設定可能である。このため、基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２との間で、画素値の変換態様が異なる場合が生じうる。もちろん両画像Ｇ１，Ｇ２で画素値の変換態様が異なることは許容される。
【０２０６】
これに対し、画素値の変換態様を同じにすることも可能である。画像Ｇ１，Ｇ２間で画素値の変換内容を同じにすることにより、画像Ｇ１の画素値と画像Ｇ２の画素値との間での相対関係を、画素値変換の前後で保持することができる。このため、画像Ｇ１，Ｇ２に対して異なる画素値変換を行う場合に比べて、対応点探索精度を高くすることができる。
【０２０７】
以下に、かかる場合の処理ＳＴ４０を図１９のフローチャートを参照して例示する。
【０２０８】
図１９の例では、選択手段１３０は、まず、基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２とのうちの少なくとも一方に対して減算圧縮処理を選択したか否かを判定する（ステップＳＴ４１）。そして、当該ステップＳＴ４１での判定が肯定された場合（ＹＥＳの場合）、選択手段１３０は画像Ｇ１，Ｇ２の両方に対して減算圧縮処理を採用する（ステップＳＴ４２）。
【０２０９】
他方、上記ステップＳＴ４１での判定が否定された場合（ＮＯの場合）、選択手段１３０は、画像Ｇ１，Ｇ２のうちの少なくとも一方に対して減算処理を選択したか否かを判定する（ステップＳＴ４３）。そして、当該ステップＳＴ４３での判定が肯定された場合、選択手段１３０は画像Ｇ１，Ｇ２の両方に対して減算処理を採用する（ステップＳＴ４４）。
【０２１０】
また、上記ステップＳＴ４３での判定が否定された場合、選択手段１３０は、画像Ｇ１，Ｇ２のうちの少なくとも一方に対して圧縮処理を選択したか否かを判定する（ステップＳＴ４５）。そして、当該ステップＳＴ４６での判定が肯定された場合、選択手段１３０は画像Ｇ１，Ｇ２の両方に対して圧縮処理を採用する（ステップＳＴ４６）。
【０２１１】
これに対し、上記ステップＳＴ４５での判定が否定された場合、選択手段１３０は、画素値変換手段１２０を利用しない選択をする。
【０２１２】
＜選択手段１３０による処理の第５例＞
なお、指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２の設定規則の第７例および第８例によれば、基準画素Ｇ１と参照画素Ｇ２とに共通の指針値Ｓ１１１，Ｓ１１２を設定可能である。このため、両画像Ｇ１，Ｇ２で画素値の変換態様を同じにすることができる。かかる場合にも上記の第５例に係る選択処理と同様の効果を得ることができる。
【０２１３】
＜処理部３１の動作＞
処理部３１の動作例を、上記の各図面とともに図２０のフローチャートを参照して、説明する。
【０２１４】
図２０に例示の動作ＳＴ５０では、まず、関心領域設定手段５０がメモリ３５から基準画像Ｇ１とする画像Ｇ０を取得する（ステップＳＴ５１）。そして、関心領域設定手段５０が、基準画像Ｇ１に対して関心領域を設定する（ステップＳＴ５２）。これにより、基準画像Ｇ１に関して、関心領域内の画像Ｇ５０、すなわち前処理対象画像Ｇ５０が設定される。その後、前処理手段１００が、基準画像Ｇ１についての前処理対象画像Ｇ５０に対して上記の前処理を実行し、前処理結果に係る画像Ｇ１００を出力する（ステップＳＴ５３）。なお、上記のように、前処理結果に係る画像Ｇ１００は、減算処理がなされた画像Ｇ１２１と、圧縮処理がなされた画像Ｇ１２２と、減算圧縮処理がなされた画像Ｇ１２２と、画素値変換が行われないままの画像Ｇ５０とのいずれかである。
【０２１５】
その後、参照画像Ｇ２に関して、上記ステップＳＴ５１〜５３と同様の処理が行われる。具体的には、関心領域設定手段５０がメモリ３５から参照画像Ｇ２とする画像Ｇ０を取得する（ステップＳＴ５４）。そして、関心領域設定手段５０は、参照画像Ｇ２に対して関心領域を設定する（ステップＳＴ５５）。これにより、参照画像Ｇ２に関して、前処理対象画像像Ｇ５０が設定される。その後、前処理手段１００が、参照画像Ｇ２についての前処理対象画像Ｇ５０に対して上記の前処理を実行し、前処理結果に係る画像Ｇ１００を出力する（ステップＳＴ５６）。なお、上記のように、前処理結果に係る画像Ｇ１００は、減算処理がなされた画像Ｇ１２１と、圧縮処理がなされた画像Ｇ１２２と、減算圧縮処理がなされた画像Ｇ１２２と、画素値変換が行われないままの画像Ｇ５０とのいずれかである。
【０２１６】
そして、対応点探索処理手段６０が、基準画像Ｇ１に対応する前処理結果に係る画像Ｇ１００と、参照画像Ｇ２に対応する前処理結果に係る画像Ｇ１００とを、対応点探索用画像Ｇ１００として取得し、これら２つの画像Ｇ１００について対応点の探索を行う（ステップＳＴ５７）。探索の結果、対応点が発見された場合には、その対応点を採用する（ステップＳＴ５８）。これに対し、対応点が発見されなかった場合、処理部３１は、上記ステップＳＴ５５へ戻り、参照画像Ｇ２について新たな関心領域を設定する。
【０２１７】
上記では、説明を分かりやすくするために、基準画像Ｇ１についての処理（ステップＳＴ５１〜ＳＴ５３）が、参照画像Ｇ２についての処理（ステップＳＴ５４〜ＳＴ５６）よりも先に実行される場合を例示したが、参照画像Ｇ２についての処理を先に実行することも可能である。
【０２１８】
また、例えば、基準画像Ｇ１の取得ステップＳＴ５１と参照画像Ｇ２の取得ステップＳＴ５４とをまとめて、換言すれば連続的に（但し実行順序は問わない）実行してもよい。同様に、関心領域設定ステップＳＴ５２，ＳＴ５５を連続的に実行してもよいし、また、前処理ステップＳＴ５３，ＳＴ５６を連続的に実行してもよい。
【０２１９】
＜画像処理装置３０による効果＞
画像処理装置３０によれば、既述のように、前処理手段１００の採用により、対応点探索についての演算負担を削減することができる。その結果、対応点探索について処理時間の短縮化、すなわち高速化を図ることができる。
【０２２０】
また、画素値の減少により、演算等に用いるメモリの容量を削減することが可能である。
【０２２１】
ところで、関心領域は画像全体に比べて小さい領域であり、かかる小領域では画素値の急激な変動が少ない傾向にある。このため、前処理手段１００による処理によって、画素値の相対関係を保ちつつ、各画素値を大きく減少させることが可能である。画素値の大幅な減少により、演算負担をさらに削減することができる。
【０２２２】
また、２次元の関心領域によれば、１次元の関心領域を利用する場合（例えば特許文献１参照）に比べて多くのデータを用いて対応点探索を実行可能である。このため、対応点探索の安定性を向上させることができる。
【０２２３】
なお、画像処理装置３０に関する各種の要素、処理内容、設定内容等が奏する効果は適宜、説明した通りである。
【０２２４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、処理部３１による各種処理をソフトウェアによって実現するための構成を説明する。図２１に、第２実施形態に係る画像処理装置３０Ｂの概略構成図を例示する。なお、画像処理装置３０Ｂは、第１実施形態に係る画像処理装置３０（図１参照）に代えて、画像処理システム１０（図１参照）を構成可能である。
【０２２５】
図２１に例示の画像処理装置３０Ｂは、処理部３１Ｂと、記憶部３７と、入出力部３８とを含んでいる。また、図２１に例示の画像処理装置３０Ｂは、第１実施形態に係る画像処理装置３０（図１参照）と同様に、インターフェース部３２と、操作部３３と、表示部３４とを含んでいる。
【０２２６】
処理部３１Ｂは、プロセッサーとして働くＣＰＵ３６と、第１実施形態と同様のメモリ３５とを含んで構成可能である。
【０２２７】
ＣＰＵ３６が、プログラムＰＧを実行することによって、より具体的にはプログラムＰＧに記述された処理ステップ、換言すれば処理手順を実行することによって、上記の各種処理が行われる。このとき、メモリ３５は記憶部３７または記録媒体１に収容されているプログラムＰＧや各種データ等を格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。
【０２２８】
かかる構成によれば、処理部３１Ｂは第１実施形態で説明した各種手段として機能し、または、処理部３１Ｂによって各種手段の機能が実現される。
【０２２９】
記憶部３７は、処理部３１Ｂがアクセス可能に設けられたハードディスク等によって構成可能であり、ＣＰＵ３６が実行するプログラムＰＧ等を格納する。入出力部３８は、例えばディスクドライブによって構成可能であり、光ディスク等の記憶媒体１にアクセスして情報の読み出しおよび書き込みを行う。図２１の例では、入出力部３８は、処理部３１Ｂと記憶媒体１との間に介在し、両者３１Ｂ，１間の情報の授受を担う。
【０２３０】
かかる構成例に鑑みると、画像処理装置３０Ｂを例えば汎用のパーソナルコンピュータ（パソコン）によって構成することが可能である。
【０２３１】
画像処理装置３０Ｂによっても、上記の画像処理装置３０と同様の効果を得ることができる。
【０２３２】
＜変形例１＞
上記では位相限定相関法を用いて対応点探索を行う場合を例示したが、その他の手法を採用することも可能である。本変形例１では、対応点探索の他の手法を概説する。
【０２３３】
＜ＳＡＤ（Sum of Absolute Differences；差分絶対値和）法＞
ＳＡＤ法は、画素値をそのまま減算することにより画像間の対応点を求める手法である。基準画像Ｇ１上の関心領域ＭLに対して、参照画像Ｇ２の在る範囲で設定された複数の関心領域ＭRとの相関演算を行う。相関値は次式（８）によって求められる。
【０２３４】
【数８】
0005381451.tif 000009
【０２３５】
ＳＡＤ法においては、演算結果ＳＡＤ(x,y)が小さいほど相関が強いと考えられる。このため、相関の信頼度として次式（９）を用い、ＳＡＤＲ(x,y)が最大値となる（ｘ，ｙ）を対応点として導出する手法が考えられる。なお、式（９）の分母をＳＡＤ(x,y)ではなく｛ＳＡＤ(x,y)＋１｝としているのは、ＳＡＤ(x,y)が０（ゼロ）を取り得るからである。
【０２３６】
【数９】
0005381451.tif 000010
【０２３７】
ＳＡＤ法は、演算量が少ないので、対応点探索を高速化することができる。
【０２３８】
＜ＳＳＤ（Sum of Squared Differences）法＞
ＳＳＤ法は、ＳＡＤ法と同様に、画素値をそのまま演算することにより、画像間の対応点を求める手法であり、次式（１０）により求められる。
【０２３９】
【数１０】
0005381451.tif 000011
【０２４０】
ＳＳＤ法においては、演算結果ＳＳＤ(x,y)が小さいほど相関が強いと考えられる。このため、相関の信頼度として次式（１１）を用い、ＳＳＤＲ(x,y)が最大値となる（ｘ，ｙ）を対応点として導出する手法が考えられる。なお、式（１１）の分母をＳＳＤ(x,y)ではなく｛ＳＳＤ(x,y)＋１｝としているのは、ＳＳＤ(x,y)が０（ゼロ）を取り得るからである。
【０２４１】
【数１１】
0005381451.tif 000012
【０２４２】
ＳＳＤ法は、画素値の減算結果を２乗しているので、小さい関心領域を用いた際の誤差も明確にすることができる。
【０２４３】
＜ＮＣＣ（Normalized Cross Correlation）法＞
ＮＣＣ法は、各点の画素値から局所的な平均値を減算し、分散値の類似度によって対応点を求める手法である。このため、線形な明るさ変化（画像の画素値およびコントラストの線形変化とノイズ）に影響されない手法である。ＮＣＣ値は次式（１２）によって求められる。
【０２４４】
【数１２】
0005381451.tif 000013
【０２４５】
ＮＣＣ法においては、演算結果ＮＣＣ(x,y)が大きいほど相関が強いと考えられる。このため、相関の信頼度としてＮＣＣ(x,y)をそのまま用い、ＮＣＣ(x,y)が最大値となる（ｘ，ｙ）を対応点とすればよい。
【０２４６】
＜変形例２＞
上記では対応点探索の対象とする画像が基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２の２つである場合を例示した。これに対し、３つ以上の画像間で対応点探索を行うことも可能である。例えば、当該３つ以上の画像から１つを基準画像Ｇ１として選択し、残余の画像を参照画像Ｇ２として順次選択することにより、上記と同様に２つの画像間における対応点探索を適用可能である。
【０２４７】
また、上記ではステレオカメラ２０によって同じタイミングで撮像された複数の画像を対応点探索の対象とする場合を例示した。これに対し、例えば１眼のカメラによって時間をずらして撮像した複数の画像を、対応点探索の対象とすることも可能である。
【０２４８】
また、上記では同じ被写体ＯＢを撮像した複数の画像を対応点探索の対象とする場合を例示した。これに対し、異なる被写体を撮像した複数の画像を画像処理装置３０，３０Ｂによって画像解析してもよい。この場合、対応点の発見・決定ができない旨の結果が得られることになる。これに鑑みると、画像処理装置３０，３０Ｂは、対応点探索だけでなく、例えば複数の画像の類似度の取得にも利用可能である。
【符号の説明】
【０２４９】
１０  画像処理システム
３０，３０Ｂ  画像処理装置
３１，３１Ｂ  処理部
５０  関心領域設定手段
６０  対応点探索手段
１００  前処理手段
１１０  指針値設定手段
１１１  第１指針値設定手段
１１２  第２指針値設定手段
１２０  画素値変換手段
１２１  減算手段
１２２  圧縮手段
１３０  選択手段
Ｓ１１０  指針値
Ｓ１１１  第１指針値
Ｓ１１２  第２指針値
Ｇ５０  関心領域内の画像（前処理対象画像）
Ｇ１００  対応点探索用画像
Ｇ１２１  減算変換後の画像
Ｇ１２２  圧縮変換後の画像
Ｇ１２３  減算圧縮変換後の画像
Ｗ１，Ｗ２  関心領域
ＳＴ５２，ＳＴ５５  関心領域設定ステップ
ＳＴ５３，ＳＴ５６  前処理ステップ
ＳＴ５７  対応点探索ステップ
ＰＧ  プログラム
【図１】
0005381451.tif 000014
【図２】
0005381451.tif 000015
【図３】
0005381451.tif 000016
【図４】
0005381451.tif 000017
【図５】
0005381451.tif 000018
【図６】
0005381451.tif 000019
【図７】
0005381451.tif 000020
【図８】
0005381451.tif 000021
【図９】
0005381451.tif 000022
【図１０】
0005381451.tif 000023
【図１１】
0005381451.tif 000024
【図１２】
0005381451.tif 000025
【図１３】
0005381451.tif 000026
【図１４】
0005381451.tif 000027
【図１５】
0005381451.tif 000028
【図１６】
0005381451.tif 000029
【図１７】
0005381451.tif 000030
【図１８】
0005381451.tif 000031
【図１９】
0005381451.tif 000032
【図２０】
0005381451.tif 000033
【図２１】
0005381451.tif 000034