JP2000121354A - Range finding method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は距離計測方法に関
し、特に測定対象の物体の画像を参照して、該物体まで
の距離を測定する距離計測方法に関する。The present invention relates to a distance measuring method, and more particularly to a distance measuring method for measuring a distance to an object to be measured by referring to the image of the object.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の距離計測方法において
は、図６に、その一例（第１の従来例と云う）の計測状
況の斜視図が示されるように、測定対象の物体２に対応
して２台のＣＣＤカメラ１を横方向に配置し、これらの
ＣＣＤカメラ１により２枚の画像を同時に撮像すること
により、両画像に生じる視差を検出して距離を計測する
ステレオ方式による方法が用いられている。この距離計
測方法においては、図７に示されるように、左側のＣＣ
Ｄカメラ１のＣＣＤ画面（Ｌ）８における物体画像５
と、右側のＣＣＤカメラ１のＣＣＤ画面（Ｒ）９におけ
る物体画像５との間には横方向の視差が生じる。この視
差の大きさによって物体２までの距離を求めることがで
きる。また、他の従来例（第２の従来例と云う）におい
ては、同じくステレオ方式による方法ではあるが、図８
の斜視図に示されるように、計測対象の物体２に対して
２台のＣＣＤカメラ１を縦方向に配置し、これらのＣＣ
Ｄカメラ１により２枚の画像を同時に撮像することによ
り、両画像に生じる視差を検出して距離を測定する方法
である。この距離計測方法においては、図９に示される
ように、上側のＣＣＤカメラ１のＣＣＤ画面（Ｔ）１０
における物体画像５と、下側のＣＣＤカメラ１のＣＣＤ
画面（Ｂ）１１における物体画像５との間には縦方向の
視差が生じる。この視差の大きさによって物体までの距
離が求められる。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of distance measuring method, FIG. 6 shows a perspective view of an example (referred to as a first conventional example) of a measuring state corresponding to an object 2 to be measured. By arranging two CCD cameras 1 in the horizontal direction and simultaneously capturing two images with these CCD cameras 1, a stereo method of detecting a parallax generated in both images and measuring a distance is known. Used. In this distance measuring method, as shown in FIG.
Object image 5 on CCD screen (L) 8 of D camera 1
And the object image 5 on the CCD screen (R) 9 of the right CCD camera 1 generates a parallax in the horizontal direction. The distance to the object 2 can be obtained from the magnitude of the parallax. In another conventional example (referred to as a second conventional example), the method is also a stereo method.
As shown in the perspective view of FIG. 2, two CCD cameras 1 are vertically arranged with respect to an object 2 to be measured.
In this method, two images are simultaneously captured by the D camera 1 to detect a parallax generated in both images and measure a distance. In this distance measuring method, as shown in FIG. 9, a CCD screen (T) 10 of the upper CCD camera 1 is used.
Object image 5 and the CCD of the lower CCD camera 1
A vertical parallax is generated between the screen (B) 11 and the object image 5. The distance to the object is obtained from the magnitude of the parallax.
【０００３】なお、上記の従来例においてはＣＣＤカメ
ラ１が２台必要となるが、このＣＣＤカメラ１の台数を
１台にして距離を測定しようとする従来例（第３の従来
例と云う）が知られている。この従来例による方法は、
図１０の斜視図に示されるように、１台のＣＣＤカメラ
１を高さを一定に保持したまま物体２の方向に移動さ
せ、移動前と移動後において撮像される２枚の画像に生
じる視差を検出して距離を計測する方法である。図１１
に示されるように、移動前の距離Ｌ1 におけるＣＣＤ画
面（１）３における物体画像５と、移動後の距離Ｌ2 ＝
Ｌ1 −Ｌc におけるＣＣＤ画面（２）４における物体画
像５との間には、縦方向に大きさの異なる視差が生じ
る。In the above conventional example, two CCD cameras 1 are required. However, a conventional example in which the number of the CCD cameras 1 is one and the distance is to be measured (called a third conventional example). It has been known. The method according to this conventional example is:
As shown in the perspective view of FIG. 10, one CCD camera 1 is moved in the direction of the object 2 while keeping the height constant, and the parallax generated between two images captured before and after the movement. This is a method of detecting the distance and measuring the distance. FIG.
As shown in the figure, the object image 5 on the CCD screen (1) 3 at the distance L1 before the movement and the distance L2 =
A parallax having a different size in the vertical direction is generated between the object image 5 on the CCD screen (2) 4 at L1 -Lc.
【０００４】図１２は、この第３の従来例における距離
計測方法を説明するための原理図であり、物体２に対し
て、移動前の距離Ｌ1 におけるＣＣＤカメラ１と、距離
Ｌc移動後の距離Ｌ2 におけるＣＣＤカメラ１を含む幾
何学的図形が示されている。FIG. 12 is a principle diagram for explaining the distance measuring method in the third conventional example. The distance between the CCD camera 1 at a distance L1 before the movement of the object 2 and the distance after the movement of the distance Lc with respect to the object 2 is shown. A geometric figure including the CCD camera 1 at L2 is shown.
【０００５】図１２において、ＣＣＤカメラ１の高さを
Ｈ、物体２の高さをＴ、ＣＣＤカメラ１のレンズ７の焦
点距離をｆ、移動前および移動後のＣＣＤカメラ１の指
向方向のピッチ角をθp1およびθp2、移動前のＣＣＤ画
面(1) ３および移動後のＣＣＤ画面(2) ４の視差に対応
する画像位置をε1 およびε2 とすると、距離Ｌ1 、Ｌ
2 およびＬc の値として、次式が得られる。In FIG. 12, the height of the CCD camera 1 is H, the height of the object 2 is T, the focal length of the lens 7 of the CCD camera 1 is f, the pitch in the directional direction of the CCD camera 1 before and after movement. If the angles are θp1 and θp2, and the image positions corresponding to the parallaxes of the CCD screen (1) 3 before movement and the CCD screen (2) 4 after movement are ε1 and ε2, the distances L1, L2
The following equation is obtained as the values of 2 and Lc.
【０００６】[0006]
【数１】 (Equation 1)
【０００７】[0007]
【数２】 (Equation 2)
【０００８】[0008]
【数３】 (Equation 3)
【０００９】これらの数１、数２および数３の各式をま
とめると、距離Ｌ2 の値は次式により求められる。[0009] Summarizing these equations 1, 2, and 3, the value of the distance L2 is obtained by the following equation.
【００１０】[0010]
【数４】 (Equation 4)
【００１１】即ち、上記数４式により、１台のＣＣＤカ
メラ１を用いることにより、物体２までの距離Ｌ2 の値
が求められるが、この方法により距離測定を行う場合に
は、距離計測環境が建物の屋内の場合には、床面が完全
な平面ではないために、ＣＣＤカメラ１の移動に伴ない
該ＣＣＤカメラ１のピッチ角には必らず変動が生じる。
また屋外の場合には、地面に大きな凹凸が存在している
ために、屋内以上にピッチ角が大きく変動する。このよ
うなピッチ角の変動により、その測定値には比較的大き
な距離誤差が含まれる結果となる。このような従来例に
おける距離誤差の１例が、本発明との対比例として、図
４の距離／距離誤差の関係グラフに表示されている。In other words, the value of the distance L2 to the object 2 can be obtained by using one CCD camera 1 according to the above equation (4). In the case of a building indoors, the pitch angle of the CCD camera 1 necessarily varies with the movement of the CCD camera 1 because the floor surface is not a perfect plane.
In the case of outdoors, the pitch angle greatly fluctuates more than indoors because there are large irregularities on the ground. Such a variation in pitch angle results in the measured value containing a relatively large distance error. One example of such a distance error in the conventional example is displayed in a distance / distance error relationship graph of FIG. 4 as a comparison with the present invention.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の距離計
測方法においては、第１および第２の従来例の場合に
は、ＣＣＤカメラなどのカメラが２台必要となり、距離
測定に要する装置の規模が大きくなるという欠点があ
る。また第３の従来例の場合には、ＣＣＤカメラなどの
カメラの移動中に、該カメラの姿勢（ピッチ角）が変動
すると、検出される距離測定値に大きな誤差が生じると
いう欠点がある。特に、建物内においては、基準となる
床面が完全な平面ではないために、ピッチ角の変動を避
けることができず、また屋外においては、地面に更に大
きな凹凸面が存在しているために、より大きなピッチ角
の変動が生じる。このために、この距離計測方法による
場合には、これらのピッチ角の変動に起因する誤差の介
入を回避することができず、高精度の距離計測を実現す
ることができないという欠点がある。In the above-described conventional distance measuring method, the first and second conventional examples require two cameras such as CCD cameras, and the scale of the apparatus required for the distance measurement. However, there is a disadvantage that the size becomes larger. Further, in the case of the third conventional example, if the attitude (pitch angle) of the camera such as a CCD camera fluctuates while the camera is moving, a large error occurs in the detected distance measurement value. In particular, in a building, since the reference floor surface is not a perfect plane, fluctuations in pitch angle cannot be avoided, and outdoors, since there is a larger uneven surface on the ground, , Larger pitch angle variations occur. For this reason, in the case of this distance measuring method, there is a drawback that it is not possible to avoid intervention of an error due to the fluctuation of the pitch angle, and it is not possible to realize a highly accurate distance measurement.
【００１３】本発明の目的は、上記のような従来の距離
計測方法の欠点を除去し、距離計測用のカメラとしては
１台のカメラのみを使用することにより、所要設備を小
規模化して低コストを実現するとともに、カメラの移動
時において生じるカメラのピッチ角の変動ならびに高さ
の変動等に起因する距離計測誤差を抑制することによ
り、高精度の距離計測を可能とする距離計測方法を提供
することにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional distance measuring method and to reduce the required equipment by reducing the required equipment by using only one camera as the distance measuring camera. Provides a distance measurement method that enables high-accuracy distance measurement by realizing cost and suppressing distance measurement errors caused by fluctuations in camera pitch angle and height caused when the camera moves. Is to do.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の距離測定方法
は、画像撮像手段を用いて、対象とする物体までの距離
を計測する距離計測方法において、前記画像撮像手段に
より前記物体の画像を撮像して、該画像より画面上にお
ける物体の見かけ上の大きさを求める第１のステップ
と、前記画像撮像手段を前記物体に向って移動させる第
２のステップと、前記第２のステップの移動後におい
て、前記画像撮像手段により前記物体の画像を撮像し
て、該画像より画面上における物体の見かけ上の大きさ
を求める第３のステップと、前記第１のステップにおい
て求められた画面上における物体の見かけ上の大きさ
と、前記第２のステップにおける移動距離と、前記第３
のステップにおいて求められた画面上における物体の見
かけ上の大きさとを用いて演算処理し、移動後における
前記画像撮像手段と前記物体との間の距離を算出する第
４のステップとを有することを特徴としている。A distance measuring method according to the present invention is a distance measuring method for measuring a distance to a target object by using an image pickup means, wherein an image of the object is taken by the image pickup means. A first step of obtaining the apparent size of the object on the screen from the image; a second step of moving the image capturing means toward the object; In the third step, an image of the object is captured by the image capturing means, and the apparent size of the object on the screen is determined from the image, and the object on the screen determined in the first step is determined. , The moving distance in the second step, and the third
And a fourth step of calculating using the apparent size of the object on the screen obtained in the step of calculating the distance between the image capturing unit and the object after moving. Features.
【００１５】なお、前記第１のステップにおいて、ピッ
チ角θp1にて所定の高さに保持される前記画像撮像手段
により前記物体の画像を撮像して、該画像より画面上に
おける物体の見かけ上の大きさｄ1 を求め、前記第２の
ステップにおいて、該画像撮像手段を前記物体に向って
距離Ｌc だけ移動させて、前記第３のステップにおい
て、ピッチ角θp2にて前記所定の高さに保持される前記
画像撮像手段により前記物体の画像を撮像して、該画像
より画面上における物体の見かけ上の大きさｄ2を求
め、前記第４のステップにおいて、前記第１のステップ
において求められた画面上における物体の見かけ上の大
きさｄ1 と、前記第２のステップにおける移動距離Ｌc
と、前記第３のステップにおいて求められた画面上にお
ける物体の見かけ上の大きさｄ2 とを用い、移動後にお
ける前記画像撮像手段と前記物体との間の距離Ｌを、Ｌ
＝Ｌc・cosθp1／｛（ｄ2 ／ｄ1 ） cosθp2− cosθp
1｝の演算式を用いて算出するようにしてもよい。In the first step, an image of the object is picked up by the image pick-up means held at a predetermined height at a pitch angle θp1, and the apparent appearance of the object on the screen is reduced from the image. The size d1 is obtained, and in the second step, the image pickup means is moved toward the object by a distance Lc, and in the third step, the image pickup means is held at the predetermined height at a pitch angle θp2. An image of the object is taken by the image taking means, and an apparent size d2 of the object on the screen is obtained from the image, and in the fourth step, the apparent size d2 on the screen obtained in the first step is obtained. And the moving distance Lc in the second step.
And the apparent size d2 of the object on the screen obtained in the third step, the distance L between the image pickup means and the object after moving is represented by L
= Lc · cosθp1 / ｛(d2 / d1) cosθp2-cosθp
The calculation may be performed using the arithmetic expression of 1｝.
【００１６】或はまた、前記第１のステップにおいて、
自立走行車に設置されている画像撮像装置により前記物
体の画像を撮像し、該自立走行車の走行距離計測装置の
エンコーダのカウンタをクリアするとともに、前記画像
より画面上における物体の見かけ上の大きさｄ1 を求
め、前記第２のステップにおいて、前記自立走行車を物
体に向って距離Ｌc だけ移動させて、前記第３のステッ
プにおいて、画像撮像装置により前記物体の画像を撮像
し、自立走行車の走行距離計測装置のエンコーダのカウ
ンタ値を取得して、前記画像より画面上における物体の
見かけ上の大きさｄ2 を求めるとともに、前記カウンタ
のカウンタ値より移動走行距離Ｌc を求め、前記第４の
ステップにおいて、前記物体の見かけ上の大きさｄ1 お
よびｄ2 と、前記移動距離Ｌc とを用いて、移動前およ
び移動後の画像撮像装置のピッチ角をθp1およびθp2と
して、移動後における前記画像撮像手段と前記物体との
間の距離Ｌを、Ｌ＝Ｌc・cosθp1／｛（ｄ2 ／ｄ1 ） c
osθp2− cosθp1｝の演算式を用いて算出するようにし
てもよい。Alternatively, in the first step,
An image of the object is captured by an image capturing device installed on the self-contained traveling vehicle, the counter of the encoder of the mileage measuring device of the self-contained traveling vehicle is cleared, and the apparent size of the object on the screen from the image is cleared. In the second step, the independent traveling vehicle is moved toward the object by the distance Lc, and in the third step, an image of the object is captured by the image capturing device. The counter value of the encoder of the mileage measuring device is obtained, the apparent size d2 of the object on the screen is obtained from the image, and the moving mileage Lc is obtained from the counter value of the counter. In the step, using the apparent sizes d1 and d2 of the object and the moving distance Lc, the image capturing apparatus before and after the moving is performed. The pitch angle as θp1 and Shitapi2, the distance L between the image pickup means after the moving and the object, L = Lc · cosθp1 / {(d2 / d1) c
The calculation may be performed using an arithmetic expression of osθp2−cosθp1｝.
【００１７】[0017]
【作用】上記の距離計測方法によれば、１台のカメラの
みを使用することにより、所要設備が小規模化されて低
コストが実現されるとともに、距離計測時のカメラの移
動に際して、該カメラのピッチ角の変動ならびに高さの
変動等による距離測定誤差に対する影響が著しく抑制さ
れて、高精度の距離計測方法が実現される。According to the distance measuring method described above, by using only one camera, the required equipment can be reduced in size and the cost can be reduced, and the camera can be moved when the distance is measured. The influence on the distance measurement error due to the fluctuation of the pitch angle and the fluctuation of the height is significantly suppressed, and a highly accurate distance measuring method is realized.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１９】まず、本発明の実施形態は、画像撮像手段
を用いて、対象とする物体までの距離を測定する距離計
測方法として、前記画像撮像手段により前記物体の画像
を撮像して、該画像より画面上における物体の見かけ上
の大きさを求める第１のステップと、前記画像撮像手段
を前記物体に向って移動させる第２のステップと、前記
第２のステップの移動後において、前記画像撮像手段に
より前記物体の画像を撮像して、該画像より画面上にお
ける物体の見かけ上の大きさを求める第３のステップ
と、前記第１のステップにおいて求められた画面上にお
ける物体の見かけ上の大きさと、前記第２のステップに
おける移動距離と、前記第３のステップにおいて求めら
れた画面上における物体の見かけ上の大きさとを用いて
演算処理し、移動後における前記画像撮像手段と前記物
体との間の距離を算出する第４のステップとを有してい
る。First, according to an embodiment of the present invention, as a distance measuring method for measuring a distance to a target object using an image capturing means, an image of the object is captured by the image capturing means. A first step of obtaining an apparent size of the object on the screen, a second step of moving the image pickup means toward the object, and the step of moving the image pickup means after the movement of the second step. A third step of taking an image of the object by means and obtaining an apparent size of the object on the screen from the image; and an apparent size of the object on the screen obtained in the first step And using the moving distance in the second step and the apparent size of the object on the screen obtained in the third step, And a fourth step of calculating the distance between the definitive said image pickup means said object.
【００２０】図１は、本実施形態の１実施例における、
距離計測の状況を示す斜視図であり、計測対象の物体２
に対応して、画像撮像手段として１個のＣＣＤカメラ１
が配置されている。図１において、まず最初に、ＣＣＤ
カメラ１により、該ＣＣＤカメラ１の当初の位置におい
て（図１において、点線により表示されているＣＣＤカ
メラの位置、即ち、物体２との間の距離がＬ1 の位
置）、物体２の画像が撮像される。そして、ＣＣＤカメ
ラ１は、同一のピッチ角ならびに同一の高さを保持した
ままの状態で、物体２に向って距離Ｌc 移動される。図
１には、この移動後の状態が示されており、その時のＣ
ＣＤカメラ１と物体２との間の距離はＬ2 ＝Ｌ1 −Ｌc
ある。そして、この移動位置において、ＣＣＤカメラ１
により再度物体２の画像が撮像される。FIG. 1 shows an example of the present embodiment.
It is a perspective view showing the situation of distance measurement,
One CCD camera 1 as an image pickup means
Is arranged. In FIG. 1, first, the CCD
An image of the object 2 is captured by the camera 1 at the initial position of the CCD camera 1 (the position of the CCD camera indicated by a dotted line in FIG. 1, that is, the position where the distance from the object 2 is L1). Is done. Then, the CCD camera 1 is moved toward the object 2 by a distance Lc while maintaining the same pitch angle and the same height. FIG. 1 shows the state after this movement, and C at that time.
The distance between the CD camera 1 and the object 2 is L2 = L1−Lc
is there. Then, at this moving position, the CCD camera 1
As a result, the image of the object 2 is captured again.
【００２１】図２（ａ）および（ｂ）に示されるのは、
それぞれ、上記の距離Ｌ1 におけるＣＣＤ画面(1) ３な
らびに該ＣＣＤ画面(1) ３における物体画像５と、距離
Ｌ2におけるＣＣＤ画面(2) ４ならびに該ＣＣＤ画面(2)
４における物体画像５である。図２に示されるよう
に、ＣＣＤ画面(1) ３における物体画像５の大きさ（物
体２の見かけ上の大きさ）ｄ1 に対して、ＣＣＤ画面
(2) ４における物体画像５の大きさ（物体２の見かけ上
の大きさ）ｄ2 は、ｄ2 ＞ｄ1 である。本発明の特徴
は、このように撮像位置に対応して、物体画像５の大き
さ、即ち、物体２の画面上における見かけ上の大きさが
異なる点に着目して物体までの距離を計測することにあ
り、これにより、計測精度が、ＣＣＤカメラ１のピッチ
角の変動に影響され難い距離計測方法が実現される。FIGS. 2A and 2B show:
The CCD screen (1) 3 at the distance L1 and the object image 5 at the CCD screen (1) 3, respectively, and the CCD screen (2) 4 and the CCD screen (2) at the distance L2, respectively.
4 is an object image 5 in FIG. As shown in FIG. 2, the size of the object image 5 (the apparent size of the object 2) d1 on the CCD screen (1) 3 corresponds to the CCD screen.
(2) The size d2 (the apparent size of the object 2) of the object image 5 in 4 is d2> d1. The feature of the present invention is that the distance to the object is measured by paying attention to the size of the object image 5, that is, the point that the apparent size of the object 2 on the screen differs according to the imaging position. Thus, a distance measuring method in which the measurement accuracy is hardly influenced by the fluctuation of the pitch angle of the CCD camera 1 is realized.
【００２２】図３は、本発明の距離計測方法の原理説明
図であり、物体２に対して、移動前の距離Ｌ1 における
ＣＣＤ６およびレンズ７を含むＣＣＤカメラ１と、距離
Ｌc移動後の距離Ｌ2 におけるＣＣＤ６およびレンズ７
を含むＣＣＤカメラ１を含む幾何学的図形が示されてい
る。図３において、ＣＣＤカメラ１の高さをＨ、物体２
の高さをＴ、ＣＣＤカメラ１のレンズ７の焦点距離を
ｆ、移動前および移動後におけるＣＣＤカメラ１の指向
方向のピッチ角をθp1およびθp2、移動前のＣＣＤ６の
ＣＣＤ画面(1) ３における、視差に対応する画像位置を
ε11およびε21とし、移動後のＣＣＤ６のＣＣＤ画面
(2) ４における、視差に対応する画像位置をε12および
ε22とすると、ε11、ε12、ε21およびε22と、距離Ｌ
1 、Ｌ2 およびＬC の関係式として次式が得られる。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the distance measuring method according to the present invention. In FIG. CCD 6 and lens 7 in
A geometric figure including the CCD camera 1 including is shown. In FIG. 3, the height of the CCD camera 1 is H, the object 2 is
T, the focal length of the lens 7 of the CCD camera 1 is f, the pitch angles of the directional directions of the CCD camera 1 before and after movement are θp1 and θp2, and the CCD screen (1) 3 of the CCD 6 before movement. And the image positions corresponding to the parallax are ε11 and ε21, and the CCD screen of the CCD 6 after the movement.
(2) Assuming that image positions corresponding to parallax in 4 are ε12 and ε22, ε11, ε12, ε21 and ε22, and a distance L
The following equation is obtained as a relational expression between 1, L2 and LC.
【００２３】[0023]
【数５】 (Equation 5)
【００２４】[0024]
【数６】 (Equation 6)
【００２５】[0025]
【数７】 (Equation 7)
【００２６】[0026]
【数８】 (Equation 8)
【００２７】[0027]
【数９】 (Equation 9)
【００２８】上記の数５、数６、数７、数８および数９
の各式より、ＣＣＤ画面(1) ３における物体の見かけ上
の大きさｄ1 おびＣＣＤ画面(2) ４における物体の見か
け上の大きさｄ2 は、それぞれ次式により求められる。The above Equations 5, 6, 6, 7, 8 and 9
From the above equations, the apparent size d1 of the object on the CCD screen (1) 3 and the apparent size d2 of the object on the CCD screen (2) 4 are respectively obtained by the following equations.
【００２９】[0029]
【数１０】 (Equation 10)
【００３０】[0030]
【数１１】 [Equation 11]
【００３１】そして、上記数１０および数１１より、ｄ
1 とｄ2 の関係として次式が得られる。From the above equations (10) and (11), d
The following equation is obtained as the relationship between 1 and d2.
【００３２】[0032]
【数１２】 (Equation 12)
【００３３】上記数１２より、移動後のＣＣＤカメラ１
と物体２との間の距離Ｌ2 は、次式により求められる。From the above equation (12), the CCD camera 1 after the movement
The distance L2 between the object 2 and the object 2 is obtained by the following equation.
【００３４】[0034]
【数１３】 (Equation 13)
【００３５】上式において、 ｄ1 ：物体２までの距離Ｌ1 における物体の見かけ上の
大きさ ｄ2 ：物体２までの距離Ｌ2 における物体の見かけ上の
大きさ ｄr ：＝ｄ2 ／ｄ1 以上のようにして、ＣＣＤカメラ１の移動前後における
画面上の物体の見かけ上の大きさｄ1 およびｄ2 と、移
動した距離ＬC と、各位置におけるＣＣＤカメラ１のピ
ッチ角θp1およびθp2により、移動後の位置から物体２
までの距離Ｌ2を算出することができる。In the above equation, d1: the apparent size of the object at the distance L1 to the object 2 d2: the apparent size of the object at the distance L2 to the object 2 dr: = d2 / d1 , The apparent size d1 and d2 of the object on the screen before and after the movement of the CCD camera 1, the distance LC moved, and the pitch angles θp1 and θp2 of the CCD camera 1 at each position.
The distance L2 to can be calculated.
【００３６】上記のように算出して計測される本発明に
よる距離計測方法と、従来の距離計測方法との測定誤差
についての対比例として、１例として、θp1＝0 deg 、
θp2＝0.2 deg 、Ｌc ＝1 m 、Ｔ＝0.5 m とした場合の
例が、図４にグラフ表示される。図４において、横軸は
物体までの距離（ｍ）であり、縦軸は当該距離に対応す
る距離計測誤差（ｍ）である。このグラフより明らかな
ように、従来の距離計測方法の場合には、カメラから物
体までの距離Ｌ2 の値が３ｍの地点において、計測によ
る距離計測誤差が１ｍを越えているのに対して、本発明
の距離計測方法においては、距離Ｌ2 の値が５ｍの地点
においても、なお、その距離計測誤差は８×１０-4弱で
ある。このことより、本発明においては、従来の距離計
測方法に対比して、カメラのピッチ角の変動に起因する
距離計測精度に対する影響が極めて小さいことが分か
る。従って、本発明によれば、一台のカメラによる距離
計測方法として、極めて高精度の計測手法が実現され
る。As a comparative example of the measurement error between the distance measurement method according to the present invention calculated and measured as described above and the conventional distance measurement method, for example, θp1 = 0 deg,
FIG. 4 is a graph showing an example in which θp2 = 0.2 deg, Lc = 1 m, and T = 0.5 m. In FIG. 4, the horizontal axis is the distance (m) to the object, and the vertical axis is the distance measurement error (m) corresponding to the distance. As is clear from this graph, in the case of the conventional distance measurement method, the distance measurement error due to measurement exceeds 1 m at the point where the distance L2 from the camera to the object is 3 m, whereas In the distance measuring method of the present invention, even at a point where the value of the distance L2 is 5 m, the distance measurement error is still slightly less than 8.times.10@-4. From this, it can be seen that in the present invention, the influence on the distance measurement accuracy due to the fluctuation of the camera pitch angle is extremely small as compared with the conventional distance measurement method. Therefore, according to the present invention, an extremely high-precision measurement method is realized as a distance measurement method using one camera.
【００３７】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。この実施例は、自立走行車に画像撮像装置を設置
し、該画像撮像装置により前方に存在する障害物を撮像
して、その距離を計測する場合に対する適用例である。
図５は、本実施例において、前記障害物までの距離を計
測するフローチャートを示す図である。まず、ステップ
１１において、最初の位置にて自立走行車に設置されて
いる画像撮像装置により障害物（以下、物体と云う）の
画像が撮像され、自立走行車に設けられている走行距離
計測装置のカウント値がクリアされる。次いで、ステッ
プ１２においては、ステップ１１において取得された画
像より、画面上における物体の見かけ上の大きさｄ1 が
求められる。ステップ１３においては、物体の向って移
動して該地点において画像撮像装置により再度物体の画
像が撮像され、前記走行距離計測装置のカウント値が取
得される。次いで、ステップ１４において、ステップ１
３において取得された画像より、画面上における物体の
見かけ上の大きさｄ2 が求められる。ステップ１５にお
いては、ステップ１４において得られた走行距離計測装
置のカウント値より、自立走行車の移動距離Ｌc が求め
られ、ステップ１６においては、上記の画面上における
物体の見かけ上の大きさｄ1 およびｄ2 と、自立走行車
の移動距離Ｌc 等を用いて、自立走行車に設けられてい
る演算処理装置によって演算処理が行われ、前記（１
３）式により物体までの距離Ｌが算出される。前述した
ように、本発明は、特に、画像撮像装置のピッチ角の変
動による距離誤差に対する影響が極めて軽微である点に
特徴があり、本実施例のように、自立走行車に対する適
用例においては、前方障害物までの距離を計測する際
に、走行地面の状況による計測精度に対する影響は無視
することができるという利点がある。これにより、路上
を走行する自立走行車においては、画像撮像装置、走行
距離計測装置および演算処理装置等を設けることによ
り、前方の障害物までの距離を実用上極めて正確に計測
することが可能となり、該自立走行車の操縦制御が適切
に行われて、その安全走行を維持することができる。Next, another embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an application example in which an image capturing apparatus is installed in a self-contained traveling vehicle, an obstacle existing ahead is captured by the image capturing apparatus, and the distance is measured.
FIG. 5 is a diagram illustrating a flowchart for measuring the distance to the obstacle in the present embodiment. First, in step 11, an image of an obstacle (hereinafter, referred to as an object) is captured by an image capturing device installed on a self-contained traveling vehicle at an initial position, and a mileage measuring device provided on the self-contained traveling vehicle Is cleared. Next, in step 12, the apparent size d1 of the object on the screen is obtained from the image acquired in step 11. In step 13, the image of the object is taken again by the image pickup device at the point after moving toward the object, and the count value of the traveling distance measuring device is obtained. Next, in step 14, step 1
From the image acquired in step 3, the apparent size d2 of the object on the screen is obtained. In step 15, the travel distance Lc of the self-propelled vehicle is obtained from the count value of the travel distance measuring device obtained in step 14, and in step 16, the apparent size d1 of the object on the screen and Using d2 and the moving distance Lc of the self-contained vehicle, an arithmetic processing unit provided in the self-contained vehicle performs arithmetic processing, and the (1)
The distance L to the object is calculated by the equation 3). As described above, the present invention is particularly characterized in that the influence on the distance error due to the fluctuation of the pitch angle of the image pickup device is extremely small, and as in the present embodiment, the present invention is applied to an independent traveling vehicle. In measuring the distance to the obstacle ahead, there is an advantage that the influence on the measurement accuracy due to the condition of the running ground can be ignored. As a result, in a self-contained vehicle traveling on the road, it is possible to measure the distance to an obstacle ahead in a practically accurate manner by providing an image capturing device, a traveling distance measuring device, and an arithmetic processing device. Accordingly, the steering control of the self-supporting traveling vehicle is appropriately performed, and the safe traveling can be maintained.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、距離計
測用の画像撮像装置としては１台の画像撮像装置のみを
使用することにより、所要設備を小規模化して低コスト
を実現することができるとともに、該画像撮像装置によ
る、移動前と移動後の撮像画面上における計測対象の物
体画像の見かけ上の大きさを用いて物体までの距離を算
出することにより、移動前後における画像撮像装置のピ
ッチ角の変動および高さの変動等に起因する距離計測誤
差を極めて軽微に抑制することが可能となり、実用上、
極めて高精度にて物体までの距離を計測することができ
るという効果がある。As described above, according to the present invention, only one image pickup device is used as an image pickup device for distance measurement, thereby reducing the required equipment and realizing low cost. By calculating the distance to the object by using the apparent size of the object image of the measurement target on the imaging screen before and after the movement by the image imaging device, the image imaging device before and after the movement The distance measurement error caused by the fluctuation of the pitch angle and the fluctuation of the height can be very slightly suppressed.
There is an effect that the distance to the object can be measured with extremely high accuracy.
【図１】本発明の一実施例における距離計測の状況を示
す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a situation of distance measurement in one embodiment of the present invention.
【図２】前記実施例における撮像画面（ＣＣＤ画面）を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an imaging screen (CCD screen) in the embodiment.
【図３】前記実施例における距離計測方法の原理説明図
である。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of a distance measuring method in the embodiment.
【図４】前記実施例と従来例における距離／距離誤差の
関係グラフを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship graph of distance / distance error in the embodiment and the conventional example.
【図５】他の実施例のフローチャートを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of another embodiment.
【図６】第１の従来例における距離計測の状況を示す斜
視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a state of distance measurement in the first conventional example.
【図７】前記第１の従来例における撮像画面（ＣＣＤ画
面）を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an imaging screen (CCD screen) in the first conventional example.
【図８】第２の従来例における距離計測の状況を示す斜
視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a state of distance measurement in a second conventional example.
【図９】前記第２の従来例における撮像画面（ＣＣＤ画
面）を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an imaging screen (CCD screen) in the second conventional example.
【図１０】第３の従来例における距離計測の状況を示す
斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a state of distance measurement in a third conventional example.
【図１１】前記第３の従来例における撮像画面（ＣＣＤ
画面）を示す図である。FIG. 11 shows an image pickup screen (CCD) in the third conventional example.
FIG.
【図１２】前記第３の従来例における距離計測方法の原
理説明図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the principle of a distance measuring method according to the third conventional example.
１ ＣＣＤカメラ ２ 物体 ３ ＣＣＤ画面（１） ４ ＣＣＤ画面（２） ５ 物体画像 ６ ＣＣＤ ７ レンズ ８ ＣＣＤ画面（Ｌ） ９ ＣＣＤ画面（Ｒ） １０ ＣＣＤ画面（Ｔ） １１ ＣＣＤ画面（Ｂ） Reference Signs List 1 CCD camera 2 Object 3 CCD screen (1) 4 CCD screen (2) 5 Object image 6 CCD 7 Lens 8 CCD screen (L) 9 CCD screen (R) 10 CCD screen (T) 11 CCD screen (B)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/60 Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０Ｊ Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA22 AA58 DD02 DD03 FF05 FF67 JJ03 JJ15 JJ16 JJ23 JJ26 QQ25 QQ26 QQ27 QQ51 2F112 AD05 BA06 BA10 CA12 DA28 FA45 5B057 DA07 DC02 DC03 DC08 5L096 CA04 FA64 FA66 FA67 9A001 GZ16 HH23 JJ71 KK37 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G06T 7/60 G06F 15/70 350J F-term (Reference) 2F065 AA02 AA22 AA58 DD02 DD03 FF05 FF67 JJ03 JJ15 JJ16 JJ23 JJ26 QQ25 QQ26 QQ27 QQ51 2F112 AD05 BA06 BA10 CA12 DA28 FA45 5B057 DA07 DC02 DC03 DC08 5L096 CA04 FA64 FA66 FA67 9A001 GZ16 HH23 JJ71 KK37
Claims (3)
までの距離を計測する距離計測方法において、 前記画像撮像手段により前記物体の画像を撮像して、該
画像より画面上における物体の見かけ上の大きさを求め
る第１のステップと、 前記画像撮像手段を前記物体に向って移動させる第２の
ステップと、 前記第２のステップの移動後において、前記画像撮像手
段により前記物体の画像を撮像して、該画像より画面上
における物体の見かけ上の大きさを求める第３のステッ
プと、 前記第１のステップにおいて求められた画面上における
物体の見かけ上の大きさと、前記第２のステップにおけ
る移動距離と、前記第３のステップにおいて求められた
画面上における物体の見かけ上の大きさとを用いて演算
処理し、移動後における前記画像撮像手段と前記物体と
の間の距離を算出する第４のステップと、 を有することを特徴とする距離計測方法。1. A distance measuring method for measuring a distance to a target object using an image capturing means, wherein an image of the object is captured by the image capturing means, and the apparent appearance of the object on a screen from the image is obtained. A first step of obtaining the size above, a second step of moving the image pickup means toward the object, and after the movement of the second step, an image of the object is obtained by the image pickup means. A third step of taking an image and obtaining an apparent size of the object on the screen from the image; an apparent size of the object on the screen obtained in the first step; and the second step Is calculated using the moving distance of the object and the apparent size of the object on the screen obtained in the third step. Distance measuring method characterized by comprising a fourth step of calculating the distance between the stage and the object, the.
θp1にて所定の高さに保持される前記画像撮像手段によ
り前記物体の画像を撮像して、該画像より画面上におけ
る物体の見かけ上の大きさｄ1 を求め、前記第２のステ
ップにおいて、該画像撮像手段を前記物体に向って距離
Ｌc だけ移動させて、前記第３のステップにおいて、ピ
ッチ角θp2にて前記所定の高さに保持される前記画像撮
像手段により前記物体の画像を撮像して、該画像より画
面上における物体の見かけ上の大きさｄ2 を求め、前記
第４のステップにおいて、前記第１のステップにおいて
求められた画面上における物体の見かけ上の大きさｄ1
と、前記第２のステップにおける移動距離Ｌc と、前記
第３のステップにおいて求められた画面上における物体
の見かけ上の大きさｄ2 とを用い、移動後における前記
画像撮像手段と前記物体との間の距離Ｌを、 Ｌ＝Ｌc・cosθp1／｛（ｄ2 ／ｄ1 ） cosθp2− cosθ
p1｝ の演算式を用いて算出することを特徴とする請求項１記
載の距離計測方法。2. In the first step, an image of the object is imaged by the image imaging means held at a predetermined height at a pitch angle θp1, and the apparent image of the object on a screen is displayed from the image. The size d1 is obtained, and in the second step, the image pickup means is moved toward the object by a distance Lc, and in the third step, the image pickup means is held at the predetermined height at a pitch angle θp2. An image of the object is taken by the image taking means, and an apparent size d2 of the object on the screen is obtained from the image, and in the fourth step, the apparent size d2 on the screen obtained in the first step is obtained. The apparent size d1 of the object at
And the moving distance Lc in the second step and the apparent size d2 of the object on the screen obtained in the third step, and the distance between the image pickup means and the object after moving is determined. L = Lc · cos θp1 / ｛(d2 / d1) cosθp2-cosθ
2. The distance measuring method according to claim 1, wherein the distance is calculated using an arithmetic expression of p1｝.
車に設置されている画像撮像装置により前記物体の画像
を撮像し、該自立走行車の走行距離計測装置のエンコー
ダのカウンタをクリアするとともに、前記画像より画面
上における物体の見かけ上の大きさｄ1 を求め、前記第
２のステップにおいて、前記自立走行車を物体に向って
距離Ｌc だけ移動させて、前記第３のステップにおい
て、画像撮像装置により前記物体の画像を撮像し、自立
走行車の走行距離計測装置のエンコーダのカウンタ値を
取得して、前記画像より画面上における物体の見かけ上
の大きさｄ2 を求めるとともに、前記カウンタのカウン
タ値より移動走行距離Ｌcを求め、前記第４のステップ
において、前記物体の見かけ上の大きさｄ1 およびｄ2
と、前記移動距離Ｌc とを用いて、移動前および移動後
の画像撮像装置のピッチ角をθp1およびθp2として、移
動後における前記画像撮像手段と前記物体との間の距離
Ｌを、 Ｌ＝Ｌc・cosθp1／｛（ｄ2 ／ｄ1 ） cosθp2− cosθ
p1｝ の演算式を用いて算出することを特徴とする請求項１記
載の距離計測方法。3. In the first step, an image of the object is picked up by an image pickup device installed on the self-contained traveling vehicle, and a counter of an encoder of the mileage measuring device of the self-contained traveling vehicle is cleared. From the image, the apparent size d1 of the object on the screen is obtained, and in the second step, the self-propelled vehicle is moved toward the object by a distance Lc. By capturing an image of the object, obtaining a counter value of an encoder of the traveling distance measuring device of the self-contained vehicle, obtaining an apparent size d2 of the object on the screen from the image, and counting the counter value of the counter. From the fourth step, the apparent sizes d1 and d2 of the object are obtained.
And the moving distance Lc, the pitch angles of the image capturing apparatus before and after the movement are defined as θp1 and θp2, and the distance L between the image capturing unit and the object after the movement is represented by: L = Lc・ Cosθp1 / ｛(d2 / d1) cosθp2-cosθ
2. The distance measuring method according to claim 1, wherein the distance is calculated using an arithmetic expression of p1｝.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10295068A JP2000121354A (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Range finding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP10295068A JP2000121354A (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Range finding method |
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| JP10295068A Withdrawn JP2000121354A (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Range finding method |
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1998
- 1998-10-16 JP JP10295068A patent/JP2000121354A/en not_active Withdrawn
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