JP6180230B2 - 距離画像化のための方法及び装置 - Google Patents
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Description
・少なくとも2つの撮像装置が、相互に正確に決められた位置で、同時に設置されていなければならない。
・撮像対象が動いている場合、画像は同時に撮像されなければならない。
・2つの装置によって別々に撮像された画像における同じ物体の位置を比較するための画像相関ソフトウェアが必要となる。
(1)トランスミッタンスtを有する平板上光学コンポーネントを得るステップであって、上記トランスミッタンスは、上記コンポーネントの平面における2つの座標に応じて変わるとともに、半径ρ∞の基礎円上に位置するピークから成る2次元フーリエ変換Tを有するものであるステップと、
(2)上記コンポーネントを、視界方向を向いている光軸Zに対し垂直に配置するステップと、
(3)上記コンポーネントの上記視界とは反対側の上記コンポーネントから距離dfの位置にある、上記Z軸に対し垂直な平面に画像センサを配置するステップと、
(4)上記物体から出射され、上記コンポーネントを通過した光によって形成された画像を取り込むために上記センサを用いるステップと、
(5)上記取り込んだ画像をフーリエ変換したピークに対応する空間周波数のスペクトルStotを得るために、上記取り込んだ画像に対しフーリエ変換を実行するステップであって、上記取り込んだ画像に対応する上記スペクトルは、それぞれ、対応する円内に位置している同心の複数の要素を含んでいるステップと、
を含む。
(6)参照スペクトルSrefを供給するステップであって、上記参照スペクトルSrefは、Z軸上で、無限に離れた地点にある点光源からの光が上記コンポーネントを通過し上記センサに到達して生成された参照画像のフーリエ変換のピークに対応し、参照空間周波数から成るとともに、基礎円の半径の2倍である半径2ρ∞の参照円内に位置しているステップと、
(7)共通基準系において、同心円状に、取り込んだ画像Stotの空間周波数の上記スペクトルと上記参照スペクトルSrefとを重ね合わせるステップと、
(8)上記共通基準系において集められた相似形の該相似の比Hi=2ρi/2ρ∞を変えることによって、半径2ρ∞の参照円内に位置する参照スペクトルSrefをデジタル変換して、可変な半径2ρiの円内に位置する変換された参照スペクトルSiにするステップと、
(9)変換された参照スペクトルSiの全てのピークが、取り込まれた画像Stotのピークに重ね合わせられとき、変換された参照スペクトルSiが取り込まれた画像Stotのスペクトルの構成要素の1つと一致し、このとき相似比Hiを格納するステップと、
(10)式di=d/(Hi−1)を用いて、視界に存在する物体の1つまでの距離を算出するステップ。
−平板上光学コンポーネントであって、可能であれば、周期的に連続した自己結像のグレーティング型の平板上光学コンポーネント。
−上記コンポーネントの上記視界とは反対側の上記コンポーネントから距離dfの位置にある、上記Z軸に対し垂直な平面に配置された画像センサ。
−センサによって取り込まれた画像、及び、参照スペクトルSrefを格納するのに適合した記憶部。
−上述した方法のステップ(7)からステップ(10)を実行し、相似比Hiの新しい値がステップ(9)で得られるまでステップ(8)からステップ(10)までのシーケンスを繰り返す処理を実行するのに適合した計算ユニット。
7:半径ρ∞の基礎円上に分布している有限数Nのピークから成るトランスミッタンスt(x,y)のフーリエ変換T(σx,σy);
8:半径2ρ∞の参照円内に位置しているN’個のピークのセットから成る参照スペクトルSref;
18:半径fci’が異なるそれぞれの円に別個に位置しているスペクトルSi
Z軸上に位置している全ての物体iによって別々に生成されたスペクトルSiは、空間周波数σx及びσyの平面内に別々にある。
ステップS1:図5aに示すトランスミッタンス関数t(x,y)を有するコンポーネント1を図1に示す装置に挿入する。
ステップS4:トータル画像Itotとして参照される、図6aに示す画像を撮像する。
ステップS5:図6aの画像に対しフーリエ変換を行い、図6bに示すトータルスペクトルStotを生成する。
ステップS7:2つのスペクトルの同じ中心座標点σx=0、σy=0を用いて、図5bに示す参照スペクトルSrefを図6bに示すトータルスペクトルStotに重ねる。
ステップS8:外接円の半径が、トータルスペクトルStotの構成要素であるスペクトルSiの1つに対応する外接円の半径2ρiと等しくなるように、重ね合わせにおいて、空間周波数σx及びσyの平面内で参照スペクトルSrefは、相似的に変わる。
ステップS9:参照スペクトルSrefに対応する外接円の初期の半径2ρ∞が、スペクトルSiに対応する外接円の半径2ρiと等しくなるために、相似比Hiを特定する。そして、
ステップS10:相似比Hiの値に基づいて、スペクトルSiを生成した物体iまでの距離diを算出する。
101 画像センサ
102 センサ101によって取り込まれた画像を格納するユニット、メモリと示す
103 ユニット102に格納された画像データの処理に適した計算ユニット、CPUと示す
Z 画像化装置の光軸、コンポーネント1及びセンサ2に対し垂直
df Z軸に平行な、コンポーネントとセンサ2との間の距離
100 Z軸の周りに広がる視界
O1〜O4 コンポーネント1を通過しセンサ101へ向かう光を生成又は反射する、視界100に位置する物体
O1 視界100内のZ軸上でコンポーネント1から有限の距離にある、光を出射する物体
O2 視界100内のZ軸上でコンポーネント1から無限と考えられる距離にある、光を出射する物体
2 物体O2から出射され、コンポーネント1を通過してセンサ101に到達する平面波
3 平面波2が、コンポーネント1を通過することによって生じた波
d1 Z軸に平行な、物体O1とコンポーネント1との間の距離
9 物体O1から出射され、コンポーネント1を通過してセンサ101に到達する球面波
Claims (6)
- 取り込んだ1つの画像に基づいて視界(100)内に存在する複数の物体(O1〜O4)それぞれまでの距離を求め、距離画像化するための方法であって、
(1)トランスミッタンスtを有する平板上光学コンポーネント(1)を得るステップであって、上記トランスミッタンスは、上記コンポーネントの平面における2つの座標(x,y)に応じて変わるとともに、半径ρ∞の基礎円上に位置するピークから成る2次元フーリエ変換Tを有するものであるステップと、
(2)上記コンポーネントを、視界方向を向いている光軸Zに対し垂直に配置するステップと、
(3)上記コンポーネントの上記視界とは反対側の上記コンポーネントから距離dfの位置にある、上記Z軸に対し垂直な平面に画像センサ(101)を配置するステップと、
(4)上記物体から出射され、上記コンポーネントを通過した光によって形成された画像を取り込むために上記センサを用いるステップと、
(5)上記取り込んだ画像をフーリエ変換したピークに対応する空間周波数のスペクトルStotを得るために、上記取り込んだ画像に対しフーリエ変換を実行するステップであって、上記取り込んだ画像に対応する上記スペクトルは、それぞれ、対応する円内に位置している同心の複数の要素を含んでいるステップと、
を含む方法であり、
上記ステップ(1)では、上記トランスミッタンスtの上記フーリエ変換Tは、上記基礎円上に配置された有限数Nのピークから成り、
さらに、上記方法は、上記ステップ(5)が実行された後に、
(6)参照スペクトルSrefを供給するステップであって、上記参照スペクトルSrefは、Z軸上で、無限に離れた地点にある点光源からの光が上記コンポーネントを通過し上記センサに到達して生成された参照画像のフーリエ変換のピークに対応し、参照空間周波数から成るとともに、基礎円の半径の2倍である半径2ρ∞の参照円内に位置しているステップと、
(7)共通基準系において、同心円状に、取り込んだ画像Stotの空間周波数の上記スペクトルと上記参照スペクトルSrefとを重ね合わせるステップと、
(8)上記共通基準系において集められた相似形の該相似の比Hi=2ρi/2ρ∞を変えることによって、半径2ρ∞の参照円内に位置する参照スペクトルSrefを、可変な半径2ρiの円内に位置する変換された参照スペクトルSiにデジタル変換するステップと、
(9)変換された参照スペクトルSiの全てのピークが、取り込まれた画像Stotのピークに重ね合わせられ、変換された参照スペクトルSiが取り込まれた画像Stotのスペクトルの構成要素の1つと一致するとき、相似比Hiを格納するステップと、
(10)式di=d f /(Hi−1)を用いて、視界に存在する物体の1つまでの距離を算出するステップと、を含み、
相似比Hiの新しい値を用いてステップ(9)の実行が不可能になるまで、ステップ(8)からステップ(10)までのシーケンスを繰り返し、視界に存在する物体の1つに対応するステップ(10)を1つ実行することにより、各々の距離を得る、ことを特徴とする方法。 - 上記のステップ(8)からステップ(10)までのシーケンスの繰り返しは計数され、上記視界に存在する物体の数nは、上記繰り返しの回数と等しいものとして決定する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 上記コンポーネント(1)は、周期的に連続した自己結像のグレーティングであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 距離画像化のための装置であって、
トランスミッタンスtを有する平板上光学コンポーネント(1)であって、上記トランスミッタンスは、上記コンポーネントの平面における2つの座標(x,y)に応じて変わるとともに、半径ρ∞の基礎円上に位置するピークから成る2次元フーリエ変換Tを有するものであるコンポーネント(1)と、
光軸Zと垂直で上記コンポーネントとは並行になるとともに、上記コンポーネントの上記視界とは反対側で、上記コンポーネントから距離dfの位置に設置された画像センサ(101)と、
上記センサによって取り込まれた画像、及び、Z軸上の無限に離れた地点にある点光源により生成された参照画像のフーリエ変換のピークに対応する参照スペクトルSrefであって、参照空間周波数から成り、上記基礎円の半径の2倍である半径2ρ∞の参照円内に位置している参照スペクトルSrefを格納する記憶部(102)と、
請求項1に記載のステップ(7)からステップ(10)を実行し、相似比Hiの新しい値がステップ(9)で得られるまでステップ(8)からステップ(10)までのシーケンスを繰り返す処理を実行する計算ユニット(103)と、を備え、
上記コンポーネントは、基礎円上に配置されている有限数Nのピークからなるコンポーネントのトランスミッタンスtのフーリエ変換Tを実行するのに適していることを特徴とする装置。 - 上記コンポーネント(1)は、周期的に連続した自己結像のグレーティングであることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 上記コンポーネント(1)は、フェイズグレーティングであることを特徴とする請求項5に記載の装置。
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