JP6456239B2 - 撮像装置、撮像車両および通路沿い画像生成装置 - Google Patents
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Description
特許文献2は、車両の幅方向に並べた複数のカメラを用いてトンネル内の天面を撮像する技術を開示している。
これらの文献のように複数のカメラを車両の高さ方向または幅方向に並べた場合、車両の正面から見ると、複数のカメラそれぞれの光軸の原点の位置が異なる。そのため、近くを撮像する場合と遠くを撮像する場合で死角が生じないようにズームを変更する必要がある。さらに、より近くを撮像する場合、ズームを変更しても死角が生じてしまう。また、装置全体の高さが高くなってしまう。
車両に取り付けられる撮像装置であって、
前記車両の長さ方向に沿って一列に並べられた複数のカメラを備え、
前記複数のカメラそれぞれの向きが、前記車両に対して横向きで、前記車両の高さ方向において互いに異なる。
通路沿いが映った画像を得る形態について、図1から図11に基づいて説明する。
図1に基づいて、撮像車両100の構成について説明する。
撮像車両100は、通路101を走行しながら通路沿いを撮像する車両である。トンネルを通る通路101を撮像車両100が走行した場合、トンネルの壁面が撮像される。
撮像車両100の一例は自動車および列車である。自動車である撮像車両100が走行する通路101は道路である。列車である撮像車両100が走行する通路101は線路である。
実施の形態では、撮像車両100が自動車である場合を例にして説明を行う。
左側通行の場合、撮像装置200は撮像車両100の左上部に取り付けられる。撮像車両100の左上部は、撮像車両100の左側面の上部、撮像車両100の左側面と撮像車両100の天面との角部分、または、撮像車両100の天面の左端の部分である。
右側通行の場合、撮像装置200は撮像車両100の右上部に取り付けられる。撮像車両100の右上部は、撮像車両100の右側面の上部、撮像車両100の右側面と撮像車両100の天面との角部分、または、撮像車両100の天面の右端の部分である。
オドメータ110は、撮像車両100が単位距離を走行する毎に距離信号を出力する。距離信号は、撮像車両100が単位距離を走行したことを意味する信号である。
単位距離は車輪の回転量を用いて計測される。車輪には決められた大きさのタイヤが装着される。単位距離が1ミリメートルである場合、1ミリメートル分の回転量である単位回転量を車輪が回転する毎に、オドメータ110は距離信号を出力する。単位回転量は、車軸を回転軸にして回転する方向における角度で表される。
撮像装置200は、撮像車両100の長さ方向に沿って一列に並べられた複数のカメラ210を備える。図2の(1)における横方向が撮像車両100の長さ方向である。
撮像車両100の長さ方向は、撮像車両100が進行する方向および通路101を縦断する方向に相当する。一方、撮像車両100の幅方向は通路101を横断する方向に相当する。
カメラ間距離Dは、撮像車両100の長さ方向において、隣り合うカメラ210の光軸212の間隔に相当する。
そのため、複数のカメラ210は、撮像車両100が走行する通路101の通路沿いを撮像する。
そのため、車高の低い撮像車両100に撮像装置200を取り付けることが可能になる。そして、進入する車両の車高が制限されている通路101の通路沿いを撮像することが可能になる。車高が制限されている通路101の一例はトンネルを通る通路101である。
そのため、車高の低い撮像車両100に撮像装置200を取り付けることができない。そして、車高が制限されている通路101の通路沿いを撮像することができない。
但し、ライト220は、カメラ210の上側と下側とのいずれか一方にだけ備えられてもよい。また、撮像が明るい場所で行われるのであれば、ライト220は不要である。ライト220が不要である場合、撮像装置200はライト220を備えなくてもよい。
そのため、十分な光量の下で撮像が行われ、通路沿いがはっきりと映った画像を得ることができる。
そのため、撮像時の光量が低下してしまい、通路沿いがはっきりと映った画像を得ることができない。
つまり、図3の(1)に示すように、撮像車両100の長さ方向を軸にして回転する方向において、複数のカメラ210それぞれの光軸212の向きは互いに異なる。図3の(1)における奥行方向が撮像車両100の長さ方向である。
また、図3の(1)において、複数のカメラ210それぞれの光軸の中心の位置が一致している。
そして、複数のカメラ210の全体の撮像範囲211は、撮像車両100の正面側から見ると扇形を成す。
そして、複数のカメラ210の全体の撮像範囲211において死角が発生しない。
また、複数のカメラ210によって得られる複数の画像を撮像車両100の高さ方向に並べて張り合わせる処理が容易になる。この張り合わせ処理において、撮像範囲211が映った複数の画像は仮想スクリーン103に投影される。
図4の(1)において、仮想スクリーン103に投影された複数の画像がオーバーラップする比率は、カメラ210からの距離よって変化しない。そのため、張り合わせ処理は容易である。
そのため、複数のカメラ210それぞれの撮像範囲211を隙間なく並べることができず、撮像車両100から近い距離において死角が発生する。そして、撮像車両100と通路沿いとの距離が近い場合、複数のカメラ210それぞれの視野角θが広くなるように、複数のカメラ210それぞれを調整し直す必要がある。
また、複数のカメラ210それぞれの視野角θが広くなると、隣り合う撮像範囲211の重なり合う範囲が広くなる。そのため、複数のカメラ210によって得られる複数の画像を撮像車両100の高さ方向に並べて張り合わせる処理が複雑になる。
図4の(2)において、仮想スクリーン103に投影された複数の画像がオーバーラップする比率は、カメラ210からの距離によって大きく異なる。そのため、張り合わせ処理は複雑である。
左側通行の場合、利用者は、図4の(1)に示すように、左上部の撮像装置200を稼働させる。また、トンネルの天部を撮像したい場合、利用者は、右上部の撮像装置200に備わる複数のカメラ210のうち、上方を撮像する1つまたは複数のカメラ210を稼働させる。
右側通行の場合、利用者は、図4の(2)に示すように、右上部の撮像装置200を稼働させる。また、トンネルの天部を撮像したい場合、利用者は、左上部の撮像装置200に備わる複数のカメラ210のうち、上方を撮像する1つまたは複数のカメラ210を稼働させる。
撮像装置200は、上記の通り、複数のカメラ210と複数のライト220とを備える。
さらに、撮像装置200は、複数のカメラ210と複数のライト220とを制御する撮像制御部230を備える。
そこで、撮像制御部230は、カメラ間距離に相当する回数の距離信号111が出力されたときに、撮像車両100がカメラ間距離を走行したと判定する。
個別画像データ213は、撮像によって得られた画像である個別画像のデータである。個別画像データ213は撮像が行われた撮像時刻などを含む。
以下の説明において、第1のカメラ210から第Nのカメラ210の順で、撮像範囲211が位置する高さが高い。但し、撮像範囲211が位置する高さの順がカメラ210の並びの順と異なっても構わない。
第1のカメラ210から第Nのカメラ210までのそれぞれのカメラ210を第nのカメラ210という。nは1からNまでの整数である。
また、帯状画像215は、第nのカメラ210によってn+x回目の撮像で得られた第n+xの個別画像214を撮像車両100の高さ方向に並べた帯状の画像である。xは0以上の整数である。
例えば、帯状画像215[1]は、第1のカメラ210による1回目の撮像で得られた第1の個別画像214を含んだ第1の帯状画像215である。また、帯状画像215[2]は、第1のカメラ210による2回目の撮像で得られた第2の個別画像214を含んだ第2の帯状画像215である。
通路沿い画像生成装置300は、通路沿い画像生成部310と記憶部390とを備える。
記憶部390が記憶するデータの一例は、複数の個別画像ファイル391、複数の帯状画像データ392および通路沿い画像データ393である。
個別画像ファイル391[n]は、第nの個別画像ファイル391であり、第nのカメラ210によって得られた複数の個別画像データ213を含んでいる。
帯状画像データ392は、帯状画像215のデータである。
通路沿い画像データ393は、通路沿い画像216のデータである。
帯状画像生成部311は、複数のカメラ210それぞれによって得られた個別画像214を用いて、通路沿い画像216を撮像車両100の長さ方向に分割した複数の画像に相当する複数の帯状画像215を生成する。
帯状画像生成部311は、第1のカメラ210から第Nのカメラ210のそれぞれのカメラ210である第nのカメラ210によってn+x回目の撮像で得られた第n+xの個別画像214を撮像車両100の高さ方向に並べた画像を帯状画像215として生成する。
撮像装置200の動作は撮像方法に相当する。また、撮像方法は撮像プログラムの処理手順に相当する。
S201において、撮像制御部230は、変数Nsの値をゼロにする。変数Nsは、距離信号111が出力された回数である距離信号数を示す変数である。
カメラ間距離が20センチメートルであり、撮像車両100が1ミリメートル(=0.1センチメートル)を走行する毎に距離信号111が出力される場合、カメラ間距離数Ndは200(=20/0.1)である。
変数Nsの値がカメラ間距離数Ndである場合、処理はS220に進む。
変数Nsの値がカメラ間距離数Ndでない場合、処理はS211に戻る。
撮像を命令された複数のカメラ210それぞれは、撮像を行い、個別画像データ213を生成し、生成し個別画像データ213を記憶する。
S220の後、処理はS201に戻る。
S301において、帯状画像生成部311は変数xの値をゼロにする。変数xの値をxと記す。
N=6である場合、帯状画像生成部311は、第1+xの個別画像データ213から第6のxの個別画像データ213までの6つの個別画像データ213を取得する。
x=1である場合、第1の個別画像ファイル391から取得される個別画像データ213は第2の個別画像データ213であり、第2の個別画像ファイル391から取得される個別画像データ213は第3の個別画像データ213である。つまり、第nの個別画像ファイル391から取得される個別画像データ213は第n+1の個別画像データ213である。
S320において、帯状画像生成部311は、第n+xの個別画像データ213を用いて、第x+1の帯状画像データ392を以下のように生成する。
帯状画像生成部311は、図6の(1)で説明したように、第n+xの個別画像214を撮像車両100の高さ方向に並べて第x+1の帯状画像215を生成する。隣り合う個別画像214に同じ領域が映った共通部分がある場合、帯状画像生成部311は、隣り合う個別画像214の共通部分を重ね合わせて帯状画像215を生成する。
そして、帯状画像生成部311は、第x+1の帯状画像215のデータである第x+1の帯状画像データ392を生成する。
変数xの値が帯状画像数Nbである場合、処理はS340に進む。
変数xの値が帯状画像数Nbでない場合、処理はS310に戻る。
S340において、帯状画像張り合わせ部312は、第1の帯状画像データ392から第Nbの帯状画像データ392までのNb個の帯状画像データ392を用いて、通路沿い画像データ393を以下のように生成する。
帯状画像張り合わせ部312は、図6の(2)で説明したように、Nb個の帯状画像215を撮像車両100の長さ方向に並べて通路沿い画像216を生成する。隣り合う帯状画像215に同じ領域が映った共通部分がある場合、帯状画像張り合わせ部312は、隣り合う帯状画像215の共通部分を重ね合わせて通路沿い画像216を生成する。
そして、帯状画像張り合わせ部312は、通路沿い画像216のデータである通路沿い画像データ393を生成する。
複数のカメラ210を撮像車両100の長さ方向に一列に並べることによって、車高の低い車両を撮像車両100として用いることができる。そのため、進入する車両の車高が制限されたトンネルの壁面を撮像することが可能になる。
複数のカメラ210を撮像車両100の高さ方向に一列に並べる場合に比べて、通路沿い画像216を生成する処理が容易である。つまり、複数のカメラ210によって得られた複数の個別画像214を縦横に張り合わせる処理が容易である。
この張り合わせ処理は、(1)1ピクセルあたりの視野角、(2)レンズ歪み、(3)イメージセンサにおいて結像する中心位置、(4)焦点距離といったカメラ210のパラメータに基づいて行われる。レンズ歪みはカメラディストーションともいう。イメージセンサの一例は、CCD、CMOSおよび赤外線素子である。CCDはCharge Coupled Deviceの略称であり、CMOSはComplementary Metal Oxide Semiconductorの略称である。
カメラ210のズームが変更されなければ、パラメータ(1)(2)が変化しないため、張り合わせ処理は容易である。カメラ210のフォーカスが変更される場合であっても、パラメータ(3)(4)だけが変化するため、張り合わせ処理は複雑でない。
このような状況において壁面までの距離が変化したとしても、撮像範囲211から切り出す範囲は変化しない。つまり、一定の割合で撮像範囲211を切り出し、切り出した撮像範囲211を張り合わすことによって、壁面が映った画像を生成することができる。壁面が映った画像は通路沿い画像216の一例である。
図12に示すように、撮像車両100は3つの撮像装置200を備えてもよい。3つの撮像装置200は、撮像車両100の左側部と右側部と天部とに設けられている。
左側部に設けられた撮像装置200は左側の通路沿いを撮像し、右側部に設けられた撮像装置200は右側の通路沿いを撮像し、天部に設けられた撮像装置200は通路101よび通路沿いの上側を撮像する。
撮像車両100の天部に撮像装置200を設けることにより、左側部に設ける撮像装置200と右側部に設ける撮像装置200との位置を低くすることができる。そして、路面の近くを撮像することが容易になる。
通路沿い画像生成装置300は、プロセッサ901、補助記憶装置902、メモリ903、通信装置904、入力インタフェース905、出力インタフェース906といったハードウェアを備えるコンピュータである。
プロセッサ901は信号線910を介して他のハードウェアと接続されている。入力インタフェース905はケーブル911を介して入力装置907に接続されている。出力インタフェース906はケーブル912を介して出力装置908に接続されている。
補助記憶装置902はデータを記憶する。補助記憶装置902の一例は、ROM、フラッシュメモリ、HDDである。ROMはRead Only Memoryの略称であり、HDDはHard Disk Driveの略称である。
メモリ903はデータを記憶する。メモリ903の一例はRAMである。RAMはRandom Access Memoryの略称である。
通信装置904は、データを受信するレシーバ9041と、データを送信するトランスミッタ9042とを備える。通信装置904の一例は、通信チップ、NICである。NICはNetwork Interface Cardの略称である。
入力インタフェース905はケーブル911が接続されるポートであり、ポートの一例はUSB端子である。USBはUniversal Serial Busの略称である。
出力インタフェース906はケーブル912が接続されるポートであり、USB端子およびHDMI端子はポートの一例である。HDMI(登録商標)はHigh Definition Multimedia Interfaceの略称である。
入力装置907はデータ、命令および要求を入力する。入力装置907の一例は、マウス、キーボード、タッチパネルである。
出力装置908はデータ、結果および応答を出力する。出力装置908の一例は、ディスプレイ、プリンタである。ディスプレイの一例はLCDである。LCDはLiquid
Crystal Displayの略称である。
また、補助記憶装置902には、通路沿い画像生成部310という「部」の機能を実現するプログラムが記憶されている。
OSの少なくとも一部はメモリ903にロードされ、プロセッサ901はOSを実行しながら「部」の機能を実現するプログラムを実行する。「部」の機能を実現するプログラムは、メモリ903にロードされ、プロセッサ901に読み込まれ、プロセッサ901によって実行される。
なお、通路沿い画像生成装置300が複数のプロセッサ901を備えて、複数のプロセッサ901が「部」の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
「回路」及び「サーキットリ」は、プロセッサ901、ロジックIC、GA、ASIC、FPGAといった処理回路を包含する概念である。GAはGate Arrayの略称であり、ASICはApplication Specific Integrated Circuitの略称であり、FPGAはField−Programmable Gate Arrayの略称である。
撮像装置200において、撮像制御部230が上記の「部」に相当する。つまり、撮像装置200の補助記憶装置902には、撮像制御部230という「部」の機能を実現するプログラムが記憶されている。
フローチャート等を用いて説明した処理手順は、撮像装置、撮像方法、撮像プログラム、通路沿い画像生成装置、通路沿い画像生成方法および通路沿い画像生成プログラムの処理手順の一例である。
Claims (11)
- 車両に取り付けられる撮像装置であって、
前記車両の長さ方向に沿って一列に並べられた複数のカメラを備え、
前記複数のカメラそれぞれの向きが、前記車両の長さ向に対して横向きで、前記車両の高さ方向において互いに異なる
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記複数のカメラのカメラ毎に前記車両の高さ方向においてカメラの上側と下側との少なくとも一方にライトを備える
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数のカメラそれぞれの間隔であるカメラ間距離を前記車両が走行する毎に前記複数のカメラそれぞれに撮像を行わせる撮像制御部
を備える請求項1または請求項2に記載の撮像装置。 - 前記車両は、単位距離を走行する毎に距離信号を出力するオドメータを備え、
前記撮像制御部は、前記カメラ間距離に相当する回数の前記距離信号が出力されたときに、前記車両が前記カメラ間距離を走行したと判定する
請求項3に記載の撮像装置。 - 通路沿いを撮像する撮像車両であって、
前記撮像車両の長さ方向に沿って一列に並べられた複数のカメラを備え、
前記複数のカメラそれぞれの向きが、前記車両に対して横向きで、前記車両の高さ方向において互いに異なる
ことを特徴とする撮像車両。 - 前記複数のカメラのカメラ毎に前記車両の高さ方向においてカメラの上側と下側との少なくとも一方にライトを備える
請求項5に記載の撮像車両。 - 前記複数のカメラそれぞれの間隔であるカメラ間距離を前記車両が走行する毎に前記複数のカメラそれぞれに撮像を行わせる撮像制御部
を備える請求項5または請求項6に記載の撮像車両。 - 単位距離を走行する毎に距離信号を出力するオドメータを備え、
前記撮像制御部は、前記カメラ間距離に相当する回数の前記距離信号が出力されたときに、前記車両が前記カメラ間距離を走行したと判定する
請求項7に記載の撮像車両。 - 通路を走行する車両の長さ方向に沿って一列に並べられて前記車両に対して横向きで前記車両の高さ方向において向きが異なる複数のカメラそれぞれによって得られた個別画像を用いて、通路沿いが映った通路沿い画像を生成する通路沿い画像生成部
を備える通路沿い画像生成装置。 - 前記通路沿い画像生成部は、
前記複数のカメラそれぞれによって得られた個別画像を用いて、前記通路沿い画像を前記車両の長さ方向に分割した複数の画像に相当する複数の帯状画像を生成する帯状画像生成部と、
生成された複数の帯状画像を前記車両の長さ方向に並べて前記通路沿い画像を生成する帯状画像張り合わせ部とを備える
請求項9に記載の通路沿い画像生成装置。 - 前記複数のカメラは、前記車両の長さ方向において前方から後方に順番に並べられた第1のカメラから第NのカメラまでのN台のカメラであり、
前記帯状画像生成部は、前記第1のカメラから前記第Nのカメラのそれぞれのカメラである第nのカメラによってn+x回目の撮像で得られた第n+xの個別画像を前記車両の高さ方向に並べた画像を帯状画像として生成する
請求項10に記載の通路沿い画像生成装置。
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