JP2012122975A - 光学式距離計測装置、光学式距離計測装置の距離計測方法および距離計測用プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学式距離計測装置1は、所定のパターンを断続的に投射するパターン投射装置2と、イメージセンサにより撮像を行う1台の撮像装置3と、制御装置4を備える。撮像装置3はパターン投射装置2が被写体に所定の投射パターンを投射した状態で撮像を行って第1画像データを取得するとともに、被写体に対して所定の投射パターンが投射されていない状態で撮像を行なって第2画像データを取得する。制御装置4は、第1画像メモリ13aに展開された第1画像データと第2画像メモリ13bに展開された第2画像データの差分から、所定の投射パターンの反射光のみを含む第3画像データを抽出し、第3画像データの画素間の自己相関係数R(x,y)を各画素P(x,y)について算出し、各画素P(x,y)の自己相関係数R(x,y)に基づいて、被写体までの距離を取得する。
【選択図】図1
Description
光源、および、所定の投射パターンを被写体に投射するために前記光源からの光線の一部分を透過あるいは反射する素子を備え、前記投射パターンを前記被写体に断続的に投射するパターン投射装置と、
イメージセンサを備え、前記所定の投射パターンが投射されたときに前記被写体を撮像して第1画像データを取得するとともに、前記所定の投射パターンが投射されていないときに前記被写体を撮像して第2画像データを取得する撮像装置と、
前記第1画像データと前記第2画像データとの差分から前記所定の投射パターンの反射光のみを含む第3画像データを取得する差分画像データ抽出部と、
前記第3画像データの画素間の自己相関係数を予め定めた所定の画素について算出する自己相関係数取得部と、
前記所定の画素の自己相関係数に基づいて、前記被写体までの距離を取得する距離取得部とを有することを特徴とする。
被写体に対して所定の投射パターンを投射した状態でイメージセンサにより撮像を行って第1画像データを取得するとともに、前記被写体に対して前記所定の投射パターンを投射していない状態で前記イメージセンサによる撮像を行なって第2画像データを取得する画像取得工程と、
前記第1画像データと前記第2画像データの差分から、前記所定の投射パターンの反射光のみを含む第3画像データを抽出する差分画像抽出工程と、
前記第3画像データの画素間の自己相関係数を予め定めた所定の画素について算出する自己相関係数算出工程と、
前記画素の自己相関係数に基づいて、前記被写体までの距離を取得する距離取得工程とを含むことが望ましい。
光源、および、所定の投射パターンを被写体に投射するために前記光源からの光線の一部分を透過あるいは反射する素子を備え、前記投射パターンを前記被写体に断続的に投射するパターン投射装置と、
イメージセンサを備え、前記所定の投射パターンが投射されたときに前記被写体を撮像して第1画像データを取得するとともに、前記所定の投射パターンが投射されていないときに前記被写体を撮像して第2画像データを取得する撮像装置と、
前記撮像装置に接続されており、前記撮像装置で取得された前記第1画像データおよび前記第2画像データを記憶保持するための画像メモリを備えるコンピュータと、
前記コンピュータに、前記差分画像抽出工程、前記自己相関係数算出工程、および前記距離取得工程を行わせる距離計測用プログラムとを有することを特徴とする。
図1は本発明を適用した光学式距離計測装置の概略構成図である。光学式距離計測装置1は、被写体100に対して所定の投射パターンを断続的に投射するパターン投射装置2と、撮像装置3と、パターン投射装置2および撮像装置3を駆動制御するとともに、撮像装置3が取得した画像データを演算処理して被写体100までの距離Dを算出する制御装置4を備えている。なお、本例の被写体は円柱100aと壁100bである。
R(x,y):座標(x,y)における自己相関係数
I(x,y) :輝度
N:ブロックサイズ
<I>:ブロック内の平均輝度
図6は光学式距離計測装置1の距離計測方法を示す概略フローチャートである。図7(a)〜(d)はそれぞれ第1画像データ、第2画像データ、第3画像データ、および、距離画像データの説明図である。図7(a)〜(d)のそれぞれにおいて、被写体100は図1に示されている円柱100aと壁100bである。また、図7(a)〜(d)のそれぞれにおいて、左端の画像データは、円柱100aを壁100bに近い位置に配置した第1状態を撮像して得られたものであり、中央の画像データは、円柱100aを壁100bから離して第1状態よりも光学式距離計測装置1に近い位置に配置した第2状態を撮像して得られたものであり、右端の画像データは、円柱100aを壁100bからさらに離して、第2状態よりも光学式距離計測装置1に近い位置に配置した第3状態を撮像して得られたものである。
本例によれば、一つの視点から被写体100を撮像して得られる第1画像データおよび第2画像データに基づいて被写体までの距離Dを計測できるので、光学式距離計測装置1は撮像装置3を1台備えればよい。また、第1画像データおよび第2画像データを取得するために、被写体100に投射パターンを投射した状態と、被写体100にパターンを投射しない状態とを形成すればよく、投射パターン自体を変化させる必要がない。よって、パターン投射装置2を簡易な構成とすることができる。さらに、撮像に際して特殊なイメージセンサを用いる必要がなく、汎用のCCDイメージセンサ10を用いることができる。従って、光学式距離計測装置1の製造コストを抑えることができる。
上記の例では、投射パターンが投射された状態で被写体100を撮像して得られる第1画像データを奇数フィールドに取得するとともに、所定の投射パターンが投射されていない状態で被写体100を撮像して得られる第2画像データを第1画像データを取得した奇数フィールドに隣接した偶数フィールドから取得しているが、第1画像データおよび第2画像データは隣接したフィールドでなく、離散したフィールドから取得しても構わない。
Claims (10)
- 光源、および、所定の投射パターンを被写体に投射するために前記光源からの光線の一部分を透過あるいは反射する素子を備え、前記投射パターンを前記被写体に断続的に投射するパターン投射装置と、
イメージセンサを備え、前記所定の投射パターンが投射されたときに前記被写体を撮像して第1画像データを取得するとともに、前記所定の投射パターンが投射されていないときに前記被写体を撮像して第2画像データを取得する撮像装置と、
前記第1画像データと前記第2画像データとの差分から前記所定の投射パターンの反射光のみを含む第3画像データを取得する差分画像データ抽出部と、
前記第3画像データの画素間の自己相関係数を予め定めた所定の画素について算出する自己相関係数取得部と、
前記所定の画素の自己相関係数に基づいて、前記被写体までの距離を取得する距離取得部とを有することを特徴とする光学式距離計測装置。 - 請求項1において、
前記第3画像データの画素の自己相関係数と被写体までの距離とを対応付けた形態で記憶保持しているテーブルを有し、
前記距離取得部は、前記画素の自己相関係数に基づいて前記テーブルを参照して、前記被写体までの距離を取得することを特徴とする光学式距離計測装置。 - 請求項1または2において、
前記光源からの投射光を前記被写体に導くとともに、前記被写体からの反射光を前記イメージセンサに導く光学素子を有し、
前記光学素子から前記被写体に至る前記投射光の光路と前記被写体から前記光学素子に至る前記反射光の光路とは共通であり、
前記パターン投射装置による投射照明画角と前記撮像装置による撮像画角とは、同一であることを特徴とする光学式距離計測装置。 - 請求項1ないし3のうちのいずれかの項において、
前記イメージセンサは、インターレース走査方式であり、
前記パターン投射装置は、前記所定の投射パターンを前記イメージセンサの奇数フィールドおよび前記偶数フィールドのいずれか一方に同期させて投射し、
前記撮像装置は、前記奇数フィールドおよび偶数フィールドのうちのいずれか一方で前記第1画像データを取得し、いずれか他方で前記第2画像データを取得することを特徴とする光学式距離計測装置。 - 請求項1ないし3のうちのいずれかの項において、
前記イメージセンサは、1次元イメージセンサであることを特徴とする光学式距離計測装置。 - 請求項1ないし5のうちのいずれかの項において、
前記光源は、近赤外線を放射することを特徴とする光学式距離計測装置。 - 請求項1ないし6のうちのいずれかの項において、
前記パターン投射装置は、光軸方向に前記素子を移動させるフォトマスク移動機構を備えていることを特徴とする光学式距離計測装置。 - 被写体に対して所定の投射パターンを投射した状態でイメージセンサにより撮像を行って第1画像データを取得するとともに、前記被写体に対して前記所定の投射パターンを投射していない状態で前記イメージセンサによる撮像を行なって第2画像データを取得する画像取得工程と、
前記第1画像データと前記第2画像データの差分から、前記所定の投射パターンの反射光のみを含む第3画像データを抽出する差分画像抽出工程と、
前記第3画像データの画素間の自己相関係数を予め定めた所定の画素について算出する自己相関係数算出工程と、
前記画素の自己相関係数に基づいて、前記被写体までの距離を取得する距離取得工程とを含むことを特徴とする光学式距離計測装置の距離計測方法。 - 請求項8に記載の距離計測方法によって被写体までの距離を計測する光学式距離計測装置において、
光源、および、所定の投射パターンを被写体に投射するために前記光源からの光線の一部分を透過あるいは反射する素子を備え、前記投射パターンを前記被写体に断続的に投射するパターン投射装置と、
イメージセンサを備え、前記所定の投射パターンが投射されたときに前記被写体を撮像して第1画像データを取得するとともに、前記所定の投射パターンが投射されていないときに前記被写体を撮像して第2画像データを取得する撮像装置と、
前記撮像装置に接続されており、前記撮像装置で取得された前記第1画像データおよび前記第2画像データを記憶保持するための画像メモリを備えるコンピュータと、
前記コンピュータに、前記差分画像抽出工程、前記自己相関係数算出工程、および前記距離取得工程を行わせる距離計測用のプログラムとを有することを特徴とする光学式距離計測装置。 - 請求項9に記載の光学式距離計測装置の距離計測用プログラム。
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