JP2015215264A - 位置関係検出装置及び位置関係検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置に入る光の光路をシフトさせる光路シフト部110,122,130と、光路シフト部による光路のシフト量を変化させるシフト量制御部121と、シフト量が異なる状態で撮像装置が撮像した複数の画像間での、当該複数の画像に撮像された複数の被写体それぞれの位置のずれ幅に基づいて、撮像装置から複数の被写体までの距離の、他の被写体との比較による相対的な遠近関係を検出する位置関係検出部150と、を具備する位置関係検出装置。
【選択図】図1
Description
また、単一の撮像装置に加えて、距離計測デバイスを別途備えることで、撮像装置と被写体との距離を求める技術がある(例えば、特許文献2参照)。
図1は、本発明の一実施形態における位置関係検出装置の構成を示す概略構成図である。同図において、位置関係検出装置100は、偏光子110と、駆動装置121と、偏光回転素子122と、複屈折素子130と、撮像装置140と、位置関係検出部150とを具備する。撮像装置140は、レンズ群141と、撮像素子142とを具備する。
偏光回転素子122は、当該偏光回転素子122へ入る光の偏光方向を回転させる。偏光回転素子122として、例えば液晶セルを用いることができる。
駆動装置121は、偏光回転素子122による偏光方向の回転量を制御する。例えば、偏光回転素子122として液晶セルが用いられ、駆動装置121は、当該液晶セルへの電流のON/OFFを切り替えて当該液晶セルの電界を切り替えることで、当該液晶セルによる偏光方向の回転量を変化させる。
複屈折素子130は、当該複屈折素子130へ入る光を、偏光方向により異なる屈折率で屈折させる。複屈折素子130として、例えばカルサイト(方解石)を用いることができる。
レンズ群141は、1つまたは複数のレンズを含んで構成され、当該レンズ群141へ入る光を集光することで、撮像素子142に被写体の像を結像させる。
撮像素子142は複数の画素を有し、撮像装置140の外部からレンズ群141を通して各画素へ入る光を電気信号に変換することで、画像信号を生成する。
位置関係検出部150は、撮像装置140が撮像した画像に基づいて、撮像装置140から画像に含まれる各被写体までの距離の遠近関係を検出する。より具体的には、位置関係検出部150は、撮像装置140から複数の被写体までの距離の、他の被写体との比較による相対的な遠近関係を検出する。
具体的には、偏光子110を通過してある一方向だけに偏光された光が偏光回転素子122に入ると、偏光回転素子122は、駆動装置121の制御に従って、撮像装置140の撮像に同期してフレーム周期毎に、偏光子110からの光の偏光の回転量を切り替える。例えば、偏光子110は、あるフレーム周期では当該光をそのまま通過させ、次のフレーム周期では当該光の偏光を90度回転させるというように、偏光の回転量0度と90度との切替を繰り返す。
複屈折素子130における光路のシフト量は、複屈折素子130の厚さや、複屈折素子130として用いられる素材の屈折率や、偏光回転素子122における偏光方向の回転量の変化の大きさに応じて決まる。
また、駆動装置121は、シフト量制御部の例に該当し、複屈折素子130による光路のシフト量を変化させる。
同図の例では、撮像装置140は、被写体Aおよび被写体Bを含む画像を撮像している。撮像装置140と被写体Aとの距離の方が、撮像装置140と被写体Bとの距離よりも短い。すなわち、被写体Aのほうが被写体Bよりも撮像装置140に近い。
比較的大きな視差で撮像された2つの画像を用いて撮像装置から被写体までの距離を推定する場合、一般的に、2つの画像中で対応する点を抽出する対応点マッチング処理を画像全体に対して行うこととなり、処理負荷が大きい。
これに対して位置関係検出装置100では、1台の撮像装置140が比較的微小な視差の画像を撮像することから、撮像装置140が撮像する2つの画像は似通った画像となる。より具体的には、撮像装置140が撮像する2つの画像における相違点は、ほぼ同一形状の被写体の像が、撮像装置140から被写体までの距離に応じたずれ幅でずれている点のみとなる。そのため、2つの画像の差分をとって、被写体毎にずれ幅の大きさを比較することで、対応点マッチングとして複雑な画像まっちん処理を行う必要無しに撮像装置140から各被写体までの遠近関係を検出することができる。
図4の処理において、位置関係検出部150は、2つの画像の差分をとる(ステップS101)。例えば、位置関係検出部150は、2つの画像の対応する画素(撮像素子142の同一の画素にて得られた画素)毎に画素値の差を求め、差の大きさが所定の閾値以上の画素を差分として抽出する。
そして、位置関係検出部150は、ステップS102で抽出した差分の纏まり毎に、光路のシフトによるずれ幅を求める(ステップS103)。例えば、複屈折素子130によって光路が水平方向にシフトしている場合、位置関係検出部150は、ステップS102で得られた各纏まりの水平方向の幅の最大値を、当該纏まりにおけるずれ幅として求める。なお、位置関係検出部150が、例えば撮像画像のエッジ抽出により被写体の像を抽出し、被写体毎にずれ幅を求めるようにしてもよい。
その後、図4の処理を終了する。
このように、位置関係検出装置100が、撮像装置140に近い被写体の像を抽出することで、当該処理を、モバイル端末においてユーザのジェスチャー等による入力操作の検出に適用することができる。ユーザのジェスチャーなどによる入力操作の例として、3次元ディスプレイにて空間上に提示された仮想の操作インタフェースやキーボードの操作が挙げられる。
また、位置関係検出装置100が、撮像装置140に近い被写体の像を抽出する処理は、ユーザのジェスチャー等による入力操作の検出以外にも、テレビ電話の映像の背景を入れ替える処理など様々な処理に適用可能である。
また、1つの撮像装置140が複数の画像を撮像するので、位置関係検出部150は、これら複数の画像間における画素の対応関係を容易に把握し得る。このように、位置関係検出装置100では、複雑な画像マッチング処理を行う必要無しに、複数の画像間における画素の対応関係を把握して、撮像装置から被写体までの遠近に関する情報を取得することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
Claims (4)
- 撮像装置に入る光の光路をシフトさせる光路シフト部と、
前記光路シフト部による光路のシフト量を変化させるシフト量制御部と、
前記シフト量が異なる状態で前記撮像装置が撮像した複数の画像間での、当該複数の画像に撮像された複数の被写体それぞれの位置のずれ幅に基づいて、前記撮像装置から前記複数の被写体までの距離の、他の被写体との比較による相対的な遠近関係を検出する位置関係検出部と、
を具備する位置関係検出装置。 - 前記光路シフト部は、
特定の偏光方向の光のみを通過させる偏光子と、
前記偏光子を通過した光の偏光方向を回転させる偏光回転素子と、
光の偏光方向に応じて異なる屈折率で当該光を屈折させる複屈折素子と、
を具備し、
前記シフト量制御部は、前記偏光回転素子による偏光方向の回転量を制御し、
前記複屈折素子は、前記偏光回転素子を通過した光の光路を、前記偏光回転素子での偏光方向の回転量に応じて異なるシフト量でシフトさせる、
請求項1に記載の位置関係検出装置。 - 前記位置関係検出部は、前記複数の画像の差分を求め、得られた差分から、前記複数の被写体それぞれの位置のずれ幅を求める、請求項1または請求項2に記載の位置関係検出装置。
- 撮像装置に入る光の光路のシフト量を変化させるシフト量制御ステップと、
前記シフト量が異なる状態で前記撮像装置が撮像した複数の画像間での、当該複数の画像に撮像された複数の被写体それぞれの位置のずれ幅に基づいて、前記撮像装置から前記複数の被写体までの距離の、他の被写体との比較による相対的な遠近関係を検出する位置関係検出ステップと、
を有する位置関係検出方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022107530A1 (ja) * | 2020-11-20 | 2022-05-27 | ソニーグループ株式会社 | 信号処理装置と信号処理方法およびプログラム |
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