JPH01167610A - ３次元空間シーンの表面区画及びカメラ装置間の距離を決定するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、３次元空間シーン（以下ｒ３Ｄシーン」と云
う）の表面区画とカメラ装置との間の距離を決定するた
めの方法及びその装置に関するものである。特に１本発
明は３Ｄシーンの少なくとも１対の２次元像（以下「像
」と云う）を基礎として距離を決定するための方法及び
装置であっで、３Ｄシーンの各々は相異なるカメラパラ
メータ値を有するカメラ装置によって記録され、そして
カメラ装置から表面区画までの距離を導出するために、
２次元ディジタル処理が並行して行われるものに関する
。 （従来の技術） ３０シーンにおける被写体又は可視表面区画の距離決定
は、コンピュータ視覚処理のロボット、その他の型式の
ものにおいて重要な問題である。 光学的距離計及び光学的距離決定法は種々知られており
、このような装置及び処理は、しばしば３Ｄシーンの「
深度マツプ」と文献で呼ばれる距離情報を記録するカメ
ラとして特徴づけられる。 いくつかの従来の２次元距離決定カメラは、入射光又は
反射光によって照明された被写体の輝度を記録する。こ
のような距離決定カメラは像を記録しで、カメラからの
距離を決定するように２次元像の輝度を解析するが、照
明条件の制御及び高い光強度弁別を要するという著しい
欠点を有する。 光学距離決定カメラには能動型と受動型の２つの型があ
り、これらは被写体又は表面区画がどのように照明され
るかによって分けられている。能動型距離決定カメラは
目標の照明源を制御し、−方受動型距離決定カメラは周
囲の照明に依存する。 光による能動型距離決定は、以下に述べる受動型とは対
照的に、光学的距離決定カメラによって制御される照明
源を必要とする。能ｆｈ型距離決定の最も研究の進んで
いる領域としては、３角測量による解析、飛行時間解析
（即ちレーダ）、投影パターン（即ちモアレ）解析及び
焦点キャリブレーション解析がある。 ３角測量においで、ステレオカメラ装置の第２のカメラ
は、投影器のような人工光源によって置き換えられる。 典型的には、投影器が直線エツジを含む光パターンを発
生する。投影器の光軸の方を直接見れば、光の当たる表
面の深度輪郭にも拘らず、エツジは直線に見え、一方光
軸からずれた位置から見れば、エツジは湾曲して見える
。そしで、エツジの曲がりの輪郭が、深度と容易に相関
される。 他の人工光法は、被写体上への規則的間隔な持つｌ対の
２次元パターンの投影を必要とする。２つのパターンは
、容易に撮影できるモアレ縞をつくるために相互に干渉
する。モアレ縞の地形の輪郭は、カメラ装置から被写体
までの距離の変化に比例する。 レーザレーダはレーダによる電磁的測距に類似しており
、パルス変調されたレーザがｍａ型照明源として使用さ
れる点で異る。距離計の特別に設計されたセンサが、レ
ーダによる目標までのパフレスの飛行時間及び距離計ま
での戻り時間を測定する。レーザレーダは、深度マツプ
をつくるためにシーンを順次走査することを要する点で
遅くなり、高価にもなる。 能９）Ｊ　ｙＪｌ測距の他の装置は、焦点キャリブレー
ション解析である。このような装置では、光のペンシル
ビームがカメラから送出され、キャリブレーションレン
ズを通して見られるビームの錯乱円の半径が目標距離の
測定値を示す。 受！Ｉ！Ｉｌ型測距の３つの主な原理は、（ｌ）形状解
析、（２）多重（代表的にはステレオ）像解析及び（３
）被写体深度又は光学的焦点解析である。全ての受動型
測距原理は、従来の２次元カメラによって実現され得る
。 例えば、形状解析の１つの形式は、目標被写体又は既知
の大きさの表面区画をａｍ及び記録（即ち撮影）シ、そ
の記録された大きさを簡単に測定してカメラからの距離
を決定することにより実現。 される、一方、被写体の２つの水平にずれたシーンが撮
影され、かつ２つの写真が既知の深度のある点で記録に
重ねられると、他のあらゆる相関された要素の距離が、
記録された写真の間の水平次元の相異を測定することに
よって測定できる。この方法はステレオビジョンとして
も知られている。 最後の受！ＩＩＩ！の例は、被写体深度又は焦点解析で
ある。この型式の光学的距離決定カメラは、深度情報が
多くの光学系において固有の限定された被写界深度にな
る焦点勾配から得られるという事実を基にしている。 被写体の最良にフォーカスされた像を与えるレンズセッ
テングのサーチを要するアプローチが、自動焦点法で見
出され得る。自動焦点法は、全て特定の点における最善
集束を与えるレンズセツティングのサーチによって深度
（即ちカメラ及びシーンの点間の距離）を測定する。こ
のような技術は、菖ＥＥＥ会報、１９８３年、Ｖｏｌ、
　ＰＡＭＩ−５，１２２〜１コ９頁のパターン解析及び
機械インテリジェンスに関するＲ、Ａ、Ｊａｒｖｉｓに
よる’Ａ　Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ＯｎＲａｎｇｅ−
Ｆｉｎｄｉｎｇ　　Ｔｅｃｈｎｉｑｅｓ　　Ｆｏｒ　　
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　　Ｖｉｓｉｏｎ」で、論及されてい
る。基本的方法の限界は、−度に唯１つの点の深度を測
定し、かつ最良の結像をもたらすセツティングをサーチ
するために、値の広い範囲に渡ってレンズセツティング
を変えることを必要とすることである。 しかし、オートフォーカス法は、各レンズセツティング
において得られる像を記録し、それから各点での最良の
フォーカス状態の記憶された像をサーチするが、又は最
良のレンズセツティングの並行サーチを行う多数の特殊
化された焦点測定装置を採用することによって改良され
得る。ここで、第１の方法では例えば３０以上の像の捕
捉及び記憶を伴う欠点を有し、第２の方法は複雑な並列
のハードウェアを必要とする。 フィールド深度に基く他の方法は、焦点の誤差（即ち焦
点勾配）を測定して深度評価を行う、このような方法は
、１９８５年８月にｔｈｅ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏ
ｆ　ｔｈｅ　ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｉｎｔ　
Ｃｏｎｆｅｒａｎｃｅ　ｏｎＡｉｒｊｉｊｉＨＩ　Ｉｎ
ｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅによって発刊され。 １９８７年７月に実質的な変更なしに改訂されて再版さ
れたＩＥＥＥ会報のＶｏｌ、ＰＡＭ１９、Ｎｏ、４．パ
ターン解析及び機械インテリジェンスに関するＡｌｅｘ
　Ｐ’。 Ｐｅｎｔｌａｎｄによる’Ａ　Ｎｅｗ　５ｅｎｓｅ　ｆ
ｏｒ　Ｄｅｐｔｈ　Ｆｉｅｌｄ」に開示されている。 Ｐｅｎｔｌａｎｄは、２つの深度マツプを見出す方法を
提案した。第１の方法はフォーカスされた像中に断続的
である工・ンジを含むシーンの単一像を利用するもので
、これらのエツジの位置の認識を必要とし、シーンに完
全な段階的なエツジがなければ利用できない。 第２の方法としで、Ｐｅｎｔｌａｎｄは、１つはピンホ
ールであることを必要とする異なる口径セツティングを
通して２つの像形成を伴うカメラ装置の拡がりパラメー
タを測定する方法を論述している。このアプローチによ
り演算された拡がりパラメータを利用しで、シーンの深
度評価が、幾何学を用いて導出されたレンズ系の公式を
使用して計算され得る。Ｐｅｎｔｌａｎｄの方法は、（
ｌ）単一の非常に小さい光量を集め、そして（ｉｉ）形
成された像を歪曲させる回折の劣化効果を増大するピン
ホールカメラを通して像を形成することを本来的に必要
とするので、実用的には大きな困難を伴う。 視界深度解析を利用する他の方法は、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ
Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、　　ＢｚＶ、
から　ＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　１ｅｔ
ｔｅｒｓ％Ｖｏ１．５．６３〜６９頁にＰａｕ　ＩＧｒ
ｏｓｓｓａｎｎによる’Ｄｅｐｔｈ　Ｆｒｏｍ、　Ｆｏ
ｃｕｓ」で開示されている。この方法はＰｅｎｔｌａｎ
ｄの第１の方法と非常に類似しており、（ｉ）エツジ位
置についての認識を必要とし、（ｉｉ）シーンに完全な
処理階段状エツジか存在しなければ利用され得ない同様
な欠点を有する。 「深度マツプ」再生並びに光学的測距は、例えばＧｒｕ
ｍｅｔの米国特許４，６０１，０５３に開示されている
ように、ステレオ視覚処理を利用することによって受動
的に実現される。　Ｇｒｕｓｅｔは、離間した１対のＴ
Ｖカメラ（即ち双眼鏡視覚）を採用しで、少なくとも単
一の遠隔の受動的な被写体に対する自動的及び定量的な
測距方法を開示している。ステレオ像対における対応す
る点の小さな変位が、測定されて距離に変換される。 しかしながら、ステレオビジョンを採用した深度マツプ
再生法が周知ではあるが、相異なる像間の形状再生及び
像照合を伴う問題が、このような技術な（ｉ）実施する
ことを技術上困難にし、（ｔｉ）演算上複雑で、（ｉｊ
ｉ）シーン幾何学について仮定を伴うことにより誤差を
生じ易くしている。 そこで、測距技術分野の前述の先行技術を考える仁、前
述の方法及び装置の欠点を伴うことなしに、３Ｄシーン
の被写体及び表面区画とカメラ装置との間の距離を受動
的又は能動的にリャルタイみで決定する方法に対する強
い要請があることは明らかである。 （発明が解決しようとする課題） それ故、本発明は、１対の２次元像を基にして３Ｄシー
ンの表面区画とカメラとの間の距離を決定するための方
法及び装置を提供することを目的とし、その際２次元像
の各々は相異なるカメラパラメータ値を使用して形成さ
れ、カメラパラメータ値の変化は次のカメラパラメータ
の１つ以上で生じることを前提にする。即ち、（ｉ）像
形成系の第２主平面及びカメラ装置の像検出器面との間
の距離、、　（ｉｉ）カメラ口径、（ｉｊｉ）像形成装
置の焦点距離である。 本発明の他の目的は、同一の３Ｄシーンの１対の２次元
像を基にしてカメラ装置から３Ｄシーンの複数の表面区
画までの測定距離を同時に決定する方法を提供すること
であり、その際２次元シーンの各々は像のいかなる部分
がフォーカスされているか否かに拘らず、異なった組や
カメラパラメータ値を有するカメラ装置を通して形成さ
れる。 本発明の他の目的は、並行的で、かつ単に局部的な演算
を伴う深度マツプ再生処理を提供することである０本発
明の方法によれば、カメラパラメータ値が特別な範囲内
にあることを必要とせず、しかも３Ｄ空間シーンが解析
されることについての仮定もない６本発明による方法の
唯一の条件は、カメラパラメータ及びカメラ特性に対す
る認識である。カメラ特性は、深度再生処理中に繰り返
される必要のない適当なカメラキャリブレーション手順
で最初に得ることができる。 本発明のさらに他の目的は、上記方法を使用して決定さ
れる距離測定で、迅速、かつ自動的にフォーカスさせる
カメラ装置及び方法を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、本発明による深度マツプ再
生法を使用してフォーカスの改善された２次元像を形成
する方法を提供することである。 本発明のこの側面は、異なる距離の被写体を含むシーン
のテレビジョン放送で役立７．医学（例えば光学的手術
）及び微生物学に使用されるテレビジョン顕微鏡から得
られた３Ｄシーン試料の像処理においても有用である。 （課題を解決するための手段と作用） 本発明は、コＤシーンの表面区画とそと゛から−″れて
位置するカメラ装置との間の距離を決定する方法である
。距離は、少なくとも１つのカメラパラメータ値（例え
ば、第２の主平面及び像検出器面間の距離、レンズ系の
焦点距離又はカメラ口径）の明確な又は極小の変化を有
するカメラ装置を用いてそれぞれ形成される１対の像を
基に決定される。 特に、本発明による方法は、３Ｄシーンの表面区画及び
カメラ装置間の距離を高信頼度で決定するための演算上
効率的な方法を提供する０本発明によるカメラ装置は、
レンズ系を含み、少なくとも１つ以上が像形成過程中に
異なる値にセットされる少なくとも３つのカメラパラメ
ータによって特徴づけられる。カメラパラメータの全て
は、少なくとも１つの別のカメラパラメータ値が存在す
る少なくとも第１及び第２の組のカメラパラメータを与
えるように、定量的に決定可能でなければならない。 本発明による方法は、電磁波エネルギによって照射され
た３Ｄシーンの第１の像を形成すること及び第１の組の
カメラパラメータにょ９て特徴づけられるカメラ装置を
使用することを含む、　３Ｄシーンの第２の像は、電磁
波エネルギ及び第２の組のカメラパラメータによって特
徴づけられるカメラ装置を利用することによって形成さ
れる。注目すべきは、第１及び第２の組のカメラパラメ
ータが、少なくとも１つの同じでないカメラパラメータ
値を有することである。 第１及び第２の副像は、そのように形成された第１及び
第２の像から選択される。副像は、カメラまでの距離が
決定されるための３Ｄシーンの表面区画に対応する。 第１及び第２の副像を基にしで、第１及び第２の副像に
対応する点拡がり関数の拡がりパラメータの間の第１の
「拘束条件」（数式、結合関係）が、導出される。注目
すべきことは、カメラ装置の点拡がり関数は、３０シー
ンの点が、如何にカメラ装置の像検出器面に形成された
観察像中の点に写像されるかを規定することである。カ
メラ装置の点拡がり関数の拡がりパラメータは、像「ぼ
け」の測定である。 カメラパラメータ値を基に、第１及び第２の副像に対応
する点拡がり関数の拡がりパラメータ間の第２の拘束条
件が導出される。 前述の第１及び第２の拘束条件を用いで、拡がりパラメ
ータが決定される。 上記のようにして決定された少なくともｉつの拡がりパ
ラメータ及び第１及び第２の組のカメラパラメータを基
にしで、カメラ装置及び３Ｄシーンの表面区画間の距離
が決定される。 好適な実施例においで、拡がりパラメータ間の第１の拘
束条件は、第１及び第２の副像に対応する第１及び第２
パワースペクトル密度関数を演算することによって導出
される。比率は、第１及び第２のパワースペクトル密度
関数を利用して公式化され、その比率を基にして拡がり
パラメータ間の第１の拘束条件が決定される。 拡がりパラメータ間の第２の拘束条件は、拡がりパラメ
ータ及び３Ｄシーンの表面区画に対応するぼやけ円の直
径間の関係を公式化することによって導出される。この
関係を使用しで、パラメータ間の第２の拘束条件が導出
される。 好適な実施例においで、カメラ装置は、カメラ口径及び
像検出面を有する像検出器を含み、レンズ系は少なくと
も１つのレンズ要素を含む、レンズ系は第１及び第２の
主平面と焦点距離とで特徴づけられ、第２の主平面は像
検出器面により近く位置している。３つのカメラパラメ
ータは、（ｉ）第２主平面及び像検出器面間の距離、（
ｉｉ）カメラ口径及び（ｉｉｉ）レンズ系の焦点距離で
ある。好適、な実施例では、これらのカメラパラメータ
のいずれか１つ又は２つ又は全ての３つを変えることが
できる。 好適な実施例においで、レンズ系は２つのレンズを含む
が、１つ以上のレンズを含むレンズ系も使用できる。カ
メラ装置の点拡がり関数はガウス型であるが、一般的な
方法としては任意の型式の点拡がり関数を使用すること
ができる。 代りに、カメラの結像系は、像形成ミラー、レンズ又は
これらの組み合わせを有する光学系を含むことができる
。 本発明の他の態様としで、前述の方法を利用してカメラ
装置をオートフォーカスさせる方法、即ちカメラ装置及
びフォーカスされるべき３Ｄシーンの表面区画間の距離
を決定するための方法を含む、この実施例においては、
決定されるカメラパラメータは、レンズ系の有効焦点距
離であるが、又は第２主平面及び副像表面区画をフォー
カスさせる像検出器面間の距離のいずれかである。この
決定は、カメラ装置の幾何学から導出されるレンズ系の
公式を用いてなされる。前述のように決定されたカメラ
パラメータ値は、迅速、かつ自動的にカメラをフォーカ
スさせるためにセットされる。 本発明の他の態様としては、カメラ装置から測定された
３Ｄシーンの複数の表面区画の距離を決定する方法があ
る。このような方法は、一般的には３Ｄシーンの深度マ
ツプ再生法と言われる。本発明の他の実施例においで、
カメラ装置は好ましくは単純な焦点距離調節用の多重レ
ンズを有するレンズ系を含む、カメラ装置は点拡がり関
数によって特徴づけられ、ざら、に少なくとも１以上が
像処理過程中に相異なる値にセットされる３つのカメラ
パラメータによって特徴付けられる。全てのカメ２ラパ
ラメータ値は、定量的に決定される必要がある。 深度マツプ再生法は、カメラ装置及び１つの表面区画間
の距離を決定する代りに、３０シーン中の複数の表面区
画からカメラ装置までの距離が並列的な方法で決定され
ることを除いては、表面区画及びカメラ装置間の峰離を
決定する方法と類似している。その方法は、前述のよう
に第１及び第２の像を形成し、第１及び第２の像を複数
の副像に分割することを伴い、第１像及び第２の像の各
副像は３Ｄシーンの表面区画の１つに対応する。 −前述の実施例のように、パワースペクトル密度関数は
、第１及び第２の像の各副像に対して演算される。第１
及び第２の像の各副像に対応する点拡がり関数の拡がり
パラメータは、各副像に対応するパワースペクトル密度
関数及びカメラパラメータの第１及び第２の組を基に並
列的な方法で決定される。その後、並列的な方法で、カ
メラ装置及び３Ｄシーンの各表面区画間の距離が、前述
の方法のように、予め決定された副像に対応する拡がり
パラメータの１つ及び２組のカメラパラメータを基に決
定される０、この２次元像処理の方法によっで、３Ｄシ
ーンの深度マツプ再生法が、リアルタイムで演算上に効
率的な方法で得られる。 前述の実施例のように、この方法におけるカメラパラメ
ータの１以上が、像形成過程中に相異なる値にセットさ
れ得る。　　　　　　　′本発明の他の態様としては１
本発明の原理により形成された１対の第１及び第２像か
らフォーカス改善された像を発生する方法を包含する。 フォーカス改善された像を形成する方法は、上記のよう
に、３Ｄシーンの深度マツプの再生方法において決定さ
れた複数の拡がりパラメータを使用する、特に、この方
法は、合成された場合に総和が改善された像を発生する
ために、２次元ディジタル信号処理を行うように、各副
像に対応する演算された拡がりパラメータを利用する。 フォーカス改善された像の処理方法は、各副像に対応す
るカメラ装置の変換関数の決定を伴う。 この決定は、カメラ装置の「光学変換関数」　（即ち、
点拡がり関数のフーリエ変換）、各副像に対応する少な
くとも１つの拡がりパラメータ並びに第１及び第２の像
を基に行われる。各副像の２次元フーリエ変換が演算さ
れる。各フォーカス改善された副像に対する２次元フー
リエ変換は、各副像に対するカメラ装置の変換関数及び
それぞれ得られた（即ち、観察された）副像の対応する
２次元フーリエ変換を基に演算される。逆フーリエ変換
は、これに対応するフォーカス改善された副像をもたら
すように、前述の処理ステップで決定される各２次元フ
ーリエ変換のために演算される。 その後、フォーカス改善された副像は、フォーカス改善
された像を形成するように合成される。 前述の実施例において使用されるカメラ装置は、深度マ
ツプ再生法において使用されたものと同一にできる。 ３Ｄシーンの表面区画及び前述のカメラ装置間の距離を
決定するための装置も提供されるが、これは他の実施例
の実行のために使用される。−船釣に、装置は、前述の
カメラ装置及び少なくとも１つ以上のカメラパラメータ
値の変更手段を含む。 装置は、カメラパラメータの変更手段によって行　　　
−われるカメラパラメータの変化を含む各カメラパラメ
ータ値の大きさを定量的に測定する手段を含む、加えで
、装置は、像検出器からの２次元像を得る手段及びそれ
ぞれの得られた像に対応するディジタル像データを発生
する手段を含む０表面区画及びカメラ装置間の距離の決
定のために、得られた像のディジタル像データを取込み
、処理するための像処理コンピュータが用意される。ざ
らに、装置は、（ｌ）カメラパラメータ値、（ｉｉ）像
捕捉過程中に有効になる変化、　（ｉｉ＋）再生された
深度マツプの３次元グラフィックモデルを表示する手段
を含む。 （発明の効果） 本発明の効果としで、全３Ｄシーンの深度マツプが、像
のいずれかの部分かフォーカスされたか否かに拘らず、
またカメラパラメータ値の如何に拘らず、直ちに得られ
る。 本発明の好適な実施例においで、各副像に対応する拡が
りパラメータが容易に決定され、特に有意義なことは、
第１及び第２像の形成中にカメラ口径のセツティングに
無関係に決定されることである。この効果は、カメラロ
径セウティングの１つがほとんど零であることを必要と
する先行技術と対照的である。 ツーカス改善された２次元像の形成方法は、３Ｄ顕微鏡
の試料のツーカス改善された２次元像を導出するための
顕微鏡検査での利用に好適である。 この方法は、シーン中の前景被写体及び背景被写体が、
３Ｄシーンの深度次元の前景及び背景の被写体の各位置
に顕著な相違があるにも拘らず、フォーカスされて現れ
る３Ｄシーンのテレヒ′ジョン像表示を行う重要な用途
を持っている。 本発明の他の利点は、カメラ装置を迅速にオートフォー
カスさせる受動型方法を提供することである。特に、こ
の方法は単に２つの像を捕捉して処理するだけである。 一方、従来技術は、これと対照的に光軸に沿って像検出
器面を往復運動させるが、又は焦点距離の範囲に渡って
レンズ系の焦点距離を変えることによって形成された一
連の像を捕捉して処理することを必要とする。 （発明の実施例） 第１図は、３次元空間シーンを見るカメラ装置の外観図
を示す。 このカメラ装置は、焦点距離ｆの調整を行えるように、
光軸３に沿って配置された第１のレンズＬ、及び第２の
レンズＬ２を有するレンズ系２を含んでいる。焦点距１
ｔｆは、カメラパラメータである。 レンズ系は、レンズＬ、及びＬ２の第１の主平面Ｐ□及
び第２の主平面Ｐ２で特徴付けられる。焦点距離のイ１
は、レンズＬ２を光軸に沿って前後に並進させることに
より可変される。シーンを直接具る他のレンズＬ＋は、
不動である０両レンズは、凸レンズにするか又は一方は
凹レンズにする。いずれの場合も有効焦点圧ｆａｆは１
周知の下記の式から決定゛　される。 ここで、ｆＬ、及びｆＬｔは２個のレンズＬ、、　Ｌ、
のそれぞれ焦点距離てあり、「は両レンズ間の距離であ
る。主平面Ｐ＋、　Ｐａ及び主点ｑ１、勉の位置は、例
えば［Ｋ、Ｎ、Ｑｇｌｅ著、イリノイ州、スプリングフ
ィールド、Ｃｈａｒｌｅｓ　Ｃ，Ｔｈｏｍａｓ発行、光
学（ｌ９６８）の第２部、Ｖｌ１章］で議論されている
ように、周知の幾何光学的な方法を用いて決定される。 レンズＬ２を並進させることによりｆを可変させる代り
の方法としで、−個のレンズを別の焦点距離を有する別
のレンズで置換することにより、焦点距離ｆを可変する
２１ｉ以上のレンズを有するレンズ系にすることも可能
である。 カメラ装置は、投影像が形成されて記録される像検出器
面４も含む、第２の主平面Ｐ２及び像検出器面４間の距
離は、Ｓとして指定され、カメラパラメータを構成する
。このＳの値は、像検出器面４を光軸に沿って前後に並
進させることにより可変できる。 カメラ装置の第３のカメラパラメータはカメラ開口の直
径りであり、その値は直径を可変させることにより独立
に制御される。より大きなカメラ開口は、（ｉ）より小
さなフィールド深度を生じ、したがってカメラ装置に対
してより大きな距離（深度）弁別能力を与え、（ｉｉ）
より大きな像放射照度を与え、　（ｉｉｉ）回折に起因
する劣化作用を減少させるので、できるたけ大きなカメ
ラ開口を有するのが望ましい０本発明方法の前提となる
理論的な根拠を特に第１図及び第２図を基に説明する。 第２図においで、３次元空間シーンの表面区画における
点Ｐはｐｏで集光し、像検出器面４上に像ｐとして投影
される０位２１ｐ°及び２間の関係は下記の式で与えら
れる。 ｌ　ｌ　ｌ　　　　（２） ｕｖ ここで、ｆは有効焦点距離、Ｕは第１の主平面Ｐ、に対
する被写体ｐの距離、■はフォーカスされた像ｐ゛及び
第２の主平面２２間の距離である。 もし、ｐがフォーカスしないとレンズ系は像検出器面４
上に通常“ぼやけ円”と呼ばれる円形像を生じる。単純
な面幾何学及び上述のレンズ式（２）からぼやけ円の直
径は下記の式で与えられる。 Ｄｓ　［−−−−−１（３） ｕｓ ここで、Ｄはレンズ系の有効直径である。カメラパラメ
ータＳでその直径を除算してぼやけ円の空間的な大きさ
を正規化すると、その正規化直径ｄは下記のようになる
。 ｄ　＝　Ｄ　［−−−−−］　　　　　（４）ｕｓ 上式においで、正規化直径ｄは、Ｓ≧Ｖ又はＳくｖによ
り正又は負になる。前者の場合、像検出器面はフォーカ
ス像ｐ゛の後に在り、後者の場合前方に在る。幾何光学
に原理に従っで、ぼやけ円内の像強度は、理論的に一定
であり、下記の式て与えられる。 ）＋”＋ｙ”≦ｄ”／４ならば、　ｈａ　（ｘ＋　！　
）　”　、　ａ　２ｘ”＋　ｙ”＞　ｄ”／４ならば、
０（５）しかしながら、回折及びレンズ収差により生ず
る系帯域幅の制限に起因しで、強度分布（即ち点拡がり
関数）のより適切なモデルが、下記の２次元ガウス関数
により与えられる。 １　　　　−１　　ｘ”＋ｙ” ｈｅ（ｘ、ｙ）＝２ｆＣｃｒ＊ＥＸＰ［−ｙ、□］　　
　（ａ）ここで、σは点拡がり関数の拡散パラメータで
あり、次のようになる。 ｋ≧０に対しで、σ＝ｋｄ　　（７） ｋは所与のカメラの特性を表わす一定の比例乗数であり
１周知のカメラキャリブレーションにより最初に決定さ
れる。 定義により、　ｈ（ｘ、ｙ）により表わされる点Ｐのぼ
やけ像は、実際上カメラ装置の点拡がり関数である。上
述の式により拡散パラメータに対して下記の式が導出さ
れる。 点拡がり関数ｈ（ｘ、ｙ）は、拡がりパラメータσで規
定され、したがってレンズ面から異った距離における点
に対して異ることに留意すべきである。 ｈ（ｘ、ｙ）の量は単位元として示され、通常カメラ装
置の光学変換関数と呼ばれるｈ（に、ｙ）のフーリエ変
換は、次のようになる。 Ｈ（ｗ、ｖ）　＝　ＥＸＰ［−’／２（ｗ”＋　ｖ”）
　ｃｒ　”］　　　（９）ここで、Ｗ、Ｖは単位距離に
対するラジアンで表わされる空間周波数パラメータであ
る。カメラ装置の点拡がり関数の数式を説明したので、
次にカメラ装［ｈ（ｘ、ｙ）の点拡がり関数及び表面区
画のフォーカスされた像の空間強度分布ｆ（ｘ、ｙ）で
表わされる像検出器面上の３次元シーンの観察された像
ｇ（ｘ、ｙ）の数式を説明する。 Ｇ（ｗ、ｖ）及びＦ（ｗ、ｖ）は、それぞれｇ（ｘ　、
ｙ）及びｆ（ｘ。 ｙ）の２次元フーリエ変換であり、確立された原理によ
り観察された像ｇ（ｘ、ｙ）は下記のように表わせ得る
。 ｇ（ｘ、ｙ）＝ｈ（ｘ、ｙ）Ｂ（Ｘ、ｙ）　　　（ｌＧ
）ここで、＊はコンボリューション動作を表わす、空間
ドメインのコンボリューションは、フーリエドメインの
乗法に等価であり、上式は下記のフーリエドメインで表
わされる。 Ｇ（ｗ、ｖ）−Ｈ（ｗ、ｖ）Ｆ（ｗ、ｖ）　　　　　　
　（ｌ１）確立された原理により、Ｇ（ｗ、ｖ）のパワ
ースペクトル密度関数Ｐ（ｗ、ｖ）は下記で与えられる
。 Ｐ（ｗ、ｖ）＝　Ｇ（ｗ、ｖ）Ｇ攻（ｗ、ｖ）　　　　
　（ｌ２）ここで、０本（ｗ、ｖ）はＧ（ｗ、ｖ）の複
素共役である。 ０本（ｗ、ｖ）　＝　Ｉｌｌ（ｗ、ｖ）Ｆ喧ｗ、ｖ）な
ので上述の表現は下記のように表わせる。 Ｐ（ｗ、ｖ）　＝　Ｈ（ｗ、ｖ）１１本（ｗ、ｖ）Ｆ（
ｗ、ｖ）Ｆ”（ｗ、ｖ）　　（ｌ３）式（９）からＩｆ
　（ｗ　、　ｖ　）を置き換えるとぼやけ像領域のパワ
ースペクトル密度間ｆｉＰ（ｗ、ｖ）は下記のように表
わせる。 Ｐ（ｗ、ｖ）＝ＥＸＰ［−（ｗ”＋ｖ”）　　ｃｒ”ｌ
Ｆ（ｗ、ｖ）Ｆ本（Ｗ、Ｖ）上述のパワースペクトル密
度関数Ｐ（ｗ、ｖ）は拡がりパラメータσの関数であり
、これはカメラからの異った距離のシーンにおける被写
体に対しては異って示されたので、形成された２次元像
の解析は、拡がりパラメータσが近似的に一定である副
像領域で行われるのが好ましい。 加えで、ぼやけに起因しで、その境界画素の副像の強度
は、隣接副像の強度に作用される。この現象は、像オー
バラップとして知られており、シーンの隣接する可視表
面区画により発生される像強度分布が、ａＪｌ測された
像でオーバラップする場合に起こる。像オーバラップの
悪Ｉ＃響を減少させるために、それぞれの副像強度分布
は、興味の副像を中心にした適当な２次元ガウス関数で
重み付け（即ち乗算）される。そしで、結果としての重
み付けされた副像が本発明の方法で利用されるが、その
数学的な根拠は後述する種々の実施例で示す。 本発明の第１の実施例では、カメラ装置からの所望の表
面区画の距離は、その一対の２次元像ｇｔ（ｘ、ｙ）及
びｇｚ（ｘ、ｙ）を用いて決定される。これらの像は、
カメラパラメータとして（ｓｔ、　ｆ＋、　Ｄ＋）及び
（９２１ｆ　２＋　Ｄ　ｔ　）をそれぞれ有するカメラ
装置により形成される。カメラパラメータのこれらの組
は、明確な相違値を伴う少なくとも１個の別のパラメー
タを有する０式（９）及び（ｌ１）からｇ＋（ｘ、ｙ）
及びｇｔ（ｘ、ｙ）のフーリエ変換は下記の通りである
。 Ｇ＋（ｗ、ｖ）　＝　ＥＸＰ［−’八（ｗ”　＋　ｖ”
）　ｃｒ　＋”ｌＦ＋（”＋ｖ）（ｌ５Ａ） Ｇ＊（ｗ、ｖ）　＝ＥＸＰ［−’／２（Ｗ”＋Ｖ”）　
　ｃｒ’、２３Ｆ２（ｗ、ｖ）（ｌ５Ｂ） 別のカメラパラメータ値（ｓｔ、　ｆ＋＋　Ｄ＋）及び
（ｓ２゜ｒ＊、　Ｄｉ）を持って形成された像ｇｔ（ｘ
、ｙ）及びｇａ（ｘ、ｙ）に対するパワースペクトル密
度関数は。 下記のようにそれデれ表わされる。 Ｐ、（ｗ、ｖ）　＝ＥＸＰ［−（ｗ”＋ｖ”）σ＋’ｌ
Ｆ（ｗ、ｖ）Ｆｔ（ｗ、ｖ）（ｌ６Ａ） Ｐ、（ｗ、ｖ）’　＝　ＥＸＰ［−（ｗ”＋ｖ”）　ｃ
ｒ　ｔ”ｌ　Ｆ（ｗ、ｖ）Ｆ本（ｗ、ｖ）式（ｌ６Ａ）
を式（ｌ６Ｂ）で除算することにより、下記のようにな
る。 Ｐ、（ｗ、す ｐ　、　（、、、＞　　−Ｅ　Ｘ　Ｐ　［−（ｗ　”　
ｖ　”　）　（σｒ　”　−σｍ　”　）　５　　　（
”　）上式の両側の対数を取り、項を整理して下記のよ
うになる。 空間周波数対（ｗ、ｖ）に対しで、上式（！８）の右辺
は所与の像対Ｇｌ（ＷＩＶ）及びＧ、（ｗ、ｖ）から演
算され得る。それ故、式（ｌ８）は、観察された像ｇ＋
（ｘ、ｙ）及びｇｓ（ｘ、ｙ）からσ−−σ−を決定す
るのに用いられる。原理的には、単一空間周波数点（ｗ
、ｖ）でのパワースペクトル密度を測定することで、σ
１２−σ１の値を決定するのには充分であるが、空間周
波数ドメインにおけるある領域について平均することに
より、より確実な評価が得られる。 式（ｌ８）の評価された平均は、下記のＣで表わさ得る
。 そしで、ＲはＰ、（ｗ、ｖ）　＝ｈ（ｗ、ｖ）の点を含
まない空間周波数ドメイン上の領域であり、Ａは領域凡
の部分である。それ故、ａｍ察されたｆｔｇｔ（ｘ、ｙ
）及びｇｓ（ｘ、ｙ）から拡がりパラメータσ、及びσ
。 間の拘束条件は式（ｌ８）から得られる。 σＩ′−σ、”＝　Ｃ（２０） この場合、１式に２個の未知数があり、拡がりリパラメ
ータσ、及びσ糞を解くために、別の式が、２個の別の
組のカメラパラメータ値（ＳＺｆ、、　Ｄ、）及び（５
ｔ、ｆｔ＋　Ｄｔ）から次のように求められる。 式（８）及び　観察像ｇ＋（ｘ、ｙ）及びｇｔ（ｘ、ｙ
）に対略する２個のカメラパラメータ組から次の２式か
得られる。 σＩ冨に＋Ｄ＋［−−１（２１八） ｆ、　　ｕ　　ｓ。 ｌｌ σ、璽に＊Ｄ＊［−−１（２１１’ｌ）ｆ、　　ｕ　　
ｓ。 これらの２式からカメラ−表面区画間の距離Ｕを消去す
ると１次の式が得られる。 σＩＩＩασ寥＋β　　　　　　　　　　（２２）ここ
で、 β＝に＋Ｄ＋［−”　　　−］　　　　　　　　（２３
Ｂ）ｆ皇　ｆ、　　ｓ、　　Ｓｔ 式σ、′ａ−σ２＝Ｃ及びσ−ασ２＋βは、共に２個
の未知変数て表わされた２個の式を構成している。 ここで、強調しておくべきことは、これらの２式が本発
明の基礎になることである。即ち、σ−−σｚ＝Ｃは、
観察像から得られた２個の拡がりパラメータ間の第１の
“拘束条件”を表わす、第２の式、即ちσ−ασ３＋β
は、単にカメラパラメータ値及びカメラ特性から得られ
る第２の“拘束条件”を表わす、拡がりパラメータ値σ
１及びσ２を決定するのに別のアプローチも存在する。 しかしながら、採用したアプローチの如何に拘らず、本
発明の方法は、（ｉ）拘束条件の１つは観察された像か
ら得られ、（ｉｉ）他の拘束条件はカメラパラメータ値
及びカメラ特性から得られる２ｆｌの拘束条件を導出を
伴う、このように導出された２個の式は、広がりパラメ
ータσ、及びσ２を得るために同時に解かれる０重要な
ことは、カメラパラメータ及びカメラ特性で表わされる
拡がりパラメータσ、及びσ２間の拘束条件を規定する
表現は、Ｕ察された像の解析のドメインに無関係に得ら
れることである。このようなドメインの例としては、フ
ーリエ、空間、Ｚ変換等を含む。 基本式（２０）及び（２２）から好適な実施例に対する
次の式が導出される。 （α２−１）σ１＋２αβσ２＋β”＝Ｃ（２４）上式
は拡がりパラメータσ２で表わされる２次式（即ち多項
式関数）であり、これに対する解法は下記で午えられる
。 一般的には、この式に対して２個の解決がある。しかし
ながら、もし両観察像ｇ　１（ｘ＋　ｙ　）及びｇｔ（
ｘ、ｙ）が同じカメラ口径の設定、即ちＤ＋＝Ｄ＊を通
して形成されるならば、特異な解法が得られる。また１
例えば２個のカメラ口径が不同（ｏ＋≠Ｄ、）であり、
焦点距離及び像検出器−第２の主平面間の距離が同じ（
ｆ＋＝　ｆｇ＝　ｓｔ＝　Ｓｔ）である場合、特異な解
法が得られる別の特別なケースが生じる。この場合、拡
がりパラメータσ、及びσ２の負の解だけが適用される
。 拡がりパラメータσ、及びσ２並びに確認したカメラパ
ラメータ組Ｓｌ＋ｆｌ、ＤＩ及びＳ１＋　ｍ　ｏｓを解
いで、式（２１＾）または（２１Ｂ）を基に表面区画か
らカメラ装置までの間隔又は距離Ｕが計算される。 または。 別の実施例としで、カメラ装置から所望の表面区画まで
の距離がそのカメラパラメータとして（Ｓ、１、Ｄ）及
び（Ｓ＋δｓ、ｆ＋δｆ、　Ｄ＋δＤ）を有するカメラ
装置により形成された一対の２次元像ｇｔ（ｘ、ｙ）及
びｇｔ（ｘ、ｙ）を用いて決定される。ここで、δＳ、
　δｆ、　δＤはそれぞれのパラメータ値の微小変化で
ある。少なくともこれらの１つは０でないようにすべき
である０式（８）から次の表現が得られる。 ｋＤ　　　　ｋＤ δσ＝−δＳ−−δｆ＋−δＤ　　　（２７Ｂ）ｓ！　
　　　ｆ”　　　　Ｄ 先に導出された式（ｌ４）から次の式が導出される。 δＰ（ｗ、ｖ）　＝−２（ｗ”＋　ｖ”）Ｐ（ｗ、ｖ）
　　ｃｒδｔｙ　　（２８）上式を変形すると、次の式
が得られる。 その右辺は下記のようにＣとして定義する。 原理上、空間周波数ドメインにおける単一点（ｗ、ｖ）
におけるＰ（ｗ、ｖ）及びδＰ（ｗ、ｖ）を測定してＣ
を計算できるが、前述したように、ａ察された像からＣ
をより確実に演算で評価できる。 ここで、前述のようにＲはδＰ（ｗ、ｖ）＝　０の点を
含まない空間周波数ドメインにおける領域である。そし
で、Ａは領域凡の部分である０式（２７Ｂ）、（２９）
及び（３１）から下記の式が得られる。 この式は、拡がりパラメータσで表わされた２次式であ
る。 上記の式（３２）を解くことにより、拡がりパラメータ
σは、周知の方法を用いて決定される。−船釣に２個の
解法があるが、カメラ口径りが像形成過程中に変化しな
ければ、即ちδＤ〜０ならば、σに対して特異な解法が
得られる。拡がりパラメータσから距離ｕは下記の式よ
り得られる。 本発明の主な実施例の理論的根拠を説明したので１次に
表面区画及びカメラ装置間の距離を決定する方法を説明
する。 実施に際しては、第３，４及び５図に示すように、種々
のタイプの装置が考えられる。第５図に示すように、像
形成過程に用いられるカメラ装置は、それぞれ異りだ組
のカメラパラメータで特徴付けられて同じ視点から表面
区画を見る２個の分離したカメラで良い０代りに、第４
図に示すように、可変のカメラパラメータを有する中−
のコンピュータ制御カメラ装置を用いることもできる。 両ケースの場合とも、第３ｃｉｉ１にブロック図て示す
一般的な構成を備える。 第３図の好適な実施例装置は、カメラ装置１、像捕捉装
置５及び像処理コンピュータ６を含むようになっている
。 カメラ装２１１は、好適な実施例では少なくとも３個の
カメラパラメータＳ％ｆ、　Ｄで特徴付けられるレンズ
系である像形成装置を含む。代りに、像形成のために像
形成ミラーを含む像形成装置を使用することも考えられ
る。第８図は、このような代りの装置を示し、カメラ装
Ｂｔ”’は１個のレンズ及びｌ＠のミラーを有する像形
成装置を含む。 好適な実施例では、ＣＣＤのようなディジタル像検出器
８が、カメラ装置の像検出器面を形成する。像検出器は
写真フィルムても良く、この場合後のディジタル化を必
要とする。従来のディジタル像捕捉装置５は、カメラ装
置ｌで発生される映像信号（ｖｓ）からディジタル像強
度マトリックスｇ（ｘ、ｙ）が得られるように用いるの
か好ましい。ここで、ｌ≦Ｘ≦ｍ及びｌ≦ｙ≦ｎ、整数
ｍ及びｎは像の大きさを特定する。第３図に示すように
、像処理コンピュータ６は、カメラパラメータの値を特
定する入力制御データに応答しで、それぞれのカメラパ
ラメータ値をセットするためにカメラ装置に制御信号を
発生する。 像捕捉後、像処理コンピュータは本発明の像処理方法に
より、ディジタル化像強度マトリックスｇ（ｘ、ｙ）を
処理する。 第４図は１本発明の方法を実施するのに用い得るカメラ
構成を示し、可変のカメラパラメータを有するコンピュ
ータ制御のカメラ装置を備えている。この装置は、カメ
ラ装置ｌ°、ディジタル捕捉！Ａ：　ｉｉ！１５及び像
処理コンピュータ６を含む、カメラは、レンズ系２、カ
メラ開口を与えるカメラ絞りｌＯ及び像検出器８を含む
、レンズ系は可変距離ｒて分離された２個のレンズＬ、
及びＬ２を含む、カメラ装設１°もレンズＬ２の位置コ
ントローラ１１．像検出器面位置コントローラ１２及び
カメラ口径コントローラ１３を含み、それでれ像処理コ
ンピュータ６から制御信号を受信し、それぞれのカメラ
パラメータを制御及び／又は測定する。カメラパラメー
タｓ、　ｆ％Ｄの測定は、′Ｓ″、′ｆ″、′Ｄ″とし
てラベルされたセンサにより行われる。これらのセンサ
は１周知の直接接触又は非接触式で良い、Ｌ２位置コン
トローラ１１はレンズＬ、及びＬ２間の距離ｒを可変す
ることにより、カメラ装置１′の有効焦点距離を制御す
る。像検出器面位置コントローラ１２は、カメラパラメ
ータＳを直接制御する。カメラ開口コントローラ１３は
カメラ口径りを制御する。 第４図のカメラ構成の主な利点は、コンピュータて制御
可能なパラメータを有する単に１個のカメラユニットを
必要とするだけであることである。 第５図は、第３図のカメラ装置の代りの実施例を示す。 この場合、ミラーにより同じ視点から３Ｄシーンの一対
の像を同時に形成するための２カメラ構造を有するカメ
ラ装置１”か示されている。この実施例では、カメラパ
ラメータ（ｓ、　ｆ、０）の組が、それぞれのカメラユ
ニットに対して異り、像形成以前にプリセ・ントされる
のが好ましく、ｍ４図のカメラ構成で必要とされるよう
に、像形成過程中変える必要はない。 第４及び５図のカメラ構造には、本発明の方法を用いて
決定される距離を可視的に表示するための表示装置１４
が設けられている。表示装置１４は、カメラパラメータ
等の値を数値表示するのと同様に、　３Ｄシーンの決定
される深度マツプの外観図をクラフィック表示するのに
適したブラウン管装置が好ましい。 次に、第６図を参照して本発明の方法の動作ステップを
説明する。像ｇ＋（ｘ、ｙ）はカメラパラメータＣ５ｌ
、　ｒ＋、０．）で求められ、第２の像ｇｇ（ｘ、ｙ）
はカメラパラメータ（ｓｇ、ｆ２、Ｄ２）で求められる
。 カメラパラメータＳが像形成過程（即ちＳ＋≠Ｓ−中に
変化する場合、像の大きさの正規化（“空間計測”の形
で）が、パラメータＳ、で得られる第１の像の点がパラ
メータＳ２て得られる第２の像の点に確実に対応させる
ために必要となる。 換言すれば、観察された像の大きさは、像検出器面の第
２の主平面Ｐ２からの距ａＳに比例するので、空間像計
測が必要である。それ故、全ての像か同じ大きさを持つ
ように、空間計測が行われる。好ましい実施例としては
ｓ＝１に相当する大きさが用いられる。 空間計測は１次の手順で行われる−　ｇ＋ｐ（ｘ、ｙ）
かｇ＋（ｘ、ｙ）の計測された像、ｇｔ＊（ｘ、ｙ）か
ｇｔ（ｘ、ｙ）の計測された像であるとすると、空間計
測のために次の変換を用い得る。 カメラパラメータｓ２がカメラパラメータｓ１よりも大
きい場合、ディジタル捕捉装置５は、ｇ＋ｐ（ｘ。 ｙ）よりもｇａｐ（ｘ、ｙ）をより高密度にサンプリン
グする。この特定の場合、ｇａ、（ｘ、ｙ）の値は、周
知の補間法を用いてｇ＋ｓ（Ｘ、ｙ）がサンプリングさ
れた同じ点で得られる。新たにサンプリングされたｇ＋
＋、（Ｘ＋ｙ）の像は、ｇ２□（ｘ、ｙ）と指定される
。 上述の処理動作が行われた後、必要な場合３Ｄシーンに
おける同じ表面区画″Ａ”のイメージ像に対応するｉｌ
及び第２の副像ｇ＋Ａ（Ｘ＋　ｙ）及びｇｘＡ（ｘ、ｙ
）が、第１及び第２の２次元像ｇｔｐ（ｘ＋ｙ）及びｇ
２ｐ（ｘ、ｙ）からそれぞれ選択される。これらの副像
ｇ＋Ａ（ｘ＋ｙ）及びｇｔＡ（ｘ、ｙ）は、カメラ装置
までの距離Ｕか決定されるシーンの表面区画″′Ａ″に
対応する。 前述の“オーバラップ効果”の好ましくない作用を緩和
するために（即ち副像の境界を交差して拡がる像ぼやけ
の作用を減少させるために）、それぞれの副像は適当な
“中心重み付け”されたマスクな乗算される。例えば、
拡がりが副像直径の０．２〜０．５倍であるガウスマス
クか用いられる。 この方法の段階で、副像ｇ　ｌＡ（ｘ　＋　ｙ　）及び
ｇａＡ（に、ｙ）は、以後“グレーレベル計測°°と称
する動作により、像強度の変化に関して正規化される。 グレーレベル計測は、　ｇ、Ａ（ｘ、ｙ）の平均値に対
する　　　−ｇ＋Ａ（ｘ、ｙ）の平均プレイ値の比で与
えられる定数に、ｇ２Ａ（ｘ、ｙ）のプレイ値を乗算す
ることにより行ねれる。 ｇｒＡｃＸ、ｙ）及びｇａＡ（ｘ、ｙ）のパワースペク
トル密度関数Ｐ、（ｗ、ｖ）及びＰ２（ＩＩＩＶ）が演
算され、ここでｗ、ｖは単位距離に対するラジアンで表
わされる空間周波数パラメータである。 ここで、式（ｌ９）のＨｋＣを演算する。 拡がりパラメータσ２は式（２５）から得られる。 この決定されたパラメータσ２を基にカメラ装置及び表
面区画間の距Ｉａｕが、下記に再表示する式（２６Ｂ）
を用いて決定される。 ここで、Ａ、＝　ｋ、Ｄ、ｓ、ｆ、、Ａ、＝＋　５２ｆ
Ｒ＊Ａユ＝　ｋＪ２（ｆ＊−８２） これに関連しで、カメラパラメータ値の小さな（即ち極
小）の変化を用いて距離Ｕを決定したい場合、上記の方
法に対して変形が在ることに留意すべきである。即ち、
これの変形は、 ｌ）量Ｃは１式（ｌ９）の代りに１式（３１）を用いて
演算される。 ２）拡がりパラメータσは、式（２５）の代りに１式（
３２）を用いて決定される。 ３）距ｊ１１１ｕは、式（２６Ｂ）の代りに、式（３３
）を用いて決定される。 これに関連しで、オートフォーカスされるべき３Ｄシー
ン及びカメラ装置の表面区画間の距離を決定する前述の
方法を用いで、カメラ装置をオートフォーカスする方法
を取入れる本発明の別の側面を説明するのか適当である
。 第６図おいで、上述の方法の１つにより表面区画及びカ
メラ装置間の距離Ｕを決定した後、レンズ系の有効焦点
距ｇｌｆ又は表面区画に対応する副像領域を集束させる
像検出器面の位ｇｌｓを決定するために、次のレンズ系
公式が用いられる。 本発明のもう１つの側面は、カメラ装置から測定される
３次元空間シーンの複数の表面区画の距離を並列動作で
同時に決定する方法である。カメラパラメータの異った
組て形成された像ｇ＋Ａ（ｘ、ｙ）及びｇａＡ（ｘ、ｙ
）に対しで、複数の表面区画に対応する副像は、ｌ≦ｉ
≦ｍ及び１≦ｊ≦ｎに対するｇ＋　ｔ、ｊ（ｘ、ｙ）及
びｇ□、ｊ（ｘ＋ｙ）により表わせ得る。ここで、それ
ぞれの（ｉ、ｊ）対は、シーンの特異な表面区画を特定
する。副像ｇ＋ｔ、ａ（ｘ＋ｙ）及びｇａｉ、ｉ（Ｘ＋
ｙ）に対応して・次の表現法が用いられる。 ｉ）フーリエ変換’　Ｇｒ　ｉ、　Ｊ（”Ｉｖ）、Ｃａ
ｔ、バｗ、ｖ）ｉｉ）　（ｉ、ｊ）番目の表面区画の集
束された副像は：Ｌ、　Ｊ（ｘ、ｙ） １ｉｉ）フォーカスされた副像のフーリエ変換：ｒｔ、
　Ｊ（！＋、Ｖ） ｉｖ）　　カメラの光学変換関数＝Ｈ口、ｊ（ｌ１，’
Ｖ）、Ｈｚｔ、ｊ（ｗ、ｖ） Ｖ）パワースペクトル密度関数：　Ｐ＋＋、　Ｊ（ｗ、
Ｖ）、Ｐ２１．　Ｊ（ＩＪ、Ｖ） ｖｉ）　　拡がりパラメータ＝σ口、Ｊ、σ２．．ｊｖ
ｉｔ）カメラからの距離：ｕｌｉ、ｊ（ｌ！合的に“深
度マツプ”としても知られている。） 第７Ａ及び７Ｂ図を基に、深度マツプ再生方法の動作ス
テップを説明する。 ２組の不同のカメラパラメータ（Ｓｔ、　Ｌ、ＤＩ）及
び（ｓ２、ｆ２、Ｏａ）を用いで、像ｇｔ（ｘ、ｙ）及
びｇｔ（ｘ、ｙ）がそれぞれ求められる。それぞれのｇ
ｔ（ｘ、ｙ）及びｇｔ（ｘ、ｙ）についで、前述したよ
うに、グレイレベル及び空間計測動作が行われる。 これらの像は、−組の対応する副像ｇ目、ｊ（Ｘ＋ｙ）
及びｇｇｔ、　Ｊ（Ｘ１３１）にそれデれ細分される。 副像のフーリエ変換ＧＩ１．　Ｊ（ＩＩＩＶ）、Ｇ＊ｒ
、　ｊ（ｌ１，Ｖ）及びパワースペクトル密度関数Ｐｓ
ｉ、　ｊ（”＋ｖ）、Ｐｔｔ、　ｊ（’＋’ｌ’）が演
算される。　ｌｈｉ、Ｊ（ｗ＋ｖ）、Ｐａｔ、Ｊ（ｗ、
ｖ）及びカメラパラメータ組（Ｓｔ、　ｆ＋、０＋）、
Ｃｓ２、ｆ２、Ｄａ）を基に、拡がりパラメータσ１．
ｊ（又はσ２□、、）が、前述したように演算される。 これらの拡がりパラメータ及びカメラパラメータ組を基
に、表面区画距離ｕ（、Ｊが前述した距離決定方法の１
つにより得られる。 ２次元像処理のこの方法により、３次元空間シーンの深
度マツプ再生が、リアルタイムで演算処理上効率的な方
法で得られる。 これに関連して本発明の原理により、形成された一対の
第１及び第２像からフォーカス改善された像を発生する
方法を説明する。再度、第７図を基に前述のように、深
度マツプｕｉ、ｊが得られる。 ｇ目、Ｊ（ｘ＋ｙ）及びｇ　＊　ｉ　、　ｊ　（Ｘ　＊
　３’　）に対応する光学変換関数Ｊ＋、　Ｊ（ｌ１，
Ｖ）　（又はＨｅｒ、　Ｊ（Ｗ、Ｖ））が、拡がりパラ
メータσｌｉ、ｊ（又はσ□、Ｊ）を基に決定される。 それぞれのフォーカス改善された副像に対する２次元フ
ーリエ変換Ｆｉ、　Ｊ（Ｗ、Ｖ）が、下記のように求め
られる。 Ｇ１１．Ｊ（ＷＩＶ）　　Ｇ’２ｉ、ｊ（ｌ’Ｊ＋Ｖ）
Ｆ、・”””　”　ｌｌ＋　ｉ、　＝（ｗ、Ｖ）＝　Ｈ
ｅｒ、　Ｊ（ＷＩＶ）　　（３５）シーンのそれぞれの
表面区画に対する改良され、た集束像ｆｔ、Ｊ（ｘ＋ｙ
）が、Ｆｒ、Ｊ（Ｗ、ｖ）の逆フーリエ変換を演算する
ことにより得られる０代りに、フォーカス改善された副
像ｆ＋、　Ｊ（Ｘ、ｙ）は周知の方法で逆コンボリュー
ション過程により空間ドメインで演算されるが、好適な
実施例では演算の簡略化のために空間周波数ドメインの
除算動作により実現される。フォーカス改善された副像
ｒ＋、Ｊ（ｘ＋ｙ）を組み合わせで、シーンの改善フォ
ーカスの副像ｆ（ｘ、ｙ）が得られる。 本発明の原理により得られた一対以上の２次元像を用Ｇ
１で、３Ｄシーンの表面区画のカメラ装置に対する距ｔ
ｌｌｌｕを決定するのも、本発明の範囲内である。した
がっで、異った組のカメラパラメータ値を用いてｎ個の
２次元像が得られると、距離Ｕのｎ−１の独立した評価
か行われ、これらの距離の平均値が距離の確実な評価を
与える。距離Ｕの独立の評価は、本発明の距離決定方法
を、それぞれの対がいずれの他の対にも含まれない少な
くとも１個の像を含む対状の像に適用することにより得
られ、また前述した全ての方法の性能は、２個の以上の
像を用いることにより改良される。 加えで、前述の方法は、得られた像及び副像のフーリエ
ドメイン解析に基いているが、別のドメイン（例えば空
間ドメイン、２−変換ドメイン等）て相応の解析を行う
ことも可悌である。フーリエドメインが簡易性のために
選ばれ、また信号処理上から特にパワースペクトル解析
が選ばれている。 距離決定及び深度マツプ再現方法の好ましい実施例とし
で、ガウス点拡がり関数により特徴付けられるカメラ装
置が用いたが、任意の点拡がり関数により特徴付けられ
得るカメラ装置を含むように、方法を変更することも本
発明の範囲内である。このような場合においで、拡がり
パラメータに対して導出される式は異る。以下に、任意
の点拡がり関数で特徴付けられるカメラ装とをモデルと
し、３０シーンにおける表面区画までの距離を決定する
１つのアプローチを説明する。 観測された像ｇ＋（ｘ、ｙ）、ｇａ（ｘ、ｙ）によるσ
１及びσ２間の第１の拘束条件が、後述するように得ら
れる。 観測された像ｇｔ（ｘ＋ｙ）、ｇｚ（ｘ、ｙ）に対する
光学変換関数は、それぞれ）ｉ　ｃｒ　、　（Ｗ、Ｖ）
及びＨｃｒｔ（ｗ、ｖ）により、それぞれ指定される。 式（ｌ３）を用いてパワースペクトル密度関数は２次に
ように表わされる。 Ｐ、（ｗ、ｖ）＝　Ｈ（ｒ、（ｗ、ｖ）Ｈ、％（ｗ、ｖ
）Ｆ（ｗ、ｖ）Ｆ本（ｗ、ｖ）（３６Ａ） Ｐ２（ｗ、ｖ）＝　　Ｈ（ｙ　、（ｗ、ｖ）Ｈ、ｙ　、
零（ｗ、ｖ）Ｆ（ｗ、ｖ）Ｆｔ（ｗ、ｖ）（３６Ｂ） 式（３６＾）を式（３６Ｂ）て除算することにより１次
の拘束条件が得られる。 重要なことは、この式が、観察された像ｇ＋（ｘ＋ｙ）
、　ｇｇ（ｘ、ｙ）のパワースペクトル密度関数により
拡がりパラメータσ、及びσ２間の第１の拘束条件を規
定することである。この式は、点拡がり関数かガウス形
式である場合に対する式（ｌ７）で規定された第１の拘
束条件に類似である。 任意の点拡がり関数ｈ（ｘ、ｙ）に対しては、拡がりパ
ラメータは下記のように分布ｈ（ｘ、ｙ）の第２の中心
モーメントの平方根として定義され得る。 ｃ−Ｅ／−づｃＡ

【（×−貸戸◆（ｙ−９）２】ｈ（ｘ
、ｙ）ｄｘｄｙｌ−）２ここで、（５ｉ、ｙ）は下記で
与えられる分布の量の中心である。 拡がりパラメータσは、下記のような関数ｔにより、ぼ
やけ円の直径ｄに関係付けられる。 ｄ＝ｔ　（σ）　　　−（４０） ここで、ｔはカメラキャリブレーションにより決定され
る。式（４０）においで、式（４）からカメラパラメー
タのｄを置き換えで、次の式が得られる。 上式（４１）を変形して次の式が得られる。 異った２ｉ１１Ｉのカメラパラメータ（ｓｌ、「１．０
＋）、Ｃｓｔ、［２，０２）に対しで、次の式が導出さ
れる。 Ｌ式（４４Ａ）、（４４Ｂ）から項Ｕを消去しで、次の
式か得られる。 ｔ（σ１）＝α’　ｔ（σ２）＋β’　　　　　　　（
４５）ここで、 式（４５）は２個の拡がりパラメータσ１及びσ２間の
第２の拘束条件である。この第２の拘束条件は、点拡が
り関数がガウス型式である場合に対する式（２２）で定
義される第２の拘束条件に相似である。ガウス点拡がり
関数の場合に対する式（２０）、（２２）のように、式
（３７）、（４５）は未知のσ８及びσ２の２個の基本
式を構成する。これらの式（３７）、（４５）を同時に
解くことにより、拡がりパラメータσ１及びσ２が得ら
れる。これにより、カメラ装置からの表面区画の距離ｕ
が式（２６＾）又は式（２６Ｂ）用いて演算される。 その他本発明の範囲内で当業者にと９て種々の変形が可
能なはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は２個の表面区画を含むシーン及び光軸に沿った
レンズ系及び像検出器を含むカメラ装置を示し、カメラ
装置の幾何学及びカメラパラメータを図示する斜視図で
ある。第２図は第１図の側　　、面図であり、好ましい
実施例に用いられるカメラ装置の幾何学及びカメラパラ
メータを図示する。 第３図はカメラ装置、ディジタル像捕捉装置及び像処理
コンピュータを示す本発明による装置のブロック図であ
る。第４図は第３図による装置のコンピュータ制御カメ
ラ装置のブロック図であり、レンズ系の焦点距離を可変
させるレンズ位置コントローラ、レンズ系の第２の主平
面及び像検出器面の距離を可変させる像検出器面位置コ
ントローラ及びカメラ開口の直径を可変させるカメラ開
口直径コントローラを図示する。第５図は同じ視点から
シーンの一対の２次元像を同時に形成し、それぞれのカ
メラ装置が少なくとも１個の不同値を有する１組のカメ
ラパラメータを用いる第３図による装置に対する別のカ
メラ装置のブロック図である。第６図は本発明の方法に
より、カメラ装置及びシーンの表面区画間の距離を決定
し、カメラ装置のオートフォーカスを行うステップを示
すフローチャートである。第７ａ及び７ｂ図は、一体に
なって所与のシーンの深度マツプを再生させ、その一対
の像からフォーカス改善された像を発生させるステップ
を示すフローチャートである。第８図は本発明のカメラ
装置の概略図であり、像形成ミラーを採用した別の像形
成装置の平面図である。 １・・・カメラ装置、　　２・・・レンズ系、　　３・
・・光軸４・・・像検出器面、　Ｌ、・・・第１のレン
ズ、Ｌ２・・・第２のレンズ、　Ｐ＋””第１の主平面
。 Ｐ２・・・第２の主平面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）３次元の空間シーンの表面区画及び像形成装置を含
   むカメラ装置間の距離を決定する方法であって、カメラ
   装置が、点拡がり関数と、全てが量的に決定可能で、１
   つ以上が像形成過程中に別の値にセットされ得て、少な
   くとも１つの別のカメラパラメータ値を有する第１及び
   第２組の３個のカメラパラメータとで特徴付けられるよ
   うになった前記距離決定方法において、 （ａ）第１の組のカメラパラメータを特徴とするカメラ
   装置を用いて３次元空間シーンの第１の２次元像を形成
   し、 （ｂ）第２の組のカメラパラメータを特徴とするカメラ
   装置を用いて前記３次元空間シーンの第２の２次元像を
   形成すると共に、この際前記第１及び第２の組のカメラ
   パラメータは少なくとも１個の別のカメラパラメータ値
   を有するようにし、 （ｃ）前記３次元シーンの表面区画にそれぞれ対応し、
   前記カメラ装置までの距離を決定すべき第１及び第２の
   副像を前記第１及び第２の２次元像から選択し、 （ｄ）前記第１及び第２の副像を基に、これらの副像に
   対応する前記点拡がり関数間の第１の拘束条件を導出し
   、 （ｅ）前記カメラパラメータの値を基に、前記拡がりパ
   ラメータ間の第２の拘束条件を導出し、 （ｆ）前記処理ステップ（ｄ）及び（ｅ）でそれぞれ導
   出された前記第１及び第２の拘束条件を用いて前記拡が
   りパラメータを決定し、 （ｇ）前記処理ステップ（ｆ）で決定された前記拡がり
   パラメータの少なくとも１個及び前記第１及び第２の組
   のカメラパラメータを基に、前記カメラ装置及び前記３
   次元空間シーン間の距離を決定することを特徴とする距
   離決定方法。 ２）前記カメラ装置がカメラ開口及び像検出器面を含み
   、前記像形成装置が第１及び第２の主平面並びに焦点距
   離で特徴付けられ、第２の主平面が前記第１の主平面に
   よりも前記像検出器面により近く、さらに前記カメラパ
   ラメータが、 （ｉ）前記第２の主平面及び前記像検出器面間の距離、 （ｉｉ）前記カメラ開口の直径、 （ｉｉｉ）前記像形成装置の前記焦点であることを特徴
   とする請求項１に記載の距離決定方法。 ３）処理ステップ（ａ）及び（ｂ）が、３個のカメラパ
   ラメータの少なくとも１個についでは別であるカメラパ
   ラメータ値のカメラ装置を用いて、３次元シーンの第１
   及び第２の２次元像の形成を含むことを特徴とする請求
   項２に記載の距離決定方法。 ４）処理ステップ（ｄ）が、 第１及び第２の副像にそれぞれ対応する第１及び第２の
   パワースペクトル密度関数の演算と、前記第１及び第２
   のパワースペクトル密度関数を用いた比の表現での公式
   化及びこの比を基に拡がりパラメータ間の第１の拘束条
   件の公式化と、を含むことを特徴とする請求項１記載の
   距離決定方法。 ５）処理ステップ（ｅ）が、３次元シーンの前記表面区
   画に対応するぼやけ円の直径及び前記拡がりパラメータ
   間の関係の公式化と、前記拡がりパラメータ間の前記第
   ２の拘束条件を導出すべき前記関係の利用とを含むこと
   を特徴とする請求項１に記載の距離決定方法。 ６）像形成装置が、レンズ系を含むことを特徴とする請
   求項２に記載の距離決定方法。 ７）像形成装置が、像形成ミラー系を含むことを特徴と
   する請求項２に記載の距離決定方法。 ８）点拡がり関数がガウス型であることを特徴とする請
   求項１記載の距離決定方法。 ９）カメラ装置及び３次元空間シーンの表面区画間の決
   定された距離が、 下記の処理ステップ、即ち、 （ｈ）前記３次元空間シーンの表面区画及び前記カメラ
   装置間の距離を決定し、 （ｉ）この処理ステップ（ｈ）で決定された前記距離を
   基に、前記カメラ装置の特徴及びカメラ構成から導出さ
   れた像形成装置の公式を使用して、（ｉ）前記像形成装
   置の焦点距離と（ｉｉ）前記表面区画をフォーカスさせ
   るレンズ面及び像検出器面間の距離との１つを決定し、 （ｊ）前記像形成装置の公式を使用して決定された値へ
   、前記処理ステップ（ｉ）で決定されたカメラパラメー
   タをセットする処理ステップを含む方法により、カメラ
   装置を自動的にフォーカスするために用いられることを
   特徴とする請求項２に記載の距離決定方法。１０）処理
   ステップ（ｉ）が、 変数が像形成装置の焦点距離と、カメラ装置及び３次元
   空間シーンの表面区画間の距離と、像検出器面及びフォ
   ーカスされた２次元副像用第２の主平面間の距離とを含
   む像形成装置の公式を用いて、前記像形成装置の焦点距
   離と、前記第２の主平面及び前記像検出器面間の距離と
   のうちの１つの決定を含むことを特徴とする請求項９に
   記載の距離決定方法。１１）像形成装置を含むカメラ装
   置から測定される３次元空間シーンの複数の表面区画の
   距離を決定するための方法であって、カメラ装置が、点
   拡がり関数と、全てが量的に決定可能で、１つ以上が像
   形成過程中に別の値にセットされ得て、少なくとも１つ
   の別のカメラパラメータ値を有する第１及び第２組の３
   個のカメラパラメータとで特徴付け得るようになった距
   離決定方法において、 （ｋ）第１の組のカメラパラメータを特徴とするカメラ
   装置を用いて３次元空間シーンの第１の２次元像を形成
   し、 （ｌ）第２の組のカメラパラメータを特徴とするカメラ
   装置を用いて前記３次元空間シーンの第２の２次元像を
   形成すると共に、この際前記第１及び第２の組のカメラ
   パラメータは少なくとも１個の別のカメラパラメータ値
   を有するようにし、 （ｍ）前記第１及び第２の２次元像を複数の２次元副像
   に分割し、前記第１の２次元像のそれぞれの２次元副像
   が前記第２の２次元像の１つの２次元副像に対応し、前
   記第１及び第２の２次元像のそれぞれの対応する２次元
   副像が前記３次元シーンの前記表面区画の１つに対応す
   るようにし、 （ｎ）それぞれの前記第１及び第２の対応する副像を基
   に、それぞれ前記第１及び第２の対応する副像に対応す
   る前記点拡がり関数の拡がりパラメータ間の第１の拘束
   条件を導出し、 （ｏ）それぞれの前記第１及び第２の対応する副像に対
   して、前記カメラパラメータの値を基にして前記カメラ
   パラメータ間の第２の拘束条件を導出し、 （ｐ）前記処理ステップ（ｎ）及び（ｏ）で導出された
   前記第１及び第２の拘束条件をそれぞれ用いて、それぞ
   れの前記第１及び第２の対応する副像に対して前記拡が
   りパラメータを決定し、 （ｑ）前記処理ステップ（ｐ）で決定された前記拡がり
   パラメータの少なくとも１つを基に、前記カメラ装置及
   び前記３次元空間シーンのそれぞれの前記表面区画間の
   距離を決定し、しかして前記３次元空間シーンの深度マ
   ップを得ることを特徴とする距離決定方法。１２）カメ
   ラ装置がカメラ開口及び像検出器面を含み、像形成装置
   が第１及び第２の主平面並びに焦点距離で特徴付けられ
   、前記第２の主平面が前記第１の主平面によりも前記像
   検出器面により近く、さらに３個のカメラパラメータが
   、 （ｉ）前記第２の主平面及び前記像検出器面間の距離、 （ｉｉ）前記カメラ口径、 （ｉｉｉ）前記像形成装置の前記焦点であることを特徴
   とする請求項１１に記載の距離決定方法。 １３）処理ステップ（ｋ）及び（ｌ）が、 ３個のカメラパラメータの少なくとも１つを別にするカ
   メラ装置を用いて、３次元シーンの第１及び第２の２次
   元像を形成することを含むことを特徴とする請求項１２
   に記載の距離決定方法。 １４）処理ステップ（ｎ）が、 それぞれの第１及び第２の対応する副像にそれぞれ対応
   する第１及び第２のパワースペクトル密度関数を演算し
   、 それぞれ前記第１及び第２の対応する副像に対応する前
   記第１及び第２のパワースペクトル密度関数を用いて、
   それぞれ前記第１及び第２の対応する副像に対応する比
   の表現として公式化し、それぞれの前記第１及び第２の
   副像に対する前記比表現を基に、それぞれの前記第１及
   び第２の対応する副像に対する前記拡がりパラメータ間
   の前記第１の拘束条件を公式化することを含むことを特
   徴とする請求項１１に記載の距離決定方法。 １５）処理ステップ（ｏ）が、 ぼやけ円の直径及びカメラ装置の拡がりパラメータ間の
   関係の公式化し、 それぞれ第１及び第２の対応する副像に対して前記拡が
   りパラメータ間の第２の拘束条件を導出する関係を使用
   することを含むことを特徴とする請求項１１記載の距離
   決定方法。１６）像形成装置がレンズ系を含むことを特
   徴とする請求項１２に記載の距離決定方法。１７）像形
   成装置が、像形成ミラー系を含むことを特徴とする請求
   項１２に記載の距離決定方法。 １８）点拡がり関数がガウス型であることを特徴とする
   請求項１１に記載の距離決定方法。 １９）それぞれ第１及び第２の対応する副像に対応する
   拡がりパラメータが、下記の処理ステップ、即ち、 第１及び第２の像の少なくとも１つに対してそれぞれの
   第１及び第２の対応する副像に対応する処理ステップ（
   ｐ）で決定される前記拡がりパラメータを基に、それぞ
   れの前記第１及び第２の対応する副像に対応するカメラ
   装置の光学変換関数を決定し、 それぞれの前記第１及び第２の対応する副像の２次元フ
   ーリエ変換を演算し、 それぞれの対応する前記第１及び第２の副像に対する前
   記カメラ装置の変換関数及びそれぞれの前記第１及び第
   ２の副像の対応する２次元フーリエ変換を基に、前記カ
   メラ装置の対応する光学変換関数でそれぞれの２次元フ
   ーリエ変換を除算して、それぞれのフォーカス改善され
   た前記第１及び第２の対応する副像に対して前記２次元
   フーリエ変換を演算し、 フォーカス改善された前記２次元副像を与えるために、
   この処理ステップで決定されたそれぞれの前記２次元フ
   ーリエ変換に対する逆フーリエ変換を演算し、 フォーカス改善された前記２次元像を形成するために、
   それぞれのフォーカス改善された前記２次元副像を合成
   する処理ステップを具備する方法により、前記第１及び
   第２の２次元像からフォーカス改善された前記２次元像
   を発生するのに用いられることを特徴とする請求項１１
   に記載の距離決定方法。 ２０）３次元シーンの表面区画及びカメラ装置間の距離
   決定装置において、 （ａ）像検出器面と、カメラ開口と、第１及び第２の主
   平面並びに焦点距離で特徴付けられる像形成装置とを含
   み、前記第２の主平面は前記第１の主平面よりも前記像
   検出器面により近く、 （ｉ）前記第２の主平面及び像検出器面間の距離、 （ｉｉ）前記カメラの口径、 （ｉｉｉ）前記像形成装置の焦点距離の少なくとも３つ
   のカメラパラメータを有するカメラ装置と、 （ｂ）少なくとも１つは別のパラメータ値である一組の
   カメラパラメータ値を用いて、前記像検出器面に表面区
   画の２次元像を形成するために、前記カメラパラメータ
   の少なくとも１つの値を変化させる手段と、 （ｃ）この手段で与えられた前記カメラパラメータ値の
   変化を含むそれぞれの前記カメラパラメータの値を量的
   に測定する手段と、 （ｄ）前記像検出器から２次元像を捕捉し、それぞれの
   捕捉された前記２次元像に対応するディジタル像データ
   を発生させる手段と、 （ｃ）前記ディジタル像データを受信し、このデータを
   前記表面区画及び前記カメラ装置間の距離を決定するた
   めに処理する像処理コンピュータとを具備することを特
   徴とする距離決定装置。 ２１）カメラパラメータの値及びこのカメラパラメータ
   の変化を表示する表示手段をさらに具備することを特徴
   とする請求項２０に記載の距離決定方法。 ２２）像形成装置が、レンズ系を具備することを特徴と
   する請求項２０に記載の距離決定装置。 ２３）像形成装置が、像形成ミラー系を具備することを
   特徴とする請求項２０に記載の距離決定装置。 ２４）像検出器面が、ＣＣＤを具備することを特徴とす
   る請求項２０に記載の距離決定装置。 ２５）像検出器面が、写真フィルムを具備することを特
   徴とする請求項２０に記載の距離決定装置。 ２６）表示手段が、ブラウン管を具備することを特徴と
   する請求項２１に記載の距離決定装置。