JPH06129852A - 測距方法 - Google Patents
測距方法Info
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- JPH06129852A JPH06129852A JP4275728A JP27572892A JPH06129852A JP H06129852 A JPH06129852 A JP H06129852A JP 4275728 A JP4275728 A JP 4275728A JP 27572892 A JP27572892 A JP 27572892A JP H06129852 A JPH06129852 A JP H06129852A
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- Japan
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- images
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- camera
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 カメラのレンズまたは撮像面を光軸方向に変
化させながら複数回画像を入力し、これらの画像をもと
に物体各部の距離を算出する方法を提供することであ
る。 【構成】 カメラのレンズの位置と撮像面の位置を同時
に同じ量だけ光軸方向に変化させながら複数回画像を入
力し、複数枚の画像の１枚または複数枚に対して明るさ
の勾配を算出した結果と、少なくとも２組の画像のペア
に対して画素毎の画素値の差を算出した結果を用いて、
各画素毎に被撮像物の距離を測定する。
化させながら複数回画像を入力し、これらの画像をもと
に物体各部の距離を算出する方法を提供することであ
る。 【構成】 カメラのレンズの位置と撮像面の位置を同時
に同じ量だけ光軸方向に変化させながら複数回画像を入
力し、複数枚の画像の１枚または複数枚に対して明るさ
の勾配を算出した結果と、少なくとも２組の画像のペア
に対して画素毎の画素値の差を算出した結果を用いて、
各画素毎に被撮像物の距離を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はただ１台のカメラによ
り、カメラから撮像物各点までの距離を測定する測距方
法に関する。
り、カメラから撮像物各点までの距離を測定する測距方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、カメラから物体までの距離を測定
する方法として、三角測量の原理を用いた両眼立体視に
基づく方法が提案されている。しかしこの場合２台のカ
メラの位置や方向を精巧に設定しておくことが必要であ
り、利用しずらい面があった。
する方法として、三角測量の原理を用いた両眼立体視に
基づく方法が提案されている。しかしこの場合２台のカ
メラの位置や方向を精巧に設定しておくことが必要であ
り、利用しずらい面があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するた
めに、カメラを視軸に垂直方向に移動させながら２つま
たは複数の時刻で画像を撮像し、両眼立体視と同じ三角
測量の原理で距離を測定する方法があるが、視軸に正確
に垂直方向にカメラを移動させるのは必ずしも容易では
ない。従って本発明の目的は、カメラのレンズや撮像面
を視軸方向に正確に移動させて物体各部の距離を算出す
る方法を提供することである。
めに、カメラを視軸に垂直方向に移動させながら２つま
たは複数の時刻で画像を撮像し、両眼立体視と同じ三角
測量の原理で距離を測定する方法があるが、視軸に正確
に垂直方向にカメラを移動させるのは必ずしも容易では
ない。従って本発明の目的は、カメラのレンズや撮像面
を視軸方向に正確に移動させて物体各部の距離を算出す
る方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的をを達成するた
めの第１の手段を図１に説明する。図１では、原点Ｏを
レンズの中心にとり、レンズと撮像面を動かす代わり
に、物体Ｐの方を距離ＴだけＺ軸に動かした例で説明す
る。撮像して得られる画像はカメラと物体の相対的な位
置だけで決まるので、このように説明しても差し支えな
い。
めの第１の手段を図１に説明する。図１では、原点Ｏを
レンズの中心にとり、レンズと撮像面を動かす代わり
に、物体Ｐの方を距離ＴだけＺ軸に動かした例で説明す
る。撮像して得られる画像はカメラと物体の相対的な位
置だけで決まるので、このように説明しても差し支えな
い。
【０００５】いま、レンズの焦点距離（レンズ中心と画
像面Ｑとの距離）をｆとし、３次元空間上の点Ｐ
1 （Ｘ、Ｙ、Ｚ）が画像面Ｑ上の位置Ｑ1 （Ｘ、Ｙ）に
像を結んだとすると、次式の関係が成立する。
像面Ｑとの距離）をｆとし、３次元空間上の点Ｐ
1 （Ｘ、Ｙ、Ｚ）が画像面Ｑ上の位置Ｑ1 （Ｘ、Ｙ）に
像を結んだとすると、次式の関係が成立する。
【０００６】
【数１】
【０００７】また物体ＰをＴだけ移動させてＰ′に位置
させたとき、Ｐ1 点はＰ1 ′点（Ｘ、Ｙ、Ｚ＋Ｔ）に移
動して、カメラ側に近づき、物体の画像は大きく結び、
Ｐ1′点が（Ｘ′、Ｙ′）に像を結んだとすると、同様
にして次式が成立する。
させたとき、Ｐ1 点はＰ1 ′点（Ｘ、Ｙ、Ｚ＋Ｔ）に移
動して、カメラ側に近づき、物体の画像は大きく結び、
Ｐ1′点が（Ｘ′、Ｙ′）に像を結んだとすると、同様
にして次式が成立する。
【０００８】
【数２】
【０００９】ここでＴ≪Ｚとすると、前記（２）式は近
似的に次式で表される。
似的に次式で表される。
【００１０】
【数３】
【００１１】一方、１枚目の画像をＩ（Ｘ、Ｙ）、２枚
目の画像をＩ′（Ｘ、Ｙ）とし、対応する点即ちＰ1 と
Ｐ1 ′の明るさが変化しないとすると、次式が成立す
る。
目の画像をＩ′（Ｘ、Ｙ）とし、対応する点即ちＰ1 と
Ｐ1 ′の明るさが変化しないとすると、次式が成立す
る。
【００１２】
【数４】
【００１３】前記（４）式より、次式が得られ、これに
より距離Ｚが定められる。この（４）式においてＡ、Ｂ
がそれぞれ大きくなった割合を示す項である。
より距離Ｚが定められる。この（４）式においてＡ、Ｂ
がそれぞれ大きくなった割合を示す項である。
【００１４】
【数５】
【００１５】次に前記目的を達成するための第２の手段
を説明する。第２の手段では、物体とレンズ中心との距
離は変化せず、撮像面を移動させるもの、つまり焦点距
離をｆからｆ＋ｔだけ変化させる。
を説明する。第２の手段では、物体とレンズ中心との距
離は変化せず、撮像面を移動させるもの、つまり焦点距
離をｆからｆ＋ｔだけ変化させる。
【００１６】この焦点距離をｆからｆ＋ｔに変化させた
ことにより前記（２）式の代わりに下記の（６）式が成
立する。
ことにより前記（２）式の代わりに下記の（６）式が成
立する。
【００１７】
【数６】
【００１８】いまｔ≪ｆとすると、前記（６）式は近似
的に次式で表される。
的に次式で表される。
【００１９】
【数７】
【００２０】一方、１枚目の画像をＩ（Ｘ、Ｙ）とし、
３枚目の画像をＩ″（Ｘ、Ｙ）とし、対応する点の明る
さが変化しないとすると、下記の（８）式となる。
３枚目の画像をＩ″（Ｘ、Ｙ）とし、対応する点の明る
さが変化しないとすると、下記の（８）式となる。
【００２１】
【数８】
【００２２】この（８）式より、下記の（９）式が成立
する。
する。
【００２３】
【数９】
【００２４】ここで前記（５）式と（９）式の比をとる
と、下記（１０）式の如くなり、これにより距離Ｚが得
られる。
と、下記（１０）式の如くなり、これにより距離Ｚが得
られる。
【００２５】
【数１０】
【００２６】
【作用】このように、本発明によれば、カメラのレンズ
または撮像面を視線方向に移動させながら複数回画像を
入力し、これらの画像を比較することで物体各部の距離
を算出することができる。ところでカメラのレンズや撮
像面を視軸方向に正確に移動させることはカメラの機構
上困難なことではなく、すでに焦点やズームの調整など
で幅広く行われている。
または撮像面を視線方向に移動させながら複数回画像を
入力し、これらの画像を比較することで物体各部の距離
を算出することができる。ところでカメラのレンズや撮
像面を視軸方向に正確に移動させることはカメラの機構
上困難なことではなく、すでに焦点やズームの調整など
で幅広く行われている。
【００２７】
【実施例】本発明の第１実施例を図２にもとづき説明す
る。この第１実施例は前記課題を解決するための手段の
項における第１の手段に関する実施例である。図２にお
いて、１は第１画像保持部、２は第２画像保持部、３は
勾配算出部、４は画像差算出部、５は距離算出部、６は
距離平均部である。
る。この第１実施例は前記課題を解決するための手段の
項における第１の手段に関する実施例である。図２にお
いて、１は第１画像保持部、２は第２画像保持部、３は
勾配算出部、４は画像差算出部、５は距離算出部、６は
距離平均部である。
【００２８】第１画像保持部１は、カメラのレンズ中心
の位置と撮像面の位置を同時に同じ量だけ光軸方向に変
化させながら、Ｎ回画像を撮影して入力したもののう
ち、１回目、３回目・・・Ｎ−１回目を順次保持する。
の位置と撮像面の位置を同時に同じ量だけ光軸方向に変
化させながら、Ｎ回画像を撮影して入力したもののう
ち、１回目、３回目・・・Ｎ−１回目を順次保持する。
【００２９】第２画像保持部２は、前記Ｎ回の画像のう
ち、２回目、４回目・・・Ｎ回目を順次保持する。勾配
算出部３は、明るさの勾配を算出するものであって、画
素毎にＮ枚の画像の勾配を算出するもので、前記（５）
式の分子を算出するものである。
ち、２回目、４回目・・・Ｎ回目を順次保持する。勾配
算出部３は、明るさの勾配を算出するものであって、画
素毎にＮ枚の画像の勾配を算出するもので、前記（５）
式の分子を算出するものである。
【００３０】画像差算出部４はＮ枚の画像のペアのう
ち、順次２枚を選択して、前記（５）式の分母を算出す
るものである。これにより画素毎に画素値の差を算出す
るものである。
ち、順次２枚を選択して、前記（５）式の分母を算出す
るものである。これにより画素毎に画素値の差を算出す
るものである。
【００３１】距離算出部５は、２組の画像ペア、例えば
１回目の画像と２回目の画像、３回目の画像と４回目の
画像・・・を選択し、それぞれに対して前記（５）式に
より画素毎に距離Ｚを算出する。ここで画像の勾配であ
る下記の値に対して、２枚の画像のそれぞれの勾配の平
均を用いる。
１回目の画像と２回目の画像、３回目の画像と４回目の
画像・・・を選択し、それぞれに対して前記（５）式に
より画素毎に距離Ｚを算出する。ここで画像の勾配であ
る下記の値に対して、２枚の画像のそれぞれの勾配の平
均を用いる。
【００３２】
【数１１】
【００３３】距離平均部６は、前記選択した複数個の画
像ペアに対して距離算出部５において算出した距離Ｚを
平均するものである。次に、図２（Ａ）の第１実施例の
動作を、同（Ｂ）に示すフローチャートにもとづき説明
する。
像ペアに対して距離算出部５において算出した距離Ｚを
平均するものである。次に、図２（Ａ）の第１実施例の
動作を、同（Ｂ）に示すフローチャートにもとづき説明
する。
【００３４】先ず図示省略したカメラのレンズ中心の
位置と撮像面の位置を同時に同じ量だけ光軸方向に変化
させながらＮ回画像を撮像してこれを順次第１画像保持
部１、第２画像保持部２に入力、保持する。
位置と撮像面の位置を同時に同じ量だけ光軸方向に変化
させながらＮ回画像を撮像してこれを順次第１画像保持
部１、第２画像保持部２に入力、保持する。
【００３５】勾配算出部３は、前記（５）式の分子の
演算を行い、画素毎にＮ枚の画像の勾配を算出する。ま
た画素差算出部４では、Ｎ枚の画像のうち順次２枚を選
択して前記（５）式の分母の演算を行い、画素毎に画素
値の差を算出する。
演算を行い、画素毎にＮ枚の画像の勾配を算出する。ま
た画素差算出部４では、Ｎ枚の画像のうち順次２枚を選
択して前記（５）式の分母の演算を行い、画素毎に画素
値の差を算出する。
【００３６】次に距離算出部５は、２組の画像ペアに
対し、前記勾配算出部３で行った前記（５）式の分子の
演算結果と、前記画像差算出部４で行った前記（５）式
の分母の演算結果にもとづき前記（５）式の演算を行っ
て距離Ｚを算出する。
対し、前記勾配算出部３で行った前記（５）式の分子の
演算結果と、前記画像差算出部４で行った前記（５）式
の分母の演算結果にもとづき前記（５）式の演算を行っ
て距離Ｚを算出する。
【００３７】距離平均部６では、このようにしてそれ
ぞれ選択した複数個の画像ペアに対して算出した距離を
平均する。本発明の第２実施例を図３に基づき説明す
る。この第２実施例は前記課題を解決するための手段の
項における第２の手段に関する実施例である。図３
（Ａ）において１１は第１画像保持部、１２は第２画像
保持部、１３は第３画像保持部、１４は第１画像差算出
部、１５は第２画像差算出部、１６は距離算出部であ
る。また６は距離平均部であり、図２のそれと同様の動
作を行うものである。
ぞれ選択した複数個の画像ペアに対して算出した距離を
平均する。本発明の第２実施例を図３に基づき説明す
る。この第２実施例は前記課題を解決するための手段の
項における第２の手段に関する実施例である。図３
（Ａ）において１１は第１画像保持部、１２は第２画像
保持部、１３は第３画像保持部、１４は第１画像差算出
部、１５は第２画像差算出部、１６は距離算出部であ
る。また６は距離平均部であり、図２のそれと同様の動
作を行うものである。
【００３８】図３（Ａ）の第２実施例の動作を、同
（Ｂ）に示すフローチャートにもとづき説明する。 まず図示省略したカメラの撮像面の位置を光軸方向に
変化させながら及び、撮像面とレンズの位置を同じ量だ
け変化させながらＮ枚画像を入力し、これらを順次第１
画像保持部１１、第２が画像保持部１２、第３画像保持
部１３に順次入力させる。
（Ｂ）に示すフローチャートにもとづき説明する。 まず図示省略したカメラの撮像面の位置を光軸方向に
変化させながら及び、撮像面とレンズの位置を同じ量だ
け変化させながらＮ枚画像を入力し、これらを順次第１
画像保持部１１、第２が画像保持部１２、第３画像保持
部１３に順次入力させる。
【００３９】第１画像差算出部１４では、このＮ枚の
画像のうち撮像面とレンズの位置が同じ量だけ互いに異
なっているような画像を順次２枚を選択して、前記（１
０）式の分子を演算し、画素毎に画素値の差を算出す
る。同様に第２画像差算出部１５では、撮像面の位置だ
けが異なっている２枚の画像を用いて画素毎に前記（１
０）式の分母の演算を行う。
画像のうち撮像面とレンズの位置が同じ量だけ互いに異
なっているような画像を順次２枚を選択して、前記（１
０）式の分子を演算し、画素毎に画素値の差を算出す
る。同様に第２画像差算出部１５では、撮像面の位置だ
けが異なっている２枚の画像を用いて画素毎に前記（１
０）式の分母の演算を行う。
【００４０】次に距離算出部１６は、２組の画像ペア
に対し、前記第１画像差算出部１４で行った前記（１
０）式の分母の演算結果と、同様に前記第２画像算出部
１５で行った前記（１０）式の分子の演算結果にもとづ
き、前記（１０）式の演算を行う。このときｆはカメラ
により既知であり、かくして距離Ｚが算出できる。
に対し、前記第１画像差算出部１４で行った前記（１
０）式の分母の演算結果と、同様に前記第２画像算出部
１５で行った前記（１０）式の分子の演算結果にもとづ
き、前記（１０）式の演算を行う。このときｆはカメラ
により既知であり、かくして距離Ｚが算出できる。
【００４１】距離平均部６では、このようにしてそれ
ぞれ選択した複数個の画像ペアに対して算出した距離を
平均する。
ぞれ選択した複数個の画像ペアに対して算出した距離を
平均する。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、カメラのレンズまたは
撮像面を視線方向に移動させながら複数回画像を入力
し、これらの画像を比較することで物体各部の距離を算
出することができるので、容易に距離の測定を行うこと
ができる。
撮像面を視線方向に移動させながら複数回画像を入力
し、これらの画像を比較することで物体各部の距離を算
出することができるので、容易に距離の測定を行うこと
ができる。
【００４３】しかも複数回距離を算出して平均すること
によりその精度を向上することができる。なお、本発明
の第２実施例によれば、引算と割算だけで演算でき、画
像の微分が必要でないので、より高速に実行することが
できる。
によりその精度を向上することができる。なお、本発明
の第２実施例によれば、引算と割算だけで演算でき、画
像の微分が必要でないので、より高速に実行することが
できる。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の第１実施例である。
【図３】本発明の第２実施例である。
１ 第１画像保持部 ２ 第２画像保持部 ３ 勾配算出部 ４ 画像差算出部 ５ 距離算出部 ６ 距離平均部
Claims (2)
- 【請求項１】 カメラのレンズの位置と撮像面の位置を
同時に同じ量だけ光軸方向に変化させながら複数回画像
を入力し、 複数枚の画像の１枚又は複数枚に対して明るさの勾配を
算出した結果と、 少なくとも１組の画像のペアに対して画素毎の画素値の
差を算出した結果を用いて、各画素毎に被撮像物の距離
を測定する測距方法。 - 【請求項２】 カメラの撮像面の位置を変化させながら
更に、カメラのレンズの位置と撮像面の位置を同じ量だ
け変化させながら複数回画像を入力し、 複数枚の画像の少なくとも２組の画像のペアに対して画
素毎の画素値の差を算出しそれらの差をもとに被撮像物
の距離を測定する測距方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27572892A JP3155087B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 測距方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27572892A JP3155087B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 測距方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129852A true JPH06129852A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3155087B2 JP3155087B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=17559559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27572892A Expired - Fee Related JP3155087B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 測距方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155087B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103852060A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于单目视觉的可见光图像测距方法 |
| CN111376254A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 上海葩弥智能科技有限公司 | 平面测距方法及系统和机械手调校平面的方法及系统 |
-
1992
- 1992-10-14 JP JP27572892A patent/JP3155087B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103852060A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于单目视觉的可见光图像测距方法 |
| CN111376254A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 上海葩弥智能科技有限公司 | 平面测距方法及系统和机械手调校平面的方法及系统 |
| CN111376254B (zh) * | 2018-12-29 | 2023-12-29 | 上海晨兴希姆通电子科技有限公司 | 平面测距方法及系统和机械手调校平面的方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3155087B2 (ja) | 2001-04-09 |
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|---|---|---|---|
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