JPH05209730A - Image processing apparatus - Google Patents

Image processing apparatus

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Publication number
JPH05209730A
JPH05209730A JP4016724A JP1672492A JPH05209730A JP H05209730 A JPH05209730 A JP H05209730A JP 4016724 A JP4016724 A JP 4016724A JP 1672492 A JP1672492 A JP 1672492A JP H05209730 A JPH05209730 A JP H05209730A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
focal length
camera
zoom lens
picking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4016724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Ishikawa
川 実 石
Mutsumi Watanabe
辺 睦 渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4016724A priority Critical patent/JPH05209730A/en
Publication of JPH05209730A publication Critical patent/JPH05209730A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure the three-dimensional position and the like of a body by using one image pickup device, and picking up the similar image so that the viewing difference due to monocular vision is eliminated. CONSTITUTION:A zoom lens 2, which expands and reduces the image, is attached to a TV camera 1 for picking up an image. The image having the parallax for the same object are obtained by changing the focal distance of the zoom lens and picking up the image. A body 8 is measured based on this image and each focal distance at the time when the image is picked up.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像撮像装置(例えば
TVカメラ)を用いて、物体(被測定物)の3次元位置
や距離等の計測を行うようにした画像処理装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image processing device for measuring the three-dimensional position and distance of an object (object to be measured) using an image pickup device (for example, TV camera).

【0002】[0002]

【従来の技術】TVカメラを使用して物体の3次元位置
や距離等の計測を行うには、共通視野がありかつ視差の
ある2枚以上の画像が必要となる。
2. Description of the Related Art In order to measure a three-dimensional position or distance of an object using a TV camera, two or more images having a common visual field and parallax are required.

【0003】このため、従来、物体の3次元位置や距離
等の計測には、2台のTVカメラを用いて行うステレオ
視が一般に行われていた。即ち、同一焦点距離のレンズ
を夫々取付けた2台のTVカメラを、光軸が互いに平行
で俯角が0度となるように、かつ等しい高さに設置して
同一対象物(物体)を2方向から撮像し、この時に得ら
れる2枚の画像から求められる視差によって、物体の3
次元位置や距離等を計測するようになされていた。
For this reason, conventionally, stereoscopic vision using two TV cameras has been generally performed for measuring the three-dimensional position and distance of an object. That is, two TV cameras, each having a lens with the same focal length, are installed at equal heights so that the optical axes are parallel to each other and the depression angle is 0 degree, and the same object (object) is placed in two directions. The image of the object is captured, and the parallax obtained from the two images obtained at this time causes the 3
It was designed to measure dimensional position and distance.

【0004】この従来例の光学系を図4に示す。ここ
に、aは2台のTVカメラ間の間隔、fは各TVカメラ
の焦点距離(共通)、Lは撮像面から物体mまでの距離
を夫々示し、各TVカメラの光軸は、互いに平行かつ俯
角が0度で、しかも同一高さとなるように設置してあ
り、この光軸と該光軸に向けて物品mから降ろした垂線
との交点をQ1 ,Q2 としている。
FIG. 4 shows an optical system of this conventional example. Here, a is the distance between the two TV cameras, f is the focal length of each TV camera (common), L is the distance from the imaging surface to the object m, and the optical axes of the TV cameras are parallel to each other. Further, they are installed so that the depression angle is 0 degree and they are at the same height, and the intersections of this optical axis and the perpendicular drawn from the article m toward the optical axis are designated as Q 1 and Q 2 .

【0005】そして、一方のTVカメラの撮像面に物体
mが撮像された時の位置をm1 、このTVカメラのレン
ズの中心からこの位置m1 までの距離をs1 、他方のT
Vカメラの撮像面に物体mが撮像された時の位置を
2 、このTVカメラのレンズの中心からこの位置m2
までの距離をs2 とすると、両者の視差Sは、 S=s1 〜s2 =(線分Q1 m〜線分Q2 m)f/(L−f) =a・f/(L−f) で現され、この式から距離Lを求めることができる(例
えば、コンピュータビジョン 42−4、1986年5
月22日発行等参照)。
Then, the position when the object m is imaged on the image pickup surface of one TV camera is m 1 , the distance from the center of the lens of this TV camera to this position m 1 is s 1 , and the other T
The position when the object m is imaged on the imaging surface of the V camera is m 2 , and this position m 2 is from the center of the lens of this TV camera.
If the distance to is s 2 , the parallax S between them is S = s 1 to s 2 = (line segment Q 1 m to line segment Q 2 m) f / (L−f) = a · f / (L -F), and the distance L can be obtained from this formula (for example, Computer Vision 42-4, May 1986 5).
Please refer to the issue on the 22nd of March.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の場合、物体の計測に際して2台のTVカメラが必
要であり、このことは、TVカメラ2台を支えることが
できるようにした構造的にかなり複雑でかつ堅牢な雲台
が必要となってしまう。また、TVカメラ2台から生じ
る観測点の違いのため、同一物体の同一点でも画像とし
た時の濃度値が変化し、しかも物体の見え方も違って相
似形にならないため、3次元位置計測を行う際に検出す
る特徴点が限定されてしまうといった問題点があった。
However, in the case of the above-mentioned conventional example, two TV cameras are necessary for measuring an object, which is structurally designed so that two TV cameras can be supported. It requires a fairly complex and robust head. Also, because of the difference in the observation points generated by two TV cameras, the density value of the same object at the same point changes when it is made into an image, and the appearance of the object also differs, so that it is not a similar shape There is a problem in that the feature points to be detected when performing is limited.

【0007】本発明は上記に鑑み、1台の固定した画像
撮像装置(例えばTVカメラ)を使用して、即ち単眼に
より見え方の違いをなくした相似形の撮像により、物体
の3次元位置等の計測を行うことができるようにしたも
のを提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention uses a single fixed image pickup device (for example, a TV camera), that is, by taking an image of a similar shape in which the difference in appearance is eliminated by a single eye, the three-dimensional position of an object, etc. The purpose is to provide a device that enables measurement of.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る画像処理装置は、画像を撮像する画像
撮像装置に画像を拡大及び縮小させるズームレンズを取
付け、このズームレンズの焦点距離を変えて撮像するこ
とによって得られる同一対象物に対する拡大率もしくは
縮小率を変化させた画像とこの撮像時の各焦点距離から
物体の計測を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention has a zoom lens for enlarging and reducing an image attached to an image pickup apparatus for picking up an image, and a focal length of the zoom lens. It is characterized in that the object is measured from an image obtained by changing the magnification and the magnification ratio of the same object, and the focal length at the time of this imaging.

【0009】[0009]

【作用】上記のように構成した本発明によれば、ある地
点である焦点距離で撮像することによって得られた画像
と、同地点で他の焦点距離で撮像することによって得ら
れた同一対象物に対する画像とは、対象物の見え方が同
じで大きさが異なる相似形となり、しかもこの相似形の
両画像と撮像時の各焦点距離とから位置計測における未
知数を求めることができる。
According to the present invention configured as described above, an image obtained by picking up an image at a certain focal point and a same object obtained by picking up an image at another focal point at the same point. The image with respect to is a similar shape in which the appearance of the object is the same but the size is different, and the unknown number in position measurement can be obtained from both images of this similar shape and the focal lengths at the time of imaging.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図3を参
照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0011】図1は、本実施例のブロック図を示すもの
で、画像を撮像するTVカメラ1には、画像を拡大及び
縮小するズームレンズ2が取付けられている。このズー
ムレンズ2は、焦点距離移動部3によって、その焦点距
離が移動できるようなされているとともに、焦点距離を
検出する焦点距離検出部4が備えられている。
FIG. 1 is a block diagram of this embodiment. A TV camera 1 for picking up an image is provided with a zoom lens 2 for enlarging and reducing the image. The zoom lens 2 is configured such that its focal length can be moved by the focal length moving unit 3, and also has a focal length detecting unit 4 for detecting the focal length.

【0012】一方、TVカメラ1には、A/D変換器5
が接続され、このA/D変換器5には、2枚分の画像を
記憶することができるようにしたフレームメモリ6に接
続されている。これによって、TVカメラ1から出力さ
れる映像信号は、このA/D変換器5によってデジタル
信号に変換されてフレームメモリ6に記憶されるような
されている。
On the other hand, the TV camera 1 includes an A / D converter 5
Is connected to the A / D converter 5, which is connected to a frame memory 6 capable of storing two images. As a result, the video signal output from the TV camera 1 is converted into a digital signal by the A / D converter 5 and stored in the frame memory 6.

【0013】また、前記フレームメモリ6に書き込まれ
たデータを読み取る中央制御処理装置7が備えられてい
るとともに、この中央制御処理装置7によって前記焦点
距離移動部3に指令が与えられ、かつズームレンズ2の
焦点距離をこの中央制御処理装置7で読み取ることがで
きるようなされている。
A central control processing unit 7 for reading the data written in the frame memory 6 is provided, and a command is given to the focal length moving unit 3 by the central control processing unit 7 and a zoom lens is also provided. The focal length of 2 can be read by the central control processing unit 7.

【0014】次に上記実施例の使用例について説明す
る。
Next, an example of use of the above embodiment will be described.

【0015】先ず、被測定物たる物体8をTVカメラ1
によって撮像するのであるが、この時、撮像前に中央制
御処理装置7によって、ズームレンズ2の焦点距離を焦
点距離検出部4を介して読み込んでおく。そして、撮像
によりTVカメラ1から出力される画像信号を、A/D
変換器5によってデジタル信号に変化し、フレームメモ
リ6に記憶させる。
First, the object 8 to be measured is set on the TV camera 1
At this time, the central control processing unit 7 reads the focal length of the zoom lens 2 through the focal length detection unit 4 before the image is captured. Then, the image signal output from the TV camera 1 is picked up by the A / D
It is converted into a digital signal by the converter 5 and stored in the frame memory 6.

【0016】次に、中央制御処理装置7によって、拠点
距離移動部3に指令を与えて、ズームレンズ2の焦点距
離を変化させ、前記と同様にして、変化後の焦点距離を
読み込むとともにTVカメラ1からの画像信号を、A/
D変換器5を通してフレームメモリ6に記憶させる。
Next, the central control processing unit 7 gives a command to the base distance moving unit 3 to change the focal length of the zoom lens 2 and, in the same manner as described above, reads the changed focal length and the TV camera. The image signal from 1 is A /
The data is stored in the frame memory 6 through the D converter 5.

【0017】この時の焦点距離を変化させて物体8を撮
像した時の光学系を図2に示す。ここに、Oは光学系中
心軸を、hは物体8の大きさ(高さ)を、Lは撮像面か
ら物体8までの距離を夫々示している。
FIG. 2 shows an optical system when the object 8 is imaged by changing the focal length at this time. Here, O represents the central axis of the optical system, h represents the size (height) of the object 8, and L represents the distance from the imaging surface to the object 8.

【0018】そして、1回目に物体8を撮像した時にフ
レームメモリ6に記憶された物体8の大きさをhs 、こ
の時の焦点距離検出部4により得られた焦点距離を
s 、焦点距離を変えて2回目に物体8を撮像した時に
フレームメモリ6に記憶された物体8の大きさをhe
この時の焦点距離検出部4により得られた焦点距離をf
eとすると、これらの関係は、 hs /h=fs /(L−fs ) he /h=fe /(L−fs ) と現すことができ、この式から距離L及び物体8の大き
さ(高さ)hを求めることができる。
When the object 8 is first imaged, the size of the object 8 stored in the frame memory 6 is h s , the focal length obtained by the focal length detector 4 at this time is f s , and the focal length is And the size of the object 8 stored in the frame memory 6 when the object 8 is imaged for the second time is changed to h e ,
The focal length obtained by the focal length detector 4 at this time is f
When e, these relationships, h s / h = f s / (L-f s) h e / h = f e / (L-f s) and it can reveal, the distance L and the object from the equation The size (height) h of 8 can be obtained.

【0019】物体8の位置を計測するには、物体8の特
徴点を検出して同一点と判断すれば良く、2枚の共通部
分の画像から物体8の特徴点となるエッジや角点等を検
出することによってこれを行うことができる。
In order to measure the position of the object 8, it is sufficient to detect the characteristic points of the object 8 and determine that they are the same point. From the images of the two common portions, the edges and corner points that are the characteristic points of the object 8 are detected. This can be done by detecting

【0020】例えば、図3は、焦点距離を変化させる前
後のフレームメモリ6に記憶された物体8の画像を中央
制御処理装置7によって、ハイパスフィルタの処理を施
して線画像にしたものを示し、物体8の角点である焦点
距離変化前の角点P11を特徴点として、焦点距離変化後
の画像からこれに対応する角点P21を検出する場合は、
焦点距離変化前の画像の点<P12,P11,P14を含む小
領域と、焦点距離変化後の画像の点<P22,P21,P24
を含む小領域とでの相関を求めて1番相関の高い点を物
体8の同一点として検出することができる。
For example, FIG. 3 shows an image of the object 8 stored in the frame memory 6 before and after changing the focal length, which is subjected to high-pass filter processing by the central processing unit 7 to form a line image. When the corner point P 11 before the focal length change, which is the corner point of the object 8, is used as the feature point, and the corresponding corner point P 21 is detected from the image after the focal length change,
Small area including points <P 12 , P 11 , P 14 of image before focal length change and points <P 22 , P 21 , P 24 of image after focal length change
The point having the highest correlation can be detected as the same point on the object 8 by obtaining the correlation with the small area including the.

【0021】なお、画像撮像装置としてはTVカメラ以
外ビデオカメラ等、ズームレンズを取付けて使用できる
ものであれば何でもよい。
As the image pickup device, any device such as a video camera other than a TV camera can be used as long as a zoom lens can be attached and used.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
複数台の画像撮像装置を必要とせずに1台の画像撮像装
置で、即ち単眼によって物体の距離や3次元位置の計測
を行うことができ、これによって画像撮像装置を支える
雲台の構造を1台分の比較的簡単な構造でそれ程堅牢な
ものとする必要をなくすとともに、複数台の画像撮像装
置の観測点の違いから生じる物体の見え方の違いをなく
して、複数画像から物体の特徴となる点を補正処理を施
すことなく検出することができるといった効果がある。
Since the present invention has the above-mentioned structure,
It is possible to measure the distance and the three-dimensional position of an object with one image pickup device, that is, with a single eye, without requiring a plurality of image pickup devices. It eliminates the need to be relatively robust with a relatively simple structure for the platform and eliminates the difference in the appearance of the object caused by the difference in the observation points of multiple image capturing devices, and There is an effect that the point can be detected without performing the correction process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、作用の説明に付する光学系を示す図。FIG. 2 is a diagram similarly showing an optical system for explaining the operation.

【図3】焦点距離を変化させる前後の物体の画像の一例
を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of images of an object before and after changing a focal length.

【図4】従来例の作用の説明に付する光学系を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an optical system for explaining an operation of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 TVカメラ(画像撮像装置) 2 ズームレンズ 3 焦点距離移動部 4 焦点距離検出部 5 A/D変換器 6 フレームメモリ 7 中央制御処理装置 8 物体(被測定物) 1 TV camera (image pickup device) 2 Zoom lens 3 Focal length moving unit 4 Focal length detection unit 5 A / D converter 6 Frame memory 7 Central control processing unit 8 Object (measurement object)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】画像を撮像する画像撮像装置に画像を拡大
及び縮小させるズームレンズを取付け、このズームレン
ズの焦点距離を変えて撮像することによって得られる同
一対象物に対する拡大率もしくは縮小率を変化させた画
像とこの撮像時の各焦点距離から物体の計測を行うよう
にしたことを特徴とする画像処理装置。
1. A zoom lens for enlarging and reducing an image is attached to an image pick-up device for picking up an image, and a zoom ratio or a reduction ratio for the same object obtained by changing the focal length of the zoom lens and taking an image is changed. An image processing apparatus characterized in that an object is measured from the image thus obtained and each focal length at the time of image pickup.
JP4016724A 1992-01-31 1992-01-31 Image processing apparatus Pending JPH05209730A (en)

Priority Applications (1)

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JP4016724A JPH05209730A (en) 1992-01-31 1992-01-31 Image processing apparatus

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JP4016724A JPH05209730A (en) 1992-01-31 1992-01-31 Image processing apparatus

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014122871A (en) * 2012-12-21 2014-07-03 Zong Jing Investment Inc Ranging method and computer program product
CN109443319A (en) * 2018-12-21 2019-03-08 联创汽车电子有限公司 Barrier range-measurement system and its distance measuring method based on monocular vision

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