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JP3683782B2 - Distance measuring apparatus and method - Google Patents
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JP3683782B2 - Distance measuring apparatus and method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、距離測定装置および方法に係わり、特に、移動しながら被撮影物体を撮影し、当該撮影された被撮影物体の長尺画像に基づき被撮影物体までの距離を測定する距離測定装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、2台のカメラを利用して画像を撮影し、その照合から3次元空間を復元する方法は広く存在する。
エリアセンサカメラ(一般のカメラ)を使用する場合、エリアセンサカメラの解像度が、現実的にはラインセンサと比較して極端に低いので、正確な結果を得にくいという問題がある。
2台のラインセンサカメラを利用して3次元空間を復元する方法も、例えば、特開平11−218417号公報、あるいは、特開平10−153426号公報に記載されているように公知である。
前記特開平11−218417号公報に記載されている方法(以下、第1の方法)は、2台のラインセンサカメラを移動方向とは垂直な方向に、ラインセンサカメラの撮影ラインも同じ方向に重なるように、但し、ある一定距離離して設置して撮影する方法である。
前記特開平10−153426号公報に記載されている方法(以下、第2の方法)は、飛行機やヘリコプターにカメラを2台搭載し、そのカメラ方向を、概ね1台が真下方向、もう1台が走行方向の前方に向けて撮影する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述の第1の方法は、撮影する物体(以下、被撮影物体)が近い場合には、良好な距離測定精度が得られるが、被撮影物体が遠くなり距離が大きくなると、ステレオにおける視差が小さくなり正確な距離測定が困難となるという問題点あった。
前述の第2の方法は、ある被撮影物体が、第1のラインセンサカメラと第2のラインセンサカメラで撮影された場合、撮影された被撮影物体の大きさが、第1のカメラで撮影した方が大きくなる。
このため、特に、被撮影物体が近くに存在する場合、画像の照合を行うときに、撮影された被撮影物体の見かけの大きさが変化して照合が困難であるという問題点あった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、距離測定装置および方法において、各撮影画像撮影手段の移動経路から被撮影物体までの距離が近くても遠くても、正確に、かつ簡単に距離を測定することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、距離測定装置であって、進行方向に垂直な方向に対して撮影角度が同角度で前方向と後方向となるように設置され、移動しながら被撮影物体のライン画像を撮影する2台の画像撮影手段と、前記2台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、撮影位置情報とを対応付けて記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像を、前記画像記憶手段に記憶された位置情報に基づきそのライン画像の撮影時の移動速度を求め、そのときの移動速度に反比例させて伸縮の割合を決定し、移動速度に依存しないライン画像に補正する移動量補正手段と、前記移動量補正手段から出力される、前記移動速度に依存しない各ライン画像を照合し、前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時間方向のずれを求める画像照合手段と、前記画像照合手段から出力される前記時間方向のずれと、前記2台の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前記2台の画像撮影手段の移動経路から前記被撮影物体までの最短距離を計算する距離算出手段とを有することを特徴とする。
【0006】
また、本発明は、距離測定方法であって、進行方向に垂直な方向に対して撮影角度が同角度で前方向と後方向となるように設置された2台の画像撮影手段を移動させながら、当該2台の画像撮影手段により被撮影物体のライン画像を撮影する過程1と、前記2台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、撮影位置情報とを対応付けて画像記憶手段に記憶する過程2と、前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像を、前記画像記憶手段に記憶された位置情報に基づきそのライン画像の撮影時の移動速度を求め、そのときの移動速度に反比例させて伸縮の割合を決定し、移動速度に依存しないライン画像に補正する過程3と、前記過程3で補正された前記移動速度に依存しない各ライン画像間の画像を照合し、前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時間方向のずれを求める過程4と、前記過程4で得られた前記時間方向のずれと、前記2台の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前記2台の画像撮影手段の移動経路から前記被撮影物体までの最短距離を計算する過程5とを有することを特徴とする。
【0007】
発明の好ましい実施の形態では、前記各ライン画像を撮影する撮影ラインは、上下垂直であることを特徴とする。
また、本発明の好ましい実施の形態では、前記2台の画像投影手段は、円周上を移動し、前記撮影方向は、前記円周の中心から前記2台の画像投影手段の撮影位置を結ぶ線に対して互いに対称な方向に向くことを特徴とする。
【0008】
前記手段によれば、各画像撮影手段で得られる各ライン画像間での被撮影物体像の時間方向のずれを求めて、各撮影画像撮影手段の移動経路から被撮影物体までの最短距離を測定するようにしたので、各撮影画像撮影手段の移動経路から被撮影物体までの距離が近くても遠くても、正確に、かつ簡単に距離を測定することが可能となる。
また、前記手段によれば、各画像撮影手段で得られる被撮影物体の各ライン画像は同じ大きさとなるので、各ライン画像間での画像照合処理を簡単にすることが可能となる。
また、前記手段によれば、都市景観のような長尺なステレオ画像を正確に得ることが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1の距離測定方法を説明するための斜視図である。
本実施の形態では、2台のラインセンサカメラを、車両に設置して道路脇の主に建物を撮影し、道路から建物までの距離を測定する場合ついて説明する。
ここで、車両は前方に進むことを想定し、これが移動方向102である。
但し、この移動方向102は、一例であって、これ以外であっても、必要に応じて移動方向とカメラとの関係を維持したまま向きを変えることができる。
図2は、図1において、カメラが搭載された車両が、左から右へ進む場合を真上から見た図に、撮影方向104、およびカメラ方向(105,106)を加えた図である。
【0010】
図1、図2において、101は、ある時点での被撮影物体(ここでは、道路脇の建物)103の撮影位置を示し、この撮影位置101は、時間と共に移動方向102へ移動する。
移動方向102に対して垂直な方向に、被撮影物体103を見た角度が撮影方向104である。
カメラ方向1(105)は、撮影位置101から見た1台目のラインセンサカメラの撮影方向であり、1台目のラインセンサカメラは、撮影方向がカメラ方向1(105)を向くように、撮影方向104からは少し前方向を向けて設置される。
撮影方向104からカメラ方向1への角度がカメラ角度1(107)である。同様に、2台目のラインセンサカメラは、その撮影方向がカメラ方向2(106)を向くように、撮影方向104からカメラ角度2(108)だけ後ろを向けて設置される。
このとき、1台目および2台目のラインセンサカメラとも、その撮影ラインは、図1に示すように、上下に垂直な方向とされる。
なお、撮影ラインは、互いに平行であれば、特に、上下に垂直な方向である必要はない。
また、カメラ角度1(107)と、カメラ角度2(108)とは、同じ角度である。
【0011】
次に、本実施の形態の距離測定方法の手順について説明する。
前述したように、撮影位置101は、順次、移動方向102に沿って移動する。
本実施の形態では、撮影経路、撮影位置、または移動が直線的な場合には基準点からの距離を正確に求め、これを経路データとして蓄積する。
これらの情報を得る具体的方法としては、GPSを利用したり、ジャイロ、ロータリーエンコーダー、速度計などを利用して、前述した情報得ることが可能である。
図3は、本実施の形態の距離測定方法の処理手順を説明するための図である。画像1(301)は1台目のラインセンサカメラで、画像2(302)は2台目のラインセンサカメラで、それぞれ撮影された長尺画像である。
まず、この長尺画像について説明する。
一般的に、ラインセンサカメラは、一定時間毎に1ラインの撮影を行う。
これを時間方向につなぎ合わせ、1枚の画像としたものが長尺画像である。
このため、この長尺画像は、一般的な画像とは異なり、空間を示す軸と時間を示す軸で得られることになる。仮に、これをxとtで示す。
x軸の大きさは、ラインセンサカメラに依存するため一定であり、一般に、センサ数が512から5000程度のラインセンサカメラが利用される。
t方向は、原理的に無制限であり、このため、必要なだけの長い画像が得られる。
以下、各ラインの方向をx方向、長手側をt方向と呼ぶことにする。
【0012】
長尺画像は、一定位置、一定方向にとどまっている場合、あるライン上の1点で得られる値は時間を経てもほとんど変わらない。このため、一種の「筋」が現われる。
ラインセンサカメラが移動しつつ一定時間毎に画像(1ライン)を取り込む場合には、得られる長尺画像に現れるパターンの「幅」、即ち、t方向の変化は、被撮影物体そのものの幅とラインセンサカメラの移動速度に依存することになる。
ラインセンサカメラの移動速度が遅い場合は長尺画像内での「幅」が延び、ラインセンサカメラの移動速度が速い場合は長尺画像内での「幅」が狭くなる。
このように、長尺画像内のパターンの「幅」の伸縮は、ラインセンサカメラの移動速度によって決定される。
位置情報303は、何らかの方法により得られた位置情報であり、この位置情報303は、長尺画像内のパターンの「幅」の伸縮の割合を決定する。
長尺画像に対し、速度に反比例した間引きを行えば、長尺画像は取りこみ速度に依存しないもの(即ち、移動速度に依存しないもの)となる。
この時の1ラインは、撮影条件によリ一意に定まる定数によって、進行方向の距離と直接関連が得られるものとなる。
移動量補正処理309は、前述した処理を実行する。
勿論、予めロータリーエンコーダー等を用いて、長尺画像内のパターンの「幅」と距離とが比例するように補正できていれば、この移動量補正処理309の処理は必要ない。
【0013】
移動量補正画像1(304)および移動量補正画像2(305)は、前記移動量補正処理309により、位置情報303を用いて、それぞれ画像1(301)および画像2(302)の時間方向の縮尺と距離情報と連動させた画像(移動速度に依存しない画像)である。
画像移動量定数(306)は、移動量補正画像1(304)および移動量補正画像2(305)の縮尺と、移動距離とを連動させる係数である。
このように補正して得られた移動量補正画像(以下、補正後の長尺画像という。)は、ある特殊な関係を持つ。
x方向では、物体までの距離が遠いほど小さく、近いほど大きくなる。
t方向では、その大きさは物体のそのものの大きさのみを反映し、物体までの距離の影響はない。
この結果から、長尺画像は縦横比は正しくないものの、一見一般的な画像のように物体が撮影されたものとなる。
画像移動量定数306は、補正後の長尺画像のライン間の距離と、実際の移動距離との対応を記述した定数であり、例えば、1ラインが1mmに対応するといったことを示す。
【0014】
移動量補正画像1(304)と移動量補正画像2(305)とは、画像照合処理310で対応付けが行われる。
画像照合処理310は、移動量補正画像1(304)と移動量補正画像2(305)とを照合して、被撮影物体のt方向のずれを表す距離差分情報307を出力する。
被撮影物体距離計算処理311は、得られた距離差分情報307に基づき、被撮影物体までの撮影方向(図2の104)の距離を計算して、距離計測結果308を出力する。
2枚の補正後の長尺画像に同一物体が映っている場合、その物体は、その距離が違いほどt方向へのずれが大きい。
画像照合処理310での照合は、補正後の長尺画像の1方向、即ち、移動方向(図1の102)のみで行う。
距離差分情報307は、画像移動量定数306によって、直接実空間での距離に対応している。
これによって、撮影位置1(図1の101)と、被撮影物体(図1の103)との間の実際の距離(L)が得られる。
距離差分情報307から、距離計測結果308である撮影位置1(図1の101)と、被撮影物体(図1の103)との間の実際の距離(L)は、下記(1)式により求めることができる。
【数1】

Figure 0003683782
この処理が、被撮影物体距離計算処理311で実行される計算処理である。
【0015】
図4に示すように、道路から異なる距離に2つの建物(210,220)がある場合に、車両200に設置した2台のラインセンサカメラで撮影された長尺画像の補正後の長尺画像を図5に示す。
図5に示す201が、車両200の進行方向に向かって前方を向いている(カメラ方向1)ラインセンサカメラで撮影された補正後の長尺画像、202が、車両200の進行方向の後ろ方向を向いている(カメラ方向2)ラインセンサカメラで撮影された補正後の長尺画像である。
長尺画像201、長尺画像202のどちらも、左が時間的に先に得られた画像、右は時間的に後に得られた画像を示し、車両200の進行方向に向かって前方を向いているラインセンサカメラで撮影された補正後の長尺画像201の方で、先に建物(210,220)が撮影される。
この場合に、建物(210,220)の側面は、どちらか一方のラインセンサカメラでしか撮影されない。
203は、前述の画像照合照合(図3の310)で、対応づけられた建物(210,220)場所を示す。
この図5から理解できるように、距離の違いにより、対応付けられる画像の位置が異なり、遠い建物ほど、得られる長手方向の距離(t方向のずれ)も大きい。
【0016】
前述した移動量補正画像1(304)および移動量補正画像2(305)は、同一の物体を撮影した部分では、局所的な画像としてx方向、t方向共に同じ縮小率で得られることになる。
t方向は、元々物体の大きさを反映している。
そこで、x方向も同じ比率、すなわち、撮影される距離が同じとなることを、図6、図7、図8を用いて説明する。
図6は、移動方向と平行する壁が被撮影物体であると想定した図である。
同図において、401は撮影位置1、402は被撮影物体、403は撮影位置1からの撮影方向、404はカメラ角度1、405はカメラ角度2、406は撮影位置1からカメラ角度1で撮影される位置、407は撮影位置2からカメラ角度2で撮影される位置、408は移動方向、409は撮影位置2、410は撮影位置からの撮影方向、411は撮影位置2からカメラ角度1で撮影される位置、412は撮影位置2からカメラ角度2で撮影される位置、413は同一物体検知距離、414は撮影物体距離である。
【0017】
ここで、カメラ角度1(404)と、カメラ角度2(405)とは同じ角度である。
このため、撮影位置1(401)、撮影位置1(401)からカメラ角度1で撮影される位置406と、撮影位置2(409)とで構成される三角形は二等辺三角形である。
従って、この同一の物体が撮影される距離、即ち、位置406から撮影位置1(401)までの距離と、位置412から撮影位置2(409)までの距離とは同じになる。
つまり、2台のラインセンサカメラから被撮影物体402までの撮影距離は同じとなる。
なお、t方向の大きさは、物体の横方向の大きさにのみ依存する。したがって、2台のラインセンサカメラのいずれでも同じ幅となる。
このため、みかけのx方向の物体縮小率も同じとなり、移動量補正画像1(図3の304)と、移動量補正画像2(図3の305)のライン毎の画像対応づけは、拡大縮小を必要としない簡単な比較で得ることができる。
例えば、単純な差分処理、相関値計算なとが考えられる。
また、ある物体の距離を測定したい場合、その物体はある位置に存在する。
従って、画像対応づけを1ラインで行う必要はなく、一般的な画像処理手法としての対応づけ手法も利用することができる。
【0018】
対応づけが終れば、画像移動量定数(図3の306)から対応づけられた物体の距離を計算できる。
即ち、撮影位置1(401)から撮影物体までの撮影方向403の距離、および撮影位置2(409)から撮影物体までの撮影方向410の距離は、前述の(1)式に示すように、同一物体検知距離413の半分の距離と、カメラ角度1(またはカメラ角度2)のコタンジェント(cot)を掛け合わせた値として計算できる。
撮影された各物体の撮影位置からの距離を撮影できるため、これらの情報を統合すると、撮影位置から撮影された物体までの配置情報が復元できる。
例えば、上から見た場合、道路から建物までの距離が得られるということである。
なお、被撮影物体が移動方向に平行な場合に限らない。
ある被撮影物体を撮影する場合、それぞれのラインセンサカメラで撮影した被撮影物体は異なる位置から撮影されるにも係わらず、同じ距離だけ離れた場所から撮影される。
【0019】
図7は、移動方向とは平行しない被撮影物体を撮影した場合を示す。
同図において、501は移動経路(または、移動ライン)、502は移動方向、503はカメラ角度1、504はカメラ角度2、505は被撮影物体、506は同一物体検知距離1、507は同一物体検知距離2、508は撮影物体距離1、509は撮影物体距離2である。
図7に示す場合でも、撮影された1つの被撮影物体は同じ大きさ画像として得られる。
図8は、その理由を簡易に示した図であり、図7の必要な線のみを抜き出したものである。
3角形ABCおよび3角形DFEは相似の二等辺三角形となる。
このため、ある物体を撮影した場合、常に同じ距離から物体を撮影でき、したがって、同一物体は、同一の大きさで撮影することができる。
このため、撮影された1つの被撮影物体は同じ大きさの画像として得られる。
【0020】
すでに、移動方向の1ラインは、画像移動量定数(図3の306)で記述できるように補正されているため、同一の物体はほぼライン方向および長尺方向にも同一の大きさで撮影される。
画像照合処理310は、以上のようにすでに同一物体が同じ大きさで撮影されているので、移動量補正画像1(図3の304)、および移動量補正画像2(図3の305)との間で、局所的な照合を繰り返すことで画像の対応付けを行うことができる。
なお、被撮影物体の距離が連続しない場合、例えば、図4に示すように、手前の建物が終り、奥の建物が見える場合には、カメラ角度1では撮影できるが、カメラ角度2では撮影できない場所が発生する。
つまり、対応付けが不可能な領域も発生するが、これを想定した対応付けを行えば、対応付けが得られないことが距離の不連続を意味するため、問題は発生しない。
【0021】
図9、図10は、ラインセンサカメラの移動が直進でない場合にも、本実施の形態の距離測定方法が適用可能であることを説明するための図である。
図9は、ラインセンサカメラの移動経路が完全に円弧を描く場合、図10は、ラインセンサカメラの移動経路が円弧でない場合を示している。
この図9、図10において、701,801は撮影位置1、702,802は撮影位置2、703,803は被撮影物体、704,804は撮影物体距離である。
被撮影物体703から撮影位置1(701)および撮影位置2(702)までの距離は、図9に示すように、ラインセンサカメラの移動が円弧である場合は完全に一致する。
しかし、図10のように、ラインセンサカメラの移動が円弧とならない場合は一致しない。
しかし、近似的には円弧と見なせる場合が多く、撮影位置1(801)および2(802)から被撮影物体803までの距離は近似的に等しくなる。
この場合、移動距離ではなく、正確な撮影位置と時間を得ておく必要があることは勿論である。
【0022】
図11は、ラインセンサカメラを実際に二台取りつける場合のラインセンサカメラ方向と配置の可能性を示すものである。
これは、実際には、同一箇所にラインセンサカメラを設置することが不可能であるので、前述した距離測定方法を実現するための補正が可能であることを説明するものである。
この図11に示す補正方法は、時間のずれを利用して、あたかも撮影位置が1点であるように変換するのである。
例えば、図11(a)、(b)に示す例では、ある時点で、カメラ角度2のラインセンサカメラ2から得られる画像は、カメラ角度1のラインセンサカメラ1から得られる画像より、そのカメラ間距離分早く撮影されているとみなして、時間軸を補正する。
同様に、図11(c)、(d)に示す例では、ある時点で、カメラ角度2のラインセンサカメラ2から得られる画像は、カメラ角度1のラインセンサカメラ1から得られる画像より、そのカメラ間距離分遅く撮影されているとみなして、時間軸を補正する。
【0023】
このように、本実施の形態では、各ラインセンサカメラで得られる各ライン画像間での被撮影物体の画像の時間方向のずれを求めて、各ラインセンサカメラの移動経路から被撮影物体までの距離を測定するようにしたので、各ラインセンサカメラの移動経路から被撮影物体までの距離が近くても遠くても、正確に、かつ簡単に距離を測定することが可能となる。
また、各ラインセンサカメラで得られる被撮影物体の各ライン画像は同じ大きさとなるので、各ライン画像間での画像照合処理を簡単にすることが可能となる。
これにより、前述した特開平11−218417号公報に記載の方法に比して、画像処理を単純化することが可能となる。
なお、前述した特開平11−218417号公報には、本実施の形態のように、固定角度の2台のラインセンサカメラを設置することは記載されておらず、しかも、前述した特開平11−218417号公報の方法により、画像処理が単純化するという効果は言及されていない。
【0024】
[実施の形態2]
本実施の形態は、長尺3次元画像を生成する実施の形態である。
本実施の形態では、図12に示すように、2台のラインセンサカメラが、半径Rの円周上を決められた方向に移動する。
また、2台のラインセンサカメラの撮影方向は、常に、円周の接線に垂直方向から前後に角度(θ1)傾いた状態にある。
ここで、撮影点の移動情報は、ロータリーエンコーダーなどにより取得する。次に、撮影点1(901)においてラインセンサカメラ1で撮影され、かつ、撮影点2(902)においてラインセンサカメラ2で撮影された観測点から円周の中心までの距離の計算方法を示す。
図12のように、ラインセンサカメラを設置すると、撮影点1(901)から観測点Mまでの距離と、撮影点2(902)から観測点Mでの距離は等しくなる。
そこで、観測点Mと、撮影点2(902)と、円周の中心で作られる3角形に着目し、観測点Mから円周の中心Oまでの距離Lmを求める。
【0025】
図13は、前記の3角形を示した図であり、交点Pは、観測点Mと撮影点2(902)とを通る直線と、その直線に対する円周の中心Oからの垂線との交点である。
ここで、円周の中心Oから交点Pまでの距離Lpは、下記(2)式で求めることができる。
【数2】
Lp=R×sinθ1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (2)
したがって、観測点Mから円周の中心Oまでの距離Lmは、下記(3)式で求めることができる。
【数3】
Lm=R×sinθ1/sin(θ1−θ2) ・・・・・・・・ (3)
ここで、角度θ1と角度θ2との関係は、常に下記(4)式で表される。
【数4】
0<θ2<θ1<90度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (4)
【0026】
つまり、接線の垂直方向の傾きθ1を定めると、撮影点1(901)でラインセンサカメラ1に写る観測点Mは、撮影点1(901)から円周上で2πR×(2θ1/360)未満の距離の撮影点2(902)でラインセンサカメラ2に必ず撮影される。
このように、観測点Mの探索範囲を限定することができる。
具体的な観測点Mの対応付けの方法は、実施例1と同様である。
これにより、撮影点が円周上を一周すれば、円周中心からの距離の基づく長尺3次元画像を生成することができ、都市景観のような長尺なステレオ画像を正確に得ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0027】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)本発明によれば、各撮影画像撮影手段の移動経路から被撮影物体までの距離が近くても遠くても、正確に、かつ簡単に距離を測定することが可能となる。
(2)本発明によれば、各ライン画像間での画像照合処理を簡単にすることが可能となる。
(3)本発明によれば、都市景観のような長尺なステレオ画像を正確に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の距離測定方法を説明するための斜視図である。
【図2】図1において、カメラが搭載された車両が、左から右へ進む場合を真上から見た図に、撮影方向、およびカメラ方向を加えた図である。
【図3】本発明の実施の形態1の距離測定方法の処理手順を説明するための図である。
【図4】被撮影物体(2つの建物)の一例を示す斜視図である。
【図5】図4に示す2つの建物を、車両に設置した2台のラインセンサカメラで撮影した長尺画像の補正後の長尺画像を示す図である。
【図6】移動方向と平行する被撮影物体(壁)である場合の、本発明の実施の形態1の距離測定方法を説明するための図である。
【図7】移動方向とは平行しない被撮影物体である場合の、本発明の実施の形態1の距離測定方法を説明するための図である。
【図8】図7中の、一部を取り出して示す図である。
【図9】移動経路が円周を描く場合の、本発明の実施の形態1の距離測定方法を説明するための図である。
【図10】被撮影物体が円弧でない場合の、本発明の実施の形態1の距離測定方法を説明するための図である。
【図11】本発明の実施の形態1の距離測定方法において、2台のラインセンサカメラの設置方法の一例を示す図である。
【図12】本発明の実施の形態2の距離測定方法を説明するための図である。
【図13】図12中の、一部を取り出して示す図である。
【符号の説明】
101…撮影位置、102,408,502…移動方向、103,402,505,703,803…被撮影物体、104,403,410…撮影方向、105…カメラ方向1、106…カメラ方向2、107,404,503…カメラ角度1、108,405,504…カメラ角度2、200…車両、201、202…補正後の長尺画像、203…画像照合により対応付けられた場所、210,220…建物、301…画像1、302…画像2、303…位置情報、304…移動量補正画像1、305…移動量補正画像2、306…画像移動量定数、307…距離差分情報、308…距離計測結果、309…移動量補正処理、310…画像照合処理、311…被撮影物体距離計算処理、401,701,801…撮影位置1、406…撮影位置1からカメラ角度1で撮影される位置、407…撮影位置2からカメラ角度2で撮影される位置、409,702,802…撮影位置2、411…撮影位置2からカメラ角度1で撮影される位置、412…撮影位置2からカメラ角度2で撮影される位置、413…同一物体検知距離、414,704,804…撮影物体距離、501…移動経路(または、移動ライン)、506…同一物体検知距離1、507…同一物体検知距離2、508…撮影物体距離1、509…撮影物体距離2、901…撮影点1、902…撮影点2、M…観測点、P…交点。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distance measuring apparatus and method, and more particularly, to a distance measuring apparatus that photographs a captured object while moving and measures the distance to the captured object based on a long image of the captured object. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are a wide variety of methods for capturing an image using two cameras and restoring a three-dimensional space from the collation.
When an area sensor camera (general camera) is used, there is a problem that it is difficult to obtain an accurate result because the resolution of the area sensor camera is actually extremely lower than that of a line sensor.
A method of restoring a three-dimensional space using two line sensor cameras is also known as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-218417 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-153426.
The method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-218417 (hereinafter referred to as “first method”) has two line sensor cameras in a direction perpendicular to the moving direction, and the photographing lines of the line sensor cameras are also in the same direction. In this method, the images are set so as to overlap each other, but separated from each other by a certain distance.
In the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-153426 (hereinafter referred to as “second method”), two cameras are mounted on an airplane or a helicopter. Is a method of taking a picture forward of the traveling direction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The first method described above provides good distance measurement accuracy when the object to be photographed (hereinafter, the object to be photographed) is close. However, when the object to be photographed becomes far and the distance becomes large, the parallax in stereo becomes small. Therefore, there is a problem that accurate distance measurement becomes difficult.
In the second method described above, when a certain object is photographed by the first line sensor camera and the second line sensor camera, the size of the photographed object is photographed by the first camera. If you do it will be bigger.
For this reason, particularly when an object to be photographed is present in the vicinity, when the image is collated, the apparent size of the photographed object to be photographed changes, which makes it difficult to collate.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a distance measuring apparatus and method in which the distance from the moving path of each captured image capturing means to the object to be captured is determined. It is an object of the present invention to provide a technique capable of measuring a distance accurately and easily regardless of whether it is close or far.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
That is, the present invention is a distance measuring device, The shooting angle is the same angle with respect to the direction perpendicular to the traveling direction, and the forward direction and the backward direction. The two image photographing means for photographing the line image of the object to be photographed while moving, the line images photographed by the two image photographing means, and the photographing position information are associated with each other. An image storage means for storing, and each line image stored in the image storage means based on position information stored in the image storage means Find the moving speed at the time of shooting the line image, determine the proportion of expansion and contraction in inverse proportion to the moving speed at that time, A movement amount correction unit that corrects a line image that does not depend on the movement speed, and each line image that is output from the movement amount correction unit and that does not depend on the movement speed are collated, and the object to be photographed between the line images Based on the image collating means for obtaining the deviation of the images in the time direction, the deviation in the time direction output from the image collating means, and the photographing directions of the two image photographing means, the two image photographing means And a distance calculating means for calculating the shortest distance from the moving path to the object to be photographed.
[0006]
Further, the present invention is a distance measuring method, The shooting angle is the same angle with respect to the direction perpendicular to the traveling direction, and the forward direction and the backward direction. While moving the two image photographing means installed in such a manner, the first image photographing means captures a line image of the object to be photographed by the two image photographing means, and each of the two image photographing means photographed by the two image photographing means. The process 2 of associating the line image with the photographing position information and storing it in the image storage means, and each line image stored in the image storage means based on the position information stored in the image storage means Find the moving speed at the time of shooting the line image, determine the proportion of expansion and contraction in inverse proportion to the moving speed at that time, The process 3 for correcting the line image independent of the moving speed is compared with the image between the line images corrected in the process 3 and independent of the moving speed, and the object image between the line images is compared. Based on the process 4 for obtaining the time direction shift, the time direction shift obtained in the process 4 and the shooting direction of the two image shooting means, the moving path of the two image shooting means And a step 5 of calculating the shortest distance to the object to be photographed.
[0007]
Book In a preferred embodiment of the invention, the photographing line for photographing each line image is vertically vertical.
In a preferred embodiment of the present invention, the two image projection means move on a circumference, and the photographing direction connects the photographing positions of the two image projection means from the center of the circumference. It is characterized by being directed in directions symmetric with respect to the line.
[0008]
According to the above means, the time-direction deviation of the captured object image between the line images obtained by the respective image capturing means is obtained, and the shortest distance from the moving path of each captured image capturing means to the captured object is measured. Thus, the distance can be accurately and easily measured regardless of whether the distance from the moving path of each captured image capturing unit to the object to be captured is short or long.
Further, according to the above means, the line images of the object to be photographed obtained by the image photographing means have the same size, so that it is possible to simplify the image matching process between the line images.
Moreover, according to the said means, it becomes possible to acquire a long stereo image like a cityscape correctly.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view for explaining the distance measuring method according to the first embodiment of the present invention.
In the present embodiment, a case will be described in which two line sensor cameras are installed in a vehicle, a building is photographed mainly on the side of the road, and the distance from the road to the building is measured.
Here, it is assumed that the vehicle travels forward, and this is the movement direction 102.
However, the moving direction 102 is an example, and even in other cases, the direction can be changed while maintaining the relationship between the moving direction and the camera as necessary.
FIG. 2 is a diagram in which the shooting direction 104 and the camera direction (105, 106) are added to the view of the vehicle mounted with the camera in FIG.
[0010]
1 and 2, reference numeral 101 denotes a shooting position of an object to be shot (here, a building beside a road) 103 at a certain point in time, and the shooting position 101 moves in a moving direction 102 with time.
An angle when the object 103 is viewed in a direction perpendicular to the moving direction 102 is an imaging direction 104.
The camera direction 1 (105) is the shooting direction of the first line sensor camera viewed from the shooting position 101, and the first line sensor camera is set so that the shooting direction faces the camera direction 1 (105). It is installed with the shooting direction 104 facing slightly forward.
An angle from the photographing direction 104 to the camera direction 1 is a camera angle 1 (107). Similarly, the second line sensor camera is installed with the camera angle 2 (108) facing backward from the shooting direction 104 so that the shooting direction faces the camera direction 2 (106).
At this time, in both the first line sensor camera and the second line sensor camera, the shooting line is in a vertical direction as shown in FIG.
Note that the shooting lines do not have to be vertically vertical as long as they are parallel to each other.
Camera angle 1 (107) and camera angle 2 (108) are the same angle.
[0011]
Next, the procedure of the distance measuring method of this embodiment will be described.
As described above, the photographing position 101 sequentially moves along the moving direction 102.
In this embodiment, when the shooting route, shooting position, or movement is linear, the distance from the reference point is accurately obtained and stored as route data.
As a specific method for obtaining such information, it is possible to obtain the above-described information using a GPS, a gyro, a rotary encoder, a speedometer, or the like.
FIG. 3 is a diagram for explaining a processing procedure of the distance measuring method according to the present embodiment. Image 1 (301) is a long image captured by the first line sensor camera, and image 2 (302) is a long image captured by the second line sensor camera.
First, this long image will be described.
In general, a line sensor camera captures one line at regular time intervals.
A long image is obtained by connecting these in the time direction to form one image.
For this reason, unlike a general image, this long image is obtained with an axis indicating space and an axis indicating time. This is represented by x and t.
The size of the x-axis is constant because it depends on the line sensor camera. In general, a line sensor camera having about 512 to 5000 sensors is used.
The t direction is in principle unlimited, so that as long an image as necessary is obtained.
Hereinafter, the direction of each line is referred to as the x direction, and the long side is referred to as the t direction.
[0012]
When a long image remains in a certain position and in a certain direction, the value obtained at one point on a certain line hardly changes over time. For this reason, a kind of “muscle” appears.
When an image (one line) is captured every certain time while the line sensor camera is moving, the “width” of the pattern appearing in the obtained long image, that is, the change in the t direction is the width of the object to be photographed. It depends on the moving speed of the line sensor camera.
When the moving speed of the line sensor camera is slow, the “width” in the long image is extended, and when the moving speed of the line sensor camera is fast, the “width” in the long image is narrowed.
Thus, the expansion / contraction of the “width” of the pattern in the long image is determined by the moving speed of the line sensor camera.
The position information 303 is position information obtained by some method, and this position information 303 determines the expansion / contraction ratio of the “width” of the pattern in the long image.
If thinning is performed in inverse proportion to the speed of a long image, the long image becomes independent of the capture speed (that is, independent of the moving speed).
One line at this time can be directly related to the distance in the traveling direction by a constant uniquely determined by the shooting conditions.
The movement amount correction process 309 executes the process described above.
Of course, the movement amount correction process 309 is not necessary if the “width” of the pattern in the long image and the distance can be corrected in advance using a rotary encoder or the like.
[0013]
The movement amount correction image 1 (304) and the movement amount correction image 2 (305) are obtained in the time direction of the image 1 (301) and the image 2 (302) by using the position information 303 by the movement amount correction processing 309, respectively. It is an image (an image that does not depend on the moving speed) linked with the scale and distance information.
The image movement amount constant (306) is a coefficient that links the movement distance with the scale of the movement amount correction image 1 (304) and the movement amount correction image 2 (305).
The movement amount corrected image obtained by correcting in this way (hereinafter referred to as a corrected long image) has a special relationship.
In the x direction, the distance to the object is small and the distance is small.
In the t direction, the size reflects only the size of the object itself, and is not affected by the distance to the object.
From this result, although the long image has an incorrect aspect ratio, an object is photographed like a general image at first glance.
The image movement amount constant 306 is a constant describing the correspondence between the distance between the lines of the long image after correction and the actual movement distance, and indicates that, for example, one line corresponds to 1 mm.
[0014]
The movement amount corrected image 1 (304) and the movement amount corrected image 2 (305) are associated with each other in the image matching process 310.
The image collating process 310 collates the movement amount corrected image 1 (304) and the movement amount corrected image 2 (305), and outputs distance difference information 307 representing a deviation in the t direction of the object to be photographed.
The to-be-photographed object distance calculation processing 311 calculates the distance in the photographing direction (104 in FIG. 2) to the to-be-photographed object based on the obtained distance difference information 307, and outputs a distance measurement result 308.
When the same object is shown in the two corrected long images, the difference in the distance between the objects is larger as the distance is different.
The collation in the image collation process 310 is performed only in one direction of the corrected long image, that is, the moving direction (102 in FIG. 1).
The distance difference information 307 directly corresponds to the distance in the real space by the image movement amount constant 306.
Thereby, the actual distance (L) between the photographing position 1 (101 in FIG. 1) and the object to be photographed (103 in FIG. 1) is obtained.
From the distance difference information 307, the actual distance (L) between the photographing position 1 (101 in FIG. 1) and the object to be photographed (103 in FIG. 1), which is the distance measurement result 308, is expressed by the following equation (1). Can be sought.
[Expression 1]
Figure 0003683782
This process is a calculation process executed by the object distance calculation process 311.
[0015]
As shown in FIG. 4, when there are two buildings (210, 220) at different distances from the road, the long image after correction of the long image photographed by the two line sensor cameras installed in the vehicle 200 is shown. Is shown in FIG.
5 is a long image after correction, which is taken by a line sensor camera 201 that is directed forward in the traveling direction of the vehicle 200 (camera direction 1), and 202 is a backward direction in the traveling direction of the vehicle 200. (Camera direction 2) is a long image after correction, which is taken with a line sensor camera.
In both the long image 201 and the long image 202, the left shows an image obtained earlier in time, the right shows an image obtained later in time, and faces forward in the traveling direction of the vehicle 200. The building (210, 220) is first photographed in the corrected long image 201 photographed by the line sensor camera.
In this case, the side surface of the building (210, 220) is photographed only by one of the line sensor cameras.
Reference numeral 203 denotes the location of the building (210, 220) associated with the image collation collation (310 in FIG. 3).
As can be understood from FIG. 5, the position of the associated image differs depending on the distance, and the farther the building, the greater the distance in the longitudinal direction (shift in t direction).
[0016]
The movement amount corrected image 1 (304) and the movement amount corrected image 2 (305) described above are obtained as the local images at the same reduction ratio in the x direction and the t direction in the portion where the same object is photographed. .
The t direction originally reflects the size of the object.
Therefore, it will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8 that the same ratio in the x direction, that is, the same shooting distance is used.
FIG. 6 is a diagram assuming that a wall parallel to the moving direction is an object to be photographed.
In this figure, 401 is a shooting position 1, 402 is an object to be shot, 403 is a shooting direction from the shooting position 1, 404 is a camera angle 1, 405 is a camera angle 2, and 406 is a shooting angle 1 to a camera angle 1. 407 is a position taken from the photographing position 2 at a camera angle 2, 408 is a moving direction, 409 is a photographing position 2, 410 is a photographing direction from the photographing position, 411 is photographed from a photographing position 2 at a camera angle 1. 412 is a position where the camera is photographed at the camera angle 2 from the photographing position 2, 413 is the same object detection distance, and 414 is the photographing object distance.
[0017]
Here, the camera angle 1 (404) and the camera angle 2 (405) are the same angle.
Therefore, the triangle formed by the shooting position 1 (401), the position 406 shot from the shooting position 1 (401) at the camera angle 1 and the shooting position 2 (409) is an isosceles triangle.
Accordingly, the distance at which the same object is photographed, that is, the distance from the position 406 to the photographing position 1 (401) and the distance from the position 412 to the photographing position 2 (409) are the same.
That is, the shooting distance from the two line sensor cameras to the object 402 is the same.
Note that the size in the t direction depends only on the size in the horizontal direction of the object. Accordingly, the two line sensor cameras have the same width.
For this reason, the apparent object reduction ratio in the x direction is the same, and the image correspondence for each line of the movement amount correction image 1 (304 in FIG. 3) and the movement amount correction image 2 (305 in FIG. 3) is enlarged or reduced. Can be obtained with a simple comparison that does not require.
For example, simple difference processing and correlation value calculation can be considered.
When it is desired to measure the distance of a certain object, the object exists at a certain position.
Therefore, it is not necessary to perform image association by one line, and an association method as a general image processing method can also be used.
[0018]
When the association is completed, the distance of the associated object can be calculated from the image movement amount constant (306 in FIG. 3).
That is, the distance in the shooting direction 403 from the shooting position 1 (401) to the shooting object and the distance in the shooting direction 410 from the shooting position 2 (409) to the shooting object are the same as shown in the above-described equation (1). It can be calculated as a value obtained by multiplying the half of the object detection distance 413 by the cotangent (cot) of the camera angle 1 (or camera angle 2).
Since the distance from the photographing position of each photographed object can be photographed, the arrangement information from the photographing position to the photographed object can be restored by integrating these pieces of information.
For example, when viewed from above, the distance from the road to the building can be obtained.
Note that the present invention is not limited to the case where the object to be photographed is parallel to the moving direction.
When a certain object is photographed, the object to be photographed by the respective line sensor cameras is photographed from a location separated by the same distance even though it is photographed from a different position.
[0019]
FIG. 7 shows a case where an object to be photographed that is not parallel to the moving direction is photographed.
In the figure, 501 is a movement path (or movement line), 502 is a movement direction, 503 is a camera angle 1, 504 is a camera angle 2, 505 is an object to be photographed, 506 is the same object detection distance 1, and 507 is the same object. Detection distances 2 and 508 are shooting object distances 1 and 509 are shooting object distances 2.
Even in the case shown in FIG. 7, one photographed object is obtained as an image having the same size.
FIG. 8 is a diagram simply showing the reason, and only the necessary lines in FIG. 7 are extracted.
The triangle ABC and the triangle DFE are similar isosceles triangles.
For this reason, when a certain object is photographed, the object can always be photographed from the same distance, and therefore the same object can be photographed with the same size.
For this reason, one captured object is obtained as an image of the same size.
[0020]
Since one line in the moving direction has already been corrected so as to be described by the image moving amount constant (306 in FIG. 3), the same object is photographed with the same size in both the line direction and the long direction. The
Since the same object has already been photographed with the same size as described above, the image collating process 310 includes the movement amount corrected image 1 (304 in FIG. 3) and the movement amount corrected image 2 (305 in FIG. 3). Images can be associated by repeating local collation between them.
If the distance of the object to be photographed is not continuous, for example, as shown in FIG. 4, when the front building is over and the back building is visible, the camera angle 1 can be photographed, but the camera angle 2 cannot be photographed. A place occurs.
In other words, an area that cannot be associated is generated, but if the association is performed assuming this, the fact that the association is not obtained means discontinuity in distance, and thus no problem occurs.
[0021]
9 and 10 are diagrams for explaining that the distance measurement method of the present embodiment is applicable even when the movement of the line sensor camera is not straight.
FIG. 9 shows a case where the moving path of the line sensor camera completely draws an arc, and FIG. 10 shows a case where the moving path of the line sensor camera is not an arc.
9 and 10, reference numerals 701 and 801 denote photographing positions 1, 702 and 802 denote photographing positions 2, 703 and 803 denote objects to be photographed, and 704 and 804 denote photographing object distances.
As shown in FIG. 9, the distances from the object to be photographed 703 to the photographing position 1 (701) and the photographing position 2 (702) are completely the same when the movement of the line sensor camera is an arc.
However, when the movement of the line sensor camera does not become an arc as shown in FIG.
However, in many cases, it can be regarded approximately as an arc, and the distances from the shooting positions 1 (801) and 2 (802) to the object 803 are approximately equal.
In this case, it is needless to say that it is necessary to obtain an accurate shooting position and time, not the moving distance.
[0022]
FIG. 11 shows line sensor camera directions and arrangement possibilities when two line sensor cameras are actually mounted.
This explains that, in practice, it is impossible to install a line sensor camera at the same location, so that correction for realizing the above-described distance measuring method is possible.
The correction method shown in FIG. 11 uses a time lag to convert as if the shooting position is one point.
For example, in the example shown in FIGS. 11A and 11B, an image obtained from the line sensor camera 2 at the camera angle 2 at a certain point in time is an image obtained from the line sensor camera 1 at the camera angle 1. The time axis is corrected assuming that the image was taken early by the distance.
Similarly, in the example shown in FIGS. 11C and 11D, an image obtained from the line sensor camera 2 at the camera angle 2 at a certain time is more than the image obtained from the line sensor camera 1 at the camera angle 1. The time axis is corrected assuming that the image was taken late by the distance between the cameras.
[0023]
As described above, in this embodiment, the shift in the time direction of the image of the object to be imaged between the line images obtained by each line sensor camera is obtained, and the movement path from each line sensor camera to the object to be imaged is obtained. Since the distance is measured, the distance can be accurately and easily measured regardless of whether the distance from the moving path of each line sensor camera to the object to be photographed is short or long.
In addition, since the line images of the object to be captured obtained by the line sensor cameras have the same size, it is possible to simplify the image matching process between the line images.
This makes it possible to simplify image processing as compared with the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-218417.
Note that the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-218417 does not describe the installation of two line sensor cameras having a fixed angle as in the present embodiment, and the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-218417. The effect of simplifying the image processing by the method of Japanese Patent No. 218417 is not mentioned.
[0024]
[Embodiment 2]
In the present embodiment, a long three-dimensional image is generated.
In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the two line sensor cameras move on the circumference of the radius R in a predetermined direction.
In addition, the photographing directions of the two line sensor cameras are always in a state where the angle (θ1) is tilted back and forth from the direction perpendicular to the circumferential tangent line.
Here, the movement information of the photographing point is acquired by a rotary encoder or the like. Next, a calculation method of the distance from the observation point photographed by the line sensor camera 1 at the photographing point 1 (901) and photographed by the line sensor camera 2 at the photographing point 2 (902) to the center of the circumference will be described. .
As shown in FIG. 12, when the line sensor camera is installed, the distance from the photographing point 1 (901) to the observation point M is equal to the distance from the photographing point 2 (902) to the observation point M.
Therefore, paying attention to the observation point M, the photographing point 2 (902), and the triangle formed by the center of the circumference, the distance Lm from the observation point M to the center O of the circumference is obtained.
[0025]
FIG. 13 is a diagram showing the triangle, and the intersection point P is an intersection of a straight line passing through the observation point M and the photographing point 2 (902) and a perpendicular from the center O of the circumference with respect to the straight line. is there.
Here, the distance Lp from the center O of the circumference to the intersection P can be obtained by the following equation (2).
[Expression 2]
Lp = R × sin θ1 (2)
Therefore, the distance Lm from the observation point M to the center O of the circumference can be obtained by the following equation (3).
[Equation 3]
Lm = R × sin θ1 / sin (θ1-θ2) (3)
Here, the relationship between the angle θ1 and the angle θ2 is always expressed by the following equation (4).
[Expression 4]
0 <θ2 <θ1 <90 degrees (4)
[0026]
That is, when the vertical inclination θ1 of the tangent is determined, the observation point M that appears in the line sensor camera 1 at the photographing point 1 (901) is less than 2πR × (2θ1 / 360) on the circumference from the photographing point 1 (901). The image is always photographed by the line sensor camera 2 at the photographing point 2 (902) at a distance of.
Thus, the search range of the observation point M can be limited.
A specific method for associating observation points M is the same as that in the first embodiment.
Thus, if the shooting point makes a round on the circumference, a long three-dimensional image based on the distance from the circumference center can be generated, and a long stereo image such as a cityscape can be obtained accurately. it can.
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
[0027]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, the distance can be accurately and easily measured regardless of whether the distance from the moving path of each captured image capturing unit to the object to be captured is short or long.
(2) According to the present invention, it is possible to simplify the image matching process between the line images.
(3) According to the present invention, it is possible to accurately obtain a long stereo image such as a cityscape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view for explaining a distance measuring method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram in which a shooting direction and a camera direction are added to a view from the top when a vehicle equipped with a camera travels from left to right in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram for explaining a processing procedure of a distance measuring method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating an example of an object to be photographed (two buildings).
5 is a diagram showing a long image after correction of a long image obtained by photographing the two buildings shown in FIG. 4 with two line sensor cameras installed in the vehicle. FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining the distance measurement method according to the first embodiment of the present invention in the case of an object to be imaged (wall) parallel to the moving direction.
FIG. 7 is a diagram for explaining the distance measurement method according to the first embodiment of the present invention in the case of an object to be photographed that is not parallel to the moving direction.
FIG. 8 is a diagram showing a part extracted from FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram for explaining the distance measuring method according to the first embodiment of the present invention when the moving path draws a circumference.
FIG. 10 is a diagram for explaining the distance measuring method according to the first embodiment of the present invention when the object to be photographed is not an arc.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a method for installing two line sensor cameras in the distance measuring method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining a distance measurement method according to a second embodiment of the present invention.
13 is a diagram showing a part extracted from FIG. 12. FIG.
[Explanation of symbols]
101 ... Shooting position, 102, 408, 502 ... Moving direction, 103, 402, 505, 703, 803 ... Object to be shot, 104, 403, 410 ... Shooting direction, 105 ... Camera direction 1, 106 ... Camera direction 2, 107 , 404, 503 ... Camera angle 1, 108, 405, 504 ... Camera angle 2, 200 ... Vehicle, 201, 202 ... Long image after correction, 203 ... Location associated by image matching, 210, 220 ... Building , 301 ... Image 1, 302 ... Image 2, 303 ... Position information, 304 ... Movement amount correction image 1, 305 ... Movement amount correction image 2, 306 ... Image movement amount constant, 307 ... Distance difference information, 308 ... Distance measurement result 309: Movement amount correction processing, 310: Image collation processing, 311: Object distance calculation processing, 401, 701, 801: Shooting position 1, 406: Shooting The position taken from the position 1 at the camera angle 1, 407... The position taken from the position 2 to the camera angle 2. 409, 702, 802. Position, 412: Position captured at camera angle 2 from shooting position 2, 413: Same object detection distance, 414, 704, 804 ... Shooting object distance, 501 ... Movement path (or movement line), 506 ... Same object detection Distance 1, 507 ... Same object detection distance 2, 508 ... Shooting object distance 1, 509 ... Shooting object distance 2, 901 ... Shooting point 1, 902 ... Shooting point 2, M ... Observation point, P ... Intersection.

Claims (6)

進行方向に垂直な方向に対して撮影角度が同角度で前方向と後方向となるように設置され、移動しながら被撮影物体のライン画像を撮影する2台の画像撮影手段と、
前記2台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、撮影位置情報とを対応付けて記憶する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像を、前記画像記憶手段に記憶された位置情報に基づきそのライン画像の撮影時の移動速度を求め、そのときの移動速度に反比例させて伸縮の割合を決定し、移動速度に依存しないライン画像に補正する移動量補正手段と、
前記移動量補正手段から出力される、前記移動速度に依存しない各ライン画像を照合し、前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時間方向のずれを求める画像照合手段と、
前記画像照合手段から出力される前記時間方向のずれと、前記2台の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前記2台の画像撮影手段の移動経路から前記被撮影物体までの最短距離を計算する距離算出手段とを有することを特徴とする距離測定装置。
Two image photographing means which are set so that the photographing angle is the same angle with respect to the direction perpendicular to the traveling direction and which is the front direction and the rear direction, and which captures the line image of the object to be photographed while moving
Image storage means for storing each line image photographed by the two image photographing means and photographing position information in association with each other;
For each line image stored in the image storage means, the moving speed at the time of shooting the line image is obtained based on the position information stored in the image storage means, and the ratio of expansion and contraction is made inversely proportional to the moving speed at that time. A moving amount correcting means for determining and correcting the line image independent of the moving speed;
Image collating means that collates each line image that is output from the movement amount correcting means and does not depend on the moving speed, and obtains a deviation in time direction of the object image between the line images;
The shortest distance from the moving path of the two image photographing means to the object to be photographed is calculated based on the time direction deviation output from the image collating means and the photographing directions of the two image photographing means. And a distance calculating device.
前記各ライン画像を撮影する撮影ラインは、上下垂直であることを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein a shooting line for shooting each line image is vertically vertical. 前記2台の画像投影手段は、円周上を移動し、
前記撮影方向は、前記円周の中心から前記2台の画像投影手段の撮影位置を結ぶ線に対して互いに対称な方向に向くことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の距離測定装置。
The two image projection means move on the circumference,
3. The distance measurement according to claim 1, wherein the photographing direction is directed in directions symmetrical to each other with respect to a line connecting the photographing positions of the two image projecting units from the center of the circumference. apparatus.
進行方向に垂直な方向に対して撮影角度が同角度で前方向と後方向となるように設置された2台の画像撮影手段を移動させながら、当該2台の画像撮影手段により被撮影物体のライン画像を撮影する過程1と、
前記2台の画像撮影手段で撮影された各ライン画像と、撮影位置情報とを対応付けて画像記憶手段に記憶する過程2と、
前記画像記憶手段に記憶された各ライン画像を、前記画像記憶手段に記憶された位置情報に基づきそのライン画像の撮影時の移動速度を求め、そのときの移動速度に反比例させて伸縮の割合を決定し、移動速度に依存しないライン画像に補正する過程3と、
前記過程3で補正された前記移動速度に依存しない各ライン画像間の画像を照合し、前記各ライン画像間での前記被撮影物体像の時間方向のずれを求める過程4と、
前記過程4で得られた前記時間方向のずれと、前記2台の画像撮影手段の撮影方向とに基づき、前記2台の画像撮影手段の移動経路から前記被撮影物体までの最短距離を計算する過程5とを有することを特徴とする距離測定方法。
While moving the two image photographing means installed so that the photographing angle is the same angle with respect to the direction perpendicular to the traveling direction, the two image photographing means move the object to be photographed. Process 1 of taking a line image,
A step 2 of associating each line image photographed by the two image photographing means with photographing position information in the image storage means;
For each line image stored in the image storage means, the moving speed at the time of shooting the line image is obtained based on the position information stored in the image storage means, and the ratio of expansion and contraction is made inversely proportional to the moving speed at that time. Step 3 for determining and correcting the line image independent of the moving speed;
A step 4 of collating images between the line images that are not dependent on the moving speed corrected in the step 3 to obtain a time-direction shift of the object image between the line images;
Based on the shift in the time direction obtained in the step 4 and the photographing directions of the two image photographing means, the shortest distance from the moving path of the two image photographing means to the object to be photographed is calculated. A distance measuring method comprising: step 5;
前記各ライン画像を撮影する撮影ラインは、上下垂直であることを特徴とする請求項に記載の距離測定方法。The distance measuring method according to claim 4 , wherein a shooting line for shooting each line image is vertically vertical. 前記2台の画像投影手段は、円周上を移動し、
前記撮影方向は、前記円周の中心から前記2台の画像投影手段の撮影位置を結ぶ線に対して互いに対称な方向に向くことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の距離測定方法。
The two image projection means move on the circumference,
6. The distance measurement according to claim 4 , wherein the photographing direction is directed in a direction symmetrical to each other with respect to a line connecting the photographing positions of the two image projecting units from the center of the circumference. Method.
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