JP4831760B2 - 3次元情報検出方法及びその装置 - Google Patents
3次元情報検出方法及びその装置Info
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Description
各強度変調を照射するときの被写体からの反射光を水平走査ライン毎に光蓄積と転送のタイミングがシフトするシャッタを通してフレーム毎に4種類の2次元画像を撮影し、
前記位相がπだけ異なる2種類の2次元画像の差である2種類の差画像に水平走査ライン毎の光の切替りタイミング比で重み付けを行った和と、前記2種類の差画像に前記光の切替りタイミング比の反比で重み付けを行った差との比の逆正接関数に基づいて距離を画像の輝度で表す距離画像を算出することにより、距離画像検出の高速化及び高精細化を実現することができる。
各強度変調を照射するときの被写体からの反射光を水平走査ライン毎に光蓄積と転送のタイミングがシフトするシャッタを通してフレーム毎に4種類の2次元画像を撮影する撮像手段と、
前記位相がπだけ異なる2種類の2次元画像の差である2種類の差画像に水平走査ライン毎の光の切替りタイミング比で重み付けを行った和と、前記2種類の差画像に前記光の切替りタイミング比の反比で重み付けを行った差との比の逆正接関数に基づいて被写体の距離を画像の輝度で表す距離画像を算出する距離画像算出手段とを有することにより、距離画像検出の高速化及び高精細化を実現することができる。
前記距離画像算出手段は、前記水平走査ライン毎に光蓄積と転送のタイミングがシフトするのに応じて前記距離画像の算出に用いる前記光の切替りタイミング比を構成する係数の値を前記水平走査ライン毎に単調に増加させる構成とすることができる。
前記被写体からの反射光を距離画像撮影用とカラー画像撮影用に分割する分割手段と、
前記分割手段からの光でカラー画像を撮影するカラー撮影手段とを有する構成とすることができる。
この場合の距離画像の求め方を以下に式を用いて示す。図2に示すように強度変調光の位相をフレーム毎にπ/2だけシフトさせ、第1フレーム〜第4フレームまでの画像を順次撮影する。この4極類の強度変調光パターン時のそれぞれにおいて撮影される画像強度(画像輝度)y1〜y4は以下の(3)〜(7)式で表される。
ところで、(1)式において、定数k(=ν/4πf)を可変調整して映像信号レベルのダイナミックレンジを広くし、距離画像の測定分解能や測定レンジを拡大することができる。例えば映像信号レベルを0〜100%とした場合、kが小さいと、例えば30〜70%の映像信号レベルで奥行き距離を表現することになる。kを大きくすることで、例えば10〜90%の映像信号レベルを使って距離を表現できることになる。つまり、距離を表現する階調が増えることになり、より細かく距離を表現でき分解能が向上する。
3 光源部
4 カメラレンズ
6 分割光学系
7 距離検出部
8 撮像部
9 2次元画像センサ
10 メモリ
11 画像信号処理装置
13 信号発生器
14 位相切替器
15 カラーカメラ
16 遅延回路
51 位相器
53 スイッチ
Claims (4)
- 位相がπ/2ずつシフトする4種類の正弦波の強度変調光をフレーム毎に順次切替えて被写体に照射し、
各強度変調を照射するときの被写体からの反射光を水平走査ライン毎に光蓄積と転送のタイミングがシフトするシャッタを通してフレーム毎に4種類の2次元画像を撮影し、
前記位相がπだけ異なる2種類の2次元画像の差である2種類の差画像に水平走査ライン毎の光の切替りタイミング比で重み付けを行った和と、前記2種類の差画像に前記光の切替りタイミング比の反比で重み付けを行った差との比の逆正接関数に基づいて距離を画像の輝度で表す距離画像を算出することを特徴とする3次元情報検出方法。 - 位相がπ/2ずつシフトする4種類の正弦波の強度変調光をフレーム毎に順次切替えて被写体に照射する光源と、
各強度変調を照射するときの被写体からの反射光を水平走査ライン毎に光蓄積と転送のタイミングがシフトするシャッタを通してフレーム毎に4種類の2次元画像を撮影する撮像手段と、
前記位相がπだけ異なる2種類の差画像に水平走査ライン毎の光の切替りタイミング比で重み付けを行った和と、前記2種類の差画像に前記光の切替りタイミング比の反比で重み付けを行った差との比の逆正接関数に基づいて被写体の距離を画像の輝度で表す距離画像を算出する距離画像算出手段とを
有することを特徴とする3次元情報検出装置。 - 請求項2記載の3次元情報検出装置において、
前記距離画像算出手段は、前記水平走査ライン毎に光蓄積と転送のタイミングがシフトするのに応じて前記距離画像の算出に用いる前記光の切替りタイミング比を構成する係数の値を前記水平走査ライン毎に単調に増加させることを特徴とする3次元情報検出装置。 - 請求項2又は3記載の3次元情報検出装置において、
前記被写体からの反射光を距離画像撮影用とカラー画像撮影用に分割する分割手段と、
前記分割手段からの光でカラー画像を撮影するカラー撮影手段とを
有することを特徴とする3次元情報検出装置。
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