JP2012117896A - Range finder, intruder monitoring device, and distance measuring method and program - Google Patents

Range finder, intruder monitoring device, and distance measuring method and program Download PDF

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秀行 関
Noriyuki Mochizuki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure a distance from an image of an article to the article, by a simple structure, in a range finder.SOLUTION: A range finder comprises shooting means 2, light projecting means 3 for projecting light on a shooting view field of the shooting means 2, and a control portion 5. The control portion 5 obtains an image (a non-light projection image) of a measured object when the light projecting means 3 does not project light, and an image (a light projection image) when projecting light; and calculates a distance from the shooting means 2 to the measured object from a luminance value of the non-light projection image, and luminance difference between the non-light projection image and the light projection image.

Description

本発明は、測距装置、その測距装置を用いた侵入者監視装置、距離計測方法、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a distance measuring device, an intruder monitoring device using the distance measuring device, a distance measuring method, and a program.

建物敷地等の監視領域への侵入者を監視するため、監視領域を撮影するカメラ(監視カメラ)と、その監視カメラの撮影画像を処理する画像処理装置とを備え、予め撮影した背景画像(侵入者等の異物が存在しない状態の画像)と、監視画像(監視時における撮影画像)との差分、例えば輝度の差分を画素毎に算出して得られる画像(差分画像)から、侵入者等の異物の存在を検知する侵入者監視装置が従来から知られている。   In order to monitor an intruder in a monitoring area such as a building site, the camera has a camera (surveillance camera) that captures the surveillance area and an image processing device that processes a captured image of the surveillance camera. From an image (difference image) obtained by calculating a difference between a monitor image (a captured image at the time of monitoring), for example, a luminance difference for each pixel, and the like of an intruder or the like. An intruder monitoring device that detects the presence of a foreign object is conventionally known.

従来の侵入者監視装置は、差分画像を用いるため異物を精度よく検知することができる。しかし、差分画像のみから異物を検知すると、監視領域範囲に侵入したネコやネズミ等の小動物も侵入者として検知するため、頻繁に誤報を生じてしまうことがある。   Since the conventional intruder monitoring apparatus uses the difference image, it can detect the foreign object with high accuracy. However, if a foreign object is detected only from the difference image, a small animal such as a cat or a mouse that has entered the monitored area range is also detected as an intruder, so that false alarms may frequently occur.

そこで、このような誤報を防止するため、監視カメラとレーザ測距装置とを備え、レーザ測距装置により、異物が存在しないときに撮影視野内にある各物体までの距離を測定しておき、それらの物体を遮って異物が侵入したときに、その異物までの距離を測定して、異物までの距離とその異物により遮られた物体までの距離との差が所定の距離より大きい場合に、その異物を侵入者と判断する方法が提案されている(特許文献1参照)。ただし、この方法では、撮影視野内にある物体の前に近接して侵入者が立っている場合には、上記距離の差は小さく、小動物と侵入者とを識別するのは困難である。   Therefore, in order to prevent such false alarms, it is equipped with a surveillance camera and a laser distance measuring device, and the distance to each object in the field of view is measured with the laser distance measuring device when there is no foreign object, Measure the distance to the foreign object when a foreign object enters while blocking those objects, and if the difference between the distance to the foreign object and the distance to the object blocked by the foreign object is greater than a predetermined distance, A method for determining the foreign object as an intruder has been proposed (see Patent Document 1). However, in this method, when an intruder stands in front of an object in the field of view, the difference in distance is small, and it is difficult to distinguish a small animal from the intruder.

また、小動物による誤報を防止する第2の方法として、監視カメラから異物までの距離を計測し、計測した距離と差分画像における異物の大きさから、その異物の実際の大きさを算出して、その異物が侵入者か否かを判断する方法も知られている。すなわち、距離計測機能を有するカメラを監視カメラとして用い、この監視カメラで異物を検知すると共に異物までの距離を測定し、その異物の大きさを算出して、その異物が人間か否かを判断するのである。なお、監視カメラで撮影された物体の実際の大きさRは、監視カメラの撮像面上におけるその物体の影像の大きさrと、監視カメラからその物体までの距離Dから、R=(D/f)×r(fは監視カメラの焦点距離)により求めることができる。   In addition, as a second method for preventing false reports by small animals, the distance from the surveillance camera to the foreign object is measured, and the actual size of the foreign object is calculated from the measured distance and the size of the foreign object in the difference image, A method for determining whether or not the foreign object is an intruder is also known. In other words, a camera having a distance measuring function is used as a surveillance camera, and the surveillance camera detects a foreign object, measures the distance to the foreign object, calculates the size of the foreign object, and determines whether the foreign object is a human. To do. Note that the actual size R of the object photographed by the surveillance camera is R = (D / D) from the size r of the image of the object on the imaging surface of the surveillance camera and the distance D from the surveillance camera to the object. f) × r (f is the focal length of the surveillance camera).

このような距離計測機能を有するカメラ(距離カメラ)として、従来、CCD等の撮像素子と、撮像素子の撮影視野方向に一定周期の光パルスを照射する発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)と、撮像素子の撮像面の前方に配され撮像素子へ入射する光を通過又は阻止する(オン/オフする)光ゲートと、を有し、LEDが光パルスを物体に照射した後、その物体からの反射光が撮像素子により受光されるまでの時間を測定して、その物体までの距離を計測する方法(TOF法:Time-of-Flight法)により距離計測を行うものがある(特許文献2参照)。すなわち、照射光パルスが発光してから光ゲートをオン(透過状態)にするまでの時間(遅延時間)を徐々に変化させ、物体からの反射光が光ゲートを通過して撮像素子により受光されたときの上記遅延時間から、物体までの距離を算出するのである。   As a camera having such a distance measurement function (distance camera), conventionally, an image sensor such as a CCD, and a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) that irradiates a light pulse with a fixed period in the photographing field of view of the image sensor, A light gate that is disposed in front of an image pickup surface of the image pickup device and that passes or blocks (turns on / off) light incident on the image pickup device, and after the LED irradiates the object with a light pulse, There is a method of measuring distance by a method (TOF method: Time-of-Flight method) of measuring a time until reflected light is received by an imaging element and measuring a distance to the object (see Patent Document 2). ). That is, the time (delay time) from when the irradiation light pulse is emitted until the light gate is turned on (transmission state) is gradually changed, and the reflected light from the object passes through the light gate and is received by the imaging device. The distance to the object is calculated from the above delay time.

また、従来の距離カメラの第2の例として、所定の距離離れて配置された2台のカメラにより物体を撮影し、各カメラの撮影画像上におけるその物体の位置から、三角測量の原理によりその物体までの距離を測定する方法(ステレオカメラ法又はステレオマッチング法)により距離計測を行うものが知られている(特許文献3参照)。   As a second example of the conventional distance camera, an object is photographed by two cameras arranged at a predetermined distance, and the position of the object on the photographed image of each camera is used according to the principle of triangulation. A method of measuring distance by a method of measuring a distance to an object (stereo camera method or stereo matching method) is known (see Patent Document 3).

しかしながら、上記従来の距離カメラは、TOF法を用いたものでは、照射光を出射してから反射光を受光するまで時間差を測定するために、特殊な光ゲートや高速に動作する処理装置が必要となること、ステレオカメラ法を用いたものでは、少なくとも2台のカメラを必要とすることから、いずれも構成が複雑でありかつ高価となるという問題がある。そのため、監視カメラとして構成がより簡易であり、したがってより低コストのものが求められている。   However, if the conventional distance camera uses the TOF method, a special light gate or a processing device that operates at high speed is required to measure the time difference from when the irradiated light is emitted until when the reflected light is received. In the case of using the stereo camera method, since at least two cameras are required, there is a problem that the configuration is complicated and expensive. Therefore, there is a demand for a surveillance camera that has a simpler configuration and is therefore less expensive.

特許第4460782号公報Japanese Patent No. 4460782 特開平7−110381号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-110381 特開2006−172253号公報JP 2006-172253 A

本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、簡単な構成により、物体の画像に基づいてその物体までの距離を計測することである。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to measure a distance to an object based on an image of the object with a simple configuration.

本発明は、撮影手段と、前記撮影手段の撮影視野に投光する投光手段とを有し、前記投光手段から投光して撮影した被測定物の画像に基づき、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を計測する測距装置であって、前記投光手段の発光状態を、第1の発光状態及び第1の発光状態よりも照度の大きい第2の発光状態としたときの、前記被測定物の画像の輝度をそれぞれ取得する輝度取得手段と、前記撮影手段からの距離毎に予め測定された、前記第1の発光状態における物体の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態における前記物体の画像の輝度差に基づき、前記第1の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度差から、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を算出する算出手段と、を有する測距装置である。
また、本発明は、監視領域に異物がないときの背景画像と、前記監視領域内への異物の侵入を監視する監視画像との差分画像から、前記監視領域内の異物を検知して前記監視領域内の侵入者を検知する侵入者監視装置であって、請求項1ないし3のいずれかに記載された測距装置と、前記測距装置が計測した前記撮影手段から前記異物までの距離と、前記差分画像における前記異物画像のサイズから、前記異物サイズを算出する異物サイズ算出手段と、異物サイズ算出手段が算出した前記異物サイズが所定のサイズ以上であるときに警報を発する警報発生手段と、を有する侵入者監視装置である。
また、本発明は、撮影手段と、前記撮影手段の撮影視野に投光する投光手段とを有し、前記投光手段から投光して撮影した被測定物の画像に基づき、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を計測する測距装置における距離計測方法であって、前記投光手段の発光状態を、第1の発光状態及び第1の発光状態よりも照度の大きい第2の発光状態としたときの、前記被測定物の画像の輝度をそれぞれ取得する工程と、前記撮影手段からの距離毎に予め測定された、前記第1の発光状態における物体の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態における前記物体の画像の輝度差に基づき、前記第1の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度差から、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を算出する工程と、を有する距離計測方法である。
また、本発明は、撮影手段と、前記撮影手段の撮影視野に投光する投光手段とを有し、前記投光手段から投光して撮影した被測定物の画像に基づき、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を計測する測距装置のコンピュータを、前記投光手段の発光状態を、第1の発光状態及び第1の発光状態よりも照度の大きい第2の発光状態としたときの、前記被測定物の画像の輝度をそれぞれ取得する輝度取得手段と、前記撮影手段からの距離毎に予め測定された、前記第1の発光状態における物体の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態における前記物体の画像の輝度差に基づき、前記第1の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度差から、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を算出する算出手段、として機能させるためのプログラムである。
The present invention includes a photographing unit and a light projecting unit that projects light onto a photographing field of view of the photographing unit, and based on the image of the object to be photographed by projecting from the light projecting unit, A distance measuring device for measuring a distance to an object to be measured, wherein the light emitting state of the light projecting means is a first light emitting state and a second light emitting state having a higher illuminance than the first light emitting state. Brightness acquisition means for acquiring the brightness of the image of the object to be measured, brightness of the image of the object in the first light emission state measured in advance for each distance from the photographing means, and the first and first Based on the luminance difference of the image of the object in two light emission states, the luminance of the image of the object acquired in the first light emission state and the object to be acquired acquired in the first and second light emission states From the luminance difference of the image, from the photographing means A calculating means for calculating the distance to the measurement object is a distance measuring apparatus having a.
Further, the present invention detects the foreign matter in the monitoring area from the difference image between the background image when there is no foreign matter in the monitoring area and the monitoring image for monitoring the intrusion of the foreign substance into the monitoring area. An intruder monitoring device for detecting an intruder in an area, the distance measuring device according to any one of claims 1 to 3, and a distance from the imaging means measured by the distance measuring device to the foreign object A foreign substance size calculating means for calculating the foreign substance size from the size of the foreign substance image in the difference image, and an alarm generating means for issuing an alarm when the foreign substance size calculated by the foreign substance size calculating means is a predetermined size or more. , An intruder monitoring device.
In addition, the present invention includes an imaging unit and a light projecting unit that projects light onto a field of view of the imaging unit, and the imaging unit is based on an image of an object to be measured that is projected from the light projecting unit. A distance measuring method in a distance measuring device for measuring a distance from the object to be measured, wherein the light emitting state of the light projecting means is a second light emitting state having a higher illuminance than the first light emitting state and the first light emitting state. A step of acquiring the luminance of the image of the object to be measured when the light emitting state is set; the luminance of the image of the object in the first light emitting state, which is measured in advance for each distance from the photographing unit; Based on the luminance difference between the images of the object in the first and second light emission states, the luminance of the image of the measurement object acquired in the first light emission state and the images obtained in the first and second light emission states. From the brightness difference of the image of the object to be measured, Wherein the imaging means is a distance measuring method comprising the steps of: calculating a distance to the object to be measured, a.
In addition, the present invention includes an imaging unit and a light projecting unit that projects light onto a field of view of the imaging unit, and the imaging unit is based on an image of an object to be measured that is projected from the light projecting unit. The distance measuring device computer that measures the distance from the object to be measured has the light emitting state of the light projecting means as a first light emitting state and a second light emitting state having a higher illuminance than the first light emitting state. Brightness acquisition means for respectively acquiring the brightness of the image of the object to be measured, the brightness of the image of the object in the first light emission state measured in advance for each distance from the photographing means, and the first And the luminance of the image of the measurement object acquired in the first light emission state based on the luminance difference of the image of the object in the second light emission state, and the object acquired in the first and second light emission states. From the brightness difference of the image of the measurement object, Wherein the means is a program for functioning as a calculating means, for calculating the distance to the object to be measured.

本発明によれば、簡単な構成により、物体の画像に基づいてその物体までの距離を計測することができ、これを用いて、小動物等による誤報を生じにくい侵入者監視装置を安価に構成することができる。   According to the present invention, the distance to an object can be measured based on the image of the object with a simple configuration, and an intruder monitoring apparatus that is unlikely to cause false alarms by small animals or the like is configured at low cost. be able to.

本発明の第1の実施形態に係る測距装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ranging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る測距装置における、記憶部が記憶する距離算出情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the distance calculation information which a memory | storage part memorize | stores in the distance measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る測距装置における、制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part in the distance measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る測距装置の、動作手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the distance measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る測距装置における、校正モード処理の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the calibration mode process in the distance measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る測距装置における、計測モード処理の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the measurement mode process in the distance measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る測距装置における、撮影モード処理の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the imaging | photography mode process in the distance measuring device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る侵入者監視装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the intruder monitoring apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る侵入者監視装置の、動作手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the intruder monitoring apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る侵入者監視装置における、監視モード処理の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the monitoring mode process in the intruder monitoring apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る侵入者監視装置における、背景取得処理の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the background acquisition process in the intruder monitoring apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る侵入者監視装置における、監視処理の手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the procedure of the monitoring process in the intruder monitoring apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る測距装置の構成を示すブロック図である。
本測距装置1は、レンズ及びCCD等の撮像素子で構成される撮影手段2と、撮影手段2の方向から撮像素子の撮影視野に投光する投光手段3と、を有している。ここで、撮影手段2及び投光手段3として、例えば、可視光ランプや赤外線ランプを備えた、一般に使用されている投光器付きカメラを使用することができる。なお、以下の説明においては、投光手段3により投光して撮影した画像を投光画像、投光せずに撮影した画像を無投光画像という。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The distance measuring device 1 includes a photographing unit 2 including a lens and an imaging device such as a CCD, and a light projecting unit 3 that projects light from the direction of the photographing unit 2 onto a photographing field of view of the imaging device. Here, as the photographing means 2 and the light projecting means 3, for example, a commonly used camera with a projector equipped with a visible light lamp or an infrared lamp can be used. In the following description, an image projected and projected by the light projecting unit 3 is referred to as a projected image, and an image captured without projecting is referred to as a non-projected image.

本測距装置1は、また、物体の無投光画像の輝度値Iと、輝度値I及び撮影手段2からその物体までの距離(撮影距離L)により定まる、その物体の無投光画像と投光画像との輝度差ΔIとの関係を示す距離算出情報を記憶する記憶部4と、撮影手段2等各部の動作を制御する制御部5と、ユーザが制御部5に動作指示を与えるための操作手段であり、かつ、ユーザに画像や種々のデータを表示する表示手段でもある、タッチパネル等から成る操作表示部6を有している。   The distance measuring apparatus 1 also includes a luminance value I of a non-projected image of the object, a luminance value I and a distance from the photographing means 2 to the object (photographing distance L), and a non-projected image of the object. A storage unit 4 that stores distance calculation information indicating a relationship with a luminance difference ΔI with a projected image, a control unit 5 that controls the operation of each unit such as the photographing unit 2, and a user gives an operation instruction to the control unit 5 And an operation display unit 6 composed of a touch panel or the like which is also a display means for displaying images and various data to the user.

ここで、記憶部4が記憶する距離算出情報について、以下に説明する。
投光手段3により、撮影手段2の方向から撮影手段2の撮影視野に投光して物体を撮影する場合、その物体は、その撮影環境に存在する蛍光灯や太陽等からの光(環境照明)と、投光手段3から発した光とにより照明される。このうち投光手段3から発してその物体に到達する光の強度は、その物体までの距離の二乗に反比例するため、その物体の投光画像と無投光画像の輝度差ΔIは、その物体が投光手段3に近いほど、従って撮影手段2に近いほど大きくなる。
Here, the distance calculation information stored in the storage unit 4 will be described below.
When the light projecting unit 3 projects an object by projecting from the direction of the image capturing unit 2 to the field of view of the image capturing unit 2, the object is light from a fluorescent lamp or the sun existing in the image capturing environment (environmental illumination). ) And light emitted from the light projecting means 3. Among these, since the intensity of light emitted from the light projecting means 3 and reaching the object is inversely proportional to the square of the distance to the object, the luminance difference ΔI between the projected image and the non-projected image of the object is Is closer to the light projecting means 3 and therefore closer to the photographing means 2.

一方、CCD等の撮影手段2を用いて得られる画像の輝度値Iは、一般に、撮影手段2の内部で行なわれるガンマ補正後の値であるため、物体の実際の輝度と撮影手段2から出力される輝度値Iとの関係は、線形にはならない。このため、無投光画像と投光画像から算出される輝度差ΔIは、通常はその物体の無投光画像の輝度値Iにも依存する。   On the other hand, the luminance value I of the image obtained by using the photographing means 2 such as a CCD is generally a value after gamma correction performed inside the photographing means 2, and therefore the actual luminance of the object and the output from the photographing means 2. The relationship with the luminance value I is not linear. For this reason, the luminance difference ΔI calculated from the non-projected image and the projected image usually depends on the luminance value I of the non-projected image of the object.

したがって、撮影手段2から物体までの距離(撮影距離)L、その物体の無投光画像の輝度値I、及び、投光画像と無投光画像の輝度差ΔIとの関係を、輝度値Iの異なる複数の物体について撮影距離Lを変えながら予め測定し、これらの測定値に基づいて、輝度値Iと輝度差ΔIにより撮影距離Lを求める算出式を導出すれば、その算出式から、撮影距離の不明な物体までの距離を算出することができる。また、算出式を導出できない場合でも、上記の測定値に対し内挿法又は外挿法を用いることにより、撮影距離の不明な物体までの距離を算出することができる。   Therefore, the relationship between the distance (shooting distance) L from the photographing means 2 to the object, the luminance value I of the non-projected image of the object, and the luminance difference ΔI between the projected image and the non-projected image is expressed by the luminance value I. If a calculation formula for obtaining the shooting distance L from the luminance value I and the luminance difference ΔI is derived based on these measurement values in advance while changing the shooting distance L for a plurality of different objects, the shooting formula L The distance to an object whose distance is unknown can be calculated. Even when the calculation formula cannot be derived, the distance to the object whose shooting distance is unknown can be calculated by using the interpolation method or the extrapolation method for the measurement value.

本実施形態では、撮影距離L、輝度値I、及び輝度差ΔIの測定値に対し内挿法又は外挿法を用いて、物体までの距離を算出するものとし、上記測定値を距離算出情報として記憶部4に記憶するものとしている。
すなわち、記憶部4が記憶する距離算出情報は、撮影手段2から物体までの距離(撮影距離)L、その物体の無投光画像の輝度値I、及び、投光画像と無投光画像の輝度差ΔIを、輝度値Iの異なる複数の物体について撮影距離Lを変えながら予め測定して得た測定値に基づいて作成される。
In the present embodiment, the distance to the object is calculated using an interpolation method or an extrapolation method with respect to the measurement values of the shooting distance L, the luminance value I, and the luminance difference ΔI, and the measurement values are used as the distance calculation information. Is stored in the storage unit 4.
That is, the distance calculation information stored in the storage unit 4 includes the distance (shooting distance) L from the photographing means 2 to the object, the luminance value I of the non-projected image of the object, and the projected image and the non-projected image. The brightness difference ΔI is created based on measurement values obtained by measuring in advance while changing the shooting distance L for a plurality of objects having different brightness values I.

図2は、記憶部4が記憶する距離算出情報の一例を示す図である。
図2Aに示す距離算出情報には、左側の列から右に向かって、撮影距離L、無投光画像の輝度値I、及び無投光画像と投光画像の輝度差ΔIが記載されている。なお、輝度値I及び輝度差ΔIは、256階調で表現した輝度の階調値で表されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the distance calculation information stored in the storage unit 4.
In the distance calculation information shown in FIG. 2A, the shooting distance L, the luminance value I of the non-projected image, and the luminance difference ΔI between the non-projected image and the projected image are described from the left column to the right. . The luminance value I and the luminance difference ΔI are represented by luminance gradation values expressed in 256 gradations.

この距離算出情報は、例えば、輝度の異なる3つの領域で構成されたテストチャートを用いて、撮影距離Lを変えながら、撮影手段2と投光手段3により投光画像及び無投光画像を取得することにより作成することができる。   For this distance calculation information, for example, a projected image and a non-projected image are acquired by the photographing means 2 and the light projecting means 3 while changing the photographing distance L using a test chart composed of three areas having different luminances. Can be created.

図2Bは、図2Aに示した距離算出情報の、輝度値Iと輝度差ΔIとの関係を示すグラフであり、横軸を輝度値I、縦軸を輝度差ΔIとして、撮影距離Lが3m、6m、及び9mのときの測定値がプロットされている。   FIG. 2B is a graph showing the relationship between the luminance value I and the luminance difference ΔI in the distance calculation information shown in FIG. 2A. The horizontal axis represents the luminance value I, the vertical axis represents the luminance difference ΔI, and the shooting distance L is 3 m. , 6 m, and 9 m are plotted.

図2Aに示した距離算出情報を用いると、撮影距離Lが不明な物体Zについて、その撮影距離Lを以下のように算出することができる。
一例として、その物体Zの無投光画像の輝度値Iが100、投光画像の輝度値が120であったとする。したがって、輝度差ΔIは20(=120−100)である。
Using the distance calculation information shown in FIG. 2A, the shooting distance L can be calculated as follows for an object Z whose shooting distance L is unknown.
As an example, assume that the brightness value I of the non-projected image of the object Z is 100 and the brightness value of the projected image is 120. Therefore, the luminance difference ΔI is 20 (= 120−100).

まず、図2Aの距離算出情報に示された測定値から、撮影距離Lが9m、6m、及び3mのそれぞれについて、輝度値I=100における輝度差ΔIを線形内挿法(直線近似)により算出すると、L=9mにおいてΔI=14.36、L=6mにおいてΔI=33.73、L=3mにおいてΔI=73.31となる。   First, from the measurement values shown in the distance calculation information of FIG. 2A, the luminance difference ΔI at the luminance value I = 100 is calculated by linear interpolation (linear approximation) for each of the shooting distances L of 9 m, 6 m, and 3 m. Then, ΔI = 14.36 at L = 9 m, ΔI = 33.73 at L = 6 m, and ΔI = 73.31 at L = 3 m.

物体Zの輝度差ΔI=20は、上記で算出したL=9mにおける輝度差ΔI=14.36とL=6mにおける輝度差ΔI=33.73の間にあることから、物体Zの撮影距離Lは、9mと6mの間にあることが判る。そこで、これらの値から、ΔI=20となる撮影距離Lを線形内挿法により求めると、物体Zの撮影距離Lは8mとなる。   The luminance difference ΔI = 20 of the object Z is between the luminance difference ΔI = 14.36 at L = 9 m calculated above and the luminance difference ΔI = 33.73 at L = 6 m. Is between 9m and 6m. Therefore, when the shooting distance L at which ΔI = 20 is obtained from these values by the linear interpolation method, the shooting distance L of the object Z is 8 m.

なお、上記の例では3次元空間(L、I、ΔI)における線形内挿法(双線形内挿法)を用いたが、他の内挿法(例えば、双2次内挿法や双3次内挿法)を用いることもできる。また、線形外挿法や2次外挿法等の外挿法を用いて、例えば、投光手段3から9mより遠くにある物体や、3mより近くにある物体の撮影距離Lを算出することもできる。   In the above example, the linear interpolation method (bilinear interpolation method) in the three-dimensional space (L, I, ΔI) is used. However, other interpolation methods (for example, biquadratic interpolation method or bi-3 interpolation method) are used. The following interpolation method can also be used. Further, by using an extrapolation method such as a linear extrapolation method or a quadratic extrapolation method, for example, an imaging distance L of an object farther than 9 m from the light projecting means 3 or an object closer than 3 m is calculated. You can also.

また、上記の例のように内挿法を用いて物体の撮影距離Lを求めるのではなく、図2Aに示した測定値に基づいて、被測定物の撮影距離Lを距離範囲として求めることもできる(上記の例では、撮影距離L=6m以上で9m未満)。なお、撮影距離Lをより狭い距離範囲で特定したい場合には、図2Cに点線で示すように、測定した撮影距離Lとは異なる撮影距離L(図2Cでは、4m、5m、7m、及び8m)についての輝度値Iと輝度差ΔIの関係を、予め内挿法により算出して距離算出情報(図2Aの表)に追加しておけばよい。   In addition, instead of obtaining the object photographing distance L using the interpolation method as in the above example, the object photographing distance L may be obtained as a distance range based on the measured values shown in FIG. 2A. (In the above example, the shooting distance L is 6 m or more and less than 9 m). When it is desired to specify the shooting distance L in a narrower distance range, as shown by a dotted line in FIG. 2C, the shooting distance L is different from the measured shooting distance L (4 m, 5 m, 7 m, and 8 m in FIG. 2C). The relationship between the luminance value I and the luminance difference ΔI is calculated in advance by an interpolation method and added to the distance calculation information (table in FIG. 2A).

さらに、上記の説明においては、投光手段3がONの時(点灯時)及びOFFのとき(消灯時)に物体を撮影し、投光画像及び無投光画像からその物体の距離を算出するものとしたが、環境照明が暗く、適切な明るさの無投光画像が得られないときは、投光手段3の発光状態を照度の異なる2つの発光状態で点灯させて、物体までの距離を算出することもできる。すなわち、投光手段3を、第1の発光状態と、第1の発光状態よりも明るい(照度の大きい)第2の発光状態で点灯するものとし、無投光画像の代わりに第1の発光状態において撮影した画像を、投光画像の代わりに第2の発光状態において撮影した画像を用いて、物体までの距離を算出することもできる。   Further, in the above description, an object is photographed when the light projecting means 3 is ON (lighted) and OFF (light extinguished), and the distance of the object is calculated from the projected image and the non-projected image. However, when the ambient illumination is dark and a non-projected image with appropriate brightness cannot be obtained, the light emitting means 3 is turned on in two light emitting states with different illuminances, and the distance to the object is set. Can also be calculated. That is, the light projecting means 3 is turned on in the first light emitting state and the second light emitting state that is brighter (higher illuminance) than the first light emitting state, and the first light emission is used instead of the non-projected image. It is also possible to calculate the distance to the object by using the image captured in the second light emitting state instead of the projected image.

図3は、制御部5の構成を示すブロック図である。
制御部5は、CPU(Central Processing Unit)、プログラムが書き込まれたROM(Read Only Memory)、データの一時記憶のためのRAM(Random Access Memory)等を有するコンピュータであり、撮影手段2と投光手段3を制御して、撮影手段2の撮影視野内にある物体の無投光画像及び投光画像を取得する画像取得手段51と、その物体の無投光画像及び投光画像の輝度をそれぞれ取得して、輝度値I及び輝度差ΔIを特定する輝度取得手段52と、特定した輝度値I、輝度差ΔI、及び記憶部4に記憶された距離算出情報から、その物体までの距離を算出する算出手段である距離算出手段53と、記憶部4に記憶する距離算出情報を作成する算出情報作成手段54と、外部の機器(例えば、パーソナルコンピュータ:PC(Personal Computer))との間で動作指示やデータ等の情報をやりとりするため通信インタフェース55と、を有している。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 5.
The control unit 5 is a computer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) in which a program is written, a RAM (Random Access Memory) for temporary storage of data, and the like. The image acquisition means 51 for acquiring the non-projected image and the projected image of the object in the field of view of the imaging means 2 by controlling the means 3, and the brightness of the non-projected image and the projected image of the object, respectively. The distance to the object is calculated from the brightness acquisition means 52 that acquires and specifies the brightness value I and the brightness difference ΔI, the specified brightness value I, the brightness difference ΔI, and the distance calculation information stored in the storage unit 4. A distance calculation unit 53 that is a calculation unit that performs calculation, a calculation information generation unit 54 that generates distance calculation information stored in the storage unit 4, and an external device (for example, a personal computer (PC)). A communication interface 55 for exchanging information such as instructions and data, a has.

ここで、制御部5が有する上記の各手段は、プログラムにより実現される制御部(コンピュータ)5の機能実現手段である。また、コンピュータ・プログラムは、コンピュータ読み取り可能な任意の記憶媒体に記憶させておくことができる。   Here, each of the above-described units included in the control unit 5 is a function realizing unit of the control unit (computer) 5 realized by a program. The computer program can be stored in any computer-readable storage medium.

上記の構成を備える測距装置1は、ユーザが、撮影手段2の撮影視野を物体に向けた後、電源を投入して操作表示部6により撮影を開始すると、まず、制御部5が、投光手段3をON/OFFを制御して、撮影手段2によりその物体の無投光画像と投光画像を取得する。次に、制御部5は、無投光画像から輝度値Iを、無投光画像と投光画像から輝度差ΔIを求め、記憶部4が記憶している距離算出情報を参照して、その物体の撮影距離Lを算出する。   In the distance measuring apparatus 1 having the above-described configuration, when the user turns on the imaging field of view of the imaging unit 2 to an object and then turns on the power and starts shooting with the operation display unit 6, first, the control unit 5 The light unit 3 is controlled to be turned on and off, and the photographing unit 2 acquires a non-projected image and a projected image of the object. Next, the control unit 5 obtains the luminance value I from the non-projected image and the luminance difference ΔI from the non-projected image and the projected image, and refers to the distance calculation information stored in the storage unit 4. The shooting distance L of the object is calculated.

これにより、測距装置1は、特殊な部品を用いることなく、一般に使用されている投光器付きカメラ等、撮影手段2と投光手段3とを組み合わせた簡単な構成により、物体の画像に基づいてその物体までの距離を測定することができる。   As a result, the distance measuring device 1 is based on the image of the object with a simple configuration combining the photographing means 2 and the light projecting means 3, such as a commonly used camera with a light projector, without using special parts. The distance to the object can be measured.

次に、測距装置1の動作手順について、図4に示すフロー図を用いて説明する。なお、測距装置1は3つの動作モード、すなわち、記憶部4に距離算出情報を記憶させるための校正モード、撮影視野内の物体を撮影する撮影モード、及び、物体を撮影すると共にその物体までの距離を測定する計測モードを有している。   Next, the operation procedure of the distance measuring apparatus 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The distance measuring device 1 has three operation modes, that is, a calibration mode for storing the distance calculation information in the storage unit 4, a shooting mode for shooting an object in the shooting field of view, and shooting the object as well as the object. It has a measurement mode to measure the distance.

まず、ユーザが測距装置1の電源を投入すると(S101)、制御部5は、動作モードを入力するための画面(動作モード入力画面)を操作表示部6に表示し(S102)、動作モードが入力されたか否かを判断して(S103)、動作モードが入力されていないときは(S103、No)、入力されるまで待機する。一方、動作モードが入力されたときは(S103、Yes)、入力された動作モードが校正モードか否かを判断し(S104)、校正モードであるときは(S104、Yes)、校正モード処理を行った後(S105)、ステップS102に戻る。   First, when the user turns on the distance measuring apparatus 1 (S101), the control unit 5 displays a screen (operation mode input screen) for inputting an operation mode on the operation display unit 6 (S102). Is determined (S103), and when the operation mode is not input (S103, No), it waits until it is input. On the other hand, when the operation mode is input (S103, Yes), it is determined whether or not the input operation mode is the calibration mode (S104). When the operation mode is the calibration mode (S104, Yes), the calibration mode processing is performed. After that (S105), the process returns to step S102.

ステップS104において、入力された動作モードが校正モードでないときは(S104、No)、入力された動作モードが計測モードであるか否かを判断し(S106)、計測モードであるときは(S106、Yes)、計測モード処理を行った後(S107)、ステップS102に戻る。
一方、入力された動作モードが計測モードでないとき、即ち、撮影モードであるときは(S106、No)、撮影モード処理を行った後(S108)、ステップS102に戻る。
In step S104, when the input operation mode is not the calibration mode (S104, No), it is determined whether or not the input operation mode is the measurement mode (S106). When the input operation mode is the measurement mode (S106, After performing the measurement mode process (S107), the process returns to step S102.
On the other hand, when the input operation mode is not the measurement mode, that is, when it is the photographing mode (S106, No), the photographing mode process is performed (S108), and the process returns to step S102.

次に、測距装置1における校正モード処理の手順を、図5に示すフロー図にしたがって説明する。
校正モード処理を開始すると、制御部5は、操作表示部6に、ユーザが撮影開始指示を入力するための画面を表示し(S201)、撮影開始指示が入力されたか否かを判断する(S202)。そして、撮影開始指示が入力されていないときは(S202、No)、入力されるまで待機する。
Next, the procedure of the calibration mode process in the distance measuring device 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the calibration mode process is started, the control unit 5 displays a screen for the user to input a shooting start instruction on the operation display unit 6 (S201), and determines whether or not the shooting start instruction is input (S202). ). If no photographing start instruction is input (S202, No), the process waits until it is input.

この待機期間に、ユーザは、例えば輝度の異なる3つの領域で構成されるテストチャートを準備し、そのテストチャートを撮影手段2から所定距離離れた位置に配置する。そして、テストチャートの配置を完了したら、操作表示部6に撮影開始指示を入力する。   During this standby period, the user prepares a test chart composed of, for example, three areas having different luminances, and places the test chart at a position away from the photographing unit 2 by a predetermined distance. When the arrangement of the test chart is completed, an imaging start instruction is input to the operation display unit 6.

操作表示部6により撮影開始指示が入力されると(S202、Yes)、制御部5は、画像取得手段51により、投光手段3をOFFにしてテストチャートの無投光画像を取得した後(S203)、投光手段3をONにしてテストチャートの投光画像を取得する(S204)。   When a shooting start instruction is input from the operation display unit 6 (S202, Yes), the control unit 5 uses the image acquisition unit 51 to turn off the light projection unit 3 and acquire a non-projected image of the test chart ( In step S203, the light projection unit 3 is turned on to obtain a light projection image of the test chart (S204).

次に、制御部5は、操作表示部6に、テストチャートの投光画像を表示すると共に、ユーザに対し、輝度値I及び輝度差ΔIを求める領域(測定対象領域)と、その測定対象領域までの距離(撮影距離L)を入力するよう促すメッセージを表示する(S205)。続いて、制御部5は、測定対象領域とその撮影距離Lが入力されたか否かを判断し(S206)、入力されていないときは(S206、No)、入力されるまで待機する。   Next, the control unit 5 displays a projected image of the test chart on the operation display unit 6, and obtains a luminance value I and a luminance difference ΔI for the user (measurement target region), and the measurement target region. A message prompting the user to input the distance (shooting distance L) is displayed (S205). Subsequently, the control unit 5 determines whether or not the measurement target region and its photographing distance L are input (S206). If not input (S206, No), the control unit 5 stands by until it is input.

ここで、ユーザは、例えば撮影視野内に配置したテストチャート上の領域を測定対象領域として入力し、撮影手段2からそのテストチャートまでの距離を撮影距離Lとして入力する。なお、測定対象領域の入力は、例えば、ユーザがマウス等のポインティング・デバイス(不図示)を用いて、テストチャートの画像の上に矩形を描いて行なうものとすることができる。   Here, for example, the user inputs a region on the test chart arranged in the photographing field of view as a measurement target region, and inputs the distance from the photographing means 2 to the test chart as the photographing distance L. Note that the measurement target area can be input by, for example, a user drawing a rectangle on the test chart image using a pointing device (not shown) such as a mouse.

ユーザが測定対象領域とその撮影距離Lを入力すると(S206、Yes)、制御部5の輝度取得手段52は、無投光画像及び投光画像に基づき、指定された測定対象領域の輝度値Iと輝度差ΔIを取得する(S207)。ここで、輝度値I及び輝度差ΔIは、例えば、入力された測定対象領域内の各画素の輝度値の平均値及び輝度差の平均値を、それぞれ256階調で表した輝度の階調値として取得することができる。   When the user inputs the measurement target region and its shooting distance L (S206, Yes), the luminance acquisition unit 52 of the control unit 5 determines the luminance value I of the designated measurement target region based on the non-projected image and the projected image. And the luminance difference ΔI is acquired (S207). Here, the luminance value I and the luminance difference ΔI are, for example, a luminance gradation value representing the average luminance value and the average luminance difference of each pixel in the input measurement target area in 256 gradations, respectively. Can be obtained as

次に、制御部5は、ステップS206において入力された撮影距離Lと、ステップS207で求めた輝度値I及び輝度差ΔIを、距離算出情報として記憶部4に記憶し(S208)、操作表示部6に、校正モード処理の続行指示又は終了指示を入力するための画面を表示する(S209)。続いて、制御部5は、操作表示部6に校正作業の続行指示が入力されたか否かを判断し(S210)、続行指示が入力されたときは(S210、Yes)、ステップS201に戻って処理を繰り返す。   Next, the control unit 5 stores the photographing distance L input in step S206, the luminance value I and the luminance difference ΔI obtained in step S207 in the storage unit 4 as distance calculation information (S208), and the operation display unit. 6 displays a screen for inputting an instruction to continue or end the calibration mode process (S209). Subsequently, the control unit 5 determines whether or not a calibration work continuation instruction is input to the operation display unit 6 (S210). When a continuation instruction is input (S210, Yes), the process returns to step S201. Repeat the process.

一方、続行指示が入力されていないとき、すなわち、終了指示が入力されたときは(S210、Yes)、算出情報生成手段54は、測定された各測定値(L,I,ΔI)に基づき、内挿法又は外挿法により、所定の撮影距離Lにおける所定の輝度値Iに対する輝度差ΔIを算出する(S211)。続いて、制御部5は、上記所定の撮影距離L及び輝度値Iと、算出した輝度差ΔIとを、距離算出情報として記憶部4に記憶して(S212)、処理を終了する。   On the other hand, when the continuation instruction is not input, that is, when the end instruction is input (S210, Yes), the calculation information generating means 54 is based on the measured values (L, I, ΔI) measured. A luminance difference ΔI with respect to a predetermined luminance value I at a predetermined shooting distance L is calculated by interpolation or extrapolation (S211). Subsequently, the control unit 5 stores the predetermined photographing distance L and luminance value I and the calculated luminance difference ΔI in the storage unit 4 as distance calculation information (S212), and ends the process.

ここで、上記所定の撮影距離Lは、例えば図2に示した例であれば4m、5m、7m、及び8mとすることにより(図2Cの点線)、3mから9mまで1m間隔のデータを距離算出情報とすることができる。また、上記所定の輝度値Iとして、例えば、階調値10から250まで10階調の間隔とすることができる。これにより、後述する計測モード処理においては、距離計測のたびに内挿法や外挿法による計算を行なうことなく、撮影距離が不明の物体の撮影距離を精度1mで特定することができる。
なお、距離計測のたびに物体の撮影距離を内挿法又は外挿法により求める場合には、上記のステップS211及びS212の処理は不要である。
Here, for example, in the example shown in FIG. 2, the predetermined shooting distance L is set to 4 m, 5 m, 7 m, and 8 m (dotted line in FIG. 2C). It can be calculated information. Further, as the predetermined luminance value I, for example, an interval of 10 gradations from a gradation value of 10 to 250 can be set. Thereby, in the measurement mode processing described later, the shooting distance of an object whose shooting distance is unknown can be specified with an accuracy of 1 m without performing calculation by interpolation or extrapolation each time the distance is measured.
In addition, when calculating | requiring the imaging distance of an object by the interpolation method or the extrapolation method for every distance measurement, the process of said step S211 and S212 is unnecessary.

次に、測距装置1における計測モード処理の手順を、図6に示すフロー図にしたがって説明する。
計測モード処理を開始すると、制御部5は、ユーザが撮影開始指示を入力するための画面を操作表示部6に表示し(S301)、撮影開始指示が入力されたか否かを判断する(S302)。そして、撮影開始指示が入力されていないときは(S302、No)、入力されるまで待機する。
Next, the procedure of the measurement mode process in the distance measuring device 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the measurement mode process is started, the control unit 5 displays a screen for the user to input a shooting start instruction on the operation display unit 6 (S301), and determines whether a shooting start instruction is input (S302). . If no shooting start instruction is input (S302, No), the process waits until it is input.

一方、操作表示部6に操作開始指示が入力されると(S302、Yes)、制御部5の画像取得手段51は、投光手段3をOFFにして撮影視野内にある物体の無投光画像を取得した後(S303)、投光手段3をONにしてその物体の投光画像を取得する(S304)。次に、制御部5の輝度取得手段52は、取得した無投光画像と投光画像に基づいて、画素毎に輝度値Iと輝度差ΔIを取得し(S305)、記憶部4が記憶している距離算出情報を参照して(S306)、距離算出情報と、画素毎の輝度値I及び輝度差ΔIから、画素毎の撮影距離Lを算出して(S307)、処理を終了する。   On the other hand, when an operation start instruction is input to the operation display unit 6 (S302, Yes), the image acquisition unit 51 of the control unit 5 turns off the light projecting unit 3 and the non-projected image of an object in the field of view. (S303), the light projecting means 3 is turned on to obtain a projected image of the object (S304). Next, the luminance acquisition unit 52 of the control unit 5 acquires the luminance value I and the luminance difference ΔI for each pixel based on the acquired non-projected image and the projected image (S305), and the storage unit 4 stores them. Referring to the calculated distance calculation information (S306), the shooting distance L for each pixel is calculated from the distance calculation information, the luminance value I and the luminance difference ΔI for each pixel (S307), and the process is terminated.

ここで、ステップS307で算出した画素毎の撮影距離Lは、例えば、通信インタフェース55を介して他の機器(PC等)へ送信するものとしてもよい。また、ステップS303又はS304で取得した無投光画像又は投光画像を操作表示部6に表示すると共に、ユーザがマウス等(不図示)により指定した所定位置の画素の撮影距離Lを操作表示部6に表示するものとしてもよい。さらに、制御部5により、各画素にその撮影距離Lに応じた色を付し、撮影視野内に存在する各物体の撮影距離の違いを色の違いとして表示した画像(距離画像)を生成して、操作表示部6に表示するものとしてもよい。   Here, the imaging distance L for each pixel calculated in step S307 may be transmitted to another device (such as a PC) via the communication interface 55, for example. Further, the non-projected image or the projected image acquired in step S303 or S304 is displayed on the operation display unit 6, and the shooting distance L of a pixel at a predetermined position designated by the user with a mouse or the like (not shown) is displayed on the operation display unit. 6 may be displayed. Further, the control unit 5 adds a color corresponding to the shooting distance L to each pixel, and generates an image (distance image) in which a difference in shooting distance of each object existing in the shooting field of view is displayed as a color difference. Then, it may be displayed on the operation display unit 6.

なお、本実施形態では、投光画像と無投光画像を1回取得して撮影距離を算出するだけで計測モード処理を終了する構成としたが、撮影距離の算出後、ステップS303に戻って処理を繰り返すものとしてもよい。これにより、撮影距離をリアルタイムに計測して、物体の動きを捉えることができる。このように計測モード処理を繰り返す場合には、操作表示部6の表示領域の隅などに計測終了ボタンを表示しておき、ユーザが計測終了ボタンを押下したときに、操作表示部6から制御部5に割り込み信号を送信して計測モード処理を終了させるものとしてもよい。   In the present embodiment, the measurement mode process is completed by only obtaining the projected image and the non-projected image once and calculating the shooting distance. However, after calculating the shooting distance, the process returns to step S303. The process may be repeated. As a result, the shooting distance can be measured in real time to capture the movement of the object. When the measurement mode process is repeated in this way, a measurement end button is displayed at the corner of the display area of the operation display unit 6 and the operation display unit 6 controls the control unit when the user presses the measurement end button. An interrupt signal may be transmitted to 5 to end the measurement mode process.

次に、測距装置1における撮影モード処理の手順を、図7に示すフロー図にしたがって説明する。
撮影モード処理を開始すると、制御部5は、操作表示部6に、投光手段3の点灯指示又は消灯指示を入力するための画面を表示し(S401)、点灯指示が入力されたか否かを判断する(S402)。そして、点灯指示が入力されたときは(S402、Yes)、投光手段3が点灯していなければ、投光手段3を点灯する(S403)。一方、点灯指示が入力されていないときは(S402、No)、消灯指示が入力されたか否かを判断し(S404)、消灯指示が入力されたときは(S404、Yes)、投光手段3が点灯していれば、投光手段3を消灯する(S405)。また、ステップS404において、消灯指示が入力されていないときは(S404、No)、ステップS402に戻って、点灯指示又は消灯指示が入力されるまで上記の処理を繰り返す。
Next, the procedure of photographing mode processing in the distance measuring device 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the photographing mode process is started, the control unit 5 displays a screen for inputting a lighting instruction or a light-off instruction for the light projecting means 3 on the operation display unit 6 (S401), and whether or not the lighting instruction is input. Judgment is made (S402). When a lighting instruction is input (S402, Yes), if the light projecting means 3 is not turned on, the light projecting means 3 is turned on (S403). On the other hand, when the lighting instruction is not input (S402, No), it is determined whether or not the lighting instruction is input (S404). When the lighting instruction is input (S404, Yes), the light projecting means 3 is determined. If is lit, the light projecting means 3 is turned off (S405). If no turn-off instruction is input in step S404 (No in S404), the process returns to step S402 and the above process is repeated until a turn-on instruction or turn-off instruction is input.

次に、制御部5は、ユーザが撮影開始指示を入力するための画面を操作表示部6に表示し(S406)、ユーザが撮影開始指示を入力したか否かを判断する(S407)。そして、撮影開始指示を入力していないときは(S407、No)、入力されるまで待機する。   Next, the control unit 5 displays a screen for the user to input a shooting start instruction on the operation display unit 6 (S406), and determines whether or not the user has input a shooting start instruction (S407). If no shooting start instruction is input (S407, No), the process waits until it is input.

一方、操作表示部6に撮影開始指示が入力されると(S407、Yes)、制御部5の画像取得手段51は、撮影視野内にある物体の画像を取得した後(S408)、取得した画像を操作表示部6に表示して(S409)、処理を終了する。   On the other hand, when a shooting start instruction is input to the operation display unit 6 (S407, Yes), the image acquisition unit 51 of the control unit 5 acquires an image of an object in the shooting field of view (S408), and then acquires the acquired image. Is displayed on the operation display unit 6 (S409), and the process is terminated.

上述した撮影モード処理においては、撮影視野の画像を1回取得して操作表示部6に表示するだけで撮影モード処理を終了する構成としたが、操作表示部6へ画像を表示した後、ステップS408に戻って処理を繰り返すものとしてもよい。これにより、撮影視野の画像をリアルタイムに撮影することができる。この場合には、操作表示部6の表示領域の隅などに撮影終了ボタンを表示しておき、ユーザが撮影終了ボタンを押下したときに、操作表示部6から制御部5に割り込み信号を送信して撮影モード処理を終了させるものとしてもよい。   In the above-described shooting mode process, the shooting mode process is completed by simply acquiring an image of the shooting field of view once and displaying it on the operation display unit 6. It is good also as what returns to S408 and repeats a process. As a result, an image in the field of view can be taken in real time. In this case, a shooting end button is displayed at the corner of the display area of the operation display unit 6 and an interrupt signal is transmitted from the operation display unit 6 to the control unit 5 when the user presses the shooting end button. The shooting mode process may be terminated.

なお、上述した校正モード処理、計測モード処理、及び撮影モード処理において、操作表示部6を用いて入力される情報(撮影開始指示や測定対象領域等)は、他の機器(PC等)から通信インタフェース55を介して与えられるものとしてもよい。   In the calibration mode process, the measurement mode process, and the shooting mode process described above, information (such as a shooting start instruction and a measurement target area) input using the operation display unit 6 is communicated from another device (such as a PC). It may be provided via the interface 55.

次に、本発明の第2の実施形態に係る測距装置について説明する。
本測距装置では、第1の実施形態に係る測距装置1における記憶部4が記憶する距離換算情報を用いず、距離算出手段53は、輝度値Iと輝度差ΔIから撮影距離Lを求める算出式を用いて、物体までの距離を算出するものとする。
Next, a distance measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
In the distance measuring device, the distance calculation unit 53 calculates the shooting distance L from the luminance value I and the luminance difference ΔI without using the distance conversion information stored in the storage unit 4 in the distance measuring device 1 according to the first embodiment. The distance to the object is calculated using a calculation formula.

本実施形態によれば、内挿法又は外挿法等を用いることなく、物体までの距離を簡単に算出することができる。   According to the present embodiment, the distance to the object can be easily calculated without using an interpolation method or an extrapolation method.

具体的には、撮影距離Lを求める算出式は、撮影手段2から物体までの距離(撮影距離)L、その物体の無投光画像の輝度値I、及び、投光画像と無投光画像の輝度差ΔIを、輝度値Iの異なる複数の物体について撮影距離Lを変えながら予め測定して得た測定値に基づき、直線近似法や2次曲線近似法等の数学的手法を用いて導出することができる。   Specifically, the calculation formula for obtaining the shooting distance L is the distance (shooting distance) L from the shooting means 2 to the object, the luminance value I of the non-projected image of the object, and the projected image and the non-projected image. Is derived using a mathematical method such as a linear approximation method or a quadratic curve approximation method based on measurement values obtained in advance by changing the shooting distance L for a plurality of objects having different luminance values I. can do.

なお、上記測定において、環境照明が暗く適切な明るさの無投光画像が得られないときは、投光手段3を、第1の発光状態と、第1の発光状態よりも明るい(照度の大きい)第2の発光状態で点灯するものとし、無投光画像の代わりに第1の発光状態において撮影した画像を、投光画像の代わりに第2の発光状態において撮影した画像を用いて、輝度値I及び輝度差ΔIを測定し、上記算出式を導出するものとしてもよい。   In the above measurement, when the ambient illumination is dark and a non-projected image having an appropriate brightness cannot be obtained, the light projecting means 3 is brighter than the first light emitting state and the first light emitting state (the illuminance is low). (Large) lighted in the second light emitting state, using an image taken in the first light emitting state instead of the non-projected image, and an image taken in the second light emitting state instead of the projected image, The brightness value I and the brightness difference ΔI may be measured to derive the above calculation formula.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明に係る測距装置を、建物敷地等の監視領域を撮影する監視カメラとして用いた侵入者監視装置である。
図8は、本実施形態に係る侵入者監視装置7の構成を示すブロック図である。
本侵入者監視装置7は、測距装置1’と、測距装置1’に動作指示を与えると共に測距装置1’から画像を取得し、その画像を処理して侵入者を検知する処理部8と、測距装置1’と処理部8とを接続するデータバス9と、測距装置1’により取得した画像データを記憶する画像記憶部10と、ユーザが処理部8への動作指示を入力する入力手段であり、かつ、処理部8がユーザに画像やデータを表示する表示部でもある、タッチパネル等により構成される操作表示部11と、処理部8が侵入者を検知したときに警告を発するスピーカ12と、を有している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The present embodiment is an intruder monitoring apparatus using the distance measuring device according to the present invention as a monitoring camera for photographing a monitoring area such as a building site.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the intruder monitoring apparatus 7 according to the present embodiment.
The intruder monitoring device 7 gives an operation instruction to the distance measuring device 1 ′ and the distance measuring device 1 ′, acquires an image from the distance measuring device 1 ′, processes the image, and detects an intruder. 8, a data bus 9 that connects the distance measuring device 1 ′ and the processing unit 8, an image storage unit 10 that stores image data acquired by the distance measuring device 1 ′, and a user gives an operation instruction to the processing unit 8. An operation display unit 11 constituted by a touch panel or the like, which is an input means for input and the display unit for the processing unit 8 to display images and data to the user, and a warning when the processing unit 8 detects an intruder The speaker 12 which emits.

測距装置1’は、第1の実施形態に係る測距装置1と同様に、撮影手段2、投光手段3、記憶部4を有するが、操作表示部6を有さず、操作表示部6からの入力に応じて動作する制御部5の代わりに、データバス9を介して受信した動作指示により動作すると共に、画像データ等の情報をデータバス9を介して処理部8へ送信する制御部5’を有している。   Like the distance measuring device 1 according to the first embodiment, the distance measuring device 1 ′ includes the photographing unit 2, the light projecting unit 3, and the storage unit 4, but does not include the operation display unit 6, but includes an operation display unit. Control that operates according to an operation instruction received via the data bus 9 instead of the control unit 5 that operates in response to an input from 6, and transmits information such as image data to the processing unit 8 via the data bus 9. Part 5 ′.

制御部5’は、第1の実施形態に係る測距装置1における制御部5と同様に、画像取得手段51、輝度取得手段52、距離算出手段53、算出情報生成手段54、及び、通信インタフェース55を有している。   Similar to the control unit 5 in the distance measuring apparatus 1 according to the first embodiment, the control unit 5 ′ includes an image acquisition unit 51, a luminance acquisition unit 52, a distance calculation unit 53, a calculation information generation unit 54, and a communication interface. 55.

処理部8は、CPU(Central Processing Unit)、プログラムが書き込まれたROM(Read Only Memory)、データの一時記憶のためのRAM(Random Access Memory)等を有するコンピュータであり、測距装置1’から取得した、侵入者等の異物のない状態における撮影視野の画像(背景画像)と、監視時の撮影視野の画像(監視画像)に基づき、監視画像と背景画像との各画素の差分(例えば輝度の差分)を算出して得られる画像(差分画像)により異物を検知する異物検知手段81を有している。   The processing unit 8 is a computer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) in which a program is written, a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing data, and the like from the distance measuring device 1 ′. Based on the acquired image of the field of view (background image) in the absence of a foreign object such as an intruder and the image of the field of view (monitoring image) at the time of monitoring, the difference (for example, luminance) between the monitoring image and the background image A foreign object detection means 81 for detecting a foreign object from an image (difference image) obtained by calculating (difference).

また、処理部8は、測距装置1’により計測した異物までの距離と、差分画像における異物の影像(異物画像)の大きさ(例えば画素数)から、その異物の大きさを算出する異物サイズ算出手段82と、異物サイズ算出手段82が算出した異物の大きさが所定の大きさ以上であるときに、その異物を侵入者と判断して警報を発する警報発生手段83と、データバス9を介して測距装置1’とデータのやりとりを行なうための通信インタフェース84と、を有している。   Further, the processing unit 8 calculates the size of the foreign object from the distance to the foreign object measured by the distance measuring device 1 ′ and the size (for example, the number of pixels) of the foreign object image (foreign object image) in the difference image. When the size of the foreign matter calculated by the size calculation means 82 and the foreign matter size calculation means 82 is equal to or larger than a predetermined size, the alarm generation means 83 that determines that the foreign matter is an intruder and issues an alarm, and the data bus 9 And a communication interface 84 for exchanging data with the distance measuring device 1 '.

なお、本実施形態では、侵入者監視装置7を動作させるコンピュータとして、処理部8及び測距装置1’が有するコンピュータである制御部5’を用いているが、制御部5’を用いず処理部8により、測距装置1’の各部を制御すると共に制御部5’が有する各手段を実現するものとしてもよい。また、画像記憶部10を使用せず、画像記憶部10に記憶する画像を記憶部4に記憶するものとしてもよい。   In this embodiment, as the computer for operating the intruder monitoring device 7, the control unit 5 ′ that is a computer included in the processing unit 8 and the distance measuring device 1 ′ is used, but the processing is performed without using the control unit 5 ′. The unit 8 may be configured to control each unit of the distance measuring device 1 ′ and implement each unit included in the control unit 5 ′. Alternatively, the image stored in the image storage unit 10 may be stored in the storage unit 4 without using the image storage unit 10.

上記の構成を有する侵入者監視装置7は、背景画像と監視画像により得られる差分画像から異物を検知すると、その異物までの距離を測距装置1’により計測し、差分画像における異物画像の大きさと異物までの距離から、その異物の大きさを算出して、その大きさによりその異物が侵入者であるか否かを判断する。
これにより、侵入者監視装置7は、ネズミ等の小動物と人とを識別することができ、小動物を侵入者と間違えて誤報が生じるのを防止することができる。
When the intruder monitoring device 7 having the above configuration detects a foreign object from the difference image obtained from the background image and the monitoring image, the intruder monitoring device 7 measures the distance to the foreign object by the distance measuring device 1 ′, and the size of the foreign object image in the difference image. The size of the foreign object is calculated from the distance to the foreign object, and whether or not the foreign object is an intruder is determined based on the size.
Thereby, the intruder monitoring apparatus 7 can distinguish small animals, such as a mouse, and a person, and can prevent mistaken information from being mistaken for a small animal as an intruder.

次に、本侵入者監視装置7の動作手順について、図9に示すフロー図を用いて説明する。なお、侵入者監視装置7は、記憶部4に距離算出情報を記憶させるための校正モードと、侵入者の監視を行なう監視モードという2つの動作モードを有している。また、以下の説明においては、撮影手段2の撮影視野は、既に、建物敷地や屋内等の監視領域を撮影できるように設定されているものとする。   Next, the operation procedure of the intruder monitoring apparatus 7 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The intruder monitoring device 7 has two operation modes: a calibration mode for storing the distance calculation information in the storage unit 4 and a monitoring mode for monitoring the intruder. In the following description, it is assumed that the shooting field of view of the shooting unit 2 is already set so that a monitoring area such as a building site or indoors can be shot.

まず、ユーザが侵入者監視装置7の電源を投入すると(S501)、処理部8は、操作表示部11に、動作モードを入力するための画面を表示し(S502)、動作モードが入力されたか否かを判断して(S503)、動作モードが入力されていないときは(S503、No)、入力されるまで待機する。一方、動作モードが入力されたときは(S503、Yes)、入力された動作モードが監視モードか否かを判断し(S504)、監視モードであるときは(S504、Yes)、監視モード処理を行った後(S505)、ステップS502に戻る。   First, when the user turns on the power of the intruder monitoring device 7 (S501), the processing unit 8 displays a screen for inputting the operation mode on the operation display unit 11 (S502), and whether the operation mode is input. Whether or not the operation mode is not input (S503, No), it waits until it is input. On the other hand, when the operation mode is input (S503, Yes), it is determined whether or not the input operation mode is the monitoring mode (S504). When the operation mode is the monitoring mode (S504, Yes), the monitoring mode processing is performed. After performing (S505), it returns to step S502.

また、ステップS504において、入力された動作モードが監視モードでないとき、すなわち、校正モードであるときは(S504、No)、校正モード処理を行った後(S506)、ステップS502に戻る。   In step S504, when the input operation mode is not the monitoring mode, that is, in the calibration mode (S504, No), the calibration mode process is performed (S506), and the process returns to step S502.

なお、ステップS506の校正モード処理は、図5に示した校正モード処理と同様であるが、操作表示部6の代わりに操作表示部11が使用されることのみが異なる。   The calibration mode process in step S506 is the same as the calibration mode process shown in FIG. 5 except that the operation display unit 11 is used instead of the operation display unit 6.

次に、侵入者監視装置7における監視モード処理の手順を、図10に示すフロー図にしたがって説明する。
監視モード処理を開始すると、処理部8は、背景画像の取得指示(背景取得指示)又は監視画像の取得指示(監視動作指示)のいずれかを入力するための画面(動作指示入力画面)を操作表示部11に表示する(S601)。
Next, the procedure of the monitoring mode process in the intruder monitoring device 7 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the monitoring mode process is started, the processing unit 8 operates a screen (operation instruction input screen) for inputting either a background image acquisition instruction (background acquisition instruction) or a monitoring image acquisition instruction (monitoring operation instruction). It is displayed on the display unit 11 (S601).

次に、処理部8は、上記のいずれかの動作指示が入力されたか否かを判断して(S602)、いずれの動作指示も入力されていないときは(S602、No)、いずれかが入力されるまで待機する。一方、いずれかの指示が入力されたときは(S602、Yes)、入力された指示が監視動作指示であるか否かを判断し(S603)、監視動作指示であるときは(S603、Yes)、監視処理を行った後(S604)、ステップS601に戻って処理を繰り返す。   Next, the processing unit 8 determines whether or not any of the above operation instructions has been input (S602), and if no operation instruction has been input (S602, No), either is input. Wait until On the other hand, when any instruction is input (S602, Yes), it is determined whether the input instruction is a monitoring operation instruction (S603), and when it is a monitoring operation instruction (S603, Yes). After performing the monitoring process (S604), the process returns to step S601 to repeat the process.

一方、ステップS603において、入力された指示が監視動作指示でないとき、すなわち背景取得指示であるときは(S603、No)、背景取得処理を行った後(S605)、ステップS601に戻って処理を繰り返す。   On the other hand, if the input instruction is not a monitoring operation instruction in step S603, that is, if it is a background acquisition instruction (No in S603), after performing the background acquisition process (S605), the process returns to step S601 and repeats the process. .

次に、侵入者監視装置7における背景取得処理の手順を、図11に示すフロー図にしたがって説明する。
背景取得処理を開始すると、処理部8は、測距装置1’に、撮影視野内(すなわち監視領域)の無投光画像及び投光画像の取得を指示するコマンドを、データバス9を介して送信する(S701)。
Next, the procedure of the background acquisition process in the intruder monitoring device 7 will be described according to the flowchart shown in FIG.
When the background acquisition process is started, the processing unit 8 sends, via the data bus 9, a command for instructing the distance measuring device 1 ′ to acquire a non-projected image and a projected image within the photographing field of view (that is, the monitoring area). Transmit (S701).

測距装置1’の制御部5’は上記のコマンドを受信し、画像取得手段51により、まず投光手段3をOFFにして監視領域の無投光画像を取得した後(S702)、投光手段3をONにして監視領域の投光画像を取得する(S703)。続いて、制御部5’は、取得した無投光画像及び投光画像を、それぞれ無投光時の背景画像及び投光時の背景画像として記憶部4に記憶した後(S704)、それらの画像をデータバス9を介して処理部8に送信する(S705)。   The control unit 5 ′ of the distance measuring apparatus 1 ′ receives the above command, and after the image obtaining unit 51 first turns off the light projecting unit 3 to obtain a non-projected image in the monitoring area (S 702), the light projection is performed. The means 3 is turned on to obtain a projection image of the monitoring area (S703). Subsequently, the control unit 5 ′ stores the acquired no-projection image and the projection image in the storage unit 4 as a background image at the time of no projection and a background image at the time of projection, respectively (S704). The image is transmitted to the processing unit 8 via the data bus 9 (S705).

処理部8は、制御部5’から送信された無投光画像及び投光画像を受信し、これらの画像を、それぞれ無投光時の背景画像及び投光時の背景画像として画像記憶部10に記憶して(S706)、背景取得処理を終了する。   The processing unit 8 receives the non-projected image and the projected image transmitted from the control unit 5 ′, and uses these images as a background image at the time of no projection and a background image at the time of projection, respectively. (S706) and the background acquisition process is terminated.

次に、侵入者監視装置7における監視処理の手順を、図12に示すフロー図にしたがって説明する。なお、測距装置1’の記憶部4には、侵入者監視装置7の設置環境における距離算出情報が、既に記憶されているものとする。
監視動作処理を開始すると、処理部8は、上述した背景取得処理における画像取得動作(図11のステップS701ないしS705)と同様に、測距装置1’に対しコマンドを送信し、測距装置1’により、監視領域の無投光画像と投光画像を取得する(S801)。このとき、制御部5’は、図11のステップS704と同様に、監視領域の無投光画像と投光画像を、無投光時の監視画像及び投光時の監視画像として記憶部4に記憶するものとする。
Next, the procedure of the monitoring process in the intruder monitoring device 7 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. It is assumed that distance calculation information in the installation environment of the intruder monitoring device 7 has already been stored in the storage unit 4 of the distance measuring device 1 ′.
When the monitoring operation process is started, the processing unit 8 transmits a command to the distance measuring device 1 ′ in the same manner as the image acquisition operation (steps S701 to S705 in FIG. 11) in the background acquisition process described above. In step S801, a non-projected image and a projected image of the monitoring area are acquired. At this time, as in step S704 in FIG. 11, the control unit 5 ′ stores the non-projected image and the projected image in the monitoring area in the storage unit 4 as a monitoring image at the time of no projection and a monitoring image at the time of projection. It shall be remembered.

次に、処理部8は、測距装置1’により取得した監視領域の無投光画像と投光画像を、それぞれ無投光時の監視画像及び投光時の監視画像として画像記憶部10に記憶する(S802)。   Next, the processing unit 8 stores the non-projected image and the projected image of the monitoring area acquired by the distance measuring device 1 ′ in the image storage unit 10 as a monitoring image at the time of no projection and a monitoring image at the time of projection, respectively. Store (S802).

続いて、処理部8の異物検知手段81は、画像記憶部10に記憶された各画像を参照し、無投光時の差分画像と投光時の差分画像を生成する(S803)。無投光時及び投光時の差分画像の生成は、それぞれ、無投光時及び投光時の、背景画像と監視画像の差分、例えば、画素毎の輝度の差の絶対値を算出して生成する。   Subsequently, the foreign matter detection means 81 of the processing unit 8 refers to each image stored in the image storage unit 10 and generates a difference image at the time of no light projection and a difference image at the time of light projection (S803). The generation of the difference image at the time of no light projection and at the time of light projection is performed by calculating the absolute value of the difference between the background image and the monitoring image, for example, the luminance difference for each pixel at the time of no light projection and at the time of light projection, respectively. Generate.

次に、異物検知手段81は、無投光時及び投光時の差分画像に異物が写っているか否かを判断する(S804)。ここで、差分画像に異物が写っているか否かの判断は、例えば、各差分画像に対し所定の値より大きい輝度値を持つ画素(異物画素)のみを抽出する2値化処理を行った後、ラベリング処理を行って、隣接する異物画素の画素数が所定の数を超えていれば異物有りと判断することができる。   Next, the foreign object detection means 81 determines whether or not a foreign object is shown in the difference image between the non-projection and the projection (S804). Here, for example, whether or not a foreign object is included in the difference image is determined by performing binarization processing for extracting only pixels (foreign pixel) having a luminance value larger than a predetermined value for each difference image. When the labeling process is performed and the number of adjacent foreign pixel pixels exceeds a predetermined number, it can be determined that there is a foreign matter.

ステップS804において、無投光時の差分画像又は投光時の差分画像のいずれかの差分画像に異物が写っていないときは(S804、No)、ステップS801に戻って処理を繰り返す。
一方、ステップS804において、無投光時及び投光時の差分画像のいずれにも異物が写っているときは(S804、Yes)、処理部8の異物サイズ算出手段82は、無投光時及び投光時の差分画像に写っている異物の、縦方向及び横方向の画素数を、それぞれ算出する(S805)。
In step S804, when a foreign object is not shown in either the difference image at the time of no light projection or the difference image at the time of light projection (S804, No), the process returns to step S801 and the process is repeated.
On the other hand, in step S804, when a foreign object appears in both the no-light-projecting and the difference images at the time of projecting (S804, Yes), the foreign-material size calculating unit 82 of the processing unit 8 The number of pixels in the vertical direction and the horizontal direction of the foreign matter reflected in the difference image at the time of projection is calculated (S805).

続いて、処理部8の異物サイズ算出手段82は、測距装置1’に対し、その異物までの距離(異物の撮影距離L)を算出するよう指示するコマンド(算出指示コマンド)を送信する(S806)。ここで、上記の算出指示コマンドは、例えば、距離算出の対象位置として、無投光時及び投光時の監視画像における異物画素の位置の情報を付して構成することができる。   Subsequently, the foreign substance size calculation means 82 of the processing unit 8 transmits a command (calculation instruction command) for instructing the distance measuring device 1 ′ to calculate the distance to the foreign substance (foreign object photographing distance L) ( S806). Here, for example, the above calculation instruction command can be configured by adding information on the position of the foreign pixel in the monitoring image at the time of no light projection and at the time of light projection as a target position for distance calculation.

次に、制御部5’は、算出指示コマンドを受信し、記憶部4に記憶した無投光時及び投光時の監視画像に基づき、距離算出手段53により、上記算出指示コマンドにより指定された位置の各異物画素の撮影距離Lを算出して、処理部8に送信する(S807)。   Next, the control unit 5 ′ receives the calculation instruction command, and is designated by the distance calculation unit 53 by the calculation instruction command based on the no-lighting and light-monitoring monitoring images stored in the storage unit 4. The photographing distance L of each foreign pixel at the position is calculated and transmitted to the processing unit 8 (S807).

処理部8は、各異物画素の撮影距離Lを受信し、異物サイズ算出手段82は、受信した異物画素の撮影距離Lの平均値を算出して、異物までの距離とする(S808)。ここで、異物までの距離は、平均値以外にも、異物画素の撮影距離Lの最小値、最大値、又は中央値とすることができる。また、各異物画素の撮影距離Lが距離範囲として表現されている場合は、その距離範囲の中央値の平均値、下限値の最小値、又は上限値の最大値とすることもできる。   The processing unit 8 receives the shooting distance L of each foreign pixel, and the foreign size calculation means 82 calculates the average value of the received shooting distance L of the foreign pixel and sets it as the distance to the foreign object (S808). Here, the distance to the foreign object can be the minimum value, the maximum value, or the median value of the imaging distance L of the foreign object pixel in addition to the average value. Further, when the shooting distance L of each foreign pixel is expressed as a distance range, the average value of the median value of the distance range, the minimum value of the lower limit value, or the maximum value of the upper limit value can also be used.

次に、異物サイズ算出手段82は、ステップS805で算出した異物の縦方向及び横方向の画素数と、ステップS808で算出した異物までの距離に基づき、その異物のサイズ(縦方向及び横方向の大きさ)を算出する(S809)。続いて、警報発生手段83は、算出した異物のサイズが所定のサイズ以上であるか否かを判断し(S810)、所定のサイズ以上(例えば、縦方向及び横方向の大きさがいずれも所定の値以上)であるときは(S810、Yes)、その異物を侵入者であると判断し、侵入者を検知したことを示す警報として、スピーカ12から警告音を鳴らし(S811)、監視処理を終了する。   Next, the foreign substance size calculation means 82 determines the size of the foreign substance (vertical direction and horizontal direction) based on the number of vertical and horizontal pixels of the foreign substance calculated in step S805 and the distance to the foreign substance calculated in step S808. (Size) is calculated (S809). Subsequently, the alarm generation unit 83 determines whether or not the calculated size of the foreign material is equal to or larger than a predetermined size (S810), and is larger than the predetermined size (for example, the vertical and horizontal sizes are both predetermined). (S810, Yes), the foreign object is determined to be an intruder, and a warning sound is emitted from the speaker 12 as an alarm indicating that the intruder has been detected (S811), and the monitoring process is performed. finish.

なお、警報発生後は、監視処理を終了せずに警報を発し続けるものとすることもできる。この場合には、例えば、操作表示部11に設けたリセットスイッチ(不図示)等により警報を解除して、監視処理を終了するものとすることができる。また、警報発生手段83が発する警報として、スピーカ12から警告音を鳴らす代わりに、赤色ランプを点滅させたり、建物等の監視領域全体を管理する監視装置(不図示)等に警報信号を送信するものとしてもよい。   It should be noted that after the alarm is generated, the alarm can be continuously issued without ending the monitoring process. In this case, for example, the alarm can be canceled by a reset switch (not shown) or the like provided in the operation display unit 11, and the monitoring process can be terminated. Further, as an alarm issued by the alarm generation means 83, instead of sounding an alarm sound from the speaker 12, a red lamp blinks, or an alarm signal is transmitted to a monitoring device (not shown) that manages the entire monitoring area such as a building. It may be a thing.

一方ステップS810において、異物の縦方向及び横方向の大きさのいずれかが、所定の大きさ未満であるときは(S810、No)、その異物は侵入者ではないものとして、ステップS801に戻って処理を繰り返す。
ここで、ステップS810では、異物の縦方向及び横方向の大きさのいずれもが所定の値以上であるときに、その異物を侵入者と判断するものとしたが、縦方向又は横方向のいずれかが所定の大きさ以上であるときに、その異物を侵入者と判断するものとしてもよい。また、異物の面積が所定の値以上であるときに、その異物を侵入者と判断するものとしてもよい。
On the other hand, if any of the vertical and horizontal sizes of the foreign object is less than the predetermined size in step S810 (S810, No), it is determined that the foreign object is not an intruder and the process returns to step S801. Repeat the process.
Here, in step S810, the foreign object is determined to be an intruder when both the vertical and horizontal sizes of the foreign object are greater than or equal to a predetermined value. When is larger than a predetermined size, the foreign object may be determined as an intruder. Further, when the area of the foreign object is equal to or larger than a predetermined value, the foreign object may be determined as an intruder.

なお、上述した監視動作処理においては、無投光時及び投光時の差分画像の両方に異物が映っていると判断したときに異物までの距離を計測するものとしたが(図12のステップS804、Yes)、これに限らず、無投光時の差分画像又は投光時の差分画像のいずれかに異物が映っていると判断したときに、異物までの距離を計測するものとしてもよい。   In the above-described monitoring operation process, the distance to the foreign object is measured when it is determined that the foreign object is reflected in both the no-light-projecting and the difference images at the time of the light-projecting (step in FIG. 12). S804, Yes), but not limited thereto, the distance to the foreign object may be measured when it is determined that the foreign object appears in either the difference image at the time of no light projection or the difference image at the time of light projection. .

また、侵入者検知の判断基準として異物の縦方向及び横方向の大きさが所定の値以上であること(図12のステップS810、Yes)としたが、その他にも、例えば、異物画素の撮影距離Lの最大値と最小値の差から算出した異物の奥行き方向の厚みが、所定の値以上であることも、判断基準の一つとすることができる。   In addition, as a criterion for intruder detection, the vertical and horizontal sizes of the foreign matter are determined to be equal to or greater than a predetermined value (step S810 in FIG. 12, Yes). One of the determination criteria is that the thickness in the depth direction of the foreign matter calculated from the difference between the maximum value and the minimum value of the distance L is not less than a predetermined value.

以上説明したように、第1及び第2の実施形態に係る測距装置は、特殊な部品を用いることなく、一般に使用されている投光器付きカメラ等、撮影手段2と投光手段3とを組み合わせた簡単な構成により、被測定物の画像に基づいてその被測定物までの距離を測定することができる。また、本発明に係る測距装置を用いれば、第3の実施形態に係る侵入者監視装置のように、小動物等と侵入者とを的確に識別して、小動物等を侵入者と間違えて誤報を生ずることのない侵入者監視装置を、安価に構成することができる。   As described above, the distance measuring apparatus according to the first and second embodiments is a combination of the photographing unit 2 and the light projecting unit 3 such as a commonly used camera with a projector without using special parts. With a simple configuration, the distance to the object to be measured can be measured based on the image of the object to be measured. In addition, if the distance measuring device according to the present invention is used, the small animal or the like and the intruder are accurately identified as in the intruder monitoring device according to the third embodiment, and the small animal or the like is mistaken for the intruder and is erroneously reported. An intruder monitoring apparatus that does not cause a problem can be configured at low cost.

1、1’・・・測距装置、2・・・撮影手段、3・・・投光手段、4・・・記憶部、5、5’・・・制御部、51・・・画像取得手段、52・・・輝度取得手段、53・・・距離算出手段、54・・・算出情報生成手段、55、84・・・通信インタフェース、6、11・・・操作表示部、7・・・侵入者監視装置、8・・・処理部、81・・・異物検知手段、82・・・異物サイズ算出手段、83・・・警報発生手段、9・・・データバス、10・・・画像記憶部、12・・・スピーカ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 '... Distance measuring device, 2 ... Imaging | photography means, 3 ... Projection means, 4 ... Memory | storage part 5, 5' ... Control part, 51 ... Image acquisition means 52 ... Luminance acquisition means, 53 ... Distance calculation means, 54 ... Calculation information generation means, 55, 84 ... Communication interface, 6, 11 ... Operation display section, 7 ... Intrusion Person monitoring device, 8 ... processing unit, 81 ... foreign matter detection means, 82 ... foreign matter size calculation means, 83 ... alarm generating means, 9 ... data bus, 10 ... image storage unit , 12 ... Speakers.

Claims (9)

撮影手段と、前記撮影手段の撮影視野に投光する投光手段とを有し、前記投光手段から投光して撮影した被測定物の画像に基づき、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を計測する測距装置であって、
前記投光手段の発光状態を、第1の発光状態及び第1の発光状態よりも照度の大きい第2の発光状態としたときの、前記被測定物の画像の輝度をそれぞれ取得する輝度取得手段と、
前記撮影手段からの距離毎に予め測定された、前記第1の発光状態における物体の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態における前記物体の画像の輝度差に基づき、前記第1の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度差から、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を算出する算出手段と、
を有する測距装置。
From the photographing means to the object to be measured, based on an image of the object to be photographed by projecting light from the light projecting means, having a photographing means and a light projecting means for projecting on the photographing field of view of the photographing means A distance measuring device that measures the distance of
Luminance acquisition means for acquiring the luminance of the image of the object to be measured when the light emission state of the light projecting means is the first light emission state and the second light emission state having a higher illuminance than the first light emission state. When,
Based on the luminance difference between the image of the object in the first light emitting state and the luminance difference between the image of the object in the first and second light emitting states, measured in advance for each distance from the photographing unit, the first The distance from the photographing means to the object to be measured from the brightness of the image of the object to be measured acquired in the light emission state and the brightness difference between the images of the object to be measured acquired in the first and second light emission states. Calculating means for calculating
Ranging device having
請求項1に記載された測距装置において、
前記撮影手段からの距離毎に予め測定された、前記第1の発光状態における物体の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態における前記物体の画像の輝度差とを記憶する記憶手段を有する測距装置。
The distance measuring device according to claim 1,
Storage means for storing the brightness of the image of the object in the first light emission state and the brightness difference between the images of the object in the first and second light emission states, which are measured in advance for each distance from the photographing means. Ranging device having
請求項1又は2に記載された測距装置において、
前記投光手段の第1の発光状態は消灯状態であり、第2の発光状態は点灯状態である測距装置。
In the distance measuring device according to claim 1 or 2,
A distance measuring device in which a first light emission state of the light projecting means is a light-off state, and a second light emission state is a light-on state.
監視領域に異物がないときの背景画像と、前記監視領域内への異物の侵入を監視する監視画像との差分画像から、前記監視領域内の異物を検知して前記監視領域内の侵入者を検知する侵入者監視装置であって、
請求項1ないし3のいずれかに記載された測距装置と、
前記測距装置が計測した前記撮影手段から前記異物までの距離と、前記差分画像における前記異物画像のサイズから、前記異物サイズを算出する異物サイズ算出手段と、
異物サイズ算出手段が算出した前記異物サイズが所定のサイズ以上であるときに警報を発する警報発生手段と、
を有する侵入者監視装置。
A foreign object in the monitoring area is detected by detecting a foreign object in the monitoring area from a difference image between a background image when there is no foreign object in the monitoring area and a monitoring image for monitoring the entry of the foreign object into the monitoring area. An intruder monitoring device to detect,
A distance measuring device according to any one of claims 1 to 3,
Foreign object size calculating means for calculating the foreign object size from the distance from the imaging means measured by the distance measuring device to the foreign object and the size of the foreign object image in the difference image;
Alarm generating means for issuing an alarm when the foreign object size calculated by the foreign object size calculating means is equal to or larger than a predetermined size;
An intruder monitoring device.
請求項4に記載された侵入者監視装置において、
前記異物サイズ算出手段は、前記測距装置が計測した、前記異物のうち前記撮影手段から最も遠い部分と前記撮影手段との距離、及び最も近い部分と前記撮影手段との距離の差により、前記異物の厚さを算出する機能を有し、
前記警報発生手段は、さらに、前記異物の厚さが所定の厚さ以上であるときに、警報を発する侵入者監視装置。
Intruder monitoring device according to claim 4,
The foreign object size calculation means is measured by the distance measuring device, based on a difference between a distance between the photographing means and the distance between the photographing means and a distance between the closest part and the photographing means. It has a function to calculate the thickness of foreign matter,
The alarm generation means is an intruder monitoring apparatus that further issues an alarm when the thickness of the foreign matter is equal to or greater than a predetermined thickness.
請求項4又は5に記載された侵入者監視装置において、
前記差分画像は、前記投光手段が第1の発光状態であるときに取得された背景画像と監視画像とに基づいて生成される測距装置。
In the intruder monitoring device according to claim 4 or 5,
The distance image is generated based on a background image and a monitoring image acquired when the light projecting unit is in a first light emission state.
請求項4又は5に記載された侵入者監視装置において、
前記差分画像は、前記投光手段が第2の発光状態であるときに取得された背景画像と監視画像とに基づいて生成される測距装置。
In the intruder monitoring device according to claim 4 or 5,
The distance image is generated based on the background image and the monitoring image acquired when the light projecting unit is in the second light emission state.
撮影手段と、前記撮影手段の撮影視野に投光する投光手段とを有し、前記投光手段から投光して撮影した被測定物の画像に基づき、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を計測する測距装置における距離計測方法であって、
前記投光手段の発光状態を、第1の発光状態及び第1の発光状態よりも照度の大きい第2の発光状態としたときの、前記被測定物の画像の輝度をそれぞれ取得する工程と、
前記撮影手段からの距離毎に予め測定された、前記第1の発光状態における物体の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態における前記物体の画像の輝度差に基づき、前記第1の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度差から、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を算出する工程と、
を有する距離計測方法。
From the photographing means to the object to be measured, based on an image of the object to be photographed by projecting light from the light projecting means, having a photographing means and a light projecting means for projecting on the photographing field of view of the photographing means A distance measuring method in a distance measuring device for measuring the distance of
Obtaining the luminance of the image of the object to be measured when the light emitting state of the light projecting unit is the first light emitting state and the second light emitting state having a higher illuminance than the first light emitting state,
Based on the luminance difference between the image of the object in the first light emitting state and the luminance difference between the image of the object in the first and second light emitting states, measured in advance for each distance from the photographing unit, the first The distance from the photographing means to the object to be measured from the brightness of the image of the object to be measured acquired in the light emission state and the brightness difference between the images of the object to be measured acquired in the first and second light emission states. Calculating
A distance measuring method.
撮影手段と、前記撮影手段の撮影視野に投光する投光手段とを有し、前記投光手段から投光して撮影した被測定物の画像に基づき、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を計測する測距装置のコンピュータを、
前記投光手段の発光状態を、第1の発光状態及び第1の発光状態よりも照度の大きい第2の発光状態としたときの、前記被測定物の画像の輝度をそれぞれ取得する輝度取得手段と、
前記撮影手段からの距離毎に予め測定された、前記第1の発光状態における物体の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態における前記物体の画像の輝度差に基づき、前記第1の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度と、前記第1及び第2の発光状態において取得した前記被測定物の画像の輝度差から、前記撮影手段から前記被測定物までの距離を算出する算出手段、
として機能させるためのプログラム。
From the photographing means to the object to be measured, based on an image of the object to be photographed by projecting light from the light projecting means, having a photographing means and a light projecting means for projecting on the photographing field of view of the photographing means A distance measuring device computer that measures the distance of
Luminance acquisition means for acquiring the luminance of the image of the object to be measured when the light emission state of the light projecting means is the first light emission state and the second light emission state having a higher illuminance than the first light emission state. When,
Based on the luminance difference between the image of the object in the first light emitting state and the luminance difference between the image of the object in the first and second light emitting states, measured in advance for each distance from the photographing unit, the first The distance from the photographing means to the object to be measured from the brightness of the image of the object to be measured acquired in the light emission state and the brightness difference between the images of the object to be measured acquired in the first and second light emission states. Calculating means for calculating
Program to function as.
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