JPH0579838A - 測距方法及び測距装置 - Google Patents
測距方法及び測距装置Info
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- JPH0579838A JPH0579838A JP3241289A JP24128991A JPH0579838A JP H0579838 A JPH0579838 A JP H0579838A JP 3241289 A JP3241289 A JP 3241289A JP 24128991 A JP24128991 A JP 24128991A JP H0579838 A JPH0579838 A JP H0579838A
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- lens
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
- G02B7/365—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals by analysis of the spatial frequency components of the image
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
- H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/80—Exterior conditions
- B60G2400/82—Ground surface
- B60G2400/823—Obstacle sensing
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- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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- B60G2401/142—Visual Display Camera, e.g. LCD
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- B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
- B60G2800/22—Braking, stopping
- B60G2800/222—Braking, stopping during collision
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- B60G2800/24—Steering, cornering
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- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、画像入力部から入力される画像を
処理して画像データを得る測距方法に関し、同一光軸上
におけるボケ量の異なる２枚の観測画像から単眼で簡単
に距離データを算出する。 【構成】 入力されたボケ量の異なる２つの観測画像Ｉ
ｓ，Ｉｓ′に各々フィルタ（ガボール関数）を施し、周
波数空間での特定周波数ｋごとの各々の出力画像Ｆｓ，
Ｆｓ′を得る（処理Ｓ１乃至Ｓ４）。出力画像Ｆｓ，Ｆ
ｓ′とボケ半径ｓとの関係を表す（６）式、及びボケ半
径ｓとレンズから物体までの距離ａとの関係を表す
（０）式に基づき、各々の数値を代入して計算すること
により（処理Ｓ５）、あるいは予め実際の実験的キャリ
ブレーションによって作成しておいた観測量と物体まで
の距離に関する変換用テーブルを参照して（処理Ｓ
６）、物体までの距離データを算出する。
処理して画像データを得る測距方法に関し、同一光軸上
におけるボケ量の異なる２枚の観測画像から単眼で簡単
に距離データを算出する。 【構成】 入力されたボケ量の異なる２つの観測画像Ｉ
ｓ，Ｉｓ′に各々フィルタ（ガボール関数）を施し、周
波数空間での特定周波数ｋごとの各々の出力画像Ｆｓ，
Ｆｓ′を得る（処理Ｓ１乃至Ｓ４）。出力画像Ｆｓ，Ｆ
ｓ′とボケ半径ｓとの関係を表す（６）式、及びボケ半
径ｓとレンズから物体までの距離ａとの関係を表す
（０）式に基づき、各々の数値を代入して計算すること
により（処理Ｓ５）、あるいは予め実際の実験的キャリ
ブレーションによって作成しておいた観測量と物体まで
の距離に関する変換用テーブルを参照して（処理Ｓ
６）、物体までの距離データを算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の像をレンズを介
して撮像面上に形成するＴＶカメラ等の画像入力部によ
り物体の画像を得て、入力される画像を処理して物体か
らレンズまでの距離データを得る測距方法及び測距装置
に係り、特には同一光軸上の微小距離離れた位置におけ
るボケ量の異なる２枚の観測画像から単眼で簡単に距離
データを得る測距方法及び測距装置に関する。
して撮像面上に形成するＴＶカメラ等の画像入力部によ
り物体の画像を得て、入力される画像を処理して物体か
らレンズまでの距離データを得る測距方法及び測距装置
に係り、特には同一光軸上の微小距離離れた位置におけ
るボケ量の異なる２枚の観測画像から単眼で簡単に距離
データを得る測距方法及び測距装置に関する。
【０００２】測距方法には幾つかの試みがなされてお
り、人間の視覚系に類似したものは未だない状況にある
が、産業分野ではニーズが多く、何らの方策を施さなけ
れば様々な自動化には貢献できない状況にある。特に自
律走行車などの視覚システムとして使用される場合に
は、自ら外界の状況を即座に判断し自律的に目的地まで
走行しなければならないのであり、走路上の障害物など
に出会った場合には停止／回避などを行う必要がある。
こういった応用に対しては、路上の状況を即座に判断で
きる機能と、障害物までの距離を正確に判断できる機能
が必要とされる。
り、人間の視覚系に類似したものは未だない状況にある
が、産業分野ではニーズが多く、何らの方策を施さなけ
れば様々な自動化には貢献できない状況にある。特に自
律走行車などの視覚システムとして使用される場合に
は、自ら外界の状況を即座に判断し自律的に目的地まで
走行しなければならないのであり、走路上の障害物など
に出会った場合には停止／回避などを行う必要がある。
こういった応用に対しては、路上の状況を即座に判断で
きる機能と、障害物までの距離を正確に判断できる機能
が必要とされる。
【０００３】
【従来の技術】近年、ＴＶカメラ等の画像入力機器から
入力された画像を計算機処理することで距離画像データ
を得て、ファクトリ・オートメーション分野での視覚検
査やロボットの制御等に利用されるようになってきてい
る。
入力された画像を計算機処理することで距離画像データ
を得て、ファクトリ・オートメーション分野での視覚検
査やロボットの制御等に利用されるようになってきてい
る。
【０００４】最近では、画像処理による方法としては複
数台のＴＶカメラを使用し、入力された画像間の対応点
を探索し、その合致点とＴＶカメラの離れている距離、
視差から三角測量の原理で物体までの距離を求める方法
が提案されている。
数台のＴＶカメラを使用し、入力された画像間の対応点
を探索し、その合致点とＴＶカメラの離れている距離、
視差から三角測量の原理で物体までの距離を求める方法
が提案されている。
【０００５】一方、画像処理によらない方法としては、
レーザを使用したポインティング・デバイスなどによっ
て物体までの距離を求める方法も土木、建築業界で多く
使用されてきている。また、レーザを走査して二次画の
画像の形式で距離データを得るレンジ・センサやレンジ
・ファインダが製品化されている状況にある。
レーザを使用したポインティング・デバイスなどによっ
て物体までの距離を求める方法も土木、建築業界で多く
使用されてきている。また、レーザを走査して二次画の
画像の形式で距離データを得るレンジ・センサやレンジ
・ファインダが製品化されている状況にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
測距方法の中で、前者の画像処理による場合、少なくと
も２つのＴＶカメラから入力される画像を利用し、各々
の画像間でどの画素が対応するかを計算により探索する
ものである。そして、このステレオ視による方法では、
対応点を探索するのに相関法やダイナミックプログラミ
ング法等が提案され試みられてきている。
測距方法の中で、前者の画像処理による場合、少なくと
も２つのＴＶカメラから入力される画像を利用し、各々
の画像間でどの画素が対応するかを計算により探索する
ものである。そして、このステレオ視による方法では、
対応点を探索するのに相関法やダイナミックプログラミ
ング法等が提案され試みられてきている。
【０００７】しかしながら、この方法では、三次元空間
の状況が即座に認識できるという特徴がある反面、全画
面を走査する必要があってデータ量が大きくなり距離デ
ータを計算する時間がかかり過ぎ、しかも画像の濃淡変
化の激しい部分（エッジなど）に着目した距離を求める
ことが精一杯であって、ノイズの影響も受けやすく、完
全な距離画像データを得ることができないという欠点が
あった。
の状況が即座に認識できるという特徴がある反面、全画
面を走査する必要があってデータ量が大きくなり距離デ
ータを計算する時間がかかり過ぎ、しかも画像の濃淡変
化の激しい部分（エッジなど）に着目した距離を求める
ことが精一杯であって、ノイズの影響も受けやすく、完
全な距離画像データを得ることができないという欠点が
あった。
【０００８】また、上記後者の画像処理によらない方法
であるレンジ・ファインダにおいては、二次元の距離デ
ータを抽出できるが、データの解像度を得ることが困難
であるという欠点と、三次元データを得るまでの時間が
かかり過ぎるという欠点があった。
であるレンジ・ファインダにおいては、二次元の距離デ
ータを抽出できるが、データの解像度を得ることが困難
であるという欠点と、三次元データを得るまでの時間が
かかり過ぎるという欠点があった。
【０００９】このように、完全な距離画像データを得る
ことのできる方式は未だ皆無であると言える。今後、我
々人間の視覚系のように三次元空間上の距離感をもった
視覚センサは、種々多様な産業分野においても必要とな
ることは明白である。
ことのできる方式は未だ皆無であると言える。今後、我
々人間の視覚系のように三次元空間上の距離感をもった
視覚センサは、種々多様な産業分野においても必要とな
ることは明白である。
【００１０】本発明は、単眼でも簡単に人間程度以上の
測距を効率的に高速に行うことができる測距方法及びそ
の測距装置を提供することを目的とする。
測距を効率的に高速に行うことができる測距方法及びそ
の測距装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る測距方法の
手段は次の通りである。処理ＳＴ１（図１の原理フロー
チャート参照、以下同じ）は、物体に対するレンズの位
置もしくは撮像面の位置あるいはこれら両者の位置を同
一光軸上で微小距離Δｚだけ異ならせることで、画像入
力部からボケ量の異なる２枚の観測画像ＩS 、ＩS ′を
入力する画像入力処理、処理ＳＴ２は、前記入力した２
枚の観測画像ＩS 、ＩS ′に対し、それぞれ式Ａ、Ｂで
示されるフィルタリングを施して、２枚の出力画像
ＦS 、ＦS ′を得るフィルタリング処理、
手段は次の通りである。処理ＳＴ１（図１の原理フロー
チャート参照、以下同じ）は、物体に対するレンズの位
置もしくは撮像面の位置あるいはこれら両者の位置を同
一光軸上で微小距離Δｚだけ異ならせることで、画像入
力部からボケ量の異なる２枚の観測画像ＩS 、ＩS ′を
入力する画像入力処理、処理ＳＴ２は、前記入力した２
枚の観測画像ＩS 、ＩS ′に対し、それぞれ式Ａ、Ｂで
示されるフィルタリングを施して、２枚の出力画像
ＦS 、ＦS ′を得るフィルタリング処理、
【００１２】
【数５】
【００１３】
【数６】
【００１４】（ｋ：ある特定周波数、σ：分散）処理Ｓ
Ｔ３は、前記２枚の出力画像ＦS 、ＦS ′とボケ半径ｓ
との関係を表す式Ｃ、及びボケ半径ｓと前記レンズから
物体までの距離ａとの関係を表す式Ｄに基づき、前記フ
ィルタリング処理で得られた２枚の出力画像ＦS 、
ＦS ′を用いて物体までの距離ａを求める距離データ算
出処理、
Ｔ３は、前記２枚の出力画像ＦS 、ＦS ′とボケ半径ｓ
との関係を表す式Ｃ、及びボケ半径ｓと前記レンズから
物体までの距離ａとの関係を表す式Ｄに基づき、前記フ
ィルタリング処理で得られた２枚の出力画像ＦS 、
ＦS ′を用いて物体までの距離ａを求める距離データ算
出処理、
【００１５】
【数７】
【００１６】
【数８】
【００１７】（Γ：レンズ半径、ｆ：レンズの焦点距
離）である。本発明に係わる測距装置の手段は次の通り
である。
離）である。本発明に係わる測距装置の手段は次の通り
である。
【００１８】画像入力手段はレンズと撮像面を含み、該
レンズを介して該撮像面上に物体の観測画像を得、該観
測画像を出力する。演算処理手段は、演算制御部と記憶
部を含み、前記画像入力手段より入力された前記観測画
像から前記Ａ及びＢ式に基づき出力画像を得る演算と、
該出力画像を用いて前記Ｃ及びＤ式に基づき物体までの
距離ａを得る演算を行う。
レンズを介して該撮像面上に物体の観測画像を得、該観
測画像を出力する。演算処理手段は、演算制御部と記憶
部を含み、前記画像入力手段より入力された前記観測画
像から前記Ａ及びＢ式に基づき出力画像を得る演算と、
該出力画像を用いて前記Ｃ及びＤ式に基づき物体までの
距離ａを得る演算を行う。
【００１９】
【作用】先ず、本発明の距離測定の原理について説明す
る。図８において、いま レンズ５１の焦点距離：ｆ レンズ５１の半径：Γ レンズ５１の中心から物体Ｍまでの距離：ａ レンズ５１の中心から像Ｐまでの距離：ｂ とする。すると、レンズの公式 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ から、レンズ５１の中心から前方に距離ａにある物体Ｍ
は、レンズ５１の中心から後方に距離ｂ＝ａｆ／（ａ−
ｆ）の位置に像Ｐを結ぶ。今、求めたいのは、レンズ５
１から物体までの距離ａである。例えば、ＴＶカメラの
焦点を無限大に合わせておき、レンズ５１を移動させる
かまたは撮像面５２を移動させると、レンズ５１の中心
から前方に距離ａにある物体の像は、 Γ（ｂ−ｆ）／ｂ＝Γｆ／ａ だけボケる。ボケの半径ｓは、幾何学的な相似関係よ
り、 ｓ＝Γｆ／ａ ・・・・・・・(0) となる。
る。図８において、いま レンズ５１の焦点距離：ｆ レンズ５１の半径：Γ レンズ５１の中心から物体Ｍまでの距離：ａ レンズ５１の中心から像Ｐまでの距離：ｂ とする。すると、レンズの公式 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ から、レンズ５１の中心から前方に距離ａにある物体Ｍ
は、レンズ５１の中心から後方に距離ｂ＝ａｆ／（ａ−
ｆ）の位置に像Ｐを結ぶ。今、求めたいのは、レンズ５
１から物体までの距離ａである。例えば、ＴＶカメラの
焦点を無限大に合わせておき、レンズ５１を移動させる
かまたは撮像面５２を移動させると、レンズ５１の中心
から前方に距離ａにある物体の像は、 Γ（ｂ−ｆ）／ｂ＝Γｆ／ａ だけボケる。ボケの半径ｓは、幾何学的な相似関係よ
り、 ｓ＝Γｆ／ａ ・・・・・・・(0) となる。
【００２０】さて、ここで簡単のために、光軸上にのっ
た一次元の画像を考える。この場合、撮像面５２の平面
上にｘ軸、ｙ軸をとり、光軸方向をｚ軸にとる座標系と
する 。いま、ピントの合った画像（未知）：I o （ｘ） 半径ｓだけボケた画像（観測画像）：I s （ｘ） とすれば、ピントの合った画像にフィルタを施せばボケ
た画像が得られるものと考えられる。
た一次元の画像を考える。この場合、撮像面５２の平面
上にｘ軸、ｙ軸をとり、光軸方向をｚ軸にとる座標系と
する 。いま、ピントの合った画像（未知）：I o （ｘ） 半径ｓだけボケた画像（観測画像）：I s （ｘ） とすれば、ピントの合った画像にフィルタを施せばボケ
た画像が得られるものと考えられる。
【００２１】
【数９】
【００２２】ただし、次式で示される関数ｐ（ｘ−
ｘ′）は、
ｘ′）は、
【００２３】
【数１０】
【００２４】即ちフィルタ関数であり、これはボケフィ
ルタを意味しており、ボケの直径２ｓの円外の部分では
値０をとり、ボケの直径２ｓの円内では関数の値に従う
ものとする。(1) 式において逆変換を行えば、ボケた画
像からピントのあった画像が得られる。
ルタを意味しており、ボケの直径２ｓの円外の部分では
値０をとり、ボケの直径２ｓの円内では関数の値に従う
ものとする。(1) 式において逆変換を行えば、ボケた画
像からピントのあった画像が得られる。
【００２５】そこで、観測画像Is(x) に次のような空間
フィルタ(ガボール関数) という演算を施す。即ち、ボ
ケた画像に対しフィルタリングすることで、ボケを取り
除いたピントの合った画像を得る。
フィルタ(ガボール関数) という演算を施す。即ち、ボ
ケた画像に対しフィルタリングすることで、ボケを取り
除いたピントの合った画像を得る。
【００２６】
【数１１】
【００２７】ここで、exp(−ｘ2 ／σ2 ）はガウシャン
フィルタであり、exp(ikx)はフーリエ変換である。ｋは
ある特定の周波数とし、フィルタの中心を原点においた
ときの出力をＦs とした。、すなわち、出力Ｆs は特定
周波数ｋごとの画像となる。
フィルタであり、exp(ikx)はフーリエ変換である。ｋは
ある特定の周波数とし、フィルタの中心を原点においた
ときの出力をＦs とした。、すなわち、出力Ｆs は特定
周波数ｋごとの画像となる。
【００２８】(1) 式を使うと、
【００２９】
【数１２】
【００３０】ここで、ｘについての積分を行う。
【００３１】
【数１３】
【００３２】よって、
【００３３】
【数１４】
【００３４】次に、例えばＴＶカメラを物体Ｍに光軸方
向にΔＺだけ近づけて観測画像Ｉs′（ｘ）を撮る。こ
のとき、ボケの半径はｓ′となって、
向にΔＺだけ近づけて観測画像Ｉs′（ｘ）を撮る。こ
のとき、ボケの半径はｓ′となって、
【００３５】
【数１５】
【００３６】二番目の観測画像Is′（ｘ）に対して同じ
フィルタを施すと、(3) 式と同様にして、
フィルタを施すと、(3) 式と同様にして、
【００３７】
【数１６】
【００３８】未知数含んだ積分項を消去するため、(4)
式から(3)式を引いて、さらに(3)式で割る。
式から(3)式を引いて、さらに(3)式で割る。
【００３９】
【数１７】
【００４０】上記（５）式の左辺は、微分の定義式であ
る。ここで、 ks′-ks ＝ks2 Δｚ／Γｆ≪１ と仮定して（カメラの移動量を十分に小さくする）、
(5) 式の両辺をΔｚで割れば、次式が得られる。
る。ここで、 ks′-ks ＝ks2 Δｚ／Γｆ≪１ と仮定して（カメラの移動量を十分に小さくする）、
(5) 式の両辺をΔｚで割れば、次式が得られる。
【００４１】
【数１８】
【００４２】(6) 式は観測量（左辺）とボケの半径ｓの
関係を表わす。（６）式において、ｋは特定の周波数で
定数であり、ｆとΓは既知であり、ＦS とＦS ′とΔｚ
はカメラを移動させることで得た画像を処理することで
得られる値である。
関係を表わす。（６）式において、ｋは特定の周波数で
定数であり、ｆとΓは既知であり、ＦS とＦS ′とΔｚ
はカメラを移動させることで得た画像を処理することで
得られる値である。
【００４３】ここで、ＴＶカメラを光軸方向に移動させ
て２点の画像を入力し、それぞれの画像に対して(2) 式
のフィルタリングを行い、(6) 式の演算を施すことでボ
ケの半径ｓが求まり、（６）式に(0) 式 を代入すれば
観測量（左辺）と、物体までの距離ａとの関係式が導か
れ、ＦS ，ＦS ′，Δｚ，ｋ，ｆ，Γの各々の数値を代
入して演算すれば、目的とする物体までの距離ａを計算
によって求めることができる。
て２点の画像を入力し、それぞれの画像に対して(2) 式
のフィルタリングを行い、(6) 式の演算を施すことでボ
ケの半径ｓが求まり、（６）式に(0) 式 を代入すれば
観測量（左辺）と、物体までの距離ａとの関係式が導か
れ、ＦS ，ＦS ′，Δｚ，ｋ，ｆ，Γの各々の数値を代
入して演算すれば、目的とする物体までの距離ａを計算
によって求めることができる。
【００４４】上記のように(6) 式を変形して導かれた観
測量（左辺）と物体までの距離ａとの関係式において、
計算を遂行することで距離ａを求める方法の他に、変換
用テーブルを参照して求める方法もある。即ち、特定周
波数ｋ毎に、（６）式の左辺の計算値と物体までの距離
ａ（キャリブレーション時に実測）についての変換用テ
ーブルを予め作成しておき、任意の画像データの入力に
対して該変換用テーブルを参照することで、（６）式の
左辺の観測量を計算した値から距離ａが求まる。
測量（左辺）と物体までの距離ａとの関係式において、
計算を遂行することで距離ａを求める方法の他に、変換
用テーブルを参照して求める方法もある。即ち、特定周
波数ｋ毎に、（６）式の左辺の計算値と物体までの距離
ａ（キャリブレーション時に実測）についての変換用テ
ーブルを予め作成しておき、任意の画像データの入力に
対して該変換用テーブルを参照することで、（６）式の
左辺の観測量を計算した値から距離ａが求まる。
【００４５】本発明に係る測距方法を開始（スタート）
すると、先ず画像入力部１から同一光軸上の微小距離異
なる位置におけるボケ量の異なる２枚の観測画像を入力
する処理ＳＴ１を実行する。
すると、先ず画像入力部１から同一光軸上の微小距離異
なる位置におけるボケ量の異なる２枚の観測画像を入力
する処理ＳＴ１を実行する。
【００４６】そして、上記入力した２枚の観測画像に各
々ガボール関数を施し特定周波数ごとの２枚のピントの
合った出力画像を得るフィルタリング処理ＳＴ２を実行
する。これは、上記(2) 式の演算に相当する。
々ガボール関数を施し特定周波数ごとの２枚のピントの
合った出力画像を得るフィルタリング処理ＳＴ２を実行
する。これは、上記(2) 式の演算に相当する。
【００４７】次に、上記フィルタリング処理ＳＴ２で得
られた２枚のピントの合った出力画像から、上記(6) 式
に対し(0) 式を代入することにより得た観測量と物体ま
での距離ａとの関係式に基づき、各々の数値を代入して
の計算により、あるいは特定周波数ｋ毎に、予め作成し
ておいた観測量と物体までの距離についての変換用テー
ブルを参照して、距離データを算出する（処理ＳＴ
３）。
られた２枚のピントの合った出力画像から、上記(6) 式
に対し(0) 式を代入することにより得た観測量と物体ま
での距離ａとの関係式に基づき、各々の数値を代入して
の計算により、あるいは特定周波数ｋ毎に、予め作成し
ておいた観測量と物体までの距離についての変換用テー
ブルを参照して、距離データを算出する（処理ＳＴ
３）。
【００４８】このようにして、単眼でも簡単に人間程度
以上の測距を効率的に高速に行うことができる。
以上の測距を効率的に高速に行うことができる。
【００４９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図２は、本発明に係る測距方法を実施
する測距装置の一実施例の概略構成を示すブロック図で
ある。この測距装置は、既述の原理に基づき、単眼で距
離データを得る装置である。尚、図８及び原理説明で用
いた記号、符号については、以下の説明において、同一
部材、同一内容のものについては同一の記号、符号を用
いる。
ながら説明する。図２は、本発明に係る測距方法を実施
する測距装置の一実施例の概略構成を示すブロック図で
ある。この測距装置は、既述の原理に基づき、単眼で距
離データを得る装置である。尚、図８及び原理説明で用
いた記号、符号については、以下の説明において、同一
部材、同一内容のものについては同一の記号、符号を用
いる。
【００５０】図２において、画像入力部１は、例えばレ
ンズ５１、撮像面５２等を含むＴＶカメラであり、物体
Ｍの同一光軸上でのある位置におけるボケた画像である
観測画像ＩS と、その位置から微小距離Δｚだけ移動し
た位置における観測画像Ｉs ′を、レンズ５１を介して
撮像面５２上に得る。
ンズ５１、撮像面５２等を含むＴＶカメラであり、物体
Ｍの同一光軸上でのある位置におけるボケた画像である
観測画像ＩS と、その位置から微小距離Δｚだけ移動し
た位置における観測画像Ｉs ′を、レンズ５１を介して
撮像面５２上に得る。
【００５１】この２枚の観測画像ＩS とＩs ′とは、そ
れぞれボケの量を異にするボケた画像である。そして、
撮像面５２で得られた２つの観測画像ＩS ，Ｉs ′は、
撮像面５２からＡ／Ｄ変換器等を含むトランスデューサ
部２を介してディジタル値に変えられ、演算処理部３に
出力される。
れぞれボケの量を異にするボケた画像である。そして、
撮像面５２で得られた２つの観測画像ＩS ，Ｉs ′は、
撮像面５２からＡ／Ｄ変換器等を含むトランスデューサ
部２を介してディジタル値に変えられ、演算処理部３に
出力される。
【００５２】演算処理部３は、周知のＣＰＵ３ａ，ＲＯ
Ｍ３ｂ，ＲＡＭ３ｃ等を含み、ＲＯＭ３ｂにはＣＰＵ３
ａを制御するプログラムが書き込まれており、ＣＰＵ３
ａはこのプログラムに従って画像入力部１より必要なデ
ータを取り込み、またはＲＡＭ３ｃとの間でデータを授
受しつつ演算処理し、必要に応じてその処理結果である
距離データをＲＡＭ３ｃに格納させ、あるいは外部に出
力する。
Ｍ３ｂ，ＲＡＭ３ｃ等を含み、ＲＯＭ３ｂにはＣＰＵ３
ａを制御するプログラムが書き込まれており、ＣＰＵ３
ａはこのプログラムに従って画像入力部１より必要なデ
ータを取り込み、またはＲＡＭ３ｃとの間でデータを授
受しつつ演算処理し、必要に応じてその処理結果である
距離データをＲＡＭ３ｃに格納させ、あるいは外部に出
力する。
【００５３】即ち、ＣＰＵ３ａは、画像入力部１より入
力される観測画像ＩS ，ＩS ′のそれぞれに対して、次
に再記する（２）式
力される観測画像ＩS ，ＩS ′のそれぞれに対して、次
に再記する（２）式
【００５４】
【数１９】
【００５５】に示す演算を行い出力画像ＦS ，ＦS ′を
得てＲＡＭ３ｃ内の画像メモリ３ｃ1 に格納させる。さ
らに、ＣＰＵ３ａは、キーボード４ａを含むデータ入力
部４を介してＲＡＭ３ｃ内に入力され格納されていた特
定周波数ｋ、レンズ５１の焦点距離ｆ、レンズ５１の半
径Γ、出力画像ＦS ，ＦS ′、カメラの微小移動量Δｚ
の数値から、次に再記する出力画像ＦS ，ＦS ′とボケ
半径ｓとの関係を表す（６）式と、
得てＲＡＭ３ｃ内の画像メモリ３ｃ1 に格納させる。さ
らに、ＣＰＵ３ａは、キーボード４ａを含むデータ入力
部４を介してＲＡＭ３ｃ内に入力され格納されていた特
定周波数ｋ、レンズ５１の焦点距離ｆ、レンズ５１の半
径Γ、出力画像ＦS ，ＦS ′、カメラの微小移動量Δｚ
の数値から、次に再記する出力画像ＦS ，ＦS ′とボケ
半径ｓとの関係を表す（６）式と、
【００５６】
【数２０】
【００５７】ボケ半径ｓとレンズ５１から物体Ｍまでの
距離ａとの関係を表す（０）式（ｓ＝Γｆ／ａ）から導
かれる観測量と物体までの距離との関係式に基づき、各
数値を代入して演算を施し、即ち計算により物体までの
距離ａを算出し、該距離データをＲＡＭ３ｃに格納しさ
らに外部に出力する。
距離ａとの関係を表す（０）式（ｓ＝Γｆ／ａ）から導
かれる観測量と物体までの距離との関係式に基づき、各
数値を代入して演算を施し、即ち計算により物体までの
距離ａを算出し、該距離データをＲＡＭ３ｃに格納しさ
らに外部に出力する。
【００５８】尚、距離データをテーブル変換によって求
める場合は、予めキャリブレーション時に特定周波数ｋ
毎に、上記（６）式の左辺を観測によって得られる値
（ＦS ，ＦS ′，Δｚ）から計算によって求めた値と、
物体までの距離ａについて実測によって求めた値との関
係について変換用テーブルを予め作成しておく必要があ
る。
める場合は、予めキャリブレーション時に特定周波数ｋ
毎に、上記（６）式の左辺を観測によって得られる値
（ＦS ，ＦS ′，Δｚ）から計算によって求めた値と、
物体までの距離ａについて実測によって求めた値との関
係について変換用テーブルを予め作成しておく必要があ
る。
【００５９】テーブル変換によって距離データを求める
場合は、この変換用テーブル３ｃ2 はＲＡＭ３ｃに格納
されている。ＣＰＵ３ａは、任意の観測画像ＩS ，
ＩS ′の入力に対して演算して得た出力画像ＦS ，
ＦS ′の値とカメラの微小移動量Δｚの値から（６）式
の左辺を演算し、その値に基づき変換用テーブル３ｃ2
を参照して距離データを得る。
場合は、この変換用テーブル３ｃ2 はＲＡＭ３ｃに格納
されている。ＣＰＵ３ａは、任意の観測画像ＩS ，
ＩS ′の入力に対して演算して得た出力画像ＦS ，
ＦS ′の値とカメラの微小移動量Δｚの値から（６）式
の左辺を演算し、その値に基づき変換用テーブル３ｃ2
を参照して距離データを得る。
【００６０】図３は、図２に示した測距装置を用いてＣ
ＰＵ３ａの制御のもとに行われる本発明に係る測距方法
の処理を、概略的に示すフローチャートである。以下、
具体的な動作を説明する。
ＰＵ３ａの制御のもとに行われる本発明に係る測距方法
の処理を、概略的に示すフローチャートである。以下、
具体的な動作を説明する。
【００６１】先ず、ＴＶカメラ等の画像入力部１より光
軸上のある位置での物体Ｍの観測画像Ｉｓをレンズ５１
を介して撮像面５２上に得て、該観測画像ＩS をトラン
デュース部２を経て演算処理部３に入力する処理Ｓ１を
行う。この半径ｓだけボケた観測画像Ｉｓは、ピントの
合った画像Ｉｏにボカすフィルタを施したものと考えら
れ、既述のように、
軸上のある位置での物体Ｍの観測画像Ｉｓをレンズ５１
を介して撮像面５２上に得て、該観測画像ＩS をトラン
デュース部２を経て演算処理部３に入力する処理Ｓ１を
行う。この半径ｓだけボケた観測画像Ｉｓは、ピントの
合った画像Ｉｏにボカすフィルタを施したものと考えら
れ、既述のように、
【００６２】
【数２１】
【００６３】と表わされるものである。この(1) 式から
逆に、ボケフィルタｐ（ｘ−ｘ′）の条件を定めて逆変
換すれば、観測画像Ｉｓからピントの合った画像Ｉｏが
得られる。
逆に、ボケフィルタｐ（ｘ−ｘ′）の条件を定めて逆変
換すれば、観測画像Ｉｓからピントの合った画像Ｉｏが
得られる。
【００６４】次に、観測画像Ｉｓに上記（２）式で示さ
れるフィルタ（ガボール関数）を施し、特定周波数ｋご
との出力画像Ｆｓを得て、ＲＡＭ３ｃ内の画像メモリ３
ｃ1 に格納する処理Ｓ２を行う。
れるフィルタ（ガボール関数）を施し、特定周波数ｋご
との出力画像Ｆｓを得て、ＲＡＭ３ｃ内の画像メモリ３
ｃ1 に格納する処理Ｓ２を行う。
【００６５】この画像出力Ｆｓは既述のように
【００６６】
【数２２】
【００６７】と表わされ、フィルタの中心を原点におい
たときの出力である。ここで、exp （−ｘ2 ／σ2 ）は
ガウシャンフィルタであり、exp(iks)はフーリエ変換で
ある。さらに、同一光軸上でカメラを微小距離Δｚだけ
移動させ、そのΔｚだけ離れた位置での観測画像Ｉｓ′
を得て入力する処理Ｓ３を行う。この観測画像Ｉｓ′は
ボケの半径がｓからｓ′に変化したボケた画像であり、
上記観測画像Ｉｓとはボケ量が異なる。
たときの出力である。ここで、exp （−ｘ2 ／σ2 ）は
ガウシャンフィルタであり、exp(iks)はフーリエ変換で
ある。さらに、同一光軸上でカメラを微小距離Δｚだけ
移動させ、そのΔｚだけ離れた位置での観測画像Ｉｓ′
を得て入力する処理Ｓ３を行う。この観測画像Ｉｓ′は
ボケの半径がｓからｓ′に変化したボケた画像であり、
上記観測画像Ｉｓとはボケ量が異なる。
【００６８】そして、処理Ｓ２と同様に、観測画像Ｉ
ｓ′にフィルタ（ガボール関数）を施し、特定周波数ｋ
ごとの画像出力Ｆｓ′を得（ＲＡＭ３ｃ内の画像メモリ
３ｃ1 に格納する処理Ｓ４を行う。この画像出力Ｆｓ′
は、既述のように、
ｓ′にフィルタ（ガボール関数）を施し、特定周波数ｋ
ごとの画像出力Ｆｓ′を得（ＲＡＭ３ｃ内の画像メモリ
３ｃ1 に格納する処理Ｓ４を行う。この画像出力Ｆｓ′
は、既述のように、
【００６９】
【数２３】
【００７０】と表わされる。次に、物体までの距離ａに
関する距離データを計算によって求める方法では、処理
Ｓ５に進み、上記（６）式に（０）式を代入して導かれ
る式である観測によって得られる量と物体までの距離ａ
についての関係式に、出力画像ＦS ，ＦS ′、微小移動
量Δｚ、特定周波数ｋ、レンズ５１の焦点距離ｆ、レン
ズ５１の半径Γの各々の数値を代入し、物体までの距離
ａに関する距離データを算出する。
関する距離データを計算によって求める方法では、処理
Ｓ５に進み、上記（６）式に（０）式を代入して導かれ
る式である観測によって得られる量と物体までの距離ａ
についての関係式に、出力画像ＦS ，ＦS ′、微小移動
量Δｚ、特定周波数ｋ、レンズ５１の焦点距離ｆ、レン
ズ５１の半径Γの各々の数値を代入し、物体までの距離
ａに関する距離データを算出する。
【００７１】一方、物体までの距離ａに関する距離デー
タをテーブル変換によって求める方法では、処理Ｓ４か
らＳ６に進み、上記（６）式の左辺を出力画像ＦS ，Ｆ
S ′と微小移動量Δｚの数値から計算する。この値から
変換用テーブルを参照して、物体までの距離ａに関する
距離データを算出する。
タをテーブル変換によって求める方法では、処理Ｓ４か
らＳ６に進み、上記（６）式の左辺を出力画像ＦS ，Ｆ
S ′と微小移動量Δｚの数値から計算する。この値から
変換用テーブルを参照して、物体までの距離ａに関する
距離データを算出する。
【００７２】処理Ｓ６で用いられる変換用テーブルに関
しては、計算によって準備しておく方法と、実際の実験
的キャリブレーションによって準備する方法が考えられ
るが、何れの方法でも物体までの距離ａに関する距離デ
ータを求めることができる。尚、この実験的キャリブレ
ーションについては、カメラのレンズ等の光学部材につ
いては個々の部材毎に特性が異なることから、従来のよ
うにステレオ視による測距方法においても行われていた
ことであり、本発明に特有のものではない。
しては、計算によって準備しておく方法と、実際の実験
的キャリブレーションによって準備する方法が考えられ
るが、何れの方法でも物体までの距離ａに関する距離デ
ータを求めることができる。尚、この実験的キャリブレ
ーションについては、カメラのレンズ等の光学部材につ
いては個々の部材毎に特性が異なることから、従来のよ
うにステレオ視による測距方法においても行われていた
ことであり、本発明に特有のものではない。
【００７３】以上のように、本実施例では、ある位置で
得られた観測画像と、同一光軸上の僅か離れた位置で得
られた観測画像の関係は、撮像面の同一点においてボケ
量が異なることに着目し、入力されたボケ量の異なる２
つの観測画像に各々（２）式で示すフィルタ（ガボール
関数）を施す。さらに、周波数空間での特定周波数ごと
の各々の出力画像を得、さらに観測量とボケの半径につ
いての関係式（６）を導く。そして、上記（６）式と
（０）式に基づき、各々の数値を代入して計算する方法
によって、または予め作成しておいた観測量と物体まで
の距離についての変換用テーブルを参照して、物体まで
の距離に関するデータを算出している。
得られた観測画像と、同一光軸上の僅か離れた位置で得
られた観測画像の関係は、撮像面の同一点においてボケ
量が異なることに着目し、入力されたボケ量の異なる２
つの観測画像に各々（２）式で示すフィルタ（ガボール
関数）を施す。さらに、周波数空間での特定周波数ごと
の各々の出力画像を得、さらに観測量とボケの半径につ
いての関係式（６）を導く。そして、上記（６）式と
（０）式に基づき、各々の数値を代入して計算する方法
によって、または予め作成しておいた観測量と物体まで
の距離についての変換用テーブルを参照して、物体まで
の距離に関するデータを算出している。
【００７４】従って、本実施例では、従来のステレオ視
による測距方法では必要とされていた、２つのＴＶカメ
ラから入力される画像間での対応点探索のための膨大な
計算を不要とできるから、単眼でも簡単に、人間程度以
上の測距を効率的に高速に行うことができる。
による測距方法では必要とされていた、２つのＴＶカメ
ラから入力される画像間での対応点探索のための膨大な
計算を不要とできるから、単眼でも簡単に、人間程度以
上の測距を効率的に高速に行うことができる。
【００７５】尚、上記においては、光軸上にのった一次
元の画像として説明してきたが、上記(2) 式で示すフィ
ルタリングを画像全面に施し、画素毎に(6) 式と(0) 式
に従って観測量と物体までの距離についての関係式を導
いて計算することで、あるいは（６）式の左辺の計算値
から変換用テーブルを参照して距離データを算出すれ
ば、距離画像が得られる。この距離画像により、外界の
状況の把握も可能である。また、ビデオレートなどの高
速な距離画像の抽出も可能である。但し、距離画像の空
間分解能は分散σ程度である。
元の画像として説明してきたが、上記(2) 式で示すフィ
ルタリングを画像全面に施し、画素毎に(6) 式と(0) 式
に従って観測量と物体までの距離についての関係式を導
いて計算することで、あるいは（６）式の左辺の計算値
から変換用テーブルを参照して距離データを算出すれ
ば、距離画像が得られる。この距離画像により、外界の
状況の把握も可能である。また、ビデオレートなどの高
速な距離画像の抽出も可能である。但し、距離画像の空
間分解能は分散σ程度である。
【００７６】また、上記においては、ＴＶカメラを同一
光軸上で移動させるとして説明したが、ＴＶカメラを移
動させる代わりに、ＴＶカメラ内部の撮像面或いはレン
ズを同一光軸上を移動させるようにしても、ＴＶカメラ
内部の異なる位置に複数の撮像面を配置させても、上記
と同様な処理で距離データを算出することができる。
光軸上で移動させるとして説明したが、ＴＶカメラを移
動させる代わりに、ＴＶカメラ内部の撮像面或いはレン
ズを同一光軸上を移動させるようにしても、ＴＶカメラ
内部の異なる位置に複数の撮像面を配置させても、上記
と同様な処理で距離データを算出することができる。
【００７７】図４は、本発明に係る図２に示す測距装置
の、画像入力部１の第１の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部１１には、特には図示し
ないが、レンズ鏡筒１３内に設けられるレンズ１２を該
レンズ鏡筒１３内で該レンズ１２の光軸１２ａ上をスラ
イドさせ、カメラ本体１４内に設けられる撮像面１５と
上記レンズ１２との間の距離を変え得るレンズ移動機構
が設けられている。
の、画像入力部１の第１の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部１１には、特には図示し
ないが、レンズ鏡筒１３内に設けられるレンズ１２を該
レンズ鏡筒１３内で該レンズ１２の光軸１２ａ上をスラ
イドさせ、カメラ本体１４内に設けられる撮像面１５と
上記レンズ１２との間の距離を変え得るレンズ移動機構
が設けられている。
【００７８】このレンズ移動機構を制御し、レンズ１２
を移動させる前の位置（実線で示す）と、レンズ１２を
移動させた後の位置（一点鎖線で示す）において、撮像
面１５でボケ量の異なる各々の観測画像ＩS ，ＩS ′を
得る。そして、この２枚の観測画像を図示しない演算処
理部３に入力させ、上記図３のフローチャートに示す一
連の処理を施すことにより、単眼で簡単に距離データを
得ることができる。
を移動させる前の位置（実線で示す）と、レンズ１２を
移動させた後の位置（一点鎖線で示す）において、撮像
面１５でボケ量の異なる各々の観測画像ＩS ，ＩS ′を
得る。そして、この２枚の観測画像を図示しない演算処
理部３に入力させ、上記図３のフローチャートに示す一
連の処理を施すことにより、単眼で簡単に距離データを
得ることができる。
【００７９】図５は、本発明に係る図２に示す測距装置
の、画像入力部１の第２の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部２１には、特には図示し
ないが、カメラ本体２４内に設けられる撮像面２５をカ
メラ本体２４内でレンズ鏡筒２３内に設けられるレンズ
２２の光軸２２ａ上をスライドさせ、撮像面２５とレン
ズ２２との間の距離を変え得る撮像面移動機構が設けら
れている。
の、画像入力部１の第２の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部２１には、特には図示し
ないが、カメラ本体２４内に設けられる撮像面２５をカ
メラ本体２４内でレンズ鏡筒２３内に設けられるレンズ
２２の光軸２２ａ上をスライドさせ、撮像面２５とレン
ズ２２との間の距離を変え得る撮像面移動機構が設けら
れている。
【００８０】この撮像面移動機構を制御し、撮像面２５
を移動させる前の位置（実線で示す）と、撮像面２５を
移動させた後の位置（一点鎖線で示す）において、該撮
像面２５でボケ量の異なる各々の観測画像ＩS ，ＩS ′
を得る。そして、この２枚の観測画像を図示しない演算
処理部３に入力させ、上記図３のフローチャートに示す
一連の処理を施すことにより、単眼で簡単に距離データ
を得ることができる。
を移動させる前の位置（実線で示す）と、撮像面２５を
移動させた後の位置（一点鎖線で示す）において、該撮
像面２５でボケ量の異なる各々の観測画像ＩS ，ＩS ′
を得る。そして、この２枚の観測画像を図示しない演算
処理部３に入力させ、上記図３のフローチャートに示す
一連の処理を施すことにより、単眼で簡単に距離データ
を得ることができる。
【００８１】図６は、本発明に係る図２に示す測距装置
の、画像入力部１の第３の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部３１には、カメラ本体３
４内に設けられる撮像面３５とレンズ鏡筒３３内に設け
られるレンズ３２との距離を固定としたまま、カメラ本
体３４自体をレンズ３２の光軸３２ａ上を移動させ得る
マニュピレータ等のカメラ本体移動機構３６が設けられ
ている。
の、画像入力部１の第３の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部３１には、カメラ本体３
４内に設けられる撮像面３５とレンズ鏡筒３３内に設け
られるレンズ３２との距離を固定としたまま、カメラ本
体３４自体をレンズ３２の光軸３２ａ上を移動させ得る
マニュピレータ等のカメラ本体移動機構３６が設けられ
ている。
【００８２】このカメラ本体移動機構３６を制御し、カ
メラ本体３４を移動させる前の位置と、カメラ本体３４
を移動させた後の位置において、撮像面３５でボケ量の
異なる各々の観測画像ＩS ，ＩS ′を得る。この２枚の
観測画像を図示しない演算処理部３に入力させ、上記図
３のフローチャートに示す一連の処理を施すことによ
り、単眼で簡単に距離データを得ることができる。
メラ本体３４を移動させる前の位置と、カメラ本体３４
を移動させた後の位置において、撮像面３５でボケ量の
異なる各々の観測画像ＩS ，ＩS ′を得る。この２枚の
観測画像を図示しない演算処理部３に入力させ、上記図
３のフローチャートに示す一連の処理を施すことによ
り、単眼で簡単に距離データを得ることができる。
【００８３】図７は、本発明に係る図２に示す測距装置
の、画像入力部１の第４の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部４１には、カメラ本体４
４内に、プリズム等の分光器４６と該分光器４６から距
離の異なる位置に各々撮像面４５ｂ，４５ｃが設けら
れ、レンズ鏡筒４３内に設けられるレンズ４２の光軸４
２ａは上記分光器４６で光軸４２ｂ，４２ｃに２分割さ
れている。
の、画像入力部１の第４の実施例の概略構成図である。
同図に示すように、画像入力部４１には、カメラ本体４
４内に、プリズム等の分光器４６と該分光器４６から距
離の異なる位置に各々撮像面４５ｂ，４５ｃが設けら
れ、レンズ鏡筒４３内に設けられるレンズ４２の光軸４
２ａは上記分光器４６で光軸４２ｂ，４２ｃに２分割さ
れている。
【００８４】レンズ鏡筒４３内でレンズ４２を移動制御
することなく、カメラ本体４４内で撮像面４５ｂ，４５
ｃを移動制御することなく、カメラ本体４４自体を移動
制御することなく、レンズ４２と撮像面４４ｂ，４４ｃ
とを固定配置しておき、分光器４６と２枚の撮像面４５
ｂ，４５ｃとの間の距離を異ならせているので、各々の
撮像面４５ｂ，４５ｃでボケ量の異なる各々の観測画像
ＩS ，ＩS ′を得る。この２枚の観測画像を図示しない
演算処理部３に入力させ、上記図３のフローチャートに
示す一連の処理を施すことにより、単眼で簡単に距離デ
ータを得ることができる。さらに、本実施例ではレン
ズ、撮像面等の移動機構が設けられないから、同一光学
系で一度に２枚の観測画像が得られ、移動機構が設けら
れることにより生ずる精度の低下を回避できる。
することなく、カメラ本体４４内で撮像面４５ｂ，４５
ｃを移動制御することなく、カメラ本体４４自体を移動
制御することなく、レンズ４２と撮像面４４ｂ，４４ｃ
とを固定配置しておき、分光器４６と２枚の撮像面４５
ｂ，４５ｃとの間の距離を異ならせているので、各々の
撮像面４５ｂ，４５ｃでボケ量の異なる各々の観測画像
ＩS ，ＩS ′を得る。この２枚の観測画像を図示しない
演算処理部３に入力させ、上記図３のフローチャートに
示す一連の処理を施すことにより、単眼で簡単に距離デ
ータを得ることができる。さらに、本実施例ではレン
ズ、撮像面等の移動機構が設けられないから、同一光学
系で一度に２枚の観測画像が得られ、移動機構が設けら
れることにより生ずる精度の低下を回避できる。
【００８５】尚、上記測距方法の説明中における、レン
ズの焦点距離ｆとレンズの半径Γを変えずに光軸上を移
動させる方法は、レンズと物体間の距離ａとレンズと撮
像面の距離ｆの何れを変更しても上記基本式である
（０）式を満足する。従って、カメラのレンズを移動さ
せても、カメラ本体内で撮像面を移動させても、カメラ
全体を移動させても、カメラ本体内の異なる位置に複数
の撮像面を配置させても、本発明の測距本方法は適用で
きる。即ち、基本式（０）を満足すれば、（６）式も満
足することになり、何れの移動形態に対しても、本発明
の測距方法は適用できる。
ズの焦点距離ｆとレンズの半径Γを変えずに光軸上を移
動させる方法は、レンズと物体間の距離ａとレンズと撮
像面の距離ｆの何れを変更しても上記基本式である
（０）式を満足する。従って、カメラのレンズを移動さ
せても、カメラ本体内で撮像面を移動させても、カメラ
全体を移動させても、カメラ本体内の異なる位置に複数
の撮像面を配置させても、本発明の測距本方法は適用で
きる。即ち、基本式（０）を満足すれば、（６）式も満
足することになり、何れの移動形態に対しても、本発明
の測距方法は適用できる。
【００８６】
【発明の効果】本発明によれば、入力されたボケ量の異
なる２つの観測画像に各々フィルタ（ガボール関数）を
施し、周波数空間での特定周波数毎の各々の出力画像を
得、さらに観測量と物体までの距離についての関係式を
導き、該関係式に数値を代入して計算することにより、
あるいは予め作成しておいた観測量と物体までの距離に
ついての変換用テーブルを参照して、物体までの距離デ
ータを算出するようにしているので、単眼でも簡単に、
人間程度以上の測距を効率的に高速に行うことができ
る。
なる２つの観測画像に各々フィルタ（ガボール関数）を
施し、周波数空間での特定周波数毎の各々の出力画像を
得、さらに観測量と物体までの距離についての関係式を
導き、該関係式に数値を代入して計算することにより、
あるいは予め作成しておいた観測量と物体までの距離に
ついての変換用テーブルを参照して、物体までの距離デ
ータを算出するようにしているので、単眼でも簡単に、
人間程度以上の測距を効率的に高速に行うことができ
る。
【図１】本発明に係る測距方法の、原理フローチャート
である。
である。
【図２】本発明に係る測距装置の、一実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】本発明に係る測距方法の、処理を概略的に示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図４】図２の測距装置の、画像入力部の第１の実施例
の構成図である。
の構成図である。
【図５】図２の測距装置の、画像入力部の第２の実施例
の構成図である。
の構成図である。
【図６】図２の測距装置の、画像入力部の第３の実施例
の構成図である。
の構成図である。
【図７】図２の測距装置の、画像入力部の第４の実施例
の構成図である。
の構成図である。
【図８】本発明に係る測距方法の、原理を説明するため
の基本光学系を示す図である。
の基本光学系を示す図である。
ＳＴ１ 画像入力処理 ＳＴ２ フィルタリング処理 ＳＴ３ 画像データ算出処理 ３ 演算処理部 ３ａ ＣＰＵ ３ｃ ＲＡＭ １，１１，２１，３１，４１ 画像入力部 １２，２２，３２，５１ レンズ １２ａ，２２ａ，３２ａ 光軸 １５，２５，３５，４５ｂ，４５ｃ，５２ 撮像面 ３４，４４ カメラ本体 ４６ 分光器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 正規 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 物体の像をレンズを介して撮像面上に形
成する画像入力部により前記物体の画像を得て、該画像
を処理することで前記物体から前記レンズまでの距離デ
ータを得る測距方法において、 前記物体に対する前記レンズの位置もしくは前記撮像面
の位置あるいはこれら両者の位置を同一光軸上で微小距
離Δｚだけ異ならせることで前記画像入力部からボケ量
の異なる２枚の観測画像ＩS 、ＩS ′を入力する画像入
力処理（ＳＴ１）と、 前記入力した２枚の観測画像ＩS 、ＩS ′に対し、それ
ぞれ式Ａ、Ｂで示されるフィルタリングを施して、２枚
の出力画像ＦS 、ＦS ′を得るフィルタリング処理（Ｓ
Ｔ２）と、 【数１】 【数２】 （ｋ：ある特定周波数、σ：分散）前記２枚の出力画像
ＦS 、ＦS ′とボケ半径ｓとの関係を表す式Ｃ、及びボ
ケ半径ｓと前記レンズから物体までの距離ａとの関係を
表す式Ｄに基づき、前記フィルタリング処理で得られた
２枚の出力画像ＦS 、ＦS ′を用いて物体までの距離ａ
を求める距離データ算出処理（ＳＴ３）と、 【数３】 【数４】 （Γ：レンズ半径、ｆ：レンズの焦点距離）より成るこ
とを特徴とする測距方法。 - 【請求項２】 前記距離データ算出処理（ＳＴ３）は、
前記Ｃ式の左辺の計算値と物体までの距離ａに関して予
め作成された変換用テーブルを参照して、テーブル変換
により距離データを算出する処理であることを特徴とす
る請求項１記載の測距方法。 - 【請求項３】 レンズ（５１）と撮像面（５２）を含
み、該レンズ（５１）を介して該撮像面（５２）上に物
体の観測画像を得、該観測画像を出力する画像入力手段
（１）と、 演算制御部（３ａ）と記憶部（３ｃ）を含み、前記画像
入力手段（１）より入力された前記観測画像から前記Ａ
及びＢ式に基づき出力画像を得る演算と、該出力画像を
用いて前記Ｃ及びＤ式に基づき物体までの距離ａを得る
演算を行う演算処理手段（３）と、 を有し、単眼で距離データを得ることを特徴とする測距
装置。 - 【請求項４】 前記演算処理手段（３）の記憶部（３
ｃ）に、前記Ｃ式の左辺の計算値と物体までの距離ａに
関して予め作成された変換用テーブルが拡納されている
ことを特徴とする請求項３記載の測距装置。 - 【請求項５】 画像入力部（１１）に、レンズ（１２）
を光軸（１２ａ）方向に移動可能とするレンズ移動機構
を備え、該レンズ（１２）の移動前の位置と移動後の位
置における撮像面（１５）での２枚の観測画像を用いる
ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の測距装
置。 - 【請求項６】 画像入力部（２１）に、撮像面（２５）
を光軸（２２ａ）方向に移動可能とする撮像面移動機構
を備え、該撮像面（２５）の移動前の位置と移動後の位
置における撮像面（２５）での２枚の観測画像を用いる
ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の測距装
置。 - 【請求項７】 画像入力部（３１）に、レンズ（３２）
と撮像面（３５）との配置を固定したままカメラ本体
（３４）を光軸（３２ａ）方向に移動可能とするカメラ
本体移動機構を備え、該カメラ本体（３４）の移動前の
位置と移動後の位置における撮像面（３５）での２枚の
観測画像を用いることを特徴とする請求項３または請求
項４記載の測距装置。 - 【請求項８】 画像入力部（４１）のカメラ本体（４
４）内部に分光器（４６）と該分光器（４６）から距離
の異なる位置に各々撮像面（４５ｂ，４５ｃ）が配設さ
れ、上記各々の撮像面（４５ｂ，４５ｃ）での２枚の観
測画像を用いることを特徴とする請求項３または請求項
４記載の測距装置。
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