KR100274332B1

KR100274332B1 - 거리측정장치 및 3차원화상 측정장치

Info

Publication number: KR100274332B1
Application number: KR1019970056402A
Authority: KR
Inventors: 코지 코바야시; 히로시 나카지마
Original assignee: 사토 요시하루; 야마타케 코포레이션
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR19980033324A; CN1151472C; EP0840254A3; EP0840254A2; CN1181497A

Abstract

거리측정장치는 제1 및 제2카메라와 제1 및 제2푸리에 패턴데이타 생성부, 패턴처리부 및 거리측정부를 포함한다. 두대의 카메라는 소정 간격만큼 이격되어 위치한다. 제1푸리에 패턴데이타 생성부는 제1패턴데이타로서 제1카메라에 의해 포착된 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하고, 제2푸리에 패턴데이타 생성수단은 제2패턴데이타로서 제2카메라에 의해 포착된 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 패턴처리부는 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 합성된 데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다. 거리측정부는 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역의 기준위치 근처의 영역을 제외한 영역에서 상관피크를 구하고, 상관요소영역의 기준위치에서 상관피크위치까지의 거리를 기초로 하여 목표까지의 거리를 측정한다.

Description

거리측정장치 및 3차원화상 측정장치

본 발명은 공간주파특성에 기초하여 차량 또는 사람과 같은 대상(목표물)의 화상데이타를 대조(collation)하여 그 대조결과로부터 상기 목표물까지의 거리를 측정하기 위한 거리측정장치와, 상기 대조결과로부터 상기 목표물의 3차원 화상을 측정하기 위한 3차원 화상 측정장치에 관한 것이다.

상기와 같은 형태의 종래의 거리측정장치에 있어서, 카메라에 의해 목표물이 포착되며, 어떠한 한 화상의 목표물의 화상부분상에 윈도우가 설정된다. 목표물 화상 이외의 다른 화상의 어떠한 부분이 상기 윈도우내의 화상과 일치하는가를 점검하기 위해 상기 화상들을 한 픽셀씩 서로 이동시켜 각각의 픽셀들간의 차의 절대값의 총합이 최소가 되는 위치를 찾는다. 이 위치의 화상들간의 차를 상기 2대의 카메라에 의해 얻어진 화상들 간의 이동을 이용하여 검출한다. 그런 다음, 목표물까지의 거리를 상기 이동에 기초하여 측정한다.

이러한 형태의 종래의 3차원이미지 측정장치의 하나를 도 42에 도시한 바, 도 42에는 상기 측정장치의 주요부를 나타내었다. 도 42를 참조하면, 참조부호 1은 CCD카메라(1-1)와 광원(1-2) 및 레일(2)을 구비한 화상입력부를 나타낸다. 이러한 3차원화상 측정장치에 있어서, 상기 화상입력부(1)는 레일(2)을 따라 이동하여 정지된 대상(이 경우에는 사람 얼굴의 단면 형태)을 스캐닝한다. 보다 상세히 설명하면, 광원(1-2)으로부터 나온 빛이 사람의 얼굴에 조사되는 동안 상기 화상입력부(1)가 움직인다. 이러한 동작에 의해 도 43a, 43b, 43c에 도시된 바와 같은 사람 얼굴의 실루엣을 각각 시간 T1, T2, T3에서 얻는다. 이러한 화상들을 한조각씩 입력함으로써 사람 얼굴의 단면 형태, 즉, 대상물의 3차원 화상을 측정한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 거리측정장치에 있어서는 화상의 이동거리(shift)를 구하는데 시간이 걸리며, 윈도우를 반드시 설정해야 하므로 측정 과정이 복잡하다. 또한, 2대의 카메라를 사용하기 때문에 비용이 증가한다. 이러한 종래의 거리측정장치에 있어서는 또한 측정을 행하는데도 시간이 걸리며, 화상입력부(1)를 이동시키는데 이동 매카니즘이 필요하므로 장치의 비용이 증가한다. 또한, 측정할 대상물이 정지된 대상물로 제한된다. 따라서 사람 얼굴의 단면 형태를 측정할 경우, 그 사람은 반드시 움직이지 않은 채 정지해 있어야 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1 내지 제5양상에 의한 목적은 짧은 시간 안에 목표물까지의 거리를 쉽게 측정할 수 있는 거리측정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제6 내지 제9실시예 및 제16 내지 제19양상에 따른 목적은 짧은 시간 안에 목표물까지의 거리를 쉽게 측정할 수 있는 저가의 거리측정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제10 내지 제15양상에 따른 목적은 움직이는 대상의 3차원 화상까지도 측정할 수 있는 고속, 저가의 3차원 화상 측정장치를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위해 본 발명의 제1양상에 따르면(특허청구범위 제1항에 의하면), 제1 및 제2카메라가 소정 거리를 두고 서로 떨어져 위치하고 있으며, 상기 제1카메라에 의해 얻어진 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 제2카메라에 의해 포착된 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 2차원 푸리에 패턴데이타에 대해 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하고, 푸리에변환을 거친 상기 합성된 2차원 푸리에 패턴데이타에서 나타나는 상관요소영역의 기준 위치 부근의 영역을 제외한 영역의 상관 피크를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준 위치에서 상관 피크의 위치까지의 거리를 기초로 하여 목표까지의 거리를 측정한다.

상기한 본 발명의 양상에 의하면, 상기 제1카메라에 의해 포착된 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정한다. 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 상기 제2카메라에 의해 포착된 화상데이타는 제2패턴데이타로 설정한다. 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성한다. 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다. 푸리에변환을 거친 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역의 기준 위치 부근의 영역을 제외한 영역에서 상관 피크를 구한다. 상관요소영역의 기준 위치에서 상관피크위치까지의 거리를 기초로 하여 목표물까지의 거리를 측정한다.

본 발명의 제2양상(특허청구범위 제2항)에 의하면, 상기 제1 및 제2의 2차원 푸리에 패턴데이타를 합성하고, 합성된 2차원 푸리에 패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다.

본 발명의 제3양상(특허청구범위 제3항)에 의하면, 상기 제1카메라에 의해 포착된 화상을 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제1푸리에 2차원패턴데이타를 생성하고, 상기 제2카메라에 의해 포착된 화상을 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제2푸리에 2차원패턴데이타를 생성한다.

본 발명의 제4양상(특허청구범위 제4항)에 의하면, 제1 내지 제3양상에 있어서, 상기 측정된 목표까지의 거리에 기초하여 상기 제1 및 제2카메라간의 렌즈간 거리를 자동으로 조정한다.

본 발명의 제5양상(특허청구범위 제5항)에 의하면, 제1 내지 제4양상에 있어서, 상기 제1 및 제2카메라는 핀홀카메라이다.

본 발명의 제6양상(특허청구범위 제6항)에 의하면, 제1방향에서 보이는 목표의 화상과 제2방향에서 보이는 목표의 화상을 한대의 카메라의 화상포착부로 유도하고, 상기 제1방향에서 보이며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 제2방향에서 보이며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하며, 푸리에변환을 거친 상기 합성된 2차원 푸리에 패턴데이타에서 나타나는 상관요소영역의 기준 위치 부근의 영역을 제외한 영역의 상관 피크를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준 위치에서 상관 피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표까지의 거리를 측정한다.

상기한 본 발명의 양상에 의하면, 제1방향에서 보이는 목표의 화상과 제2방향에서 보이는 목표의 화상을 한대의 카메라의 화상포착부로 유도한다. 상기 제1방향에서 보이며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상 데이타를 제1패턴데이타로 설정한다. 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 상기 제2방향에서 보이며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정한다. 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성한다. 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다. 푸리에변환을 거친 상기 합성된 2차원 푸리에패턴데이타에서 나타나는 상관요소영역의 기준 위치 부근의 영역을 제외한 영역의 상관 피크를 구한다. 상기 상관요소영역의 기준 위치에서 상관 피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표까지의 거리를 측정한다.

본 발명의 제7양상(특허청구범위 제7항)에 의하면, 상기 제6양상에 있어서, 상기 제1 및 제2의 2차원 푸리에 패턴데이타를 합성하고, 합성된 2차원 푸리에 패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다.

본 발명의 제8양상(특허청구범위 제8항)에 의하면, 상기 제6양상에 있어서, 상기 제1방향에서 보여지며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제1푸리에 2차원패턴데이타를 생성하며, 상기 제2방향에서 보여지며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다.

본 발명의 제9양상(특허청구범위 제9항)에 의하면, 상기 제6내지 제8양상에 있어서, 상기 카메라는 핀홀카메라이다.

본 발명의 제10양상(특허청구범위 제10항)에 의하면, 제1방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 제2방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타로부터 국부 영역을 절단하며, 상기 절단된 국부 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하고, 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하며, 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역에서 상관 피크를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준 위치에서 상기 상관 피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표의 국부 영역까지의 거리를 측정한다.

상기한 본 발명의 양상에 의하면, 제1방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정한다. 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원패턴데이타를 생성한다. 제2방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정한다. 이 제2패턴데이타로부터 국부 영역을 절단한다. 상기 절단된 국부 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성한다. 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다. 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역에서 상관 피크를 구한다. 상기 상관요소영역의 기준 위치에서 상기 상관 피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표의 국부 영역까지의 거리를 측정한다. 이러한 과정에 의해 상기 제2패턴데이타로부터 국부 영역들을 순차적으로 절단하고, 상기한 과정을 반복하면 상기 목표의 각각의 국부 영역까지의 거리를 측정하고 3차원 화상을 측정할 수 있다.

본 발명의 제11양상(특허청구범위 제11항)에 의하면, 상기 제10양상에 있어서, 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다.

본 발명의 제12양상(특허청구범위 제12항)에 의하면, 상기 제10양상에 있어서, 상기 제1방향에서 보여지며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 국부 영역 절단 수단에 의해 절단된 국부 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제처리를 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다.

본 발명의 제13양상(특허청구범위 제13항)에 의하면, 제1방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타를 수평 또는 수직 방향의 영역들로 분리하고, 분리된 각각의 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 분리된 영역 단위로 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 제2방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타의 국부 영역을 절단하고, 상기 국부 영역 절단 수단에 의해 절단된 국부 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 제2푸리에 2차원 패턴데이타와 제2푸리에 2차원 패턴데이타의 소오스로서 상기 국부 영역에 대응하는 제1패턴데이타의 영역이 속하는 상기 분리된 영역의 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하며, 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역에서 상관 피크를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준 위치에서 상관 피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표의 국부 영역까지의 거리를 측정한다.

상기한 본 발명의 양상에 의하면, 제1방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정한다. 이 제1패턴데이타를 수평 또는 수직 방향의 영역들로 분리한다. 분리된 각각의 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 분리된 영역 단위로 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 제2방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정한다. 이 제2패턴데이타의 국부 영역을 절단한다. 상기 국부 영역 절단 수단에 의해 절단된 국부 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 상기 제2푸리에 2차원 패턴데이타와 제2푸리에 2차원 패턴데이타의 소오스로서 상기 국부 영역에 대응하는 제1패턴데이타의 영역이 속하는 상기 분리된 영역의 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 합성한다. 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다. 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역에서 상관 피크를 구한다. 상기 상관요소영역의 기준 위치에서 상관 피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표의 국부 영역까지의 거리를 측정한다. 이러한 과정에 의해 상기 제2패턴데이타로부터 국부 영역들을 순차적으로 절단하고, 상기한 과정을 반복하면 상기 목표의 각각의 국부 영역까지의 거리를 측정하고 3차원 화상을 측정할 수 있다.

본 발명의 제14양상(특허청구범위 제14항)에 의하면, 상기 제13양상에 있어서, 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다.

본 발명의 제15양상(특허청구범위 제15항)에 의하면, 상기 제13양상에 있어서, 제1방향에서 보이는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타를 수평 또는 수직방향의 영역들로 분리하고, 분리된 각각의 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 다음, 진폭억제처리를 행하여 분리된 영역 단위로 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 국부 영역 절단 수단에 의해 절단된 국부 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다.

본 발명의 제16양상(특허청구범위 제16항)에 의하면, 표시가 부가된 어떤 목표물까지의 거리를 측정하기 위한 거리측정장치에 있어서, 상기 표시와 동일한 형태의 대조 표시가 부가된 기준 목표가 기준 거리에서 보일 때 얻어지는 화상 데이타를 기준 패턴데이타로 설정하고, 이 기준 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에 변환을 수행하여 기준 푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하고, 상기 표시가 부가된 목표가 소정의 측정 위치에서 보일 때 얻어지는 화상 데이타를 입력 패턴데이타로 설정하고, 이 입력 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 기준 푸리에 2차원 패턴데이타와 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하며, 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타의 실수부 또는 진폭을 나타내는 패턴 윤곽선을 추출하고, 상기 추출된 패턴 윤곽선에 기초하여 상기 입력 패턴데이타의 표시의 크기를 검출하고, 상기 검출된 표시의 크기와, 이 크기에 대한 기준값 및 이 기준값을 실현하는 목표까지의 거리를 기초로 하여 상기 목표까지의 거리를 계산한다.

상기한 본 발명의 양상에 의하면, 표시가 부가된 어떤 목표물까지의 거리를 측정하기 위한 거리측정장치에 있어서, 상기 표시와 동일한 형태의 대조 표시가 부가된 기준 목표가 기준 거리에서 보일 때 얻어지는 화상데이타를 기준 패턴데이타로 설정한다. 이 기준 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 기준 푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 상기 표시가 부가된 목표가 소정의 측정 위치에서 보일 때 얻어지는 화상데이타를 입력 패턴데이타로 설정한다. 이 입력 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다. 상기 기준 푸리에 2차원 패턴데이타와 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 합성한다. 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다. 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타의 실수부 또는 진폭을 나타내는 패턴 윤곽선을 추출한다. 상기 추출된 패턴 윤곽선에 기초하여 상기 입력 패턴데이타의 표시의 크기를 검출한다. 상기 검출된 표시의 크기와, 이 크기에 대한 기준값 및 이 기준값을 실현하는 목표까지의 거리를 기초로 하여 상기 목표까지의 거리를 계산한다.

본 발명의 제17양상(특허청구범위 제17항)에 의하면, 상기 제16양상에 있어서, 상기 기준 푸리에 2차원 패턴데이타와 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행한다.

본 발명의 제18양상(특허청구범위 제18항)에 의하면, 상기 제16양상에 있어서, 상기 대조 표시가 부가된 목표가 상기 기준 거리에서 보일 때 얻어지는 화상데이타를 기준 패턴데이타로 설정하고, 이 기준 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제처리를 행하여 기준 푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 표시가 부가된 목표가 상기 소정의 측정 위치에서 보일 때 얻어지는 화상데이타를 입력 패턴데이타로 설정하고, 이 입력 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제처리를 행하여 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 생성한다.

본 발명의 제19양상(특허청구범위 제19항)에 의하면, 상기 제16내지 제18양상에 있어서, 상기 목표에 부가된 표시에 따라 상기 대조 표시로서 원형 표시를 사용한다.

도 1a 내지 1d는 도 2의 거리측정장치에 있어서의 거리측정방법을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명(제1 내지 제5양상)에 의한 거리측정장치의 구성을 나타낸 블럭도,

도 3은 본 발명의 거리측정장치에 있어서의 거리측정방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 4a 내지 4c는 본 발명의 거리측정장치에 있어서의 다른 거리측정방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 거리측정장치의 구성을 나타낸 블럭도,

도 6은 도 5의 거리측정장치에 있어서의 거리측정방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 7은 본 발명(제6 내지 제9양상)에 의한 거리측정장치의 구성을 나타낸 블럭도,

도 8a 내지 8d는 도 7의 거리측정장치에 있어서의 거리측정방법을 설명하기 위한 도며,

도 9는 도 7의 거리측정장치에 있어서의 거리측정방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 10a 내지 10c는 도 7의 거리측정장치에 있어서의 다른 거리측정방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부분을 나타낸 도면,

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부분을 나타낸 도면,

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부분을 나타낸 도면,

도 14는 본 발명의 거리측정장치에 있어서의 거리측정방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부분을 나타낸 도면,

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부분을 나타낸 도면,

도 17은 본 발명(제10 내지 제15양상)에 의한 3차원 화상측정장치의 구성을 나타낸 블럭도,

도 18a 내지 18f는 본 발명의 3차원 화상측정장치에 있어서 카메라에서 국부영역까지의 거리를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 19는 본 발명의 3차원 화상측정장치에 있어서의 3차원 화상측정과정을 설명하기 위한 흐름도,

도 20은 본 발명의 3차원 화상측정장치에 있어서의 3차원 화상측정과정을 설명하기 위한 흐름도,

도 21a 내지 21c는 본 발명의 3차원 화상측정장치에 있어서의 3차원 화상측정과정을 설명하기 위한 흐름도,

도 22a 내지 22g는 도 17의 3차원 화상 측정장치에 있어서 카메라에서 국부영역까지의 거리를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 23은 본 발명의 3차원 화상측정장치에 있어서의 3차원 화상측정과정을 설명하기 위한 흐름도,

도 24는 본 발명의 3차원 화상측정장치에 있어서의 3차원 화상측정과정을 설명하기 위한 흐름도,

도 25는 화상데이타(01)로부터 국부영역을 추출하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면,

도 26은 1대의 카메라로 3차원 화상측정을 수행하는 장치구성의 주요부를 나타낸 도면,

도 27은 1대의 카메라로 3차원 화상측정을 수행하는 다른 장치구성의 주요부를 나타낸 도면,

도 28은 1대의 카메라로 3차원 화상측정을 수행하는 또 다른 장치구성의 주요부를 나타낸 도면,

도 29는 1대의 카메라로 3차원 화상측정을 수행하는 또 다른 장치구성의 주요부를 나타낸 도면,

도 30은 1대의 카메라로 3차원 화상측정을 수행하는 또 다른 장치구성의 주요부를 나타낸 도면,

도 31은 1대의 카메라로 3차원 화상측정을 수행하는 또 다른 장치구성의 주요부를 나타낸 도면,

도 32는 본 발명(제16 내지 제19양상)에 의한 거리측정장치의 구성을 나타낸 블럭도,

도 33a 및 33b는 검출할 대상을 설명하기 위한 도면,

도 34a 및 34b는 기준화상데이타를 설명하기 위한 도면,

도 35는 등록프로그램에 대한 흐름도,

도 36은 거리측정프로그램에 대한 흐름도,

도 37은 대조과정에서 얻어진 패턴윤곽선을 나타낸 도면,

도 38은 본 발명자에 의해 수행된 실험에서 얻어진 하프톤 화상(halftone image)(CRT상에 나타나는 화상의 컴퓨터 인쇄출력)을 설명하기 위한 도면,

도 39는 패턴윤곽선의 직경을 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 40은 목표까지의 거리를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 41은 삼각형 표시를 이용하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 42는 종래의 3차원 화상 측정장치의 주요부를 나타낸 도면,

도 43a 내지 43c는 시간 T1, T2 및 T3에 종래의 3차원 화상 측정장치에 입력되는 화상을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

[실시예1: 거리측정장치(제1 내지 제5양상)]

도 2에 본 발명에 의한 거리측정장치의 구성을 나타내었다. 도 2를 참조하면, 참조부호10은 제1CCD카메라를 나타내고, 11은 제2CCD카메라, 20은 처리부를 나타낸다. 처리부(20)는 CPU를 구비한 제어부(20-1), ROM(20-2), RAM(20-3), 하드디스크(HD)(20-4), 프레임메모리(FM)(20-5), 외부접속부(I/F)(20-6) 및 푸리에변환부(FFT)(20-7)를 포함한다. ROM(20-2)에는 거리측정프로그램(도 3 참조)이 저장되어 있다. CCD카메라(10,11)는 간격(L)만큼 서로 떨어져 위치한다. 즉, 렌즈(10-1)와 렌즈(11-1)사이에 간격(L)이 확보되도록 CCD카메라(10,11)가 나란히 배열된다.

[실시예1A:제1, 제2 및 제3양상]

본 실시예의 거리측정장치에 있어서, 목표가 차량(M1)일때 이 목표(M1)까지의 거리(R)은 다음과 같이 측정된다.

제어부(20-1)가 프레임메모리(20-5)를 통해 제1CCD카메라(10)에 의해 포착된 목표(M1)의 화상데이타(O1)를 읽어들인 후(101단계), 읽어들인 화상데이타(O1)를 등록화상데이타로서 설정하고(도 1a), 이 등록화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 이 등록화상데이타에 대해 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 실시한다(102단계). 이러한 동작에 의해 도 1a에 도시된 등록화상데이타(O1)는 푸리에 화상데이타(등록푸리에 화상데이타)(F1)로 변환된다.

2차원 불연속 푸리에변환은, 예컨대 소우켄출판사에 의해 출판되고 일본산업기술센터에 의해 편집된 "Introduction to Computer image processing" (pp.44-45)에 기술되어 있다.

제어부(20-1)는 프레임메모리(20-5)를 통해 제2CCD카메라(11)에 의해 포착된 목표(M1)의 화상데이타(O2)를 읽어들인 후(103단계), 읽어들인 화상데이타(O2)를 대조화상데이타(도 1b)로 설정하고, 이 대조화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 대조화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 실시한다(104단계). 이러한 동작에 의해 도 1b에 도시된 대조화상데이타(O2)는 푸리에화상데이타(대조 푸리에 화상데이타)(F2)로 변환된다.

그런 다음,제어부(20-1)는 102단계에서 얻어진 푸리에화상데이타(등록 푸리에화상데이타)(F1)와 104단계에서 얻어진 푸리에화상데이타(대조 푸리에 화상데이타)(F2)를 합성하여 합성된 푸리에화상데이타를 얻는다(105단계).

A·e^jΦ를 대조푸리에 화상데이타라고 하고, B·e^jΦ를 등록푸리에화상데이타라고 하면, 상기 합성된 화상데이타는 A·B·e^j(θ-Φ)로 표현된다. A, B, θ, Φ는 주파수(푸리에)공간(u,v)의 함수임에 유의한다.

A·B·e^j(θ-Φ)는

A·B·e^j(θ-Φ)=A·B·cos(θ-Φ)+j·A·B·sin(θ-Φ) ----------- (1)

로 나타낼 수 있다.

A·e^jθ=α1+jβ1이고 B·e^jΦ=α2+jβ2이면, A=(α1²+β1²), B=(α2²+β2²)^1/2, θ=tan^-1(β1/α1), Φ=tan^-1(β2/α2)이다. 식(1)을 계산함으로써 합성된 푸리에 화상데이타를 구한다.

합성된 푸리에 화상데이타는 A·B·e^j(θ-Φ)=A·B·e^jθ·e^-jΦ=A·e^jθ·B·e^-jΦ= (α1+jβ1)·(α2-jβ2)=(α1α2+β1β2)+j(α2·β1-α1·β2)에 의해 구할 수도 있다.

상기와 같이 합성된 푸리에 화상데이타를 구한 후, 제어부(20-1)는 상기 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한다(106단계). 본 실시예에 있어서는 진폭억제처리로서 로그처리를 실시한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 합성된 푸리에 화상데이타의 수학적 표현인 A·B·e^j(θ-Φ)의 로그는 log(A·B)·e^j(θ-Φ)로서 계산됨으로써 진폭을 나타내는 A·B를 log(A·B)(A·B〉log(A·B))로 억제한다.

상기 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타는 등록데이타를 구하는 경우와 대조데이타를 구하는 경우 사이의 조도차(illuminance difference)에 덜 민감하다. 즉, 진폭억제처리를 행함으로써 각 픽셀의 스펙트럼강도를 극단값에 이르도록 억제한다. 결과적으로 더 많은 정보가 유효하게 된다.

본 실시예에 있어서, 진폭억제처리로서 로그처리를 수행한다. 그러나 루트처리도 수행할 수 있다. 또한, 로그처리나 루트처리이외의 어떠한 형태의 처리도 진폭을 제한할 수 있기만 하면 수행할 수 있다. 예를 들어, 진폭억제처리에서 모든 진폭이 1로 설정될 경우, 즉, 위상데이타만을 처리할 경우에는 계산량과 처리되는 데이타량을 로그처리, 루트처리등에 비해 감소시킬 수 있다.

106단계에서 진폭억제처리를 수행한 후, 제어부(20-1)는 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 두번째 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 수행한다(107단계).

제어부(20-1)는 DFT를 거친 상기 합성된 푸리에 화상데이타를 읽어들여 이 합성된 푸리에 화상데이타로부터 소정의 상관성분영역(본 실시예에 있어서는 전체영역)의 각각의 픽셀의 상관요소의 강도(진폭)를 스캐닝하여 각각의 픽셀의 상관요소 강도의 히스토그램을 구한다. 그런 다음, 제어부(20-1)는 이 히스토그램으로부터 상관요소영역의 상관요소중에서 가장 높은 강도를 갖는 픽셀(상관피크)을 추출하고 추출된 상관피크의 좌표를 구한다(109단계).

도 1c에 이 경우의 상관피크의 좌표위치를 나타내었다. 도 1c를 참조하면, 참조부호Pa1은 상관피크의 위치, P0는 상관요소영역의 중심을 각각 나타낸다. 이 경우, 상관피크Pa1는 목표(M1)을 나타낸다. 상관요소영역의 중심(P0)에서 상관피크 위치(Pa1)까지의 거리는 두개의 화상데이타(O1,O2)사이의 이동거리(shift)(A=△a+△b)를 나타낸다. 이때, 배경을 나타내는 상관피크가 상관요소영역의 중심(P0) 근처에 나타나는데에 유의한다.

제어부(20-1)는 상관피크(Pa1)의 좌표위치로부터 화상데이타(O1,O2)간의 이동거리(A)를 구하고, 구해진 이동거리(A)를 기준으로 한 삼각측량원리를 기초로 한 식(2)에 의해 목표(M1)까지의 거리(R)를 구한다(111단계). 제어부(20-1)는 목표(M1)까지의 거리(R)를 I/F(20-6)를 통하여 외부로 출력한다(112단계).

R=f·L/A ------------- (2)

여기서, f는 렌즈(10-1,11-1)의 중심에서 화상 픽업위치까지의 거리이며, L은 렌즈들간의 간격이다.

상술한 바와 같이 본 실시예의 거리측정장치에 의하면, CCD카메라(10,11)에 의해 포착된 화상데이타를 공간주파수 특성을 기초로 하여 서로 대조하여 그 대조결과로서 목표(M1)까지의 거리를 얻는다. 따라서 종래에 비해 처리과정이 단순화되며, 목표까지의 거리를 짧은 시간동안 측정할 수 있게 된다.

본 실시예에 있어서, 2차원 불연속 푸리에변환은 푸리에변환부(20-7)에서 수행하였으나, 이를 제어부(20-1)에서 행할 수도 있다. 또한, 2차원 불연속 푸리에변환을 도 3의 107단계에서 행하였으나, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행할 수도 있다. 즉, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 행할 수 있다. 2차원 불연속 푸리에변환을 수행할 경우나 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행할 경우, 양적으로는 대조의 정밀도에 있어서 아무런 변화가 일어나지 않는다. 2차원 불연속 역푸리에변환에 기초한 처리는 참조문헌1에 기술되어 있다.

본 실시예에 있어서, 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 먼저 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환을 행하였으나(106 및 107단계), 합성하기 전에 등록 및 대조 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 다음, 그 결과의 데이타를 합성할 수도 있다. 보다 상세히 설명하면, 도 3의 106단계를 생략하고, 도 4a 및 4b에 도시한 바와 같이 113-1 및 113-2의 진폭억제처리를 102단계와 103단계사이, 그리고 104단계와 105단계사이에 수행할 수도 있다. 또한, 도 4c에 나타낸 바와 같이 도 3의 106단계를 생략하고, 화상데이타(O1,O2)에 대하여 각각 진폭억제처리를 수행하는 113단계를 104단계와 105단계사이에서 수행할 수도 있다.

이 경우, 진폭억제처리를 거친 등록 푸리에 화상데이타와 대조 푸리에 화상데이타는 113단계의 진폭억제처리에 의해 얻는다. 합성된 푸리에 화상데이타는 이들 화상데이타를 합성하여 얻는다.

이 경우, 합성된 푸리에 화상데이타의 진폭의 억제비율은 합성 푸리에 화상데이타를 생성한 후에 진폭억제처리를 행하는 경우(도 3)에 비해 낮다. 그러므로, 합성된 푸리에 화상데이타 생성후에 진폭억제처리를 수행하는 방법(도 3)은 진폭억제처리를 수행한 후 합성된 푸리에 화상데이타를 생성하는 방법(도 4a, 4b, 4c)에 비해 대조 정밀도에 있어서 우수하다. 진폭억제처리후에 합성된 푸리에 화상데이타를 생성하는 경우(도 4a 내지 4c)에 있어서, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 상기 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 수행할 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 진폭억제처리를 수행하였으나, 이를 수행하지 않을 수도 있다.

본 실시예에 있어서, CCD카메라(10)로부터의 화상데이타를 등록 화상데이타로 설정하고, CCD카메라(11)로부터의 화상데이타를 대조 화상데이타로 설정하고, 이들 데이타를 공간주파수특성에 기초하여 서로 대조하여 상관요소영역의 중심에서 상관피크 위치까지의 거리를 이동거리(A)로서 구하였다. 그러나, CCD카메라(10)로부터의 화상데이타를 대조 화상데이타로 설정하고, CCD카메라(11)로부터의 화상데이타를 등록 화상데이타로 설정하고, 이 두개의 데이타사이의 이동거리(A)를 상술한 바와 같이 구할 수도 있다.

이 경우, 도 1d의 데이타는 도 1c의 데이타와 관련하여 구한다. 즉, 상관영역의 중심(P0)에 대하여 상관피크(Pa1')가 도 1d의 상관피크(Pa1)와 반대위치에 나타난다. 따라서 상관피크(Pa1')의 위치에서 상관요소영역의 중심(P0)까지의 거리가 2개의 화상사이의 이동거리(A)로서 구해진다.

[실시예1B: 제4양상]

상기 실시예에 있어서, CCD카메라(10,11)의 렌즈들 사이의 간격(L)은 일정하게 유지된다. 그러나, 렌즈들간의 간격(L)은 목표(M1)까지의 거리(R)에 따라서 변경될 수 있다. 렌즈들간의 간격(L)이 거리(R)의 증가에 따라 증가하면, 측정의 정밀도가 향상된다.

도 5를 참조하면, CCD카메라(11)에 대하여 렌즈간 간격조정 매카니즘(12)이 마련되어 CCD카메라(11)의 위치, 즉, 렌즈(11-1)의 위치가 렌즈간 간격조정 매카니즘(12)을 통해 자동적으로 조정됨으로써 측정거리(R)의 증가에 따라 렌즈간 간격(L)이 증가하게 된다. 본 실시예에 있어서, 도 6의 흐름도는 도 3과 관련하여 이용된다.

본 실시예에 있어서, CCD카메라(10,11)는 수평방향으로 나란히 배열된다. 그러나, 이들 카메라는 임의의 방향, 즉, 수직방향 및 사선방향으로 배열될 수도 있다.

본 실시예에서는 카메라(10,11)로서 CCD카메라를 사용하였으나, 렌즈를 구비한 카메라 또는 (렌즈를 구비하지 않은) 핀홀 카메라를 사용할 수도 있다. 렌즈를 구비한 카메라는 핀홀 카메라보다 더 밝은 화상을 포착할 수 있다. 그러나 렌즈를 구비한 카메라에 의해 포착된 화상은 왜곡되는 경향이 있다.

상기 실시예에 있어서, 도 1c를 참조하면, 합성된 푸리에 화상데이타의 전체영역을 상관요소영역으로 설정하였으나, 부분적인 영역을 상관요소영역으로 설정할 수도 있다. 이 경우, 배경을 나타내는 상관피크가 상관요소영역을 어떻게 설정하는가에 따라 다른 위치에 나타나게 된다. 이때, 배경을 나타내는 상관피크가 나타날 가능성이 있는 위치를 기준위치로 설정하고, 이 기준위치부근의 영역을 제외한 영역내에서 상관피크를 추출한다.

[실시예2: 거리측정장치 (제6 내지 제9양상)]

[실시예2A: 개별적인 화상입력구조 (제6,제7 및 제8양상)]

(실시예 2A-1)

도 7에 본 발명에 따른 거리측정장치의 구조를 나타내었다. 도 7을 참조하면, 참조부호 10은 CCD카메라, 20은 처리부, 30은 화상입력부를 각각 나타낸다. 처리부(20)는 CPU를 구비한 제어부(20-1), ROM(20-2), RAM(20-3), 하드디스크(HD)(20-4), 프레임메모리(FM)(20-5), 외부접속부(I/F)(20-6) 및 푸리에변환부(FFT)(20-7)를 포함한다. ROM(20-2)에는 거리측정프로그램(도 9참조)이 저장되어 있다. 화상입력부(30)는 지지대(P1)에 대하여 회전가능하도록 CCD카메라(10)의 렌즈(10-1)의 전면부의 광축상에 장착된 이중면의 거울(30-1)과, 소정의 경사각도로 이중면 거울(30-1)의 양면상에 고정된 일면 거울들(30-2,30-3)을 포함한다.

이러한 거리측정장치에 있어서, 목표(M1)까지의 거리(R)은 다음과 같이 측정된다.

측정을 시작함에 있어서, 거울(30-1)의 회전각 위치는 도 7의 실선으로 나타낸 위치, 즉, 거울(30-2)에 반사된 목표(M1)의 중심이 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 감지되는 위치로 수동적으로 설정된다. 이때, 제어부(20-1)는 CCD카메라(10)에 의해 포착된 목표(M1)의 화상(제1방향에서 보여지는 화상)을 화상①로서 설정하고, 프레임메모리(20-5)를 통해 화상①의 화상데이타(O1)를 읽어들인다(도 9의 301단계). 제어부(20-1)는 이렇게 읽어들인 화상데이타(O1)를 등록 화상데이타(도 8a)로 설정하고, 이 등록 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 등록 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 실시한다(302단계). 이러한 동작에 의해 도 8a의 등록 화상데이타(O1)는 푸리에 화상데이타(등록 푸리에 화상데이타)(F1)로 된다.

계속해서 거울(30-1)의 회전각 위치는 도 7의 점선으로 나타낸 위치, 즉, CCD카메라의 광축에 대하여 실선으로 나타낸 위치와 대칭을 이루는 위치로 수동적으로 설정된다. 이러한 동작에 의해 거울(30-3)에 의해 반사된 목표(M1)의 중심은 상기한 경우와 반대의 위치에서 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 감지된다.

이때, 제어부(20-1)는 CCD카메라(10)에 의해 포착된 목표(M1)의 화상(제2방향에서 보여지는 화상)을 화상②로 설정하고, 프레임메모리(20-5)를 통해 화상②의 화상데이타(O2)를 읽어들인다(303단계). 제어부(20-1)는 이렇게 읽어들인 화상데이타(O2)를 대조 화상데이타(도 8b)로서 설정하고, 이 대조 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 대조 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 수행한다(304단계). 이러한 동작에 의해 도 8b의 대조 화상데이타(O2)가 푸리에 화상데이타(대조 푸리에 화상데이타)(F2)가 된다.

그런 다음, 제어부(20-1)는 302단계에서 얻어진 푸리에 화상데이타(등록 푸리에 화상데이타)(F1)와 304단계에서 얻어진 푸리에 화상데이타(대조 푸리에 화상데이타)(F2)를 합성하여 합성된 푸리에 화상데이타를 구한다.

A·e^jθ를 대조 푸리에화상데이타라고 하고, B·e^jΦ를 등록 푸리에화상데이타라고 하면, 상기 합성된 화상데이타는 A·B·e^j(θ-Φ)로 표현된다. 제어부(20-1)는 이와 같이 얻어진 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한다(306단계). 본 실시예에 있어서, 진폭억제처리로서 로그처리를 행한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 합성된 푸리에 화상데이타의 수학적 표현인 A·B·e^j(θ-Φ)의 로그는 log(A·B)·e^j(θ-Φ)로서 계산됨으로써 진폭을 나타내는 A·B를 log(A·B)(A·B〉log(A·B))로 억제한다.

진폭억제처리를 거친 상기 합성된 푸리에 화상데이타는 등록데이타를 구하는 경우와 대조데이타를 구하는 경우 사이의 조도차(illuminance difference)에 덜 민감하다. 즉, 진폭억제처리를 행함으로써 각 픽셀의 스펙트럼강도를 극단값에 이르도록 억제한다. 결과적으로 더 많은 정보가 유효하게 된다.

306단계에서 진폭억제처리를 수행한 후, 제어부(20-1)는 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 두번째 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 수행한다(307단계).

제어부(20-1)는 DFT를 거친 상기 합성된 푸리에 화상데이타를 읽어들여 이 합성된 푸리에 화상데이타로부터 소정의 상관성분영역(본 실시예에 있어서는 전체영역)의 각각의 픽셀의 상관요소의 강도(진폭)를 스캐닝하여 각각의 픽셀의 상관요소 강도의 히스토그램을 구한다. 그런 다음, 제어부(20-1)는 이 히스토그램으로부터 상관요소영역의 중심부근 영역을 제외한 영역의 상관요소들중에서 가장 높은 강도를 갖는 픽셀(상관피크)을 추출하고(308단계), 추출된 상관피크의 좌표를 구한다(309단계).

도 8c에 이 경우의 상관피크의 좌표위치를 나타내었다. 도 9E를 참조하면, 참조부호Pa1은 상관피크의 위치, P0는 상관요소영역의 중심을 각각 나타낸다. 이 경우, 상관피크Pa1는 목표(M1)을 나타낸다. 상관요소영역의 중심(P0)에서 상관피크 위치(Pa1)까지의 거리는 두개의 화상데이타(O1,O2)사이의 이동거리(A=△a+△b)를 나타낸다. 배경을 나타내는 상관피크가 상관요소영역의 중심(P0) 근처에 나타나는데에 유의한다.

제어부(20-1)는 상관피크(Pa1)의 좌표위치로부터 화상데이타(O1,O2)간의 이동거리(A)를 구하고(310단계), 구해진 이동거리(A)를 기준으로 한 삼각측량원리를 기초로 한 식(3)에 의해 목표(M1)까지의 거리(R)를 구한다(311단계). 제어부(20-1)는 목표(M1)까지의 거리(R)를 I/F(20-6)를 통하여 외부로 출력한다(312단계).

R=f·L/A ------------- (3)

여기서, f는 렌즈(10-1,11-1)의 중심에서 화상 픽업위치까지의 거리이며, L은 CCD카메라(10)를 두대의 CCD카메라(11-1,11-2)로 대체했을때의 렌즈간 간격이다.

상술한 바와 같이 본 실시예의 거리측정장치에 의하면, 제1 및 제2방향으로부터 보여지는 목표(M1)의 화상데이타를 공간주파수 특성에 기초하여 서로 대조하여 그 대조결과로서 목표(M1)까지의 거리를 구한다. 따라서 종래에 비해 처리과정이 단순화되며, 목표까지의 거리를 짧은 시간동안 측정할 수 있게 된다.

본 실시예에 있어서, 2차원 불연속 푸리에변환은 푸리에변환부(20-7)에서 수행하였으나, 이를 제어부(20-1)에서 행할 수도 있다. 또한, 2차원 불연속 푸리에변환을 도 9의 307단계에서 행하였으나, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행할 수도 있다. 즉, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 행할 수 있다. 2차원 불연속 푸리에변환을 수행할 경우나 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행할 경우, 양적으로는 대조의 정밀도에 있어서 아무런 변화가 일어나지 않는다. 2차원 불연속 역푸리에변환에 기초한 처리는 참조문헌1에 기술되어 있다.

본 실시예에 있어서, 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 먼저 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환을 행하였으나(306 및 307단계), 합성하기 전에 등록 및 대조 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 다음, 그 결과의 데이타를 합성할 수도 있다. 보다 상세히 설명하면, 도 9의 306단계를 생략하고, 도 10a 및 10b에 도시한 바와 같이 313-1 및 313-2의 진폭억제처리를 302단계과 303단계사이, 그리고 304단계와 305단계사이에 수행할 수도 있다. 또한, 도 10c에 나타낸 바와 같이 도 9의 306단계를 생략하고, 화상데이타(O1,O2)에 대하여 각각 진폭억제처리를 수행하는 313단계를 304단계와 305단계사이에서 수행할 수도 있다.

이 경우, 진폭억제처리를 거친 등록 푸리에 화상데이타와 대조 푸리에 화상데이타는 313단계의 진폭억제처리에 의해 얻는다. 합성된 푸리에 화상데이타는 이들 화상데이타를 합성하여 얻는다.

이 경우, 합성된 푸리에 화상데이타의 진폭의 억제비율은 합성 푸리에 화상데이타를 생성한 후에 진폭억제처리를 행하는 경우(도 9)에 비해 낮다. 그러므로, 합성된 푸리에 화상데이타 생성후에 진폭억제처리를 수행하는 방법(도 9)은 진폭억제처리를 수행한 후 합성된 푸리에 화상데이타를 생성하는 방법(도 10a, 10b, 10c)에 비해 대조의 정밀도에 있어서 우수하다. 진폭억제처리후에 합성된 푸리에 화상데이타를 생성하는 경우(도 10a 내지 10c)에 있어서, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 상기 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 수행할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제1방향에서 보여지는 화상의 화상데이타(O1)를 등록 화상데이타로 설정하고, 제2방향에서 보여지는 화상의 화상데이타(O2)를 대조 화상데이타로 설정하고, 이들 데이타를 공간주파수특성에 기초하여 서로 대조하여 상관요소영역의 중심에서 상관피크 위치까지의 거리를 상기 두개의 화상간의 이동거리(A)로서 구하였다. 그러나, 상기 제1방향에서 보여지는 화상의 화상데이타(O1)를 대조 화상데이타로 설정하고, 제2방향에서 보여지는 화상의 화상데이타(O2)를 등록 화상데이타로 설정하고, 이 두개의 데이타간의 이동거리(A)를 상술한 바와 같이 구할 수도 있다.

이 경우, 도 8d의 데이타는 도 8c의 데이타와 관련하여 구한다. 즉, 상관영역의 중심(P0)에 대하여 상관피크(Pa1')가 도 8d의 상관피크(Pa1)와 반대위치에 나타난다. 따라서 상관피크(Pa1')의 위치에서 상관요소영역의 중심(P0)까지의 거리가 2개의 화상사이의 이동거리(A)로서 구해진다.

(실시예 2A-2)

실시예2A-1(도 7)에 있어서, 거울(30-2, 30-3)은 거울(30-1)의 두면상에 배치된다. 그러나 도 11에 나타낸 바와 같이 거울(30-1)에 대하여 거울(30-2)만을 갖춘 원통형부재(30')를 180°로 CCD카메라(10)의 광축에 대해 회전하도록 본 발명의 거리측정장치내에 배치할 수도 있다. 이러한 배치에 있어서, 실시예1-1에서 사용된 거울(30-3)은 생략할 수 있으며, 거울(30-1)은 일면 거울일 수 있다.

(실시예 2A-3)

실시예2A-2(도 11)에 있어서, 원통형부재(30')는 180°로 회전하도록 설계된다. 그러나 도 12에 도시한 배열구조와 같이 원통형부재(30')가 반드시 180°로 회전할 필요는 없다. 본 실시예에 있어서, 반거울(half mirror)(30-1')을 거울(30-1)대신에 사용하고, 도 12의 화살표로 나타낸 방향으로 활주가능한 마스크(30-4)를 반거울(30-1')의 전면에 위치시킨다. 이 경우, 화상①과 화상②은 마스크(30-4)를 이동시켜 입력한다.

그러나 화상②에 대한 입력경로는 화상①에 대한 입력경로보다 길다. 즉, 포착된 화상②는 포착된 화상①보다 작다. 이러한 이유로 화상②을 먼저 확대한 다음, 도 9의 304단계와 그 후속 단계에서 화상②에 대한 처리를 행한다. 그런 다음, 두개의 화상 사이의 이동거리(A)를 구하여 식(3)에 따라 이동거리(A)로부터 목표(M1)까지의 거리(R)를 얻는다.

[실시예 2B: 동시 화상입력구조 (제6, 제7 및 제8양상)]

실시예2A는 목표가 정지되어 있는 경우에 적당한 것으로, 보다 상세히 설명하면, 개별적인 화상입력구조를 채용하기 때문에 화상① 및 ②을 다른 시간에서 포착한다. 따라서 목표가 이동하거나 화상포착환경이 시간에 따라 변화하는 경우, 거리측정장치가 목표까지의 거리를 정확하게 측정할 수 없다. 이와는 반대로, 실시예2에 의하면, 동시 화상포착구조를 채용하므로, 즉, 화상① 및 ②를 동일한 시간에 포착하므로 목표가 이동하거나 화상포착환경이 시간에 따라 변화하더라도 거리측정장치가 목표까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있다.

(실시예 2B-1)

도 13은 본 실시예의 주요부를 나타낸 것이다. 본 실시예에 있어서, V형태의 일면 거울(30-4)을 양면거울(30-1)대신에 사용한다. 이 경우, 화상① 및 ②은 동일한 시간에 포착된다. 보다 구체적으로는, 거울(30-2)에 반사된 감지된 목표(M1)의 화상①(제1방향에서 보여지는)과 거울(30-3)에 반사된 감지된 목표(M1)의 화상②(제2방향에서 보여지는)이 V형태 거울(30-4)을 통해 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 오버랩되는 상태에서 포착된다.

제어부(20-1)는 프레임메모리(20-5)를 통해 CCD카메라(10)로부터 오버랩되는 화상① 및 ②의 화상데이타(O)를 읽어들인다(도 14의 401단계). 제어부(20-1)는 화상①을 제외한 읽어들인 화상(O)의 영역에 대해 마스킹을 수행하고(402단계), 그 결과로서 얻어지는 화상데이타를 등록 화상데이타(도 8a)로 설정한다. 제어부(20-1)는 이 등록 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 등록 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 행한다(403단계). 이러한 처리를 행함으로써 등록 화상데이타(O1)가 푸리에 화상데이타(등록 푸리에 화상데이타)(F1)가 된다.

제어부(20-1)는 화상②을 제외한 읽어들인 화상(O)의 영역에 대해 마스킹을 수행하고(404단계), 그 결과로서 얻어지는 화상데이타를 대조 화상데이타(도 8b)로 설정한다. 제어부(20-1)는 상기 대조 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 이 대조 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 행한다(405단계). 이러한 처리를 행함으로써 대조 화상데이타(O2)가 푸리에 화상데이타(대조 푸리에 화상데이타)(F2)가 된다.

제어부(20-1)는 403단계에서 얻어진 푸리에 화상데이타(등록 푸리에 화상데이타)(F1)와 405단계에서 얻어진 푸리에 화상데이타(대조 푸리에 화상데이타)(F2)를 합성하여 합성된 푸리에 화상데이타를 구한다(406단계). 제어부(20-1)는 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 다음, 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 두번째 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한다(408단계).

제어부(20-1)는 DFT를 거친 합성된 푸리에 화상데이타를 읽어 들이고, 이 합성된 푸리에 화상데이타로부터 소정의 상관요소영역(본 실시예의 경우는 전체영역)의 각각의 픽셀의 상관요소의 강도(진폭)을 스캐닝하여 각각의 픽셀의 상관요소의 강도의 히스토그램을 구한다. 그런 다음, 제어부(20-1)는 이 히스토그램(409단계)에서 상관요소영역의 상관요소중에서 가장 높은 강도를 갖는 픽셀(상관피크)을 추출하고(409단계), 추출된 상관피크의 좌표를 구한다(410단계).

도 8c는 이 경우의 상관피크의 좌표위치를 나타낸다. 도 8c를 참조하면, 참조부호 Pa1은 상관피크의 위치, P0는 상관요소영역의 중심을 각각 나타낸다. 이 경우, 상관피크(Pa1)는 목표(M1)를 나타낸다. 상관요소영역의 중심(P0)에서 상관피크 위치(Pa1)까지의 거리는 두개의 화상데이타(O1,O2)간의 이동거리(A=△a+△b)를 나타낸다. 배경을 나타내는 상관피크가 상관요소영역의 중심(P0) 근처에 나타나는데 유의한다.

제어부(20-1)는 상관피크(Pa1)의 좌표위치로부터 화상데이타(O1,O2)간의 이동거리(A)를 구하고(411단계), 구해진 이동거리(A)를 이용하여 삼각측량원리에 기초하여 식(3)에 의해 목표(M1)까지의 거리(R)를 구한다. 제어부(20-1)는 목표(M1)까지의 거리(R)를 I/F(20-6)를 통해 외부로 출력한다(413단계).

(실시예 2B-2)

실시예2B-1(도 13)에서는 V형태의 거울(30-4)과 평면거울(30-2,30-3)을 이용하였다. 이와는 반대로, 실시예2B-2에서는 도 15에 나타낸 바와 같이 구면거울(30-2', 30-3', 30-4')을 사용한다. 이 경우, 상기 거울들은 목표(M1)가 거리R2보다 멀리 있을때 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 화상① 및 ②이 포착되도록 설계되고 배열된다. 본 실시예에 의하면, 측정가능한 범위는 실시예2B-1에서의 측정가능한 범위보다 넓다.

(실시예 2B-3)

실시예2B-1(도 13)에 있어서, V형태의 거울(30-4)이 사용된다. 이 경우, CCD카메라(10)에 의해 포착된 화상의 넓이는 작고, 정밀도의 향상은 예상할 수 없다. 따라서 두개의 거울(30-5,30-6)을 도 16에 도시된 바와 같이 서로 교차하도록 수직으로 배열한다. 즉, 거울(30-5,30-6)을 서로 교차하도록 상부 및 하부 위치에 각각 배치한다. 또한, 거울(30-2,30-3)은 거울(30-5,30-6)에 대응되도록 상부 및 하부 위치에 각각 배열한다. 이렇게 배열함으로써 목표(M1)의 화상들은 거울(30-5,30-6)에 각각 반사되고, 화상① 및 ②의 오버랩 화상이 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 포착된다. 이 경우, 화상의 넓이가 V형태의 거울(30-4)을 이용하여 입력된 화상의 넓이보다 넓으므로 정밀도가 향상된다.

[실시예 2C (제9양상)]

상술한 실시예 2A 및 2B에 있어서, 카메라(10)로서 CCD카메라를 사용하였다. 그러나 렌즈를 구비한 카메라 또는 (렌즈를 구비하지 않은) 핀홀 카메라를 사용할 수도 있다. 렌즈를 구비한 카메라는 핀홀 카메라보다 더 밝은 화상을 포착할 수 있다. 그러나 렌즈를 구비한 카메라에 의해 포착된 화상은 왜곡되기 쉽다.

상기 실시예에 있어서, 도 8c를 참조하면, 합성된 푸리에 화상데이타의 전체영역을 상관요소영역으로 설정하였으나, 부분적인 영역을 상관요소영역으로 설정할 수도 있다. 이 경우, 배경을 나타내는 상관피크가 상관요소영역이 어떻게 설정되는가에 따라 다른 위치에 나타난다. 이때, 배경을 나타내는 상관피크가 나타나기 쉬운 위치를 기준위치로 설정하고, 이 기준위치 근처의 영역을 제외한 영역내에서 상관피크를 추출한다.

[실시예3: 3차원 화상측정장치]

도 17은 본 발명에 의한 3차원 화상측정장치의 구조를 나타낸 것이다. 도 17을 참조하면, 참조부호10은 제1CCD카메라, 11은 제2CCD카메라, 12는 CRT, 20은 처리부를 각각 나타낸다. 처리부(20)는 CPU를 구비한 제어부(20-1), ROM(20-2), RAM(20-3), 하드디스크(HD)(20-4), 프레임메모리(FM)(20-5), 외부접속부(I/F)(20-6) 및 푸리에변환부(FFT)(20-7)를 포함한다. ROM(20-2)에는 3차원 화상측정프로그램(도 19 및 도 20)이 저장되어 있다. CCD카메라(10,11)는 간격(L)을 두고 서로 떨어져 위치한다. 즉, 렌즈(10-1,11-1)사이에 간격(L)이 확보되도록 CCD카메라(10,11)를 나란히 수평방향으로 배열한다. 도 17은 3차원 화상측정장치의 평면도와 대상(사람의 얼굴)의 측면을 나타낸 것이다.

[실시예 3A: 제10, 제11 및 제12양상]

3차원 화상측정장치에 있어서, 측정할 대상이 사람얼굴(M1)일 경우, 대상(M1)의 3차원 화상을 다음과 같이 측정한다.

제어부(20-1)는 프레임메모리(20-5)를 통해 CCD카메라(10)에 의해 포착된 대상(M1)의 화상데이타(O1)를 읽어 들인다(도 19의 501단계). 제어부(20-1)는 이 읽어 들인 화상데이타(O1)를 등록데이타(도 18a)로 설정하고, 이 등록 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)를 수행한다(502단계). 이러한 처리에 의해 도 18a에 나타낸 등록 화상데이타(O1)가 푸리에 화상데이타(등록 푸리에 화상데이타)(F1)가 된다.

계속해서, 제어부(20-1)는 프레임메모리(20-5)를 통해 CCD카메라(11)에 의해 포착된 대상(M1)의 화상데이타(O2)를 읽어 들인다(503단계). 제어부(20-1)는 이 읽어 들인 화상데이타(O2)를 mxn개의 국부영역(O2(i,j))으로 나눈다(도 18c의 504단계).

제어부(20-1)는 i=1, j=1를 설정하고(505단계), 화상데이타(O2)의 국부영역(O2(i,j))의 화상데이타를 대조 화상데이타로 설정한다. 제어부(20-1)는 이 대조 화상데이타를 푸리에 변환부(20-7)로 보내어 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 수행한다(506단계). 이러한 처리에 의해 국부영역(O2(1,1))의 화상데이타가 푸리에 화상데이타(대조 푸리에 화상데이타)(F2(1,1))로 된다.

그런 다음,제어부(20-1)는 502단계에서 얻어진 푸리에화상데이타(등록 푸리에화상데이타)(F1)와 506단계에서 얻어진 푸리에화상데이타(대조 푸리에화상데이타)(F2(1,1))를 합성하여(507단계) 합성된 푸리에화상데이타를 얻는다(105단계).

A·e^jθ를 대조 푸리에화상데이타라고 하고, B·e^jΦ를 등록 푸리에화상데이타라고 하면, 상기 합성된 화상데이타는 A·B·e^j(θ-Φ)로 표현된다. 제어부(20-1)는 상기와 같이 얻어진 합성된 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한다(508단계). 본 실시예에 있어서는 진폭억제처리로서 로그처리를 실시한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 합성된 푸리에 화상데이타의 수학적 표현인 A·B·e^j(θ-Φ)의 로그는 log(A·B)·e^j(θ-Φ)로서 계산됨으로써 진폭을 나타내는 A·B를 log(A·B)(A·B〉log(A·B))로 억제한다.

508단계에서 진폭억제처리를 수행한 후, 제어부(20-1)는 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타를 푸리에변환부(20-7)로 보내어 화상데이타에 대하여 두번째 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 수행한다(509단계).

제어부(20-1)는 DFT를 거친 상기 합성된 푸리에 화상데이타를 읽어들여 이 합성된 푸리에 화상데이타로부터 소정의 상관성분영역(본 실시예에 있어서는 전체영역)의 각각의 픽셀의 상관요소의 강도(진폭)를 스캐닝하여 각각의 픽셀의 상관요소 강도의 히스토그램을 구한다. 그런 다음, 제어부(20-1)는 이 히스토그램으로부터 상관요소영역의 중심 부근영역을 제외한 영역의 상관요소중에서 가장 높은 강도를 갖는 픽셀(상관피크)을 추출하고 추출된 상관피크의 좌표를 구한다(510단계).

제어부(20-1)는 추출된 상관피크와 문턱값을 비교한다(도 20의 511단계). 상관피크가 문턱값과 같거나 작으면 상기 측정과정은 512단계로 진행되며, 상관피크가 문턱값보다 크면, 513단계로 진행된다. 이 경우, 화상데이타(O1)에 있어서의 국부영역(O2(1,1))의 화상데이타와 일치하는 화상데이타가 없으므로 (또는 일치하는 화상데이타가 있더라도 그 화상데이타는 배경 데이타로서 작은 상관 피크를 갖는 데이타로 나타나므로) 511단계에서 얻어지는 것은 없으며, 측정과정은 512단계로 진행된다. 512단계에서, 카메라(렌즈(10-1,11-1)의 중심)에서 목표(M1)의 국부영역(O2(1,1))까지의 거리(R(1,1))를 설정하여 소정값(R0)으로 저장한다.

515단계에서 제어부(20-1)는 i=m인지를 점검한다. 이에 따라 516단계에서 제어부(20-1)는 i=i+1, 즉, i=2를 설정한다. 그러면, 측정과정은 518단계를 거쳐 506단계로 되돌아간다. 계속해서, 상기와 동일한 과정을 반복하여 목표(M1)의 국부영역(O2(2,1),O2(3,1))까지의 거리(R(2,1),R(3,1))를 소정값(R0)으로서 저장한다.

516단계에서 i=4로 설정되면, 511단계에서 상관피크가 문턱값보다 커지게 된다. 이 경우, 화상데이타(O1)의 국부영역(O2(4,1))의 화상데이타(도 18f)와 일치하는 화상데이타가 존재하므로 이때 상관영역으로부터 추출되는 상관피크는 문턱값보다 커지게 된다.

도 18d는 이 경우의 상관피크의 좌표위치를 나타낸 것이다. 도 18d를 참조하면, 참조부호(Pa1)는 상관피크의 위치, P0는 상관요소영역의 중심을 각각 나타낸다. 이 경우, 상관피크(Pa1)는 국부영역(O2)을 나타내며, 상관요소영역의 중심(P0)에서 상관피크의 위치(Pa1)까지의 거리(A)는 화상데이타(O2)의 국부영역(O2(4,1))과 국부영역(O2(4,1))과 일치하는 화상데이타가 존재하는 화상데이타(O1)의 영역사이의 이동거리를 나타낸다.

이 경우, 제어부(20-1)는 상관요소영역의 중심(P0)에서 상관피크(Pa1)까지의 거리(A)를 구하여(513단계) 화상데이타(O2)의 국부영역(O2(4,1))과 국부영역(O2(4,1))과 일치하는 화상데이타가 존재하는 화상데이타(O1)의 영역 사이의 이동거리(A)를 구한다. 그런 다음, 제어부(20-1)는 카메라에서 목표(M1)의 국부영역(O2(4,1))까지의 거리(R(4,1))를 상기 이동거리를 이용하는 삼각측량원리에 기초하여 식(2)에 의해 구하고, 이를 저장한다(514단계). 이 경우, 상기 거리(R(4,1))는 목표(M1)의 국부영역(O2(4,1))까지의 평균거리로서 구해진다.

515단계에서, 제어부(20-1)는 i=m인지를 점검한다. 516단계에서, 제어부(20-1)는 i=i+1, 즉, i=5를 설정한다. 그런 다음, 측정과정은 518단계를 거쳐 506단계로 되돌아간다. 계속해서 상술한 것과 동일한 과정을 반복한다. 상관요소영역으로부터 추출된 상관피크가 문턱값보다 작으면, 이때의 목표(M1)의 국부영역(O2(i,j))까지의 거리를 소정값(R0)으로 저장한다. 상관피크가 문턱값보다 크면 제어부(20-1)는 목표(M1)의 국부영역(i,j)까지의 거리를 이동거리(A)로부터 얻어진 거리(R(i,j))로서 저장한다.

515단계에서 i=m으로 결정되면, i=1, j=i+1을 설정한다(517단계). 그러면 측정과정은 518단계를 거쳐 506단계로 되돌아간다. j〉n으로 결정되면, 모든 국부영역((i,j)까지의 거리(R(i,j))가 얻어진 것으로 결정된다. 그런 다음 측정과정은 519단계로 진행한다. 519단계에서, 501단계 내지 518단계의 각각의 처리과정에서 얻어진 목표(M1)의 국부영역(O2(i,j))까지의 거리(R(i,j))에 기초하여 3차원 화상을 형성한다. 이 화상은 CRT(12)상에 표시된다. 이 경우에 와이어프레임 디스플레이, 즉, 라인 드로잉 디스플레이가 수행되면, 보다 입체적인 화상을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 실시예의 3차원 화상측정장치에 의하면, 제1방향에서 보여지는 목표(M1)의 화상데이타와 제2방향에서 보여지는 목표(M1)의 화상데이타를 공간주파수 특성에 기초하여 서로 대조하여 그 대조결과로서 목표(M1)의 3차원 화상을 구한다. 이러한 동작에 의해 움직이는 목표의 3차원 화상까지도 고속, 저가로 측정할 수 있다.

본 실시예에 있어서는 2차원 불연속 푸리에변환을 푸리에변환부(20-7)에서 수행하였으나, 이 처리과정을 제어부(20-1)에서 수행할 수도 있다. 또한, 도 19의 509단계에서 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하였으나, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행할 수도 있다. 즉, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 진폭억제처리를 거친 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 실시할 수 있다. 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하거나 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하거나 양적으로는 대조의 정밀도에는 아무런 변화가 없다. 2차원 불연속 역푸리에변환에 기초한 처리는 참조문헌1에 기술되어 있다.

본 실시예에 있어서, 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 먼저 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환을 행하였으나(508 및 509단계), 합성하기 전에 등록 및 대조 푸리에 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 다음, 그 결과의 데이타를 합성할 수도 있다. 보다 상세히 설명하면, 도 19의 508단계를 생략하고, 도 21a 및 21b에 도시한 바와 같이 520-1 및 520-2의 진폭억제처리를 502단계과 503단계사이, 그리고 506단계와 507단계사이에 수행할 수도 있다. 또한, 도 21c에 나타낸 바와 같이 도 19의 508단계를 생략하고, 화상데이타(F1,F2(i,j))에 대하여 각각 진폭억제처리를 수행하는 520단계를 506단계와 507단계사이에서 수행할 수도 있다.

이 경우, 진폭억제처리를 거친 등록 푸리에 화상데이타와 대조 푸리에 화상데이타는 520단계의 진폭억제처리에 의해 얻는다. 합성된 푸리에 화상데이타는 이들 화상데이타를 합성하여 얻는다.

이 경우, 합성된 푸리에 화상데이타의 진폭의 억제비율은 합성 푸리에 화상데이타를 생성한 후에 진폭억제처리를 행하는 경우(도 19)에 비해 낮다. 그러므로, 합성된 푸리에 화상데이타 생성후에 진폭억제처리를 수행하는 방법(도 19)은 진폭억제처리를 수행한 후 합성된 푸리에 화상데이타를 생성하는 방법(도 21a 내지 21c)에 비해 대조의 정밀도에 있어서 우수하다. 진폭억제처리후에 합성된 푸리에 화상데이타를 생성하는 경우(도 21a 내지 21c)에 있어서, 2차원 불연속 푸리에변환대신에 2차원 불연속 역푸리에변환을 상기 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 수행할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제1방향에서 보여지는 대상(M1)의 화상데이타(O1)를 등록 화상데이타로 설정하고, 제2방향에서 보여지는 대상(M1)의 화상데이타(O2)의 국부영역(O2(i,j))의 화상데이타를 대조 화상데이타로 설정하고, 이들 데이타를 공간주파수특성에 기초하여 서로 대조하여 상관요소영역의 중심에서 상관피크 위치까지의 거리를 이동거리(A)로서 구하였다. 그러나, 제1방향에서 보여지는 대상(M1)의 화상데이타(O1(i,j))를 대조 화상데이타로 설정하고, 제2방향에서 보여지는 대상(M1)의 화상데이타(O2)를 등록 화상데이타로 설정해도 상기 이동거리(A)를 상술한 바와 같이 구할 수도 있다.

이 경우, 도 18e의 데이타는 도 18d의 데이타와 관련하여 구한다. 즉, 상관영역의 중심(P0)에 대하여 상관피크(Pa1')가 도 18d의 상관피크(Pa1)와 반대위치에 나타난다. 따라서 상관피크(Pa1')의 위치에서 상관요소영역의 중심(P0)까지의 거리가 이동거리(A)로서 구해진다.

[실시예 3B: 제13, 제14 및 제15양상]

실시예3B에 있어서, 제1방향에서 보여지는 대상(M1)의 화상데이타(O1)를 등록 화상데이타로 설정하고, DFT를 이 등록 화상데이타에 실시하여 등록 푸리에 화상데이타(F1)를 형성한다. 그런 다음, 이 등록 푸리에 화상데이타(F1)를 제2방향에서 보여지는 대상(M1)의 화상데이타(O2)의 국부영역(O2(i,j))의 화상데이타에 대하여 DFT를 수행함으로써 형성되는 대조 푸리에 화상데이타(F2(i,j))와 합성한다. 이 합성된 푸리에 화상데이타로부터 이동거리(A)를 구한다. 이 경우, 각 국부영역(O2(i,j))의 대조 푸리에 화상데이타(F1(i,j))를 전체 화상데이타(O1)의 등록 푸리에 화상데이타(F1)와 합성하므로 계산량이 많다.

따라서 실시예3B에 있어서, 계산량을 줄이기 위해 다음의 과정을 수행한다. 먼저, 제1방향에서 보여지는 대상(M1)의 화상데이타(O1)를 수평방향으로 분리한다(도 22g 참조). 그런 다음, 각각의 분리된 영역(O1(j))에 대하여 DFT를 수행하여 등록 푸리에 화상데이타(F1(j))를 형성한다. 대조 푸리에 화상데이타(F2(i,j))를 국부영역(O2(i,j))에 대응하는 화상데이타(O1)의 영역(O1(i,j))에 속하는 상기 분리된 영역(O1(j))의 등록 푸리에 화상데이타(F1(j))와 합성한다. 이렇게 얻어진 합성된 푸리에 화상데이타로부터 이동거리(A)를 구한다. 도 23 및 도 24에 이러한 처리과정에 대한 흐름도를 나타내었다.

실시예3B에 있어서 화상(O1)을 수평방향으로 분리하였으나, 이 데이타를 수직방향으로 분리할 수도 있다.

실시예 3A 및 3B에 있어서, 국부영역(O2(i,j))을 화상데이타(O2)로부터 절단하였다. 그러나 도 25에 나타낸 바와 같이 화상이 조금씩(즉, 한 픽셀씩) 이동하는 동안 국부영역을 화상데이타로부터 절단할 수도 있다. 즉, 국부영역(O2(i,j))을 오버랩되는 상태로 절단할 수 있다. 이와 같이 함으로써 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

실시예 3A 및 3B에 있어서, CCD카메라(10,11)는 수평방향으로 나란히 배열하였으나, 이들 카메라를 임의의 방향, 즉, 수직방향 및 사선방향으로 배열할 수도 있다.

[실시예 3C]

실시예 3A 및 3B에서는 2대의 CCD카메라를 사용하였으나, 본 발명은 1대의 CCD카메라에 의해 수행할 수도 있다.

[실시예 3C-A: 개별적인 화상입력구조]

(실시예 3C-A1)

도 26에 1대의 CCD카메라만을 사용한 배치구조의 주요부를 나타내었다. 이 경우, 도 7에 나타낸 경우와 같이 화상입력부(30)는 CCD카메라(10)의 전면부에 위치한다. 이 화상입력부(30)는 지지대(P1)에 대해 회전가능하게 CCD카메라(10)의 렌즈(10-1)의 전면부의 광축상에 장착된 이중면 거울(30-1)과, 소정의 경사각도로 상기 이중면 거울(30-1)의 양면상에 고정된 일면 거울들(30-2,30-3)을 포함한다.

측정을 시작함에 있어서, 거울(30-1)의 회전각 위치는 도 26의 실선으로 표시된 위치, 즉, 거울(30-2)에 반사된 목표(M1)의 중심이 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 감지되는 위치로 수동으로 설정한다. 이때, 제어부(20-1)는 CCD카메라(10)로부터의 감지된 목표(M1)의 화상(제1방향에서 보여지는 화상)을 화상①로 설정하고, 프레임메모리(20-5)를 통해 이 화상①의 화상데이타(O1)를 읽어 들인다.

계속해서, 거울(30-1)의 회전각 위치는 도 26의 점선으로 표시된 위치, 즉, CCD카메라(10)의 광축에 대하여 상기 실선으로 표시되는 위치와 대칭인 위치로 수동으로 설정한다. 이와 같은 과정에 의해 거울(30-3)에 반사된 목표(M1)의 중심은 상기한 경우와 반대의 위치에서 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 감지된다. 이때, 제어부(20-1)는 CCD카메라(10)로부터의 감지된 목표(M1)의 화상(제2방향에서 보여지는 화상)을 화상②로 설정하고, 프레임메모리(20-5)를 통해 이 화상②의 화상데이타(O2)를 읽어 들인다.

(실시예 3C-A2)

실시예 3C-A1(도 16)에서는 거울(30-2,30-3)을 거울(30-1)의 양면상에 배치하였으나, 도 11의 경우와 같이 거울(30-1)에 대해 거울(30-2)만을 가진 원통형부재(30')를 도 27에 나타낸 바와 같이 180°로 CCD카메라(10)의 광축에 대해 회전되도록 이 화상측정장치내에 배열할 수도 있다. 이 경우, 실시예1-1에서 사용된 거울(30-3)을 생략할 수 있으며, 거울(30-1)은 일면거울일 수 있다.

(실시예 3C-A3)

실시예 3C-A2(도 27)에서는 180°로 회전하도록 원통형부재(30')를 설계하였으나, 도 28에 나타낸 바와 같이 원통형부재(30')를 도 12의 경우와 같이 반드시 180°로 회전하도록 할 필요는 없다. 본 실시예에 있어서, 반거울(30-1')을 거울(30-1)대신에 사용하며, 도 12의 화살표로 나타낸 방향으로 활주가능한 마스크(30-4)를 반거울(30-1')의 전면에 위치시킨다. 이 경우, 화상① 및 ②은 마스크(30-4)을 이동시켜 입력한다.

그러나, 화상②에 대한 입력경로는 화상①에 대한 입력경로보다 길다. 즉, 포착된 화상②는 포착된 화상①보다 작다. 이러한 이유로 화상②을 먼저 확대한 다음, 도 19의 504단계와 그 후속단계에서 화상②에 대한 처리를 행한다(608단계 및 도 23의 후속단계들에 있어서의 처리).

[실시예 3C-B: 동시 화상입력구조]

실시예3C-A는 목표가 정지되어 있는 경우에 적당한 것으로, 보다 상세히 설명하면, 개별적인 화상입력구조를 채용하기 때문에 화상① 및 ②을 다른 시간에서 포착한다. 따라서 목표가 이동하거나 화상포착환경이 시간에 따라 변화하는 경우, 거리측정장치가 목표까지의 거리를 정확하게 측정할 수 없다. 이와는 반대로, 이하에 기술되는 실시예3C-B에 의하면, 동시 화상포착구조를 채용하므로, 즉, 화상① 및 ②를 동일한 시간에 포착하므로 목표가 이동하거나 화상포착환경이 시간에 따라 변화하더라도 거리측정장치가 목표까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

(실시예 3C-B1)

도 29는 본 실시예의 주요부를 나타낸 것이다. 본 실시예에 있어서, 도 13에 도시한 경우와 마찬가지로, V형태의 일면 거울(30-4)을 양면거울(30-1)대신에 사용한다. 이 경우, 화상① 및 ②은 동일한 시간에 포착된다. 보다 구체적으로는, 거울(30-2)에 반사된 감지된 목표(M1)의 화상①(제1방향에서 보여지는)과 거울(30-3)에 반사된 감지된 목표(M1)의 화상②(제2방향에서 보여지는)이 V형태 거울(30-4)을 통해 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 오버랩되는 상태에서 포착된다.

제어부(20-1)는 프레임메모리(20-5)를 통해 CCD카메라(10)로부터 오버랩되는 화상① 및 ②의 화상데이타(O)를 읽어들인다. 제어부(20-1)는 화상①을 제외한 읽어들인 화상(O)의 영역에 대해 마스킹을 수행하고, 그 결과의 화상을 화상데이타(O1)로서 설정한다. 제어부(20-1)는 또한 화상②을 제외한 읽어들인 화상(O)의 영역에 대해 마스킹을 수행하고, 그 결과의 화상을 화상데이타(O2)로서 설정한다.

(실시예 3C-B2)

실시예 3C-B1(도 29)에서는 V형태의 거울(30-4)과 평면거울(30-2,30-3)을 이용하였다. 이와는 반대로, 실시예3C-B2에서는 도 30에 나타낸 바와 같이 구면거울(30-2', 30-3', 30-4')을 사용한다. 이 경우, 상기 거울들은 목표(M1)가 거리(R2)보다 멀리 있을때 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 화상① 및 ②이 포착되도록 설계되고 배열된다. 본 실시예에 의하면, 측정가능한 범위는 실시예3C-B1에서의 측정가능한 범위보다 넓다.

(실시예 3C-B3)

실시예3C-B1(도 29)에 있어서, V형태의 거울(30-4)이 사용된다. 이 경우, CCD카메라(10)에 의해 포착된 화상의 넓이는 작고, 정밀도의 향상은 예상할 수 없다. 따라서 두개의 거울(30-5,30-6)을 도 31에 도시된 바와 같이 서로 교차하도록 수직으로 배열한다. 즉, 거울(30-5,30-6)을 서로 교차하도록 상부 및 하부위치에 각각 배치한다. 또한, 거울(30-2,30-3)은 거울(30-5,30-6)에 대응되도록 상부 및 하부위치에 각각 배열한다. 이렇게 배열함으로써 목표(M1)의 화상들은 거울(30-5,30-6)에 각각 반사되고, 화상① 및 ②의 오버랩 화상이 CCD카메라(10)의 화상포착부에 의해 포착된다. 이 경우, 화상의 넓이가 V형태의 거울(30-4)을 이용하여 입력된 화상의 넓이보다 넓으므로 정밀도가 향상된다.

[실시예 3D]

상술한 실시예 3A, 3B 및 3C에 있어서, 카메라(10,11)로서 CCD카메라를 사용하였다. 그러나 렌즈를 구비한 카메라 또는 (렌즈를 구비하지 않은) 핀홀 카메라를 사용할 수도 있다. 렌즈를 구비한 카메라는 핀홀 카메라보다 더 밝은 화상을 포착할 수 있다. 그러나 렌즈를 구비한 카메라에 의해 포착된 화상은 왜곡되기 쉽다.

상기 실시예에 있어서, 도 18d를 참조하면, 합성된 푸리에 화상데이타의 전체영역을 상관요소영역으로 설정하였으나, 부분적인 영역을 상관요소영역으로 설정할 수도 있다. 이 경우, 배경을 나타내는 상관피크가 상관요소영역이 어떻게 설정되는가에 따라 다른 위치에 나타난다. 이때, 배경을 나타내는 상관피크가 나타나기 쉬운 위치를 기준위치로 설정하고, 이 기준위치 근처의 영역을 제외한 영역내에서 상관피크를 추출한다.

[실시예4: 거리측정장치 (제16 내지 제19양상)]

도 32는 본 발명에 의한 거리측정장치의 구조를 나타낸 것이다. 도 32를 참조하면, 참조부호10은 CCD카메라, 20은 처리부를 각각 나타낸다. 처리부(20)는 CPU를 구비한 제어부(20-1), ROM(20-2), 하드디스크(HD)(20-4), 프레임메모리(FM)(20-5), 외부접속부(I/F)(20-6) 및 푸리에변환부(FFT)(20-7)를 포함한다. ROM(20-2)에는 등록 프로그램(도 35참조) 및 거리측정프로그램(도 36 참조)이 저장되어 있다.

본 실시예에 있어서, 도 33a에 도시된 바와 같이 상자형태의 대상(M)을 전송라인을 따라 전송할때 특정위치와 목표(M)사이의 거리를 본 발명의 거리측정장치에 의해 측정하는 것으로 가정한다.

특정위치와 목표사이의 거리측정을 행하기 위해, 예컨대 도 33b에 나타낸 바와 같이 목표(M)의 측면에 원형표시(Mc)를 부가한다.

CCD카메라(10)는 상기 원형표시(Mc)가 부가된 목표(M)의 측면상의 화상데이타를 읽어 들인다. 특정위치와 목표사이의 거리가 소정의 기준값(기준 거리)일때, 입력될 화상데이타는 도 34a에 나타낸 바와 같이 소정의 직경(p)을 갖는다.

본 실시예에 있어서, 도 34b에 나타낸 바와 같이 직경(q)을 갖는 원을 구비한 화상데이타를 기준 화상데이타로 정의한다. 즉, 상기 원형표시(Mc)와 동일한 형태를 갖는 대조표시가 부착된 기준목표(M0)가 소정의 기준거리에서 보여질때 얻어진 화상데이타를 기준화상데이타로 정의한다.

[등록처리]

제어부(20-1)는 프레임메모리(20-5)를 통해 상기 기준 화상데이타를 읽어 들이고(도 35의 701단계), 읽어 들인 기준 화상데이타를 푸리에 변환부(20-7)로 보내어 기준 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)를 수행한다(702단계). 제어부(20-1)는 DFT를 거친 기준 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행하고(703단계), 진폭억제처리를 거친 기준 화상데이타를 기준 푸리에 화상데이타를 하드디스크(20-4)내에 저장한다(704단계).

본 실시예의 진폭억제처리에 있어서, 예컨대 모든 진폭들을 1로 설정한다. 이에 따라 위상요소들만이 2차원 불연속 푸리에변환 데이타로부터 추출되고, 위상요소들만을 추출함으로써 얻어지는 기준 푸리에 화상데이타는 하드디스크(20-4)에 저장된다.

보다 상세히 설명하면, 기준 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 A(u,v) X exp[jθ(u,v)]로 표현되는 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(F(u,v))를 구한다. 그런 다음, 이 데이타의 진폭(A(u,v))을 강제적으로 예컨대, 1로 설정하여 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(F(u,v))의 위상요소(exp[jθ(u,v)])를 추출한다. 2차원 불연속 푸리에변환데이타로부터 위상요소(exp[jθ(u,v)]를 추출하여 구한 기준 푸리에 화상데이타는 하드디스크(20-4)에 저장한다.

본 실시예에 있어서의 패턴대조 알고리즘에 의하면, 변환에 있어서 위치설정을 수행할 필요가 없기 때문에 입력 화상데이타의 원의 위치를 기준 화상데이타의 원의 위치와 반드시 일치할 필요는 없다.

[거리측정과정]

전송라인상에 위치한 센서(도시하지 않음)가 원형표시(Mc)가 부착된 목표(M)가 CCD카메라(10)의 전면에 정지된 상태로 있는가를 검출하고, 목표(M)까지의 거리측정요구를 검출하면, 제어부(20-1)는 프레임메모리(20-5)를 통해 입력데이타를 읽어 들인다(도 36의 801단계). 제어부(20-1)는 이 입력 화상데이타를 푸리에 변환부(20-7)로 보내어 입력화상에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환(DFT)을 수행한다(802단계). 그런 다음, 진폭억제처리를 DFT를 거친 입력 화상데이타에 대하여 수행한다(803단계). 진폭억제처리를 거친 이 입력 화상데이타는 입력 푸리에 화상데이타로서 설정된다.

803단계의 본 실시예의 진폭억제처리에 있어서, 예컨대 모든 진폭들은 1로 설정한다. 이와 같이 함으로써 2차원 불연속 푸리에변환 데이타로부터 위상요소들만이 추출되고, 위상요소들만을 추출하여 얻은 기준 푸리에 화상데이타는 하드디스크(20-4)에 저장된다.

보다 구체적으로 설명하면, 입력 화상데이타(g(m,n))에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행하여 B(u,v) X exp[jΦ(u,v)]로 표현되는 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(G(u,v))를 구한다. 그런 다음, 이 데이타의 진폭(B(u,v))을 강제적으로 예컨대, 1로 설정하여 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(G(u,v))의 위상요소(exp[jΦ(u,v)])를 추출한다. 그런 다음, 2차원 불연속 푸리에변환데이타로부터 위상요소(exp[jΦ(u,v)])를 추출하여 입력 푸리에 화상데이타를 구한다.

계속해서, 제어부(20-1)는 하드디스크(20-4)로부터 기준 푸리에 화상데이타를 독출하고(804단계), 독출된 기준 푸리에 화상데이타와 803단계에서 구한 입력 푸리에 화상데이타를 합성하여 합성된 푸리에 화상데이타를 구한다(805단계).

즉, 위상요소(exp[jθ(u,v)])만을 추출하여 얻은 다음 하드디스크(20-4)에 저장한 기준 푸리에 화상데이타와, 803단계에서 위상요소(exp[jΦ(u,v)])만을 추출하여 구한 입력 푸리에 화상데이타를 합성하여 합성된 푸리에 화상데이타(exp[j(θ-Φ)]를 구한다.

제어부(20-1)는 805단계에서 구한 상기 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 두번째 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한다(806단계). 이 경우, 합성된 푸리에 화상데이타에 대하여 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행할 수도 있다.

계속해서, 제어부(20-1)는 2차원 불연속 푸리에변환을 거친 합성된 푸리에 화상데이타의 진폭을 계산한다(807단계). 보다 상세히 설명하면, 제어부(20-1)는 α(p,q)+jβ(p,q)로 표현되는 2차원 불연속 푸리에변환 데이타의 진폭(α²+β²)^1/2을 계산한다. 이 경우, 실수부(α)를 진폭대신 계산할 수도 있다.

제어부(20-1)는 소정의 문턱값을 초과하는 진폭(α²+β²)^1/2에 포함된 진폭을 찾아 패턴윤곽선을 추출한다(808단계).

본 발명자에 의해 수행된 실험에 의하면, 도 34a의 직경(p)의 원을 갖는 입력 화상데이타와 도 34b의 직경(q)의 원을 갖는 기준 화상데이타를 대조할 목표들로 설정하고, 801 내지 807단계의 처리과정을 수행하여 진폭(α²+β²)^1/2을 구하였다. 소정값을 초과하는 진폭(α²+β²)^1/2에 포함되는 진폭들이 추출되면 직경(p-q)의 원을 갖는 패턴 윤곽선과 직경(p+q)의 원을 갖는 패턴 윤곽선을 도 37에 나타낸 바와 같이 추출할 수도 있다.

도 38은 상기 실험에서 얻어진 화상데이타(CRT로부터의 컴퓨터 인쇄출력)의 예를 나타낸 것이다.

도 38을 참조하면, 참조부호①는 원을 갖는 기준 화상데이타, ②는 기준 화상데이타의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(F(u,v))의 진폭(A(u,v)), ③은 기준 화상데이타의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타의 위상요소(exp[jθ(u,v)]), ④는 원을 갖는 입력 화상데이타, ⑤는 입력 화상데이타의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(G(u,v))의 진폭(B(u,v)), ⑥은 입력 화상데이타의 2차원 불연속 푸리에변환데이타의 위상요소(exp[jΦ(u,v)]), ⑦은 합성된 데이타의 위상요소(exp[j(θ-Φ)]), ⑧은 위상요소(exp[j(θ-Φ)])의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(α+jβ)의 진폭, ⑨는 2차원 불연속 푸리에변환 데이타(α+jβ)의 위상요소를 각각 나타낸다.

808단계에서 추출된 패턴 윤곽선의 직경의 평균값을 계산하면, 입력 화상데이타의 원의 직경을 즉시 계산할 수 있다.

808단계에서 두개의 원의 패턴 윤곽선들을 추출한 후, 이들 2개의 원의 패턴 윤곽선들의 직경을 구하고, 이 직경의 평균값을 계산하여 입력 화상데이타의 원의 직경을 구한다. 이 경우, 두개의 원의 패턴 윤곽선의 직경은 도 39에 나타낸 바와 같이 추출된 패턴 윤곽선을 스캐닝하여 최대값을 구함으로써 얻는다.

제어부(20-1)는 809단계에서 계산된 입력 화상데이타의 원의 직경, 이 직경에 대한 기준값, 이 기준 직경을 실현하는 목표(M)까지의 거리로부터 목표(M)까지의 거리(R)를 계산하고, 상기 처리과정을 종료한다(810단계).

상기 계산과정은 다음 식에 따라서 목표까지의 거리(L2)를 계산함으로써 수행한다.

L2 = L1 X W1/W2

여기서, W1은 입력 화상데이타의 원의 직경의 기준값이고, W2는 입력 화상데이타의 원의 직경이며, L1은 상기 기준직경을 실현하기 위해 설정되는 거리이다.

상기 식은 도 40에 나타낸 바와 같이 CCD카메라(10)의 화상포착위치, CCD카메라(10)의 렌즈, 원형표시(Mc)사이의 관계에 의해 결정된다. 즉, 입력 화상데이타의 원의 직경(W2)은 기준거리(L1)로부터 목표(M)에 접근할수록 증가한다는 사실을 이용하여 목표(M)까지의 거리(L2)를 구한다.

본 실시예에 있어서, 원형표시를 상기 목표에 부가하였으나, 원형표시대신에 회전하면 그 형태가 바뀌는 삼각형 표시와 같은 그래픽 표시를 사용할 수도 있다. 이 경우, 입력 화상데이타의 표시의 위치는 기준 화상데이타의 표시의 위치와 일치하면 높은 상관이 얻어질 수 없다. 이러한 이유로, 표시가 회전될때 얻어진 많은 그래픽 패턴들은 기준 화상데이타로서 개발된다.

원형표시 이외의 표시가 부가될 경우, 목표까지의 거리는 입력 화상데이타의 표시의 측면길이, 이 측면길이에 대한 기준값, 이 기준값을 실현하는 목표까지의 거리로부터 계산한다. 예를 들어, 삼각형표시가 부가될 경우, 도 41에 나타낸 바와 같이 상관이 증가하고 삼각형 표시의 꼭지점 위치에서 진폭이 증가한다. 이러한 이유로, 큰 진폭을 갖는 영역의 길이를 계산하여 표시의 측면길이를 구함으로써 이 측면길이에 대한 기준값과 이 기준값을 실현하는 목표까지의 거리를 이용하여 목표까지의 거리를 계산한다.

본 실시예에 있어서, 입력 화상데이타의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타와 기준 화상데이타의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타를 합성하여 얻은 데이타의 위상요소만을 추출하고, 위상요소의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타의 진폭에 따라 패턴 윤곽선을 추출한다. 정밀도가 약간 저하되기는 하나, 진폭억제처리를 수행하지 않으면서 합성된 데이타의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타의 진폭에 따라 패턴 윤곽선을 추출할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 하드디스크(20-4)에 등록될 기준 푸리에 화상데이타는 거리측정장치 그 자체에 의해 생성된다. 그러나, 기준 푸리에 화상데이타를 다른 장소에서 생성하여 플로피디스크등에 저장하고, 이 데이타를 하드디스크(20-4)로 다운로드할 수도 있다. 이 경우, 본 발명에 의한 거리측정장치는 다른 장소에 기준 푸리에 화상데이타를 생성하는 수단을 포함한다.

본 실시예에서는 각각의 2차원 불연속 푸리에변환 데이타의 진폭을 1로 설정하여 진폭억제처리를 수행하나, 진폭억제를 루트처리 또는 로그처리에 의해 수행할 수 있고, 그 결과의 합성된 데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행할 수 있다.

이 경우, 합성된 데이타에 진폭요소가 남게 되지만, 진폭억제처리를 이 데이타에 대해 실시했기 때문에 위상요소만을 추출하는 경우와 동일하게 측정과정을 실현할 수있다.

본 실시예에서는 기준 화상데이타와 2차원 불연속 푸리에변환을 거친 입력 화상데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 그 결과의 데이타를 합성하나, 데이타를 합성한 후에 진폭억제처리를 행할 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 2차원 그래픽패턴을 표시로서 사용하나, 1차원 표시를 사용하는 경우에 본 실시예를 적용할 수도 있다. 또한, 3차원 표시를 정의하는 경우에 적용할 수도 있다.

본 발명의 거리측정장치는 목표(M)까지의 거리(R)를 검출하고 그 검출된 결과에 따라 목표(M)상에 기록된 모델데이타의 인식을 수행하는 종래의 거리측정장치에 의해 수행할 수 없는 처리를 수행할 수 있다.

예를 들어, 모델데이타가 목표(M)상에 기록되면, 데이타로서 기록될 수 있는 기호를 각각 가진 복수개의 대조 화상데이타가 먼저 하드디스크(20-4)에 등록된다. 목표(M)까지의 거리(R)를 입력 화상데이타의 원형표시(Mc)를 사용하여 검출하면, 이 검출된 값에 따라 입력 화상데이타를 증가/감소시켜 모델데이타의 크기를 표준화한다. 그런 다음, 입력 화상데이타를 대조 화상데이타와 순차적으로 대조하여 모델데이타에 대하여 인식처리를 수행한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 제1 내지 제15양상에 의하면, 제1 및 제2카메라로부터의 화상데이타를 공간주파수 특성에 기초하여 서로 대조하고, 두개의 화상간의 이동거리를 상기 대조의 결과로서 구함으로써 짧은 시간동안 목표까지의 거리를 쉽게 측정한다.

본 발명의 제6 내지 제9양상에 의하면, 제1방향 및 제2방향에서 보여지는 목표의 화상을 단일 카메라의 화상포착부로 유도하고, 제1 및 제2방향에서 보여지는 목표의 화상데이타를 공간주파수 특성에 기초하여 서로 대조한다. 이 두개의 화상간의 이동거리를 대조결과로서 구함으로써 낮은 비용으로 짧은 시간동안 목표까지의 거리를 쉽게 측정한다.

본 발명의 제10 내지 제15양상에 의하면, 공간주파수 특성에 기초하여 제1방향에서 보여지는 목표의 화상데이타를 제2방향에서 보여지는 목표의 화상데이타와 대조하여 목표의 국부영역까지의 거리를 대조결과로서 측정한다. 제1방향에서 보여지는 목표의 화상데이타로부터의 국부영역을 순차적으로 절단하면서 측정처리를 반복함으로써 정지되어 있지 않고 움직이는 목표의 3차원 화상까지도 낮은 비용으로 높은 속도로 측정할 수 있다.

본 발명의 제16 내지 제19양상에 의하면, 대조표시를 갖춘 기준 목표가 기준거리에서 보일때 얻어지는 화상데이타를 공간주파수 특성에 기초하여 소정의 측정위치에서 표시를 갖춘 목표가 보일때 얻어지는 화상데이타와 대조하여 패턴 윤곽선을 추출함으로써 입력 화상데이타의 표시의 크기를 검출한다. 목표까지의 거리를 표시의 크기, 이 크기에 대한 기준값, 이 기준값을 실현하는 목표까지의 거리로부터 계산한다. 따라서 목표까지의 거리를 낮은 비용으로 짧은 시간동안 쉽게 측정할 수 있다.

명세서 상기 내용중에 포함되어 있음.

Claims

소정 간격만큼 서로 이격된 제1 및 제2카메라(10,11)와: 상기 제1카메라에 의해 포착된 화상데이타(01)를 제1패턴데이타로 설정하고, 상기 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원패턴데이타(F1)를 생성하는 제1푸리에 패턴데이타 생성수단; 상기 제2카메라에 의해 포착된 화상데이타(02)를 재2패턴데이타로 설정하고, 상기 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에 변환을 수행하여 제2푸리에 2차원패턴데이타(F2)를 생성하는 제2푸리에 패턴데이타 생성수단; 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 2차원 푸리에 패턴데이타에 대해 2차원 불연속 푸리에변환 또는 불연속 역푸리에변환을 수행하는 패턴처리수단; 및 상기 패턴처리수단에 의해 수행되는 푸리에변환을 거친 상기 합성된 2차원 푸리에패턴데이타에서 나타나는 상관요소영역의 기준위치 부근의 영역을 제외한 영역의 상관피크(Pa1)를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준위치(P0)에서 상관피크의 위치까지의 거리를 기초로 하여 목표까지의 거리를 측정하는 거리측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치
제1항에 있어서, 상기 패턴처리수단은 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 합성된 2차원 푸리에패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제1항에 있어서, 상기 제1푸리에 패턴데이터 생성수단은 상기 제1카메라에 의해 포착된 화상을 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제1푸리에 2차원패턴데이타를 생성하고, 상기 제2푸리에 패턴데이타 생성수단은 상기 제2카메라에 의해 포착된 화상을 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제2푸리에 2차원패턴데이타를 생성하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 거리측정수단에 의해 측정되는 목표까지의 거리에 기초하여 상기 제1 및 제2카메라간의 렌즈간 거리를 자동으로 조정하는 렌즈간 거리 조정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2카메라는 핀홀카메라인 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
한대의 카메라와; 제1방향에서 보이는 목표(M1)의 화상(①)과 제2방향에서 보이는 목표의 화상(②)을 상기 카메라의 화상포착부로 유도하는 화상포착수단; 상기 제1방향에서 보이며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타(01)를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타(F1)를 생성하는 제1푸리에 패턴데이타 생성수단; 상기 제2방향에서 보이며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타(02)를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타(F2)를 생성하는 제2푸리에 패턴데이타 생성수단; 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 패턴처리수단; 및 상기 패턴처리수단에 의해 수행되는 푸리에변환을 거친 상기 합성된 2차원 푸리에 패턴데이타에서 나타나는 상관요소영역의 기준위치 부근의 영역을 제외한 영역의 상관피크(Pa1)를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준위치(P0)에서 상관피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표까지의 거리를 측정하는 거리측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제6항에 있어서, 상기 패턴처리수단은 제1 및 제2의 2차원 푸리에 패턴데이타를 합성하고, 합성된 2차원 푸리에패턴데이타에 대하여 전폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제6항에 있어서, 상기 제1푸리에 패턴데이타 생성수단은 상기 제1방향에서 보여지며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제1푸리에 2차원패턴데이타를 생성하고, 상기 제2푸리에 패턴데이타 생성수단은 상기 제2방향에서 보여지며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 화상데이타를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 행하여 제2푸리에 2차원패턴데이타를 생성하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제6항 내지 제8항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라는 핀홀카메라인 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제1방향에서 보이는 목표(M1)의 화상데이타(01)를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타(F1)를 생성하는 제1푸리에 패턴데이타 생성수단과; 제2방향에서 보이는 목표의 화상데이타(02)를 제2패턴데이타로 설정하고, 이 제2패턴데이타로부터 국부영역(02(i,j))을 절단하는 국부영역 절단수단; 상기 국부영역 절단수단에 의해 절단된 국부영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타(F2)를 생성하는 제2푸리에 패턴데이타 생성수단; 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 패턴처리수단; 및 상기 패턴처리수단에 의해 수행되는 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역에서 상관피크(Pa1)를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준위치(P0)에서 상기 상관피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표의 국부영역까지의 거리를 측정하는 거리측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원화상 측정장치.
제10항에 있어서, 상기 패턴처리수단은 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 그 결과의 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원화상 측정장치.
제10항에 있어서 상기 제1푸리에 패턴데이타 생성수단은 상기 제1방향에서 보여지며 상기 카메라의 화상포착부로 유도되는 목표의 화상데이타를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행한 후, 진폭억제처리를 수행하여 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 제2푸리에패턴데이타 생성수단은 상기 국부영역 절단수단에 의해 절단된 국부영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제처리를 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원화상 측정장치.
제1방향에서 보이는 목표(M1)의 화상데이터(01)를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타를 수평 또는 수직방향의 영역들로 분리하고, 분리된 각각의 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 분리된 영역단위로 제1푸리에 2차원 패턴데이타(F1)를 생성하는 제1푸리에 패턴데이타 생성수단과; 제2방향에서 보이는 목표의 화상데이터를 제2패턴데이타(02)로 설정하고, 이 제2패턴데이타의 국부영역(02(i,j))을 절단하는 국부영역 절단수단; 상기 국부영역 절단수단에 의해 절단된 국부영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타(F2)를 생성하는 제2푸리에 패턴데이타 생성수단; 상기 제2푸리에 2차원 패턴데이타와, 제2푸리에 2차원 패턴데이타의 소오스로서 상기 국부영역에 대응하는 제1패턴데이타의 영역이 속하는 상기 분리된 영역의 제1푸리에 2차원 패턴데이터를 합성하고, 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에 변환을 수행하는 패턴처리수단 ; 및 상기 패턴처리수단에 의해 수행되는 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 나타나는 상관요소영역에서 상관피크(Pa1)를 구하고, 상기 상관요소영역의 기준위치(P0)에서 상관피크의 위치까지의 거리에 기초하여 목표의 국부영역까지의 거리를 측정하는 거리측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 화상 측정장치.
제13항에 있어서, 상기 패턴처리수단은 상기 제1 및 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원화상 측정장치.
제13항에 있어서, 상기 제1푸리에 패턴데이타 생성수단은 제1방향에서 보이는 목표의 화상데이터를 제1패턴데이타로 설정하고, 이 제1패턴데이타를 수평 또는 수직방향의 영역들로 분리하고, 분리된 각각의 영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 다음, 진폭억제처리를 행하여 분리된 영역단위로 제1푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 제2푸리에 패턴데이타 생성수단은 상기 국부영역 절단수단에 의해 절단된 국부영역의 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제 처리를 행하여 제2푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 화상 측정장치.
표시(Mc)를 가진 어떤 목표(M)까지의 거리를 측정하기 위한 거리측정장치에 있어서, 상기 표시와 동일한 형태의 대조표시가 부가된 기준목표가 기준거리에서 보일 때 얻어지는 화상데이타를 기준패턴데이타(f(m,n))로 설정하고, 이 기준패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 기준 푸리에 2차원 패턴데이타(F(u,v))를 생성하는 기준 푸리에 패턴데이타 생성수단과; 상기 표시가 부가된 목표가 소정의 측정위치에서 보일 때 얻어지는 화상데이터(g(m,n))를 입력 패턴데이타로 설정하고, 이 입력패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 수행하여 입력 푸리에 2차원 패턴데이타(G(u,v))를 생성하는 입력푸리에 패턴데이타 생성수단; 상기 기준 푸리에 2차원 패턴데이타와 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 이 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 패턴처리수단; 상기 패턴처리수단에 의해 수행되는 푸리에변환을 거친 상기 합성된 푸리에 2차원 패턴데이타의 실수부 또는 진폭을 나타내는 패턴 윤곽선을 추출하는 추출수단; 상기 추출수단에 의해 추출된 패턴 윤곽선에 기초하여 상기 입력 패턴데이타의 표시의 크기를 검출하는 검출수단; 및 상기 표시검출수단에 의해 검출된 표시의 크기와, 이 크기에 대한 기준값 및 이 기준값을 실현하는 목표까지의 거리를 기초로 하여 상기 목표까지의 거리를 계산하는 거리계산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 거리측정거리
제16항에 있어서, 상기 패턴처리수단은 상기 기준 푸리에 2차원 패턴데이타와 입력 푸리에 2차원 패턴데이타를 합성하고, 합성된 푸리에 2차원 데이타에 대하여 진폭억제처리를 행한 후, 2차원 불연속 푸리에변환 또는 2차원 불연속 역푸리에변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.
제16항에 있어서, 상기 기준 푸리에 패턴데이타 생성수단은 상기 대조표시가 부가된 목표가 상기 기준거리에서 보일때 얻어지는 화상데이타를 기준 패턴데이타로 설정하고, 이 기준패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제처리를 행하여 기준 푸리에 2차원 패턴데이타를 생성하며, 상기 입력 푸리에 패턴데이타 생성수단은 상기 표시가 부가된 목표가 상기 소정의 측정위치에서 보일때 얻어지는 화상데이터를 입력패턴데이타로 설정하고, 이 입력패턴데이타에 대하여 2차원 불연속 푸리에변환을 행한 후, 진폭억제처리를 행하여 입력 푸리에 2차원 패턴데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치
제16항 내지 제18항중 어느 한항에 있어서, 상기 목표에 부가된 표시에 따라 상기 대조표시로서 원형표시를 사용하는 것을 특징으로 하는 거리측정장치.