JPH0829163A - カメラ撮影測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 カメラ撮影で測距を行なう装置に関し、多く
のカメラを用いることなく直ちに高精度な測距結果を得
ることが可能となる測距装置の提供。 【構成】 複数のカメラ１０＿１，１０＿２，１０＿
３，１０＿４・・・を配列させる。それらの間隔は順に
拡大させる。手段１２は各カメラ１０＿１，１０＿２，
１０＿３，１０＿４・・・の撮影画像を配列先頭より順
に取り込み、手段１４は撮影画像が取り込まれたときに
該撮影画像から像点を求める。手段１６は各カメラ１０
＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４・・・の視点位置
と各撮影画像内で対応した像点との関係が示される対応
点特性に最も近い像点を求められた像点から選択する。
手段１８は選択された像点を用いて前記の対応点特性を
補正し、全てのカメラ１０＿１，１０＿２，１０＿３，
１０＿４・・・について像点が選択されたときに、手段
２０は選択された全像点に共通な物点ＰSへ至る距離を
選択された全像点の位置から算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ撮影を行なって
その画像の処理で距離を計測する装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】・ステレオ視方式の従来装置 図３４において、Ｐsは物点，ＯLとＯRは左カメラと右
カメラの視点（レンズ中心），ＣLとＣRは左右受光面
（ＣＣＤ）の中心，ＰLとＰRは物点ＰSに対応した像点
で左カメラと右カメラの受光面上に位置する。

【０００３】そして視点ＯL，ＯRは原点で、受光面と垂
直な方向をｚ軸とし、光軸と垂直かつ受光面のＸ軸，Ｙ
軸と平行な方向を各々ｘ軸，ｙ軸とし、座標系（Ｏ−ｘ
ｙｚ）と受光座標系（Ｘ，Ｙ）の関係は既知とする。

【０００４】さらにＸ軸，Ｙ軸とｘ軸，ｙ軸は平行で、
ｚ軸は受光面中心ＣL，ＣRを通過しており、また、一方
のレンズ系におけるｘ軸上に他方のレンズ系の原点が存
在している。

【０００５】ここで、左右カメラにより物点ＰSを撮影
し、その撮影で両受光面上に形成された像（像点ＰL，
ＰR：視点ＯL，ＯRを結ぶ直線と平行な受光面上のエピ
ポーラ線上に存在する）の座標位置を算出し、両像点Ｐ
L，ＰRの座標位置と視点（原点）ＯL，ＯR間の距離を用
いて三角測量の原理に従い物点ＰSまでの距離を算出す
る。

【０００６】・移動ステレオ視方式の従来装置 ステレオ視方式の従来装置においては、撮影画像が２枚
となることから、物点ＰSが同一となる像点（ＰL，Ｐ
R）を正しく特定することが必要となる。ところが多く
の場合、偽の像点が発生して正確な距離を算出すること
が困難となる。

【０００７】そこで図３５のようにカメラを移動させ、
この移動中に移動路上における短い距離間隔の各位置で
撮影を行なう。隣り合う撮影画像間では像点の位置がほ
とんど変化せず、したがって、物点ＰSが同一となる像
点（ＰL，ＰR）を正しく特定することが可能となる。

【０００８】・多数カメラによるステレオ視方式の提案
装置 移動ステレオ視方式の従来装置においては、僅かな距離
間隔をカメラが移動する毎に撮影が行なわれるので、距
離の計測に時間を要する。このため、その移動路上に多
数のカメラを密の距離間隔で設置固定し、各カメラの撮
影を同時に行なう（撮影回数が１回となる）。

【０００９】・レンズ焦点方式の従来装置 カメラ撮影を行ない、像点のぼけ量（焦点ずれの量）を
求め、この量から物点へ至る距離を算出する。

【００１０】・光投影方式の従来装置 スポット光やスリット光を対象物に照射する。その照射
光は対象物の面全体に亘り走査される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】多数カメラによるステ
レオ視方式とされた提案装置の場合には、多くのカメラ
が必要となることから、装置が高価なものとなり、大型
化し、その重量も増加する。

【００１２】またレンズ焦点方式とされた従来装置の場
合においては、物点がカメラから離れるとともにぼけ量
検出の分解能を維持することが困難となり、距離計測の
精度が低下する。

【００１３】そして光投影方式とされた従来装置の場合
には、スポット光やスリット光が対象物の面全体に亘り
走査されるので、距離の計測に時間を要する。

【００１４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、多くのカメラを用いることなく短
時間内に高精度な測距結果を得ることが可能となる装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】・第１発明/*発明者原稿
における請求項１，２*/ 図１において複数のカメラ１０＿１，１０＿２，１０＿
３，１０＿４・・・が配列されており、それらの間隔は
配列の順に拡大されている（図４参照）。

【００１６】画像入力手段１２は各カメラ１０＿１，１
０＿２，１０＿３，１０＿４・・・の撮影画像を取り込
み、像点算出手段１４は撮影画像が取り込まれたときに
該撮影画像から像点を求める。

【００１７】対応点選択手段１６は各カメラ１０＿１，
１０＿２，１０＿３，１０＿４・・・の視点位置（Ｏ
1，Ｏ2，Ｏ3，Ｏ4・・・）と各撮影画像内で対応した像
点（Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4・・・）との関係が示される対
応点特性に最も近い像点を求められた像点から選択す
る。

【００１８】対応点特性補正手段１８は選択された像点
を用いて前記の対応点特性を補正し、全てのカメラ１０
＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４・・・について像
点が選択されたときに、距離算出手段２０は選択された
全像点に共通な物点ＰSへ至る距離を選択された全像点
の位置から算出する。

【００１９】・第２発明/*発明者原稿における請求項３
*/ 図６において、カメラ１０＿１，１０＿２が隣接して配
列されており、それらのカメラ１０＿１，１０＿２から
離れた位置にもカメラ１０＿３，１０＿４が隣接して配
列されている。

【００２０】画像入力手段２２はカメラ１０＿１，１０
＿２より撮影画像を取り込み、画像入力手段２４はカメ
ラ１０＿３，１０＿４より撮影画像を取り込む。像点算
出手段２６はカメラ１０＿１，１０＿２より取り込まれ
た両撮影画像から像点を求め、像点算出手段２８はカメ
ラ１０＿３，１０＿４より取り込まれた両撮影画像から
像点を求める。

【００２１】対応点選択手段３０は像点算出手段２６で
求められた像点のうち物点ＰSが共通な像点を選択し、
対応点選択手段３２は像点算出手段２８で求められた像
点のうち物点ＰSが共通な像点を選択する。

【００２２】距離算出手段３４は対応点選択手段３０で
選択された像点に共通な物点ＰSへ至る距離を算出し、
距離算出手段３６は対応点選択手段３２で選択された像
点に共通な物点ＰSへ至る距離を算出する。

【００２３】像点対特定手段３８は距離算出手段３４と
距離算出手段３６とで算出された距離が同一な物点ＰS
を共通とした像点の対を対応点選択手段３０と対応点選
択手段３２で選択された像点から特定し、距離算出手段
４０は像点対特定手段３８で特定された像点の対を用い
て物点ＰSへ至る距離を算出する。

【００２４】・第３発明/*発明者原稿における請求項４
及び５：５は４に含まれることから省略した*/ 図８においてカメラ１０＿１，１０＿２が隣接して配列
されており、これらのカメラ１０＿１，１０＿２から離
れた位置に別のカメラ１０＿３が配置されている。

【００２５】画像入力手段４２はカメラ１０＿１，１０
＿２より撮影画像を取り込み、像点算出手段４６はカメ
ラ１０＿１，１０＿２より取り込まれた両撮影画像から
像点を求める。

【００２６】対応点選択手段５０は像点算出手段４６で
求められた像点のうち物点ＰSが共通な像点を選択す
る。画像入力手段４４はカメラ１０＿３より撮影画像を
取り込み、像点算出手段４８はカメラ１０＿３より取り
込まれた撮影画像から像点を求める。

【００２７】像点対特定手段５４は対応点選択手段５０
で選択された像点と物点（ＰS）が共通な像点を第２の
像点算出手段４８で求められた像点から特定し、距離算
出手段５６は対応点選択手段５０で選択された像点と像
点対特定手段５４で特定された像点とを用いて物点ＰS
へ至る距離を算出する。

【００２８】・第４発明/*発明者原稿における請求項６
*/ 図１１のカメラ１０＿１，１０＿２はレンズ焦点距離と
レンズ径とレンズから受光面へ至る距離とが既知で、画
像入力手段５８＿１，５８＿２は両カメラ１０＿１，１
０＿２より撮影画像を各々取り込む。

【００２９】像点算出手段６０＿１，６０＿２は両画像
入力手段５８＿１，５８＿２で取り込まれた撮影画像か
ら像点を各々求め、ぼけ量算出手段６２＿１，６２＿２
は両像点算出手段６０＿１，６０＿２で求められた像点
のぼけ量を各々算出する。

【００３０】像点対特定手段６４は両像点算出手段６０
＿１，６０＿２で求められた像点のうち物点ＰSが共通
な像点の対を両ぼけ量算出手段６２＿１，６２＿２で算
出されたぼけ量とカメラ１０＿１，１０＿２のレンズ焦
点距離とレンズ径とレンズから受光面へ至る距離とを用
いて特定し、距離算出手段６６は像点対特定手段６４で
特定された像点の対に共通な物点ＰSへ至る距離を算出
する。

【００３１】・第５発明/*発明者原稿における請求項
７，８及び１０*/ 図１３のカメラ１０はレンズへ至る距離が異なる一対の
受光面を備え、レンズ焦点距離とレンズ径とレンズから
両受光面へ至る距離とが既知とされている。

【００３２】画像入力手段６８＿１，６８＿２はカメラ
１０の両受光面より得られた撮影画像を各々取り込み、
像点算出手段７０＿１，７０＿２は両画像入力手段６８
＿１，６８＿２で取り込まれた撮影画像から像点を各々
求める。

【００３３】ぼけ量算出手段７２＿１，７２＿２は両像
点算出手段７０＿１，７０＿２で求められた像点のぼけ
量を各々算出し、像点対特定手段７４は両像点算出手段
７０＿１，７０＿２で求められた像点のうち物点ＰSが
共通な像点の対を両ぼけ量算出手段７２＿１，７２＿２
で算出されたぼけ量とカメラ１０のレンズ焦点距離とレ
ンズ径と受光面からレンズへ至る距離とを用いて特定す
る。

【００３４】ぼけ量比較手段７６は像点対特定手段７４
で特定された両像点のぼけ量を比較し、距離算出手段７
８はぼけ量の一致を示す比較結果がぼけ量比較手段７６
で得られたときに、像点対特定手段７４で特定された像
点の対に共通な物点ＰSへ至る距離を算出する。

【００３５】・第６発明/*発明者原稿における請求項９
*/ 図１５のカメラ１０＿１，１０＿２には、レンズ７９に
対し受光素子８０の受光面を進退駆動する受光素子駆動
機構８１と、その受光素子駆動機構８１を与えられた指
示に従って制御する受光位置制御手段８２と、が各々設
けられている。

【００３６】画像入力手段８４＿１，８４＿２は両カメ
ラ１０＿１，１０＿２の受光素子で得られた撮影画像を
各々取り込み、像点算出手段８６＿１，８６＿２は両両
画像入力手段８４＿１，８４＿２に取り込まれた撮影画
像から像点を各々求める、

【００３７】ぼけ量算出手段８８＿１，８８＿２は両像
点算出手段８６＿１，８６＿２で求められた像点のぼけ
量を各々算出し、受光面移動指示手段９０は両ぼけ量算
出手段８８＿１，８８＿２で算出されたぼけ量のいずれ
かが予め設定されていた微小量を越えているときに、該
ぼけ量を減少させる制御指示を該当したカメラ１０＿
１，１０＿２の受光位置制御手段８２へ与える。

【００３８】距離算出手段９２はぼけ量算出手段８８＿
１，８８＿２で算出されたぼけ量の双方が予め設定され
ていた微小量へ達していないときに、両像点算出手段８
６＿１，８６＿２で求められた像点に共通な物点ＰSへ
至る距離を算出する。

【００３９】・第７発明/*発明者原稿における請求項１
１*/ 図１６において、投光器９６は対象物９４へ所定のパタ
ーンを投影し、カメラ１０＿１，１０＿２は、レンズ焦
点距離とレンズ径とレンズから受光面へ至る距離とが既
知で、前記パターンが投影された対象物９４を撮影す
る。

【００４０】画像入力手段９８＿１，９８＿２は両カメ
ラ１０＿１，１０＿２で得られた撮影画像を各々取り込
み、像点算出手段１００＿１，１００＿２は両画像入力
手段９８＿１，９８＿２で取り込まれた撮影画像から像
点を各々求める。

【００４１】ぼけ量算出手段１０２＿１，１０２＿２は
両像点算出手段１００＿１，１００＿２で求められた像
点のぼけ量を各々算出し、像点対特定手段１０４は、両
像点算出手段１００＿１，１００＿２で求められた像点
のうち物点ＰSが共通な像点の対を、両ぼけ量算出手段
１０２＿１，１０２＿２で算出されたぼけ量とカメラ１
０＿１，１０＿２のレンズ焦点距離とレンズ径とレンズ
から受光面へ至る距離とを用いて特定する。

【００４２】距離算出手段１０６は像点対特定手段１０
４で特定された像点の対に共通な物点ＰSへ至る距離を
算出する。

【００４３】

【作用】

・第１発明 図２は移動ステレオ視（図３５参照）の平面図（エピポ
ーラ線，原点，物点，像点を含む平面図）であり、同図
におけるカメラ原点Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3，Ｏ4，Ｏ5の位置と
受光面上での像点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4，Ｐ5との関係は
図３のように直線特性となる。

【００４４】このため、例えば図４のように複数のカメ
ラ（１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４，１０＿
５・・・）をｄ，２ｄ，４ｄ，８ｄ・・・の間隔で配列
し、それらの台数を削減する。

【００４５】そして最初に像点Ｐ1を求め、次に像点Ｐ2
を求め（カメラ間の距離が短いので、像点Ｐ1に最も近
い像点Ｐ2を物点ＰSが共通となる対応点として選択す
る）、この時点で初期の直線特性を定める。

【００４６】以後は、直線特性に最も近い像点Ｐ3，Ｐ
4，Ｐ5・・・を対応点としてカメラ配列の順で逐次的に
選択する。また、その対応点Ｐ3，Ｐ4，Ｐ5・・・の選
択毎に直線特性を補正する。したがって、直線特性は徐
々に正確なものに収束する（図５参照）。このため、カ
メラ配列の後尾側となってカメラ間隔が大きくなって
も、対応点選択の処理を誤りなく行なうことが可能とな
る。

【００４７】・第２発明 図７において、２台のカメラ（１０＿１，１０＿２）を
隣接して配列し、それらから離れた位置にも２台のカメ
ラ（１０＿３，１０＿４）を隣接して配列することによ
り、左カメラ（１０＿１，１０＿２の対と右カメラ（１
０＿３，１０＿４）の対とについて、物点ＰSが共通な
像点（対応点）を探索することなく確実に選択できる。

【００４８】そこで、左カメラ（１０＿１，１０＿２）
の対と右カメラ（１０＿３，１０＿４）の対とについて
物点ＰSへ至る距離を算出し、この距離が同一な物点ＰS
を共通とした像点対を選択の像点から特定し、同像点対
を用いて物点ＰSへ至る距離を算出する。

【００４９】・第３発明 図９において、隣接して配列された左カメラ対（１０＿
１，１０＿２）の側で得られた像点より対応点を選択す
る。

【００５０】そして、カメラ対（１０＿１，１０＿２）
から離れた位置に配置の別カメラ（１０＿３）側で得ら
れた像点のうち、物点（ＰS）が左カメラ対（１０＿
１，１０＿２）と同一となるもの（対応点）を選択す
る。

【００５１】例えば、物点ＰSへ至る距離が同一となる
対応点は図１０のように直線特性上に存在し（第１発明
の説明参照）、このため、左カメラ対（１０＿１，１０
＿２）について選択された対応点を用いて右側のカメラ
（１０＿３）に関する対応点を選択できる。

【００５２】・第４発明 図１２において、ａはカメラレンズから物点へ至る距
離，ｂはカメラレンズから物点Ｐsの結像位置へ至る距
離，Ｌはカメラレンズから受光面の位置へ至る距離（ｂ
＜Ｌ），Ｒはカメラレンズの径であり、物点Ｐsの像点
は受光面上でぼけて半径ｒの円となる。

【００５３】このときに、 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ の関係式と ｂ：Ｒ＝（Ｌ−ｂ）：ｒ の関係式から ａ＝ｆＲＬ／｛ＲＬ−ｆ（ｒ＋Ｒ）｝ でカメラレンズから物点Ｐsへ至る距離ａをカメラパラ
メータｆ，Ｒ，Ｌから算出できる。

【００５４】そこで、左右に計２台のカメラ１０＿１，
１０＿２を図１１のように配置してステレオ視を行な
い、両カメラ１０＿１，１０＿２の撮影画像から像点を
各々求め、像点のぼけ量を各々算出する。

【００５５】そして、求められた像点のうち物点ＰSが
共通な像点の対を算出されたぼけ量とカメラ１０＿１，
１０＿２のレンズ焦点距離ｆとレンズ径Ｒとレンズから
受光面へ至る距離Ｌとにより特定する（カメラレンズか
ら物点Ｐsへ至る距離ａが同一となるものを特定す
る）。さらに、特定された像点の対に共通な物点ＰSへ
至る距離を例えば三角測量の原理で最終的に算出する。

【００５６】したがって、カメラレンズから物点Ｐへ至
る距離ａの精度を、その距離ａの増大にもかかわらず、
十分なものとすることが可能となる。

【００５７】・第５発明 ぼけの原因が物体までの距離によらない場合がある。そ
の場合には焦点距離，レンズの径，絞りなどを変化させ
て撮影を行ない、この間におけるぼけの変化を調べるこ
とにより、物体までの距離によるぼけか否かを判別でき
る。

【００５８】この発明では、レンズへ至る距離が異なる
一対の受光面をカメラ１０が備えている（例えば図１４
のように、ハーフミラーを用いて距離ｌ1，ｌ2が異なる
受光面を用意できる）。また、両受光面から得られた撮
影画像より第４発明と同様にして像点，ぼけ量を求め、
それら像点のうち物点ＰSが共通な像点の対を特定す
る。

【００５９】さらに、特定された両像点のぼけ量を比較
し、ぼけ量の一致を示す比較結果が得られたときに（物
体までの距離によるぼけであることが判明した）、特定
された像点の対（対応点）に共通な物点ＰSへ至る距離
を算出する。

【００６０】なお、この発明においてもステレオ視を行
なうことにより、測距の精度を高めることが可能とな
る。また移動中の物体を撮影した場合には、その物体移
動でぼけが生ずることから、シャッタ速度をぼけ量に応
じて高める制御を行ない、物体移動によるぼけを取り除
くことが好ましい。

【００６１】・第６発明 物体の像が結像する位置に受光面が近いほど（すなわ
ち、ピントが合うほど）、測距の精度が向上する。

【００６２】そこで、受光素子８０の受光面をレンズ７
９に対し進退駆動する受光素子駆動機構８１と、その受
光素子駆動機構８１を与えられた指示に従って制御する
受光位置制御手段８２と、をステレオ視の両カメラ１０
＿１，１０＿２に設ける。さらに、これらに関するぼけ
量のいずれかが予め設定されていた微小量を越えている
ときに、該ぼけ量の減少制御を該当したカメラ１０＿
１，１０＿２の受光位置制御手段８２へ指示する。

【００６３】また、ぼけ量の双方が予め設定されていた
微小量へ達していない場合には、ピントが合っているこ
とから、例えば第４発明と同様にして物点ＰSまでの正
確な距離を算出する。

【００６４】・第７発明 物体にスポット光などを照射し、そのパターンのステレ
オ視を行ない、両眼のカメラ１０＿１，１０＿２につい
てぼけ量を求め、像点から物点へ至る距離を算出する。
さらに、算出の距離が同一な対応点の像点を選択し、こ
れらの対応点を用いて物点へ至る距離を最終的に求め
る。

【００６５】照射光の走査が行なわれないので、測定結
果を直ちに得ることが可能となる。なお、パターン面積
が距離にかかわらず一定となる投影を行ない、その像の
面積に基づいてパターンまでの距離を算出することも、
この発明と同等である。

【００６６】

【実施例】

・第１実施例（第１発明が適用された装置） 図１７において、５台のカメラ１０＿１，１０＿２，１
０＿３，１０＿４，１０＿５が用意されており、それら
の配置間隔は図４のようにｄ，２ｄ，４ｄ，８ｄ（ｄ：
わずかな距離）と順に拡大されている。

【００６７】これらカメラ１０＿１，１０＿２，１０＿
３，１０＿４，１０＿５の画像は画像処理装置１７０＿
１，１７０＿２，１７０＿３，１７０＿４，１７０＿５
に各々入力され、プロセッサ１７２に与えられる。

【００６８】プロセッサ１７２はメモリ１７４を用いて
処理を行ない、各カメラ１０＿１，１０＿２，１０＿
３，１０＿４，１０＿５の撮影画像を取り込む（ステッ
プ１８００，１８０６，１８１０）。

【００６９】そして、撮影画像を取り込む毎に同撮影画
像から像点を求め（ステップ１８０２）、配列先頭のカ
メラ１０＿１を除くカメラ１０＿２，１０＿３，１０＿
４，１０＿５について像点が求められると、直線状の対
応点特性（図５参照）に最も近い像点をそのときの像点
から選択する（ステップ１８０４）。

【００７０】また、像点の選択毎に対応点特性を補正し
（ステップ１８０８）、全てのカメラ１０＿１，１０＿
２，１０＿３，１０＿４，１０＿５について像点を選択
すると、選択された全像点（対応点）に共通な物点ＰS
へ至る距離をそれら像点の位置から三角測量の原理で算
出する（ステップ１８１２）。

【００７１】本実施例によれば、多数カメラによるステ
レオ視方式の提案装置で使用されていたカメラの多くを
間引くことが可能となり、したがって、より安価で小型
かつ軽量な装置を実現できる。

【００７２】・第２実施例（第２発明が適用された装
置） 図１９において、カメラ１０＿１，１０＿２，１０＿
３，１０＿４の撮影画像は画像処理装置１７０＿１，１
７０＿２，１７０＿３，１７０＿４に各々取り込まれ、
プロセッサ１７２へ入力される。

【００７３】カメラ１０＿１，１０＿２とカメラ１０＿
３，１０＿４は各々対とされてステレオ視の両眼を形成
する（図７参照）。

【００７４】図１９のプロセッサ１７２は同図のメモリ
１７４を用いて図２１の処理を行ない、カメラ対１０＿
１及び１０＿２，カメラ対１０＿３及び１０＿４の撮影
画像を順に取り込む（ステップ２１００，２１０２）。

【００７５】次いで、カメラ対１０＿１及び１０＿２，
カメラ対１０＿３及び１０＿４毎にこれらの撮影画像か
ら像点を求め（ステップ２１０４，２１０６）、かつ、
対応点を選択する（ステップ２１０８，２１１０）。

【００７６】さらに、カメラ対１０＿１及び１０＿２，
カメラ対１０＿３及び１０＿４毎に対応点から物点（Ｐ
S）へ至る概略的な距離を算出する（ステップ２１１
２，２１１４）。

【００７７】そして、カメラ対１０＿１及び１０＿２，
カメラ対１０＿３及び１０＿４毎に算出の距離が同一と
なる対応点を選択し（ステップ２１１６）、これらの対
応点に共通な物点ＰSへ至る距離をそれらの位置から三
角測量の原理で算出する（ステップ２１１８）。

【００７８】本実施例によれば、必要とされるカメラが
４台となるので、第１実施例よりさらに安価で小型かつ
軽量な装置を実現できる。しかも、測距の精度を維持で
きる（図７参照）。

【００７９】・第３実施例（第３発明が適用された装
置） 図２１において、カメラ１０＿１，１０＿２，１０＿３
の撮影画像は画像処理装置１７０＿１，１７０＿２，１
７０＿３に各々取り込まれる。さらにプロセッサ１７２
へ入力され、プロセッサ１７２はメモリ１７４を用いて
入力画像を処理する。

【００８０】カメラ１０＿１，１０＿２は対とされてお
り、カメラ１０＿１，１０＿２とカメラ１０＿３でステ
レオ視の両眼を形成する（両眼の間隔は図９のように広
く、カメラ１０＿１，１０＿２の間隔は狭く設定されて
いる）。

【００８１】プロセッサ１７２は図２２の処理を行な
い、まずカメラ対１０＿１及び１０＿２，カメラ１０＿
３の撮影画像を順に取り込み（ステップ２３００，２３
０２）、それらからカメラ対１０＿１及び１０＿２，カ
メラ１０＿３に関し像点を算出する（ステップ２３０
４，２３０６）。

【００８２】ここで、狭い画像領域内に像点が多数存在
した場合、誤った像点を対応点として選択する可能性が
生ずる。本実施例では、図２３のように撮影画像の読み
込み毎に（ステップ２４００）、その高周波成分を除去
する（ステップ２４０２）。同処理により、像点の数を
減少させて像点密度の増加を抑制し、対応点を誤りなく
選択する。

【００８３】なお、撮影画像のぼかし処理を行ない、ぼ
かし処理後の画像を微分処理してエッジを抽出しても、
同様な効果が得られる。

【００８４】図２２において、プロセッサ１７２はカメ
ラ対１０＿１及び１０＿２について得られた２つの対応
点を用いて前述の直線特性からカメラ１０＿３につきそ
の像点 から対応点を選択する（ステップ２３１２）。

【００８５】例えば図２４において、左側カメラ１０＿
１，１０＿２の視点がＯLL，ＯLRのときにそれら左側の
対応点ＰLL，ＰLRから直線特性を求め、この直線特性上
において視点がＯRの像点となる右側の対応点を選択す
る。ちなみにこの図２４において、ＰLL，ＰLRがＣＣＤ
の１画素分ずれてＯRの探索範囲がＰR1からＰR2までと
なっても、図２４の処理が行なわれて像点が間引かれて
いるので、右側の対応点を正しく選択できる。

【００８６】最後に、プロセッサ１７２は左右の対応点
に共通な物点ＰSへ至る距離をそれらの位置から三角測
量の原理で算出する（ステップ２３１４）。

【００８７】本実施例によれば、必要とされるカメラを
第２実施例の４台から３台に削減できる。

【００８８】・第４実施例（第４発明が適用された装
置） 図２５において、カメラ１０＿１，１０＿２の撮影画像
は画像処理装置１７０＿１，１７０＿２に各々取り込ま
れ、プロセッサ１７２へ入力される。

【００８９】カメラ１０＿１，１０＿２のパラメータ
（前述のｆ，Ｒ，Ｌ：図１２参照）は既知で、プロセッ
サ１７２はメモリ１７４（カメラパラメータを記憶）を
用いて図２６の処理を行なう。

【００９０】図２６において、カメラ１０＿１，１０＿
２の撮影画像を順に取り込み（ステップ２７００，２７
０２）、両カメラ１０＿１，１０＿２について像点を求
め（ステップ２７０４，２８０６）、ぼけ量を算出する
（ステップ２７０８，２７１０）。

【００９１】そして両カメラ１０＿１，１０＿２毎に、
ぼけ量とカメラパラメータから物点（ＰS）へ至る概略
的な距離を算出し（ステップ２７１２，２７１４）、算
出の距離が同一となる左右の対応点を選択し（ステップ
２７１６）、これらの対応点に共通な物点ＰSへ至る距
離をそれらの位置から三角測量の原理で算出する（ステ
ップ２７１８）。

【００９２】本実施例によれば、必要とされるカメラが
２台となるので、第１実施例より安価で小型かつ軽量な
装置を実現できる。その上、ステレオ視が行なわれるの
で、レンズ焦点方式の装置であるにもかかわらず、測距
精度を十分に維持できる。

【００９３】・第５実施例（第５発明が適用された装
置） 図２７のカメラ１０＿１，１０＿２は両眼用とされてお
り、レンズへ至る距離が異なる一対の受光面（ＣＣＤ）
を備えている（図１４のように、ハーフミラーを用いて
レンズまでの距離を異ならせている）。

【００９４】この図２７のカメラ１０＿１，１０＿２に
おける両受光面で得られた撮影画像は画像処理装置１７
０＿１，１７０＿２，１７０＿３，１７０＿４に各々取
り込まれ、プロセッサ１７２へ入力される。

【００９５】カメラ１０＿１，１０＿２のパラメータ
（前述のｆ，Ｒ，Ｌ：図１２参照）は既知で、プロセッ
サ１７２はメモリ１７４（カメラパラメータを記憶）を
用いて図２８の処理を繰返し行なう。

【００９６】最初に、前回の撮影で算出されたカメラぼ
け量を考慮したシャッタ速度を画像処理装置１７０＿
１，１７０＿３経由でカメラ１０＿１，１０＿２に設定
し、物体移動を原因とするぼけの成分を取り除くように
する（ステップ２９００，２９０２）。

【００９７】次いで、全ての受光面から撮影画像を取り
込み（ステップ２９０４，２９０６，２９０８，２９１
０）、それらについて像点を求める（ステップ２９１
２，２９１４，２９１６，２９１８）。

【００９８】さらに各受光面についてぼけ量を算出し
（ステップ２９２０，２９２２，２９２４，２９２
６）、両カメラ１０＿１，１０＿２について対応点を選
択し（ステップ２９２８，２９３０）、カメラ１０＿１
の両受光面に関する対応点のぼけ量が同一で、カメラ１
０＿２に関してもぼけ量が同一の場合は（ステップ２９
３２，２９３４）、ぼけの原因が距離によるものと判断
する。

【００９９】その場合は左右両カメラ１０＿１，１０＿
２につき、ぼけ量とカメラパラメータを用いて物点（Ｐ
S）までの距離を求め（ステップ３９３６，３９３
８）、算出の距離が同一となる左右対応点を像点から選
択し（ステップ２９４０）、これらの対応点に共通な物
点ＰSへ至る距離をそれらの位置から三角測量の原理で
算出する（ステップ２９４２）。

【０１００】本実施例によれば、必要とされるカメラが
２台となるので、第１実施例より小型で軽量な装置を実
現できる。また、ステレオ視及びシャッタ速度の制御が
行なわれるので、レンズ焦点方式の装置であるにもかか
わらず、十分な精度の測定結果が得られる。

【０１０１】・第６実施例（第６発明が適用された装
置） 図２９において、カメラ１０＿１，１０＿２は両眼用と
されており、各々受光素子（ＣＣＤ）８０＿１，８０＿
２を備えている。

【０１０２】これらの受光素子８０＿１，８０＿２はリ
ニアガイド８１＿１＿１，８１＿１＿２でレンズ７９＿
１，７９＿２に対し進退する方向へ各々案内されてお
り、同方向へリニアステージ８１＿２＿１，８１＿２＿
２を介しモータ８１＿３＿１，８１＿３＿２により各々
駆動されている。

【０１０３】そして、両モータ８１＿３＿１，８１＿３
＿２はモータコントローラ８２＿１＿１，８２＿１＿２
により各々制御されており、両モータコントローラ８２
＿１＿１，８２＿１＿２にはプロセッサ８２＿２＿１，
８２＿２＿２から制御指令が各々与えられている。

【０１０４】さらに、両プロセッサ８２＿２＿１，８２
＿２＿２へ画像処理装置１７０＿１，１７０＿２を各々
介してプロセッサ１７２から受光素子移動の制御指示が
与えられており、両プロセッサ８２＿２＿１，８２＿２
＿２においてはプロセッサ１７２の指示に応じた制御指
令がメモリ８２＿３＿１，８２＿３＿２を各々用いて生
成されている。

【０１０５】また、両受光素子８０＿１，８０＿２で得
られた撮影画像の信号はカメラコントローラ８３＿１，
８３＿２へ各々与えられ、該当の画像処理装置１７０＿
１，１７０＿２を介してプロセッサ１７２に送出され
る。

【０１０６】このプロセッサ１７２はメモリ１７４を用
いて図３１の処理を行ない、最初に両カメラ１０＿１，
１０＿２のカメラコントローラ８３＿１，８３＿２から
撮影画像を取り込む（ステップ３１００，３１０２）。

【０１０７】そして両カメラ１０＿１，１０＿２につい
て像点を求め（ステップ３１０４，３１０６）、各像点
のぼけ量を算出し（ステップ３１０８，３１２６）、予
め設定されていた微小な量εと比較する（ステップ３１
２０，３１２８）。

【０１０８】像点のぼけ量が設定量ε以上であった場合
（ピントが合っていない場合）には、ぼけ量が減少する
受光素子８０＿１，８０＿２の進退移動方向と移動量を
決定し（ステップ３１２２）、その制御指示を該当のプ
ロセッサ８２＿２＿１，８２＿２＿２へ与える（ステッ
プ３１２４）。

【０１０９】制御指示が与えられたプロセッサ８２＿２
＿１，８２＿２＿２は制御指令を生成し、この制御指令
に従いモータコントローラ８２＿１＿１，８２＿１＿２
はモータ８１＿３＿１，８１＿３＿２を制御し、同モー
タ８１＿３＿１，８１＿３＿２はリニアステージ８１＿
２＿１，８１＿２＿２を駆動する。

【０１１０】その結果、受光素子８０＿１，８０＿２は
リニアガイド８１＿１＿１，８１＿１＿２により案内さ
れてレンズ７９＿１，７９＿２に対し進退移動し、常に
ピントの合う位置へ制御される。

【０１１１】この状態でプロセッサ１７２は両カメラ１
０＿１，１０＿２の各像点について物点（ＰS）へ至る
距離を算出し（ステップ３１３０，３１３２）、対応点
を選択し（ステップ３１３４）、物点（ＰS）へ至る距
離を三角測量の原理で最終的に算出する（ステップ３１
３６）。

【０１１２】以上のように、カメラ１０＿１，１０＿２
の受光素子８０＿１，８０＿２はピントの合う結像位置
に制御される。したがって本実施例によれば、高精度な
測距結果を得ることが可能となる。

【０１１３】・第７実施例（第７発明が適用された装
置） 図３１において、プロセッサ１７２は画像処理装置１７
０＿１を介して投光器９６を制御しており、投光器９６
にスポット光を対象物（平板）９４へ照射させ、３行３
列にスポットが整列したパターンを投影させる。

【０１１４】それらのスポットはカメラ１０＿１，１０
＿２で撮影され（いずれかのスポット）、両カメラ１０
＿１，１０＿２の撮影画像は画像処理装置１７０＿１，
１７０＿２を各々介してプロセッサ１７２に与えられ
る。

【０１１５】プロセッサ１７２ではメモリ１７４を用い
て図３２の処理が行なわれ、この処理においては、最初
に投光器９６の制御を行ない、上記のパターンを対象物
９４へ投影させる（ステップ３３００）。

【０１１６】次に、両カメラ１０＿１，１０＿２の撮影
画像を画像処理装置１７０＿１，１７０＿２から取り込
み（ステップ３３０２，３３０４）、両カメラ１０＿
１，１０＿２について像点を求める（ステップ３３０
６，３３０８）。

【０１１７】そして両カメラ１０＿１，１０＿２につい
て求めた像点のぼけ量を算出していずれかのスポットへ
至る距離を求め（ステップ３３１０，３３１２）、この
距離が同一となる対応点を選択し（ステップ３３１
４）、対象となったいずれかのスポットへ両対応点から
至る距離を求める（ステップ３３１６）。

【０１１８】本実施例によれば、撮影したスポットのぼ
け量から対応点が選択されるので、スポット光の走査が
不要となり、その照射が１回のみとなる。したがって、
測距を１回のスポット光照射で直ちに完了することが可
能となる。

【０１１９】なお、パターンの面積が距離にかかわらず
一定となるように投光を行ない、その面積からパターン
へ至る距離を算出するように装置を構成することも好適
である。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
くのカメラを用いることなく直ちに高い精度の測距結果
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の原理説明図である。

【図２】移動ステレオ視の説明図である。

【図３】移動ステレオ視における対応点特性の説明図で
ある。

【図４】第１発明の作用説明図である。

【図５】第１発明の作用説明図である。

【図６】第２発明の原理説明図である。

【図７】第２発明の作用説明図である。

【図８】第３発明の原理説明図である。

【図９】第３発明の作用説明図である。

【図１０】第３発明の作用例説明図である。

【図１１】第４発明の原理説明図である。

【図１２】第４発明の作用説明図である。

【図１３】第５発明の原理説明図である。

【図１４】第５発明の作用説明図である。

【図１５】第６発明の原理説明図である。

【図１６】第７発明の原理説明図である。

【図１７】第１実施例の構成説明図である。

【図１８】第１実施例の処理内容を説明するフローチャ
ートである。

【図１９】第２実施例の構成説明図である。

【図２０】第２実施例の処理内容を説明するフローチャ
ートである。

【図２１】第３実施例の構成説明図である。

【図２２】第３実施例の処理内容を説明するフローチャ
ートである。

【図２３】第３実施例における画像入力の処理内容を説
明するフローチャートである。

【図２４】第３実施例における右対応点の選択作用説明
図である。

【図２５】第４実施例の構成説明図である。

【図２６】第４実施例の処理内容を説明するフローチャ
ートである。

【図２７】第５実施例の構成説明図である。

【図２８】第５実施例の処理内容を説明するフローチャ
ートである。

【図２９】第６実施例の構成説明図である。

【図３０】第６実施例の処理内容を説明するフローチャ
ートである。

【図３１】第７実施例の構成説明図である。

【図３２】第７実施例の処理内容を説明するフローチャ
ートである。

【図３３】ステレオ視の説明図である。

【図３４】移動ステレオ視の説明図である。

【符号の説明】

１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４，１０＿５
カメラ ７９＿１，７９＿２ レンズ ８０＿１，８０＿２ 受光素子 ８１＿１＿１，８１＿１＿２ リニアガイド ８１＿２＿１，８１＿２＿２ リニアステージ ８１＿３＿１，８１＿３＿２ モータ ８２＿１＿１，８２＿１＿２ モータコントローラ ８２＿２＿１，８２＿２＿２ プロセッサ ８２＿３＿１，８２＿３＿２ メモリ ８３＿１，８３＿２ カメラコントローラ ９４ 対象物 ９６ 投光器 １７０＿１，１７０＿２，１７０＿３，１７０＿４，１
７０＿５ 画像処理装置 １７２ プロセッサ １７４ メモリ ａ 物点までの距離 ｂ 結像位置までの距離 ｄ カメラ配置間隔の単位距離 ｆ レンズの焦点距離 ｌ1，ｌ2，Ｌ 受光面までの距離 ＰS 物点 Ｐ 像点 ｒ ぼけ像円の半径 Ｏ 視点 Ｒ レンズ径

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間隔が順に拡大されて配列された複数の
   カメラと、 配列先頭より各カメラの撮影画像を取り込む画像入力手
   段と、 撮影画像が取り込まれたときに、該撮影画像から像点を
   求める像点算出手段と、 各カメラの視点位置と各撮影画像内で対応した像点との
   関係が示される対応点特性に最も近い像点を求められた
   像点から選択する対応点選択手段と、 選択された像点を用いて前記の対応点特性を補正する対
   応点特性補正手段と、 全てのカメラについて像点が選択されたときに、選択さ
   れた全像点に共通な物点へ至る距離を選択された全像点
   の位置から算出する距離算出手段と、 を有する、 ことを特徴としたカメラ撮影測距装置。
2. 【請求項２】 隣接して配列された第１のカメラ対と、 第１のカメラ対から離れた位置に隣接して配列された第
   ２のカメラ対と、 第１のカメラ対より撮影画像を取り込む第１の画像入力
   手段と、 第２のカメラ対より撮影画像を取り込む第２の画像入力
   手段と、 第１のカメラ対より取り込まれた両撮影画像から像点を
   求める第１の像点算出手段と、 第２のカメラ対より取り込まれた両撮影画像から像点を
   求める第２の像点算出手段と、 第１の像点算出手段で求められた像点のうち物点が共通
   な像点を選択する第１の対応点選択手段と、 第２の像点算出手段で求められた像点のうち物点が共通
   な像点を選択する第２の対応点選択手段と、 第１の対応点選択手段で選択された像点に共通な物点へ
   至る距離を算出する第１の距離算出手段と、 第２の対応点選択手段で選択された像点に共通な物点へ
   至る距離を算出する第２の距離算出手段と、 第１の距離算出手段と第２の距離算出手段とで算出され
   た距離が同一な物点を共通とした像点の対を第１の対応
   点選択手段と第２の対応点選択手段で選択された像点か
   ら特定する像点対特定手段と、 像点対特定手段で特定された像点の対を用いて物点へ至
   る距離を算出する第３の距離算出手段と、 を有する、 ことを特徴としたカメラ撮影測距装置。
3. 【請求項３】 隣接して配列された第１及び第２のカメ
   ラと、 第１及び第２のカメラから離れて配置された第３のカメ
   ラと、 第１及び第２のカメラより撮影画像を取り込む第１の画
   像入力手段と、 第３のカメラより撮影画像を取り込む第２の画像入力手
   段と、 第１及び第２のカメラより取り込まれた両撮影画像から
   像点を求める第１の像点算出手段と、 第３のカメラより取り込まれた撮影画像から像点を求め
   る第２の像点算出手段と、 第１の像点算出手段で求められた像点のうち物点が共通
   な像点を選択する対応点選択手段と、 第１の対応点選択手段で選択された像点と物点が共通な
   像点を第２の像点算出手段で求められた像点から特定す
   る像点対特定手段と、 対応点選択手段で選択された像点と像点対特定手段で特
   定された像点とを用いて物点へ至る距離を算出する距離
   算出手段と、 を有する、 ことを特徴としたカメラ撮影測距装置。
4. 【請求項４】 レンズ焦点距離とレンズ径とレンズから
   受光面へ至る距離とが既知な一対のカメラと、 両カメラより撮影画像を各々取り込む一対の画像入力手
   段と、 両画像入力手段で取り込まれた撮影画像から像点を各々
   求める一対の像点算出手段と、 両像点算出手段で求められた像点のぼけ量を各々算出す
   る一対のぼけ量算出手段と、 両像点算出手段で求められた像点のうち物点が共通な像
   点の対を両ぼけ量算出手段で算出されたぼけ量とカメラ
   のレンズ焦点距離とレンズ径とレンズから受光面へ至る
   距離とを用いて特定する像点対特定手段と、 像点対特定手段で特定された像点の対に共通な物点へ至
   る距離を算出する距離算出手段と、 を有する、 ことを特徴としたカメラ撮影測距装置。
5. 【請求項５】 レンズへ至る距離が異なる一対の受光面
   を備えレンズ焦点距離とレンズ径とレンズから両受光面
   へ至る距離とが既知なカメラと、 カメラの両受光面より得られた撮影画像を各々取り込む
   一対の画像入力手段と、 両画像入力手段で取り込まれた撮影画像から像点を各々
   求める一対の像点算出手段と、 両像点算出手段で求められた像点のぼけ量を各々算出す
   る一対のぼけ量算出手段と、 両像点算出手段で求められた像点のうち物点が共通な像
   点の対を両ぼけ量算出手段で算出されたぼけ量とカメラ
   のレンズ焦点距離とレンズ径と受光面からレンズへ至る
   距離とを用いて特定する像点対特定手段と、 像点対特定手段で特定された両像点のぼけ量を比較する
   ぼけ量比較手段と、 ぼけ量の一致を示す比較結果がぼけ量比較手段で得られ
   たときに、像点対特定手段で特定された像点の対に共通
   な物点へ至る距離を算出する距離算出手段と、 を有する、 ことを特徴としたカメラ撮影測距装置。
6. 【請求項６】 レンズに対し受光素子の受光面を進退駆
   動する受光素子駆動機構と受光素子駆動機構を与えられ
   た指示に従って制御する受光位置制御手段とが各々設け
   られた一対のカメラと、 両カメラの受光素子で得られた撮影画像を各々取り込む
   一対の画像入力手段と、 両画像入力手段に取り込まれた撮影画像から像点を各々
   求める一対の像点算出手段と、 両像点算出手段で求められた像点のぼけ量を各々算出す
   る一対のぼけ量算出手段と、 両ぼけ量算出手段で算出されたぼけ量のいずれかが予め
   設定されていた微小量を越えているときに、該ぼけ量を
   減少させる制御指示を該当したカメラの受光位置制御手
   段へ与える受光面移動指示手段と、 ぼけ量算出手段で算出されたぼけ量の双方が予め設定さ
   れていた微小量へ達していないときに、両像点算出手段
   で求められた像点に共通な物点へ至る距離を算出する距
   離算出手段と、 を有する、 ことを特徴としたカメラ撮影測距装置。
7. 【請求項７】 対象物へ所定のパターンを投影する投光
   器と、 レンズ焦点距離とレンズ径とレンズから受光面へ至る距
   離とが既知で前記パターンが投影された対象物を撮影す
   る一対のカメラと、 両カメラで得られた撮影画像を各々取り込む一対の画像
   入力手段と、 両画像入力手段で取り込まれた撮影画像から像点を各々
   求める一対の像点算出手段と、 両像点算出手段で求められた像点のぼけ量を各々算出す
   る一対のぼけ量算出手段と、 両像点算出手段で求められた像点のうち物点が共通な像
   点の対を両ぼけ量算出手段で算出されたぼけ量とカメラ
   のレンズ焦点距離とレンズ径とレンズから受光面へ至る
   距離とを用いて特定する像点対特定手段と、 像点対特定手段で特定された像点の対に共通な物点へ至
   る距離を算出する距離算出手段と、 を有する、 ことを特徴としたカメラ撮影測距装置。