JP2004257952A - Distance measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、カメラの自動焦点機構に用いられる距離測定方法で、互いに空間的に異なるレンズを通した光路を介して測定すべき対象の映像が結像される1対の光センサアレイを有し、該光センサアレイの各光センサの受光強度に応じた映像出力信号により前記対象までの距離を測定する距離測定方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、三角測距の原理に基づく距離測定原理図である。被写体55の光がレンズ51、52を通して、フォトセンサアレイ53、54上に被写体像56、57として結像する。点P6、点P7は、正面の無限遠からレンズ51、52の中心点P2、P3を通過する光線(光軸58、59)とフォトセンサアレイ53、54との交点である。点P6と点P7の間の距離をB、フォトセンサアレイ53、54とレンズ51、52との距離をf(レンズ51、52の焦点距離と略等しい)とする。また、光軸58、59からの被写体像56、57のずれをX1、X2とし、このX1とX2を足した長さをXとする。尚、61は測定系を示す。
【0003】
ここで三角P1P2P4と三角形P2P5P6および三角形P1P4P3と三角形P3P7P8はそれぞれ相似であることから、被写体55までの距離dは次式で求められる。
【0004】
【数1】
d=B・f/(X1+X2)=B・f/X
Xは被写体55が無限遠にあるとき、すなわち二つの被写体像56、57がレンズ51、52の光軸58、59とフォトセンサアレイの交点にある場合を基準とした2像の相対変位である。Bとfは定数であるので、Xを検出することで距離dを求めることができる。
この三角測距の原理に基づき構成された距離検出装置の構成を図8に示す。図8において、53,54は図7に示すものと同じフォトセンサアレイであり、62,63はA/D変換器である。フォトセンサアレイ53,54内の各センサからのアナログ出力はA/D変換器62,63によりデジタル信号に変換される。また、64はマイクロコンピュータのような演算処理装置(以下、マイコンという)で、2つの像の相対変位Xを求め、このXにより撮像レンズの制御を行う。このように、かかる距離検出装置はマイコンを用いてシステムを組むのが一般的である。また、距離測定装置における相対変異Xを求める動作は、概略以下のとおりである、
いま、A/D変換されたフォトセンサアレイ53,54の出力値をそれぞれL(1),L(2),・・・,L(M1), R(1),R(2),・・・,R(M2)とし、X=i・p(pはフォトセンサピッチ)という2つの像の相対変位に対する、像の不一致度を示す評価関数f(i)を求める。評価関数f(i)は例えば(1)式や(2)式で与えられる。
【0005】
【数2】
【0006】
【数3】
もし、フォトセンサアレイ53,54上の2つの像が相対的にi0フォトセンサピッチずれているとすれば、f(i0)=0となる。ただし、通常は前記Xが完全にフォトセンサピッチの整数倍になることや、2つのフォトセンサからの被写体像信号の形が(相対的にずれていることを除き)完全に同じになることは少ないので、f(i0)>0となる。これ考え方に基づき、距離測定装置はf(i)の最小値を与えるi=i0を求めて、i0もしくはこれにフォトセンサピッチpを乗じたものをXとする。また、被写体像信号L(j)およびR(j)のうち、f(i)の計算に使われる部分をf(i)の演算領域と定義する。なお、より高精度な検出を行うために通常はf(i0),f(i0−1),f(i0−2),f(i0+1),f(i0+2)を用いて補間計算を実施するが、その詳細については説明を省略する。
フォトセンサアレイ53,54の出力にノイズがのると前記相対変位Xすなわち距離検出の精度に悪影響を与えるため、例えば特許文献1のように種々の対策が考案されてきた。
特許文献1は被写体のバックに図7の70のような照明や太陽といった光源があり、その光源からの光により被写体の像信号が変化してしまう、いわゆるフレアがある場合、フォトセンサアレイ53とレンズ51で構成される光学系とフォトセンサアレイ54とレンズ52で構成される光学系の視差により一方の光学系に強いフレアが生じた場合の対処に関するものである。すなわち、図7の構成を図9のように描きなおすと、領域LRが2つのフォトセンサ51および53に共通に投影される領域、領域RRがフォトセンサ54にのみ投影される領域、領域LLがフォトセンサ53にのみ投影される領域となる。領域LLもしくはRRに上述の光源があると、片方のフォトセンサのみその影響を受けることになる。例えば、図7の光源70のように領域RRにフレアの発生源があると、図10(a)に示す正常時の被写体像信号が、図10(b)に示すように信号Rの左側の端部がフレアのため特に大きく変形したものになってしまう。特許文献1はこの場合のフレアの影響を除去して、正確な測距を行おうとするものである。なお、図9においてL1,R1はそれぞれ2つのフォトセンサアレイ53,54の最端部のセンサのセンサNOである。該センサNOは図10の横軸となっていて、図10の横軸の最も左側がL1,R1となっている。また、図10のL,Rはそれぞれフォトセンサアレイ53,54から出力される被写体像信号である。
すなわち、フレアがある状況では、被写体から光に光源70からの光が加算されて被写体像信号全体がバイアスされる形でかさ上げされ、さらに光源70の影響が2つのフォトセンサアレイ53,54で異なるため、それぞれの被写体像信号がバイアス分を差し引いても一致しない部分ができてしまう。2つの被写体像信号の差がバイアス分だけであれば、そのバイアスを相殺するように2つの被写体像信号の平均値差を一方の被写体像信号に対し加算もしくは減算する補正を行えば良いが、図10(b)に示すように被写体像信号の一部変形が起こっている場合に対しては有効ではない。このような被写体に対し特許文献1では2つの被写体像信号に関し、視差の影響の出ない部分に制限してバイアス補正する方法や一方の被写体像信号に少しずつバイアスを加えていき、その都度2つの被写体像信号の一致度を判断してその一致度が所定値より低くなったときに補正完了とする方法が示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−250857号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1などのようにフレアに対し2つのフォトセンサアレイから得られる2つの被写体像信号の一方にバイアスを加える方法は、エッジノイズがあるものには適さないものである。エッジノイズとは、被写体の高いコントラストにより、上述の演算領域の一方だけに、端部の被写体像信号の急激な変化が現れるものである。これは、例えば、領域LRと領域RRの境界近傍に高いコントラスト変化部があり、フォトセンサアレイ54にのみその変化部が投影されると、図11(a)に示すように被写体像信号Rだけにエッジでの急激な変化ERが生じるからである。また、領域LRと領域LLの境界近傍に高いコントラスト変化部があると、同様に図11(b)に示すように被写体像信号Lだけにエッジでの急激な変化ELが生じることもある。さらに、ER,ELは、領域LRと領域RRの境界近傍もしくは領域LRと領域LLの境界近傍に高いコントラスト変化部がある場合だけではなく、領域LRにある被写体に対する被写体像信号の一部を切り取って上述の演算領域とするときに、切り取る部分の近傍付近に高いコントラスト変化があるときも生じることがある。ER,ELは被写体のコントラストによるもので、正確に言えばノイズではないが、演算領域において2つの被写体像信号の片方だけに現れ、相対変位Xを求める際の誤差要因となるので、エッジノイズと呼ばれる。エッジノイズは、演算領域において、最端部の被写体像信号に大きな変化を与えて演算領域の相似性を崩すが、他の被写体像信号の相似性は保たれるため、主に補間計算の精度に影響を与えて高精度な距離測定を妨げる。エッジノイズは上述のように被写体自体のコントラストによるものであり、これにより他の部分の被写体像信号にバイアスを乗せるということはないため、フレア対策のように一方の被写体像信号にバイアスを与えて補正するという手法では対処できない。
【0009】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、少なくともf(i0)の演算領域の被写体像信号にエッジノイズがあるかどうかを判定し、エッジノイズがあると判定した場合は被写体像信号を適切に補正することにより、高精度な距離測定を行うことのできる距離測定方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、被写体から放射または反射される光束のうちの互いに異なる部分の光束を2つのフォトセンサアレイ上にそれぞれ投影し、該各フォトセンサアレイ上に形成される被写体像の相対変位から前記被写体までの距離を求めるために、
前記2つのフォトセンサアレイから出力される2つの被写体像信号より前記フォトセンサアレイのセンサピッチのi(整数)倍の変位量に対する前記2つの被写体像の不一致度を示す尺度f(i)とその最小値を与えるiの値i0を求め、該i0またはこれにフォトセンサピッチを乗じた値、もしくは該i0およびその前後のi0−1,i0−2,i0+1,i0+2に対応する関数値f(i0),f(i0−1),f(i0−2),f(i0+1),f(i0+2)をそれぞれ求めてこれらの値の一部もしくは全部を用いて推定したf(i)の最小値f(x)を与えるxまたはこれにフォトセンサピッチを乗じた値を、前記相対変位とする距離測定方法において、
前記2つの被写体像信号において前記関数値f(i0),f(i0−1),f(i0−2),f(i0+1),f(i0+2)の計算に使われる演算領域のうち、少なくとも前記f(i0)の演算領域における前記2つの被写体像信号を比較し、一方の端部に他方の端部にはないノイズがあるかを判定し、ノイズがあると判定された場合は前記演算領域における端部の被写体像信号の補正を行ってから前記尺度f(i)を再計算して相対変位を求めるようにしたことを特徴。
【0011】
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記距離測定方法が、前記一方の演算領域の端部の前記ノイズが、当該箇所には投影されるが前記他方の演算領域の端部には投影されない前記被写体の部分の状態に起因するものについて判定することを特徴。
請求項3に係る発明は、請求項1または2に係る発明において、前記演算領域をそれぞれの画素数が均等になるように分割領域に分割し、前記2つのフォトセンサアレイからそれぞれ出力される被写体像信号について前記分割領域ごとに不一致度を評価し、端部を含む前記分割領域の不一致度が端部を含まない分割領域の不一致度より大きいと判断されるときに、ノイズがあると判定することを特徴とする。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明において、前記分割領域の不一致度を、前記分割領域における前記2つのフォトセンサアレイの対応する画素よりそれぞれ出力される被写体像信号の差の絶対値の総和を計算することにより求め、端部を含む領域の不一致度がそれ以外の領域の不一致度の平均値の1.2倍以上であるとき、ノイズがあると判定することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1または2に係る発明において、前記演算領域の最端部の画素と該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号の差を、前記二つのフォトセンサアレイ間で比較してノイズがあるかを判定することを特徴とする。
【0013】
請求項6に係る発明は、請求項5に係る発明において、A/D変換器により前記該2つのフォトセンサアレイからそれぞれ出力される被写体像信号をデジタル化し、前記前記演算領域の最端部の画素と該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号の差が前記A/D変換機の最小分解能のn倍以上であるときノイズがあると判定することを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項6に係る発明において、前記nが2であることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、請求項5に係る発明において、前記演算領域の最端部の画素と該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号の差を、右上がり,平坦,右下がりの三つに分類し、どちらか一方の前記演算領域の端部が右上がりで、他方の前記演算領域の端部が右下がりである場合にノイズがある、と判定することを特徴とする。
【0014】
請求項9に係る発明は、請求項1ないし8のいずれかに係る発明において、ノイズがあると判定された場合、前記演算領域の最端部の画素と該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号の差の絶対値を前記2つの被写体像信号間で比較し、前記被写体像信号の差の絶対値が大きい方の前記被写体像信号にノイズがあると判断することを特徴とする。
請求項10に係る発明は、請求項9に係る発明において、ノイズがあると判定された場合、ノイズがあると判断された前記被写体像信号について、前記演算領域の最端部の画素による出力される被写体像信号を、該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号に置き換えることにより前記端部の被写体像信号の補正を行うことを特徴とする。
【0015】
請求項11に係る発明は、請求項1ないし8のいずれかに係る発明において、ノイズがあると判定された場合、一方の前記演算領域の最端部の画素および該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号を、他方の前記被写体像信号の演算領域の最端部の画素および該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号に一致するようにして前記端部の前記被写体像信号の補正を行うことを特徴とする。
請求項12に係る発明は、請求項9に係る発明において、ノイズがあると判定された場合、ノイズがあると判断された前記被写体像信号の前記演算領域の最端部の画素および該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号をそれぞれSE1,SE2、他方の演算領域の最端部の画素および該最端部の画素よりひとつ内側の画素より出力される被写体像信号をそれぞれST1,ST2とし、SE1をSE2+(ST1−ST2)で置き換えることにより前記被写体像信号の補正を行うことを特徴とする。
【0016】
請求項13に係る発明は、請求項9に係る発明において、ノイズがあると判定された場合、ノイズがあると判断された前記被写体像信号について、前記演算領域の最端部の画素より出力される被写体像信号を、該最端部の画素より内側の画素より出力される被写体像信号より外挿したものに置き換えることにより前記端部の前記被写体像信号の補正を行うことを特徴とするに。
請求項14に係る発明は、請求項13に係る発明において、前記ノイズがあると判断された前記被写体像信号の前記演算領域の最端部の画素より出力される被写体像信号をSE1、該最端部の画素より内側の2つの画素より出力される被写体像信号を前記最端部の画素に近い画素順にそれぞれSE2,SE3とすると、前記外挿したものが(2×SE2−SE3)であることを特徴とする。
【0017】
請求項15に係る発明は、請求項13に係る発明において、前記ノイズがあると判断された前記被写体像信号の前記演算領域の最端部の画素より出力される被写体像信号をSE1、該最端部の画素より内側の3つの画素より出力される被写体像信号を前記最端部の画素に近い画素順にそれぞれSE2,SE3,SE4とすると、前記外挿したものが(2.5×SE2+0.5×SE4−2×SE3)であることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明は、まず2つのセンサアレイから出力される被写体像信号L(j)およびR(j)から、2つの像の相対変位に対する像の不一致度を示す評価関数f(i)を計算してその最小値f(i0)を求め、f(i0)のみの演算領域、もしくはf(i0),f(i0−1),f(i0−2),f(i0+1),f(i0+2)のうち補間演算に使われるものの演算領域において、その部分の被写体像信号にエッジノイズがあるかどうかを判定して、エッジノイズがあると判定した場合は被写体像信号を適切に補正することにより、高精度な距離測定方法を提供するものである。
【0019】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
【0020】
【実施例1】
図1は、エッジノイズの判定を行うこの発明の第1の実施例について説明するための図である。図1に示すL,Rは例えば図10(b)のL,Rの右側部分を演算領域として抽出し、横軸の位置を揃えて示したものでELがある場合の例である。この演算領域のセンサを5つの分割領域A1,A2,A3,A4,A5にそれぞれが同じ数のセンサを含むように等分割する。そして、分割領域Aiごとに当該分割領域内の被写体像信号LAi(j),RAi(j)の不一致度g(Ai)を次式により求める。
【0021】
【数4】
(3)式で求められる不一致度は、図1において実線で示されるLと破線で示されるRに挟まれた領域の面積に相当し、ELのある分割領域A5を除き、大差のないものになる。分割領域A5のみは、ELのため曲線Lと曲線Rの相似性が著しくくずれ、不一致度g(A5)が他の分割領域より大きくなる。図1はELを想定したものであるが、ERを想定するとERは分割領域A1に現れるため不一致度g(A1)が他の分割領域より大きくなる。また、A2〜A4はエッジノイズの影響を受けることがないため、この部分の不一致度を基準値として分割領域A1およびA5の不一致度と比較し、分割領域A1およびA5の不一致度の方が大きいと判断されたら、端部の分割領域A1もしくはA5にエッジノイズがあると判断できる。すなわち、g(A2)〜g(A4)の平均値gAVEでg(A1),g(A5)を除した比をそれぞれhA1,hA5とすると、hA1,hA5が基準値K1以上であるときにエッジノイズがあると判断する。実験ではK1=1.2程度で良好な結果を得ることができた。
【0022】
【実施例2】
図2は、エッジノイズの判定を行うこの発明の第2の実施例について説明するための図である。図2は図1の分割領域A5を拡大表示し、さらに個々のセンサ出力もプロットしたものである。図中に丸で示したL(n−4),・・・,L(n)およびR(n−4),・・・,R(n)はそれぞれ分割領域A5に含まれるフォトセンサアレイ53(L),54(R)の(n−4),・・・,n番目のセンサ出力を示す点である。本実施例は、エッジノイズがあればLとRで端部の傾きは異なる、という考え方に基づき判定するものである。すなわち、フォトセンサアレイの出力L,Rの端部の傾きをそれぞれ(L(n)−L(n−1))および(R(n)−R(n−1))により求めて比較し、2つの傾きの差の絶対値が基準値K2以上であるときに、端部の被写体像信号に差がある、すなわちエッジノイズありと判定する。図8に示すように、通常はフォトセンサアレイより出力される被写体像信号はまずA/D変換器によりデジタル化されるため、基準値K2についてはA/D変換器の最小分解能を単位としてそのn倍とするのがよい。A/D変換器の量子化誤差等を考えると、nとしては2もしくはそれ以上の値とするのが適当である。
なお、エッジノイズがあると判定された場合にLとRのどちらにエッジノイズがあるかを判断するためには、(L(n)−L(n−1))および(R(n)−R(n−1))の絶対値を比較し、大きい方の被写体像信号にエッジノイズがあるとすればよい。この判断方法は、実施例1においても適用できる。
【0023】
【実施例3】
図3は、エッジノイズの判定を行うこの発明の第3の実施例について説明するための図である。図3は図2の右端の2つセンサ出力(被写体像信号)L(n−1),L(n)およびR(n−1),R(n)に注目した図である。本実施例では傾き(L(n)−L(n−1))および(R(n)−R(n−1))をその値により右上がり,平坦,右下がりに分類し、その結果によりL,R2つの被写体像信号の比較を行う。分類については、実施例2と同様にA/D変換器の最小分解能を単位として、(L(n)−L(n−1))もしくは(R(n)−R(n−1))がn1(>0)倍以上であれば右上がり、−n1倍より小さければ(絶対値は大きい)右下がり、それ以外なら平坦とすればよい。これは、図2に示すようにL(n−1),R(n−1)を基準にしてそれに対しA/D変換器の最小分解能の−n1〜+n1倍の範囲にある領域C2にL(n),R(n)があれば平坦、C2より上の領域C1にあれば上向き、領域C3にあれば下向きと判断していることに相当する。LとRが同じもしくは隣接した(右上がりと平坦、もしくは平坦と右下がり)分類になる場合は両者に大きな差はなく、エッジノイズはないと判定する。隣接した分類でも大きな差はないとするのは、例えば上述のC1とC2の境界近傍にL(n)とR(n)がある場合を考えているためである。一方が右上がりで他方が右下がりのときに、両者は差があり、すなわちエッジノイズがあると判定する。図3はERに関する説明を行うための図であるが、ELについても領域A1における左端の2センサの被写体像信号出力を用いて同様に判定することができる。
また、エッジノイズがあると判断された場合にLとRのどちらにエッジノイズがあるかを判断する方法は、実施例2と同じである。
【0024】
【実施例4】
図4は、エッジノイズがあると判定された場合、その対策として被写体像信号出力の補正を行うこの発明の第4の実施例について説明するための図である。図4は図2の被写体像信号を補正する例である。上述の判断方法により、補正すべき信号はLではなくRであることが既に判断されていて、その結果を受けてR(n)を補正するものである。本実施例においては、相対変位Xを求める際にはR(n)は誤差要因でしかないのでこのデータを廃棄し、隣接した画素からの像出力R(n−1)に置き換えて補正を行う。図4はERの信号Rに対する処理を示すものであるが、補正すべき信号がLである場合やELに対しても同様に処理を行うことができる。この方法は、後述する外挿方式に比べ演算時間が短いという特徴がある。
【0025】
【実施例5】
図5は、エッジノイズがあると判定された場合、その対策として被写体像信号出力の補正を行うこの発明の第5の実施例について説明するための図である。本実施例は端部の波形をLとRで同じものにするという考えに基づき、R(n−1)R(n)間の傾きをL(n−1)L(n)間の傾きに揃える補正を行っている。すなわち、R(n)について次式による置き換えを行う。
【0026】
【数5】
R(n)=R(n−1)+(L(n)−L(n−1)) ・・・(4)
これにより、図5に示すように、R(n−1)とR(n)を結ぶ直線とL(n−1)とL(n)を結ぶ直線が平行となり、同じ波形とすることができる。図5はERに対する例であるが、ELに対しても同様に処理を行うことができる。なお、本補正方法においては補正を適用する被写体像信号をエッジノイズがあると判断された被写体像信号に限るものではない。これは、どちらの被写体像信号を補正しても補正後は同じ評価関数f(i)を与えるからである。
【0027】
【実施例6】
図6は、エッジノイズがあると判定された場合、その対策として被写体像信号出力の補正を行うこの発明の第6の実施例および後述する第7の実施例について説明するための図である。図6も実施例4と同様にエッジノイズがあると判断されたR(n)を補正するものである。第6および第7に実施例は関数のテイラー展開の考え方に基づき補正を行う。関数F(x)に関するテイラー展開は次式で与えられる。
【0028】
【数6】
F(x0+x)=F(x0)+xF(1)(x0)+(x2/2)F(2)(x0)+・・・ ・・・(5)
ここで、F(1)(x)およびF(2)(x)はそれぞれ関数F(x)の一次微分関数、二次微分関数である。実施例6では、(5)式の一次微分の項まで使い、一次微分値を差分で近似することにより、R(n)について次式による置き換えを行う。
【0029】
【数7】
これはERの信号Rに対する処理を示すものであるが、補正すべき信号がLである場合やELに対しても同様に処理を行うことができる。
【0030】
【実施例7】
実施例7は(5)式のニ次微分の項まで使って補正を行うものである。二次微分は差分の差をとることで近似することにより、R(n)について次式による置き換えを行う。
【0031】
【数8】
これはERの信号Rに対する処理を示すものであるが、補正すべき信号がLである場合やELに対しても同様に処理を行うことができる。
また、本発明はテイラー展開の二次微分の項までを利用しているが、より高次の微分項を使ったものも同様に考えることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、2つのフォトセンサアレイから出力される被写体像信号にエッジノイズがあるかを判定し、エッジノイズがあると判定された場合は必要に応じてどちらの被写体像信号にエッジノイズがあるかを判断してそのエッジノイズがある部分の被写体像信号を適切に補正することにより、高精度な距離測定を行うことのできる距離測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例を説明するための図である。
【図2】第2の実施例を説明するための図である。
【図3】第3の実施例を説明するための図である。
【図4】第4の実施例を説明するための図である。
【図5】第5の実施例を説明するための図である。
【図6】第5および第6の実施例を説明するための図である。
【図7】三角測距の原理に基づく距離測定原理図である。
【図8】距離検出装置の構成を示す図である。
【図9】距離測定における視差を説明するための図である。
【図10】フォトセンサアレイより出力される被写体像信号に関しそれぞれ、(a)は正常な被写体像信号の例、(b)はフレアのある被写体像信号の例を示す図である。
【図11】エッジノイズのある被写体像信号の例を示す図である。
【符号の説明】
51,52 レンズ
53,54 フォトセンサアレイ
55 被写体
56,57 被写体像
58,59 光軸
62,63 A/D変換器
64 演算処理装置(マイコン)
70 光源
L フォトセンサアレイ53より出力される被写体像信号
R フォトセンサアレイ54より出力される被写体像信号
LL,LR,RR フォトセンサアレイの視野を区分した領域
A1〜A5 演算領域を等分割した領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides, for example, a pair of optical sensor arrays on which an image of an object to be measured is formed via an optical path through spatially different lenses, in a distance measuring method used for an automatic focusing mechanism of a camera. The present invention relates to an improvement in a distance measuring method for measuring a distance to the target by using a video output signal corresponding to a received light intensity of each optical sensor of the optical sensor array.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a principle diagram of distance measurement based on the principle of triangulation. Light from the
[0003]
Here, since the triangles P 1 P 2 P 4 and P 2 P 5 P 6 and the triangles P 1 P 4 P 3 and P 3 P 7 P 8 are similar to each other, the distance d to the
[0004]
(Equation 1)
d = B · f / (X1 + X2) = B · f / X
X is a relative displacement between two images when the
FIG. 8 shows a configuration of a distance detection device configured based on the principle of the triangulation. 8, 53 and 54 are the same photo sensor arrays as those shown in FIG. 7, and 62 and 63 are A / D converters. Analog outputs from the sensors in the
Now, the output values of the
[0005]
(Equation 2)
[0006]
[Equation 3]
If, if two of the image on the
Since noises on the outputs of the
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses a case in which a light source such as illumination or the sun as shown in FIG. 7 is provided on the back of a subject, and when there is a so-called flare in which the image signal of the subject changes due to the light from the light source, the
That is, in a situation where there is a flare, the light from the
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-250857
[Problems to be solved by the invention]
A method of applying a bias to one of two subject image signals obtained from two photosensor arrays with respect to flare as in
[0009]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to determine whether or not there is edge noise in a subject image signal in at least a calculation area of f (i 0 ). It is another object of the present invention to provide a distance measurement method capable of performing a highly accurate distance measurement by appropriately correcting the subject image signal when it is determined that
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above problem, the invention according to
A scale f (i) indicating the degree of inconsistency of the two subject images with respect to a displacement of i (integer) times the sensor pitch of the photosensor array from the two subject image signals output from the two photosensor arrays, and its scale. obtains the value i 0 of i giving the minimum value, the i 0 or this value multiplied by a photosensor pitch or the i 0 and before and after the i 0 -1,, i 0 -2 ,
The two object image signals are used for calculating the function values f (i 0 ), f (i 0 -1), f (i 0 -2), f (i 0 +1), and f (i 0 +2). The two object image signals in at least the calculation area of f (i 0 ) in the calculation area are compared, and it is determined whether one end has noise that is not present in the other end. If it is determined, the object image signal at the end in the calculation area is corrected, and then the scale f (i) is recalculated to obtain the relative displacement.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, the distance measuring method is configured such that the noise at an end of the one operation area is projected to the corresponding location, but the end of the other operation area is projected. The determination is made on what is caused by the state of the part of the subject that is not projected on the part.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the calculation region is divided into divided regions so that the number of pixels of each of the calculation regions is equal, and the object output from each of the two photosensor arrays is provided. The degree of mismatch is evaluated for each of the divided regions of the image signal, and when it is determined that the degree of mismatch of the divided region including the end is larger than the degree of mismatch of the divided region not including the end, it is determined that there is noise. It is characterized by the following.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the third aspect, the degree of inconsistency of the divided areas is determined by calculating an absolute value of a difference between subject image signals output from corresponding pixels of the two photosensor arrays in the divided areas. It is determined by calculating the sum of the values, and when the degree of inconsistency of the area including the end is 1.2 times or more the average value of the degree of inconsistency of the other areas, it is determined that there is noise. .
The invention according to claim 5 is the invention according to
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect, an object image signal output from each of the two photosensor arrays is digitized by an A / D converter, and When a difference between a pixel and a subject image signal output from a pixel one inner side of the pixel at the end is at least n times the minimum resolution of the A / D converter, it is determined that there is noise. .
The invention according to claim 7 is the invention according to
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect, a difference between a subject image signal output from a pixel at the extreme end of the calculation area and a pixel one inside the pixel at the extreme end is increased to the right. , Flat, and lower right, and it is determined that there is noise when one end of the operation area is upward right and the other end of the operation area is lower right. It is characterized by.
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, when it is determined that there is noise, the pixel at the extreme end of the calculation area and one pixel inside the pixel at the extreme end are calculated. Comparing the absolute value of the difference between the subject image signals output from the pixels between the two subject image signals, and determining that the subject image signal having the greater absolute value of the difference between the subject image signals has noise; It is characterized by.
According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, when it is determined that there is noise, the subject image signal determined to have the noise is output by a pixel at an end portion of the calculation area. The object image signal at the edge is corrected by replacing the object image signal with an object image signal output from a pixel one inside the pixel at the end.
[0015]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, when it is determined that there is noise, one pixel is located at the end of one of the operation regions and one of the pixels at the end. The subject image signal output from the inner pixel is made to coincide with the subject image signal output from the pixel at the extreme end of the calculation area of the other subject image signal and the pixel one inside the pixel at the extreme end. And correcting the subject image signal at the end portion.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, when it is determined that there is noise, a pixel at an extreme end of the calculation region of the subject image signal determined to have noise and the extreme end SE1 and SE2, respectively, the subject image signals output from the pixels one inward from the pixels of the part, and the subject image signals output from the pixels at the extreme end of the other operation area and the pixels one inside the extreme end pixels Are ST1 and ST2, respectively, and the subject image signal is corrected by replacing SE1 with SE2 + (ST1-ST2).
[0016]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, when it is determined that there is noise, the subject image signal determined to have the noise is output from a pixel at an end portion of the calculation area. And correcting the subject image signal at the end by replacing the subject image signal with a signal extrapolated from a subject image signal output from a pixel inside the pixel at the extreme end. .
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the subject image signal output from the pixel at the end of the operation area of the subject image signal determined to have the noise is SE1, Assuming that the subject image signals output from the two pixels inside the end pixels are SE2 and SE3 in the order of pixels closest to the end pixel, the extrapolated one is (2 × SE2−SE3). It is characterized by the following.
[0017]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the subject image signal output from the pixel at the end of the operation area of the subject image signal determined to have the noise is SE1, Assuming that the subject image signals output from the three pixels inside the end pixel are SE2, SE3, and SE4 in the order of pixels closest to the end pixel, the extrapolated one is (2.5 × SE2 + 0. 5 × SE4-2 × SE3).
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, first, an evaluation function f (i) indicating the degree of inconsistency of the images with respect to the relative displacement of the two images is calculated from the subject image signals L (j) and R (j) output from the two sensor arrays. the determined minimum value f (i 0), f ( i 0) calculation region only or f (i 0),, f (i 0 -1), f (i 0 -2), f (
[0019]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention for determining edge noise. L shown in FIG. 1, R extracts Figure 10 (b) L, the right portion of the R a calculation region for example, an example in which in shows align the position of the horizontal axis is E L. The sensors in this calculation area are equally divided into five divided areas A1, A2, A3, A4, and A5 so that each includes the same number of sensors. Then, the degree of mismatch g (Ai) between the subject image signals L Ai (j) and R Ai (j) in each of the divided areas Ai is determined by the following equation.
[0021]
(Equation 4)
(3) the inconsistency sought expression is equivalent to the area of the region between the R represented by L and the broken line indicated by the solid line in FIG. 1, except for the divided area A5 with E L, having no significant difference become. Only the divided region A5 is collapsed significantly similarity of the curve L and the curve R for E L, inconsistency g (A5) is greater than the other divided area. Although FIG. 1 is obtained by assuming the E L, E R assuming E R is the inconsistency g to appear in the divided area A1 (A1) is larger than the other divided area. Since A2 to A4 are not affected by the edge noise, the degree of mismatch between the divided areas A1 and A5 is larger than the degree of mismatch between the divided areas A1 and A5 using the degree of mismatch at this portion as a reference value. , It can be determined that there is edge noise in the end divided region A1 or A5. That is, assuming that the ratios obtained by dividing g (A1) and g (A5) by the average value g AVE of g (A2) to g (A4) are h A1 and h A5 , respectively, h A1 and h A5 are equal to or more than the reference value K1. Is determined to have edge noise. In the experiment, good results were obtained with K1 = about 1.2.
[0022]
FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention for determining edge noise. FIG. 2 is an enlarged view of the divided area A5 in FIG. 1 and plots individual sensor outputs. L (n−4),..., L (n) and R (n−4),..., R (n) indicated by circles in FIG. (L), (n-4) of 54 (R),..., The point indicating the n-th sensor output. In the present embodiment, the determination is made based on the idea that if there is edge noise, the inclination of the end portions differs between L and R. That is, the inclinations of the ends of the outputs L and R of the photosensor array are obtained by (L (n) -L (n-1)) and (R (n) -R (n-1)) and compared. When the absolute value of the difference between the two inclinations is equal to or greater than the reference value K2, it is determined that there is a difference in the subject image signal at the end, that is, there is edge noise. As shown in FIG. 8, the subject image signal normally output from the photosensor array is first digitized by the A / D converter, so that the reference value K2 is set in units of the minimum resolution of the A / D converter. It is good to make it n times. Considering the quantization error of the A / D converter and the like, it is appropriate to set n to a value of 2 or more.
When it is determined that there is edge noise, to determine which of L and R has the edge noise, it is necessary to determine (L (n) −L (n−1)) and (R (n) − R (n-1)) may be compared to determine that the larger subject image signal has edge noise. This determination method can be applied to the first embodiment.
[0023]
FIG. 3 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention for determining edge noise. FIG. 3 is a diagram focusing on two sensor outputs (subject image signals) L (n-1), L (n) and R (n-1), R (n) at the right end of FIG. In this embodiment, the slopes (L (n) -L (n-1)) and (R (n) -R (n-1)) are classified into right-up, flat, and right-down according to their values. L and R two object image signals are compared. Regarding the classification, (L (n) -L (n-1)) or (R (n) -R (n-1)) is used in units of the minimum resolution of the A / D converter as in the second embodiment. If it is at least n1 (> 0) times, it will rise to the right, if it is less than -n1 times (it will have a large absolute value), it will fall to the right, otherwise it will be flat. This is because, as shown in FIG. 2, L (n-1) and R (n-1) are set as reference values, and the area C2 is in the range of -n1 to + n1 times the minimum resolution of the A / D converter. If (n) and R (n) are present, it is determined that the area is flat, if the area C1 is above C2, it is upward, and if it is in the area C3, it is downward. If L and R are the same or adjacent (upward and flat, or flat and downward), it is determined that there is no large difference between them and that there is no edge noise. The reason why there is no large difference between adjacent classifications is that L (n) and R (n) are considered near the boundary between C1 and C2, for example. When one is rising to the right and the other is falling to the right, it is determined that there is a difference between them, that is, that there is edge noise. Figure 3 is a diagram for an explanation about E R, it can be determined similarly using the subject image signal output of the leftmost 2 sensor in the well region A1 for E L.
When it is determined that there is edge noise, the method of determining which of L and R has edge noise is the same as in the second embodiment.
[0024]
FIG. 4 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention in which, when it is determined that there is edge noise, subject image signal output is corrected as a countermeasure. FIG. 4 shows an example of correcting the subject image signal of FIG. According to the above-described determination method, it is already determined that the signal to be corrected is R instead of L, and R (n) is corrected based on the result. In the present embodiment, when calculating the relative displacement X, R (n) is only an error factor, so this data is discarded, and correction is performed by replacing the data with the image output R (n-1) from an adjacent pixel. . Figure 4 is illustrates a process for signal R E R, can be the signal to be corrected performs processing similarly for the case and E L is L. This method is characterized in that the calculation time is shorter than the extrapolation method described later.
[0025]
Embodiment 5
FIG. 5 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention in which, when it is determined that there is edge noise, a subject image signal output is corrected as a countermeasure. In this embodiment, the slope between R (n-1) R (n) is changed to the slope between L (n-1) L (n) based on the idea that the waveform at the end is the same between L and R. Corrections are made to align. That is, R (n) is replaced by the following equation.
[0026]
(Equation 5)
R (n) = R (n-1) + (L (n) -L (n-1)) (4)
Thereby, as shown in FIG. 5, the straight line connecting R (n-1) and R (n) and the straight line connecting L (n-1) and L (n) become parallel, and can have the same waveform. . Figure 5 is an example for E R, it can be processed similarly for E L. In the present correction method, the subject image signal to which the correction is applied is not limited to the subject image signal determined to have edge noise. This is because the same evaluation function f (i) is given after the correction of either object image signal.
[0027]
FIG. 6 is a diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention and a seventh embodiment which will be described later, in which the subject image signal output is corrected as a countermeasure when it is determined that there is edge noise. FIG. 6 also corrects R (n) determined to have edge noise as in the fourth embodiment. Sixth and seventh embodiments perform correction based on the concept of Taylor expansion of a function. The Taylor expansion for the function F (x) is given by the following equation.
[0028]
(Equation 6)
F (x 0 + x) = F (x 0) + xF (1) (x 0) + (x 2/2) F (2) (x 0) + ··· ··· (5)
Here, F (1) (x) and F (2) (x) are a primary differential function and a secondary differential function of the function F (x), respectively. In the sixth embodiment, R (n) is replaced by the following equation by approximating the primary differential value with the difference by using the first derivative term of the equation (5).
[0029]
(Equation 7)
This is intended to indicate a process for the signal R E R, can be the signal to be corrected performs processing similarly for the case and E L is L.
[0030]
Embodiment 7
In the seventh embodiment, the correction is performed using the second derivative term of the equation (5). R (n) is replaced by the following equation by approximating the second derivative by taking the difference between the differences.
[0031]
(Equation 8)
This is intended to indicate a process for the signal R E R, can be the signal to be corrected performs processing similarly for the case and E L is L.
Further, although the present invention uses the second derivative term of the Taylor expansion, a term using a higher derivative term can be similarly considered.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is determined whether or not there is edge noise in the subject image signals output from the two photosensor arrays. It is possible to provide a distance measuring method capable of performing high-accuracy distance measurement by determining whether or not the subject image signal has edge noise and appropriately correcting the subject image signal in a portion where the edge noise is present. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining a third embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining a fifth embodiment;
FIG. 6 is a diagram for explaining fifth and sixth embodiments.
FIG. 7 is a principle diagram of distance measurement based on the principle of triangulation.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a distance detection device.
FIG. 9 is a diagram for explaining parallax in distance measurement.
10A is a diagram illustrating an example of a normal subject image signal, and FIG. 10B is a diagram illustrating an example of a subject image signal having flare, with respect to a subject image signal output from a photosensor array.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a subject image signal having edge noise.
[Explanation of symbols]
51, 52
70 Light Source L Subject Image Signal R Output from
Claims (15)
前記2つのフォトセンサアレイから出力される2つの被写体像信号より前記フォトセンサアレイのセンサピッチのi(整数)倍の変位量に対する前記2つの被写体像の不一致度を示す尺度f(i)とその最小値を与えるiの値i0を求め、該i0またはこれにフォトセンサピッチを乗じた値、もしくは該i0およびその前後のi0−1,i0−2,i0+1,i0+2に対応する関数値f(i0),f(i0−1),f(i0−2),f(i0+1),f(i0+2)をそれぞれ求めてこれらの値の一部もしくは全部を用いて推定したf(i)の最小値f(x)を与えるxまたはこれにフォトセンサピッチを乗じた値を、前記相対変位とする距離測定方法において、
前記2つの被写体像信号において前記関数値f(i0),f(i0−1),f(i0−2),f(i0+1),f(i0+2)の計算に使われる演算領域のうち、少なくとも前記f(i0)の演算領域における前記2つの被写体像信号を比較し、一方の端部に他方の端部にはないノイズがあるかを判定し、ノイズがあると判定された場合は前記演算領域における端部の被写体像信号の補正を行ってから前記尺度f(i)を再計算して相対変位を求めるようにしたことを特徴とする距離測定方法。The luminous fluxes of different portions of the luminous flux radiated or reflected from the subject are respectively projected onto the two photosensor arrays, and the distance to the subject is calculated from the relative displacement of the subject image formed on each of the photosensor arrays. To ask
A scale f (i) indicating the degree of inconsistency of the two subject images with respect to a displacement of i (integer) times the sensor pitch of the photosensor array from the two subject image signals output from the two photosensor arrays, and its scale. obtains the value i 0 of i giving the minimum value, the i 0 or this value multiplied by a photosensor pitch or the i 0 and before and after the i 0 -1,, i 0 -2 , i 0 + 1, i 0 +2, function values f (i 0 ), f (i 0 -1), f (i 0 -2), f (i 0 +1), f (i 0 +2) are obtained, and one of these values is calculated. A distance measuring method in which x giving the minimum value f (x) of f (i) estimated by using a part or the whole or a value obtained by multiplying x by a photosensor pitch is used as the relative displacement,
The two object image signals are used for calculating the function values f (i 0 ), f (i 0 -1), f (i 0 -2), f (i 0 +1), and f (i 0 +2). The two object image signals in at least the calculation area of f (i 0 ) in the calculation area are compared, and it is determined whether one end has noise that is not present in the other end. If the determination is made, a subject image signal at an end in the calculation area is corrected, and then the scale f (i) is recalculated to obtain a relative displacement.
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Cited By (2)
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JP2007185400A (en) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Univ Waseda | Medical purpose technique evaluation system, technique evaluation device, and program for technique evaluation device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007185400A (en) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Univ Waseda | Medical purpose technique evaluation system, technique evaluation device, and program for technique evaluation device |
JP4544632B2 (en) * | 2006-01-16 | 2010-09-15 | 学校法人早稲田大学 | Medical procedure evaluation system |
JP2013164789A (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Ricoh Co Ltd | Similar image area retrieval device, similar image area retrieval method and similar image area retrieval program |
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