JP2021189002A - 距離計測システム、及び距離計測方法 - Google Patents

距離計測システム、及び距離計測方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 比較的少ない数のセンサにより、比較的低コストで広範囲に存在し得る対象物を測距する。【解決手段】 距離計測システムは、撮像機能及び測距機能を有する測距センサと、撮像機能を有する画像センサと、前記測距センサによって計測された前記画像センサまでの距離を基線長とするステレオカメラを想定し、前記測距センサ及び前記画像センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算する３次元画像処理装置と、を備えることを特徴とする。【選択図】 図４

Description

本発明は、距離計測システム、及び距離計測方法に関する。
街中や工場等の様々な場所において物体の３次元情報の活用が期待されている。物体の３次元情報の検出に用いることができるセンサとしてはステレオカメラを挙げることができる。
例えば、特許文献１には、２枚の凸双鏡面ミラーを用いたステレオカメラが記載されている。該ステレオカメラによれば、全周方向に存在し得る対象物までの距離を計測することができる。
特開２０２０−４６２６２号公報
一般に、多数のステレオカメラを配置すれば、測距可能範囲を広げることができる。しかしながら、多数のステレオカメラを配置するために高額の費用が必要である。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、比較的少ない数のセンサにより、広範囲に存在し得る対象物を測距できるようにすることを目的とする。
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下の通りである。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る距離計測システムは、撮像機能及び測距機能を有する測距センサと、撮像機能を有する画像センサと、前記測距センサによって計測された前記画像センサまでの距離を基線長とするステレオカメラを想定し、前記測距センサ及び前記画像センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算する３次元画像処理装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、比較的少ない数のセンサにより、広範囲に存在し得る対象物を測距することが可能となる。
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、本発明の一実施形態に係る距離計測システムの構成例を示す図である。 図２は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第１の実施例を示す図である。 図３は、第１の実施例による距離測定処理を説明するフローチャートである。 図４は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第２の実施例を示す図である。 図５は、第２の実施例による距離測定処理を説明するフローチャートである。 図６は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第３の実施例を示す図である。 図７は、第３の実施例による距離測定処理を説明するフローチャートである。 図８は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第４の実施例を示す図である。 図９は、第４の実施例による距離測定処理を説明するフローチャートである。 図１０は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第５の実施例を示す図である。 図１１は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第６の実施例を示す図である。 図１２は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第７の実施例を示す図である。 図１３は、第７の実施例による距離測定処理を説明するフローチャートである。 図１４は、第１のセンサ及び第２のセンサの具体例と配置に関する第８の実施例を示す図である。 図１５は、第８の実施例による距離測定処理を説明するフローチャートである。
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。
＜本発明の一実施形態に係る距離計測システム１０の構成例＞
図１は、本発明の一実施形態に係る距離計測システム１０の構成例を示している。
距離計測システム１０は、第１のセンサ１１、第２のセンサ１２、及び３次元画像処理装置１００を備える。
第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、測距の対象物を撮像する撮像機能を有するデバイスである。第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２それぞれの焦点距離ｆは等しいものとする。
また、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の少なくとも一方は、所定の測距範囲内に位置する対象物までの距離を計測する測距機能を有するデバイスであることが望ましい。
撮像機能及び測距機能を有するデバイスとしては、例えば、ステレオカメラ、ＴｏＦ(Time of Flight)カメラ、測距機能付単眼カメラ等が想定される。撮像機能及び測距機能を有するデバイスは、本発明の測距センサに相当する。
撮像機能を有し、測距機能を有さないデバイスとしては、例えば、単眼カメラ（測距機能がなく、撮像機能のみのカメラ）等が想定される。撮像機能を有し、測距機能を有さないデバイスは、本発明の画像センサに相当する。
第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、３次元画像処理装置１００からの制御に従って対象物を撮像し、その結果得られた画像を３次元画像処理装置１００に出力する。
また、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、測距機能を有する場合、３次元画像処理装置１００からの制御に従って測距を行い、その計測結果を３次元画像処理装置１００に出力する。
３次元画像処理装置１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等のプロセッサ、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)等のメモリ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージ、通信インターフェース、及びユーザインターフェースを備えるパーソナルコンピュータ等のコンピュータによって実現される。
３次元画像処理装置１００は、第１のセンサ１１と第２のセンサ１２との距離を基線長とする仮想的なステレオカメラを想定し、第１のセンサ１１と第２のセンサ１２との距離（基線長）、並びに第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２から入力される２枚の画像に基づくステレオ視（三角法）により、第１のセンサ１１または第２のセンサ１２の単体での測距可能範囲を超える位置に存在する対象物までの距離を演算する。
具体的には、第１のセンサ１１と第２のセンサ１２との距離を基線長Ｂとし、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２それぞれから出力される２枚の画像における同一の対象物の視差Ｓを検出し、予め取得済みの第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の焦点距離ｆを用い、次式（１）を用いて対象物までの距離Ｄを演算する。
Ｄ＝Ｂ×ｆ／Ｓ ・・・（１）
さらに、３次元画像処理装置１００は、対象物における複数の点までの距離を演算することにより、対象物の３次元情報を取得することができる。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第１の実施例＞
次に、図２は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の具体例と配置例からなる第１の実施例を示している。
第１の実施例は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２が測距機能を有する場合である。第１の実施例において、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、焦点距離ｆが等しい２台のステレオカメラ２０１，２０２により実現される。以下、ステレオカメラ２０１，２０２を個々に区別する必要がない場合、単にステレオカメラ２０と称する。
ステレオカメラ２０は、破線で示す全周方向の測距可能範囲２１を有する。２台のステレオカメラ２０の一方は、他方の測距可能範囲２１内に収まるように配置される。なお、同図の場合、２台のステレオカメラ２０の測距可能範囲の大きさが等しいので互いに相手の測距可能範囲に収まっているが、２台のステレオカメラ２０の測距可能範囲の大きさが異なる場合、一方の測距範囲内に他方が収まっていればよい。
２台のステレオカメラ２０の間の距離を基線長と見做す仮想的なステレオカメラは、一点鎖線で示す扇形の測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。
図３は、第１の実施例による距離計測処理を説明するフローチャートである。
該距離計測処理は、例えば、３次元画像処理装置１００に対するユーザからの所定の操作に応じて開始される。
始めに、２台のステレオカメラ２０の一方（例えば、ステレオカメラ２０１）が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、自身の測距可能範囲２１内に位置している他方（いまの場合、ステレオカメラ２０２）までの距離を計測し、３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ１）。
次に、２台のステレオカメラ２０の一方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、自身の測距可能範囲を超える測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａを撮像し、その結果得られた第１の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ２）。なお、ステレオカメラ２０の一方は、内蔵する２台のカメラにより同時に２枚の画像を撮像できるが、３次元画像処理装置１００に出力する第１の画像は、同時に撮像した２枚の画像のどちらでもよい。
次に、２台のステレオカメラ２０の他方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、一方と同一の対象物Ａを撮像し、その結果得られた第２の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ３）。なお、ステレオカメラ２０の他方も、内蔵する２台のカメラにより同時に２枚の画像を撮像できるが、３次元画像処理装置１００に出力する第２の画像は、同時に撮像した２枚の画像のどちらでもよい。なお、ステップＳ２及びステップＳ３は実際には同時に実行されることが望ましい。
次に、３次元画像処理装置１００が、第１の画像と第２の画像における対象物Ａの視差Ｓを検出する（ステップＳ４）。次に、３次元画像処理装置１００が、２台のステレオカメラ２０の一方によって測距された他方までの距離を基線長Ｂとし、式（１）を用いて対象物までの距離Ｄを演算する（ステップＳ５）。
ここで、第１の画像と第２の画像における対象物Ａの視差Ｓを検出するには、各画像に基準が必要となる。これについては、例えば画像内に撮像された線（マーカ、配線等）や構造物を用いて各画像の基準を算出してもよい。撮影された構造物は近い程大きく写り、遠い程小さく写る。これを利用して得られる消失点を画像の基準とすることができる。また、ステレオカメラと見做す第1のセンサ１１と第２のセンサ１２（いまの場合、２台のステレオカメラ２０）の一方が他方を見ることができる角度を基準としてもよい。これを利用すると、消失点は９０度ずれた角度に相当する。そして、２枚の画像から検出された複数の構造物の距離情報から基準を生成してもよい。これらの基準の求め方については、以下の実施例でも同様である。
以上で、第１の実施例による距離計測処理は終了される。該距離計測処理によれば、ステレオカメラ２０よりも基線長が長い仮想的なステレオカメラにより測距するので、測距可能範囲２１の外に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。また、測距可能範囲２１内の対象物を測距する場合であっても、仮想的なステレオカメラは、ステレオカメラ２０に比べて基線長が長いので、測距の精度を向上することができる。そして、３次元画像処理装置１００にて、対象物Ａにおける複数の点までの距離を演算するようにすれば、対象物Ａの３次元情報を取得することができる。なお、第１の実施例では、説明を簡単にするため、２台のステレオカメラ２０の焦点距離を同一としたが、異なっていても測距は可能である。また、それは以下の実施例でも同様である。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第２の実施例＞
次に、図４は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の具体例と配置例からなる第２の実施例を示している。なお、図４において、第１の実施例（図２）と共通する構成要素等には同一の符号を付してその説明を適宜省略する。以降の図面においても同様とする。
第２の実施例は、第１のセンサ１１または第２のセンサ１２の一方だけが測距機能を有する。第２の実施例において、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、焦点距離ｆが等しいステレオカメラ２０及び単眼カメラ３０により実現される。
ステレオカメラ２０及び単眼カメラ３０の配置については、単眼カメラ３０がステレオカメラ２０の測距可能範囲２１内に収まるように配置される。
ステレオカメラ２０から単眼カメラ３０までの距離を基線長とする仮想的なステレオカメラは、一点鎖線で示す扇形の測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。
図５は、第２の実施例による距離計測処理を説明するフローチャートである。
該距離計測処理は、例えば、３次元画像処理装置１００に対するユーザからの所定の操作に応じて開始される。
始めに、ステレオカメラ２０が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、自身の測距可能範囲２１内に位置している単眼カメラ３０までの距離を計測し、３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ１１）。
次に、ステレオカメラ２０が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、自身の測距可能範囲２１を超える測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａを撮像し、その結果得られた第１の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ１２）。
次に、単眼カメラ３０が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、ステレオカメラ２０と同一の対象物Ａを撮像し、その結果得られた第２の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１２及びステップＳ１３は同時に実行することが望ましい。
次に、３次元画像処理装置１００が、第１の画像と第２の画像における対象物Ａの視差Ｓを検出し（ステップＳ１４）、ステレオカメラ２０によって測距された単眼カメラ３０までの距離を基線長Ｂとし、式（１）を用いて対象物までの距離Ｄを演算する（ステップＳ１５）。
以上で、第２の実施例による距離計測処理は終了される。第２の実施例による該距離計測処理によれば、第１の実施例による該距離計測処理と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、一般に単眼カメラ３０はステレオカメラ２０よりも安価であるため、第２の実施例は、２台のステレオカメラ２０を用いる第１の実施例に比べて、低コストで実現できる。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第３の実施例＞
次に、図６は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の具体例と配置例からなる第３の実施例を示している。
第３の実施例は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２が測距機能を有する場合である。第３の実施例において、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、焦点距離ｆが等しい２台の単眼カメラ４０１，４０２により実現される。以下、単眼カメラ４０１，４０２を個々に区別する必要がない場合、単に単眼カメラ４０と称する。
２台の単眼カメラ４０それぞれには、本体の側面に所定サイズのマークが付けられている。２台の単眼カメラ４０の一方は、他方を撮像し、撮像した画像における本体のマークの大きさに基づいて他方までの距離を計測することができる。なお、２台の単眼カメラ４０の一方が他方の本体のマークを撮像した画像に基づき、３次元画像処理装置１００にて、２台の単眼カメラ４０の間の距離を計測するようにしてもよい。
図７は、第３の実施例による距離計測処理を説明するフローチャートである。
該距離計測処理は、例えば、３次元画像処理装置１００に対するユーザからの所定の操作に応じて開始される。
始めに、２台の単眼カメラ４０の一方（例えば、単眼カメラ４０１）が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、他方（いまの場合、単眼カメラ４０２）の本体に付けられているマークを撮像する（ステップＳ２１）。次に、該一方が、撮像した画像における他方のマークの大きさに基づいて、他方までの距離を計測し、３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ２２）。
次に、２台の単眼カメラ４０の一方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａを撮像し、その結果得られた第１の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ２３）。
次に、２台の単眼カメラ４０の他方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、一方と同一の対象物Ａを撮像し、その結果得られた第２の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２３及びステップＳ２４は同時に実行することが望ましい。
次に、３次元画像処理装置１００が、第１の画像と第２の画像における対象物Ａの視差Ｓを検出し（ステップＳ２５）、２台の単眼カメラ４０の間の距離を基線長Ｂとして、式（１）を用いて対象物までの距離Ｄを演算する（ステップＳ２６）。
以上で、第３の実施例による距離計測処理は終了される。第３の実施例による距離計測処理によれば、第１の実施例による距離計測処理と同様の作用、効果を得ることができる。
さらに、一般に単眼カメラ４０はステレオカメラ２０よりも安価であるため、第３の実施例は、２台のステレオカメラ２０を用いる第１の実施例（図２）や１台のステレオカメラ２０を用いる第２の実施例（図４）に比べて、低コストで実現できる。第３の実施例では、マークの大きさに基づいて他方までの距離を計測したが、例えば、ＬｉＤＡＲ(Light Detection and Ranging)を用いて２台の単眼カメラ４０の間の距離を計測してもよい。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第４の実施例＞
次に、図８は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の具体例と配置例からなる第４の実施例を示している。
第４の実施例は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２が測距機能を有する場合である。第４の実施例において、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、焦点距離ｆが等しい２台のステレオカメラ５０１，５０２により実現される。以下、ステレオカメラ５０１，５０２を個々に区別する必要がない場合、単にステレオカメラ５０と称する。
ステレオカメラ５０は、破線で示す扇形の測距可能範囲５１を有する。２台のステレオカメラ５０は、それぞれの測距可能範囲５１の少なくとも一部が重複する領域を有するように配置する。該重複する領域に存在する物体を仮対象物Ｃとする。
２台のステレオカメラ５０の間の距離を基線長とする仮想的なステレオカメラは、一点鎖線で示す扇形の測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。
図９は、第４の実施例による距離計測処理を説明するフローチャートである。
該距離計測処理は、例えば、３次元画像処理装置１００に対するユーザからの所定の操作に応じて開始される。
始めに、２台のステレオカメラ５０が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、それぞれの測距可能範囲５１の重複している領域に存在している仮対象物Ｃをそれぞれ測距するとともにその方向を計測し、仮対象物Ｃまでの距離及び方向を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ３１）。
次に、３次元画像処理装置１００が、２台のステレオカメラ５０それぞれから仮対象物Ｃまでの距離及び方向に基づく幾何学計算により、２台のステレオカメラ５０の間の距離を算出する（ステップＳ３２）。
次に、２台のステレオカメラ５０の一方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、自身の測距可能範囲５１を超える測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａを撮像し、その結果得られた第１の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ３３）。
次に、２台のステレオカメラ５０の他方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、一方と同一の対象物Ａを撮像し、その結果得られた第２の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ３４）。なお、ステップＳ３３及びステップＳ３４は実際には同時に実行されることが望ましい。
次に、３次元画像処理装置１００が、第１の画像と第２の画像における対象物Ａの視差Ｓを検出し（ステップＳ３５）、ステップＳ３２で計算した２台のステレオカメラ５０の間の距離を基線長Ｂとし、式（１）を用いて対象物までの距離Ｄを演算する（ステップＳ３６）。
以上で、第４の実施例による距離計測処理は終了される。第４の実施例による該距離計測処理によれば、第１の実施例による該距離計測処理と同様の作用、効果を奏することができる。なお、第４の実施例では、１つの仮対象物Ｃを用いたが、複数の仮対象物を測距して２台のステレオカメラ５０の間の距離を算出してもよい。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第５の実施例＞
次に、図１０は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の具体例と配置例からなる第５の実施例を示している。
第５の実施例は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２が測距機能を有する場合である。第５の実施例において、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、焦点距離ｆが等しい２台のＴｏＦカメラ６０１，６０２により実現される。以下、ＴｏＦカメラ６０１，６０２を個々に区別する必要がない場合、単にＴｏＦカメラ６０と称する。
ＴｏＦカメラ６０は、破線で示す扇形の測距可能範囲６１を有する。２台のＴｏＦカメラ６０は、それぞれの測距可能範囲６１の少なくとも一部が重複するように配置する。
２台のＴｏＦカメラ６０の間の距離を基線長とする仮想的なステレオカメラは、一点鎖線で示す扇形の測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。
第５の実施例による距離計測処理は、第４の実施例（図８）による距離計測処理（図９）と同様であるので、その説明は省略する。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第６の実施例＞
次に、図１１は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の具体例と配置例からなる第６の実施例を示している。
第６の実施例は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２が測距機能を有する場合である。第６の実施例において、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、焦点距離ｆが等しい２台の測距機能付単眼カメラ７０１，７０２により実現される。以下、測距機能付単眼カメラ７０１，７０２を個々に区別する必要がない場合、単に測距機能付単眼カメラ７０と称する。
測距機能付単眼カメラ７０は、単眼カメラに、Ｌｉｄａｒ(Light Detection and Ranging)、ＴｏＦ(Time of Flight)等の測距デバイスを付加して測距機能を追加したものである。測距機能付単眼カメラ７０は、破線で示す扇形の測距可能範囲７１を有する。２台の測距機能付単眼カメラ７０は、それぞれの測距可能範囲７１の少なくとも一部が重複するように配置する。
２台の測距機能付単眼カメラ７０の間の距離を基線長とする仮想的なステレオカメラは、一点鎖線で示す扇形の測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。
第６の実施例による距離計測処理は、図９のフローチャートを参照して説明した第４の実施例（図８）による距離計測処理と同様であるので、その説明は省略する。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第７の実施例＞
次に、図１２は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の具体例と配置例からなる第７の実施例を示している。
第７の実施例は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２が測距機能を有していない場合である。第７の実施例において、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２は、焦点距離ｆが等しい２台の測位機能付単眼カメラ８０１，８０２により実現される。以下、測位機能付単眼カメラ８０１，８０２を個々に区別する必要がない場合、単に測位機能付単眼カメラ８０と称する。測位機能付単眼カメラ８０は、本発明の測位センサに相当する。
測位機能付単眼カメラ８０は、単眼カメラに、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機、ビーコン受信機等の測位モジュールを付加したものである。測位機能付単眼カメラ８０は、自己の位置を検出することができる。２台の測位機能付単眼カメラ８０の配置は任意である。
２台の測位機能付単眼カメラ８０の間の距離を基線長とする仮想的なステレオカメラは、一点鎖線で示す扇形の測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。
図１３は、第７の実施例による距離計測処理を説明するフローチャートである。
該距離計測処理は、例えば、３次元画像処理装置１００に対するユーザからの所定の操作に応じて開始される。
始めに、２台の測位機能付単眼カメラ８０それぞれが、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、測位機能によって自己の位置を検出し、位置情報を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ４１）。
次に、３次元画像処理装置１００が、２台の測位機能付単眼カメラ８０それぞれの位置情報に基づき、２台の測位機能付単眼カメラ８０の間の距離を算出する（ステップＳ４２）。
次に、２台の測位機能付単眼カメラ８０の一方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、測距可能範囲２２内に位置する対象物Ａを撮像し、その結果得られた第１の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ４３）。
次に、２台の測位機能付単眼カメラ８０の他方が、３次元画像処理装置１００からの制御に従い、一方と同一の対象物Ａを撮像し、その結果得られた第２の画像を３次元画像処理装置１００に出力する（ステップＳ４４）。なお、ステップＳ４３及びステップＳ４４は実際には同時に実行されることが望ましい。
次に、３次元画像処理装置１００が、第１の画像と第２の画像における対象物Ａの視差Ｓを検出し（ステップＳ４５）、ステップＳ４２で計算した２台の測位機能付単眼カメラ８０の間の距離を基線長Ｂとし、式（１）を用いて対象物までの距離Ｄを演算する（ステップＳ４６）。
以上で、第７の実施例による距離計測処理は終了される。該距離計測処理によれば、２台の測位機能付単眼カメラ８０それぞれにより撮像可能な共通の対象物Ａまでの距離を計測できる。そして、３次元画像処理装置１００にて、対象物Ａにおける複数の点までの距離を演算するようにすれば、対象物Ａの３次元情報を取得することができる。
＜第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第８の実施例＞
次に、図１４は、第１のセンサ１１及び第２のセンサ１２の第８の実施例を示している。
第８の実施例は、第２の実施例（図４）に、単眼カメラ３０と焦点距離ｆが等しい単眼カメラ９０，９１を追加したものである。単眼カメラ９０，９１は、本発明の他の画像センサに相当する。単眼カメラ９０，９１は、３次元画像処理装置１００からの制御に従って対象物を撮像し、その結果得られた画像を３次元画像処理装置１００に出力する。なお、単眼カメラ９０，９１が測距機能を有していてもよい。
単眼カメラ９０は、ステレオカメラ２０と単眼カメラ３０とからなる仮想的なステレオカメラによる測距可能範囲２２内に配置される。単眼カメラ９１は、単眼カメラ３０と単眼カメラ９０とからなる仮想的なステレオカメラによる測距可能範囲９２内に配置される。以下、単眼カメラ３０，９０，９１を第１の単眼カメラ３０、第２の単眼カメラ９０、第３の単眼カメラ９１と称する。
図１５は、第８の実施例による距離計測処理を説明するフローチャートである。
該距離計測処理は、例えば、３次元画像処理装置１００に対するユーザからの所定の操作に応じて開始される。
始めに、ステレオカメラ２０が第１の単眼カメラ３０までの距離Ｂ１を計測し、ステレオカメラ２０と第１の単眼カメラ３０とを基線長Ｂ１の仮想的なステレオカメラとし、測距可能範囲２２内に位置する第２の単眼カメラ９０までの距離Ｂ２を計測する（ステップＳ５１）。具体的には、第２の実施例（図４）による距離計測処理と同様なので、その説明を省略する。
次に、基線長Ｂ１に対して距離Ｂ２が十分に長いことを想定し、距離Ｂ２を第１の単眼カメラ３０と第２の単眼カメラ９０とからなる仮想的なステレオカメラの基線長Ｂ２と見做して、測距可能範囲９２内に位置する第３の単眼カメラ９１までの距離Ｂ３を計測する（ステップＳ５２）。
次に、基線長Ｂ２に対して距離Ｂ３が十分に長いことを想定し、距離Ｂ３を第２の単眼カメラ９０と第３の単眼カメラ９１とからなる仮想的なステレオカメラの基線長Ｂ３と見做して、測距可能範囲９３内に位置する対象物Ａまでの距離を計測する（ステップＳ５３）。
以上で、第８の実施例による距離計測処理は終了される。第８の実施例による距離計測処理によれば、第２の実施例による測距可能範囲２２の外に位置する対象物Ａまでの距離を計測することができる。さらに、単体カメラを追加し、ステップＳ５２を繰り返すことにより、測距可能範囲をより拡大することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えたり、追加したりすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１０・・・距離計測システム、１１・・・第１のセンサ、１２・・・第２のセンサ、２０・・・ステレオカメラ、２１・・・測距可能範囲、２２・・・測距可能範囲、３０・・・単眼カメラ、４０・・・単眼カメラ、５０・・・ステレオカメラ、５１・・・測距可能範囲、６０・・・ＴｏＦカメラ、６１・・・測距可能範囲、７０・・・測距機能付単眼カメラ、７１・・・測距可能範囲、８０・・・測位機能付単眼カメラ、９０・・・単眼カメラ、９１・・・単眼カメラ、９２・・・測距可能範囲、９３・・・測距可能範囲、１００・・・３次元画像処理装置

Claims (9)

  1. 撮像機能及び測距機能を有する測距センサと、
    撮像機能を有する画像センサと、
    前記測距センサによって計測された前記画像センサまでの距離を基線長とするステレオカメラを想定し、前記測距センサ及び前記画像センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算する３次元画像処理装置と、
    を備えることを特徴とする距離計測システム。
  2. 請求項1に記載の距離計測システムであって、
    前記測距センサは、ステレオカメラであり、
    前記画像センサは、前記ステレオカメラの測距可能範囲内に配置されている
    ことを特徴とする距離計測システム。
  3. 請求項1に記載の距離計測システムであって、
    前記測距センサは、所定サイズのマークが付けられている前記画像センサを撮像した画像における前記マークの大きさに基づいて、前記画像センサまでの距離を計測する
    ことを特徴とする距離計測システム。
  4. 請求項1に記載の距離計測システムであって、
    撮像機能を有する他の画像センサ、を備え、
    前記３次元画像処理装置は、前記他の画像センサを前記対象物として前記他の画像センサまでの距離を演算し、前記他の画像センサまでの距離を基線長とするステレオカメラを想定し、前記画像センサ及び前記他の画像センサそれぞれで共通の、前記他の画像センサとは異なる対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記他の画像センサとは異なる前記対象物までの距離を演算する
    ことを特徴とする距離計測システム。
  5. 撮像機能及び測距機能を有する測距センサと、
    撮像機能を有する画像センサと、
    を備える距離計測システムによる距離計測方法であって、
    前記測距センサによって計測された前記画像センサまでの距離を基線長とするステレオカメラを想定し、前記測距センサ及び前記画像センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算する
    ステップを含むことを特徴とする距離計測方法。
  6. 撮像機能及び測距機能を有する第1の測距センサと、
    撮像機能及び測距機能を有する第２の測距センサと、
    前記第1の測距センサによって計測された仮対象物までの距離、及び前記第２の測距センサによって計測された前記仮対象物までの距離に基づいて前記第１の測距センサと前記第２の測距センサとの間の距離を計算し、前記第１の測距センサと前記第２の測距センサとの間の距離を基線長とするステレオを想定し、前記第１の測距センサ及び前記第２の測距センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算する３次元画像処理装置と、
    を備え、
    前記仮対象物は、前記第１の測距センサの測距可能範囲と前記第２の測距センサの測距可能範囲とが重複する領域に存在する
    ことを特徴とする距離計測システム。
  7. 撮像機能及び測距機能を有する第1の測距センサと、
    撮像機能及び測距機能を有する第２の測距センサと、
    を備える距離計測システムによる距離計測方法であって、
    前記第1の測距センサによって計測された仮対象物までの距離、及び前記第２の測距センサによって計測された前記仮対象物までの距離に基づいて前記第１の測距センサと前記第２の測距センサとの間の距離を計算し、前記第１の測距センサと前記第２の測距センサとの間の距離を基線長とするステレオを想定し、前記第１の測距センサ及び前記第２の測距センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算するステップを含み、
    前記仮対象物は、前記第１の測距センサの測距可能範囲と前記第２の測距センサの測距可能範囲とが重複する領域に存在する
    ことを特徴とする距離計測方法。
  8. 撮像機能及び測位機能を有する第1の測位センサと、
    撮像機能及び測位機能を有する第２の測位センサと、
    前記第1の測位センサによって検出された前記第1の測位センサの位置、及び前記第２の測位センサによって検出された前記第２の測位センサの位置に基づいて前記第１の測位センサと前記第２の測位センサとの間の距離を計算し、前記第１の測位センサと前記第２の測位センサとの間の距離を基線長とするステレオカメラを想定し、前記第１の測位センサ及び前記第２の測位センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算する３次元画像処理装置と、
    を備えることを特徴とする距離計測システム。
  9. 撮像機能及び測位機能を有する第1の測位センサと、
    撮像機能及び測位機能を有する第２の測位センサと、
    を備える距離計測システムによる距離計測方法であって、
    前記第1の測位センサによって検出された前記第1の測位センサの位置、及び前記第２の測位センサによって検出された前記第２の測位センサの位置に基づいて前記第１の測位センサと前記第２の測位センサとの間の距離を計算し、前記第１の測位センサと前記第２の測位センサとの間の距離を基線長とするステレオカメラを想定し、前記第１の測位センサ及び前記第２の測位センサそれぞれで共通の対象物を撮像して得られた２枚の画像を用いた三角法により前記対象物までの距離を演算するステップ、
    を含むことを特徴とする距離計測方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102660033B1 (ko) * 2023-12-12 2024-04-23 주식회사 고도기술 배열형 검출기 또는 복수의 지역감시기를 이용한 방사선원의 위치 및 방사능 검출 시스템 및 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011145143A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Ricoh Co Ltd 距離測定装置及び距離測定方法
WO2014002849A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 富士フイルム株式会社 ３次元測定方法、装置及びシステム、並びに画像処理装置
JP2018066622A (ja) * 2016-10-19 2018-04-26 株式会社Ｓｕｂａｒｕ ステレオ測距装置、ステレオ測距方法及びステレオ測距プログラム
WO2018146803A1 (ja) * 2017-02-10 2018-08-16 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド 位置処理装置、飛行体、位置処理システム、飛行システム、位置処理方法、飛行制御方法、プログラム、及び記録媒体
US20190037207A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 California Institute Of Technology Collaborative stereo system for three-dimensional terrain and object reconstruction
DE102018002499A1 (de) * 2018-03-22 2019-09-26 Fachhochschule Dortmund Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Position von Objekten in einer dreidimensionalen Umgebung
JP2020051903A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 株式会社日立製作所 ステレオカメラシステム、及び測距方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011145143A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Ricoh Co Ltd 距離測定装置及び距離測定方法
WO2014002849A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 富士フイルム株式会社 ３次元測定方法、装置及びシステム、並びに画像処理装置
JP2018066622A (ja) * 2016-10-19 2018-04-26 株式会社Ｓｕｂａｒｕ ステレオ測距装置、ステレオ測距方法及びステレオ測距プログラム
WO2018146803A1 (ja) * 2017-02-10 2018-08-16 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド 位置処理装置、飛行体、位置処理システム、飛行システム、位置処理方法、飛行制御方法、プログラム、及び記録媒体
US20190037207A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 California Institute Of Technology Collaborative stereo system for three-dimensional terrain and object reconstruction
DE102018002499A1 (de) * 2018-03-22 2019-09-26 Fachhochschule Dortmund Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Position von Objekten in einer dreidimensionalen Umgebung
JP2020051903A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 株式会社日立製作所 ステレオカメラシステム、及び測距方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102660033B1 (ko) * 2023-12-12 2024-04-23 주식회사 고도기술 배열형 검출기 또는 복수의 지역감시기를 이용한 방사선원의 위치 및 방사능 검출 시스템 및 방법

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