JP2008281527A

JP2008281527A - 距離測定装置、距離測定プログラム及び方法

Info

Publication number: JP2008281527A
Application number: JP2007128211A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fujita; 稔藤田; Fumihiro Matsumoto; 文宏松本
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Digital Solutions Corp
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】複数位置から撮像された対象物の撮像画像に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定装置、距離測定プログラム及び方法を提供する。
【解決手段】撮像画像に基づいて撮像された対象物までの距離を測定する距離測定装置２０であって、前記対象物を直線上の複数位置から撮像する撮像手段２０７と、前記複数位置の前記直線上における距離を取得する距離パラメータ取得手段２０６と、前記複数の撮像画像における前記対象物を指定する対象物指定手段２０７と、前記対象物までの距離を前記複数の画像と前記距離パラメータとに基づいて算出する距離算出手段２０５とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数位置から撮像された対象物の撮像画像に基づいて、前記対象物までの距離を測定する距離測定装置、距離測定プログラム及び方法に関するものである。

従来、カメラ付き携帯電話を用いた距離測定方法として、携帯電話で撮影した画像中の対象物の大きさを画像処理で求め、距離を逆算する方法が提供されている（特許文献１参照）。
特開２００６−３２９９６７号公報

しかし、上述の方法は対象物の大きさが既知でなければ距離を算出することができないため、未知の対象物までの距離を測定することはできず、適用できる場合が限定されてしまう。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、距離測定の対象とする対象物の大きさが既知でなくても前記対象物までの距離を測定する距離測定装置、距離測定プログラム及び方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る距離測定装置は、撮像画像に基づいて撮像された対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、前記対象物を直線上の複数位置から撮像する撮像手段と、前記複数位置の前記直線上における距離を取得する距離パラメータ取得手段と、前記複数の撮像画像における前記対象物を指定する対象物指定手段と、前記対象物までの距離を前記複数の画像と前記距離パラメータとに基づいて算出する距離算出手段とを備える。

また、前記距離測定装置は、前記複数の撮像画像に基づく撮影方向の算出と算出された撮影方向に対しての補正とを行なう回転補正手段を備える。

また、前記距離測定装置は、前記撮像画像上でなされた前記対象物の選択を画像処理に基づいて他の前記複数の画像に対して設定する自動対象物指定手段を備える。

また、前記距離測定装置は、携帯電話機に組み込まれていることを特徴とする。

また、本発明に係る距離測定プログラムは、撮像画像に基づいて撮像された対象物までの距離を測定する方法をコンピュータに実行させる距離測定プログラムであって、前記対象物を直線上の複数位置から撮像する撮像ステップと、前記複数位置の前記直線上における距離を取得する距離パラメータ取得ステップと、前記複数の撮像画像における前記対象物を指定する対象物指定ステップと、前記対象物までの距離を前記複数の画像と前記距離パラメータとに基づいて算出する距離算出ステップとをコンピュータに実行させる。

また、前記距離測定プログラムは、前記複数の撮像画像に基づく撮影方向の算出と算出された撮影方向に対しての補正とを行なう回転補正ステップをコンピュータに実行させる。

また、前記距離測定プログラムは、前記撮像画像上でなされた前記対象物の選択を画像処理に基づいて他の前記複数の画像に対して設定する自動対象物指定ステップをコンピュータに実行させる。

また、前記距離測定プログラムは、携帯電話機に組み込まれていることを特徴とする。

また、本発明に係る距離測定方法は、撮像画像に基づいて撮像された対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、前記対象物を直線上の複数位置から撮像する撮像ステップと、前記複数位置の前記直線上における距離を取得する距離パラメータ取得ステップと、前記複数の撮像画像における前記対象物を指定する対象物指定ステップと、前記対象物までの距離を前記複数の画像と前記距離パラメータとに基づいて算出する距離算出ステップとを備える。

また、前記距離測定方法は、前記複数の撮像画像に基づく撮影方向の算出と算出された撮影方向に対しての補正とを行なう回転補正ステップを備える。

また、前記距離測定方法は、前記撮像画像上でなされた前記対象物の選択を画像処理に基づいて他の前記複数の画像に対して設定する自動対象物指定ステップを備える。

また、前記距離測定方法は、携帯電話機において実行されることを特徴とする。

以上に詳述したように本発明によれば、距離測定の対象とする対象物の大きさが既知でなくても前記対象物までの距離を測定する距離測定装置、距離測定プログラム及び方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態による距離測定装置の機能を示す機能ブロック図である。なお、本実施の形態ではカメラ付き携帯電話機によって距離を測定することを想定しているが、カメラとディスプレイと操作のための入力部を備えたものであれば、例えばデジタルカメラであっても良い。

距離測定装置２０はカメラ２０１、入力部２０２、ディスプレイ２０３、撮影制御部２０４（撮像手段）、処理部２０５（距離算出手段、回転補正手段及び自動対象指定手段）、表示制御部２０６、パラメータ取得部２０７（パラメータ取得手段及び対象物指定手段）を備える。

カメラ２０１は距離を測定する対象物を撮影するものであり、入力部２０２は対象物までの距離算出に必要なパラメータを入力するものであり、ディスプレイ２０３は撮像画像、各種情報及び算出距離を表示するものである。

撮影制御部２０４はカメラ２０１を制御しカメラ２０１によって撮影された画像を取得する。処理部２０５は撮影制御部２０４から撮像画像を取得し、パラメータ取得部２０７からパラメータを取得し、距離算出のための処理を行なう。表示制御部２０６はディスプレイ２０３を制御し、パラメータ取得部２０７は入力部２０２からの入力情報を取得する。

次に、本発明の実施の形態による距離測定方法について図面を参照しつつ説明する。図２は本実施の形態による距離測定装置の対象物までの距離測定方法を示す図であり、図３は本実施の形態による距離測定において複数撮像された画像を示す図である。

図２に示すように、距離測定装置２０は測定対象物に対し水平方向であり、且つカメラ２０１の視線方向に垂直である方向に所定の直線距離Ｘ^tずつ左右に移動した５箇所（２０Ａ〜２０Ｅ）から対象物を撮像する。この際、カメラ２０１の２０Ａ〜２０Ｅの視線方向は対象物と中央位置２０Ｃとを結ぶ直線とが水平であることが望ましい。

図３に示すように移動した５箇所から距離測定装置２０が撮像した画像上での対象物の位置は２０ａ〜２０ｅでそれぞれ異なっている。距離測定装置２０はこの画像上での対象物の位置の相違と撮像時に移動した所定の距離Ｘ^tに基づいて該距離測定装置の位置２０Ｃから対象物までの距離を算出する。

次に、本発明の実施の形態による距離測定装置の動作について図面を参照しつつ説明する。図４は、本実施の形態による距離測定装置の全体動作を示すフローチャートであり、図５〜図９は図４における各ステップでディスプレイ２０３上に表示される画面を示す図である。なお、図４のフローチャートにおいては、図２に示した対象物の撮像が予めなされているものとする。

まず、図５のように図２に示す撮像における所定の直線距離Ｘ^tであるベースラインをユーザが入力部２０２によって入力し、対象物を指定する対象点の個数を設定し、その値をパラメータ取得部２０７が取得する（Ｓ１０１、距離パラメータ取得ステップ）。この対象点数を設定することによって、例えば対象点数をｊとすると画像上のｊ点、つまり距離測定装置２０からそれぞれｊ個の対象物までの距離を１度の測定で算出することができる。

ベースラインと対象点数の設定後、処理部２０５は図２のようにユーザが対象物をカメラ２０１で撮像した５枚の画像を撮影制御部２０４から取得する（Ｓ１０２、撮像ステップ）。この際、図３に示した２０ａ〜２０ｅの画像に対して図２における２０Ａ〜２０Ｅの撮像位置を５枚の画像に対してそれぞれ指定する。なお、本実施の形態においては５箇所からの撮影を想定しているが、撮像位置は２箇所以上であれば良い。また、処理部２０５は最初に指定された画像が撮像された位置を基準として対象物までの位置を算出する。本実施の形態においては、中央位置２０Ｃからの撮像画像である２０ｃを最初に指定する画像とする。

次に、図６のようにユーザは撮像した画像上の対象物の１点を対象点としてディスプレイ２０３上で入力部２０２によってカーソルを動かし指定し、その値をパラメータ取得部２０７が取得する（Ｓ１０３、対象物指定ステップ）。また、図７のように画像上の異なる対象物の一点を対象点として指定してもよい。この際、異なる対象点はＰ１、Ｐ２というように区別される。

２枚目の画像以降の対象点は正規化関数法を用いて、処理部２０５により１枚目の画像の対象点に対応する位置に自動的に指定される（Ｓ１０４）。また、ユーザが全ての画像に対して手動で対象点を指定することもできる。

ベースライン値と全ての画像における対象点の座標を取得した処理部２０５はこれらの値から以下に示す計算により対象物までの距離を算出する（Ｓ１０５、距離算出ステップ）。

ｊ＝１〜ｎ、ｉ＝１〜ｍとするｉ回目の入力の対象点ｊのカメラ画素座標系の
横座標ｕを_jｕ_iとする。なお、本実施の形態では５箇所からの撮像が行なわれ
ているため、本実施の形態におけるｎは５である。また、ｉ＝１は中央位置から
撮像された画像であることを示す。

距離測定装置２０の移動方向をＸ軸とし、各入力のＸ座標をＸ^t _iとする。例えば図２における距離測定装置２０の中央位置２０ＣのＸ座標値を０とし、ベースライン値が９０（ｃｍ）でありｉ回目の入力が図３における２０ｅの画像であ
る場合、Ｘ^t _iの座標は９０＋９０＝１８０となる。

カメラレンズの焦点距離をｆとし、カメラ画素の間隔をδとし、対象点ｊの画像の撮像時における距離測定装置２０の位置から対象物までの距離をＺ_jとし、各画像撮像時の水平方向の回転を撮像画像座標におけるｕ方向の並進移動に置き換えた値をΔｕ_jとした以下の関係式を１／Ｚ_j、Δｕ_jを未知数とする連立方程式とし、処理部２０５は最小自乗法によって最適解を算出する。

（_jｕ_i−_jｕ₁）−Δｕ_i−１／Ｚ_j・（Ｘ^t _i−Ｘ^t ₁）＝０

_jｕ_i＝_jｕ_i／ｆ・δ

処理部２０５によって算出された距離Ｚ_jは表示制御部２０６によって、図８に示すように撮像画像に対象点を示すカーソルと距離を示す数値が重ねられディスプレイ２０３に表示される（Ｓ１０６）。また、対象点が複数ある場合は、図９に示すように入力部２０２によってカーソルの位置を動かすことにより、他の対象点に対応する距離が表示される。

上述したように本実施の形態の距離測定装置２０はベースラインを指定し、対象物を複数回撮影し、画像上の対象物に対して対象点を指定することで該距離測定装置２０から対象物までの距離を算出することができる。また、例えば電車のような一定の速度で進む乗り物内からある対象物までの距離を測る場合、ベースラインの代わりに乗り物の速度を入力し、対象物までの距離を算出しても良い。

本実施の形態では装置内部に発明を実施する機能が予め記録されている場合で説明をしたが、これに限らず同様の機能をネットワークから装置にダウンロードしても良いし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものを装置にインストールしてもよい。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ等プログラムを記憶でき、かつ装置が読み取り可能な記録媒体であれば、その形態は何れの形態であっても良い。またこのように予めインストールやダウンロードにより得る機能は装置内部のＯＳ（オペレーティング・システム）等と共働してその機能を実現させるものであってもよい。

本実施の形態による距離測定装置の機能を示す機能ブロック図である。本実施の形態による距離測定装置の対象物までの距離測定方法を示す図である。本実施の形態による距離測定において撮像された画像を示す図である。本実施の形態による距離測定装置の全体動作を示すフローチャートである。本実施の形態による距離測定装置の設定画面を示す図である。本実施の形態による距離測定装置の対象点指定画面を示す図（その１）である。本実施の形態による距離測定装置の対象点指定画面を示す図（その２）である。本実施の形態による距離測定装置の結果表示画面を示す図（その１）である。本実施の形態による距離測定装置の結果表示画面を示す図（その２）である。

符号の説明

２０距離測定装置、２０１カメラ、２０２入力部、２０３ディスプレイ、２０４撮影制御部、２０５処理部、２０６表示制御部、２０７パラメータ取得部。

Claims

撮像画像に基づいて撮像された対象物までの距離を測定する距離測定装置であって、
前記対象物を直線上の複数位置から撮像する撮像手段と、
前記複数位置の前記直線上における距離を取得する距離パラメータ取得手段と、
前記複数の撮像画像における前記対象物を指定する対象物指定手段と、
前記対象物までの距離を前記複数の画像と前記距離パラメータとに基づいて算出する距離算出手段と
を備える距離測定装置。
請求項１に記載の距離測定装置において、
前記複数の撮像画像に基づく撮影方向の算出と算出された撮影方向に対しての補正とを行なう回転補正手段を備えた距離測定装置。
請求項１または請求項２に記載の距離測定装置において、
前記撮像画像上でなされた前記対象物の選択を画像処理に基づいて他の前記複数の画像に対して設定する自動対象物指定手段を備えた距離測定装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の距離測定装置において、
前記距離測定装置は携帯電話機に組み込まれていることを特徴とする距離測定装置。
撮像画像に基づいて撮像された対象物までの距離を測定する方法をコンピュータに実行させる距離測定プログラムであって、
前記対象物を直線上の複数位置から撮像する撮像ステップと、
前記複数位置の前記直線上における距離を取得する距離パラメータ取得ステップと、
前記複数の撮像画像における前記対象物を指定する対象物指定ステップと、
前記対象物までの距離を前記複数の画像と前記距離パラメータとに基づいて算出する距離算出ステップと
をコンピュータに実行させる距離測定プログラム。
請求項５に記載の距離測定プログラムにおいて、
前記複数の撮像画像に基づく撮影方向の算出と算出された撮影方向に対しての補正とを行なう回転補正ステップをコンピュータに実行させる距離測定プログラム。
請求項５または請求項６に記載の距離測定プログラムにおいて、
前記撮像画像上でなされた前記対象物の選択を画像処理に基づいて他の前記複数の画像に対して設定する自動対象物指定ステップをコンピュータに実行させる距離測定プログラム。
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の距離測定プログラムにおいて、
前記距離測定プログラムは携帯電話機に組み込まれていることを特徴とする距離測定プログラム。
撮像画像に基づいて撮像された対象物までの距離を測定する距離測定方法であって、
前記対象物を直線上の複数位置から撮像する撮像ステップと、
前記複数位置の前記直線上における距離を取得する距離パラメータ取得ステップと、
前記複数の撮像画像における前記対象物を指定する対象物指定ステップと、
前記対象物までの距離を前記複数の画像と前記距離パラメータとに基づいて算出する距離算出ステップと
を備える距離測定方法。
請求項９に記載の距離測定方法において、
前記複数の撮像画像に基づく撮影方向の算出と算出された撮影方向に対しての補正とを行なう回転補正ステップを備える距離測定方法。
請求項９または請求項１０に記載の距離測定方法において、
前記撮像画像上でなされた前記対象物の選択を画像処理に基づいて他の前記複数の画像に対して設定する自動対象物指定ステップを備える距離測定方法。
請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の距離測定方法において、
前記距離測定方法は携帯電話機において実行されることを特徴とする距離測定方法。