JP5146959B2 - Parallax sensor and parallax image generation method - Google Patents
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Description
本発明は、ステレオ画像から視差画像を生成する視差画像の生成技術に関し、特に、高速で、回路規模が小さく、かつ低消費電力で実現可能な視差画像の生成技術に関する。 The present invention relates to a technique for generating a parallax image that generates a parallax image from a stereo image, and particularly to a technique for generating a parallax image that can be realized at high speed, with a small circuit scale, and with low power consumption.
本発明は、本願発明者が先に提案し、特許出願した特許文献1に記載の発明の改良技術に関するものである。
以下に従来技術としての視差センサについて説明する。
The present invention relates to an improvement technique of the invention described in Patent Document 1 previously proposed by the present inventor and applied for a patent.
A parallax sensor as a conventional technique will be described below.
CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサの普及に伴い、情報機器は画像情報を容易に取り扱えるようになった。最近では、殆どの携帯電話に小型カメラが内蔵され画像データの通信を容易にしている。また、多くの自動車にはイメージセンサが搭載され運転席からの死角をカバーして安全運転に役立つようにしている。しかしながら、従来のイメージセンサから得られるのは、あくまでも単なる2次元情報であり、距離(奥行き)情報を含んだ3次元情報は得ることができない。そこで、距離情報を得ることができる新しいイメージセンサが求められている。 With the spread of CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors, information devices can easily handle image information. Recently, most mobile phones have built-in small cameras to facilitate image data communication. Many automobiles are equipped with an image sensor to cover the blind spots from the driver's seat to help drive safely. However, what is obtained from a conventional image sensor is merely two-dimensional information, and three-dimensional information including distance (depth) information cannot be obtained. Therefore, a new image sensor capable of obtaining distance information is demanded.
対象物との距離の高速検知方法には、主に二種類の方法がある。一つは、指向性の高いレーザー光や電波等の電磁波を対象物にビーム照射しその反射信号の時間遅れで対象物との距離を測定するアクティブ測距方式である。もう一つは、二つのイメージセンサを用いて画像の相関を計算し、二つのセンサ間の視差を抽出することで距離を算出するパッシブ測距方式である。 There are mainly two types of high-speed detection methods for the distance to the object. One is an active ranging method in which electromagnetic waves such as highly directional laser light and radio waves are irradiated onto an object and the distance from the object is measured with a time delay of the reflected signal. The other is a passive ranging method in which the correlation between images is calculated using two image sensors and the distance is calculated by extracting the parallax between the two sensors.
航空機や船舶等には、アクティブ測距方式の代表例であるレーダーが備えられており、自分の周囲の対象物との距離をモニターすることができ安全な航行を可能にしている。また最近では、自動車にもミリ波レーダーが搭載され車間距離をモニターして衝突防止に役立っている。このように現在においては、高速な距離の検知にはアクティブ測距方式であるレーダーが用いられている。 Aircraft, ships, and the like are equipped with a radar, which is a representative example of an active distance measuring method, and can monitor the distance to objects around it and enable safe navigation. Recently, millimeter-wave radar has also been installed in automobiles to monitor the distance between vehicles and help prevent collisions. Thus, at present, radar that is an active distance measuring method is used for detecting a high-speed distance.
しかしながら、アクティブ測距方式は、レーザー光や電波等の電磁波の反射信号を利用するため、検出対象物によっては、乱反射を生じて信号干渉により正確な距離の検知に支障を来したり、電磁波が吸収されて反射信号が十分得られず、対象物の検知が確実にできないおそれがあったりして問題がある。 However, since the active ranging method uses reflected signals of electromagnetic waves such as laser light and radio waves, depending on the object to be detected, irregular reflection may occur, which may interfere with accurate distance detection due to signal interference, There is a problem in that a reflected signal is not sufficiently obtained due to absorption and there is a possibility that the object cannot be detected reliably.
これに対して、パッシブ測距方式は電磁波の照射を行わないため、アクティブ測距方式における信号干渉や反射信号が不足の問題を回避できるというメリットがある。 On the other hand, since the passive distance measurement method does not irradiate electromagnetic waves, there is an advantage that the problem of signal interference and insufficient reflected signals in the active distance measurement method can be avoided.
しかし、このパッシブ測距方式では、二枚の画像データの相関処理に大規模な計算量を必要とするので、従来の相関処理用LSIでは、高速移動に対応できる高速な処理が困難であったことから実用化されていないのが現状である。 However, since this passive distance measurement method requires a large amount of calculation for the correlation processing of two pieces of image data, it has been difficult for the conventional correlation processing LSI to perform high-speed processing that can cope with high-speed movement. For this reason, it has not been put into practical use.
図7は、二眼視差による距離検出の原理を説明するための図である。図7(a)に示すように、右眼に対応する撮像素子と左眼に対応する撮像素子を一定の距離離して設置して撮像する。ここで、左眼に対応する撮像素子で撮像される画像(以下、「左眼画像」という。)を{a(L) i,j|i=1,2,…,n, j=1,2,…,m}と記す。右眼に対応する撮像素子で撮像される画像(以下、「右眼画像」という。)を{a(R) i,j|i=1,2,…,n, j=1,2,…,m}と記す。 FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of distance detection by binocular parallax. As shown in FIG. 7A, an image pickup device corresponding to the right eye and an image pickup device corresponding to the left eye are set apart from each other and imaged. Here, an image captured by an image sensor corresponding to the left eye (hereinafter referred to as “left eye image”) is represented by {a (L) i, j | i = 1, 2,..., N, j = 1, 2, ..., m}. An image captured by an image sensor corresponding to the right eye (hereinafter referred to as a “right eye image”) {a (R) i, j | i = 1, 2,..., N, j = 1, 2,. , M}.
同じ対象物に対して、左右の撮像素子により撮像された対象物の各々の位置が、撮像素子から対象物までの距離に応じてずれることになる。従って、今、撮像された左眼画像と右眼画像の水平方向の相関のみを考える場合、すべての(a(L) i,k,a(R) j,k)の組の間で相関をとれば、もっとも大きな相関がある組により表される座標により、各々の対象物の距離が検知できる。 With respect to the same object, the positions of the objects imaged by the left and right imaging elements are shifted according to the distance from the imaging element to the object. Therefore, when considering only the horizontal correlation between the captured left-eye image and right-eye image, the correlation between all (a (L) i, k , a (R) j, k ) pairs is calculated. Then, the distance of each object can be detected by the coordinates represented by the set having the greatest correlation.
図7(a)において、A,B,Cの三つの○が対象物を示している。これらの対象物を左右の撮像素子で撮像して左眼画像と右眼画像の相関マトリックスを作った場合、図7(b)のようになる。図7(b)では、左眼画像の画素1〜nの線と右眼画像の画素1〜nの線との交点の位置において相関機能があるとしている。図7(a)の対象物A,B,Cに対して図7(b)に示したA,B,Cの三つの○の位置で大きな相関が検出される。従って、相関マトリックス上で相関の大きい座標を検出し、この座標を図7(a)の斜交座標に座標変換すれば、対象物までの距離を検出することが可能である。なお、図7(a)に示した斜交座標は、左右の撮像素子の位置とそれらの相対角度によって決定することができる。従って、相関マトリックスからこの斜交座標への座標変換は、予め用意した換算表を参照することによって容易にできる。 In FIG. 7A, the three circles A, B, and C indicate the object. When these objects are imaged by the left and right imaging elements to create a correlation matrix between the left eye image and the right eye image, the result is as shown in FIG. In FIG. 7B, it is assumed that there is a correlation function at the position of the intersection of the lines 1 to n of the left eye image and the lines 1 to n of the right eye image. A large correlation is detected with respect to the objects A, B, and C in FIG. 7A at the three circle positions A, B, and C shown in FIG. Therefore, if a coordinate having a large correlation is detected on the correlation matrix, and the coordinate is converted into an oblique coordinate in FIG. 7A, the distance to the object can be detected. The oblique coordinates shown in FIG. 7A can be determined by the positions of the left and right imaging elements and their relative angles. Therefore, the coordinate conversion from the correlation matrix to the oblique coordinates can be easily performed by referring to a conversion table prepared in advance.
図8は先に提案した特許文献1において記載された視差センサLSIの構成例を示す図である。視差センサ1は、2つの撮像素子2a,2b、シーケンサ3、2つの電圧・パルス幅変換回路アレイ4a,4b、2つのパルス信号比較回路アレイ5a,5b、相関検知回路マトリックス6、及びシーケンサ7を備えている。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the parallax sensor LSI described in Patent Document 1 previously proposed. The parallax sensor 1 includes two image sensors 2a and 2b, a sequencer 3, two voltage / pulse width conversion circuit arrays 4a and 4b, two pulse signal comparison circuit arrays 5a and 5b, a correlation detection circuit matrix 6, and a sequencer 7. I have.
左右の撮像素子2a,2bは、眼の役割を担う。以下では、便宜上、撮像素子2aの側を左眼と呼び、撮像素子2bの側を右眼と呼ぶ。撮像素子2a,2bは、撮像面に入射する光を電圧信号に変換して出力する。ここでは、撮像素子2a,2bとしては、CCD受光素子のようなイメージセンサが使用されているものとする。シーケンサ3は、撮像素子2a,2bに対してライン選択のための読出信号を出力する。 The left and right imaging elements 2a and 2b play the role of eyes. Hereinafter, for the sake of convenience, the side of the image sensor 2a is referred to as the left eye, and the side of the image sensor 2b is referred to as the right eye. The imaging elements 2a and 2b convert light incident on the imaging surface into a voltage signal and output the voltage signal. Here, it is assumed that an image sensor such as a CCD light receiving element is used as the imaging elements 2a and 2b. The sequencer 3 outputs a readout signal for line selection to the image sensors 2a and 2b.
電圧・パルス幅変換回路アレイ4a,4bは、撮像素子2a,2bからライン並列に出力される各画素のアナログ電圧信号(以下、「画素信号」という。)を、並列的にパルス幅に変換し、パルス幅画素信号として出力する。 The voltage / pulse width conversion circuit arrays 4a and 4b convert analog voltage signals (hereinafter referred to as “pixel signals”) of the pixels output in parallel from the image pickup devices 2a and 2b into pulse widths in parallel. And output as a pulse width pixel signal.
パルス信号比較回路アレイ5a,5bは、並列的に入力されるパルス幅画素信号を、隣接するもの同士で比較を行い、比較パルス信号として出力する。 The pulse signal comparison circuit arrays 5a and 5b compare the pulse width pixel signals inputted in parallel with each other and output them as comparison pulse signals.
相関検知回路マトリックス6は、左眼側のパルス信号比較回路アレイ5aから出力される比較パルス信号と、右眼側のパルス信号比較回路アレイ5bから出力される比較パルス信号とについて、すべての組み合わせに対する相関演算を行い相関信号として出力する。シーケンサ7は、相関検知回路マトリックス6の相関信号の出力タイミングを制御するための出力タイミング制御信号を、相関検知回路マトリックス6に対して出力する。相関検知回路マトリックス6は、出力タイミング制御信号に従って、相関信号を順次出力する。 The correlation detection circuit matrix 6 applies all the combinations of the comparison pulse signal output from the pulse signal comparison circuit array 5a on the left eye side and the comparison pulse signal output from the pulse signal comparison circuit array 5b on the right eye side. Perform correlation calculation and output as correlation signal. The sequencer 7 outputs an output timing control signal for controlling the output timing of the correlation signal of the correlation detection circuit matrix 6 to the correlation detection circuit matrix 6. The correlation detection circuit matrix 6 sequentially outputs correlation signals according to the output timing control signal.
図9は図8の視差センサについてより詳細な回路構成を示した図である。図9において、図8と同様の部分には同符号が付してある。 FIG. 9 is a diagram showing a more detailed circuit configuration of the parallax sensor of FIG. In FIG. 9, the same parts as those in FIG.
撮像素子2a,2bは、垂直方向にm行、水平方向にn行の画素の行列(画素行列)を有する。撮像素子2a,2bは、シーケンサ3によって、同じ行が選択され、その行内のn個の画素の画素信号が電圧・パルス幅変換回路アレイ4a,4bに並列に出力される。 The imaging devices 2a and 2b have a matrix (pixel matrix) of pixels of m rows in the vertical direction and n rows in the horizontal direction. The image sensors 2a and 2b are selected in the same row by the sequencer 3, and pixel signals of n pixels in the row are output in parallel to the voltage / pulse width conversion circuit arrays 4a and 4b.
電圧・パルス幅変換回路アレイ4a,4bは、それぞれ、n個の電圧・パルス幅変換回路8が並列に配列された構成を有する。各電圧・パルス幅変換回路8には、それぞれ撮像素子2a,2bから出力される画素信号が入力される。電圧・パルス幅変換回路アレイ4a,4bのすべての電圧・パルス幅変換回路8には、同期制御回路13(図10参照)から、共通のランプ電圧が入力される。これにより、すべての電圧・パルス幅変換回路8は、同タイミングで画素信号をパルス幅画素信号に変換することができる。 Each of the voltage / pulse width conversion circuit arrays 4a and 4b has a configuration in which n voltage / pulse width conversion circuits 8 are arranged in parallel. Each voltage / pulse width conversion circuit 8 receives pixel signals output from the image sensors 2a and 2b, respectively. A common ramp voltage is input from the synchronization control circuit 13 (see FIG. 10) to all the voltage / pulse width conversion circuits 8 of the voltage / pulse width conversion circuit arrays 4a and 4b. Thereby, all the voltage / pulse width conversion circuits 8 can convert the pixel signal into the pulse width pixel signal at the same timing.
パルス信号比較回路アレイ5a,5bは、それぞれ、n−1個のパルス信号比較回路9が並列に配列された構成を有する。各パルス信号比較回路9には、隣接する2つの電圧・パルス幅変換回路8が出力するパルス幅画素信号が入力される。各パルス信号比較回路9は、入力された2つのパルス幅画素信号を比較し、2つのパルスの+方向の差と−方向の差を各々比較パルス信号として出力する。 Each of the pulse signal comparison circuit arrays 5a and 5b has a configuration in which n-1 pulse signal comparison circuits 9 are arranged in parallel. Each pulse signal comparison circuit 9 receives a pulse width pixel signal output from two adjacent voltage / pulse width conversion circuits 8. Each pulse signal comparison circuit 9 compares the two input pulse width pixel signals, and outputs the difference between the two pulses in the + direction and the difference in the-direction as a comparison pulse signal.
相関検知回路マトリックス6は、(n−1)×(n−1)個の相関検知回路10が、(n−1)行(n−1)列の菱形状に配列された構成からなる。ここでは便宜上、左眼側のパルス信号比較回路アレイ5aから出力される比較パルス信号が入力される斜辺を左斜辺と呼び、右眼側のパルス信号比較回路アレイ5bから出力される比較パルス信号が入力される斜辺を右斜辺と呼ぶ。 The correlation detection circuit matrix 6 has a configuration in which (n−1) × (n−1) correlation detection circuits 10 are arranged in a diamond shape of (n−1) rows (n−1) columns. Here, for the sake of convenience, the hypotenuse to which the comparison pulse signal output from the left eye side pulse signal comparison circuit array 5a is input is called the left hypotenuse, and the comparison pulse signal output from the right eye side pulse signal comparison circuit array 5b is The input hypotenuse is called the right hypotenuse.
左斜辺に沿って上からi番目に属する相関検知回路10には、左眼側のパルス信号比較回路アレイ5a内のi番目のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号が入力される。右斜辺と平行に配列する相関検知回路10には、左眼側のパルス信号比較回路アレイ5a内のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号が共通に入力される。 The comparison pulse signal output from the i-th pulse signal comparison circuit 9 in the pulse signal comparison circuit array 5a on the left eye side is input to the correlation detection circuit 10 belonging to the i-th from the top along the left oblique side. Comparison pulse signals output from the pulse signal comparison circuit 9 in the pulse signal comparison circuit array 5a on the left eye side are commonly input to the correlation detection circuits 10 arranged in parallel with the right oblique side.
右斜辺に沿って上からj番目に属する相関検知回路10には、右眼側のパルス信号比較回路アレイ5b内のj番目のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号が入力される。左斜辺と平行に配列する相関検知回路10には、右眼側のパルス信号比較回路アレイ5b内のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号が共通に入力される。 The comparison pulse signal output from the jth pulse signal comparison circuit 9 in the pulse signal comparison circuit array 5b on the right eye side is input to the correlation detection circuit 10 belonging to the jth from the top along the right oblique side. Comparison pulse signals output from the pulse signal comparison circuit 9 in the pulse signal comparison circuit array 5b on the right eye side are commonly input to the correlation detection circuits 10 arranged in parallel with the left oblique side.
すべての相関検知回路10には、共通のバイアス電圧Vbとリセット信号Resetが与えられている。 A common bias voltage V b and a reset signal Reset are given to all the correlation detection circuits 10.
縦方向に配列する相関検知回路10には、列ごとに共通の読出線が接続されている。そしてこの読出線を介して、シーケンサ7から共通の読出信号Readが入力される。また、横方向に配列する相関検知回路10には、行ごとに共通の出力線が接続されている。各相関検知回路10は、入力される比較パルス信号のパルス幅を電流値に変換して相関信号として出力線に出力する。各出力線の終端には、カレント・ミラー回路等の電流電圧変換回路11が接続されている。各相関検知回路10が出力する相関信号の電流値を、電圧値に変換して外部回路に出力する。 A common readout line is connected to each column in the correlation detection circuits 10 arranged in the vertical direction. A common read signal Read is input from the sequencer 7 via this read line. Further, a common output line is connected for each row to the correlation detection circuits 10 arranged in the horizontal direction. Each correlation detection circuit 10 converts the pulse width of the input comparison pulse signal into a current value and outputs it as a correlation signal to the output line. A current-voltage conversion circuit 11 such as a current mirror circuit is connected to the end of each output line. The current value of the correlation signal output from each correlation detection circuit 10 is converted into a voltage value and output to an external circuit.
シーケンサ7は、シフト・レジスタ12により構成されている。左側のシフト・レジスタ12に読出信号が入力されると、1クロックごとに読み出し信号は右側のシフト・レジスタ12に移動していく。従って、左側の列に属する相関検知回路10から順次相関信号が読み出されていく。 The sequencer 7 includes a shift register 12. When a read signal is input to the left shift register 12, the read signal moves to the right shift register 12 every clock. Accordingly, correlation signals are sequentially read from the correlation detection circuits 10 belonging to the left column.
次に、図9における電圧・パルス幅変換回路8の詳細について説明する。図10は電圧・パルス幅変換回路8の構成を表す図である。本実施例における電圧・パルス幅変換回路8は、論理閾値可変調インバータ回路(VT−INV)により構成されている。 Next, details of the voltage / pulse width conversion circuit 8 in FIG. 9 will be described. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the voltage / pulse width conversion circuit 8. The voltage / pulse width conversion circuit 8 in this embodiment is configured by a logic threshold variable modulation inverter circuit (VT-INV).
論理閾値可変調インバータ回路(VT−INV)は、制御ゲートに印加される利得係数制御電圧により利得係数を変調することが可能な、CMOS型インバータを備えており、この制御ゲートが、利得係数制御端子(CNT)に接続された構成からなる。なお、電圧・パルス幅変換回路8における利得係数制御端子(CNT)は、同期制御回路13に接続されている。同期制御回路13は、ランプ信号生成回路により構成されている。このランプ信号生成回路が発生するランプ電圧が、すべての電圧・パルス幅変換回路8の利得係数制御端子(CNT)に対して共通に入力される。従って、すべての電圧・パルス幅変換回路8は、同タイミングで電圧・パルス幅変換を行う。 The logic threshold adjustable inverter circuit (VT-INV) includes a CMOS type inverter capable of modulating a gain coefficient by a gain coefficient control voltage applied to a control gate, and the control gate controls the gain coefficient. It consists of the structure connected to the terminal (CNT). The gain coefficient control terminal (CNT) in the voltage / pulse width conversion circuit 8 is connected to the synchronization control circuit 13. The synchronization control circuit 13 includes a ramp signal generation circuit. The ramp voltage generated by the ramp signal generation circuit is commonly input to the gain coefficient control terminal (CNT) of all the voltage / pulse width conversion circuits 8. Accordingly, all the voltage / pulse width conversion circuits 8 perform voltage / pulse width conversion at the same timing.
図11は電圧・パルス幅変換回路8の動作例を示す図である。同期制御回路13が出力するランプ電圧(Ramp Sig.)は、図11の最上段に示したような鋸歯状となる。このランプ電圧が利得係数制御端子(CNT)に入力されると、電圧・パルス幅変換回路8の論理閾値電圧Vinvは、図11の点線で示したように変化する。すなわち、ランプ電圧の増加に伴って、論理閾値電圧Vinvは減少する。そして、論理閾値電圧Vinvが画素信号の電圧(Analog Vin)よりも小さくなったとき、電圧・パルス幅変換回路8の出力端子に出力されるパルス幅画素信号(OUT)がHレベルとなる。そして、ランプ電圧が再び最低レベルに戻ると、論理閾値電圧Vinvは最大となり、パルス幅画素信号(OUT)がLレベルとなる。 FIG. 11 is a diagram showing an operation example of the voltage / pulse width conversion circuit 8. The ramp voltage (Ramp Sig.) Output from the synchronization control circuit 13 has a sawtooth shape as shown in the uppermost stage of FIG. When this ramp voltage is input to the gain coefficient control terminal (CNT), the logical threshold voltage V inv of the voltage / pulse width conversion circuit 8 changes as shown by the dotted line in FIG. That is, as the ramp voltage increases, the logical threshold voltage V inv decreases. When the logical threshold voltage V inv becomes smaller than the voltage (Analog V in ) of the pixel signal, the pulse width pixel signal (OUT) output to the output terminal of the voltage / pulse width conversion circuit 8 becomes H level. . When the ramp voltage returns to the lowest level again, the logic threshold voltage V inv becomes maximum and the pulse width pixel signal (OUT) becomes L level.
このように、パルス幅画素信号(OUT)がLレベルとなるタイミングはランプ電圧により決められるため一定である。しかし、パルス幅画素信号(OUT)がHレベルとなるタイミングは、画素信号の電圧が高いほど早く、画素信号の電圧が低いほど遅くなる。従って、パルス幅画素信号(OUT)がHレベルとなる時間(パルス幅画素信号のパルス幅)は、画素信号の電圧に比例する。すなわち、画素信号の電圧値はパルス幅画素信号のパルス幅に変換される。 As described above, the timing at which the pulse width pixel signal (OUT) becomes L level is constant because it is determined by the ramp voltage. However, the timing at which the pulse width pixel signal (OUT) becomes the H level is earlier as the voltage of the pixel signal is higher, and is delayed as the voltage of the pixel signal is lower. Therefore, the time during which the pulse width pixel signal (OUT) is at the H level (pulse width of the pulse width pixel signal) is proportional to the voltage of the pixel signal. That is, the voltage value of the pixel signal is converted into the pulse width of the pulse width pixel signal.
次に、図9におけるパルス信号比較回路9の詳細について説明する。図12はパルス信号比較回路9の構成を表す図である。このパルス信号比較回路9は、4つのインバータ41,42,45,46と2つのANDゲート43,44から構成されている。この回路は、入力端子INa,INbに対して、出力値(比較パルス信号)OUT+,OUT-として、次の値を出力する。
OUT+=INa∧(/INb)
OUT-=INb∧(/INa) ・・・・・・(数1)
ここで、(/INb)、(/INa)は、それぞれINb、INaの反転信号、∧は論理積を表す。
Next, the details of the pulse signal comparison circuit 9 in FIG. 9 will be described. FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the pulse signal comparison circuit 9. The pulse signal comparison circuit 9 is composed of four inverters 41, 42, 45, 46 and two AND gates 43, 44. This circuit outputs the following values as output values (comparison pulse signals) OUT + and OUT − to the input terminals INa and INb.
OUT + = INa∧ (/ INb)
OUT - = INb∧ (/ INa) ······ ( number 1)
Here, (/ INb) and (/ INa) represent inverted signals of INb and INa, respectively, and ∧ represents a logical product.
図13はパルス信号比較回路9の動作例を表すタイムチャートである。入力端子INa,INbには、隣り合う電圧・パルス幅変換回路の出力(パルス幅画素信号)がそれぞれ入力される。各入力信号のパルスの終端(立ち下がり)は、ランプ電圧の立ち下がりエッジで決められるため一定の時刻に揃っている。一方、各入力信号のパルスの始端(立ち上がり)は、画素信号の大きさに比例して変化する。 FIG. 13 is a time chart showing an operation example of the pulse signal comparison circuit 9. Outputs (pulse width pixel signals) of adjacent voltage / pulse width conversion circuits are input to the input terminals INa and INb, respectively. Since the end (falling) of the pulse of each input signal is determined by the falling edge of the lamp voltage, it is aligned at a certain time. On the other hand, the start (rise) of the pulse of each input signal changes in proportion to the magnitude of the pixel signal.
入力端子INaの入力信号が入力端子INbの入力信号よりも長い場合、入力端子INaの入力信号の方が入力端子INbの入力信号より先に立ち上がる。INa=1,INb=0のときには、(数1)よりOUT+=1,OUT-=0である。また、INa=1,INb=1のときには、(数1)よりOUT+=0,OUT-=0である。従って、比較パルス信号OUT+に、INa−INbの差分パルスが出力される。 When the input signal of the input terminal INa is longer than the input signal of the input terminal INb, the input signal of the input terminal INa rises before the input signal of the input terminal INb. When INa = 1 and INb = 0, from Equation (1), OUT + = 1 and OUT − = 0. Further, when INa = 1 and INb = 1, OUT + = 0 and OUT − = 0 from (Equation 1). Therefore, a differential pulse of INa−INb is output to the comparison pulse signal OUT + .
一方、入力端子INbの入力信号が入力端子INaの入力信号よりも長い場合、入力端子INbの入力信号の方が入力端子INaの入力信号より先に立ち上がる。INa=0,INb=1のときには、(数1)よりOUT+=0,OUT-=1である。また、INa=1,INb=1のときには、(数1)よりOUT+=0,OUT-=0である。従って、比較パルス信号OUT-に、INb−INaの差分パルスが出力される。 On the other hand, when the input signal of the input terminal INb is longer than the input signal of the input terminal INa, the input signal of the input terminal INb rises before the input signal of the input terminal INa. When INa = 0 and INb = 1, according to (Equation 1), OUT + = 0 and OUT − = 1. Further, when INa = 1 and INb = 1, OUT + = 0 and OUT − = 0 from (Equation 1). Therefore, a differential pulse of INb−INa is output to the comparison pulse signal OUT − .
入力端子INbの入力信号と入力端子INaの入力信号の長さが同じであれば、比較パルス信号OUT+,OUT-には、パルスは出力されない。 If the input signal of the input terminal INb and the input signal of the input terminal INa have the same length, no pulse is output to the comparison pulse signals OUT + and OUT − .
このように、アナログ電圧信号である画素信号の電圧値を、パルス幅画素信号のパルス幅に写像することで、簡単な論理回路を用いて画素値の差分演算を行うことが可能となる。 In this manner, by mapping the voltage value of the pixel signal, which is an analog voltage signal, to the pulse width of the pulse width pixel signal, it is possible to perform pixel value difference calculation using a simple logic circuit.
なお、この回路では、入力端子INbの入力信号と入力端子INaの入力信号の相関が大きいほど短いパルスが出力される。 In this circuit, a shorter pulse is output as the correlation between the input signal at the input terminal INb and the input signal at the input terminal INa increases.
次に、図9における相関検知回路10の詳細について説明する。図14は相関検知回路10の構成を表す図である。相関検知回路10は、コンデンサ50、電流スイッチ回路51,52、電流源53、リセット・スイッチ54、出力回路55、及び読出スイッチ56を備えている。 Next, details of the correlation detection circuit 10 in FIG. 9 will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration of the correlation detection circuit 10. The correlation detection circuit 10 includes a capacitor 50, current switch circuits 51 and 52, a current source 53, a reset switch 54, an output circuit 55, and a readout switch 56.
コンデンサ50は、相関信号を発生するための電荷を蓄電する。電流スイッチ回路51は、入力端子R+,L+から入力される入力信号の排他論理和の真理値に従って、導通/遮断制御がされ、導通状態においてコンデンサ50に蓄電された電荷を一定電流で放電させる。電流スイッチ回路52は、入力端子R−,L−から入力される入力信号の排他論理和の真理値に従って、導通/遮断制御がされ、導通状態においてコンデンサ50に蓄電された電荷を一定電流で放電させる。電流源53は、電流スイッチ回路51,52が導通状態となったときに、一定の放電電流を流すための回路である。リセット・スイッチ54は、リセット信号(Reset)が入力されたときに導通状態となり、電源からコンデンサ50に電荷を供給して、コンデンサ50の両端電圧を電源電圧Vdとする。 The capacitor 50 stores a charge for generating a correlation signal. The current switch circuit 51 is subjected to conduction / cut-off control according to the truth value of the exclusive OR of the input signals input from the input terminals R + and L +, and discharges the charge stored in the capacitor 50 at a constant current in the conduction state. The current switch circuit 52 is subjected to conduction / cut-off control according to the truth value of the exclusive OR of the input signals input from the input terminals R− and L−, and discharges the charge stored in the capacitor 50 at a constant current in the conduction state. Let The current source 53 is a circuit for allowing a constant discharge current to flow when the current switch circuits 51 and 52 are turned on. Reset switch 54 is rendered conductive when the reset signal (Reset) is input, and supplies the charge from the power source to the capacitor 50, the voltage across the capacitor 50 and the power supply voltage V d.
出力回路55は、コンデンサ50の電圧に比例した電流を流す回路であり、コンデンサ50の電圧を電流に変換して出力するための回路である。出力回路55は、MOSトランジスタによって構成されている。ゲートにコンデンサ50の電圧が入力され、ドレイン電流として出力される。これにより、コンデンサ50の電圧は、漏洩電流が無視できるとすれば、出力中は一定である。従って、安定した相関信号を出力することを可能としている。読出スイッチ56は、出力回路55による電流出力のオン・オフを行うためのものである。 The output circuit 55 is a circuit for supplying a current proportional to the voltage of the capacitor 50, and is a circuit for converting the voltage of the capacitor 50 into a current and outputting the current. The output circuit 55 is configured by a MOS transistor. The voltage of the capacitor 50 is input to the gate and output as a drain current. Thus, the voltage of the capacitor 50 is constant during output if the leakage current can be ignored. Therefore, it is possible to output a stable correlation signal. The read switch 56 is for turning on / off the current output by the output circuit 55.
相関検知回路10では、入力信号の相関程度をコンデンサ50の蓄積電荷量で表現する。リセット直後は、蓄積電荷量は最大である。入力信号の相関程度が低いほど、多くの電荷を放電させ、コンデンサ50の蓄積電荷量を減少させる。これにより、相関演算が実現される。放電電流は、電流スイッチ回路51,52の何れかを介してグランド側に流れる。 In the correlation detection circuit 10, the degree of correlation of the input signal is expressed by the amount of charge accumulated in the capacitor 50. Immediately after resetting, the amount of accumulated charge is maximum. The lower the correlation level of the input signal is, the more electric charge is discharged, and the accumulated charge amount of the capacitor 50 is reduced. Thereby, correlation calculation is realized. The discharge current flows to the ground side through one of the current switch circuits 51 and 52.
図15は相関検知回路10の動作例を表すタイムチャートである。まず、最初に、リセット信号(Reset)が0とされ(t1)、コンデンサ50の電圧Vcが電源電圧Vdとされる。そして、リセット信号を1とした後(t2)、L+,L−に左眼側のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号OUT+,OUT−が入力され、R+,R−に右眼側のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号OUT+,OUT−が入力される。 FIG. 15 is a time chart showing an operation example of the correlation detection circuit 10. First, First, the reset signal (Reset) is a 0 (t1), the voltage Vc of the capacitor 50 is a power supply voltage V d. Then, after setting the reset signal to 1 (t2), the comparison pulse signals OUT + and OUT− output from the pulse signal comparison circuit 9 on the left eye side are input to L + and L−, and the right eye side is input to R + and R−. Comparison pulse signals OUT + and OUT− output from the pulse signal comparison circuit 9 are input.
R+とL+の何れか一方が1で他方が0のとき(t3〜t4,t5〜t6,t10〜t11,t12〜t13)は、電流スイッチ回路51が導通状態となる。従って、このとき、コンデンサ50の電荷は放電され、コンデンサ50の電圧は減少する。 When one of R + and L + is 1 and the other is 0 (t3 to t4, t5 to t6, t10 to t11, t12 to t13), the current switch circuit 51 becomes conductive. Accordingly, at this time, the electric charge of the capacitor 50 is discharged, and the voltage of the capacitor 50 decreases.
R−とL−の何れか一方が1で他方が0のとき(t22〜t23,t24〜t25,t29〜t30,t31〜t32)は、電流スイッチ回路52が導通状態となる。従って、このとき、コンデンサ50の電荷は放電され、コンデンサ50の電圧は減少する。 When one of R- and L- is 1 and the other is 0 (t22 to t23, t24 to t25, t29 to t30, t31 to t32), the current switch circuit 52 becomes conductive. Accordingly, at this time, the electric charge of the capacitor 50 is discharged, and the voltage of the capacitor 50 decreases.
R+,L+がともに0またはともに1、かつ、R−,L−がともに0またはともに1のとき(t1〜t3,t4〜t5,t6〜t10,t11〜t12,t13〜t22,t23〜t24,t25〜t29,t30〜t31,t32〜)は、電流スイッチ回路51,52はともに遮断状態となる。従って、このときはコンデンサ50の電圧Vcは一定である。 When R + and L + are both 0 or 1, and R− and L− are both 0 or 1 (t1 to t3, t4 to t5, t6 to t10, t11 to t12, t13 to t22, t23 to t24, From t25 to t29, t30 to t31, and t32 to), the current switch circuits 51 and 52 are both cut off. Accordingly, at this time, the voltage Vc of the capacitor 50 is constant.
ランプ信号の立ち下がり後、コンデンサ50の電圧Vcが確定する。R+とL+の相関が小さい場合、またはR−とL−の相関が小さい場合には、最終的なコンデンサ50の電圧Vcは低くなる。逆に、R+とL+の相関が大きい場合、またはR−とL−の相関が大きい場合には、最終的なコンデンサ50の電圧Vcは高い状態に維持される。 After the ramp signal falls, the voltage Vc of the capacitor 50 is determined. When the correlation between R + and L + is small, or when the correlation between R− and L− is small, the final voltage Vc of the capacitor 50 becomes low. Conversely, when the correlation between R + and L + is large, or when the correlation between R− and L− is large, the final voltage Vc of the capacitor 50 is kept high.
コンデンサ50の電圧Vcの確定後、読出信号(read)が1となり(t7,t14,t19,t26,t33)、読出スイッチ56が導通状態となる。これにより、出力回路55は、コンデンサ50の電圧Vcに比例した大きさの電流を出力する。 After the voltage Vc of the capacitor 50 is determined, the read signal (read) becomes 1 (t7, t14, t19, t26, t33), and the read switch 56 becomes conductive. As a result, the output circuit 55 outputs a current having a magnitude proportional to the voltage Vc of the capacitor 50.
出力が終了した後、再びリセット信号が0とされ(t8,t15,t20,t27)、同様の相関検知演算が繰り返される。 After the output is completed, the reset signal is set to 0 again (t8, t15, t20, t27), and the same correlation detection calculation is repeated.
以上のように構成された本実施例に係る視差センサについて、以下その全体の動作を説明する。 The overall operation of the parallax sensor according to the present embodiment configured as described above will be described below.
図16は視差センサ1の動作の一例を表すタイムチャートである。図16では、説明の便宜上、ある2つの画素に着目して表示しているが、すべての画素において同様な動作が同時並行的に行われる。 FIG. 16 is a time chart showing an example of the operation of the parallax sensor 1. In FIG. 16, for convenience of explanation, the display is focused on a certain two pixels, but the same operation is performed in parallel on all the pixels.
まず、撮像素子2a,2bから画素信号a,bが出力される(t0)。これにより、電圧・パルス幅変換回路アレイ4a,4b内の各電圧・パルス幅変換回路8において、入力電圧が確定する。図16の例では、画素信号aの方が画素信号bよりも高い値となっている。 First, pixel signals a and b are output from the image sensors 2a and 2b (t0). As a result, the input voltage is determined in each voltage / pulse width conversion circuit 8 in the voltage / pulse width conversion circuit arrays 4a and 4b. In the example of FIG. 16, the pixel signal a has a higher value than the pixel signal b.
次に、相関検知回路10に対してリセット信号(Reset)のパルスが入力され(t1〜t2)、コンデンサ50の電圧VcがVdに設定される。 Then, the input pulse of the reset signal (Reset) (t1~t2), voltage V c of the capacitor 50 is set to V d relative to the correlation detection circuit 10.
次に、同期制御回路13がランプ信号(Ramp Sig.)の出力を開始し、ランプ信号の電圧が徐々に増加する。これに伴って、各電圧・パルス幅変換回路8において論理閾値電圧Vinvは減少する。そして、図16の例では画素信号aの電圧の方が画素信号bの電圧よりも高いので、まず、左眼側の電圧・パルス幅変換回路8において、論理閾値電圧Vinvが画素信号aの電圧よりも低くなる(t3)。これにより、左眼側の電圧・パルス幅変換回路8の出力するパルス幅画素信号(APWC OUT−a)が1となる。このとき、右眼側の電圧・パルス幅変換回路8の出力するパルス幅画素信号(APWC OUT−b)は0である。従って、パルス信号比較回路9の出力(比較パルス信号)DIFC OUT+が1となる。 Next, the synchronization control circuit 13 starts outputting the ramp signal (Ramp Sig.), And the voltage of the ramp signal gradually increases. Accordingly, the logical threshold voltage V inv decreases in each voltage / pulse width conversion circuit 8. In the example of FIG. 16, since the voltage of the pixel signal a is higher than the voltage of the pixel signal b, first, in the voltage / pulse width conversion circuit 8 on the left eye side, the logical threshold voltage V inv is equal to the pixel signal a. It becomes lower than the voltage (t3). As a result, the pulse width pixel signal (APWC OUT-a) output from the voltage / pulse width conversion circuit 8 on the left eye side becomes 1. At this time, the pulse width pixel signal (APWC OUT-b) output from the voltage / pulse width conversion circuit 8 on the right eye side is zero. Accordingly, the output (comparison pulse signal) DIFC OUT + of the pulse signal comparison circuit 9 becomes 1.
更に時間が経過してランプ信号が増加すると、今度は右眼側の電圧・パルス幅変換回路8において、論理閾値電圧Vinvが画素信号bの電圧よりも低くなる(t4)。これにより、右眼側の電圧・パルス幅変換回路8の出力するパルス幅画素信号(APWC OUT−b)が1となる。このとき、左眼側の電圧・パルス幅変換回路8の出力するパルス幅画素信号(APWC OUT−a)は1である。従って、パルス信号比較回路9の出力(比較パルス信号)DIFC OUT+が0となる。このパルス信号比較回路9の出力(比較パルス信号)DIFC OUT+のパルス幅(t3〜t4)が画素間の相関を表す。 When the ramp signal further increases with the passage of time, the logical threshold voltage V inv becomes lower than the voltage of the pixel signal b in the voltage / pulse width conversion circuit 8 on the right eye side (t4). As a result, the pulse width pixel signal (APWC OUT-b) output from the voltage / pulse width conversion circuit 8 on the right eye side becomes 1. At this time, the pulse width pixel signal (APWC OUT-a) output from the voltage / pulse width conversion circuit 8 on the left eye side is 1. Accordingly, the output (comparison pulse signal) DIFC OUT + of the pulse signal comparison circuit 9 becomes zero. The pulse width (t3 to t4) of the output (comparison pulse signal) DIFC OUT + of the pulse signal comparison circuit 9 represents the correlation between pixels.
一方、このパルス信号比較回路9の出力(比較パルス信号)DIFC OUT+が1の間(t3〜t4)、電流スイッチ回路51が導通状態となる。従って、この間はコンデンサ50の電荷はスイッチ回路51を介してグランドに放電される。そして、比較パルス信号DIFC OUT+が立ち下がった時点(t4)で、コンデンサ50の電圧Vcが確定する。その後、ランプ信号が立ち下がり(t5)、ここですべての相関演算処理が終了する。 On the other hand, while the output (comparison pulse signal) DIFC OUT + of the pulse signal comparison circuit 9 is 1 (t3 to t4), the current switch circuit 51 becomes conductive. Accordingly, during this time, the electric charge of the capacitor 50 is discharged to the ground via the switch circuit 51. Then, at the time (t4) when the comparison pulse signal DIFC OUT + falls, the voltage V c of the capacitor 50 is determined. Thereafter, the ramp signal falls (t5), and all the correlation calculation processes are finished here.
次に、読出期間に移る。読出期間(t6)では、シーケンサ7のシフト・レジスタ12に対してクロックCLKが供給される。そして、最左端のシフト・レジスタ12に対して、入力信号SRinとして一定期間1が入力される。 Next, the reading period starts. In the read period (t6), the clock CLK is supplied to the shift register 12 of the sequencer 7. Then, 1 is input as the input signal SRin to the leftmost shift register 12 for a certain period.
この入力信号SRinのパルス幅Tsは、通常は、クロックCLKに対して数倍の幅とされる。このパルス幅Tsは、検知できる対象物の大きさに影響を与えるので、状況に応じて変更できるようにする。一般に、Tsを大きくするほど、大きな対象物の認識が容易となり、細かいノイズが減少する。一方、Tsを小さくすれば、小さな対象物が認識しやすくなるが、ノイズ量は多くなる。従って、Tsを設定することで、高周波フィルタの周波数特性を設定できる。 The pulse width Ts of the input signal SRin is usually several times the width of the clock CLK. Since this pulse width Ts affects the size of the object that can be detected, it can be changed according to the situation. In general, the larger Ts is, the easier it is to recognize a large object and the fine noise is reduced. On the other hand, if Ts is reduced, a small object can be easily recognized, but the amount of noise increases. Therefore, the frequency characteristic of the high frequency filter can be set by setting Ts.
入力信号SRinのパルスは、クロックCLKに従って、左側のシフト・レジスタ12から右側のシフト・レジスタ12に向かって移動していく。シフト・レジスタ12の出力は、読出信号(Read)として、各列の相関検知回路10に入力される。従って、相関検知回路マトリックス6の各列の相関検知回路10内のコンデンサ50に保持された相関信号は、左から右に向かって順次読み出される。 The pulse of the input signal SRin moves from the left shift register 12 toward the right shift register 12 in accordance with the clock CLK. The output of the shift register 12 is input to the correlation detection circuit 10 of each column as a read signal (Read). Accordingly, the correlation signals held in the capacitors 50 in the correlation detection circuits 10 in each column of the correlation detection circuit matrix 6 are sequentially read from the left to the right.
図17は特許文献1に記載された視差センサのパルス信号比較回路の他の構成を表す図である。なお、その他の構成については図12の構成と同様であり、説明は省略する。 FIG. 17 is a diagram illustrating another configuration of the pulse signal comparison circuit of the parallax sensor described in Patent Document 1. In FIG. Other configurations are the same as those in FIG. 12, and a description thereof will be omitted.
このパルス信号比較回路9’は、図12のパルス信号比較回路9に対して、インバータ41,42の代わりにANDゲート47,48が用いられている点で相違している。ANDゲート47,48は、一方の側の入力端子には入力信号INa,INbが入力され、他方の側の入力端子には、選択信号Cna,Cnbが入力される。Cnaを0とすると、OUT−には入力信号INbがそのまま出力される。Cnbを0とすると、OUT+には入力信号INaがそのまま出力される。 This pulse signal comparison circuit 9 ′ is different from the pulse signal comparison circuit 9 of FIG. 12 in that AND gates 47 and 48 are used instead of the inverters 41 and 42. In the AND gates 47 and 48, the input signals INa and INb are input to the input terminals on one side, and the selection signals Cna and Cnb are input to the input terminals on the other side. When Cna is set to 0, the input signal INb is output as it is to OUT−. When Cnb is 0, the input signal INa is output as it is to OUT +.
これにより、パルス信号比較回路アレイ5a,5bにおいて、隣り合う信号の比較を行わず、電圧・パルス幅変換回路アレイ4a,4bの出力をそのまま相関検知回路マトリックス6に入力させることが可能となる。従って、この場合、相関検知回路マトリックス6では、左眼画像と右眼画像の画素をそのまま相関演算処理することができる。 As a result, in the pulse signal comparison circuit arrays 5a and 5b, the outputs of the voltage / pulse width conversion circuit arrays 4a and 4b can be directly input to the correlation detection circuit matrix 6 without comparing adjacent signals. Therefore, in this case, the correlation detection circuit matrix 6 can perform the correlation calculation process on the pixels of the left eye image and the right eye image as they are.
従って、用途に応じて、選択信号Cna,Cnbを操作して、画素信号の直接相関処理を行うか、画像の変化信号の相関処理を行うかを切り替えることが可能となる。 Accordingly, it is possible to switch between direct correlation processing of pixel signals and correlation processing of image change signals by operating the selection signals Cna and Cnb according to the application.
上述した従来技術により得られる視差相関データは、図18に例を示すように、対象物aが存在する所に特徴的なパターンcができるので、その特徴パターンcの座標を検出することで、対象物の横方向の位置と奥行(対象物までの距離)を特定することができる。しかし、対象物aの特徴パターンが存在する位置の画像の両斜め方向に、帯状のパターンb1,b2が必ず現れるので、対象物aの特徴パターンcを検出するためには、パターンマッチング等の処理が必要となる。
そこで、本発明は、帯状のパターン等を削除して、対象物の特徴パターンのみを得ることのできる視差センサおよび視差画像の生成方法を提供することを目的とする。
Since the parallax correlation data obtained by the above-described prior art has a characteristic pattern c where the object a exists, as shown in FIG. 18, by detecting the coordinates of the characteristic pattern c, The horizontal position and depth of the object (distance to the object) can be specified. However, since the band-like patterns b1 and b2 always appear in both oblique directions of the image at the position where the feature pattern of the object a exists, in order to detect the feature pattern c of the object a, a process such as pattern matching is performed. Is required.
Therefore, an object of the present invention is to provide a parallax sensor and a parallax image generation method capable of obtaining only a feature pattern of an object by deleting a belt-like pattern or the like.
前記課題を解決するため、本発明の視差センサは、対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第1画像を出力する第1の撮像素子と、
前記第1の撮像素子とは異なる角度から前記対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第2画像を出力する第2の撮像素子と、
前記第1及び第2の撮像素子から出力される画素信号の各々を、各画素信号の電圧値に比例する長さのパルス幅を有するパルス幅画素信号に変換する複数の電圧・パルス幅変換回路と、
すべての前記各電圧・パルス幅変換回路が同時並列的に各画素信号をパルス幅画素信号に変換するようにタイミング制御を行う同期制御回路と、
隣接する前記電圧・パルス幅変換回路が出力する2つのパルス幅画素信号を比較し、2つのパルス幅画素信号の+方向の差と−方向の差をそれぞれ比較パルス信号として出力する複数のパルス信号比較回路と、
前記第1画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号と前記第2画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号のそれぞれの組み合わせからなる2つの比較パルス信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値または電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する複数の相関検知回路と、
を備えている視差センサにおいて、
前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号のパルス幅が一定の長さ以下であることを検知するゼロ信号検知回路と、そのゼロ信号検知回路の出力信号に従って前記比較パルス信号または予め決められた信号を選択し前記相関検知回路に出力する選択回路とからなるゼロ相関除去信号発生回路を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a parallax sensor according to the present invention captures an object and outputs a first image as a pixel signal that is an analog voltage signal;
A second imaging element that images the object from an angle different from that of the first imaging element and outputs a second image as a pixel signal that is an analog voltage signal;
A plurality of voltage / pulse width conversion circuits for converting each of the pixel signals output from the first and second image sensors into a pulse width pixel signal having a pulse width having a length proportional to the voltage value of each pixel signal. When,
A synchronous control circuit that performs timing control so that all the voltage / pulse width conversion circuits simultaneously convert each pixel signal into a pulse width pixel signal in parallel;
A plurality of pulse signals that compare two pulse width pixel signals output from the adjacent voltage / pulse width conversion circuits and output a difference between two pulse width pixel signals in a positive direction and a negative direction as comparison pulse signals, respectively. A comparison circuit;
Two comparison pulse signals each composed of a combination of a comparison pulse signal that is an output of the pulse signal comparison circuit corresponding to the first image and a comparison pulse signal that is an output of the pulse signal comparison circuit corresponding to the second image In contrast, multiple correlation detections that convert the total pulse length of the differential pulse obtained by taking the exclusive OR of both into a signal of voltage value or current value proportional to the total pulse length and output this signal as a correlation signal Circuit,
In a parallax sensor comprising:
A zero signal detection circuit for detecting that the pulse width of the comparison pulse signal, which is an output of the pulse signal comparison circuit, is equal to or less than a certain length, and the comparison pulse signal or the predetermined signal according to the output signal of the zero signal detection circuit A zero correlation removal signal generation circuit comprising a selection circuit that selects the selected signal and outputs the selected signal to the correlation detection circuit.
また、本発明の視差画像の生成方法は、第1の撮像素子で対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第1画像を出力すると同時に、第2の撮像素子で前記第1の撮像素子とは異なる角度から前記対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第2画像を出力する第1のステップと、
前記第1及び第2の撮像素子が出力する各画素信号を、複数の電圧・パルス幅変換回路により、同時並列的に、その画素信号の電圧値に比例する長さのパルス幅を有するパルス幅画素信号に変換する第2のステップと、
隣接する前記電圧・パルス幅変換回路が出力する2つのパルス幅画素信号を比較し、2つのパルス幅画素信号の+方向の差と−方向の差をそれぞれ比較パルス信号として出力する第3のステップと、
前記比較パルス信号のパルス幅が一定の長さ以下であることを検知したときに、前記比較パルス信号または予め決められた信号を選択して出力する第4のステップと、
複数の相関検知回路により、前記第1画像に対応する比較パルス信号、但し前記第4のステップにおいて予め決められた信号が選択されたときはその予め決められた信号と、前記第2画像に対応する比較パルス信号(但し前記第4のステップにおいて予め決められた信号が選択されたときはその予め決められた信号)のそれぞれの組み合わせからなる2つのパルス幅画素信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値または電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する第5のステップと、
を有することを特徴とする。
In the method for generating a parallax image according to the present invention, the first imaging element captures an image of an object, and the first image is output as a pixel signal that is an analog voltage signal. A first step of imaging the object from an angle different from that of the image sensor and outputting a second image as a pixel signal that is an analog voltage signal;
Each pixel signal output from the first and second imaging elements is pulsed with a pulse width having a length proportional to the voltage value of the pixel signal simultaneously and in parallel by a plurality of voltage / pulse width conversion circuits. A second step of converting to a pixel signal;
A third step of comparing two pulse width pixel signals output from the adjacent voltage / pulse width conversion circuits, and outputting a difference between the two pulse width pixel signals in the positive direction and a negative direction as comparison pulse signals, respectively. When,
A fourth step of selecting and outputting the comparison pulse signal or a predetermined signal when it is detected that the pulse width of the comparison pulse signal is equal to or less than a certain length;
A comparison pulse signal corresponding to the first image is selected by a plurality of correlation detection circuits. However, when a predetermined signal is selected in the fourth step, the predetermined signal corresponds to the second image. The two exclusive pulse logics for two pulse width pixel signals each comprising a combination of comparison pulse signals (however, if a predetermined signal is selected in the fourth step). A fifth step of converting the total pulse length of the summed differential pulse into a signal having a voltage value or a current value proportional to the total pulse length and outputting this signal as a correlation signal;
It is characterized by having.
本発明においては、相関回路に与えられるパルス信号のうちそのパルス幅がゼロ信号と見なすべき一定の長さより短い場合、すなわち隣接するパルス信号がほぼ等しいときに、そのパルス信号を変調することで、対象物以外の相関値を強制的に小さくする。その結果、対象物の相関パターンのみを残す。この機能を実現するために、一定の長さより短いパルス幅を検知する回路と、その出力信号によってパルス信号を強制的な予め与えられたパルス信号とする回路を備える。
本発明の回路構成は、回路面積と消費電力を共に従来より小さくできるので、二つのイメージセンサ機能とそれらの相関処理回路を一つのLSIチップ内に集積することが可能になる。
従って、本発明の視差センサにより高速な測距が可能になり、レーダーに比べて大幅な装置コストと消費電力の低減が可能になる。この視差センサはパッシブ測距方式なのでアクティブ方式における信号干渉の問題が回避できるメリットがある。
また、前記ゼロ信号検知回路に、比較パルス信号をMOSFETを介して入力し、そのMOSFETのゲートに与える電圧値によって検知するパルス幅を調整する機能を備えることにより、複数のAPW変換回路やパルス信号比較回路を構成する多数のトランジスタ等の特性のばらつきにより生じるひげ状のパルスの除去を容易にすることができる。
In the present invention, when the pulse width of the pulse signal given to the correlation circuit is shorter than a certain length to be regarded as a zero signal, that is, when adjacent pulse signals are substantially equal, by modulating the pulse signal, The correlation value other than the target is forcibly reduced. As a result, only the correlation pattern of the object remains. In order to realize this function, a circuit for detecting a pulse width shorter than a certain length and a circuit for forcibly making the pulse signal a predetermined pulse signal by the output signal are provided.
In the circuit configuration of the present invention, both the circuit area and the power consumption can be made smaller than before, so that it is possible to integrate two image sensor functions and their correlation processing circuits in one LSI chip.
Therefore, the parallax sensor of the present invention enables high-speed distance measurement, and can significantly reduce the device cost and power consumption compared to radar. Since this parallax sensor is a passive distance measuring method, there is an advantage that the problem of signal interference in the active method can be avoided.
The zero signal detection circuit has a function of inputting a comparison pulse signal via a MOSFET and adjusting a pulse width to be detected according to a voltage value applied to the gate of the MOSFET, whereby a plurality of APW conversion circuits and pulse signals are provided. Removal of whisker-like pulses caused by variations in characteristics of a large number of transistors constituting the comparison circuit can be facilitated.
本発明によれば、相関回路に与えられるパルス信号のうちそのパルス幅が一定の長さより短い場合に、そのパルス信号を変調して、対象物の相関パターンのみを残すことによって、相関データは対象物の部分のみ特徴的な値となるので、簡単な閾値処理だけでその位置を検出することが可能となり、後処理の演算コストを大幅に低減できる。その結果、装置のコストを低減できると共に処理時間も短縮できる。 According to the present invention, when the pulse width of the pulse signal given to the correlation circuit is shorter than a certain length, the correlation signal is obtained by modulating the pulse signal and leaving only the correlation pattern of the object. Since only the part of the object has a characteristic value, the position can be detected only by simple threshold processing, and the calculation cost of post-processing can be greatly reduced. As a result, the cost of the apparatus can be reduced and the processing time can be shortened.
以下、本発明の実施の形態を、図1〜図6を用いて説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る視差センサの構成を示す図、図2は本実施の形態に係るゼロ相関除去信号発生回路の構成を示す回路図、図3は本実施の形態に係るゼロ信号検知回路の構成を示す回路図、図4は本実施の形態に係るR−Sフリップフロップ回路の構成を示す回路図、図5は本実施の形態に係るゼロ相関除去機能を導入した相関検知回路の動作例を示すタイムチャート、図6は本実施の形態に係る相関データの例を示すチャートである。
図1に示すように、本実施の形態に係る視差センサ回路は、図8に示した特許文献1において提案された従来の視差センサ回路に、ゼロ相関除去信号発生回路アレイ15a,15bを設けたものである。その他の構成は従来の構成と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a diagram illustrating a configuration of a parallax sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a zero correlation removal signal generating circuit according to the present embodiment, and FIG. 3 is according to the present embodiment. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a zero signal detection circuit, FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an RS flip-flop circuit according to the present embodiment, and FIG. 5 is a correlation in which a zero correlation removal function according to the present embodiment is introduced. FIG. 6 is a chart showing an example of correlation data according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the parallax sensor circuit according to the present embodiment is provided with zero correlation removal signal generation circuit arrays 15a and 15b in the conventional parallax sensor circuit proposed in Patent Document 1 shown in FIG. Is. Since other configurations are the same as the conventional configuration, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
本発明の特徴であるゼロ相関除去信号発生回路アレイ15a,15bをそれぞれ構成する(n−1)個(但し、nは、左眼、右眼の撮像素子2a,2bを構成する画素の水平方向の行数)のゼロ相関除去信号発生回路16の構成例を図2に示す。ゼロ相関除去信号発生回路16は、ゼロ信号検知回路161と2個の選択回路162,163より構成されている。ゼロ信号検知回路161は、パルス信号比較回路9の出力である比較パルス信号OUT+,OUT−のパルス幅が一定の長さ以下であることを検知するものであり、選択回路162,163は、ゼロ信号検知回路161の出力信号(SetOut)に従って比較パルス信号または予め決められた信号(H/L)を選択し、MOUT+,MOUT−として次の相関検知回路10に出力するものである。すなわち、選択回路162,163は、Sel端子に与えられるSetOut出力が0のときはX端子に与えられる値、すなわち予め決められた値であるH/Lを出力し、SetOut出力が1のときはY端子に与えられる値、すなわちパルス信号比較回路9の出力であるOUT+,OUT−を出力する。 (N-1) (n is the horizontal direction of the pixels constituting the left-eye and right-eye image pickup devices 2a and 2b) constituting the zero-correlation removal signal generation circuit arrays 15a and 15b, respectively, which is a feature of the present invention. FIG. 2 shows an example of the configuration of the zero correlation elimination signal generation circuit 16 of the number of rows). The zero correlation removal signal generation circuit 16 includes a zero signal detection circuit 161 and two selection circuits 162 and 163. The zero signal detection circuit 161 detects that the pulse widths of the comparison pulse signals OUT + and OUT− that are the outputs of the pulse signal comparison circuit 9 are equal to or less than a certain length, and the selection circuits 162 and 163 are zero. A comparison pulse signal or a predetermined signal (H / L) is selected in accordance with the output signal (SetOut) of the signal detection circuit 161 and is output to the next correlation detection circuit 10 as MOUT + and MOUT−. That is, the selection circuits 162 and 163 output the value given to the X terminal when the SetOut output given to the Sel terminal is 0, that is, the H / L which is a predetermined value, and when the SetOut output is 1. A value given to the Y terminal, that is, OUT + and OUT−, which are outputs of the pulse signal comparison circuit 9, is output.
ゼロ信号検知回路161は、図3に示すように、NOR回路1611と、NOT回路1612とMOSFET1613と、R−Sフリップフロップ1614と、NAND回路1615から構成されている。なお、MOSFET1613は、そのゲートに与える電圧値によって検知するパルス幅を調整する機能をもたせたものであり、複数のAPW変調回路やパルス信号比較回路を構成する多数のトランジスタ等の特性のばらつきにより生じるひげ状のパルスの除去を容易にすることができる。
R−Sフリップフロップ1614の構成例を図4に示す。
このR−Sフリップフロップ1614の入出力の真理値表を表1に示す。
As shown in FIG. 3, the zero signal detection circuit 161 includes a NOR circuit 1611, a NOT circuit 1612, a MOSFET 1613, an R-S flip-flop 1614, and a NAND circuit 1615. Note that the MOSFET 1613 has a function of adjusting a pulse width to be detected according to a voltage value applied to the gate thereof, and is generated due to variations in characteristics of a plurality of transistors or the like constituting a plurality of APW modulation circuits and pulse signal comparison circuits. Removal of whisker-like pulses can be facilitated.
A configuration example of the RS flip-flop 1614 is shown in FIG.
Table 1 shows an input / output truth table of the R-S flip-flop 1614.
以上の構成のゼロ相関除去信号発生回路16の動作を、図5を用いて説明する。
まず、最初に、リセット信号Reset(Rstはその反転信号)が0とされ(t1)、相関検知回路10(図14参照)のコンデンサ50の電圧Vcが電源電圧Vdとされる。そして、リセット信号を1とした後(t2)、左眼用のゼロ相関除去信号検知回路161のA,Bに左眼側のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号OUT+(LOUT+),OUT−(LOUT−)が入力され、右眼用のゼロ相関除去信号検知回路161のA,Bに右眼側のパルス信号比較回路9が出力する比較パルス信号OUT+(ROUT+),OUT−(ROUT−)が入力される。
The operation of the zero correlation removal signal generation circuit 16 having the above configuration will be described with reference to FIG.
First, First, the reset signal Reset (Rst is an inverted signal) is to have 0 (t1), the voltage Vc of the capacitor 50 of the correlation detection circuit 10 (see FIG. 14) is the power supply voltage V d. Then, after setting the reset signal to 1 (t2), comparison pulse signals OUT + (LOUT +), OUT output from the pulse signal comparison circuit 9 on the left eye side to A and B of the zero correlation removal signal detection circuit 161 for the left eye -(LOUT-) is input, and comparison pulse signals OUT + (ROUT +) and OUT- (ROUT-) output from the right eye side pulse signal comparison circuit 9 to A and B of the zero-correlation removal signal detection circuit 161 for the right eye. ) Is entered.
右眼側の比較パルス信号について説明すると、ROUT+とROUT−の何れか一方が1で他方が0のとき(t3〜t5,t12〜t13,t21〜t22,t34〜t36,t44〜t45)は、R/Qはt3〜t10で0、t10〜t12で1、t12〜t19で0、t19〜t21で1、t21〜t26で0、t26〜t34で1、t34〜t40で0、t40〜t44で1、t44〜で0である。選択回路162,163の出力は、SetOut出力が1のとき(R/Q出力が0またはAct値が0のとき)はROUT+,ROUT−がそのまま出力されるが、SetOut出力が0(R/Q出力が1かつAct値が1のとき)は予め決められたRH/Lが出力される。 The comparison pulse signal on the right eye side will be described. When one of ROUT + and ROUT− is 1 and the other is 0 (t3 to t5, t12 to t13, t21 to t22, t34 to t36, t44 to t45), R / Q is 0 at t3-t10, 1 at t10-t12, 0 at t12-t19, 1 at t19-t21, 0 at t21-t26, 1 at t26-t34, 0 at t34-t40, 0 at t40-t44 1, 0 at t44. As for the outputs of the selection circuits 162 and 163, when the SetOut output is 1 (when the R / Q output is 0 or the Act value is 0), ROUT + and ROUT− are output as they are, but the SetOut output is 0 (R / Q When the output is 1 and the Act value is 1, a predetermined RH / L is output.
同様に、左眼側の比較パルス信号について説明すると、LOUT+とLOUT−の何れか一方が1で他方が0のとき(t4〜t6,t14〜t15,t21〜t22,t33〜t35,t42〜t43)は、L/Qは〜t4で1、t4〜t10で0、t10〜t14で1、t14〜t19で0、t19〜t21で1、t21〜t26で0、t26〜t33で1、t33〜t40で0、t40〜t42で1、t42〜で0である。選択回路162,163の出力は、SetOut出力が1のとき(L/Q出力が0またはAct値が0のとき)LROUT+,LOUT−がそのまま出力されるが、SetOut出力が0(L/Q出力が1かつAct値が1のとき)は予め決められたLH/Lが出力される。 Similarly, the comparison pulse signal on the left eye side will be described. When one of LOUT + and LOUT− is 1 and the other is 0 (t4 to t6, t14 to t15, t21 to t22, t33 to t35, t42 to t43). L / Q is 1 at t4, 0 at t4 to t10, 1 at t10 to t14, 0 at t14 to t19, 1 at t19 to t21, 0 at t21 to t26, 1 at t26 to t33, t33 to 0 at t40, 1 at t40 to t42, and 0 at t42. The outputs of the selection circuits 162 and 163 are LROUT + and LOUT− as they are when the SetOut output is 1 (when the L / Q output is 0 or the Act value is 0), but the SetOut output is 0 (L / Q output) Is 1 and the Act value is 1), a predetermined LH / L is output.
以上のRMOUT+,RMOUT−,LMOUT+,LMOUT−の出力が図14の相関検知回路10のR+,R−,L+,L−の端子に入力される。
まず、最初に、リセット信号(Reset)が0とされ(t1)、コンデンサ50の電圧Vcが電源電圧Vdとされる。そして、リセット信号を1とした後(t2)、L+,L−に左眼側のゼロ相関除去信号検知回路161が出力する比較パルス信号LMOUT+,LMOUT−が入力され、R+,R−に右眼側のゼロ相関除去信号発生回路161が出力する比較パルス信号RMOUT+,RMOUT−が入力される。
The outputs of RMOUT +, RMOUT−, LMOUT +, LMOUT− are input to the terminals R +, R−, L +, L− of the correlation detection circuit 10 in FIG.
Firstly, first, a reset signal (Reset) is a 0 (t1), the voltage Vc of the capacitor 50 is a power supply voltage V d. Then, after setting the reset signal to 1 (t2), the comparison pulse signals LMOUT + and LMOUT− output from the zero-correlation removal signal detection circuit 161 on the left eye side are input to L + and L−, and the right eye is input to R + and R−. Comparison pulse signals RMOUT + and RMOUT− output from the zero correlation removal signal generation circuit 161 on the side are input.
R+とL+の何れか一方が1で他方が0のとき(t3〜t4,t5〜t6,t12〜t13,t14〜t15)は、電流スイッチ回路51が導通状態となる。従って、このとき、コンデンサ50の電荷は放電され、コンデンサ50の電圧は減少する。 When one of R + and L + is 1 and the other is 0 (t3 to t4, t5 to t6, t12 to t13, t14 to t15), the current switch circuit 51 becomes conductive. Accordingly, at this time, the electric charge of the capacitor 50 is discharged, and the voltage of the capacitor 50 decreases.
R−とL−の何れか一方が1で他方が0のとき(t28〜t29,t29〜t31,t33〜t34,t35〜t36,t42〜t43,t44〜t45)は、電流スイッチ回路52が導通状態となる。従って、このとき、コンデンサ50の電荷は放電され、コンデンサ50の電圧は減少する。 When one of R- and L- is 1 and the other is 0 (t28 to t29, t29 to t31, t33 to t34, t35 to t36, t42 to t43, t44 to t45), the current switch circuit 52 is conductive. It becomes a state. Accordingly, at this time, the electric charge of the capacitor 50 is discharged, and the voltage of the capacitor 50 decreases.
R+,L+がともに0またはともに1、かつ、R−,L−がともに0またはともに1のとき(t1〜t3,t4〜t5,t21〜t22,t34〜t35,t36〜t40,t43〜t44,t45〜)は、電流スイッチ回路51,52はともに遮断状態となる。従って、このときはコンデンサ50の電圧Vcは一定である。 When R + and L + are both 0 or 1, and both R− and L− are 0 or 1 (t1 to t3, t4 to t5, t21 to t22, t34 to t35, t36 to t40, t43 to t44, At t45-), the current switch circuits 51 and 52 are both cut off. Accordingly, at this time, the voltage Vc of the capacitor 50 is constant.
ランプ信号の立ち下がり後、Read信号が立ち上がる迄に、コンデンサ50の電圧Vcが確定する。R+とL+の相関が小さい場合、またはR−とL−の相関が小さい場合には、最終的なコンデンサ50の電圧Vcは低くなる。逆に、R+とL+の相関が大きい場合、またはR−とL−の相関が大きい場合には、最終的なコンデンサ50の電圧Vcは高い状態に維持される。また、ゼロ相関除去信号発生回路によって、パルス信号がH/L信号に代えられて与えられた相関回路のVcは強制的に低い値となる。 After the ramp signal falls, the voltage Vc of the capacitor 50 is determined before the Read signal rises. When the correlation between R + and L + is small, or when the correlation between R− and L− is small, the final voltage Vc of the capacitor 50 becomes low. Conversely, when the correlation between R + and L + is large, or when the correlation between R− and L− is large, the final voltage Vc of the capacitor 50 is kept high. The correlation circuit Vc applied by the zero correlation removal signal generation circuit in place of the H / L signal is forced to have a low value.
コンデンサ50の電圧Vcの確定後、読出信号(read)が1となり(t9,t18,t25,t30,t39,t47)、読出スイッチ56が導通状態となる。これにより、出力回路55は、コンデンサ50の電圧Vcに比例した大きさの電流を出力する。 After the voltage Vc of the capacitor 50 is determined, the read signal (read) becomes 1 (t9, t18, t25, t30, t39, t47), and the read switch 56 becomes conductive. As a result, the output circuit 55 outputs a current having a magnitude proportional to the voltage Vc of the capacitor 50.
出力が終了した後、再びリセット信号が0とされ(t10,t19,t26,t31,t40)、同様の相関検知演算が繰り返される。 After the output is completed, the reset signal is set to 0 again (t10, t19, t26, t31, t40), and the same correlation detection calculation is repeated.
以上のように、パルス信号比較回路9の+と−の出力である比較パルス信号をゼロ信号検知回路161で検知したときは予め決められた信号を出力し、それ以外のときはその比較パルス信号を出力するようにしたので、相関データは対象物の部分のみ特徴的な値となる。したがって、簡単な閾値処理だけでその位置を検出することが可能となり、後処理の演算コストを大幅に低減できる。その結果、装置のコストを低減できると共に処理時間も短縮できる。 As described above, a predetermined signal is output when the zero signal detection circuit 161 detects the comparison pulse signal that is the output of + and − of the pulse signal comparison circuit 9, and the comparison pulse signal otherwise. Therefore, the correlation data is a characteristic value only for the object portion. Therefore, it is possible to detect the position only by simple threshold processing, and the calculation cost of post-processing can be greatly reduced. As a result, the cost of the apparatus can be reduced and the processing time can be shortened.
上述した本実施の形態の視差センサにより得られる視差相関データは、図6に例を示すように、対象物aが存在する所に特徴的なパターンcができるので、その特徴パターンcの座標を検出することで、対象物の横方向の位置と奥行(対象物までの距離)を特定することができる。 The parallax correlation data obtained by the parallax sensor according to the present embodiment described above can form a characteristic pattern c where the object a exists, as shown in FIG. By detecting, it is possible to specify the horizontal position and depth of the object (distance to the object).
本発明は、ステレオ視に基づいて距離情報を容易に抽出することができる視差センサおよび視差画像の生成方法として、3次元動き検知装置や監視装置等の分野に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in fields such as a three-dimensional motion detection device and a monitoring device as a parallax sensor and a parallax image generation method that can easily extract distance information based on stereo vision.
1 視差センサ
2a,2b 撮像素子
3 シーケンサ
4a,4b 電圧・パルス幅変換回路アレイ
5a,5b パルス信号比較回路アレイ
6 相関検知回路マトリックス
7 シーケンサ
8 電圧・パルス幅変換回路
9,9’ パルス信号比較回路(DIFC)
10 相関検知回路(MATC)
11 電流電圧変換回路(IVC)
12 シフト・レジスタ
13 同期制御回路
15a,15b ゼロ相関除去信号発生回路アレイ
16 ゼロ相関除去信号発生回路
161 ゼロ信号検知回路
162,163 選択回路
1611 NOR回路
1612 NOT回路
1613 MOSFET
1614 R−Sフリップフロップ
1615 NAND回路
21 チャネル・サイズ可変調MOSトランジスタ(VS−MOS)
22 ソース
22a,23a,24a,25a,26a コンタクト・ホール
23 ドレイン
24 メイン・ゲート
25,26 制御ゲート
25b,26b 隙間
31 VS−pMOS
32 VS−nMOS
41,42,45,46 インバータ
43,44,47,48 ANDゲート
50 コンデンサ
51,52 電流スイッチ回路
53 電流源
54 リセット・スイッチ
55 出力回路
56 読出スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parallax sensor 2a, 2b Image pick-up element 3 Sequencer 4a, 4b Voltage / pulse width conversion circuit array 5a, 5b Pulse signal comparison circuit array 6 Correlation detection circuit matrix 7 Sequencer 8 Voltage / pulse width conversion circuit 9, 9 'Pulse signal comparison circuit (DIFC)
10 Correlation detection circuit (MATC)
11 Current-voltage converter (IVC)
12 shift register 13 synchronization control circuit 15a, 15b zero correlation removal signal generation circuit array 16 zero correlation removal signal generation circuit 161 zero signal detection circuit 162, 163 selection circuit 1611 NOR circuit 1612 NOT circuit 1613 MOSFET
1614 R-S flip-flop 1615 NAND circuit 21 Channel size adjustable MOS transistor (VS-MOS)
22 Source 22a, 23a, 24a, 25a, 26a Contact hole 23 Drain 24 Main gate 25, 26 Control gate 25b, 26b Gap 31 VS-pMOS
32 VS-nMOS
41, 42, 45, 46 Inverter 43, 44, 47, 48 AND gate 50 Capacitor 51, 52 Current switch circuit 53 Current source 54 Reset switch 55 Output circuit 56 Read switch
Claims (3)
前記第1の撮像素子とは異なる角度から前記対象物を撮像し、アナログ電圧信号である画素信号として第2画像を出力する第2の撮像素子と、
前記第1及び第2の撮像素子から出力される画素信号の各々を、各画素信号の電圧値に比例する長さのパルス幅を有するパルス幅画素信号に変換する複数の電圧・パルス幅変換回路と、
すべての前記各電圧・パルス幅変換回路が同時並列的に各画素信号をパルス幅画素信号に変換するようにタイミング制御を行う同期制御回路と、
隣接する前記電圧・パルス幅変換回路が出力する2つのパルス幅画素信号を比較し、2つのパルス幅画素信号の+方向の差と−方向の差をそれぞれ比較パルス信号として出力する複数のパルス信号比較回路と、
前記第1画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号と前記第2画像に対応する前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号のそれぞれの組み合わせからなる2つの比較パルス信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値または電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する複数の相関検知回路と、
を備えている視差センサにおいて、
前記パルス信号比較回路の出力である比較パルス信号のパルス幅が一定の長さ以下であることを検知するゼロ信号検知回路と、そのゼロ信号検知回路の出力信号に従って前記比較パルス信号または予め決められた信号を選択し前記相関検知回路に出力する選択回路とからなるゼロ相関除去信号発生回路を備えたことを特徴とする視差センサ。
A first image sensor that images a target and outputs a first image as a pixel signal that is an analog voltage signal;
A second imaging element that images the object from an angle different from that of the first imaging element and outputs a second image as a pixel signal that is an analog voltage signal;
A plurality of voltage / pulse width conversion circuits for converting each of the pixel signals output from the first and second image sensors into a pulse width pixel signal having a pulse width having a length proportional to the voltage value of each pixel signal. When,
A synchronous control circuit that performs timing control so that all the voltage / pulse width conversion circuits simultaneously convert each pixel signal into a pulse width pixel signal in parallel;
A plurality of pulse signals that compare two pulse width pixel signals output from the adjacent voltage / pulse width conversion circuits and output a difference between two pulse width pixel signals in a positive direction and a negative direction as comparison pulse signals, respectively. A comparison circuit;
Two comparison pulse signals each composed of a combination of a comparison pulse signal that is an output of the pulse signal comparison circuit corresponding to the first image and a comparison pulse signal that is an output of the pulse signal comparison circuit corresponding to the second image In contrast, multiple correlation detections that convert the total pulse length of the differential pulse obtained by taking the exclusive OR of both into a signal of voltage value or current value proportional to the total pulse length and output this signal as a correlation signal Circuit,
In a parallax sensor comprising:
A zero signal detection circuit for detecting that the pulse width of the comparison pulse signal, which is an output of the pulse signal comparison circuit, is equal to or less than a certain length, and the comparison pulse signal or the predetermined signal according to the output signal of the zero signal detection circuit parallax sensors, characterized in that selects a signal with a zero decorrelation signal generation circuits comprising a selection circuit for outputting the correlation detection circuit.
前記第1及び第2の撮像素子が出力する各画素信号を、複数の電圧・パルス幅変換回路により、同時並列的に、その画素信号の電圧値に比例する長さのパルス幅を有するパルス幅画素信号に変換する第2のステップと、
隣接する前記電圧・パルス幅変換回路が出力する2つのパルス幅画素信号を比較し、2つのパルス幅画素信号の+方向の差と−方向の差をそれぞれ比較パルス信号として出力する第3のステップと、
前記比較パルス信号のパルス幅が一定の長さ以下であることを検知したときに、前記比較パルス信号または予め決められた信号を選択して出力する第4のステップと、
複数の相関検知回路により、前記第1画像に対応する比較パルス信号、但し前記第4のステップにおいて予め決められた信号が選択されたときはその予め決められた信号と、前記第2画像に対応する比較パルス信号、但し前記第4のステップにおいて予め決められた信号が選択されたときはその予め決められた信号のそれぞれの組み合わせからなる2つのパルス幅画素信号に対して、両者の排他論理和をとった差分パルスの全パルス長を、その全パルス長に比例する電圧値または電流値の信号に変換し、この信号を相関信号として出力する第5のステップと、
を有することを特徴とする視差画像の生成方法。 The first image pickup device picks up an image of the object and outputs a first image as a pixel signal that is an analog voltage signal. At the same time, the second image pickup device picks up the object from an angle different from that of the first image pickup device. A first step of outputting the second image as a pixel signal that is an analog voltage signal;
Each pixel signal output from the first and second imaging elements is pulsed with a pulse width having a length proportional to the voltage value of the pixel signal simultaneously and in parallel by a plurality of voltage / pulse width conversion circuits. A second step of converting to a pixel signal;
A third step of comparing two pulse width pixel signals output from the adjacent voltage / pulse width conversion circuits, and outputting a difference between the two pulse width pixel signals in the positive direction and a negative direction as comparison pulse signals, respectively. When,
A fourth step of selecting and outputting the comparison pulse signal or a predetermined signal when it is detected that the pulse width of the comparison pulse signal is equal to or less than a certain length;
A comparison pulse signal corresponding to the first image is selected by a plurality of correlation detection circuits. However, when a predetermined signal is selected in the fourth step, the predetermined signal corresponds to the second image. However, when a predetermined signal is selected in the fourth step, the exclusive OR of the two pulse width pixel signals each consisting of a combination of the predetermined signals is selected. A fifth step of converting a total pulse length of the differential pulse obtained by taking a signal of a voltage value or a current value proportional to the total pulse length and outputting this signal as a correlation signal;
A method for generating a parallax image.
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