JP2002022440A - 距離測定装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各撮影画像撮影手段の移動経路から被撮影物
体までの距離が近くても遠くても、正確に、かつ簡単に
距離を測定できる距離測定装置を提供する。 【解決手段】 移動方向に垂直な方向に対して撮影方向
が互いに対称になるように設置され、移動しながら被撮
影物体のライン画像を撮影する２台の画像撮影手段と、
２台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、撮影
位置情報とを対応付けて記憶する画像記憶手段と、前記
記憶された各ライン画像を位置情報に基づき、移動速度
に依存しないライン画像に補正する移動量補正手段と、
移動速度に依存しない各ライン画像を照合し各ライン画
像間での被撮影物体像の時間方向のずれを求める画像照
合手段と、前記時間方向のずれと、２台の画像撮影手段
の撮影方向とに基づき、２台の画像撮影手段の移動経路
から被撮影物体までの最短距離を計算する距離算出手段
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、距離測定装置およ
び方法に係わり、特に、移動しながら被撮影物体を撮影
し、当該撮影された被撮影物体の長尺画像に基づき被撮
影物体までの距離を測定する距離測定装置および方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、２台のカメラを利用して画像
を撮影し、その照合から３次元空間を復元する方法は広
く存在する。エリアセンサカメラ（一般のカメラ）を使
用する場合、エリアセンサカメラの解像度が、現実的に
はラインセンサと比較して極端に低いので、正確な結果
を得にくいという問題がある。２台のラインセンサカメ
ラを利用して３次元空間を復元する方法も、例えば、特
開平１１−２１８４１７号公報、あるいは、特開平１０
−１５３４２６号公報に記載されているように公知であ
る。前記特開平１１−２１８４１７号公報に記載されて
いる方法（以下、第１の方法）は、２台のラインセンサ
カメラを移動方向とは垂直な方向に、ラインセンサカメ
ラの撮影ラインも同じ方向に重なるように、但し、ある
一定距離離して設置して撮影する方法である。前記特開
平１０−１５３４２６号公報に記載されている方法（以
下、第２の方法）は、飛行機やヘリコプターにカメラを
２台搭載し、そのカメラ方向を、概ね１台が真下方向、
もう１台が走行方向の前方に向けて撮影する方法であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の第１の方法は、
撮影する物体（以下、被撮影物体）が近い場合には、良
好な距離測定精度が得られるが、被撮影物体が遠くなり
距離が大きくなると、ステレオにおける視差が小さくな
り正確な距離測定が困難となるという問題点あった。前
述の第２の方法は、ある被撮影物体が、第１のラインセ
ンサカメラと第２のラインセンサカメラで撮影された場
合、撮影された被撮影物体の大きさが、第１のカメラで
撮影した方が大きくなる。このため、特に、被撮影物体
が近くに存在する場合、画像の照合を行うときに、撮影
された被撮影物体の見かけの大きさが変化して照合が困
難であるという問題点あった。本発明は、前記従来技術
の問題点を解決するためになされたものであり、本発明
の目的は、距離測定装置および方法において、各撮影画
像撮影手段の移動経路から被撮影物体までの距離が近く
ても遠くても、正確に、かつ簡単に距離を測定すること
が可能となる技術を提供することにある。本発明の前記
ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述
及び添付図面によって明らかにする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、距離測定装置であ
って、移動方向に垂直な方向に対して撮影方向が互いに
対称になるように設置され、移動しながら被撮影物体の
ライン画像を撮影する２台の画像撮影手段と、前記２台
の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、撮影位置
情報とを対応付けて記憶する画像記憶手段と、前記画像
記憶手段に記憶された各ライン画像を、前記画像記憶手
段に記憶された位置情報に基づき、移動速度に依存しな
いライン画像に補正する移動量補正手段と、前記移動量
補正手段から出力される、前記移動速度に依存しない各
ライン画像を照合し、前記各ライン画像間での前記被撮
影物体像の時間方向のずれを求める画像照合手段と、前
記画像照合手段から出力される前記時間方向のずれと、
前記２台の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前記２
台の画像撮影手段の移動経路から前記被撮影物体までの
最短距離を計算する距離算出手段とを有することを特徴
とする。

【０００５】また、本発明は、移動方向に垂直な方向に
対して撮影方向が互いに対称になるように設置され、移
動しながら被撮影物体のライン画像を撮影する２台の画
像撮影手段と、前記２台の画像撮影手段の移動速度を計
測する移動速度計測手段と、前記２台の画像撮影手段で
撮影された各ライン画像と、撮影位置情報とを対応付け
て記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶さ
れた各ライン画像間の画像を照合し、前記各ライン画像
間での前記被撮影物体像の時間方向のずれを求める画像
照合手段と、前記画像照合手段から出力される前記時間
方向のずれと、前記２台の画像撮影手段の撮影方向とに
基づき、前記２台の画像撮影手段の移動経路から前記被
撮影物体までの最短距離を計算する距離算出手段とを有
する距離測定装置であって、前記２台の画像投影手段
は、前記移動速度計測手段で計測された移動速度に反比
例する時間間隔毎に、ライン画像を撮影することを特徴
とする。

【０００６】また、本発明は、距離測定方法であって、
移動方向に垂直な方向に対して撮影方向が互いに対称に
なるように設置された２台の画像撮影手段を移動させな
がら、当該２台の画像撮影手段により被撮影物体のライ
ン画像を撮影する過程１と、前記２台の画像撮影手段で
撮影された各ライン画像と、撮影位置情報とを対応付け
て画像記憶手段に記憶する過程２と、前記画像記憶手段
に記憶された各ライン画像を、前記画像記憶手段に記憶
された位置情報に基づき、移動速度に依存しないライン
画像に補正する過程３と、前記過程３で補正された前記
移動速度に依存しない各ライン画像間の画像を照合し、
前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時間方向の
ずれを求める過程４と、前記過程４で得られた前記時間
方向のずれと、前記２台の画像撮影手段の撮影方向とに
基づき、前記２台の画像撮影手段の移動経路から前記被
撮影物体までの最短距離を計算する過程５とを有するこ
とを特徴とする。

【０００７】また、本発明は、距離測定方法であって、
移動方向に垂直な方向に対して撮影方向が互いに対称に
なるように設置された２台の画像撮影手段の移動速度を
計測する過程１と、前記２台の画像投影手段を移動させ
ながら、前記過程１で計測された移動速度に反比例する
時間間隔毎に、前記２台の画像投影手段により被撮影物
体のライン画像を撮影する過程２と、前記２台の画像撮
影手段で撮影された各ライン画像と、撮影位置情報とを
対応付けて画像記憶手段に記憶する過程３と、前記画像
記憶手段に記憶された各ライン画像間の画像を照合し、
前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時間方向の
ずれを求める過程４と、前記過程４で得られた前記時間
方向のずれと、前記２台の画像撮影手段の撮影方向とに
基づき、前記２台の画像撮影手段の移動経路から前記被
撮影物体までの最短距離を計算する過程５とを有するこ
とを特徴とする。また、本発明の好ましい実施の形態で
は、前記各ライン画像を撮影する撮影ラインは、上下垂
直であることを特徴とする。また、本発明の好ましい実
施の形態では、前記２台の画像投影手段は、円周上を移
動し、前記撮影方向は、前記円周の中心から前記２台の
画像投影手段の撮影位置を結ぶ線に対して互いに対称な
方向に向くことを特徴とする。

【０００８】前記手段によれば、各画像撮影手段で得ら
れる各ライン画像間での被撮影物体像の時間方向のずれ
を求めて、各撮影画像撮影手段の移動経路から被撮影物
体までの最短距離を測定するようにしたので、各撮影画
像撮影手段の移動経路から被撮影物体までの距離が近く
ても遠くても、正確に、かつ簡単に距離を測定すること
が可能となる。また、前記手段によれば、各画像撮影手
段で得られる被撮影物体の各ライン画像は同じ大きさと
なるので、各ライン画像間での画像照合処理を簡単にす
ることが可能となる。また、前記手段によれば、都市景
観のような長尺なステレオ画像を正確に得ることが可能
となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 ［実施の形態１］図１は、本発明の実施の形態１の距離
測定方法を説明するための斜視図である。本実施の形態
では、２台のラインセンサカメラを、車両に設置して道
路脇の主に建物を撮影し、道路から建物までの距離を測
定する場合ついて説明する。ここで、車両は前方に進む
ことを想定し、これが移動方向１０２である。但し、こ
の移動方向１０２は、一例であって、これ以外であって
も、必要に応じて移動方向とカメラとの関係を維持した
まま向きを変えることができる。図２は、図１におい
て、カメラが搭載された車両が、左から右へ進む場合を
真上から見た図に、撮影方向１０４、およびカメラ方向
（１０５，１０６）を加えた図である。

【００１０】図１、図２において、１０１は、ある時点
での被撮影物体（ここでは、道路脇の建物）１０３の撮
影位置を示し、この撮影位置１０１は、時間と共に移動
方向１０２へ移動する。移動方向１０２に対して垂直な
方向に、被撮影物体１０３を見た角度が撮影方向１０４
である。カメラ方向１（１０５）は、撮影位置１０１か
ら見た１台目のラインセンサカメラの撮影方向であり、
１台目のラインセンサカメラは、撮影方向がカメラ方向
１（１０５）を向くように、撮影方向１０４からは少し
前方向を向けて設置される。撮影方向１０４からカメラ
方向１への角度がカメラ角度１（１０７）である。同様
に、２台目のラインセンサカメラは、その撮影方向がカ
メラ方向２（１０６）を向くように、撮影方向１０４か
らカメラ角度２（１０８）だけ後ろを向けて設置され
る。このとき、１台目および２台目のラインセンサカメ
ラとも、その撮影ラインは、図１に示すように、上下に
垂直な方向とされる。なお、撮影ラインは、互いに平行
であれば、特に、上下に垂直な方向である必要はない。
また、カメラ角度１（１０７）と、カメラ角度２（１０
８）とは、同じ角度である。

【００１１】次に、本実施の形態の距離測定方法の手順
について説明する。前述したように、撮影位置１０１
は、順次、移動方向１０２に沿って移動する。本実施の
形態では、撮影経路、撮影位置、または移動が直線的な
場合には基準点からの距離を正確に求め、これを経路デ
ータとして蓄積する。これらの情報を得る具体的方法と
しては、ＧＰＳを利用したり、ジャイロ、ロータリーエ
ンコーダー、速度計などを利用して、前述した情報得る
ことが可能である。図３は、本実施の形態の距離測定方
法の処理手順を説明するための図である。画像１（３０
１）は１台目のラインセンサカメラで、画像２（３０
２）は２台目のラインセンサカメラで、それぞれ撮影さ
れた長尺画像である。まず、この長尺画像について説明
する。一般的に、ラインセンサカメラは、一定時間毎に
１ラインの撮影を行う。これを時間方向につなぎ合わ
せ、１枚の画像としたものが長尺画像である。このた
め、この長尺画像は、一般的な画像とは異なり、空間を
示す軸と時間を示す軸で得られることになる。仮に、こ
れをｘとｔで示す。ｘ軸の大きさは、ラインセンサカメ
ラに依存するため一定であり、一般に、センサ数が５１
２から５０００程度のラインセンサカメラが利用され
る。ｔ方向は、原理的に無制限であり、このため、必要
なだけの長い画像が得られる。以下、各ラインの方向を
ｘ方向、長手側をｔ方向と呼ぶことにする。

【００１２】長尺画像は、一定位置、一定方向にとどま
っている場合、あるライン上の１点で得られる値は時間
を経てもほとんど変わらない。このため、一種の「筋」
が現われる。ラインセンサカメラが移動しつつ一定時間
毎に画像（１ライン）を取り込む場合には、得られる長
尺画像に現れるパターンの「幅」、即ち、ｔ方向の変化
は、被撮影物体そのものの幅とラインセンサカメラの移
動速度に依存することになる。ラインセンサカメラの移
動速度が遅い場合は長尺画像内での「幅」が延び、ライ
ンセンサカメラの移動速度が速い場合は長尺画像内での
「幅」が狭くなる。このように、長尺画像内のパターン
の「幅」の伸縮は、ラインセンサカメラの移動速度によ
って決定される。位置情報３０３は、何らかの方法によ
り得られた位置情報であり、この位置情報３０３は、長
尺画像内のパターンの「幅」の伸縮の割合を決定する。
長尺画像に対し、速度に反比例した間引きを行えば、長
尺画像は取りこみ速度に依存しないもの（即ち、移動速
度に依存しないもの）となる。この時の１ラインは、撮
影条件によリ一意に定まる定数によって、進行方向の距
離と直接関連が得られるものとなる。移動量補正処理３
０９は、前述した処理を実行する。勿論、予めロータリ
ーエンコーダー等を用いて、長尺画像内のパターンの
「幅」と距離とが比例するように補正できていれば、こ
の移動量補正処理３０９の処理は必要ない。

【００１３】移動量補正画像１（３０４）および移動量
補正画像２（３０５）は、前記移動量補正処理３０９に
より、位置情報３０３を用いて、それぞれ画像１（３０
１）および画像２（３０２）の時間方向の縮尺と距離情
報と連動させた画像（移動速度に依存しない画像）であ
る。画像移動量定数（３０６）は、移動量補正画像１
（３０４）および移動量補正画像２（３０５）の縮尺
と、移動距離とを連動させる係数である。このように補
正して得られた移動量補正画像（以下、補正後の長尺画
像という。）は、ある特殊な関係を持つ。ｘ方向では、
物体までの距離が遠いほど小さく、近いほど大きくな
る。ｔ方向では、その大きさは物体のそのものの大きさ
のみを反映し、物体までの距離の影響はない。この結果
から、長尺画像は縦横比は正しくないものの、一見一般
的な画像のように物体が撮影されたものとなる。画像移
動量定数３０６は、補正後の長尺画像のライン間の距離
と、実際の移動距離との対応を記述した定数であり、例
えば、１ラインが１ｍｍに対応するといったことを示
す。

【００１４】移動量補正画像１（３０４）と移動量補正
画像２（３０５）とは、画像照合処理３１０で対応付け
が行われる。画像照合処理３１０は、移動量補正画像１
（３０４）と移動量補正画像２（３０５）とを照合し
て、被撮影物体のｔ方向のずれを表す距離差分情報３０
７を出力する。被撮影物体距離計算処理３１１は、得ら
れた距離差分情報３０７に基づき、被撮影物体までの撮
影方向（図２の１０４）の距離を計算して、距離計測結
果３０８を出力する。２枚の補正後の長尺画像に同一物
体が映っている場合、その物体は、その距離が違いほど
ｔ方向へのずれが大きい。画像照合処理３１０での照合
は、補正後の長尺画像の１方向、即ち、移動方向（図１
の１０２）のみで行う。距離差分情報３０７は、画像移
動量定数３０６によって、直接実空間での距離に対応し
ている。これによって、撮影位置１（図１の１０１）
と、被撮影物体（図１の１０３）との間の実際の距離
（Ｌ）が得られる。距離差分情報３０７から、距離計測
結果３０８である撮影位置１（図１の１０１）と、被撮
影物体（図１の１０３）との間の実際の距離（Ｌ）は、
下記（１）式により求めることができる。

【数１】 Ｌ＝０．５×ずれライン数×画像移動量補正常数／ｔａｎ（カメラ角度） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１） この処理が、被撮影物体距離計算処理３１１で実行され
る計算処理である。

【００１５】図４に示すように、道路から異なる距離に
２つの建物（２１０，２２０）がある場合に、車両２０
０に設置した２台のラインセンサカメラで撮影された長
尺画像の補正後の長尺画像を図５に示す。図５に示す２
０１が、車両２００の進行方向に向かって前方を向いて
いる（カメラ方向１）ラインセンサカメラで撮影された
補正後の長尺画像、２０２が、車両２００の進行方向の
後ろ方向を向いている（カメラ方向２）ラインセンサカ
メラで撮影された補正後の長尺画像である。長尺画像２
０１、長尺画像２０２のどちらも、左が時間的に先に得
られた画像、右は時間的に後に得られた画像を示し、車
両２００の進行方向に向かって前方を向いているライン
センサカメラで撮影された補正後の長尺画像２０１の方
で、先に建物（２１０，２２０）が撮影される。この場
合に、建物（２１０，２２０）の側面は、どちらか一方
のラインセンサカメラでしか撮影されない。２０３は、
前述の画像照合照合（図３の３１０）で、対応づけられ
た建物（２１０，２２０）場所を示す。この図５から理
解できるように、距離の違いにより、対応付けられる画
像の位置が異なり、遠い建物ほど、得られる長手方向の
距離（ｔ方向のずれ）も大きい。

【００１６】前述した移動量補正画像１（３０４）およ
び移動量補正画像２（３０５）は、同一の物体を撮影し
た部分では、局所的な画像としてｘ方向、ｔ方向共に同
じ縮小率で得られることになる。ｔ方向は、元々物体の
大きさを反映している。そこで、ｘ方向も同じ比率、す
なわち、撮影される距離が同じとなることを、図６、図
７、図８を用いて説明する。図６は、移動方向と平行す
る壁が被撮影物体であると想定した図である。同図にお
いて、４０１は撮影位置１、４０２は被撮影物体、４０
３は撮影位置１からの撮影方向、４０４はカメラ角度
１、４０５はカメラ角度２、４０６は撮影位置１からカ
メラ角度１で撮影される位置、４０７は撮影位置２から
カメラ角度２で撮影される位置、４０８は移動方向、４
０９は撮影位置２、４１０は撮影位置からの撮影方向、
４１１は撮影位置２からカメラ角度１で撮影される位
置、４１２は撮影位置２からカメラ角度２で撮影される
位置、４１３は同一物体検知距離、４１４は撮影物体距
離である。

【００１７】ここで、カメラ角度１（４０４）と、カメ
ラ角度２（４０５）とは同じ角度である。このため、撮
影位置１（４０１）、撮影位置１（４０１）からカメラ
角度１で撮影される位置４０６と、撮影位置２（４０
９）とで構成される三角形は二等辺三角形である。従っ
て、この同一の物体が撮影される距離、即ち、位置４０
６から撮影位置１（４０１）までの距離と、位置４１２
から撮影位置２（４０９）までの距離とは同じになる。
つまり、２台のラインセンサカメラから被撮影物体４０
２までの撮影距離は同じとなる。なお、ｔ方向の大きさ
は、物体の横方向の大きさにのみ依存する。したがっ
て、２台のラインセンサカメラのいずれでも同じ幅とな
る。このため、みかけのｘ方向の物体縮小率も同じとな
り、移動量補正画像１（図３の３０４）と、移動量補正
画像２（図３の３０５）のライン毎の画像対応づけは、
拡大縮小を必要としない簡単な比較で得ることができ
る。例えば、単純な差分処理、相関値計算なとが考えら
れる。また、ある物体の距離を測定したい場合、その物
体はある位置に存在する。従って、画像対応づけを１ラ
インで行う必要はなく、一般的な画像処理手法としての
対応づけ手法も利用することができる。

【００１８】対応づけが終れば、画像移動量定数（図３
の３０６）から対応づけられた物体の距離を計算でき
る。即ち、撮影位置１（４０１）から撮影物体までの撮
影方向４０３の距離、および撮影位置２（４０９）から
撮影物体までの撮影方向４１０の距離は、前述の（１）
式に示すように、同一物体検知距離４１３の半分の距離
と、カメラ角度１（またはカメラ角度２）のコタンジェ
ント（ｃｏｔ）を掛け合わせた値として計算できる。撮
影された各物体の撮影位置からの距離を撮影できるた
め、これらの情報を統合すると、撮影位置から撮影され
た物体までの配置情報が復元できる。例えば、上から見
た場合、道路から建物までの距離が得られるということ
である。なお、被撮影物体が移動方向に平行な場合に限
らない。ある被撮影物体を撮影する場合、それぞれのラ
インセンサカメラで撮影した被撮影物体は異なる位置か
ら撮影されるにも係わらず、同じ距離だけ離れた場所か
ら撮影される。

【００１９】図７は、移動方向とは平行しない被撮影物
体を撮影した場合を示す。同図において、５０１は移動
経路（または、移動ライン）、５０２は移動方向、５０
３はカメラ角度１、５０４はカメラ角度２、５０５は被
撮影物体、５０６は同一物体検知距離１、５０７は同一
物体検知距離２、５０８は撮影物体距離１、５０９は撮
影物体距離２である。図７に示す場合でも、撮影された
１つの被撮影物体は同じ大きさ画像として得られる。図
８は、その理由を簡易に示した図であり、図７の必要な
線のみを抜き出したものである。３角形ＡＢＣおよび３
角形ＤＦＥは相似の二等辺三角形となる。このため、あ
る物体を撮影した場合、常に同じ距離から物体を撮影で
き、したがって、同一物体は、同一の大きさで撮影する
ことができる。このため、撮影された１つの被撮影物体
は同じ大きさの画像として得られる。

【００２０】すでに、移動方向の１ラインは、画像移動
量定数（図３の３０６）で記述できるように補正されて
いるため、同一の物体はほぼライン方向および長尺方向
にも同一の大きさで撮影される。画像照合処理３１０
は、以上のようにすでに同一物体が同じ大きさで撮影さ
れているので、移動量補正画像１（図３の３０４）、お
よび移動量補正画像２（図３の３０５）との間で、局所
的な照合を繰り返すことで画像の対応付けを行うことが
できる。なお、被撮影物体の距離が連続しない場合、例
えば、図４に示すように、手前の建物が終り、奥の建物
が見える場合には、カメラ角度１では撮影できるが、カ
メラ角度２では撮影できない場所が発生する。つまり、
対応付けが不可能な領域も発生するが、これを想定した
対応付けを行えば、対応付けが得られないことが距離の
不連続を意味するため、問題は発生しない。

【００２１】図９、図１０は、ラインセンサカメラの移
動が直進でない場合にも、本実施の形態の距離測定方法
が適用可能であることを説明するための図である。図９
は、ラインセンサカメラの移動経路が完全に円弧を描く
場合、図１０は、ラインセンサカメラの移動経路が円弧
でない場合を示している。この図９、図１０において、
７０１，８０１は撮影位置１、７０２，８０２は撮影位
置２、７０３，８０３は被撮影物体、７０４，８０４は
撮影物体距離である。被撮影物体７０３から撮影位置１
（７０１）および撮影位置２（７０２）までの距離は、
図９に示すように、ラインセンサカメラの移動が円弧で
ある場合は完全に一致する。しかし、図１０のように、
ラインセンサカメラの移動が円弧とならない場合は一致
しない。しかし、近似的には円弧と見なせる場合が多
く、撮影位置１（８０１）および２（８０２）から被撮
影物体８０３までの距離は近似的に等しくなる。この場
合、移動距離ではなく、正確な撮影位置と時間を得てお
く必要があることは勿論である。

【００２２】図１１は、ラインセンサカメラを実際に二
台取りつける場合のラインセンサカメラ方向と配置の可
能性を示すものである。これは、実際には、同一箇所に
ラインセンサカメラを設置することが不可能であるの
で、前述した距離測定方法を実現するための補正が可能
であることを説明するものである。この図１１に示す補
正方法は、時間のずれを利用して、あたかも撮影位置が
１点であるように変換するのである。例えば、図１１
（ａ）、（ｂ）に示す例では、ある時点で、カメラ角度
２のラインセンサカメラ２から得られる画像は、カメラ
角度１のラインセンサカメラ１から得られる画像より、
そのカメラ間距離分早く撮影されているとみなして、時
間軸を補正する。同様に、図１１（ｃ）、（ｄ）に示す
例では、ある時点で、カメラ角度２のラインセンサカメ
ラ２から得られる画像は、カメラ角度１のラインセンサ
カメラ１から得られる画像より、そのカメラ間距離分遅
く撮影されているとみなして、時間軸を補正する。

【００２３】このように、本実施の形態では、各ライン
センサカメラで得られる各ライン画像間での被撮影物体
の画像の時間方向のずれを求めて、各ラインセンサカメ
ラの移動経路から被撮影物体までの距離を測定するよう
にしたので、各ラインセンサカメラの移動経路から被撮
影物体までの距離が近くても遠くても、正確に、かつ簡
単に距離を測定することが可能となる。また、各ライン
センサカメラで得られる被撮影物体の各ライン画像は同
じ大きさとなるので、各ライン画像間での画像照合処理
を簡単にすることが可能となる。これにより、前述した
特開平１１−２１８４１７号公報に記載の方法に比し
て、画像処理を単純化することが可能となる。なお、前
述した特開平１１−２１８４１７号公報には、本実施の
形態のように、固定角度の２台のラインセンサカメラを
設置することは記載されておらず、しかも、前述した特
開平１１−２１８４１７号公報の方法により、画像処理
が単純化するという効果は言及されていない。

【００２４】［実施の形態２］本実施の形態は、長尺３
次元画像を生成する実施の形態である。本実施の形態で
は、図１２に示すように、２台のラインセンサカメラ
が、半径Ｒの円周上を決められた方向に移動する。ま
た、２台のラインセンサカメラの撮影方向は、常に、円
周の接線に垂直方向から前後に角度（θ１）傾いた状態
にある。ここで、撮影点の移動情報は、ロータリーエン
コーダーなどにより取得する。次に、撮影点１（９０
１）においてラインセンサカメラ１で撮影され、かつ、
撮影点２（９０２）においてラインセンサカメラ２で撮
影された観測点から円周の中心までの距離の計算方法を
示す。図１２のように、ラインセンサカメラを設置する
と、撮影点１（９０１）から観測点Ｍまでの距離と、撮
影点２（９０２）から観測点Ｍでの距離は等しくなる。
そこで、観測点Ｍと、撮影点２（９０２）と、円周の中
心で作られる３角形に着目し、観測点Ｍから円周の中心
Ｏまでの距離Ｌｍを求める。

【００２５】図１３は、前記の３角形を示した図であ
り、交点Ｐは、観測点Ｍと撮影点２（９０２）とを通る
直線と、その直線に対する円周の中心Ｏからの垂線との
交点である。ここで、円周の中心Ｏから交点Ｐまでの距
離Ｌｐは、下記（２）式で求めることができる。

【数２】 Ｌｐ＝Ｒ×ｓｉｎθ１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２） したがって、観測点Ｍから円周の中心Ｏまでの距離Ｌｍ
は、下記（３）式で求めることができる。

【数３】 Ｌｍ＝Ｒ×ｓｉｎθ１／ｓｉｎ（θ１−θ２） ・・・・・・・・ （３） ここで、角度θ１と角度θ２との関係は、常に下記
（４）式で表される。

【数４】 ０＜θ２＜θ１＜９０度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （４）

【００２６】つまり、接線の垂直方向の傾きθ１を定め
ると、撮影点１（９０１）でラインセンサカメラ１に写
る観測点Ｍは、撮影点１（９０１）から円周上で２πＲ
×（２θ１／３６０）未満の距離の撮影点２（９０２）
でラインセンサカメラ２に必ず撮影される。このよう
に、観測点Ｍの探索範囲を限定することができる。具体
的な観測点Ｍの対応付けの方法は、実施例１と同様であ
る。これにより、撮影点が円周上を一周すれば、円周中
心からの距離の基づく長尺３次元画像を生成することが
でき、都市景観のような長尺なステレオ画像を正確に得
ることができる。以上、本発明者によってなされた発明
を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発
明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は勿論である。

【００２７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 （１）本発明によれば、各撮影画像撮影手段の移動経路
から被撮影物体までの距離が近くても遠くても、正確
に、かつ簡単に距離を測定することが可能となる。 （２）本発明によれば、各ライン画像間での画像照合処
理を簡単にすることが可能となる。 （３）本発明によれば、都市景観のような長尺なステレ
オ画像を正確に得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の距離測定方法を説明す
るための斜視図である。

【図２】図１において、カメラが搭載された車両が、左
から右へ進む場合を真上から見た図に、撮影方向、およ
びカメラ方向を加えた図である。

【図３】本発明の実施の形態１の距離測定方法の処理手
順を説明するための図である。

【図４】被撮影物体（２つの建物）の一例を示す斜視図
である。

【図５】図４に示す２つの建物を、車両に設置した２台
のラインセンサカメラで撮影した長尺画像の補正後の長
尺画像を示す図である。

【図６】移動方向と平行する被撮影物体（壁）である場
合の、本発明の実施の形態１の距離測定方法を説明する
ための図である。

【図７】移動方向とは平行しない被撮影物体である場合
の、本発明の実施の形態１の距離測定方法を説明するた
めの図である。

【図８】図７中の、一部を取り出して示す図である。

【図９】移動経路が円周を描く場合の、本発明の実施の
形態１の距離測定方法を説明するための図である。

【図１０】被撮影物体が円弧でない場合の、本発明の実
施の形態１の距離測定方法を説明するための図である。

【図１１】本発明の実施の形態１の距離測定方法におい
て、２台のラインセンサカメラの設置方法の一例を示す
図である。

【図１２】本発明の実施の形態２の距離測定方法を説明
するための図である。

【図１３】図１２中の、一部を取り出して示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１…撮影位置、１０２，４０８，５０２…移動方
向、１０３，４０２，５０５，７０３，８０３…被撮影
物体、１０４，４０３，４１０…撮影方向、１０５…カ
メラ方向１、１０６…カメラ方向２、１０７，４０４，
５０３…カメラ角度１、１０８，４０５，５０４…カメ
ラ角度２、２００…車両、２０１、２０２…補正後の長
尺画像、２０３…画像照合により対応付けられた場所、
２１０，２２０…建物、３０１…画像１、３０２…画像
２、３０３…位置情報、３０４…移動量補正画像１、３
０５…移動量補正画像２、３０６…画像移動量定数、３
０７…距離差分情報、３０８…距離計測結果、３０９…
移動量補正処理、３１０…画像照合処理、３１１…被撮
影物体距離計算処理、４０１，７０１，８０１…撮影位
置１、４０６…撮影位置１からカメラ角度１で撮影され
る位置、４０７…撮影位置２からカメラ角度２で撮影さ
れる位置、４０９，７０２，８０２…撮影位置２、４１
１…撮影位置２からカメラ角度１で撮影される位置、４
１２…撮影位置２からカメラ角度２で撮影される位置、
４１３…同一物体検知距離、４１４，７０４，８０４…
撮影物体距離、５０１…移動経路（または、移動ライ
ン）、５０６…同一物体検知距離１、５０７…同一物体
検知距離２、５０８…撮影物体距離１、５０９…撮影物
体距離２、９０１…撮影点１、９０２…撮影点２、Ｍ…
観測点、Ｐ…交点。

フロントページの続き (72)発明者 新井 啓之 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 塩 昭夫 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5J062 BB01 CC07 FF04 5L096 CA16 FA34 FA54 FA66 GA08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動方向に垂直な方向に対して撮影方向
   が互いに対称になるように設置され、移動しながら被撮
   影物体のライン画像を撮影する２台の画像撮影手段と、 前記２台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、
   撮影位置情報とを対応付けて記憶する画像記憶手段と、 前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像を、前記画
   像記憶手段に記憶された位置情報に基づき、移動速度に
   依存しないライン画像に補正する移動量補正手段と、 前記移動量補正手段から出力される、前記移動速度に依
   存しない各ライン画像を照合し、前記各ライン画像間で
   の前記被撮影物体像の時間方向のずれを求める画像照合
   手段と、 前記画像照合手段から出力される前記時間方向のずれ
   と、前記２台の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前
   記２台の画像撮影手段の移動経路から前記被撮影物体ま
   での最短距離を計算する距離算出手段とを有することを
   特徴とする距離測定装置。
2. 【請求項２】 移動方向に垂直な方向に対して撮影方向
   が互いに対称になるように設置され、移動しながら被撮
   影物体のライン画像を撮影する２台の画像撮影手段と、 前記２台の画像撮影手段の移動速度を計測する移動速度
   計測手段と、 前記２台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、
   撮影位置情報とを対応付けて記憶する画像記憶手段と、 前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像間の画像を
   照合し、前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時
   間方向のずれを求める画像照合手段と、 前記画像照合手段から出力される前記時間方向のずれ
   と、前記２台の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前
   記２台の画像撮影手段の移動経路から前記被撮影物体ま
   での最短距離を計算する距離算出手段とを有する距離測
   定装置であって、 前記２台の画像投影手段は、前記移動速度計測手段で計
   測された移動速度に反比例する時間間隔毎に、ライン画
   像を撮影することを特徴とする距離測定装置。
3. 【請求項３】 前記各ライン画像を撮影する撮影ライン
   は、上下垂直であることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の距離測定装置。
4. 【請求項４】 前記２台の画像投影手段は、円周上を移
   動し、 前記撮影方向は、前記円周の中心から前記２台の画像投
   影手段の撮影位置を結ぶ線に対して互いに対称な方向に
   向くことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
   か１項に記載の距離測定装置。
5. 【請求項５】 移動方向に垂直な方向に対して撮影方向
   が互いに対称になるように設置された２台の画像撮影手
   段を移動させながら、当該２台の画像撮影手段により被
   撮影物体のライン画像を撮影する過程１と、 前記２台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、
   撮影位置情報とを対応付けて画像記憶手段に記憶する過
   程２と、 前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像を、前記画
   像記憶手段に記憶された位置情報に基づき、移動速度に
   依存しないライン画像に補正する過程３と、 前記過程３で補正された前記移動速度に依存しない各ラ
   イン画像間の画像を照合し、前記各ライン画像間での前
   記被撮影物体像の時間方向のずれを求める過程４と、 前記過程４で得られた前記時間方向のずれと、前記２台
   の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前記２台の画像
   撮影手段の移動経路から前記被撮影物体までの最短距離
   を計算する過程５とを有することを特徴とする距離測定
   方法。
6. 【請求項６】 移動方向に垂直な方向に対して撮影方向
   が互いに対称になるように設置された２台の画像撮影手
   段の移動速度を計測する過程１と、 前記２台の画像投影手段を移動させながら、前記過程１
   で計測された移動速度に反比例する時間間隔毎に、前記
   ２台の画像投影手段により被撮影物体のライン画像を撮
   影する過程２と、 前記２台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、
   撮影位置情報とを対応付けて画像記憶手段に記憶する過
   程３と、 前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像間の画像を
   照合し、前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時
   間方向のずれを求める過程４と、 前記過程４で得られた前記時間方向のずれと、前記２台
   の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前記２台の画像
   撮影手段の移動経路から前記被撮影物体までの最短距離
   を計算する過程５とを有することを特徴とする距離測定
   方法。
7. 【請求項７】 前記各ライン画像を撮影する撮影ライン
   は、上下垂直であることを特徴とする請求項５または請
   求項６に記載の距離測定方法。
8. 【請求項８】 前記２台の画像投影手段は、円周上を移
   動し、 前記撮影方向は、前記円周の中心から前記２台の画像投
   影手段の撮影位置を結ぶ線に対して互いに対称な方向に
   向くことを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれ
   か１項に記載の距離測定方法。