JPH0777410A - 測距方法および装置 - Google Patents
測距方法および装置Info
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- JPH0777410A JPH0777410A JP22238593A JP22238593A JPH0777410A JP H0777410 A JPH0777410 A JP H0777410A JP 22238593 A JP22238593 A JP 22238593A JP 22238593 A JP22238593 A JP 22238593A JP H0777410 A JPH0777410 A JP H0777410A
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単一の撮像系のみを用いて高精度に被写体ま
での距離を測定できる測距装置を提供する。 【構成】 画像センサ１２において被写体１０の画像を
撮像する。得られた画像情報から焦点はずれ量に基づい
て距離の推定値を求めるＳＦＤ部１３と、画像処理を行
なって被写体１０の相対的な動き量を求めこの被写体１
０の形状情報を得るＳＦＭ部１４とを設ける。そして、
統合処理部１５において、ＳＦＤ部１３からの距離の推
定値とＳＦＭ部１４からの形状情報とを統合し、距離に
ついての最適解を得るようにする。
での距離を測定できる測距装置を提供する。 【構成】 画像センサ１２において被写体１０の画像を
撮像する。得られた画像情報から焦点はずれ量に基づい
て距離の推定値を求めるＳＦＤ部１３と、画像処理を行
なって被写体１０の相対的な動き量を求めこの被写体１
０の形状情報を得るＳＦＭ部１４とを設ける。そして、
統合処理部１５において、ＳＦＤ部１３からの距離の推
定値とＳＦＭ部１４からの形状情報とを統合し、距離に
ついての最適解を得るようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２次元画像から３次元
の情報を求める測距方法および装置に関し、特に、移動
体の環境認識装置、コンピュータグラフィクス（ＣＧ）
やＣＡＤのためのソリッドモデルに必要な基礎形状入力
装置、あるいはリモートセンシング装置などに使用され
る測距方法および装置に関する。
の情報を求める測距方法および装置に関し、特に、移動
体の環境認識装置、コンピュータグラフィクス（ＣＧ）
やＣＡＤのためのソリッドモデルに必要な基礎形状入力
装置、あるいはリモートセンシング装置などに使用され
る測距方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】被写体までの距離を測定したり被写体の
形状を測定する装置は、測距装置側から被写体に対して
何らかのエネルギーを放射する能動的手法による装置
と、光電変換素子などで撮像された画像信号を解析する
受動的手法による装置とに、大別される。
形状を測定する装置は、測距装置側から被写体に対して
何らかのエネルギーを放射する能動的手法による装置
と、光電変換素子などで撮像された画像信号を解析する
受動的手法による装置とに、大別される。
【０００３】能動的手法として、電波、超音波、光など
の波動を被写体に放射して、それが戻ってくるまでの伝
播時間から被写体までの距離を決定する手法や、適当な
光源から規則的な模様を投影して被写体表面に人工的な
模様を生じさせ、その幾何学的歪みからその被写体の形
状を求める手法（例えば、モアレトポグラフィ）が、広
く用いられている。被写体の形状が求められれば、被写
体までの距離を推測することが可能となる。
の波動を被写体に放射して、それが戻ってくるまでの伝
播時間から被写体までの距離を決定する手法や、適当な
光源から規則的な模様を投影して被写体表面に人工的な
模様を生じさせ、その幾何学的歪みからその被写体の形
状を求める手法（例えば、モアレトポグラフィ）が、広
く用いられている。被写体の形状が求められれば、被写
体までの距離を推測することが可能となる。
【０００４】一方、受動的手法として、複数の画像セン
サを用いて得られる画像間の対応点の位置関係から三角
測量の原理に基づいて距離測定を行なう手法や、被写体
表面がもつ模様の幾何学的な歪みから当該被写体の立体
構造を求める手法などがある。また、被写体の焦点はず
れ量から被写体までの距離を求める手法も試みられてい
る。
サを用いて得られる画像間の対応点の位置関係から三角
測量の原理に基づいて距離測定を行なう手法や、被写体
表面がもつ模様の幾何学的な歪みから当該被写体の立体
構造を求める手法などがある。また、被写体の焦点はず
れ量から被写体までの距離を求める手法も試みられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の手法のうち能動的手法では、超音波や光などの
エネルギーを放出する装置と反射してきたエネルギーを
検出するディテクタとを必要とし、装置が大がかりにな
りやすい。また、放射されたエネルギーを吸収してしま
うような物体に対しては測距できないという問題を内在
している。さらに、規則的な模様を投影する手法では、
原理的に、被写体までの絶対的な距離を測定できない。
た従来の手法のうち能動的手法では、超音波や光などの
エネルギーを放出する装置と反射してきたエネルギーを
検出するディテクタとを必要とし、装置が大がかりにな
りやすい。また、放射されたエネルギーを吸収してしま
うような物体に対しては測距できないという問題を内在
している。さらに、規則的な模様を投影する手法では、
原理的に、被写体までの絶対的な距離を測定できない。
【０００６】一方、受動的手法のうち三角測量の原理に
基づく手法は、複数の画像センサと複数の撮像系とを必
要とし、小型で安価な測距装置を構成するのには適して
いない。被写体表面の模様の幾何学的な歪みから形状情
報を抽出する手法は、その幾何学模様の性質が事前に知
られていることが必要で、その応用範囲は狭い。さら
に、画像の焦点はずれ量を用いた手法では、正確な距離
測定のためには焦点深度の浅い大口径の明るいレンズが
必要であり、通常のテレビカメラ用のレンズを流用した
場合には、十分な精度を得ることができない。
基づく手法は、複数の画像センサと複数の撮像系とを必
要とし、小型で安価な測距装置を構成するのには適して
いない。被写体表面の模様の幾何学的な歪みから形状情
報を抽出する手法は、その幾何学模様の性質が事前に知
られていることが必要で、その応用範囲は狭い。さら
に、画像の焦点はずれ量を用いた手法では、正確な距離
測定のためには焦点深度の浅い大口径の明るいレンズが
必要であり、通常のテレビカメラ用のレンズを流用した
場合には、十分な精度を得ることができない。
【０００７】本発明の目的は、上述した従来の測距装置
の諸問題点を解決し、小型、安価であってかつ高精度の
測距を行なえる測距装置を提供することにある。
の諸問題点を解決し、小型、安価であってかつ高精度の
測距を行なえる測距装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の測距方法は、被
写体までの距離を測定する測距方法であって、前記被写
体の画像を複数回にわたって撮像し、前記画像から前記
被写体に対する焦点はずれ量を求め、前記画像を処理し
て前記被写体の相対的な動き量を求め、そののち、前記
焦点はずれ量および前記動き量とから前記被写体までの
距離を求める。
写体までの距離を測定する測距方法であって、前記被写
体の画像を複数回にわたって撮像し、前記画像から前記
被写体に対する焦点はずれ量を求め、前記画像を処理し
て前記被写体の相対的な動き量を求め、そののち、前記
焦点はずれ量および前記動き量とから前記被写体までの
距離を求める。
【０００９】本発明の測距装置は、被写体までの距離を
測定する測距装置であって、前記被写体の画像を撮像す
る撮像手段と、前記画像から前記被写体に対する焦点は
ずれ量を求め距離の推定値を求める第１の計算手段と、
前記画像を処理して前記被写体の相対的な動き量を求め
前記被写体の形状情報を求める第２の計算手段と、前記
距離の推定値と前記形状情報とを統合して距離情報を算
出する統合処理手段とを有する。
測定する測距装置であって、前記被写体の画像を撮像す
る撮像手段と、前記画像から前記被写体に対する焦点は
ずれ量を求め距離の推定値を求める第１の計算手段と、
前記画像を処理して前記被写体の相対的な動き量を求め
前記被写体の形状情報を求める第２の計算手段と、前記
距離の推定値と前記形状情報とを統合して距離情報を算
出する統合処理手段とを有する。
【００１０】
【作用】被写体の焦点はずれ量と相対的な動き量を求め
た場合、焦点はずれ量から距離を推定することができ、
相対的な動き量から被写体の形状情報を得ることができ
る。そして、推定された距離情報と形状情報とを相互に
参照することによって、これら情報から単独に距離を求
めた場合に比べ、高精度に測距を行なうことができる。
焦点はずれ量の測定、相対的な動き量の測定は単一の画
像センサを用いて行なえるので、結局、単一の画像セン
サ（撮像系）で高精度に距離を決定できることになる。
た場合、焦点はずれ量から距離を推定することができ、
相対的な動き量から被写体の形状情報を得ることができ
る。そして、推定された距離情報と形状情報とを相互に
参照することによって、これら情報から単独に距離を求
めた場合に比べ、高精度に測距を行なうことができる。
焦点はずれ量の測定、相対的な動き量の測定は単一の画
像センサを用いて行なえるので、結局、単一の画像セン
サ（撮像系）で高精度に距離を決定できることになる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１２】《実施例１》図１は本発明の実施例１の測
距装置の構成を示すブロック図である。この測距装置
は、図示矢印Ω方向に移動している被写体１０までの距
離を測定するものであって、撮像系と撮像素子とからな
り画像信号を出力する画像センサ（撮像体）１２と、画
像信号が入力し画像上での被写体１０の焦点はずれ量を
求め被写体１０までの距離を推定するＳＦＤ部１３と、
画像信号を処理して被写体１０の動き量（動きベクト
ル）から被写体１０の形状情報を求めるＳＦＭ部１４
と、これらＳＦＤ部１３とＳＦＤ部１４で求められた情
報を統合して距離情報として算出する統合処理部１５
と、外部に出力するための出力端子１６とによって構成
されている。撮像素子としては、例えば、光電変換を利
用するＣＣＤ素子などが利用される。
距装置の構成を示すブロック図である。この測距装置
は、図示矢印Ω方向に移動している被写体１０までの距
離を測定するものであって、撮像系と撮像素子とからな
り画像信号を出力する画像センサ（撮像体）１２と、画
像信号が入力し画像上での被写体１０の焦点はずれ量を
求め被写体１０までの距離を推定するＳＦＤ部１３と、
画像信号を処理して被写体１０の動き量（動きベクト
ル）から被写体１０の形状情報を求めるＳＦＭ部１４
と、これらＳＦＤ部１３とＳＦＤ部１４で求められた情
報を統合して距離情報として算出する統合処理部１５
と、外部に出力するための出力端子１６とによって構成
されている。撮像素子としては、例えば、光電変換を利
用するＣＣＤ素子などが利用される。
【００１３】ＳＦＤ部１３は、一般にShape from Defoc
usと呼ばれる手法の処理を行なうブロックである、ここ
で、ＳＦＤ部１３の行なう処理、すなわち焦点はずれ量
から距離を求める方法について、図２を用いて説明す
る。ここでは被写体上の物点２０をレンズ２１によって
投影面２２に投射したとする。投影面２２は撮像素子の
感光面に対応する。投影面２２において物点２０はある
大きさ（錯乱円）に投影されたとする。レンズ２１の口
径をＡ、投影面２２における焦点はずれ量（錯乱円の半
径）をＲ、レンズ２１と結像面との距離をＤ、被写体
（物点２０）とレンズ２１との距離をＺ、レンズ２１と
物点２０の焦点面との距離をＺ'とする。
usと呼ばれる手法の処理を行なうブロックである、ここ
で、ＳＦＤ部１３の行なう処理、すなわち焦点はずれ量
から距離を求める方法について、図２を用いて説明す
る。ここでは被写体上の物点２０をレンズ２１によって
投影面２２に投射したとする。投影面２２は撮像素子の
感光面に対応する。投影面２２において物点２０はある
大きさ（錯乱円）に投影されたとする。レンズ２１の口
径をＡ、投影面２２における焦点はずれ量（錯乱円の半
径）をＲ、レンズ２１と結像面との距離をＤ、被写体
（物点２０）とレンズ２１との距離をＺ、レンズ２１と
物点２０の焦点面との距離をＺ'とする。
【００１４】図２において幾何学的関係
【００１５】
【数１】２Ｒ：（Ｚ'−Ｄ）＝Ａ：Ｚ' …(1) が成立し、式(1)から錯乱円の半径Ｒは、
【００１６】
【数２】 と表わされる。ここでレンズ２１の焦点距離をｆ、Ｆナ
ンバーをＦとすると、
ンバーをＦとすると、
【００１７】
【数３】 であるから、
【００１８】
【数４】 となる、さらにレンズの結像方程式
【００１９】
【数５】 を用いると、
【００２０】
【数６】 となり、これをＺに関して解けば、
【００２１】
【数７】 を得る。式(7)にしたがって、レンズ２１から被写体ま
での距離Ｚは、錯乱円の半径Ｒから直接求めることがで
きる。ただし、一般に、光学系には一定量の被写界深度
があるため、錯乱円の半径Ｒから求められるのは距離Ｚ
の存在可能範囲である。
での距離Ｚは、錯乱円の半径Ｒから直接求めることがで
きる。ただし、一般に、光学系には一定量の被写界深度
があるため、錯乱円の半径Ｒから求められるのは距離Ｚ
の存在可能範囲である。
【００２２】ＳＦＭ部１４は、一般にStructure from M
otionと呼ばれる手法の処理を行なうブロックである、
ここで、ＳＦＤ部１４の行なう処理、すなわち被写体と
撮像系との相対的な動き量から被写体の形状を求める方
法について、図３を用いて説明する。
otionと呼ばれる手法の処理を行なうブロックである、
ここで、ＳＦＤ部１４の行なう処理、すなわち被写体と
撮像系との相対的な動き量から被写体の形状を求める方
法について、図３を用いて説明する。
【００２３】被写体として四角形ＡＢＣＤを仮定する。
この被写体が撮像素子の撮像面２４に対して図示矢印
Ω'の方向に並進運動し、次の時刻にＡ'Ｂ'Ｃ'Ｄ'に示
す位置に移動したとする。被写体上の点Ａ,Ｂは、レン
ズ２１によって、撮像面２４上の点ａ,ｂに結像する。
同様に、移動後の被写体Ａ'Ｂ'Ｃ'Ｄ'上の点Ａ',Ｂ'
は、撮像面２４上の点ａ',ｂ'に結像する。この図にお
いて、レンズ２１の中心がＯで示され、また、物点Ａ,
Ｂとレンズ２１面までの距離がそれぞれＺA,ＺBで示さ
れている。レンズ２１の焦点距離をｆとし、ＺA,ＺB≫
ｆとすると、図３に示された幾何学的関係から、
この被写体が撮像素子の撮像面２４に対して図示矢印
Ω'の方向に並進運動し、次の時刻にＡ'Ｂ'Ｃ'Ｄ'に示
す位置に移動したとする。被写体上の点Ａ,Ｂは、レン
ズ２１によって、撮像面２４上の点ａ,ｂに結像する。
同様に、移動後の被写体Ａ'Ｂ'Ｃ'Ｄ'上の点Ａ',Ｂ'
は、撮像面２４上の点ａ',ｂ'に結像する。この図にお
いて、レンズ２１の中心がＯで示され、また、物点Ａ,
Ｂとレンズ２１面までの距離がそれぞれＺA,ＺBで示さ
れている。レンズ２１の焦点距離をｆとし、ＺA,ＺB≫
ｆとすると、図３に示された幾何学的関係から、
【００２４】
【数８】 が成立し、式(8),(9)より、
【００２５】
【数９】 を得る。被写体の形状が移動中に変化しないとすると、
被写体の各点の動き量
被写体の各点の動き量
【００２６】
【外１】 は一定である。したがって、式(10)と式(11)は等しく、
【００２７】
【数１０】 となる。式(12)を整理すると、
【００２８】
【数１１】 が得られる。
【００２９】
【外２】 は、時系列に連続する画像間の相関演算あるいは時空間
勾配法などの演算によって、動きベクトルとして求めら
れる量である。式(13)から、被写体の各点までの距離の
比すなわち相対的な距離が求まり、被写体の形状を把握
することができる。ただし、被写体の絶対的な大きさ
は、依然不明のままである。なおここでは、ＺA,ＺB≫
ｆとしたが、この仮定が成立しない場合には、レンズの
結像方程式（式(3)）を利用して撮像面の位置を実効的
に変更して計算すればよい。
勾配法などの演算によって、動きベクトルとして求めら
れる量である。式(13)から、被写体の各点までの距離の
比すなわち相対的な距離が求まり、被写体の形状を把握
することができる。ただし、被写体の絶対的な大きさ
は、依然不明のままである。なおここでは、ＺA,ＺB≫
ｆとしたが、この仮定が成立しない場合には、レンズの
結像方程式（式(3)）を利用して撮像面の位置を実効的
に変更して計算すればよい。
【００３０】次に、ＳＦＤ部１３およびＳＦＭ部１４で
得た結果を統合する処理について、図４を用いて説明す
る。図４の各軸は、それぞれ物点までの距離を示す座標
軸である。上述したように、ＳＦＤ部１３からはある物
点についてその物点までの距離の可能範囲が得られる。
ＳＦＭ部１４からは、被写体上の各点の相対的な距離が
得られる。
得た結果を統合する処理について、図４を用いて説明す
る。図４の各軸は、それぞれ物点までの距離を示す座標
軸である。上述したように、ＳＦＤ部１３からはある物
点についてその物点までの距離の可能範囲が得られる。
ＳＦＭ部１４からは、被写体上の各点の相対的な距離が
得られる。
【００３１】図４の縦軸は物点Ａまでの距離ＺAを表わ
し、横軸は物点Ｂまでの距離ＺBを表わしている。物点
Ａについての焦点はずれ量解析から、距離ＺAはα1から
α2までの間にあることが推定されているとする。同様
に、物点Ｂまでの距離ＺBは、β1からβ2までの間にあ
ることが分かっているとする。
し、横軸は物点Ｂまでの距離ＺBを表わしている。物点
Ａについての焦点はずれ量解析から、距離ＺAはα1から
α2までの間にあることが推定されているとする。同様
に、物点Ｂまでの距離ＺBは、β1からβ2までの間にあ
ることが分かっているとする。
【００３２】ここで、ＳＦＭ部１４での解析結果すなわ
ち被写体の動きから求められる物点間の拘束式を導入す
る。図４中の直線ＺA＝ｋ・ＺBは式(13)を表わしてお
り、傾きｋは物点Ａまでの距離と物点Ｂまでの距離との
比であって、
ち被写体の動きから求められる物点間の拘束式を導入す
る。図４中の直線ＺA＝ｋ・ＺBは式(13)を表わしてお
り、傾きｋは物点Ａまでの距離と物点Ｂまでの距離との
比であって、
【００３３】
【数１２】 で表わされている。この拘束式ＺA＝ｋ・ＺB上にありか
つ焦点はずれ量による推定結果とのずれ量が最小点にな
る点が、最も信頼性の高い距離推定値である。両手法の
推定結果を両立させるための評価関数としては、例え
ば、この拘束式上の点について、焦点はずれ量から推定
される値との自乗誤差の和Ｌ2を定義する。
つ焦点はずれ量による推定結果とのずれ量が最小点にな
る点が、最も信頼性の高い距離推定値である。両手法の
推定結果を両立させるための評価関数としては、例え
ば、この拘束式上の点について、焦点はずれ量から推定
される値との自乗誤差の和Ｌ2を定義する。
【００３４】
【数１３】 αm,βmは、それぞれ焦点はずれ量から定める距離の存
在可能範囲の中間値であり、（αe,βe）は拘束式上の
１点であって、最終的な距離推定値である、この評価関
数Ｌ2を最小にする座標（αe,βe）を求めると、
在可能範囲の中間値であり、（αe,βe）は拘束式上の
１点であって、最終的な距離推定値である、この評価関
数Ｌ2を最小にする座標（αe,βe）を求めると、
【００３５】
【数１４】 となる。結局、式(15)より、焦点はずれ量から推定され
る距離範囲の中間値αm,βmと物点間の相対的な距離比
ｋとから、任意の物点までの絶対距離を一意に求めるこ
とができたことになる。なお、距離推定誤差の評価関数
として、自乗誤差の代りに例えば絶対値和を用いること
もできる。
る距離範囲の中間値αm,βmと物点間の相対的な距離比
ｋとから、任意の物点までの絶対距離を一意に求めるこ
とができたことになる。なお、距離推定誤差の評価関数
として、自乗誤差の代りに例えば絶対値和を用いること
もできる。
【００３６】上述の説明では、ＳＦＭ部１４により求め
られる拘束式ＺA＝ｋ・ＺBの信頼性を仮定し、解が拘束
式を満たす（拘束式が表わす直線上に解が存在する）も
のとして評価関数Ｌ2を定義した。しかしながら被写体
の動き量が小さいときには、一般に、拘束式の信頼性が
低下してくる。このような場合には、焦点はずれ量によ
る推定値と、被写体の相対的動き量から求められる推定
値とを対等に評価してもよい。例えば、３直線ＺA＝
αm，ＺB＝βm，ＺA＝ｋ・ＺBからの距離の２乗和を最小
にする点を解（αe,βe）とすることもできる、また、
被写体の動き量に応じて各拘束式の信頼性に重みを付
け、最適解を求めてもよい。
られる拘束式ＺA＝ｋ・ＺBの信頼性を仮定し、解が拘束
式を満たす（拘束式が表わす直線上に解が存在する）も
のとして評価関数Ｌ2を定義した。しかしながら被写体
の動き量が小さいときには、一般に、拘束式の信頼性が
低下してくる。このような場合には、焦点はずれ量によ
る推定値と、被写体の相対的動き量から求められる推定
値とを対等に評価してもよい。例えば、３直線ＺA＝
αm，ＺB＝βm，ＺA＝ｋ・ＺBからの距離の２乗和を最小
にする点を解（αe,βe）とすることもできる、また、
被写体の動き量に応じて各拘束式の信頼性に重みを付
け、最適解を求めてもよい。
【００３７】本実施例では、物点数を２としたが、実際
には被写体上には多数の物点があり、推定値はより限定
され、これによって最適解である距離を容易に求められ
るようになる。
には被写体上には多数の物点があり、推定値はより限定
され、これによって最適解である距離を容易に求められ
るようになる。
【００３８】《実施例２》実施例１では、被写体の動
き、特に並進運動を仮定したが、被写体の動きがない場
合には、撮像体本体を被写体に対して並進運動させなが
ら複数枚の画像を得れば、同様に被写体までの絶対距離
を算出するすることができる。図５は、撮像体側を動か
した場合の距離測定の原理を説明する図である。
き、特に並進運動を仮定したが、被写体の動きがない場
合には、撮像体本体を被写体に対して並進運動させなが
ら複数枚の画像を得れば、同様に被写体までの絶対距離
を算出するすることができる。図５は、撮像体側を動か
した場合の距離測定の原理を説明する図である。
【００３９】四角形ＡＢＣＤで表わされる被写体が静止
し、レンズ２１で表わされる撮像体が距離Δｘだけ被写
体に対して並進運動したとする。レンズ２１の中心がそ
れぞれＯ,Ｏ'に位置したときに撮像したとする、レンズ
２１の中心が点Ｏにあるときには、物点Ａ,Ｂはそれぞ
れ撮像面２４上のａ,ｂに結像する。レンズ２１の中心
がＯ'にあるときには、物点Ａ,Ｂはそれぞれ撮像面２４
上のａ',ｂ'に結像する。ｆはレンズ２１の焦点距離で
あり、レンズ２１から物点Ａ,Ｂまでの距離がそれぞれ
ＺA,ＺBで表わされている。また撮像面２４上の点ｏ,
ｏ'は、それぞれ点Ｏ,Ｏ'の対応点（撮像面２４上に下
ろした垂線の足）である。図５における幾何学的関係か
ら、
し、レンズ２１で表わされる撮像体が距離Δｘだけ被写
体に対して並進運動したとする。レンズ２１の中心がそ
れぞれＯ,Ｏ'に位置したときに撮像したとする、レンズ
２１の中心が点Ｏにあるときには、物点Ａ,Ｂはそれぞ
れ撮像面２４上のａ,ｂに結像する。レンズ２１の中心
がＯ'にあるときには、物点Ａ,Ｂはそれぞれ撮像面２４
上のａ',ｂ'に結像する。ｆはレンズ２１の焦点距離で
あり、レンズ２１から物点Ａ,Ｂまでの距離がそれぞれ
ＺA,ＺBで表わされている。また撮像面２４上の点ｏ,
ｏ'は、それぞれ点Ｏ,Ｏ'の対応点（撮像面２４上に下
ろした垂線の足）である。図５における幾何学的関係か
ら、
【００４０】
【数１５】 が成立する。式(17)〜(20)より、
【００４１】
【数１６】 を得る。撮像体自体の並進運動を考慮すれば、点ｏ,ｏ'
は同一点である、したがって、点ａ,ａ'間のずれ量は、
式(21),(22)より、
は同一点である、したがって、点ａ,ａ'間のずれ量は、
式(21),(22)より、
【００４２】
【数１７】 となる。また、式(23),(24)より、
【００４３】
【数１８】 が求められる。式(25),(26)よりｆΔｘを消去してまと
めると、
めると、
【００４４】
【数１９】 となり、実施例１での式(13)と同じ式を得る。相関演算
あるいは時空間勾配法などの画像処理演算により、点
ａ,ａ'間、点ｂ,ｂ'間の対応関係が求められれば、撮像
面２４上での移動量
あるいは時空間勾配法などの画像処理演算により、点
ａ,ａ'間、点ｂ,ｂ'間の対応関係が求められれば、撮像
面２４上での移動量
【００４５】
【外３】 が求められるので、被写体上の各物点の相対的な位置関
係から、式(27)よって、その被写体の概形を知ることが
できる。この結果と焦点はずれ量法により推定される距
離情報とを実施例１での手法にしたがって統合すれば、
被写体までの絶対距離を求めることができる。
係から、式(27)よって、その被写体の概形を知ることが
できる。この結果と焦点はずれ量法により推定される距
離情報とを実施例１での手法にしたがって統合すれば、
被写体までの絶対距離を求めることができる。
【００４６】ここで、撮像体の移動量Δｘが測定可能で
あるならば、焦点はずれ量による推定値あるいは移動量
から求められる推定値を参照して、三角測量法の原理に
したがい、式(25),(26)から距離ＺA,ＺBを直接求めるこ
とができる。
あるならば、焦点はずれ量による推定値あるいは移動量
から求められる推定値を参照して、三角測量法の原理に
したがい、式(25),(26)から距離ＺA,ＺBを直接求めるこ
とができる。
【００４７】《実施例３》実施例１では被写体が動き、
実施例２では撮像体が動いたが、被写体の動きの有無に
応じて適応的に測距方法を切り替えることができる。図
６は、実施例１と実施例２を組み合わせた測距方法の処
理の流れを示すフローチャートである。
実施例２では撮像体が動いたが、被写体の動きの有無に
応じて適応的に測距方法を切り替えることができる。図
６は、実施例１と実施例２を組み合わせた測距方法の処
理の流れを示すフローチャートである。
【００４８】まず、画像入力を行ない（ステップ１０
１）、そののち、ＳＦＤ部１３により焦点はずれ量法に
よって距離の粗い推定を行なう（ステップ１０２）。さ
らに入力画像から、画像メモリに蓄えられた過去の画像
との相関計算あるいは時空間勾配法などの画像処理演算
により、被写体の動き量が検出される（ステップ１０
３）。被写体の動きが検出された場合には、ＳＦＭ部１
４によって被写体の概形が推定され（ステップ１０
４）、先に求めた焦点はずれ量からの推定値とあわせて
実施例１と同様に距離情報が統合され（ステップ１０
５）、得られた距離が出力される（ステップ１０６）。
１）、そののち、ＳＦＤ部１３により焦点はずれ量法に
よって距離の粗い推定を行なう（ステップ１０２）。さ
らに入力画像から、画像メモリに蓄えられた過去の画像
との相関計算あるいは時空間勾配法などの画像処理演算
により、被写体の動き量が検出される（ステップ１０
３）。被写体の動きが検出された場合には、ＳＦＭ部１
４によって被写体の概形が推定され（ステップ１０
４）、先に求めた焦点はずれ量からの推定値とあわせて
実施例１と同様に距離情報が統合され（ステップ１０
５）、得られた距離が出力される（ステップ１０６）。
【００４９】ステップ１０３での動き量検出の結果、被
写体の動きがない場合には、実施例２にしたがって、撮
像体を被写体に対して並進運動させ（ステップ１０
７）、ここで撮像体の動き量（移動量）を測定する（ス
テップ１０８）。測定ができない場合には、動きベクト
ルの情報に基づき、ステップ１０４に移行して被写体の
概形を推定し、以下は上述と同様に処理を続行する。撮
像体の動き量が測定できた場合には、通常の三角測量法
を実施して距離を直接求め（ステップ１０９）、ステッ
プ１０６に移行して求めた距離値を出力する。なお、ス
テップ１０９で三角測量を行なった場合も、さらに焦点
はずれ量からの推定値や動き量から求められる被写体の
概形情報を参照して、高精度に距離を求めるようにして
もよい（図示破線の経路）。
写体の動きがない場合には、実施例２にしたがって、撮
像体を被写体に対して並進運動させ（ステップ１０
７）、ここで撮像体の動き量（移動量）を測定する（ス
テップ１０８）。測定ができない場合には、動きベクト
ルの情報に基づき、ステップ１０４に移行して被写体の
概形を推定し、以下は上述と同様に処理を続行する。撮
像体の動き量が測定できた場合には、通常の三角測量法
を実施して距離を直接求め（ステップ１０９）、ステッ
プ１０６に移行して求めた距離値を出力する。なお、ス
テップ１０９で三角測量を行なった場合も、さらに焦点
はずれ量からの推定値や動き量から求められる被写体の
概形情報を参照して、高精度に距離を求めるようにして
もよい（図示破線の経路）。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、被写体の
焦点はずれ量と相対的動き量を求めこれらの測定結果を
統合することにより、焦点はずれ量から推定される距離
情報と相対的な動き量からも求められる形状情報とを相
互に参照することにとなって、１つの撮像系のみを用い
て高精度に被写体までの距離を測定できるようになり、
小型、安価であってかつ高精度の測距装置が得られると
いう効果がある。
焦点はずれ量と相対的動き量を求めこれらの測定結果を
統合することにより、焦点はずれ量から推定される距離
情報と相対的な動き量からも求められる形状情報とを相
互に参照することにとなって、１つの撮像系のみを用い
て高精度に被写体までの距離を測定できるようになり、
小型、安価であってかつ高精度の測距装置が得られると
いう効果がある。
【図１】本発明の実施例１の測距装置の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】焦点はずれ量から距離を推定する手法の処理の
原理を説明する図である。
原理を説明する図である。
【図３】被写体の相対的な動き量から立体の形状を知る
手法の原理を説明する図である。
手法の原理を説明する図である。
【図４】最終的な距離推定値を得る過程を説明する図で
ある。
ある。
【図５】実施例２での距離測定の原理を説明する図であ
る。
る。
【図６】実施例３での処理の流れを示すフローチャート
である。
である。
１０ 被写体 １２ 画像センサ １３ ＳＦＤ部 １４ ＳＦＭ部 １５ 統合処理部 １６ 出力端子 ２０ 物点 ２１ レンズ ２２ 結像面 ２４ 撮像面 １０１〜１０９ ステップ
Claims (3)
- 【請求項１】 被写体までの距離を測定する測距方法で
あって、前記被写体の画像を複数回にわたって撮像し、
前記画像から前記被写体に対する焦点はずれ量を求め、
前記画像を処理して前記被写体の相対的な動き量を求
め、そののち、前記焦点はずれ量および前記動き量とか
ら前記被写体までの距離を求める測距方法。 - 【請求項２】 被写体上に複数の物点を設定して前記各
物点ごとに焦点はずれ量と動き量とを求め、前記焦点は
ずれ量から前記各物点までの距離の推定値を求め、前記
動き量から前記各物点ごとの距離の比を求め、該比を拘
束条件として前記距離の推定値に対する誤差評価関数の
値が最小となるように距離を定める請求項１に記載の測
距方法。 - 【請求項３】 被写体までの距離を測定する測距装置で
あって、前記被写体の画像を撮像する撮像手段と、前記
画像から前記被写体に対する焦点はずれ量を求め距離の
推定値を求める第１の計算手段と、前記画像を処理して
前記被写体の相対的な動き量を求め前記被写体の形状情
報を求める第２の計算手段と、前記距離の推定値と前記
形状情報とを統合して距離情報を算出する統合処理手段
とを有する測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22238593A JPH0777410A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 測距方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22238593A JPH0777410A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 測距方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777410A true JPH0777410A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=16781535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22238593A Pending JPH0777410A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 測距方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777410A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016017799A (ja) * | 2014-07-07 | 2016-02-01 | 株式会社デンソー | 光飛行型測距装置 |
| JP2019049457A (ja) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | 株式会社東芝 | 画像処理装置および測距装置 |
-
1993
- 1993-09-07 JP JP22238593A patent/JPH0777410A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016017799A (ja) * | 2014-07-07 | 2016-02-01 | 株式会社デンソー | 光飛行型測距装置 |
| JP2019049457A (ja) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | 株式会社東芝 | 画像処理装置および測距装置 |
| US11587261B2 (en) | 2017-09-08 | 2023-02-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image processing apparatus and ranging apparatus |
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