TW201100760A - Distance measuring apparatus having dual stereo cameras - Google Patents

Description

201100760 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及測距設備，更具體地涉及具有雙立體相機的 測距設備，其通過將兩個立體相機獲得的參照物的深度 圖進行匹配，從而可提取更精確的距離資訊，其中該兩 個立體相機分別具有設置在一個板上的兩個影像感測器 [先前技術] [0002] 隨著資訊通信技術的發展，已經高.速處理字元、聲音和 影像的數位終端來提供可支援二維影像和聲音的多媒體 服務，並且已經積極地實施了有關提供三維真實多媒體 服務的三雄資訊通信服務的研究β [_3]通常，通過雙眼的立體視覺原理獲得具有三維效應的三 維影像。三維效應的重要因素是雙眼的視差，即，雙眼 之間的距離（約65mm)引起的雙眼视差。因此，人通過 左眼和右眼看到不同的二維影像，兩個影像通過視網膜 傳至大腦，大腦將兩個圖相結合從而產生三維影像的原 有深度和實際效應，通常被稱為立體空間圖形。 剛近來，已經實施了關於立體視覺“的研究，該系統能 夠檢測系統與位於系統前方的物體的距離。這樣的視覺 系統使用兩個通過提前轉化將三維空間映射人二維空間 中的立體相機’並根據立體相機的幾何排列分佈恢^三 維資訊。 [0005] 099120791 根據如上所述的用於實現距離資訊 巧現有方法，用兩個 相機（兩個相機之間的距離為約1〇 矣罝换棘Anim « m12〇cm)獲得左側 表早編號A0101 第4頁/共15頁 0992036686-0 201100760 先像資料#右側影像資料mu彡像資料和右側感像 資料進行外i檢;^過程，並找到左側資料和右侧資料之 間的匹配點’⑼獲得距離資訊。 _]·_ ’上述方“要㈣的計算來通過比較兩個影像而 查找相同的點。在大多情況下，提取影像的邊緣，角等 被％為疋相同點’並得到深度資訊。由於這樣的景多像處 理和相同點择弋等报複雜，並且不利於精確測距因此 會得不到μ的㈣且需要對很多處理來纟彳正該缺陷。

_7]近來’已經實施了有關圓片級立體相機（相機間的距離 約1 cm至2cm)的研究，圓片級立體相機對通過設置在一 個板上的左感測器和右感測器獲得的影像進行處理，從 而在短距上提取三維資訊。 [0008] 然而，在圓片級立體相機的情況下’由於兩個影像感測 器設置在一個圓片上，因此兩個影像感測器中心之間的 3； 距離必然變短，從而不能準破地分析物體距離相機的姐 離資訊。 / *

【發明内容】 [0009] 因此，本發明致力於解決上述現有技術中出現的問題’ 並且本發明的目的在於提供一種具有雙立體相機的劍寐 設備，其能夠通過將來自一個圓片級立體相機的具有低 準確度的距離資訊與來自和該圓片級立體相機相對的另 一個圓片級立體相機的具有低準確度的距離資訊比棘’ 來提高距離資訊的準確度。 [0010]為了達到上述目的，根據本發明的一個方案，提供’禮 099120791 表單編號A0101 第5頁/共15頁 0992036686-0 201100760 異有雙立體相機的測距設備，包括：第一立體相機，包 括設置在一個板上的左CMOS影像感測器和右CMOS影像感 測器’檢測參照物的視差以提取距離資訊，該左CMOS影 像感測器與該右影像感測器分隔預定的間隔；第二立體 相機’與該第一立體相機分隔預定的距離，包括設置在 一個板上的左CMOS影像感測器和右CMOS影像感測器，檢 測參照物的視差以提取距離資訊，該左CMOS影像感測器 與該右影像感測器分隔預定的間隔；以及深度圖匹配單 元，通過將該第一立體相機獲得的參照物距離資訊與該 第二立體㈣獲得特照物距離料知比較來提取參 照物的距離資訊。 [0011]

上述根據本發明的具有雙立體相機 娜的蜊趄設備可通過利 用兩個圓片級立體相機來提高距離 m貝吼的準確度，而不 需為相機校正而進行校準。 ’ [0012] 而且 ’由於圓歧立體相機具有分隔” _，所以兩 個圓片級立體相機的影像感測器 間的矩離可以調整， 龙且可執行影像感洪|器之間的傾斜函數 距離測量。 從而能夠便於

【實施方式】 [0013] 下面將更詳細地描述本發明 附圖中圖示。 的較佳實施方式，其示例在 [0014] 第一圖所示為根據本發明實施方式 測距設備的構造的示意圖。 <具有雙立體相機的 [0015] 參考第一圖’根據本發明具有雙立艘相機的測距設備ι〇〇 099120791 表單煸號Α0101 第6頁/共15頁 0992036686-0 201100760 [0016] [0017] [0018] Ο [0019] [0020] [0021] [0022] 包括第一立體相機110、第二立體相機120和深度圖匹配 單元130。 第一立體相機110包括一左透鏡111、一右透鏡112、一 左影像感測器113、一右影像感測器115和一信號處理模 組 114。 左透鏡111和右透鏡11 2接收來自相同平面上的點光源的 光。 左影像感測器113和右影像感測器115分別設置在左透鏡 111和右透鏡112的下方，並且在一個板上彼此分隔預定 的間隔。 信號處理模組114設置在左影像感測器11 3和右影像感測 器115之間，以接收左影像感測器113和右影像感測器 115獲得的影像，從而提取點光源的距離資訊。 由於第二立體相機120與第一立體相機110分隔預定的距 離，並具有與第一立體相機110相同的構造，因此省略對 第二立體相機120的詳細描述。 深度圖匹配單元130將第一立體相機110獲得的參照物距 離資訊與第二立體相機120獲得的參照物距離資訊進行比 較，從而提取參照物的準確資訊。 與相關領域（相關領域中現有的利用立體相機的測距設 備將左影像與右影像進行比較）相比，本發明的測距設 備將第一立體相機獲得的深度圖與第二立體相機緣得的 深度圖進行比較。 099120791 表單編號Α0101 第7買/共15頁 0992036686-0 201100760 [0023] 第二圖是一示例的示意圖，該示例中利用根據本發明的 具有雙立體相機的測距設備提取準確距離資訊。 [0024] 如第二圖所示，第一圓片級立體相機210通過雙眼視差獲 得參照物的深度圖230，其中第一圓片級立體相機210具 有在一個板上的兩個影像感測器。立體相機獲得的距離 資訊的準確度是兩個影像感測器之間距離的函數，並且 ，一般而言，當兩個影像感測器之間的距離較短時，距 離分辨力下降。因為圓片級立體相機之間的間距（約lcm 至2cm)小於普通立體相機之間的間距（約10cm至15cm )，因此圓片級立體相機獲得的深度圖230的距離準確度 會產生較大的誤差。 [00251 而且’第二圓片級立體相機220通過雙眼視差獲得參照物 的深度圖240，其中第二圓片級立體相機220具有在一個 板上的兩個影像感測器。 [0026] 然後，利用深度圖匹配單元將第4立體相機21 〇獲得的深 度圖230和第二立體相機220獲得的深ϋ 240進行比較 ，從而能夠獲得更準確的深度圖250。 〇 [0027] 即’根據本發明具有雙立體相機的測距設備的特徵在於 ’將來自一個圓片級立體相機的具有低準確度的距離資 訊與來自和該圓片級立體相機相對的另一個圓片級立體 相機的具有低準破度的距離資訊進行比較，並互相進行 深度圖匹配，從而改進距離資訊的準確度β [0028] 各現有的立體相機的情況下’當一個相機的位置改變時 ，立體相機需要進行校準。然而，由於根據本發明的具 099120791 表單編號Α0101 第8頁/共15頁 0992036686-0 201100760 [0029] [0030] Ο [0031] [0032] Ο [0033] 有雙立體相機的測距設備的第一立體相機和第二立體相 機分別包括設置在一個板上的兩個影像感測器，因此不 需要為了相機校正而進行的單獨校準。 第三圖Α和第三圖Β是另一示例的示意圖，在該示例中利 用本發明的具有雙立體相機的測距設備提取準確的距離 資訊。 如第三圖A和第三圖B所示，第一立體相機210獲得的距離 資訊和第二立體相機220獲得的距離資訊發生誤差d，但 是通過對兩個距離資訊進行匹配最終可獲得具有高距離 分辨能力的深度圖。 而且，由於第一立體相機210和第二立體相機220具有相 對於設置有兩個感測器的平面軸（X和Y轴）獨立的空間 軸（Z軸），所以可根據待測物體的位置來調整兩個相機 之間的距離S和傾角，從而提取精確的距離資訊。 當根據本發明的具有雙立體相機的測距設備用於車輛時 ，第一立體相機210和第二立體相機220之間的距離可在 10cm或更小的範圍内調整。當根據本發明的具有雙立體 相機的測距設備用於測量時，第一立體相機210和第二立 體相機220之間的距離可在15cm或更大的範圍内調整。從 而，能夠獲得長距上的資訊。 雖然為說明的目的描述了本發明的較佳實施方式，但是 對於本領域技術人員而言，在不脫離所附權利要求書公 開的本發明的範圍和精神的情況下，可對本發明進行修 改、附加或替換。 099120791 表單編號A0101 第9頁/共15頁 0992036686-0 201100760 【圖式簡單說明】 [0034] 第一圖所示為根據本發明實施方式具有雙立體相機的測 距設備的構造的示意圖； [0035] 第二圖是一示例的示意圖，該示例中利用根據本發明具 有雙立體相機的測距設備提取準確距離資訊；以及 [0036] 第三圖A和第三圖B是另一示例的示意圖，在該示例中利 用本發明具有雙立體相機的測距設備提取準確的距離資 訊。 【主要元件符號說明】 [0037] 具有雙立體相機的測距設備100 [0038] 第一立體相機110 [0039] 左透鏡111 [0040] 右透鏡11 2 [0041] 左影像感測器113 [0042] 信號處理模組114 [0043] 右影像感測器115 [0044] 第二立體相機120 [0045] 深度圖匹配單元130 [0046] 第一立體相機210 [0047] 第二立體相機220 [0048] 深度圖230 0992036686-0 099120791 表單編號A0101 第10頁/共15頁 201100760 [0049] 深度圖240 [0050] 深度圖2 5 0 099120791 表單編號A0101 第11頁/共15頁 0992036686-0

Claims (1)

1. 201100760 七、申請專利範圍： 1 . 一種具有雙立體相機的測距設備，包括： 一第一立體相機，包括設置在一個板上的左CMOS影像感 測器和右CMOS影像感測器，該第一立體相機檢測一參照 物的視差以提取距離資訊，該左CMOS影像感測器與該右 影像感測器分隔預定的間隔； 一第二立體相機，與該第一立體相機分隔預定的距離，包 括設置在一個板上的一左CMOS影像感測器和一右CMOS影 像感測器，該第二立體相機檢測該參照物的視差以提取距 離資訊，該左CMOS影像咸測备與該寒影像感測器分隔預 定的間隔；以及 （ 一深度圖匹配單元，通過將讓第一立艟相機獲得的該參照 物的距離資訊與該第二立體相機獲得的該參照物的距離資 訊進行比較來提取該參照物的距離資訊。 2 .如申請專利範圍第1項所述的具有雙立體相機的測距設備 ，其中，該第一立體相機和第二立體相機中的每一個都包 括： 一左透鏡和一右透鏡，接收來自同一平面上的點光源的光 9 一左CMOS影像感測器和一右CM〇S影像感測器，在一個板 上以預定間隔設置姐分別與該左透鏡和該右透鏡垂直分隔 預定的距離；以及 一信號處理模組’設置在該左⑶⑽影像感測器和該右 ⑽S影像感測器^ ’接收兩影像感測器獲得的 影像以提取該點光源的三維資訊。 099120791 表單編號Α0101 第12頁/共15頁 09似 201100760 3 .如申請專利範圍第2項所述的具有雙立體相機的測距設備 ，其中，該深度匹配單元通過將來自該第一立體相機獲得 的該參照物的距離資訊的深度圖與來自該第二立體相機獲 得的該參照物的距離資訊的深度圖進行比較，來提取該參 照物的距離資訊。 4 .如申請專利範圍第3項所述的具有雙立體相機的測距設備 ，其中，該第一立體相機和第二立體相機之間的距離是可 變的。 5 .如申請專利範圍第3項所述的具有雙立體相機的測距設備 0 ，其中，該第一立體相機和第二立體相機根據待測試的該 參照物的位置轉動。 〇 099120791 表單編號A0101 第13頁/共15頁 0992036686-0