JP5553202B2 - 距離測定装置及び距離測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステレオカメラを用いて物体までの距離や物体の位置を測定する距離測定装置及び距離測定方法に関する。

ステレオカメラを用いた距離測定装置は、異なる視点位置から同じ物体を撮影すると、センサ画像上での結像点が物体までの距離によって変化することを利用して、物体までの距離や物体の位置を測定する装置である。
近年、環境認識へのニーズが高まっており、例えば、自動車にステレオカメラを搭載して、運転者に周囲の歩行者の有無などの情報を提供し、運転支援をするシステムが実用化されつつある。

図１にステレオカメラの原理を示す。ステレオカメラ（カメラａとカメラｂ）において、基線長Ｂ（カメラ間の距離）と、焦点距離ｆと、視差ｄ（視点による物体の結像点の位置の差）と、物体までの距離Ｚは、Ｚ／Ｂ＝ｆ／ｄの関係にある。この関係を利用して物体までの距離Ｚを算出することができる。
ステレオカメラでは遠くの物体ほど視差ｄが小さくなるため、測定誤差が大きくなってしまう。遠くの物体の距離を測定する場合、基線長Ｂを長くすれば視差ｄが大きくなり測定精度を高くできるが、図２に示されるように、対応点が離れてしまうため対応点の探索に時間が掛かる。また、物体の見え方が変わるため、対応点の探索が難しくなるという問題がある。なお、図２はステレオカメラのカメラ位置による物体の見え方の違いを示しており、(ａ)は基線長が短い場合、(ｂ)は基線長が長い場合である。
そのため、長基線長のステレオカメラと短基線長のステレオカメラを組み合わせる方式や、短基線長の時に対応点を探索し、撮像装置を個々に移動させながら対応点を追跡して、物体が写る範囲内で基線長を最大まで延長する方式が提案されている。

しかし、長基線長のステレオカメラと短基線長のステレオカメラを組み合わせる方式では、カメラの台数を増やさなければならないため、コストが高くなってしまうという問題がある。
また、基線長を延長させる方式では、カメラを移動させている間に対応点を探索し続ける必要があるため、計算負荷が高くなる。さらに、物体が両方のカメラに写る限界まで基線長を延長するため、必要以上に基線長を延長してしまう可能性があり、カメラの移動時間が長くなり、不必要に測定時間が掛かってしまうという問題がある。

特開２００４−９３４５７号公報（「画像処理装置、及び画像処理方法」、特許文献１）には、物体までの距離を高精度に測定することを目的として、撮像部（撮像装置）の基線長を延長するカメラ制御部（位置制御手段）をもつ距離測定装置が開示されている。
この従来の距離測定装置は、図６に示されるように、２台のステレオカメラ３１ａ、３１ｂを有する撮像部３１と、一対の画像の中から対応点を探索する対応点探索部３２と、２台のステレオカメラ３１ａ、３１ｂを移動させるカメラ制御部３３と、２台のステレオカメラ３１ａ、３１ｂが移動したとき各対応点を追跡する対応点追跡部３４と、物体までの距離を算出する距離計算部３５を備えている。

上記従来の距離測定装置では、図７に示されるように、初めにカメラ制御部３３によりステレオカメラ３１ａ、３１ｂ間の基線長を短く設定する（ステップＳ２１）。次に、撮像部３１により物体を撮影し（ステップＳ２２）、対応点探索部３２により前記ステップＳ２２で撮影された一対の画像の中から対応点を探索する（ステップＳ２３）。続いて、対応点追跡部３４により撮像面内に写像された対応点を追跡しながら、カメラ制御部３３により２台のステレオカメラ３１ａ、３１ｂを等速で逆方向に等距離移動させる（ステップＳ２４）。ステレオカメラ３１ａ、３１ｂが移動した結果、各対応点が撮像面の端部に到達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。各対応点が撮像面の端部に到達すれば、延長された基線長を維持して、対応点探索部３２により、上記ステップＳ２２で撮影された一対の画像の中から追跡された対応点を再度探索する（ステップＳ２６）。最後に、距離計算部３５により、追跡及び再探索された対応点と、上記ステップＳ２２で撮影された一対の画像とを用いて、物体までの距離を算出する（ステップＳ２７）。

このように、上記特許文献１に記載された従来の距離測定装置は、初めに短基線長で物体を高精度に認識して、次に対応点を追跡しながら、２台のステレオカメラが物体を同時に撮影可能な範囲内で基線長を延長し、物体までの距離を測定するものである。
しかし、この距離測定装置では、上述した従来例と同様に、計算負荷が高く測定時間が長いという問題を有しており、従来からの問題点は解決されていない。

そこで、本発明の課題は、上述した問題点を解決するために、カメラの台数を増やさないように、２つの画像を比較して対応点を探索するための計算負荷が高くならないように、また基線長を延長する時にカメラの移動時間が長くならないようにすることによって、要求精度を満たす距離測定を短時間で効率的に行うことができる距離測定装置を低コストで提供することである。

以下に、上記課題を解決するために講じた技術的手段を作用とともに説明する。
(１) 本発明に係る距離測定装置（請求項１に対応）は、物体を撮影する複数の撮像手段と、
前記撮像手段のうち２つ以上の撮像手段からの画像により、物体までの距離を算出する距離計算手段と、
前記撮像手段の位置を制御する位置制御手段と、
前記距離計算手段により第１の基線長にて算出された物体までの距離によって、要求精度を達成するために必要な第２の基線長を算出する基線長計算手段と、
前記基線長計算手段が算出した第２の基線長を記憶する基線長記憶手段とを備え、
前記第１の基線長が第２の基線長よりも短い場合に、前記位置制御手段は、前記基線長記憶手段に記憶された第２の基線長に基づき前記撮像手段の位置を制御して距離測定を行い、
さらに、前記位置制御手段は、距離測定の終了時、又は距離測定装置の起動時や終了時において、最短基線長になるように前記撮像手段の位置を制御することである。

このように構成することによって、第１の基線長の状態で複数の撮像手段で物体を撮影し、この撮影画像から距離計算手段で物体までの距離を算出し、算出された距離によって要求精度を満たすために必要な第２の基線長を基線長計算手段で算出する。そして、距離を測定する基線長を算出された第２の基線長まで位置制御手段で延長し、この延長された第２の基線長の状態で複数の撮像手段で物体を撮影し、この撮影画像から距離計算手段で物体までの距離を算出する。
このように、初めに、距離測定での要求精度を満たすために必要な基線長（第２の基線長）を算出し、次に、この算出された基線長の状態で距離測定を行うことにより、多くのカメラ位置で距離測定をする必要がないため、計算負荷や測定時間を減らすことができる。

(２) また、上記(１)の距離測定装置において、撮像手段の移動量を記憶する移動量記憶手段を有していてもよい。（請求項２に対応）
このような構成によって、移動量記憶手段により撮像手段の移動量を記憶することができるので、撮像手段の基線長方向の位置や基線長を正確に検出することができる。

(３) また、上記(１)の距離測定装置において、各撮像手段の位置を検出できる位置検出手段を有していてもよい。（請求項３に対応）
このような構成によって、位置検出手段で各撮像手段の位置を検出することにより、基線長を検出することができるため、撮像手段の位置についてフィードバック制御が可能となり、より精度の高い距離測定を行うことができる。

(４) また、上記(１)又は(２)の距離測定装置において、複数の撮像手段のうち、少なくとも１つの撮像手段は、位置制御手段を有していなくてもよい。（請求項４に対応）
このような構成によって、必要となる位置制御手段や位置検出手段を少なくすることができるため、構成が簡単になり製作コストを低減することができる。

(５) また、上記(１)又は(３)の距離測定装置において、基線長を変更する際に、視差画像を作る２つの撮像手段が同じ移動量となるように駆動されてもよい。（請求項５に対応）
このような構成によって、２つの撮像手段の移動量が等しくなるようにすると、測定可能範囲（測定対象が両方のカメラに写り込む範囲）の中心が基線長の中心になるため、例えば、自動車の中央に距離測定装置を搭載した時に、自動車を中心とした範囲で距離を測定することができる。このように、２つの撮像手段の移動量が等しいと、２つの画像の対応点の移動量も等しくなるため、対応点の探索が容易になる。

(６) また、上記(１)〜(５)のいずれかの距離測定装置において、基線長を変更する際に、測定対象の物体が、視差画像を作る２つの撮像手段の両方に写るように駆動されてもよい。（請求項６に対応）
このような構成によって、測定対象の距離に対して適切な基線長をとることによって近距離から遠距離まで距離測定を行うことができる。

(７) また、上記(１)〜(６)のいずれかの距離測定装置において、基線長計算手段が算出した第２の基線長を前記位置制御手段により設定できない場合に、警告メッセージを出力してもよい。（請求項７に対応）
このような構成によって、基線長計算手段で算出された第２の基線長が位置制御手段により設定できない場合は、測定された物体までの距離が要求精度を満たしていないことになるので、これを警告メッセージにより報知することができる。

(８) 本発明に係る距離測定方法（請求項８に対応）は、複数の撮像手段を用いて複数の視点位置から物体を撮影し、この撮影画像により物体までの距離を算出する距離測定方法であって、
前記撮像手段間の距離が第１の基線長の状態で物体までの距離測定を行い、
この測定した物体までの距離によって、要求精度を達成するために必要な第２の基線長を算出し、
前記第１の基線長が第２の基線長よりも短い場合、前記撮像手段間の距離を第２の基線長に延長して、物体までの距離測定を行い、
前記距離測定の終了時、又は距離測定装置の起動時や終了時において、前記撮像手段間の距離を最短基線長にすることである。

このように構成することによって、第１の基線長が第２の基線長よりも短い場合は、第１の基線長の状態で測定した距離は要求精度を満たしていないので、撮像手段間の距離を第２の基線長に延長した状態で距離測定を行い、それを物体までの距離とする。
なお、第１の基線長が第２の基線長と同等か、又はそれよりも長い場合は、第１の基線長の状態で測定した距離が、要求精度を満たしている物体までの距離となる。
このように、初めに、距離測定での要求精度を満たすために必要な基線長を算出し、次に、この算出された基線長の状態で距離測定を行うことにより、多くのカメラ位置で距離測定をする必要がないため、計算負荷や測定時間を減らすことができる。

本発明の効果を整理すると次のとおりである。
初めに、測定した物体までの距離によって、距離測定での要求精度を満たすために必要な基線長を算出し、次に、基線長を前記算出された基線長に延長した状態で距離測定を行うことにより、多くのカメラ位置で距離測定をする必要がないため、計算負荷や測定時間を減らすことができる。
また、基線長を算出された基線長まで延長するので、不必要に基線長を延ばすことがなく、要求精度を満たす距離測定を短時間で効率的に行うことができる。

図１は、ステレオカメラの原理を示す説明図である。 図２は、ステレオカメラのカメラ位置による物体の見え方の違いを示す説明図であり、(ａ)は基線長が短い場合を示し、(ｂ)は基線長が長い場合を示す。 図３は、本発明の実施例１による距離測定装置の機能的な構成を説明するブロック図である。 図４は、同じく実施例１の距離測定装置による距離測定処理の手順を説明するフロー図である。 図５は、本発明の実施例２による距離測定装置の機能的な構成を説明するブロック図である。 図６は、従来の距離測定装置の機能的な構成を説明するブロック図である。 図７は、同じく従来の距離測定装置による距離測定処理の手順を説明するフロー図である。

本発明は、要求精度を満たす距離測定を短時間で効率的に行うという目的を、初めに測定した物体までの距離に基づいて、距離測定での要求精度を満たすのに必要な基線長を算出し、基線長を上記算出した基線長に延長して距離測定を行うことより、計算負荷や製作コストを高くすることなしに実現することである。
以下に、本発明による実施例１及び実施例２について、図１〜図５を用いて説明する。

本発明の実施例１による距離測定装置について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は距離測定装置の機能的な構成を説明するブロック図であり、図４は距離測定処理の手順を説明するフロー図である。
本実施例１の距離測定装置は、第１のカメラ１０ａと第２のカメラ１０ｂを備え、この２台のカメラ１０ａ、１０ｂからの画像を用いて物体までの距離を測定をする。
上記第２のカメラ１０ｂには、位置を変更する位置制御部１８と移動量記憶部１９が設けられており、この位置制御部１８は第２のカメラ１０ｂの位置を基線長方向にのみ移動させることができる。また、上記移動量記憶部１９は、装置組み付け時の初期位置からの移動量、即ち、第２のカメラ１０ｂの絶対移動量ｕｂを記憶する。
このように、第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂの基線長を変更する手段が簡易な構成であるため、低コスト化を図ることができる。

また、上記距離測定装置は、第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂからの画像を補正する画像処理部１１と、２つの画像の対応点の視差を算出する視差算出部１２と、物体までの距離を算出する距離計算部１３、及び算出された距離を記憶する距離記憶部１４と、要求される精度を達成するために必要な基線長を算出する基線長計算部１５、及び算出された基線長を記憶する基線長記憶部１６と、第２のカメラ１０ｂの移動量を算出する移動量計算部１７と、上記距離計算部１３で算出した物体までの距離を出力する出力部２０を備えている。

次に、本実施例１の距離測定装置による距離測定の処理について、図４に基づいて説明する。
先ず、基線長がＢ１の状態において（ステップＳ１）、第１のカメラ１０ａと第２のカメラ１０ｂから画像を取り込む（ステップＳ２）。それぞれのカメラ１０ａ、１０ｂからの画像は、理想ピンホールモデルで得る画像に変換するために、画像処理部１１で補正される（ステップＳ３）。この画像処理部１１では、例えば倍率補正、画像中心補正、又は歪補正が行われる。

上記視差算出部１２では、上記画像処理部１１から出力されるそれぞれの補正画像を比較して、２つの画像の対応点を検出し、視差ｄ１を算出する（ステップＳ４）。また、上記距離計算部１３では、視差ｄ１と、第２のカメラ１０ｂの絶対移動量ｕbと、初期基線長Ｂ０と、理想ピンホールモデルの焦点距離ｆとを用いて、物体までの距離Ｚ１を算出する（ステップＳ５）。
上記第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂの間隔(基線長)Ｂ１は、Ｂ１＝Ｂ０＋ｕｂであるから、物体までの距離Ｚ１は次式で算出される。
Ｚ１／Ｂ１＝ｆ／ｄ１
上記距離計算部１３で算出された物体までの距離Ｚ１は、距離記憶部１４に記憶される。

次に、基線長計算部１５が、距離測定の精度が要求精度を満たすために必要な基線長Ｂ２を算出することについて説明する。
視差ｄには様々な要因により誤差Δｄが乗ってくる。距離測定において満たさなければならない精度がＺ±ΔＺであるとすると、視差誤差の許容値Δｄmaxは、

を満たさなければならない。

視差誤差Δｄが検出分解能によってのみ発生するとした場合は、視差算出部１２における対応点の検出分解能をａとすると、視差誤差Δｄは最大で２ａとなる。ここで、画像の分解能とは画像処理を含めての分解能を指す。例えば、ピクセルサイズ１０μｍのセンサでの撮像画像を画像処理で５分の１画素まで検出できるとすると、検出分解能ａは２μｍとなる。
このとき基線長Ｂが、

を満たさなければ、距離測定の精度は要求精度を満たすことができない。視差誤差Δｄの最大値としては、センサやレンズの組み付けや経年変化などを考慮した各種の誤差を積み上げたものを用いてもよい。
Ｚ＝Ｚ１（基線長Ｂ１で測定した距離）を使って、式(２)より距離測定の精度が要求精度を満たす基線長Ｂ２を算出する（ステップＳ６）。また、基線長Ｂ１における距離測定の誤差ΔＺ１を見積もり、Ｚ＝Ｚ１＋△Ｚ１として基線長Ｂ２を算出してもよい。基線長計算部１５で算出された基線長Ｂ２は、基線長記憶部１６に記憶される。

基線長Ｂ２＞基線長Ｂ１である場合は、基線長Ｂ１の状態で測定した距離Ｚ１は要求精度を満たしていないことになる（ステップＳ７）。
要求精度以上で距離測定を行うためには、基線長をＢ２に延長する必要がある。
移動量計算部１７は、基線長をＢ２に延長するために必要な第２のカメラ１０ｂの移動量を算出する。第２のカメラ１０ｂの移動量はＢ２−Ｂ１である。Ｂ２−Ｂ１だけ第２のカメラ１０ｂを移動するときに、その可動範囲や測定対象を撮影できる位置を超えている場合は、距離測定装置が警告を出す手段を備えていてもよい。また、基線長をＢ２にするために、必要な移動量と、第２のカメラ１０ｂの可動範囲と、測定対象を撮影できる第２のカメラ１０ｂの位置の範囲を比較して、相対移動量を算出してもよい。

位置制御部１８は、ステッピングモーターとモーター制御部を備えており、このモーター制御部は移動量計算部１７で計算された移動量に対応するパルス数の駆動パルスを出力し、ステッピングモーターを駆動して基線長をＢ２に延長する（ステップＳ８）。このとき、移動量記憶部１９は第２のカメラ１０ｂの移動量を更新する。
上記位置制御部１８により基線長をＢ２に延長した状態で、第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂで物体を撮影し画像を取り込み（ステップＳ９）、画像処理部１１で画像処理をした後、視差算出部１２において２つの画像の対応点を検出し視差ｄ２の算出を行う。この視差ｄ２の算出を行う際に、第１のカメラ１０ａの画像は変化していないが、第２のカメラ１０ｂの画像は変化しているため、対応点の探索をする必要がある。この対応点の探索では、既に距離計算部１３で算出された距離Ｚ１と第２のカメラ１０ｂの移動量から、対応点の位置を予測することができるため、予測位置を中心に対応点の探索を行うことにより計算負荷を減らすことができる。

距離計算部１３では、上述の距離Ｚ１を算出する場合と同様に、算出した視差ｄ２と、基線長Ｂ２と、理想ピンホールモデルの焦点距離ｆとを用いて、物体までの距離Ｚ２を算出する（ステップＳ１０）。基線長がＢ２に延長されたときに算出される距離Ｚ２は、要求精度を満たしている。
このように、距離測定の精度が要求精度を満たすのに必要な基線長Ｂ２を算出することにより、多くのカメラ位置で距離測定をする必要がないため、計算負荷や測定時間を減らすことができる。

出力部２０は、算出した物体までの距離Ｚを数値として出力するか、又は測定対象の距離が色などで特徴付けられた距離画像を生成し、それを出力する（ステップＳ１１）。基線長をＢ２まで延長できなかった場合は、要求精度を保証できないことを示すための警告ランプを備えていてもよい。また、距離画像上において、要求精度を保証できない物体に対してマーカーを表示するようにしてもよい。
このように、出力部２０には距離計算部１３で算出された物体までの距離Ｚが出力されるが、上記ステップＳ７において、基線長Ｂ２＞基線長Ｂ１である場合には、基線長Ｂ１の状態で測定した距離Ｚ１は要求精度を満たしていないことになるので、上記ステップ１０において算出された距離Ｚ２が物体までの距離Ｚとして出力される。一方、基線長Ｂ２＞基線長Ｂ１でない場合（基線長Ｂ２≦基線長Ｂ１の場合）には、基線長Ｂ１の状態で測定した距離Ｚ１は要求精度を満たしていることになるので、上記ステップ５において算出された距離Ｚ１が物体までの距離Ｚとして出力される。

上記位置制御部１８は、１つの測定対象に対する距離測定が終了した時、又は距離測定装置の起動時や終了時に、基線長を最短基線長（初期基線長）Ｂ０に短縮するのがよい。これにより、一度目の距離算出時の基線長が最短基線長Ｂ０となるため、２つの画像の対応点の認識精度が高くなる。また、基線長Ｂ０となる第２のカメラ１０ｂの位置に、ストッパを取り付けてもよい。これにより、ストッパに当たる位置まで移動させて第２のカメラ位置を初期化することができるので、位置制御部１８の繰り返し精度を向上させることができる。

本発明の実施例２による距離測定装置について、図５を参照しながら説明する。図５は距離測定装置の機能的な構成を説明するブロック図である。
本実施例２の距離測定装置は、第１のカメラ１０ａと第２のカメラ１０ｂを備え、この２台のカメラ１０ａ、１０ｂからの画像を用いて物体までの距離を測定をする。
上記第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂは、それぞれの位置を変更する位置制御部１８ａ、１８ｂと、それぞれの位置を検出するための位置検出部１８ｃ、１８ｄを備えている。この位置制御部１８ａ、１８ｂは、それぞれのカメラ１０ａ、１０ｂを基線長方向に移動させることができる。また、上記位置検出部１８ｃ、１８ｄはそれぞれのカメラ１０ａ、１０ｂの位置を検出することができるので、基線長を正確に知ることができる。
そして、本実施例２の距離測定装置は、上記実施例１のものと同様に、画像処理部１１、視差算出部１２、距離計算部１３、距離記憶部１４、基線長計算部１５、基線長記憶部１６、移動量計算部１７、及び出力部２０を備えている。

次に、本実施例２の距離測定装置による距離測定の処理について、図４を参照しながら説明する。本実施例２においても、上記実施例１と同様の測定手順により物体までの距離を測定する。
先ず、基線長がＢ１の状態において（ステップＳ１）、第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂから画像を取り込む（ステップＳ２）。それぞれのカメラ１０ａ、１０ｂからの画像は、理想ピンホールモデルで得る画像に変換するために、画像処理部１１で補正される（ステップＳ３）。この画像処理部１１では、例えば倍率補正、画像中心補正、又は歪補正が行われる。

上記視差算出部１２では、上記画像補正部１１から出力されるそれぞれの補正画像を比較して、２つの画像の対応点を検出し、視差ｄ１を算出する（ステップＳ４）。また、上記距離計算部１３では、視差算出部１２が算出する視差ｄ１と、それぞれの位置検出部１８ｃ、１８ｄが検出する同一の基準点から各カメラ１０ａ、１０ｂまでの基線長方向の距離ｘａ、ｘｂと、理想ピンホールモデルの焦点距離ｆを用いて、物体までの距離Ｚ１を算出する（ステップＳ５）。
上記第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂの間隔（基線長）Ｂ１は、Ｂ１＝ｘａ−ｘｂであるから、物体までの距離Ｚ１は次式で算出される。
Ｚ１／Ｂ１＝ｆ／ｄ１
上記距離計算部１３で算出された物体までの距離Ｚ１は、距離記憶部１４に記憶される。

次に、基線長計算部１５が、上記実施例１の場合と同様に、測定距離の精度が要求精度を満たすために必要な基線長Ｂ２を算出する（ステップＳ６）。この基線長計算部１５で算出された基線長Ｂ２は、基線長記憶部１６に記憶される。
基線長Ｂ２＞基線長Ｂ１の場合は、基線長Ｂ１の状態で測定した距離Ｚ１は要求精度を満たしていないことになり（ステップＳ７）、基線長をＢ２に延長して距離測定を行う必要があるので、移動量計算部１７は第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂの各移動量を算出する。第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂの相対的な移動量はＢ２−Ｂ１である。それぞれのカメラ１０ａ、１０ｂを移動するとき、上記実施例１と同様に、各カメラ１０ａ、１０ｂの可動範囲や測定対象を撮影できる位置を超えている場合は、距離測定装置が警告を出す手段を備えていてもよい。また、基線長をＢ２にするために、必要な移動量と、各カメラ１０ａ、１０ｂの可動範囲と、測定対象を撮影できる各カメラ１０ａ、１０ｂの位置の範囲を比較して、各カメラ１０ａ、１０ｂの移動量を算出してもよい。

上記第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂの移動量を算出するとき、それぞれのカメラ１０ａ、１０ｂの移動量が等しくなるようにすると、測定可能範囲（測定対象が両方のカメラに写り込む範囲）の中心が基線長の中心になるため、例えば、自動車の中央に距離測定装置を搭載した際に、自動車を中心とした範囲で距離を測定することができる。このように、各カメラ１０ａ、１０ｂの移動量が等しいと、２つの画像の対応点の移動量も等しくなるため、対応点の探索が容易になる。
また、上記第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂの移動量を算出するとき、測定対象が測定可能範囲に収まるように、それぞれのカメラ１０ａ、１０ｂの移動量が違っていてもよい。測定対象がそれぞれのカメラ１０ａ、１０ｂの可動範囲の中心から離れていても、基線長を延長することができる。

そして、第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂに設けられたそれぞれの位置制御部１８ａ、１８ｂは、上記実施例１の場合と同様に、移動量計算部１７で算出された移動量に応じて各カメラ１０ａ、１０ｂを移動して、基線長をＢ２に延長する（ステップＳ８）。このとき、上記位置検出部１８ｃ、１８ｄは各カメラ１０ａ、１０ｂの位置をそれぞれの位置制御部１８ａ、１８ｂに出力し、この位置制御部１８ａ、１８ｂがフィードバック制御を行うことによって、より精度よく基線長を延長することができる。
このように、上記位置制御部１８ａ、１８ｂによって基線長をＢ２に延長した状態において、上記実施例１の場合と同様に、第１及び第２のカメラ１０ａ、１０ｂで物体を撮影し画像を取り込み（ステップＳ９）、視差ｄ２を算出する。さらに、距離計算部１３において物体までの距離Ｚ２を算出し（ステップＳ１０）、それを出力部２０へ出力する（ステップＳ１１）。

１０ａ…第１のカメラ（撮像手段） １０ｂ…第２のカメラ（撮像手段）
１１…画像処理部 １２…視差算出部
１３…距離計算部 １４…距離記憶部
１５…基線長計算部 １６…基線長記憶部
１７…移動量計算部 １８，１８ａ，１８ｂ…位置制御部
１８ｃ，１８ｄ…位置検出部 １９…移動量記憶部
２０…出力部
Ｂ，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２…基線長 Ｚ，Ｚ１，Ｚ２…物体までの距離
ｄ，ｄ１，ｄ２…視差

特開２００４−９３４５７号公報

Claims (8)

1. 物体を撮影する複数の撮像手段と、
   前記撮像手段のうち２つ以上の撮像手段からの画像により、物体までの距離を算出する距離計算手段と、
   前記撮像手段の位置を制御する位置制御手段と、
   前記距離計算手段により第１の基線長にて算出された物体までの距離によって、要求精度を達成するために必要な第２の基線長を算出する基線長計算手段と、
   前記基線長計算手段が算出した第２の基線長を記憶する基線長記憶手段とを備え、
   前記第１の基線長が第２の基線長よりも短い場合に、前記位置制御手段は、前記基線長記憶手段に記憶された第２の基線長に基づき前記撮像手段の位置を制御して距離測定を行い、
   さらに、前記位置制御手段は、距離測定の終了時、又は距離測定装置の起動時や終了時において、最短基線長になるように前記撮像手段の位置を制御することを特徴とする距離測定装置。
2. 前記撮像手段の移動量を記憶する移動量記憶手段を有することを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
3. 前記各撮像手段の位置を検出できる位置検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
4. 前記複数の撮像手段のうち、少なくとも１つの撮像手段は、前記位置制御手段を有していないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の距離測定装置。
5. 基線長を変更する際に、視差画像を作る２つの撮像手段が同じ移動量となるように駆動されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の距離測定装置。
6. 基線長を変更する際に、測定対象の物体が、視差画像を作る２つの撮像手段の両方に写るように駆動されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の距離測定装置。
7. 前記基線長計算手段が算出した第２の基線長を前記位置制御手段により設定できない場合に、警告メッセージを出力することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の距離測定装置。
8. 複数の撮像手段を用いて複数の視点位置から物体を撮影し、この撮影画像により物体までの距離を算出する距離測定方法であって、
   前記撮像手段間の距離が第１の基線長の状態で物体までの距離測定を行い、
   この測定した物体までの距離によって、要求精度を達成するために必要な第２の基線長を算出し、
   前記第１の基線長が第２の基線長よりも短い場合、前記撮像手段間の距離を第２の基線長に延長して、物体までの距離測定を行い、
   前記距離測定の終了時、又は距離測定装置の起動時や終了時において、前記撮像手段間の距離を最短基線長にすることを特徴とする距離測定方法。

Images