JPH11351861A - 距離検知装置 - Google Patents

距離検知装置

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JPH11351861A
JPH11351861A JP10155507A JP15550798A JPH11351861A JP H11351861 A JPH11351861 A JP H11351861A JP 10155507 A JP10155507 A JP 10155507A JP 15550798 A JP15550798 A JP 15550798A JP H11351861 A JPH11351861 A JP H11351861A
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JP
Japan
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distance
image
cameras
camera
assumed value
Prior art date
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Pending
Application number
JP10155507A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryota Hiura
亮太 日浦
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 対象物体に基線の方向に沿った繰り返しの模
様が付されている場合においても、対象物体までの距離
を正確に測定できる距離検知装置を提供。 【解決手段】 カメラ2の前方に光学系3,4を配置
し、カメラ1の光軸と光学系3,4により分割された二
つの光軸との間の基線長B,B’の比が無理数となるよ
うに選び、カメラ1,2と対象物体17との距離を仮定
値として変化させる距離仮定手段5と、仮定値及び基線
長B,B’とに基づいて視差d,d’生成する視差算定
手段6,7と、カメラ1により得られた画像を視差だけ
ずらした画像を生成する画像移動手段8,9と、生成さ
れた画像を画素毎に平均した画像を生成する画像合成手
段10と、カメラ2により得られる二重の画像と合成さ
れた画像との相関値を仮定値に対応して求める相関評価
手段11と、相関値が最大となる仮定値を対象物体17
までの距離であるとして出力するピーク検出手段12と
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、距離検知装置に関
する。例えば、自動走行車両における障害物検知装置と
して適用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】平行ステレオ法による距離検出装置の構
成を図5に示す(例えば、特開平7−306037号公
報)。この装置によれば、対象物体17が双方のカメラ
画像18、19上でdだけずれて映し出される。
【0003】このとき、ずれの量(視差)dは、光軸間
の距離(基線長)B、レンズの焦点距離f、物体までの
距離Dを用いて、下式により決まる。 d=Bf/D …(1) この装置においては、式(1)に示す原理を用いて物体
までの距離を以下のように検知する。
【0004】即ち、距離仮定手段20は、物体までの距
離Dを仮定値として変化させる。視差算定手段21は、
式(1)を用いて、距離Dの仮定値と基線長Bを視差d
に変換する。画像移動手段22は視差dだけ画像18を
ずらし、相関評価手段23は2つの画像の相関値を求め
る。
【0005】距離仮定手段20により、仮定値を変化さ
せながら処理を繰り返すことにより、図6に示すような
視差、距離Dに対する相関値の変化のパターンを得る。
ピーク検出手段24は相関値が最大となる仮定値を対象
物体までの距離Dとして出力する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】対象物体17に、基線
の方向に沿った繰り返しの模様が付されている場合にお
ける相関値の変化のパターンを図7に示す。同図に示す
ように、このような対象物体17においては、相関値の
ピークが複数表れるため、視差d及び仮定値を一つに定
めることが不可能となる。図7は、対象となる物体が繰
り返し模様であり、その周期がカメラ1の画像上でTで
あるような場合である。
【0007】繰り返しの模様は、人工の構造物では頻繁
に現れるため、障害物の距離検知装置として用いる場合
に間違った距離を出力するなどの問題となる。また、基
線の方向に沿って輝度の変化が無い物体については、基
線の方向に画像をずらしながら相関値を求めても相関値
に変化が見られないため距離を検知することが出来ない
という問題もある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項1に係る距離検知装置は、一対のカメラを平
行に配置すると共に前記カメラの一方の前方に光軸を平
行に分割する光学系を配置し、且つ、前記カメラの他方
の光軸と前記光学系により分割された二つの光軸との間
の距離である基線長をその比が無理数となるように選
び、且つ、前記一対のカメラと対象物体との距離を仮定
値として変化させる距離仮定手段と、前記仮定値及び前
記基線長とに基づいて視差をそれぞれ生成する視差算定
手段と、前記カメラの他方により得られた画像を前記視
差算定手段により生成された視差だけずらした画像をそ
れぞれ生成する画像移動手段と、前記画像移動手段によ
りそれぞれ生成された画像を画素毎に平均した画像を生
成する画像合成手段と、前記カメラの一方により得られ
た二重の画像と前記画像合成手段により合成された画像
との相関値を前記仮定値に対応して求める相関評価手段
と、前記評価手段により相関値が最大となる前記仮定値
を前記対象物体までの距離であるとして出力するピーク
検出手段とを具備することを特徴とする。
【0009】上記課題を解決する本発明の請求項2に係
る距離検知装置は、請求項1において、前記カメラの一
方は前記カメラの他方に対して異なる高さに取り付ける
ことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】〔実施例1〕本発明の第1の実施
例に係る距離検知装置を図1に示す。本実施例において
は、一対のカメラ1、2を平行に配置し、そのうちの一
方のカメラ2の前方に透過率50%、反射率50%のハ
ーフミラー3と全反射ミラー4からなる光学系を配置
し、カメラ2の光軸を2つの平行な光軸に分割してい
る。
【0011】ここで、カメラ2の2つの光軸と、カメラ
1の光軸の光軸間の距離である基線長B,B’は、B’
/Bが無理数となるように設定する。その理由は、後述
する。距離仮定手段5は、対象物体17とカメラ1,2
との距離Dの仮定値を生成し、変化させる。視差算定手
段6、7は、(2)式により、距離Dの仮定値と基線長
B,B’から視差d,d’を生成する。 d=Bf/z d’=B’f/z …(2) 画像移動手段8、9は、カメラ1より得られた画像に対
して視差d,d’だけずらした画像を生成する。
【0012】画像合成手段10は、この2つの画像を、
各画素ごとに足しあわせて2で割った画像を生成する。
相関評価手段11は、カメラ2から得られた二重の画像
と画像合成手段10で合成された画像の相関値を出力す
る。ここまでの処理は距離仮定手段5で仮定する距離D
の仮定値を変化させながら実行し、仮定する距離Dに対
応する相関値の関係を記録する。ピーク検出手段12
は、相関値が最大となる仮定値を物体までの距離として
出力する。
【0013】上記構成を有する本実施例では、ミラー
3,4を用いた光学系によって、カメラ2の光軸を平行
に分割しているため、対象となる物体が繰り返し模様で
あるような場合においても、以下に示す原理によって対
象物体17までの正しい距離を得ることが出来る。
【0014】即ち、カメラ2には、図2に示すように、
ハーフミラー3を透過して見える像と、ハーフミラー3
と全反射ミラー4で反射されて見える像が重なり合って
映し出され、もう一方のカメラ1の画像に対してd,
d’だけずれた像の平均画像となる。視差d,d’は、
光軸の距離(基線長)B,B’と対象までの距離D、レ
ンズの焦点距離fから、(2)式で求められる。
【0015】対象となる物体が繰り返し模様であり、そ
の周期がカメラ1の画像上でTであるような場合を考え
る。カメラ2の画像は、カメラ1の画像から視差dだけ
ずれた周期Tの画像と、視差d’だけずれた周期Tの画
像が重ね合わされた画像となっている。
【0016】図3のaとbは、重ね合わせられる前の2
つの画像のそれぞれに対して、カメラ1の画像をずらし
ながら相関値評価を行った場合の、ずらし量に対する相
関値の関係を表したものである。基線長Bに対応する画
像についてはずらし量d,d+T,d+2T…で相関値
が高くなる。同様に基線長B’に対応する画像はd’,
d’+T,d’+2T…で相関値が高くなる。
【0017】ずらし量d,d’はそれぞれ式(2)に示
すように距離zに対応しているので、それぞれ距離zに
変換することが出来る。図3(c)は、図3(a)
(b)の双方のグラフを距離zに対する相関値の関係を
表すように変換して重ね合わせたものであり、基線長B
に対応する画像については距離がBf/d,Bf/(d
+T),Bf/(d+2T)…で相関値が高くなる。
【0018】基線長B’に対応する画像については、同
様にB’f/d,B’f/(d+T),B’f/(d+
2T)…で相関値が高くなる。ここで、式(2)より
B’/d’=B/dであるから、これを用いて、基線長
B’に対応する画像で相関値が高くなる距離は、以下の
ように書き直すことができる。 B’f/d’=Bf/d B’f/(d’+T)=Bf/(d+B’T/B) B’f/(d’+2T)=Bf/(d+B’2T/B)
【0019】これを基線長Bに対応する画像において相
関値が高くなる距離と比較すると、最初のB’f/d’
はBf/dと一致するが、2つ目以降はTがB’/Bだ
け引き伸ばされている。ここで、B’/Bを無理数に選
ぶことによってB’/B,2B’/B,3B’/B…が
1,2,3…と同じ値をとることを防ぎ、双方の画像で
相関値が高くなる距離を最初のBf/dの一つだけとす
ることが出来る。図1の構成ではこの原理を利用してお
り、画像合成手段10が合成した画像とカメラ2の画像
で相関値が最大となる距離Dは被写体が繰り返し模様で
ある場合にも一つに決まる。
【0020】〔実施倒2〕本発明の第2の実施例に係る
距離検知装置を図4に示す。本実施例は、ミラーを用い
て2つの異なった向きの基線を構成したマルチベースラ
インステレオ法の距離検知装置の構造を表したものであ
る。
【0021】即ち、本実施例は、実施例1の装置の構成
とほぼ同じ構成であるが、一方のカメラI3を他方のカ
メラ14と異なる高さに取り付け、これによって構成さ
れる基線15と基線16が異なった向きをとるように工
夫している点が異なる。通常のステレオ法によれば、基
線に平行な直線など基線の方向に沿って輝度の変化が無
い物体については、基線の方向に画像をずらしながら相
関値を求めても変化が見られないため距離を検知するこ
とが出来ない。
【0022】これに対して、本実施例の構成によれば、
2つの異なる方向の基線15、16を持っているため、
例えば、片方の基線の方向に平行な直線においても、も
う一方の基線とは角度を持つため距離を検知することが
可能となる。
【0023】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の請求項1に係る距離検知装置は、一
対のカメラを平行に配置すると共に前記カメラの一方の
前方に光軸を平行に分割する光学系を配置し、且つ、前
記カメラの他方の光軸と前記光学系により分割された二
つの光軸との間の距離である基線長をその比が無理数と
なるように選び、且つ、前記一対のカメラと対象物体と
の距離を仮定値として変化させる距離仮定手段と、前記
仮定値及び前記基線長とに基づいて視差をそれぞれ生成
する視差算定手段と、前記カメラの他方により得られた
画像を前記視差算定手段により生成された視差だけずら
した画像をそれぞれ生成する画像移動手段と、前記画像
移動手段によりそれぞれ生成された画像を画素毎に平均
した画像を生成する画像合成手段と、前記カメラの一方
により得られた二重の画像と前記画像合成手段により合
成された画像との相関値を前記仮定値に対応して求める
相関評価手段と、前記評価手段により相関値が最大とな
る前記仮定値を前記対象物体までの距離であるとして出
力するピーク検出手段とを具備するので、対象物体に基
線の方向に沿った繰り返しの模様が付されている場合に
おいても、相関値が最大となる距離は一つに定まること
になる。
【0024】また、本発明の請求項2に係る距離検知装
置は、請求項1において、一方のカメラをもう一方のカ
メラと異なる高さに取り付けたので、上述した請求項1
と同様な効果を奏するほか、一方の基線に平行な直線な
どの対象に対しても距離の検知を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る距離検知装置の構
成図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係る距離検知装置で取
得される画像の説明図である。
【図3】本発明の第1の実施例に係る距離検知装置にお
いて繰り返し模様を対象とした場合の画像の移動量及び
対象物体までの距離に対する相関値の関係を示すグラフ
である。
【図4】本発明の第2の実施例に係る距離検知装置の構
成図である。
【図5】従来の平行ステレオ法による距離検出装置の構
成図である。
【図6】従来の平行ステレオ法の内部処理において、画
像のずらし量と相関値の関係の代表的な一例を表すグラ
フである。
【図7】従来の平行ステレオ法の内部処理において、繰
り返し模様を持つ物体を対象とした場合における画像の
ずらし量と相関値の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
1,2,13,14 カメラ 3 ハーフミラー 4 全反射ミラー 5 距離仮定手段 6,7 視差算定手段 8,9 画像移動手段 10 画像合成手段 11 相関評価手段 12 ピーク検出手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対のカメラを平行に配置すると共に前
    記カメラの一方の前方に光軸を平行に分割する光学系を
    配置し、且つ、前記カメラの他方の光軸と前記光学系に
    より分割された二つの光軸との間の距離である基線長を
    その比が無理数となるように選び、且つ、前記一対のカ
    メラと対象物体との距離を仮定値として変化させる距離
    仮定手段と、前記仮定値及び前記基線長とに基づいて視
    差をそれぞれ生成する視差算定手段と、前記カメラの他
    方により得られた画像を前記視差算定手段により生成さ
    れた視差だけずらした画像をそれぞれ生成する画像移動
    手段と、前記画像移動手段によりそれぞれ生成された画
    像を画素毎に平均した画像を生成する画像合成手段と、
    前記カメラの一方により得られた二重の画像と前記画像
    合成手段により合成された画像との相関値を前記仮定値
    に対応して求める相関評価手段と、前記評価手段により
    相関値が最大となる前記仮定値を前記対象物体までの距
    離であるとして出力するピーク検出手段とを具備するこ
    とを特徴とする距離検知装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記カメラの一方は
    前記カメラの他方に対して異なる高さに取り付けること
    を特徴とする距離検知装置。
JP10155507A 1998-06-04 1998-06-04 距離検知装置 Pending JPH11351861A (ja)

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JPH11351861A true JPH11351861A (ja) 1999-12-24

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JP (1) JPH11351861A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU746844B2 (en) * 2000-05-16 2002-05-02 Canon Kabushiki Kaisha Practical optical range estimation using a programmable spatial light modulator
JP2019158759A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社リコー 撮像装置、車両、及び撮像方法

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040302