[发明专利]立体图像处理器和立体图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种立体图像处理器，其基于通过拍摄同一对象的图像而获得的立体图像(基准图像和参照图像)来计算图像之间由视差导致的部分位移。

背景技术

传统地，已知如下立体图像处理器，其基于使用立体照相机拍摄同一对象的图像时获得的两个图像(基准图像和参照图像)来计算图像之间的部分位移，并基于图像之间的部分位移测量到该对象的距离。立体图像处理器正处在用于如下设备的应用研究中，所述设备诸如：基于通过使用车载照相机拍摄前方车辆的图像而获得的图像来测量到该车辆的距离的设备；或者基于通过使用车内照相机拍摄驾驶员的面部的图像而获得的图像来测量到面部器官(诸如眼睛和鼻子)的距离并估计驾驶员的面部方向的设备。然而，当前照相机(诸如车载或车内照相机)的更小尺寸已经导致更小的照相机间距并且因此在立体图像之间产生更小的部分位移。

传统地，在这样的立体图像处理器中使用立体配对(match)方法(其用于立体图像处理的视差计算)，诸如绝对差和(SAD)方法和纯相位相关方法(POC)。

在SAD方法中，通过使用矩形窗分别从基准图像和参照图像中剪切出部分图像，并且计算部分图像的亮度值之间的差的绝对值的总和。这里，诸如SAD值的特性值表示图像的亮度差异度(level)。然后，在基线方向上以每一(per)像素为基础移动(shift)参照图像的矩形窗的位置，以找到使SAD值最小的对准(alignment)，其被定义为“像素级视差(即，部分位移)”。此后，最小值附近的三个SAD值(即，SAD值的最小值、第二小值和第三小值)被用于通过等距线性拟合来计算“子像素级视差(即，部分位移)”。

传统地已经使用了这样的SAD方法，并且其特征在于相对高的分析分辨率(analytical resolution)且较少的运算量。然而，SAD方法具有子像素级视差计算的低精度；SAD方法仅可以在1/4到1/6像素精度的量级上确定视差(即，图像之间的部分位移)，并且难以满足对高精度视差计算功能的需求。

因此，近来，POC方法由于其在视差计算上的高确度而引起注意。在POC方法中，通过使用用于减小来自使用汉宁(Hanning)窗等剪切图像时发生的谐波的影响的窗口函数来分别从基准图像和参照图像中剪切出部分图像，并对部分图像执行2D傅立叶变换。将2个傅立叶图像数据组合，并且将振幅成分(component)归一化。然后对数据执行2D逆傅立叶变换，以确定相位限定(phase-limited)相关系数。然后基于相关峰值确定图像之间的部分位移的量。

称为2D POC方法的这种POC方法具有在视差计算上具有非常高的精度的优点。然而，2D POC方法在视差计算中需要大运算量，并且难以在短时间中进行运算。另外，2D POC方法在分析分辨率方面次于SAD方法，分析分辨率是屏幕上可以区分孤立对象并可以测量距离的量。

近来，提出了1D POC方法(见专利文献1)，其需要比2D POC方法少的运算。在1D POC方法中，通过使用汉宁窗分别从基准图像和参照图像中剪切出部分图像，并且对部分图像执行1D傅立叶变换。将2个傅立叶图像数据组合，并且将振幅成分归一化。然后对数据执行1D逆傅立叶变换以确定相位限定相关系数。换言之，为了减少运算，执行1D逆傅立叶变换而非2D逆傅立叶变换。

然而，即使在传统1D POC方法中已经稍微减少了运算，所述减少也仍然不够，并且计算视差所需的运算仍然大得多(与SAD方法比较)；因此，不易在短时间中进行运算。另外，1D POC方法在分析分辨率方面显著地次于SAD方法，其中分析分辨率是屏幕上可以区分孤立对象并且可以测量距离的数量。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开特许公报(Laid-Open)No.2008-123414

发明内容

技术问题

已经在这样的情形下做出了本发明。本发明的目的是提供一种立体图像处理器，其具有改善的视差计算精度和分析分辨率，且需要较少的运算用于视差计算并且能够快速处理。

解决问题的方案