CN108700662B - 距离图像获取装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够得到宽范围且高精度的距离图像的距离图像获取装置及其应用。本发明的距离图像获取装置具备：距离图像生成部(42)，根据摄像部(20)的摄像结果，生成包括与从发光部(12)至摄像部(20)的受光面为止的光飞行时间对应的多个距离值的距离图像；存储部(22)，存储与从透镜(14)到达摄像部(20)的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差对应的校正信息；及校正部(44)，根据校正信息，校正距离图像的距离值。

Description

距离图像获取装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种获取包括与光飞行时间对应的多个距离值的距离图像的距离图像获取装置及其应用，尤其涉及一种能够得到宽范围且高精度的距离图像的技术。
背景技术
已知有如下技术：通过透镜将从发光部发射且在测距区域反射的光引导至摄像部的受光面，并根据该摄像部的摄像结果，获取与从发光部至摄像部的受光面为止的光的飞行时间(TOF：time of flight)对应的多个距离值，由此获取表示至测距区域内的各种物体为止的距离的距离图像。
在专利文献1中记载有如下内容：使用鱼眼透镜或广角透镜，对利用TOF法获取的距离图像进行畸变校正或倾斜校正。
在专利文献2中记载有如下内容：对利用TOF法获取的距离图像进行直射日光照射的高反射率区域的测距误差及具有水坑的低反射率区域的测距误差的校正。
在专利文献3中记载有如下内容：在测距仪的适配器中，穿过透镜的中央部的光路长度lc和穿过透镜的外周部的光路长度lp彼此不同，但透镜的焦距f为数cm左右且孔径d不太大，因此忽略光路长度差(lp-lc)。示出光路长度差(lp-lc)“因为几乎与d2/8f相等”这一考察。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-62795号公报
专利文献2：日本特开2010-151680号公报
专利文献3：日本特开昭62-108172号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
要求使用焦距短的广角透镜而获取宽范围的距离图像以及能够高精度地获取距离图像。
在专利文献1中记载有使用鱼眼透镜或广角透镜而针对利用TOF法获取的距离图像的畸变校正及倾斜校正，但未提及校正距离图像的距离值的技术。
在专利文献2中记载有测距对象为高反射率时及为低反射率时的校正技术，但未提及去除或降低伴随透镜的广角化而显现的测距误差的技术。
专利文献3中，并非是获取距离图像的装置，因而无需使用广角透镜或鱼眼透镜，因此可以说未对伴随透镜的广角化而显现的测距误差进行充分考察。第一，焦距长，因此忽略了因穿过透镜的主光线光路彼此的光路长度差而引起的测距误差。第二，未提及伴随透镜的广角化的透镜的中央部和外周部的透镜厚度差与测距误差的关系。
由于伴随透镜的广角化而透镜厚度差在透镜的中央部和外周部变大，因此本发明人为了得到宽范围且高精度的距离图像，着眼于除了考虑因从透镜至受光面为止的光路长度差而引起的距离值的误差以外，还应考虑透镜厚度差这一点。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种能够得到宽范围且高精度的距离图像的距离图像获取装置及其应用。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述的目的，本发明的第1方式所涉及的距离图像获取装置备：发光部，发射光；摄像部，具有排列有多个受光元件的受光面；光学系统，包括将从发光部发射且在测距区域反射的光引导至摄像部的受光面的透镜；距离图像生成部，根据摄像部的摄像结果，生成包括与从发光部至摄像部的受光面为止的光飞行时间对应的多个距离值的距离图像；校正信息存储部，存储与从透镜到达摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差对应的校正信息；及校正部，根据校正信息，校正距离图像的距离值。
根据本方式，根据与从透镜到达摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差对应的校正信息，进行对距离图像的距离值的校正，因此即使缩短透镜的焦距，也能够可靠地抑制距离图像内的距离值的误差。即，能够得到宽范围且高精度的距离图像。
本发明的第2方式所涉及的距离图像获取装置中，校正信息与多个主光线光路彼此的光路长度差和透镜厚度差对应，校正部对距离图像进行关于光路长度差及透镜厚度差的校正。根据本方式，不仅根据与从透镜到达摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差对应的校正信息，还根据与光路长度差对应的校正信息，进行对距离图像的距离值的校正，因此能够进一步缩小距离图像内的距离值的误差。
本发明的第3方式所涉及的距离图像获取装置中，校正信息包括与光路长度差对应的第1校正信息以及与透镜厚度差对应的第2校正信息。根据本方式，校正信息被细分化成与光路长度差对应的第1校正信息以及与透镜厚度差对应的第2校正信息，因此能够进行第1校正信息及第2校正信息的取舍选择或加权相加。
本发明的第4方式所涉及的距离图像获取装置中，透镜具有透镜厚度从透镜的中心部朝向周边部以同心圆状增加的结构，距离图像包括具有多个距离值的每一个的多个像素而构成，校正信息存储部将校正信息与像高建立关联而进行存储，校正部根据距离图像的各像素的坐标及与像高建立关联的校正信息，进行对距离图像的各距离值的校正。根据本方式，能够将像高作为参数并利用一维表存储校正信息，并且根据该一维表而校正距离图像的各距离值。即，内存量较少即可，并且能够简单地进行校正处理。
本发明的第5方式所涉及的距离图像获取装置中，光学系统包括光圈，具备获取光学系统的光圈的光圈值的光圈值获取部，校正信息存储部按光圈的每一光圈值而存储校正信息，校正部从校正信息存储部获取与已获取的光圈值对应的校正信息，并根据校正信息而进行对距离图像的校正。根据本方式，即使在切换了光学系统的光圈值的情况下，也能够得到高精度的距离图像。
本发明的第6方式所涉及的距离图像获取装置中，光学系统包括变焦透镜，具备获取光学系统的变焦透镜的变焦位置的变焦位置获取部，校正信息存储部按变焦透镜的每一变焦位置而存储校正信息，校正部从校正信息存储部获取与已获取的变焦位置对应的校正信息，并根据校正信息而进行对距离图像的校正。根据本方式，即使在切换了光学系统的视角的情况下，也能够得到高精度的距离图像。
本发明的第7方式所涉及的距离图像获取装置中，光学系统是能够对包括摄像部的装置主体进行安装及拆装的更换式光学系统，具备获取透镜的识别信息或光学系统的识别信息的识别信息获取部，校正信息存储部按每一识别信息而存储校正信息，校正部获取与已获取的识别信息对应的校正信息，并根据校正信息而进行对距离图像的校正。根据本方式，即使光学系统为更换式，也能够根据光学系统的透镜的种类或光学系统的种类而得到高精度的距离图像。
本发明的第8方式所涉及的距离图像获取装置中，透镜包括广角透镜或鱼眼透镜。
本发明的第9方式所涉及的距离图像获取装置中，透镜的视角为140度以上。
本发明的距离图像校正装置具备：输入部，输入包括多个距离值的距离图像；校正信息存储部，存储包括与利用具备发光部、透镜及摄像部的距离图像获取装置获取距离图像时的从透镜到达摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差对应的多个校正值的校正信息；及校正部，根据校正信息，进行对距离图像的距离值的校正。
在本发明的距离图像校正装置中，优选校正信息与多个主光线光路彼此的光路长度差和透镜厚度差对应，校正部对距离图像进行关于光路长度差及透镜厚度差的校正。
优选本发明的距离图像校正装置具备对距离图像获取装置输出已校正的距离图像的输出部。
优选本发明的距离图像校正装置具备获取透镜的识别信息、包括透镜的光学系统的识别信息及距离图像获取装置的识别信息中的至少一个识别信息的识别信息获取部，校正信息存储部将校正信息与多个识别信息建立关联而进行存储，校正部根据与通过识别信息获取部而获取的识别信息建立关联的校正信息，进行距离图像的校正。
本发明的距离图像获取方法将包括与从透镜到达摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差对应的多个校正值的校正信息存储到校正信息存储部中，并且包括如下步骤：在从发光部发射且在测距区域反射的光通过包括透镜的光学系统而被引导至摄像部的受光面的状态下，通过摄像部进行拍摄的步骤；根据摄像部的摄像结果，生成包括与从发光部至摄像部的受光面为止的光飞行时间对应的多个距离值的距离图像的步骤；及根据校正信息，校正距离图像的距离值的步骤。
在本发明的距离图像获取方法中，优选校正信息与多个主光线光路彼此的透镜厚度差及多个主光线光路彼此的光路长度差对应，对距离图像的距离值进行关于透镜厚度差及光路长度差的校正。
本发明的校正信息生成方法包括如下工序：获取透镜特性信息的工序，所述透镜特性信息包括利用具备发光部、透镜及摄像部的距离图像获取装置获取包括多个距离值的距离图像时的从透镜到达摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差信息以及透镜中的光速信息或透镜的材质信息；及根据透镜特性信息，生成针对距离图像的距离值的校正信息的工序。
在本发明的校正信息生成方法中，优选透镜特性信息包括多个主光线光路彼此的光路长度差信息。
发明效果
根据本发明，能够获取宽范围且高精度的距离图像。
附图说明
图1是表示第1实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。
图2是用于说明透镜的主光线光路彼此的光路长度差及透镜厚度差的说明图。
图3是用于说明距离图像中的摄像中心及像高的说明图。
图4是表示距离图像中的像高与校正值之间的关系的曲线图。
图5是表示第1实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。
图6是表示第2实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。
图7是用于说明光圈值与主光线光路之间的关系的说明图。
图8是表示光圈值、像高、校正值之间的关系的曲线图。
图9是表示第2实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。
图10是表示第3实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。
图11是用于说明变焦位置与主光线光路之间的关系的说明图。
图12是表示变焦位置、像高及校正值之间的关系的曲线图。
图13是表示第3实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。
图14是表示第4实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。
图15是表示第4实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。
图16是表示包括第5实施方式中的距离图像获取装置及距离图像校正装置的距离图像处理系统的结构例的框图。
图17是表示第5实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。
图18是表示校正信息生成方法的处理例的流程的流程图。
图19是通过测定而生成校正信息的方式的一例的说明图。
具体实施方式
以下，按照附图，对本发明所涉及的距离图像获取装置的实施方式进行说明。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。
距离图像获取装置10具备：发光部12，发射光；光学系统16，包括透镜14及光圈15；摄像部20，包括具有排列有多个受光元件的受光面的成像元件18；存储部22，存储各种信息；介质接口24，与记录介质进行信息的输出及输入；通信部26，与外部的装置进行信息的输出及输入；显示部28，进行对用户的显示；指示输入部30，接收来自用户的指示输入；及控制部40，按照程序而控制各部。
发光部12例如通过LED(发光二极管(light emitting diode))而构成。也可以使用其他的发光设备。
光学系统16包括广角透镜或鱼眼透镜作为透镜14。也可以包括多片透镜而构成。透镜14将从发光部12发射且在与透镜14的视角对应的测距区域反射的光引导至摄像部20。
与标准透镜相比，广角透镜是视角大的透镜。即，广角透镜具有比标准透镜的焦距(35mm)短的短焦距。尤其，在视角(对角视角)为140度以上的超广角透镜中，使透镜14的周边部相对于透镜14的中央部厚很多，或使用高折射率的材料，因此需要校正因透镜14的中央部与周边部的透镜厚度差而引起的测距误差。但是，若为应去除或降低因透镜厚度差而引起的测距误差的情况，则对透镜14的焦距及视角并无特别限定。在使用焦距为28mm以下的广角透镜的情况下，本发明有效。
鱼眼透镜为中心射影方式以外的射影方式(等距离射影方式、立体射影方式等)的透镜，视角一般为180度以上。
摄像部20作为成像元件18例如使用CMOS(互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor))摄像传感器或CCD(电荷耦合设备(chargecoupled device))摄像传感器。也可以使用其他的摄像设备。成像元件18具有排列有多个受光元件的受光面。
存储部22为本发明中的“校正信息存储部”的一方式，存储用于校正距离图像中包含的多个距离值的校正信息。存储部22例如包括ROM(只读存储器(read only memory))、RAM(随机存取存储器(random access memory))及EEPROM(电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read only memory))而构成。也可以使用其他的存储设备。
通信部26例如通过无线通信设备而构成。也可以使用有线通信设备。
显示部28例如通过LCD(液晶显示器(liquid crystal display))而构成。也可以使用有机电致发光显示器等其他的显示设备。
指示输入部30例如通过触控面板而构成。也可以通过键盘及指向设备(例如鼠标)而构成。也可以使用语音输入设备、手势输入设备等其他的输入设备。
控制部40例如通过CPU(中央处理器(central processing unit))而构成。
本例的控制部40包括距离图像生成部42及校正部44而构成，所述距离图像生成部42根据摄像部20的摄像结果而生成包括与从发光部12至摄像部20的受光面为止的光飞行时间对应的多个距离值的距离图像，所述校正部44根据存储于存储部22的校正信息而校正距离图像的距离值。
接着，对距离值的误差和用于去除或降低该误差的校正信息进行说明。
图2是用于说明透镜的主光线光路彼此的光路长度差及透镜厚度差的说明图。方便起见，本图示出一片透镜14，但本例的光学系统16实际上包括多片透镜。并且，方便起见，本图示出五条主光线光路P0、P1、P2、P3、P4，但实际上存在多条。主光线光路为光从光学系统16的透镜14到达摄像部20的成像元件18的受光面的光路，且为穿过光圈15的开口中心的光线(主光线)的光路。即，可以说主光线光路为代表光束的光路(代表光路)。
距离值的误差(测距误差)包括因从透镜14至成像元件18的受光面Sa为止的多个主光线光路(P0～P4)彼此的光路长度差而引起的误差(以下，称为“第1距离值误差”)以及因透镜14内的多个主光线光路(P0～P4)彼此的透镜厚度(D0～D4)的差而引起的误差(以下称为“第2距离值误差”)。
第1距离值误差不仅取决于透镜14的焦距，还取决于透镜14的孔径。透镜14的孔径越小，则第1距离值误差变得越小。
第2距离值误差不仅取决于透镜14的中央部与周边部的透镜厚度差(D1-D0、D2-D0、D3-D0、D4-D0)，还取决于透镜14内的光速与透镜14外的光速(空气中的光速)的差。透镜14的折射率越大，则第2距离值误差变得越大。
尤其，在使用视角为140度以上的超广角透镜的情况下，为了生成高精度的距离图像，不仅无法忽略因光路长度差而引起的第1距离值误差，还无法忽略因透镜厚度差而引起的第2距离值误差。
本例的存储部22存储与多个主光线光路彼此的光路长度差和多个主光线光路彼此的透镜厚度差对应的校正信息。本例的校正部44利用存储于存储部22的校正信息，对距离图像进行去除或降低因光路长度差而引起的第1距离值误差以及因透镜厚度差而引起的第2距离值误差的校正。
接着，对用于进行与透镜结构相应的容易且准确的校正的校正信息进行说明。
图3是用于说明距离图像DI中的摄像中心C及像高h的说明图。
本例的透镜14具有透镜厚度从透镜14的中心部朝向周边部以同心圆状增加的结构。即，本例的透镜14中，透镜厚度在距透镜14的中心的距离相同的圆上相同，并且越远离透镜14的中心则透镜厚度越增加。因此，在图3所示的距离图像DI中，在像高h相同的圆上，因透镜厚度差及光路长度差而引起的距离值误差(为与摄像中心C的距离值误差)变得相同，并且像高h越大则距离值误差变得越大。另外，摄像中心C为与透镜14的中心对应的位置。
因此，如图4所示，像高h越大则越加大校正值k。即，存储部22将像高h作为参数，并存储作为将像高h和校正值k建立关联的一维表的校正信息。本例的校正值k为校正后的距离值和校正前的距离值(为已测定的距离值)的差分。
校正部44根据距离图像DI的各像素的坐标及与像高h建立关联的校正信息(校正值k)，进行对距离图像DI的各距离值(为距离图像的像素值)的校正。在此，距离图像DI的各像素的坐标也可以利用距摄像中心C的距离(为像高h)来表示。下式表示基于校正部44的本例的运算。
＜数式1＞
像高h的校正后的距离值＝像高h的校正前的距离值-像高h的校正值k
接着，对应用了本发明中的距离图像获取方法的距离图像处理例进行说明。
图5是表示第1实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。本例的距离图像处理通过控制部40并按照存储于存储部22的程序而执行。
首先，通过发光部12朝向测距区域发射光，并通过摄像部20来进行测距区域的拍摄(步骤S2)。即，在从发光部12发射且在测距区域反射的光通过包括透镜14的光学系统16而被引导至摄像部20的受光面的状态下，通过摄像部20来进行拍摄。
接着，通过距离图像生成部42，根据摄像部20的摄像结果，生成包括与从发光部12至摄像部20的受光面为止的光飞行时间对应的多个距离值的距离图像(步骤S4)。
接着，通过校正部44，从存储部22获取与主光线光路彼此的光路长度差和/或透镜厚度差对应的校正信息(步骤S6)。
接着，通过校正部44并根据已获取的校正信息，校正距离图像的距离值(步骤S8)。本例中，利用图4示出的与像高h建立关联的校正值k校正距离图像的距离值。
接着，通过介质接口24，对记录介质输出已校正的距离图像(步骤S10)。也可以通过通信部26对外部的装置输出(发送)已校正的距离图像。
[第2实施方式]
图6是表示第2实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。对与图1示出的第1实施方式相同的构成要件标注相同的符号，并省略详细的说明。
本实施方式的距离图像获取装置10具备获取光学系统16的光圈15的光圈值(以下称为“F值”)的光圈值获取部52。
存储部22按光学系统16的光圈15的每一光圈值而存储校正信息。
图7表示光圈值为“F2.8”时的透镜14的最外周的主光线光路和光圈值为“F5.6”时的透镜14的最外周的主光线光路。图8是表示光圈值为“F2.8”时的像高h与校正值k之间的关系以及光圈值为“F5.6”时的像高h与校正值k之间的关系的曲线图。通过存储部22存储表示这种光圈值(F值)、像高h及校正值k之间的关系的校正信息。
校正部44从存储部22获取与通过光圈值获取部52而获取的光圈值对应的校正信息，并根据该校正信息来进行对距离图像的校正。
图9是表示第2实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。本例的距离图像处理通过控制部40并按照存储于存储部22的程序而执行。另外，对与图5示出的第1实施方式中的距离图像处理例相同的步骤标注相同的符号，并省略详细的说明。
本例中，在步骤S106中，通过校正部44，获取与光圈值对应的校正信息。
[第3实施方式]
图10是表示第3实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。对与图1示出的第1实施方式相同的构成要件标注相同的符号，并省略详细的说明。
本实施方式的距离图像获取装置10中，光学系统16包括变焦透镜14Z而构成。并且，本实施方式的距离图像获取装置10具备获取光学系统16的变焦透镜14Z的变焦位置的变焦位置获取部54。
存储部22按光学系统16的变焦透镜14Z的每一变焦位置而存储校正信息。
图11表示变焦位置为广角位置W时的透镜14的最外周的主光线光路以及变焦位置为长焦位置T时的透镜14的最外周的主光线光路。图12表示变焦位置为广角位置W时的像高h与校正值k的关系以及变焦位置为长焦位置T时的像高h与校正值k之间的关系的曲线图。通过存储部22存储表示这种变焦位置、像高h及校正值k之间的关系的校正信息。
校正部44从存储部22获取与通过变焦位置获取部54而获取的变焦位置对应的校正信息，并根据该校正信息来进行对距离图像的校正。
图13是表示第3实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。本例的距离图像处理通过控制部40并按照存储于存储部22的程序而执行。另外，对与图5示出的第1实施方式中的距离图像处理例相同的步骤标注相同的符号，并省略详细的说明。
本例中，在步骤S206中，通过校正部44，获取与变焦位置对应的校正信息。
[第4实施方式]
图14是表示第4实施方式中的距离图像获取装置的结构例的框图。对与图1示出的第1实施方式相同的构成要件标注相同的符号，并省略详细的说明。
本实施方式的光学系统16是能够对包括距离图像获取装置10的摄像部20的主体进行安装及拆装的更换式。
本实施方式的距离图像获取装置10具备安装检测部62及识别信息获取部64，所述安装检测部62检测光学系统16对装置主体为未安装状态(还称为“拆装状态”)还是安装状态，所述识别信息获取部64获取透镜14的识别信息或光学系统16的识别信息。
存储部22按每一识别信息而存储校正信息。
并且，本例的校正信息被分成第1校正信息及第2校正信息，从而存储于存储部22中，所述第1校正信息与用于去除或降低第1距离值误差的主光线光路彼此的光路长度差对应，所述第2校正信息与用于去除或降低第2距离值误差的主光线光路彼此的透镜厚度差对应。
在通过安装检测部62而检测到光学系统16的安装状态的情况下，校正部44从存储部22获取与通过识别信息获取部64而获取的识别信息对应的校正信息，并根据与该识别信息对应的校正信息来校正距离图像的距离值。
图15是表示图14的距离图像获取装置中的距离图像获取处理例的流程的流程图。本例的距离图像处理通过控制部40并按照存储于存储部22的程序而执行。
首先，通过安装检测部62，检测光学系统16对距离图像获取装置10的主体是否为已安装的状态(安装状态)(步骤S402)。
在光学系统16为安装状态的情况下(在步骤S402中为“是”的情况)，通过识别信息获取部64，获取光学系统16的识别信息(步骤S404)。也可以获取透镜14的识别信息。例如，利用通过与光学系统16的通信而获取的方法、从光学系统16读取的方法或从指示输入部30输入的方法而获取。利用任何方法来获取识别信息都可以。
接着，判定在通信部26或指示输入部30中是否输入有距离图像获取指示(步骤S406)，在输入有距离图像获取指示的情况下(在步骤S406中为“是”的情况)，进行发光部12的发射及摄像部20的拍摄(步骤S408)，通过距离图像生成部42来生成距离图像(步骤S410)。另外，步骤S408及步骤S410与图5的步骤S2及步骤S4相同，从而省略详细的说明。
接着，通过校正部44，从存储部22获取与步骤S404中获取的识别信息对应的校正信息(步骤S412)。
接着，通过校正部44并根据已获取的校正信息，校正距离图像的距离值(步骤S414)。
接着，通过介质接口24对记录介质输出已校正的距离图像(步骤S416)。也可以通过通信部26对外部的装置输出(发送)已校正的距离图像。
[第5实施方式]
图16是表示包括第5实施方式中的距离图像获取装置及距离图像校正装置的距离图像处理系统的结构例的框图。在本图中，对与图14示出的第4实施方式中的距离图像获取装置10相同的构成要件标注相同的符号，并省略详细的说明。
本实施方式的距离图像获取装置100是客户端装置，对距离图像校正装置200发送距离图像。本实施方式中，利用服务器装置即距离图像校正装置200校正距离图像。
距离图像获取装置100包括如下而构成：发光部12；光学系统16；摄像部20；客户端存储部122，存储用于距离图像获取装置100中的距离图像处理的程序及执行该程序所需的信息；客户端通信部126，与距离图像校正装置200进行通信；距离图像获取装置100的客户端显示部128，进行对用户的显示；距离图像获取装置100的客户端指示输入部130，从用户接收指示输入；及客户端控制部140，按照程序而执行距离图像获取装置100中的距离图像处理。本例的客户端控制部140通过CPU而构成，并包括距离图像生成部42、安装检测部62及识别信息获取部64而构成。另外，客户端通信部126、客户端显示部128及客户端指示输入部130分别与图14示出的第4实施方式中的通信部26、显示部28及指示输入部30相同。
距离图像校正装置200具备：服务器存储部222，存储用于距离图像校正装置200中的距离图像处理的程序及执行该程序所需的信息；服务器通信部226，与距离图像获取装置100及数据库300进行通信；服务器显示部228，对管理者进行显示；服务器指示输入部230，从管理者接收指示输入；及服务器控制部240，按照程序而执行距离图像校正装置200中的距离图像处理。服务器控制部240通过CPU而构成，并包括校正部44。服务器通信部226可发挥本发明中的“输入部”、“识别信息获取部”及“输出部”的功能。服务器存储部222通过存储设备而构成。服务器通信部226通过无线通信设备和/或有线通信设备而构成。服务器显示部228通过显示设备而构成。服务器指示输入部230通过接收人的指示的输入设备而构成。
数据库300按每一识别信息而存储校正信息。数据库300可发挥本发明中的“校正信息存储部”的功能。
图17是表示第5实施方式中的距离图像处理例的流程的流程图。本图左侧的“客户端处理”为距离图像获取装置100的距离图像处理，本图右侧的“服务器处理”为距离图像校正装置200的距离图像处理。并且，步骤S402～步骤S410与图15示出的第4实施方式中的相同符号的步骤相同，从而省略说明。
距离图像获取装置100通过客户端通信部126对距离图像校正装置200输出利用距离图像生成部42生成的距离图像及利用识别信息获取部64获取的识别信息(步骤S500)。即，从距离图像获取装置100对距离图像校正装置200发送校正前的距离图像及光学系统16的识别信息(或透镜14的识别信息)。另外，也可以一同发送距离图像与距离图像获取装置100的识别信息。距离图像校正装置200通过服务器通信部226而输入距离图像及识别信息(步骤S502)。即，通过距离图像校正装置200而接收距离图像及识别信息。
接着，距离图像校正装置200通过服务器通信部226，从数据库300获取与从距离图像获取装置100输入的识别信息对应的校正信息(步骤S504)。
接着，距离图像校正装置200通过服务器控制部240的校正部44并根据从数据库300获取的校正信息，校正距离图像的距离值(步骤S506)。
接着，距离图像校正装置200通过服务器通信部226，对距离图像获取装置100输出已校正的距离图像(步骤S508)。即，从距离图像校正装置200对距离图像获取装置100发送校正后的距离图像。距离图像获取装置100通过客户端通信部126而输入已校正的距离图像(步骤S510)。即，通过距离图像获取装置100而接收校正后的距离图像。距离图像获取装置100保存校正后的距离图像。例如，将校正后的距离图像存储于客户端存储部122中。也可以通过介质接口24而将校正后的距离图像保存在记录介质中。
[校正信息生成方法]
对校正信息生成方法的实施例进行说明。
图18是表示校正信息生成方法的处理例的流程的流程图。本例中，作为用于校正距离图像的距离值的校正信息，生成与主光线光路彼此的光路长度差对应的第1校正信息以及与主光线光路彼此的透镜厚度差对应的第2校正信息。本处理例如通过图16的距离图像校正装置200的服务器控制部240并按照程序而执行。
首先，通过服务器指示输入部230，接收光学系统16的透镜14的识别信息、光学系统16的识别信息及距离图像获取装置100的识别信息中的任一个识别信息的输入(步骤S602)。
接着，通过服务器通信部226，从数据库300获取与所输入的识别信息对应的透镜特性信息(步骤S604)。透镜特性信息包括关于距离图像获取装置100的光学系统16的、多个主光线光路彼此的光路长度差信息、多个主光线光路彼此的透镜厚度差信息及透镜中的光速信息(例如透镜14的折射率信息)或透镜的材质信息。
接着，通过服务器控制部240并根据已获取的透镜特性信息，生成第1校正信息(步骤S606)。
接着，通过服务器控制部240并根据已获取的透镜特性信息，生成第2校正信息(步骤S608)。
接着，通过服务器通信部226，将已生成的校正信息(第1校正信息及第2校正信息)与识别信息建立关联，并存储于数据库300中(步骤S610)。
上述实施例中，根据透镜设计值而生成了校正信息，但也能够通过测定而生成校正信息。例如，如图19所示，准备具有从距离图像获取装置(例如图16的100)的成像元件18的摄像中心为等距离R的反射面400R的反射物体400而作为测距对象的被摄体，对通过距离图像生成部42而生成的距离图像的距离值(距离测定结果)及现实的距离(从成像元件18的摄像中心至反射面400R为止的距离R)进行比较，并根据该差分而生成校正信息。本例中，将主光线光路以从成像元件18的摄像中心以放射状延伸的直线进行近似，测定距离误差。
另外，校正信息可以生成为以距离图像的二维坐标系(XY坐标系)表示的二维表信息，也可以生成为与像高建立关联的一维表信息。
[校正信息的变化]
在上述的第1实施方式至第5实施方式中，以利用与因光路长度差而引起的第1距离值误差及因透镜厚度差而引起的第2距离值误差这两者对应的校正信息进行校正的情况为例子进行了说明。但是，存在校正信息生成时的运算误差及校正时的运算误差进入校正后的距离图像的情况，并且存在第1距离值误差及第2距离值误差中的一方处于容许范围内的情况，因此也可以设为忽略第1距离值误差及第2距离值误差中的任一方的结构。
因此，也可以设为如下结构：根据透镜14、光学系统16或距离图像获取装置10、100的识别信息而判定是否通过校正部44并利用与光路长度差对应的第1校正信息而进行校正，以及是否通过校正部44并利用与透镜厚度差对应的第2校正信息而进行校正。并且，也可以设为仅将第1校正信息及第2校正信息中的任一方存储于校正信息存储部(存储部22或数据库300)中的结构。
并且，对如图2所示那样作为“透镜厚度”而利用与主光线光路方向的透镜厚度建立对应关联的校正信息的情况进行了说明，但利用与透镜14的光轴方向的透镜厚度建立对应关联的校正信息的情况也包含在本发明中。这是因为能够看作如下内容：若为透镜厚度从透镜14的中央部朝向周边部发生变化的透镜结构，则即使将校正信息与透镜14的光轴方向的透镜厚度建立对应关联，也会间接地将校正信息与主光线方向的透镜厚度建立对应关联。
[测距方式的变化]
本发明能够应用于求出与光的飞行时间(TOF：time of flight)对应的多个距离值的测距方式(以下称为“TOF方式”)，所述光的飞行时间为发射光之后在测距区域反射并利用成像元件接收为止的光的飞行时间。
作为这种TOF方式的例子，可举出向测距区域照射脉冲光，并根据成像元件的每个像素的受光量而获取距离图像的方式(以下称为“脉冲检测方式”)。另外，存在向测距区域照射利用高频率调制的光而检测相位偏差，由此获取距离图像的方式(以下称为“相位差检测方式”)，但在测距范围在近距离的情况下，不容易直接检测发光与受光的相位差，因此难以应用。但是，根据测距环境而采用任何TOF方式都可以，本发明能够应用于任何TOF方式。
另外，上述第1实施方式至第5实施方式可以适当地进行组合来实施。例如，通过组合第2实施方式和第3实施方式，能够利用与光圈值及变焦位置的组合对应的校正信息来进行校正。并且，能够将第2实施方式及第3实施方式编入第4实施方式(光学系统为更换式的情况)及第5实施方式(为服务器/客户端系统的情况)中。
以上，对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式及变形例，在不脱离本发明的宗旨的范围能够进行各种变形。
符号说明
10-距离图像获取装置，12-发光部，14-透镜，14Z-变焦透镜，15-光圈，16-光学系统，18-成像元件，20-摄像部，22-存储部，24-介质接口，26-通信部，28-显示部，30-指示输入部，40-控制部，42-距离图像生成部，44-校正部，52-光圈值获取部，54-变焦位置获取部，62-安装检测部，64-识别信息获取部，100-距离图像获取装置，122-客户端存储部，126-客户端通信部，128-客户端显示部，130-客户端指示输入部，140-客户端控制部，200-距离图像校正装置，222-服务器存储部，226-服务器通信部，228-服务器显示部，230-服务器指示输入部，240-服务器控制部，300-数据库，400-反射物体，400R-反射面，C-摄像中心，DI-距离图像，D0～D4-透镜厚度，P0～P4-主光线光路，Sa-受光面，T-长焦位置，W-广角位置，h-像高，k-校正值。

Claims (17)

1.一种距离图像获取装置，其具备：
发光部，发射光；
摄像部，具有排列有多个受光元件的受光面；
光学系统，包括将从所述发光部发射且在测距区域反射的光引导至所述摄像部的所述受光面的透镜；
距离图像生成部，根据所述摄像部的摄像结果，生成包括与从所述发光部至所述摄像部的受光面为止的光飞行时间对应的多个距离值的距离图像；
校正信息存储部，存储与从所述透镜到达所述摄像部的所述受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差所引起的测距值的误差对应的校正信息；及
校正部，根据所述校正信息，校正所述距离图像的所述距离值。
2.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述校正信息与所述多个主光线光路彼此的光路长度差和所述透镜厚度差对应，
所述校正部对所述距离图像进行关于所述光路长度差及所述透镜厚度差的校正。
3.根据权利要求2所述的距离图像获取装置，其中，
所述校正信息包括与所述光路长度差对应的第1校正信息以及与所述透镜厚度差对应的第2校正信息。
4.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述透镜具有透镜厚度从所述透镜的中心部朝向周边部以同心圆状增加的结构，
所述距离图像包括具有所述多个距离值的每一个的多个像素，
所述校正信息存储部将所述校正信息与像高建立关联而进行存储，
所述校正部根据所述距离图像的各像素的坐标及与所述像高建立关联的所述校正信息，进行对所述距离图像的各距离值的校正。
5.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述光学系统包括光圈，
所述距离图像获取装置具备获取所述光学系统的所述光圈的光圈值的光圈值获取部，
所述校正信息存储部按所述光圈的每一光圈值而存储所述校正信息，
所述校正部从所述校正信息存储部获取与已获取的所述光圈值对应的所述校正信息，并根据该校正信息而进行对所述距离图像的校正。
6.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述光学系统包括变焦透镜，
所述距离图像获取装置具备获取所述光学系统的所述变焦透镜的变焦位置的变焦位置获取部，
所述校正信息存储部按所述变焦透镜的每一变焦位置而存储所述校正信息，
所述校正部从所述校正信息存储部获取与已获取的所述变焦位置对应的所述校正信息，并根据该校正信息而进行对所述距离图像的校正。
7.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述光学系统是能够对包括所述摄像部的装置主体进行安装及拆装的更换式光学系统，
所述距离图像获取装置具备获取所述透镜的识别信息或所述光学系统的识别信息的识别信息获取部，
所述校正信息存储部按每一所述识别信息而存储所述校正信息，
所述校正部获取与已获取的所述识别信息对应的所述校正信息，并根据该校正信息而进行对所述距离图像的校正。
8.根据权利要求1所述的距离图像获取装置，其中，
所述透镜包括广角透镜或鱼眼透镜。
9.根据权利要求8所述的距离图像获取装置，其中，
所述透镜的视角为140度以上。
10.一种距离图像校正装置，其具备：
输入部，输入包括多个距离值的距离图像；
校正信息存储部，存储包含多个校正值的校正信息，该多个校正值与利用具备发光部、透镜及摄像部的距离图像获取装置获取所述距离图像时的从所述透镜到达所述摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差所引起的测距值的误差对应；及
校正部，根据所述校正信息，进行对所述距离图像的所述距离值的校正。
11.根据权利要求10所述的距离图像校正装置，其中，
所述校正信息与所述多个主光线光路彼此的光路长度差和所述透镜厚度差对应，
所述校正部对所述距离图像进行关于所述光路长度差及所述透镜厚度差的校正。
12.根据权利要求10所述的距离图像校正装置，其具备对所述距离图像获取装置输出已校正的所述距离图像的输出部。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的距离图像校正装置，其具备识别信息获取部，所述识别信息获取部获取所述透镜的识别信息、包括所述透镜的光学系统的识别信息及所述距离图像获取装置的识别信息中的至少一个识别信息，
所述校正信息存储部将所述校正信息与多个所述识别信息建立关联而进行存储，
所述校正部根据与通过所述识别信息获取部而获取的所述识别信息建立关联的所述校正信息，进行所述距离图像的校正。
14.一种距离图像获取方法，其将包括与从透镜到达摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差所引起的测距值的误差对应的多个校正值的校正信息存储到校正信息存储部中，并且包括如下步骤：
在从发光部发射且在测距区域反射的光通过包括透镜的光学系统而被引导至摄像部的受光面的状态下，通过所述摄像部进行拍摄；
根据所述摄像部的摄像结果，生成包括与从所述发光部至所述摄像部的受光面为止的光飞行时间对应的多个距离值的距离图像；及
根据所述校正信息，校正所述距离图像的所述距离值。
15.根据权利要求14所述的距离图像获取方法，其中，
所述校正信息与所述多个主光线光路彼此的透镜厚度差及所述多个主光线光路彼此的光路长度差对应，
对所述距离图像的所述距离值进行关于所述透镜厚度差及所述光路长度差的校正。
16.一种校正信息生成方法，其包括如下步骤：
获取透镜特性信息，该透镜特性信息包括利用具备发光部、透镜及摄像部的距离图像获取装置获取包括多个距离值的距离图像时的从所述透镜到达所述摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差信息、以及所述透镜中的光速信息或所述透镜的材质信息；及
根据所述透镜特性信息，生成针对从所述透镜到达所述摄像部的受光面的多个主光线光路彼此的透镜厚度差所引起的测距值的误差的校正信息的步骤。
17.根据权利要求16所述的校正信息生成方法，其中，
所述透镜特性信息还包括所述多个主光线光路彼此的光路长度差信息。
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