機械の目が見たセカイ　-コンピュータビジョンがつくるミライ (9) カメラを用いた3次元計測(3) - サブピクセル推定

「第8回 カメラを用いた3次元計測(2)」では、OpenCVに実装されているステレオ法について説明しました。今回は、高精度な3次元計測に必要なサブピクセル推定について解説します。OpenCVでは、対応点探索(ステレオマッチング)の関数内で自動的にサブピクセルを計算してくれますが、対応点探索を自分で実装する場合は、サブピクセル推定も合わせて実装するようにしましょう。

○サブピクセル推定とは?

対応点探索では、画像の小領域をテンプレートとして、探索対象の画像上を1画素ずつ(または数画素ずつ)ずらしてスキャンしていくことで対応点を求めます(図1)。しかし、デジタル画像は画素が2次元に配置されたデータ構造ですので、対応点の座標は整数値でしか求まりません。そこで、対応点の座標の小数値を推定する技術(サブピクセル推定)が必要となります。

サブピクセル推定では、対応点探索に用いる評価関数がSAD(Sum of Absolute Difference)のように一次関数であれば、等角直線フィッティングを用います。SSD(Sum of Squared Difference)のように二次関数であれば、パラボラフィッティングを用います。