JP2008096162A - 3次元距離計測センサおよび3次元距離計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3次元距離計測センサ100は、第1〜第3の視点V1〜V3から魚眼レンズ特性を有する第1〜第3のカメラ部11l,11r,11dによって測定点Pを撮像した後、各カメラ部で取得された第1〜第3の平面画像から第1〜第3の球面画像3l,3r,3dを形成し、第1及び第2の球面画像により第1の視差を算出し、第1及び第3の球面画像により第2の視差を算出し、各視差に基づく第1及び第2の距離パラメータを統合して第1の視点から測定点までの3次元距離を算出する。第1及び第2の視点を通る直線Rrと第1及び第3の視点を通る直線Rdとは交差しているため、第1又は第2の視差をより確実且つ正確に得られるので、広範囲の測定点に対する3次元距離計測を早く且つより正確に行うことができる。
【選択図】図1
Description
Y. Ohta, M. Watanabe and K. Ikeda, "Improving Depth map byrightangled Trinocular stereo", Proc. of ICPR, 1986, pp.519-521.
ただし、
上記の距離算出手段によれば、3次元距離ρ1が(1)式〜(3)式によって算出される。例えば、第1の距離パラメータの変化に対して第1の視差の変化が0に近い場合、すなわち第1の視差による計測で第1の距離パラメータが大きな誤差を含む可能性がある場合には、(2)式および(3)式における1/|α´12|が0に近くなり、第1の統合パラメータに比べて、第2の統合パラメータが大きくなる。逆に、第2の距離パラメータの変化に対して第2の視差の変化が0に近い場合、すなわち第2の推定距離が誤差を含みやすい場合には、(1)式および(2)式における1/|α´13|が0に近くなり、第2の統合パラメータに比べて、第1の統合パラメータが大きくなる。従って、第1および第2の距離パラメータに含まれる計測誤差の度合いに応じて、第1および第2の統合パラメータが増減されるので、距離パラメータに適度な重み付けがされて測定点の3次元距離が算出される。そのため、広範囲の測定点に対して適切に3次元距離を測定することが可能である。
なお、(7)式〜(9)式では球面座標3lの半径fは便宜的に1としているが、fが1でない場合には、(7)式〜(9)式で表されるu、v、sをそれぞれf倍すればよい。なお、図9では、球面画像3lから形成される経緯度画像6lを示しているが、球面画像3r,3dから形成される経緯度画像は、図9において添え字「l」をそれぞれ「r」,「d」に変えたものに相当する。この際、図9に示した点Lは、経緯度画像6r,6dにおけるL(i,j)に含まれておりエピポーラ線7r,7d上の点を示すことになる。球面画像3r,3dにおける経緯度画像6r,6f上の点Lに対応する点の座標も(7)式〜(9)式と同様の関係で対応付けられる。
ここで、θl、θrおよびθdは、対応点pl,prの座標をpl(ul,vl,sl)、pr(ur,vr,sr)とすると、それぞれ以下の式で表される。
ここで、bsは、本実施形態では、第1の視点Vlと第2の視点V2との間の距離及び第1の視点Vlと第3の視点V3との間の距離である。
ここで、α’1rはd1rによるα1rの微分、α’1dはd1dによるα1dの微分で定義され、それぞれ以下の式で表される。
距離算出部27Cは、第1の距離パラメータα1rおよび第2の距離パラメータα1dを統合することによって3次元距離ρ1を算出する機能を有する。具体的には、3次元距離ρ1は、以下の式で算出される。
Claims (11)
- 測定点までの3次元距離を計測する3次元距離計測センサであって、
魚眼レンズ特性を有すると共に、第1の視点から前記測定点を撮像する第1のカメラ部と、
魚眼レンズ特性を有すると共に、前記第1の視点と異なる第2の視点から前記測定点を撮像する第2のカメラ部と、
魚眼レンズ特性を有すると共に、前記第1および第2の視点と異なる第3の視点から前記測定点を撮像する第3のカメラ部と、
前記第1のカメラ部、前記第2のカメラ部および前記第3のカメラ部の各々によって取得され出力される第1の平面画像、第2の平面画像および第3の平面画像から第1の球面画像、第2の球面画像および第3の球面画像をそれぞれ形成する球面画像形成手段と、
前記第1および第2の球面画像を対応付けて第1の視差を算出すると共に、前記第1および第3の球面画像を対応付けて第2の視差を算出する視差算出手段と、
前記第1の視点から前記測定点までの3次元距離を算出する距離算出手段と、
を備え、
前記第1および第2の視点を通る直線と前記第1および第3の視点を通る直線とは、交差しており、前記距離算出手段は、前記第1および第2の視差の各々に基づいて前記第1の視点から前記測定点までの前記第1および第2の距離パラメータを算出し、前記第1および第2の距離パラメータを統合することによって前記3次元距離を算出することを特徴とする3次元距離計測センサ。 - 前記距離算出手段は、
前記第1および第2の距離パラメータの信頼度に応じて前記第1および第2の距離パラメータを重み付ける第1および第2の統合パラメータを算出し、前記第1及び第2の距離パラメータを前記第1及び第2の統合パラメータによって重み付けして統合することを特徴とする請求項1に記載の3次元距離計測センサ。 - 前記距離算出手段は、
前記第1および第2の視差の各々に基づいて算出される前記第1の視点から前記測定点までの第1および第2の推定距離の逆数として前記第1および第2の距離パラメータを算出することを特徴とする請求項1または2に記載の3次元距離計測センサ。 - 前記第1および第2の視点を通る直線と、前記第1および第3の視点を通る直線とは略直交していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の3次元距離計測センサ。
- 前記第1〜第3のカメラ部の各々は、略360度の画角を有する全天周カメラであり、前記全天周カメラは、180度以上の画角を有する魚眼レンズを2つ有し、2つの前記魚眼レンズがそれらの入射面が互いに反対向きになるように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の3次元距離計測センサ。
- 前記第1〜第3のカメラ部の各々は、180度以上の画角を有する魚眼カメラであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の3次元距離計測センサ。
- 測定点までの3次元距離を計測する3次元距離計測方法であって、
魚眼レンズ特性を有する第1のカメラ部によって第1の視点から前記測定点を撮像して第1の平面画像を取得し、魚眼レンズ特性を有する第2のカメラ部によって前記第1の視点と異なる第2の視点から前記測定点を撮像して第2の平面画像を取得し、魚眼レンズ特性を有する第3のカメラ部によって前記第1および第2の視点と異なる第3の視点から前記測定点を撮像して第3の平面画像を取得する平面画像取得工程と、
前記第1の平面画像、前記第2の平面画像および前記第3の平面画像から第1の球面画像、第2の球面画像および第3の球面画像をそれぞれ形成する球面画像形成工程と、
前記第1および第2の球面画像を対応付けて第1の視差を算出すると共に、前記第1および第3の球面画像を対応付けて第2の視差を算出する視差算出工程と、
前記第1の視点から前記測定点までの3次元距離を算出する距離算出工程と、
を備え、
前記第1および第2の視点を通る直線と前記第1および第3の視点を通る直線とは交差しており、
前記距離算出工程では、前記第1および第2の視差の各々に基づいて前記第1の視点から前記測定点までの前記第1および第2の距離パラメータを算出し、前記第1および第2の距離パラメータを統合することによって前記3次元距離を算出することを特徴とする3次元距離計測方法。 - 前記距離算出工程では、
前記第1および第2の距離パラメータの信頼度に応じて前記第1および第2の距離パラメータを重み付ける第1および第2の統合パラメータを算出し、前記第1および第2の距離パラメータを前記第1及び第2の統合パラメータによって重み付けして統合することによって前記3次元距離を算出することを特徴とする請求項8に記載の3次元距離計測方法。 - 前記距離算出工程では、
前記第1および第2の視差の各々に基づいて算出される前記第1の視点から前記測定点までの第1および第2の推定距離の逆数として前記第1および第2の距離パラメータを算出することを特徴とする請求項8または9に記載の3次元距離計測方法。
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