JP7393542B2 - 複眼カメラ装置および複眼システム - Google Patents
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Description
本発明は、光学イメージングの分野に関し、特に、複眼カメラ装置および複眼システムに関する。
選択的に、前記プロセッサは、単一の複眼画像イメージングユニットを含み、前記単一の複眼画像イメージングユニットは、各前記小眼中の前記感光性ユニットの情報を取得した後、視線が互いに交差しない前記感光性ユニットの情報の全部または一部を処理して画像を形成して、少なくとも一つの単一の複眼画像を得るように構成される。
選択的に、前記位置分析ユニットは、複数の時刻または同じ期間に前記被写対象の情報を通じて、視野内の前記被写対象の運動情報を取得するように構成される。
本発明によって提供される複眼システムは、設定された間隔で配置された複数の上記の複眼カメラ装置を含み、上記の複眼カメラ装置を利用して、異なる方向から2次元平面または3次元検出を実行することができ、正確な2次元および3次元空間情報の所得に有利し、より優れたステレオビジョンを実現し、ロボット視覚、航空機等の分野で使用することができ、幅広い応用がある。
本実施例は、本発明の複眼カメラ装置の主な構造および機能を紹介する。
図1は、本発明の一実施例の複眼カメラ装置の構造模式図である。図1を参照すると、一実施例において、複眼カメラ装置は、上記の小眼列およびプロセッサを含む。
具体的に、前記複眼カメラ装置は、一つまたは二つ以上の前記小眼列を含み得、複数の小眼列は、小眼アレイを形成することができ、異なる前記小眼列の小眼列の視覚面の間に夾角が形成され、各前記小眼は、一つまたは二つ以上の前記小眼列に属する。同じ前記小眼列の場合、各小眼は、一つまたは二つ以上(二つを含む)の感光性ユニットを含み得、各感光性ユニットの視線は、同一平面上にあるため、交差する線または交差しない線の二つの線として形成することができる。ここで、交差するかどうかとは、小眼列の正面、即ち、光学素子および感光性ユニットの入射光を受け取る側の視線が、一つの点、即ち、小眼列の視野内で交差するかどうかを指す。
上記の説明から、本発明の実施例の複眼カメラ装置を使用することにより、平面視覚(または2D視覚)およびステレオビジョン(または3D視覚)を実現することができる。
本実施例は、主に、本発明の複眼カメラ装置の小眼列を紹介する。
本実施例は、主に本発明の実施例の複眼カメラ装置の具体的な構造を紹介する。
本実施例は、主に、本発明の実施例の複眼カメラ装置に関する視野角および距離測定精度を紹介する。
本実施例は、主に、小眼列によって生成された視差を紹介する。
図13は、本発明の一実施例における小眼アレイの平面模式図である。図13を参照すると、一実施例において、複数の小眼列は、水平・垂直に2次元平面にきれいに配置され、各小眼は、それに対応して、水平・垂直に配置されたいくつかの感光性ユニットが設置される。図13において、各小眼の光学中心の位置は、対応する感光性ユニットから構成されたピクセルアレイの中心位置と同じである。
本実施例において、基準画像に基づくピクセルポイントdの視差は、以下の関係式(1)を満たす。
小眼の空間上の分布が平面ではないが、任意の固定形状であり、かつ特定の装置(例えば、ヘッド)に固定される場合、当該装置の座標系における各小眼の座標は、固定される。本実施例は、主に、任意のポーズの二つの小眼を介して、空間ポイントの3次元空間情報を取得するプロセスを紹介する。
本実施例は、主に、複眼システムを紹介する。前記複眼システムは、間隔を置いて配置された複数の前記複眼カメラ装置を含む。バイオニックの観点から、ここでの複眼システムの機能は、複眼動物の複眼のセット(例えば、トンボの二つの複眼)の機能と類似する。
10、20、30、40小眼
21、31感光性ユニット
10a焦点面
Claims (17)
- 複眼カメラ装置であって、
小眼列およびプロセッサを含み、
前記小眼列は、光学的に互いに干渉せず、かつ一列に配置される複数の小眼を含み、各前記小眼は、いずれも、光学素子と、前記光学素子の焦点面の近くに設置される2以上の感光性ユニットとを含み、前記光学素子は、被写対象に向き合い、かつ視野内に入射される光束を受け取るために使用され、
各前記小眼列は、少なくとも一つの小眼列視覚面に対応し、前記小眼列視覚面は、前記小眼列中の各小眼の光学中心と、各小眼の2以上の感光性ユニットの中心とを通過し、
各前記感光性ユニットは、少なくとも一つの前記小眼列視覚面と交差し、各前記感光性ユニットの視線は、前記感光性ユニットの中心と、所在小眼の光学中心を通過し、
同じ小眼列の視覚面内に位置する各小眼の感光性ユニットは、いずれも視線が当該小眼列の視覚面内にあり、
同じ小眼列の視覚面内に位置する各小眼の感光性ユニットのうち、少なくとも一つの感光性ユニットの視線は、前記小眼列の視野内で他の感光性ユニットの視線と交差し、
前記プロセッサは、前記小眼中の感光性ユニットが受信した情報に基づいて画像を生成し、前記画像を処理して被写対象に関する情報を取得するように構成され、
前記プロセッサは、
各前記小眼中の前記感光性ユニットの情報を取得した後、視線が互いに交差しない前記感光性ユニットの情報の全部または一部を処理して画像を形成して、少なくとも一つの単一の複眼画像を得るように構成される単一の複眼画像イメージングユニットと、
同じ前記小眼列の視覚面に属し、かつ前記感光性ユニットの視線の少なくとも一部が互いに交差する二つ以上の前記単一の複眼画像をマッチングして、マッチング複眼画像のセットを得るように構成され、前記マッチング複眼画像中の各前記単一の複眼画像は、いずれも、視線交点にある被写対象の情報に従って単一の複眼画像に形成されるピクセルポイントを含むマッチング複眼画像ユニットと、
前記マッチング複眼画像中の視線交点にある被写対象の情報に基づいて生成されたピクセルポイントの間の視差情報を取得するように構成される視差計算ユニットと、
前記小眼列の情報および前記視差情報に基づいて、視線交点に位置する被写対象の情報を取得するように構成される位置分析ユニットと、を含み、
同じ前記小眼列は、少なくとも一つのサブ小眼列を含み、各前記サブ小眼列は、複数の順次的に隣接する小眼を含み、前記サブ小眼列中の小眼の光学中心の接続線は、円弧線セグメントであり、
前記複眼カメラ装置は、二つ以上の前記小眼列を含み、複数の前記小眼列が順に隣接して小眼アレイを形成し、各前記小眼アレイにおける光学素子がハニカム形状の曲面または球曲面に配置され、前記小眼アレイにおける互いに交差しない二つの前記小眼列の小眼列の視覚面において、少なくとも一部の小眼列の視覚面が視線内で交差し、各前記小眼は、一つまたは二つ以上の前記小眼列に属することを特徴とする、複眼カメラ装置。 - 前記小眼列において、各小眼は、一つの前記感光性ユニットを含み、各前記感光性ユニットの視線は、前記小眼列の視野内で互いに交差しないことを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 前記マッチング複眼画像中の単一の複眼画像は、いずれも、同じ時刻または同じ期間に取得された各前記小眼中の前記感光性ユニットの情報に基づいて取得されることを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 前記位置分析ユニットは、先後の複数の時刻または同じ期間の前記被写対象の情報を通じて、視野内の前記被写対象の運動情報を取得するように構成されることを特徴とする
請求項3に記載の複眼カメラ装置。 - 前記複眼カメラ装置は、
前記単一の複眼画像、前記マッチング複眼画像および前記被写対象の情報を記憶するように構成される記憶ユニットと、および
前記単一の複眼画像を出力して表示するか、または、前記位置分析ユニットで取得された被写対象の情報に基づいて、前記被写対象のテクスチャ色、立体ポーズおよび形状中の少なくとも一種を出力して表示するように構成される表示ユニットとをさらに含むことを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 同じ前記小眼列は、複数のサブ小眼列を含み、隣接する二つの前記サブ小眼列の間には所定の間隔があることを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 隣接する二つの前記サブ小眼列の間には、前記サブ小眼列と同じ前記小眼列に属さない小眼が設置されることを特徴とする
請求項6に記載の複眼カメラ装置。 - 各前記感光性ユニットの視線は、前記感光性ユニットの感光性領域に関連する拡散角を有し、前記拡散角は、同じ前記小眼列視覚面中の隣接する二つの前記感光性ユニットの視線間の夾角以下であることを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 前記サブ小眼列の各前記小眼の光学中心の接続線が円弧線セグメントである場合、前記拡散角は、前記円弧線セグメント中の隣接する二つの前記小眼の軸線の間の夾角以下でもあることを特徴とする
請求項8に記載の複眼カメラ装置。 - 前記小眼列において、各前記小眼中の前記光学素子は、すべてマイクロレンズであり、各前記マイクロレンズの直径は、同じであるかすべて同じではなく、焦点距離は、同じであるかすべて同じでないことを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 前記小眼列において、前記小眼列視覚面に垂直な各前記小眼のマイクロレンズの断面は、円形、楕円形または多角形であることを特徴とする
請求項10に記載の複眼カメラ装置。 - 同じ前記小眼列において、各前記小眼中の前記感光性ユニットの数は、同じであることを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 前記感光性ユニットによって受信される情報は、視線に対応する入射光束の強度情報および色情報を含むことを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 前記小眼列中の各前記小眼は、同じ半導体基板に統合され、各前記小眼の間は、媒体によって隔離されることを特徴とする
請求項1に記載の複眼カメラ装置。 - 複眼システムであって、
設定された間隔で配置された複数の請求項1に記載の複眼カメラ装置を含むことを特徴とする、前記複眼システム。 - 複数の前記複眼カメラ装置は、中心線に対して対称されることを特徴とする
請求項15に記載の複眼システム。 - 前記複眼システムは、前記複眼カメラ装置中の小眼列のポーズを制御するための制御装置をさらに含み、前記制御装置は、各前記複眼カメラ装置のプロセッサに接続されることを特徴とする
請求項15に記載の複眼システム。
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