JP2019066186A - Imaging apparatus and method for calculating distance of imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、被写体までの距離画像を取得する撮像装置及び撮像装置の距離算
出方法に関する。
Embodiments of the present invention relate to an imaging device for acquiring a distance image to a subject and a distance calculation method of the imaging device.
一般に、被写体までの距離を測定できるTOF(Time Of Flight)カメラや、カラー開
口カメラなどの3次元カメラが知られている。TOFカメラは、照射光が被写体に当たっ
て戻ってくるまでの時間により、距離を測定する技術である。被写体が細い円柱など平面
が少ない形状の場合、TOFカメラが照射する光が被写体により拡散し、反射光の受光量
が減少してしまうため、十分な精度で距離の測定ができないという問題がある。
Generally, a three-dimensional camera such as a TOF (Time Of Flight) camera capable of measuring the distance to an object, and a color aperture camera is known. The TOF camera is a technology that measures the distance based on the time it takes for the illumination light to hit the subject and return. In the case where the object is a thin cylindrical object or the like having a small number of flat surfaces, the light emitted by the TOF camera is diffused by the object, and the amount of received reflected light decreases, so there is a problem that the distance can not be measured with sufficient accuracy.
また、カラー開口カメラは、カラー開口撮像技術を備えたカメラであり、非特許文献1
記載のようにカメラの絞り位置(開口)に2色に分かれたカラーフィルタを内挿し、被写
体の距離に応じて画像のボケが色ごとに異なる変化をし、その度合いに応じて距離を測定
する技術である。そのため、カラー開口カメラは、被写体のエッジ部分では高精度で距離
を測定できるが、ボケが生じにくい平面に対しては十分な精度で距離の測定ができないと
いう問題がある。
Also, the color aperture camera is a camera equipped with color aperture imaging technology, and is described in Non-Patent
As described, the color filter divided into two colors is interpolated at the aperture position (aperture) of the camera, and the blur of the image changes differently for each color according to the distance of the subject, and the distance is measured according to the degree It is a technology. Therefore, although the color aperture camera can measure the distance with high accuracy at the edge portion of the subject, there is a problem that the distance can not be measured with sufficient accuracy for a plane where blurring is not likely to occur.
さらに、被写体までの距離を測定する方法として、ステレオカメラが知られている。ス
テレオカメラは、2台のカメラ、すなわち2組のカメラレンズ機構とシャッター機構を備
え、被写体を異なる方向から撮像し、それぞれのカメラから得られる画像の視差を利用し
て被写体までの距離を測定する。しかし、ステレオカメラでは、特定の方向における距離
を測定できないという問題がある。例えば、2台のカメラを横に並べた場合、横方向のエ
ッジに対しては十分な精度で距離の測定ができないという問題がある。
Furthermore, a stereo camera is known as a method of measuring the distance to an object. A stereo camera includes two cameras, that is, two camera lens mechanisms and a shutter mechanism, captures an image of an object from different directions, and measures the distance to the object using parallax of images obtained from the respective cameras. . However, stereo cameras have a problem that they can not measure the distance in a particular direction. For example, when two cameras are arranged side by side, there is a problem that the distance can not be measured with sufficient accuracy for the lateral edge.
本発明が解決しようとする課題は、被写体までの距離を高精度に測定できる撮像装置及
び撮像装置の距離算出方法を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is to provide an imaging device capable of measuring the distance to an object with high accuracy and a method of calculating the distance of the imaging device.
実施形態によれば、撮像装置は、TOFカメラと、カラー開口カメラと、第3の距離算
出部と、距離算出手段とを備える。TOFカメラは、光を被写体に照射する発光部と、前
記発光部が照射した光の前記被写体からの反射光を受光し、第1の画像を取得する第1の
撮像部と、前記発光部が光を照射してから前記第1の撮像部が前記被写体からの反射光を
受光するまでの時間に基づいて、前記第1の画像の画素ごとに前記被写体までの第1の距
離を算出する第1の距離算出部と、を有する。カラー開口カメラは、前記TOFカメラに
併設され、前記被写体からの光を受光し、第2の画像を取得する第2の撮像部と、前記第
2の撮像部が受光した光に基づいて、前記第2の画像の画素ごとに前記被写体までの第2
の距離を算出する第2の距離算出部と、を有する。第3の距離算出部は、前記第1の画像
と、前記第2の画像との視差に基づいて画素ごとに前記被写体までの第3の距離を算出す
る。距離算出手段は、前記第1の距離、前記第2の距離、及び前記第3の距離に基づいて
前記被写体までの第4の距離を求める。
According to the embodiment, the imaging device includes a TOF camera, a color aperture camera, a third distance calculation unit, and a distance calculation unit. The TOF camera includes a light emitting unit that emits light to a subject, a first imaging unit that receives reflected light from the subject of the light emitted by the light emitting unit, and obtains a first image, and the light emitting unit A first distance to the subject is calculated for each pixel of the first image based on a time from when the light is irradiated to when the first imaging unit receives the reflected light from the subject. And a distance calculation unit of 1. The color aperture camera is provided on the TOF camera, receives the light from the subject, and acquires a second image. The second imaging unit and the light received by the second imaging unit. The second to the subject for each pixel of the second image
And a second distance calculation unit that calculates the distance of A third distance calculation unit calculates a third distance to the subject for each pixel based on the parallax between the first image and the second image. The distance calculating means determines a fourth distance to the subject based on the first distance, the second distance, and the third distance.
以下、実施形態に係る撮像装置を、図面を用いて説明する。
図1は、実施形態に係る撮像装置の外観の一例を示す斜視図である。撮像装置1は、被写
体に光を照射する発光部10aを有するTOFカメラ2と、カラー開口カメラ3と、を備
える。また、撮像装置1は、TOFカメラ2、カラー開口カメラ3で構成されるステレオ
カメラ5としての機能も備える。撮像装置1は、TOFカメラ2で測定した被写体までの
距離、カラー開口カメラ3で測定した被写体までの距離、ステレオカメラ5で測定した被
写体までの距離を独立して測定が可能に構成されている。
Hereinafter, an imaging device according to an embodiment will be described using the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the appearance of an imaging device according to the embodiment. The
TOFカメラ2は、TOFカメラ2の発光部10aからの照射光が被写体に当たって戻
ってくるまでの時間に基づいて、被写体までの距離を画素ごとに測定することが可能に構
成されている。また、TOFカメラ2は、被写体を撮像した画像を生成することが可能で
あり、さらに、測定した距離の情報を画素ごとに表わした距離画像を生成することが可能
である。
The
カラー開口カメラ3は、TOFカメラ2に併設される。また、カラー開口カメラ3は、
カメラの絞り位置(開口部11b)に2色に2分割されたカラーフィルタ17bを内挿し
、被写体までの距離に応じて画像のボケが色ごとに異なる変化を利用し、その度合いに応
じて距離を測定することが可能に構成される。本実施形態においては、図に示すように、
カラーフィルタ17bは、上下方向に2分割されているものとする。また、TOFカメラ
2とカラー開口カメラ3は、カラーフィルタ17bの2分割方向と直交する方向に併設さ
れている。すなわち、カラーフィルタ17bの分割方向が上下方向であれば、TOFカメ
ラ2とカラー開口カメラ3とは上下方向と直交する方向である水平方向に併設されている
。また、カラー開口カメラ3は、被写体を撮像した画像を生成することが可能であり、さ
らに、測定した距離の情報を画素ごとに表わした距離画像を生成することが可能である。
The
The
The
なお、以下では、図1に示すように、TOFカメラ2とカラー開口カメラ3の併設方向
を横方向と定義し、カラーフィルタ17bの2分割方向を縦方向と定義する。
In the following, as shown in FIG. 1, the arrangement direction of the
ステレオカメラ5は、TOFカメラ2およびカラー開口カメラ3が、それぞれ取得した
画像の視差に基づいて、被写体までの距離を画素ごとに算出することが可能である。
撮像装置1は、TOFカメラ2が算出した被写体までの距離、カラー開口カメラ3が算
出した被写体までの距離、ステレオカメラ5が算出した距離に基づいて、より高精度な画
素ごとの距離を算出することが可能である。
The
The
次に、図2を用いて、撮像装置1の装置構成を説明する。図2は実施形態に係る撮像装
置1の装置構成の一例を示すブロック図である。
Next, the device configuration of the
TOFカメラ2は、発光部10aと、開口部11aと、レンズ12aと、第1の撮像部
13aと、第1の距離算出部14aとを備える。
The
発光部10aは、図示しない光源を有し、光を被写体に向けて照射する。発光部10a
が照射する光は、赤外線でも良いし、可視光でも良い。また、発光部10aは、被写体に
照射する光量、もしくは照射強度を高めるために、複数のLED光源を有しても良い。
The
The light emitted by may be infrared light or visible light. Further, the
開口部11aは、レンズ12aに入射する光量を調節するための絞りである。また、レ
ンズ12aは、被写体からの光を第1の撮像部13aに集光する。なお、レンズ12aは
、1枚に限らず、例えば、複数枚を組み合わせることで、フォーカスレンズや、ズームレ
ンズを構成しても良い。
The opening 11 a is a stop for adjusting the amount of light incident on the
第1の撮像部13aは、発光部10aが照射した光の被写体からの反射光を受光し、第
1の画像を取得する。例えば、第1の撮像部13aは、イメージセンサであり、受光した
反射光に基づいて被写体を撮像する。
The
第1の距離算出部14aは、第1の撮像部13aが撮像した結果に基づいて、第1の距
離を算出する処理を行う。つまり、第1の距離算出部14aでの処理によって、被写体ま
での画素ごとの距離が算出される。第1の距離算出部14aは、発光部10aが光を照射
してから第1の撮像部13aが被写体からの反射光を受光するまでの時間に基づいて、画
素ごとに被写体までの第1の距離を算出する。
The first
カラー開口カメラ3は、開口部11bと、カラーフィルタ17bと、レンズ12bと、
第2の撮像部18bと、第2の距離算出部19bとを備える。なお、図2に示す破線は、
第1の撮像部13a、及び第2の撮像部18bがそれぞれ受光する光路の一例を示してい
る。
The
A
An example of an optical path which each 1st image pick-up
なお、カラー開口カメラ3が備える開口部11bとレンズ12bは、TOFカメラ2が
備える開口部11aとレンズ12aと同様の機能を有しているため、説明は省略する。
In addition, since the
カラーフィルタ17bは、開口部11bを2分割する2色に分かれたフィルタである。
また、カラーフィルタ17bは、レンズ12bの開口部11bに取り付けられ、被写体ま
での距離に基づいて画像にボケと色ずれを生じさせる。カラーフィルタ17bは、例えば
シアンとイエローの2色に分かれていて、シアンの部分はRGB成分のうちG(緑)とB
(青)の光が透過し、イエローの部分はR(赤)とG(緑)が透過する。そのため、R画
像とG画像のボケの偏り方向がピント位置の前後で変更される。つまり、色ずれを生じさ
せることが可能となり、被写体の位置を一意に判断可能である。例えば、被写体がピント
位置に位置していればボケが生じずに結像するが、被写体がピント位置に位置していなけ
れば、ボケが生じ、ピント位置に近いボケほど青みがかり、遠いボケほど黄色みがかる。
The
The
The light of (blue) is transmitted, and the portion of yellow transmits R (red) and G (green). Therefore, the bias direction of the blur of the R image and the G image is changed before and after the focus position. That is, it becomes possible to cause color shift, and the position of the subject can be uniquely determined. For example, if the subject is located at the in-focus position, an image is formed without blurring, but if the subject is not located at the in-focus position, blurring occurs. I'm sorry.
第2の撮像部18bは、被写体からの光をレンズ12bとカラーフィルタ17bを介し
て受光し、第2の画像を取得する。例えば、第2の撮像部18bは、イメージセンサであ
り、被写体を撮像する。また、第2の距離算出部19bは、第2の撮像部18bが撮像し
た結果に基づいて、第2の距離を算出する処理を行う。第2の距離算出部19bは、第2
の撮像部18bが受光した光に基づいて、画素ごとに被写体までの第2の距離を算出する
。つまり、第2の距離算出部19bでの処理によって、被写体までの画素ごとの距離が算
出される。第2の距離算出部19bは、カラーフィルタ17bによって生じたボケの色ず
れとボケの大きさに基づいて、被写体までの距離を画素ごとに算出する。
The
The second distance to the subject is calculated for each pixel based on the light received by the
制御部4は、図示しないCPUや記憶部を備え、撮像装置1が有する各構成部の動作を
統括的に制御する。また、制御部4は、第3の距離算出部22と、距離算出部15とを備
える。
The
第3の距離算出部22は、第1の画像および第2の画像に基づいて、第3の距離を算出
する。第3の距離算出部22は、第1の画像に写る被写体と、第2の画像に写る被写体と
の視差に基づいて、被写体までの第3の距離を算出する。第1の画像、第2の画像では、
TOFカメラ2とカラー開口カメラ3との位置の差異により、被写体の見える方向が異な
る。つまり、視差とは、第1の画像における被写体のある点の位置と、第2の画像におけ
る被写体のある点の位置との差である。測定により算出した視差と、既知であるTOFカ
メラ2とカラー開口カメラ3の焦点距離と、既知であるTOFカメラ2とカラー開口カメ
ラ3との離間距離とに基づいて、例えば三角法を用いて被写体までの第3の距離を算出す
ることが可能である。
The third
Due to the difference in position between the
距離算出部15は、第1の距離算出部14aが算出した第1の距離、第2の距離算出部
19bが算出した第2の距離、第3の距離算出部22が算出した第3の距離に基づいて被
写体までの画素ごとの第4の距離を算出する。つまり、距離算出部15は、第1の距離、
第2の距離、及び第3の距離に基づいて被写体までの第4の距離を算出する距離算出手段
として機能する。
The
It functions as distance calculation means for calculating a fourth distance to the subject based on the second distance and the third distance.
まず、距離算出部15は、第1の距離画像、第2の距離画像、第3の距離画像それぞれ
に対して特徴点を抽出する。例えば、距離算出部15は、第1の距離画像におけるある特
徴点と、対応する第2の距離画像における特徴点と、対応する第3の距離画像における特
徴点とを対応付けることにより、同一の特徴点が同一の画素位置になるように処理を行う
。該処理により、第1の距離、第2の距離、第3の距離を画素ごとに比較することが可能
となる。次に、距離算出部15は、第1の距離、第2の距離、第3の距離に基づいて、画
素ごとに被写体までの第4の距離を算出する。
First, the
ここで、図3乃至図6を用いて、撮像装置1を用いて撮像した結果について説明する。
図3は、実施形態に係る撮像装置1を用いた撮像状況の一例を示す図である。図3には、
撮像装置1の正面に直方体の物体21と、撮像装置1と物体21との間に円柱の柵20が
ある状況を示す。なお、物体21は、撮像装置1から見ると物体21の一面のみが見える
角度で位置しているとする。
Here, the result of imaging using the
FIG. 3 is a view showing an example of an imaging situation using the
A situation is shown in which a
図4は、実施形態に係る撮像装置1が取得するTOFカメラ2の第1の距離を画素ごと
に表した第1の距離画像の画素30の一例を示す図である。図5は、実施形態に係る撮像
装置1が取得するカラー開口カメラ3の第2の距離を画素ごとに表した第2の距離画像の
画素40の一例を示す図である。図6は、実施形態に係る撮像装置1が取得するステレオ
カメラ5の第3の距離を画素ごとに表した第3の距離画像の画素50の一例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a view showing an example of a
また、図4乃至図6に示す第1の距離画像の画素30、第2の距離画像の画素40、第
3の距離画像の画素50は、図3の撮像状況において撮像した画素の一例である。なお、
説明を簡易にするために、図4乃至図6に示す画素の行と列にはそれぞれアルファベット
と数字を振っている。例えば、一番左上に位置する画素はA行1列と呼称する。また、第
1の距離画像の画素30、第2の距離画像の画素40、第3の距離画像の画素50は同一
の位置関係を有すように計算処理をされているとする。例えば、第1の距離画像の画素3
0のB行4列、第2の距離画像の画素40のB行4列、第3の距離画像の画素50のB行
4列は物体21の同一位置を撮像した画素である。
The
In order to simplify the description, alphabets and numbers are given to the rows and columns of the pixels shown in FIGS. 4 to 6, respectively. For example, the pixel located at the top left is called A
Row B,
また、各画素に記載されている数値は、被写体までの距離を意味しており、数字が大き
いほど被写体までの距離が遠いこととしている。ただし、数値0の画素は有効な距離を取
得することができなかったことを意味している。数値0の画素が意味する、有効な距離を
取得することができないとは、例えば被写体までの距離が遠すぎる場合や、受光する光量
が少なすぎる場合や、受光する光量が多すぎるため撮像部が飽和してしまうなどである。
Further, the numerical value described in each pixel means the distance to the subject, and the larger the number, the farther the distance to the subject. However, a pixel with a numerical value of 0 means that a valid distance could not be obtained. For example, if the effective distance can not be acquired, meaning that a pixel with a numerical value of 0 is too far from the subject, too little light is received, or too much light is received, the imaging unit It becomes saturated and so on.
図4に示すTOFカメラ2の第1の距離画像の画素30の、5列と8列を除く、B行4
列とB行9列とF行4列とF行9列の画素を頂点とする四角形の範囲には、数値6が示さ
れている。これは、物体21の平面までの第1の距離が示されたもので、5列と8列は柵
20によって直方体が遮られていることを示している。TOFカメラ2は平面までの距離
を測定するには有利であるが、エッジである柵20までの距離を測定するには不利である
ことを例示し、カラー開口カメラ3、ステレオカメラ5との差異を簡単に説明するための
極端な例である。従って、エッジに対応する画素は、数値0を示している。
The
図5に示すカラー開口カメラ3の第2の距離画像の画素40の、B行4列、B行6列、
B行7列、B行9列、F行4列、F行6列、F行7列、F行9列には、数値6が示されて
いる。これは、物体21の2辺の横方向のエッジまでの第2の距離を示している。カラー
開口カメラ3は、カラー開口カメラ3に挿入されているカラーフィルタ17bの2分割方
向と垂直な方向のエッジまでの距離を測定するには有利であるが、平面までの距離、カラ
ーフィルタ17bの2分割方向と平行な方向のエッジまでの距離を測定するには不利であ
ることを例示し、TOFカメラ2、ステレオカメラ5との差異を簡単に説明するための極
端な例である。従って、物体21の平面、縦方向のエッジに対応する画素は、数値0を示
している。
A
図6に示すステレオカメラ5の第3の距離画像の画素50の、2列、5列、8列、11
列には、数値4が示されている。これは、柵20までの第3の距離を示している。また、
B行4列からF行4列まで、B行9列からF行9列までには、数値6が示されている。こ
れは、物体21の2辺の縦方向のエッジまでの第3の距離を示している。ステレオカメラ
5は、2台のカメラであるTOFカメラ2とカラー開口カメラ3とが併設されている方向
と垂直な方向のエッジまでの距離を測定するには有利であるが、平面までの距離、2台の
カメラであるTOFカメラ2とカラー開口カメラ3とが併設されている方向と平行な方向
のエッジまでの距離を測定するには不利であることを例示し、TOFカメラ2、カラー開
口カメラ3との差異を簡単に説明するための極端な例である。従って、物体21の平面、
横方向のエッジに対応する画素は、数値0を示している。
Two rows, five rows, eight rows, 11 of
In the column, the
A
The pixels corresponding to the horizontal direction edge have a numerical value of zero.
ここで、図7を用いて第4の距離を算出する距離算出方法を説明する。図7は、実施形
態に係る撮像装置1が測定した結果の組合せと第4の距離の関係の一例を示す図である。
図7に示す、番号の列には組合せに付した通し番号を記載し、第1の距離、第2の距離、
第3の距離の列には被写体までの有効な距離を取得できたか否かをマルとバツで記載し、
想定対象物の列には結果の組合せから想定される対象物を記載し、第4の距離の列には想
定対象物から推定される第4の距離に採用するのに適した距離を記載する。
Here, a distance calculation method for calculating the fourth distance will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a relationship between a combination of results measured by the
In the column of numbers shown in FIG. 7, a serial number attached to the combination is described, and a first distance, a second distance,
In the third distance column, indicate whether it is possible to obtain an effective distance to the subject with a circle and a cross,
The column of expected objects describes the objects expected from the combination of results, and the column of fourth distances describes the distances suitable for adoption as the fourth distance estimated from the expected objects. .
番号1は、第1の距離だけが取得された場合である。第1の距離を取得したTOFカメ
ラ2は、平面に対して有利であるため、想定対象物は平面である。従って、第4の距離に
は、第1の距離を採用する。
The
番号2は、第2の距離だけが取得された場合である。第2の距離を取得したカラー開口
カメラ3は、カラーフィルタ17bの2分割方向と直交する方向のエッジに対して有利で
あるため、想定対象物は横方向のエッジである。すなわち、カラーフィルタ17bが上下
方向に分割されているので横方向のエッジに対して有利である。従って、第4の距離には
、第2の距離を採用する。
The
番号3は、第3の距離だけが取得された場合である。第3の距離を取得したステレオカ
メラ5は、2台のカメラであるTOFカメラ2とカラー開口カメラ3とが併設されている
方向と直交する方向のエッジに対して有利であるため、想定対象物は縦方向のエッジであ
る。従って、第4の距離には、第3の距離を採用する。
The
番号4は、第1の距離、第2の距離が取得され、第3の距離が取得できなかった場合で
ある。つまり、番号1と番号2の想定対象物から、番号4の想定対象物は、平面上の横線
や横方向のエッジと平面の境目である。従って、平面よりもエッジの割合が高いと予想さ
れるため、第4の距離には、第2の距離を採用する。
The
番号5は、第2の距離、第3の距離が取得され、第1の距離が取得できなかった場合で
ある。つまり、番号2と番号3の想定対象物から、番号5の想定対象物は、斜め方向のエ
ッジである。従って、第4の距離には、第3の距離を採用する。
The
番号6は、第1の距離、第3の距離が取得され、第2の距離が取得できなかった場合で
ある。つまり、番号1と番号3の想定対象物から、番号6の想定対象物は、平面上の縦線
や縦方向のエッジと平面の境目である。従って、平面よりもエッジの割合が高いと予想さ
れるため、第4の距離には、第3の距離を採用する。
The
番号7は、第1の距離、第2の距離、第3の距離がともに取得された場合である。つま
り、番号1、番号2、番号3の想定対象物から、番号7の想定対象物は、平面上の斜め線
である。従って、平面の割合が高いと予想されるため、第4の距離には、第1の距離を採
用する。
The
番号8は、第1の距離、第2の距離、第3の距離がともに取得できなかった場合である
。つまり、被写体までの距離が撮像するには遠すぎる(無限遠)か、想定対象物が光の反
射率の低い黒い平面である。従って、第4の距離を算出することはできない(数値0)。
The
以上に説明した通り、どのカメラで被写体までの有効な距離を取得できたかを考慮する
ことで、被写体に応じて適したカメラで測定した距離を採用することができ、被写体まで
の距離をより高精度に測定することが可能である。
As described above, the distance measured by the camera suitable for the subject can be adopted by considering which camera can obtain the effective distance to the subject, and the distance to the subject can be further increased. It is possible to measure to an accuracy.
次に、図8を用いて第4の距離を算出する流れを説明する。図8は、実施形態に係る撮
像装置1が有する制御部4が第4の距離を算出する流れの一例を示すフローチャートであ
る。
Next, the flow of calculating the fourth distance will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a flow in which the
まず、制御部4は、任意の画素を1つ選択する(ステップS01)。制御部4は、選択
した画素に対応する第1の距離、第2の距離、第3の距離のうち数値が0でない有効な距
離が複数取得できたか否かを判定する(ステップS03)。
First, the
制御部4は、数値が0でない有効な距離が複数取得できなかった場合(ステップS03
、No)、取得できた数値が0でない有効な距離か否かを判定する(ステップS05)。
制御部4は、取得できた数値が0でない有効な距離の場合(ステップS05、Yes)、
該距離を第4の距離に採用する(ステップS07)。次に、制御部4は、全ての画素に処
理を行ったか否かを判定し(ステップS11)、全ての画素に処理を行っていない場合(
ステップS11、No)は、処理をステップS01に戻し、次の画素に対する処理を行う
。
When the
, No), It is determined whether the acquired numerical value is a valid distance other than 0 (step S05).
If the obtained numerical value is a valid distance other than 0 (Yes at Step S05), the
The distance is adopted as the fourth distance (step S07). Next, the
In step S11, No), the process returns to step S01 to perform the process on the next pixel.
また、制御部4は、ステップS05で有効な距離を取得できなかった場合、すなわち取
得できた数値が0の場合(ステップS05、No)、数値0を第4の距離に採用し(ステ
ップS09)、処理をステップS11に進める。
Further, when the effective distance can not be acquired in step S05, that is, when the acquired numerical value is 0 (No in step S05), the
また、制御部4は、数値が0でない有効な距離が複数取得できた場合(ステップS03
、Yes)、第1の距離、第2の距離、第3の距離が全て有効な距離であるか否かを判定
する(ステップS13)。
In addition, when the
, Yes), and determines whether the first distance, the second distance, and the third distance are all valid distances (step S13).
制御部4は、第1の距離、第2の距離、第3の距離が全て有効な距離である場合(ステ
ップS13、Yes)、第1の距離を第4の距離に採用し(ステップS15)、処理をス
テップS11に進める。
When the first distance, the second distance, and the third distance are all effective distances (Yes in step S13), the
また、制御部4は、第1の距離、第2の距離、第3の距離に有効でない距離が含まれる
場合(ステップS13、No)、第3の距離が有効な距離であるか否かを判定する(ステ
ップS17)。制御部4は、第3の距離が有効な距離である場合(ステップS17、Ye
s)、第3の距離を第4の距離に採用し(ステップS19)、処理をステップS11に進
める。
In addition, when the first distance, the second distance, and the third distance include an ineffective distance (Step S13, No), the
s) The third distance is adopted as the fourth distance (step S19), and the process proceeds to step S11.
また、制御部4は、第3の距離が有効な距離でない場合(ステップS17、No)、第
2の距離を第4の距離に採用し(ステップS21)、処理をステップS11に進める。最
後に、制御部4は、全ての画素に処理を行った場合(ステップS11、Yes)、処理を
終了する。
When the third distance is not a valid distance (No at step S17), the
以上の流れで動作を実行することにより、実施形態に係る撮像装置1は、TOFカメラ
2のエッジ部分の距離を十分な精度で測定できないという欠点、カラー開口カメラ3の平
面部分とカラーフィルタ17bの2分割方向と直交する方向のエッジまでの距離を十分な
精度で測定できないという欠点、さらにステレオカメラでの平面部分と2台のカメラであ
るTOFカメラ2とカラー開口カメラ3とが併設されている方向と平行な方向のエッジま
での距離を十分な精度で測定できないという欠点を補い、被写体までの距離をより高精度
に測定することが可能である。
By executing the operation according to the above flow, the
ここで、以上に説明した実施形態の変形例をいくつか説明する。まず第1の変形例につ
いて説明する。なお、実施形態、変形例において共通する内容の説明は、適宜省略する。
Here, some modified examples of the embodiment described above will be described. First, the first modification will be described. The description of the contents common to the embodiment and the modification will be appropriately omitted.
(第1の変形例)
実施形態では、図7、図8を用いて説明したように、どのカメラで被写体までの有効な
距離を取得できたかに基づいて、第4の距離に採用する距離を算出した。それに対し第1
の変形例では、図7に示した第4の距離に採用する距離に優先度を高く設定するよう重み
付けして、第4の距離を算出する。つまり、第1の距離、第2の距離、第3の距離のそれ
ぞれに対し、重み付けした数値を用いて第4の距離を算出する。例えば、図7の番号7の
場合、第1の距離の80%と、第2の距離の10%と、第3の距離の10%とを足し合わ
せた数値を第4の距離として算出する。重み付けの割合は、図7に示す組合せごとに設定
する。
(First modification)
In the embodiment, as described with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the distance to be adopted as the fourth distance is calculated based on which camera can obtain the effective distance to the subject. On the other hand
In the modification of the above, the fourth distance is calculated by weighting the distance adopted for the fourth distance shown in FIG. 7 so as to set the priority high. That is, for each of the first distance, the second distance, and the third distance, the fourth distance is calculated using weighted numerical values. For example, in the case of No. 7 in FIG. 7, a numerical value obtained by adding 80% of the first distance, 10% of the second distance, and 10% of the third distance is calculated as the fourth distance. The weighting ratio is set for each combination shown in FIG.
以上に説明した通り、第1の変形例では、どのカメラで被写体までの有効な距離を取得
できたかを考慮して重み付けした数値を用いることで、被写体までの距離をより高精度に
測定することが可能である。
As described above, in the first modification, the distance to the subject can be measured more accurately by using a numerical value weighted in consideration of which camera can obtain an effective distance to the subject. Is possible.
(第2の変形例)
次に、第2の変形例について説明する。実施形態では、図1を用いて説明したように、
カラー開口カメラ3に挿入されるカラーフィルタ17bは、横方向(縦方向に分割)に挿
入されるとしたが、第2の変形例では、カラーフィルタ17bを縦方向(横方向に分割)
に挿入する。このとき、カラー開口カメラ3とTOFカメラ2とは縦方向に併設される。
(Second modification)
Next, a second modification will be described. In the embodiment, as described using FIG.
Although the
Insert into At this time, the
従って、第2の変形例の場合、カラー開口カメラ3は、横方向のエッジではなく縦方向
のエッジを測定するのに有利となる。また、ステレオカメラは、縦方向のエッジではなく
横方向のエッジを測定するのに有利となる。
Thus, in the case of the second variant, the
つまり、第2の変形例では、図6で説明した想定対象物の横と縦の方向についての関係
が逆転し、方向についての関係が逆転することに伴って、第4の距離に採用する距離の第
2の距離と第3の距離についての関係が逆転するが、実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
That is, in the second modification, the distance to be adopted as the fourth distance along with the relationship between the horizontal and vertical directions of the assumed object described in FIG. 6 being reversed and the relationship between the directions being reversed. The relationship between the second distance and the third distance is reversed, but the same effect as that of the embodiment can be obtained.
なお、上記した実施形態、変形例の撮像装置1における処理はいくつかのソフトウェア
によって実行することが可能である。このため、上記処理の手順を実行するいくつかのプ
ログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこれらプログラムを撮
像装置1へインストールして実行するだけで、上記処理を容易に実現することができる。
例えば、撮像装置1は、上記プログラムをネットワーク経由でダウンロードし、ダウンロ
ードしたプログラムを記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。或い
は、撮像装置1は、上記プログラムを情報記憶媒体から読み取り、読み取ったプログラム
を記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。
In addition, the process in the
For example, the
本発明のいくつかの実施形態、変形例を説明したが、これらの実施形態、変形例は、例
として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な
実施形態、変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や
その変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明と
その均等の範囲に含まれる。
While some embodiments and modifications of the present invention have been described, these embodiments and modifications are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments and modifications can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1 撮像装置
2 TOFカメラ
3 カラー開口カメラ
4 制御部
5 ステレオカメラ
10a 発光部
11a、11b 開口部
12a、12b レンズ
13a 第1の撮像部
14a 第1の距離算出部
15 距離算出部
17b カラーフィルタ
18b 第2の撮像部
19b 第2の距離算出部
20 柵
21 物体
22 第3の距離算出部
30 第1の距離画像の画素
40 第2の距離画像の画素
50 第3の距離画像の画素
Claims (6)
受光し、第1の画像を取得する第1の撮像部と、前記発光部が光を照射してから前記第1
の撮像部が前記被写体からの反射光を受光するまでの時間に基づいて、前記第1の画像の
画素ごとに前記被写体までの第1の距離を算出する第1の距離算出部と、を有するTOF
カメラと、
前記TOFカメラに併設され、前記被写体からの光を受光し、第2の画像を取得する第
2の撮像部と、前記第2の撮像部が受光した光に基づいて、前記第2の画像の画素ごとに
前記被写体までの第2の距離を算出する第2の距離算出部と、を有するカラー開口カメラ
と、
前記第1の画像と、前記第2の画像との視差に基づいて画素ごとに前記被写体までの第
3の距離を算出する第3の距離算出部と、
前記第1の距離、前記第2の距離、及び前記第3の距離に基づいて前記被写体までの第
4の距離を算出する距離算出手段と、
を備える撮像装置。 A light emitting unit for emitting light to a subject, a first imaging unit for receiving a reflected light from the subject of light emitted by the light emitting unit, and acquiring a first image, and the light emitting unit for emitting light Then the first
And a first distance calculation unit for calculating a first distance to the subject for each pixel of the first image based on a time until the image pickup unit receives the reflected light from the subject. TOF
With the camera,
The second image pickup unit provided adjacent to the TOF camera, receiving light from the subject, and acquiring a second image; and the light of the second image based on the light received by the second image pickup unit. A second distance calculation unit that calculates a second distance to the subject for each pixel;
A third distance calculation unit that calculates a third distance to the subject for each pixel based on a parallax between the first image and the second image;
Distance calculation means for calculating a fourth distance to the subject based on the first distance, the second distance, and the third distance;
An imaging device comprising:
れ、前記被写体までの距離に基づいて画像にボケと色ずれを生じさせる2分割されたカラ
ーフィルタを有し、
前記TOFカメラと前記カラー開口カメラとは、前記カラーフィルタの分割方向と垂直
な方向に併設されている、
請求項1記載の撮像装置。 The color aperture camera is attached to an opening of a lens that collects light from the subject, and has a color filter divided into two to cause blurring and color deviation in an image based on the distance to the subject.
The TOF camera and the color aperture camera are juxtaposed in a direction perpendicular to the division direction of the color filter.
The imaging device according to claim 1.
前記第1の距離、前記第2の距離、及び前記第3の距離のうちいずれの数値も0でない
有効な数値の場合、前記第1の距離を第4の距離として算出する、
請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。 The distance calculation means
The first distance is calculated as a fourth distance if any of the first distance, the second distance, and the third distance is a valid non-zero value.
The imaging device according to claim 1 or 2.
前記第1の距離又は前記第2の距離のどちらか一方の数値が0でない有効な数値で、か
つ前記第3の距離の数値が0でない有効な数値の場合、前記第3の距離を第4の距離とし
て算出する、
請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像装置。 The distance calculation means
If the numerical value of either the first distance or the second distance is a non-zero effective number and the third distance is an non-zero effective number, the third distance Calculated as the distance of
The imaging device according to any one of claims 1 to 3.
前記第1の距離、前記第2の距離、及び前記第3の距離のそれぞれに対し、重み付けし
た値を用いて前記第4の距離を算出する、
請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。 The distance calculation means
The fourth distance is calculated using weighted values for each of the first distance, the second distance, and the third distance.
The imaging device according to claim 1 or 2.
受光し、第1の画像を取得する第1の撮像部と、を有するTOFカメラと、
前記TOFカメラに併設されており、前記被写体からの光を集光するレンズの開口部に
、前記被写体までの距離に基づいて画像にボケと色ずれを生じさせる、前記TOFカメラ
との併設方向に2分割されたカラーフィルタを有し、第2の画像を取得する第2の撮像部
と、を有するカラー開口カメラとを有する撮像装置で、
前記発光部が光を照射してから前記第1の撮像部が前記被写体からの反射光を受光するま
での時間に基づいて、前記第1の画像の画素ごとに前記被写体までの第1の距離を算出し
、
前記第2の撮像部が受光した光に基づいて、前記第2の画像の画素ごとに前記被写体まで
の第2の距離を算出し、
前記第1の画像と、前記第2の画像との視差に基づいて画素ごとに前記被写体までの第
3の距離を算出し、
前記第1の距離、前記第2の距離、及び前記第3の距離に基づいて前記被写体までの第
4の距離を算出する、
撮像装置の距離算出方法。 A TOF camera including: a light emitting unit that emits light to a subject; and a first imaging unit that receives reflected light from the subject of the light emitted by the light emitting unit and acquires a first image.
In the direction along with the TOF camera, which causes blur and color shift in the image based on the distance to the subject at the opening of the lens that is juxtaposed to the TOF camera and focuses the light from the subject An imaging apparatus having a color aperture camera having a color filter divided into two and a second imaging unit for acquiring a second image;
A first distance to the subject for each pixel of the first image based on a time from when the light emitting unit emits light to when the first imaging unit receives reflected light from the subject Calculate
A second distance to the subject is calculated for each pixel of the second image based on the light received by the second imaging unit,
A third distance to the subject is calculated for each pixel based on the parallax between the first image and the second image,
A fourth distance to the subject is calculated based on the first distance, the second distance, and the third distance.
The distance calculation method of an imaging device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017188178A JP2019066186A (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Imaging apparatus and method for calculating distance of imaging apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021140886A1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Three-dimensional model generation method, information processing device, and program |
-
2017
- 2017-09-28 JP JP2017188178A patent/JP2019066186A/en active Pending
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