[发明专利]图像处理方法、图像处理系统以及图像处理程序

说明书

技术领域

  本发明涉及一种在例如家庭内等一般生活空间中的图像摄像与图像处理。

背景技术

今天非常希望物理支援机器人(physical support robot)能够在家庭内等一般生活环境中进入实用。为实现这样的机器人的实用化，则需要检测对象物的位置、姿势，识别对象物、检测对象物的活动情况以及识别环境等处理。

到目前为止，为进行这样的处理而广泛应用的是利用照相机的方法。它是通过对用照相机拍摄到的图像进行图案对照(patternmatching)、光流法检测、特征点抽出等图像处理来实现的。

已知：在家庭内这样的一般生活环境中，由于光源变动所造成的镜面反射、影子的影响等这些图像处理的精度、检测率会恶化。于是，正在进行例如图像的线性化等研究，即，利用双色性反射模型、Lambertian模型等反射模型能够顽强地抵抗光源变动的影响的图像处理(例如非专利文献1，2)。

在非专利文献1中，一般认为：在屋外环境下所观测的物体的颜色由不随时间变动的全天空光成份(all-sky light component)和太阳直射光被云彩遮盖使得亮度急剧变化的直射太阳光成份(direct sunlight component)构成。而且，在为检测移动物体而进行背景抽出算法(background subtraction method)之际，通过推测时间变化很大的直射太阳光成份的混合率来实现对不受影子、光源的亮度变化的影响的移动物体的检测。

在非专利文献2中，利用光源位置已变化的多张图像制作不含镜面反射、影子仅含扩散反射的合成图像即线性化图像。通过利用 这样的线性化图像来实现不受镜面反射的影响的图像处理。

非专利文献1：奥村晃弘，岩井儀雄，谷内田正彦“屋外における移動物体の検出——照明変動と影への对策”画像の認識·理解シンポジウム(MIRU2000)，vol.II，pp.307-312，2000(奥村晃弘，岩井仪雄，谷内田正彦“屋外的移动物体的检测——解决照明变动和影子的措施”图像的辨别·理解学会) 

非专利文献2：石井育規，福井孝太郎，向川康博，尺長健“光学現象の分に基づく画像の形化”情報処理学会論文誌，vol.44，no.SIG5(CVIM6)，pp.11·21，2003(石井育规，福井孝太郎，向川康博，尺长健“基于光学现象的分类所进行的图像的线性化”信息处理学会论文志) 

发明内容

—发明要解决的技术问题— 

利用这样的光学模型的图像处理手法，大多数都需要多张光源的位置、亮度不同的图像。例如，在非专利文献1中，为推测全天空光成份与直射太阳光成份，需要两张以上仅仅是直射太阳光成份的亮度不同的图像。还有，在非专利文献2中，需要四张以上光源位置不同的图像。

在该说明书中，称这样的光源亮度、位置不同的多张图像为“光源变动图像”。通常情况下，为拍摄这样的光源变动图像，需要改变光源的位置、亮度，并与该改变同步地拍摄图像。但是，在该方法下，需要使光源与照相机保持同步，系统的规模便很大，拍摄成本将增加，这就是问题。

图36示出了现有的用以拍摄光源变动图像的摄像系统之例。首先，将被照物201与摄像装置202固定下来，在被照物201的周围搭起轨道203。能够将光源204固定在轨道203上的多个位置上。摄像装置202，通过与光源204的位置变化或者亮度变化同步地进行摄像，便能够拍摄下光源变动图像。但是，在该系统中，因为需要配置覆盖被照物201的轨道203，所以系统就变得非常大。特别是在被照物201是很大的物体的情况下，是极难设置该系统的。再 就是，因为摄像装置202进行摄像时，需要与光源204的位置变化或者亮度变化同步，所以控制变得很复杂，摄像所需要的时间将会加长。

最近，为了将大佛像、建筑物等作为数字档案记录下来，或者是为了将办公室内、家庭内的环境作为电脑图像表示出来，有时候，需要拍摄多张光源的位置、亮度已变化了的图像。在这样被照物非常大的情况下，用图36的方法拍摄就变得非常困难。

在进行即使不知道光源的位置信息也无妨的图像处理(例如图像的线性化)的情况下，如图37所示，摄像者或者摄像机器人205将光源204拿在是操作部的手中，边使光源204移动边由摄像装置202进行摄像。但是，需要进行在固定好照相机的位置的状态下移动光源这样的复杂操作，还是存在着摄像所需要的时间增大的问题。