JPH05209730A - 画像処理装置 - Google Patents
画像処理装置Info
- Publication number
- JPH05209730A JPH05209730A JP4016724A JP1672492A JPH05209730A JP H05209730 A JPH05209730 A JP H05209730A JP 4016724 A JP4016724 A JP 4016724A JP 1672492 A JP1672492 A JP 1672492A JP H05209730 A JPH05209730 A JP H05209730A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- focal length
- camera
- zoom lens
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 １台の画像撮像装置を使用して、即ち単眼に
より見え方の違いをなくした相似形の撮像により、物体
の３次元位置等の計測を行うことができるようにしたも
のを提供する。 【構成】 画像を撮像するＴＶカメラ１に画像を拡大及
び縮小させるズームレンズ２を取付け、このズームレン
ズ２の焦点距離を変えて撮像することによって得られる
同一対象物に対する視差のある画像とこの撮像時の各焦
点距離から物体８の計測を行うようにしたことを特徴と
する。
より見え方の違いをなくした相似形の撮像により、物体
の３次元位置等の計測を行うことができるようにしたも
のを提供する。 【構成】 画像を撮像するＴＶカメラ１に画像を拡大及
び縮小させるズームレンズ２を取付け、このズームレン
ズ２の焦点距離を変えて撮像することによって得られる
同一対象物に対する視差のある画像とこの撮像時の各焦
点距離から物体８の計測を行うようにしたことを特徴と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像撮像装置（例えば
ＴＶカメラ）を用いて、物体（被測定物）の３次元位置
や距離等の計測を行うようにした画像処理装置に関す
る。
ＴＶカメラ）を用いて、物体（被測定物）の３次元位置
や距離等の計測を行うようにした画像処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＴＶカメラを使用して物体の３次元位置
や距離等の計測を行うには、共通視野がありかつ視差の
ある２枚以上の画像が必要となる。
や距離等の計測を行うには、共通視野がありかつ視差の
ある２枚以上の画像が必要となる。
【０００３】このため、従来、物体の３次元位置や距離
等の計測には、２台のＴＶカメラを用いて行うステレオ
視が一般に行われていた。即ち、同一焦点距離のレンズ
を夫々取付けた２台のＴＶカメラを、光軸が互いに平行
で俯角が０度となるように、かつ等しい高さに設置して
同一対象物（物体）を２方向から撮像し、この時に得ら
れる２枚の画像から求められる視差によって、物体の３
次元位置や距離等を計測するようになされていた。
等の計測には、２台のＴＶカメラを用いて行うステレオ
視が一般に行われていた。即ち、同一焦点距離のレンズ
を夫々取付けた２台のＴＶカメラを、光軸が互いに平行
で俯角が０度となるように、かつ等しい高さに設置して
同一対象物（物体）を２方向から撮像し、この時に得ら
れる２枚の画像から求められる視差によって、物体の３
次元位置や距離等を計測するようになされていた。
【０００４】この従来例の光学系を図４に示す。ここ
に、ａは２台のＴＶカメラ間の間隔、ｆは各ＴＶカメラ
の焦点距離（共通）、Ｌは撮像面から物体ｍまでの距離
を夫々示し、各ＴＶカメラの光軸は、互いに平行かつ俯
角が０度で、しかも同一高さとなるように設置してあ
り、この光軸と該光軸に向けて物品ｍから降ろした垂線
との交点をＱ1 ，Ｑ2 としている。
に、ａは２台のＴＶカメラ間の間隔、ｆは各ＴＶカメラ
の焦点距離（共通）、Ｌは撮像面から物体ｍまでの距離
を夫々示し、各ＴＶカメラの光軸は、互いに平行かつ俯
角が０度で、しかも同一高さとなるように設置してあ
り、この光軸と該光軸に向けて物品ｍから降ろした垂線
との交点をＱ1 ，Ｑ2 としている。
【０００５】そして、一方のＴＶカメラの撮像面に物体
ｍが撮像された時の位置をｍ1 、このＴＶカメラのレン
ズの中心からこの位置ｍ1 までの距離をｓ1 、他方のＴ
Ｖカメラの撮像面に物体ｍが撮像された時の位置を
ｍ2 、このＴＶカメラのレンズの中心からこの位置ｍ2
までの距離をｓ2 とすると、両者の視差Ｓは、 Ｓ＝ｓ1 〜ｓ2 ＝（線分Ｑ1 ｍ〜線分Ｑ2 ｍ）ｆ／（Ｌ−ｆ） ＝ａ・ｆ／（Ｌ−ｆ） で現され、この式から距離Ｌを求めることができる（例
えば、コンピュータビジョン ４２−４、１９８６年５
月２２日発行等参照）。
ｍが撮像された時の位置をｍ1 、このＴＶカメラのレン
ズの中心からこの位置ｍ1 までの距離をｓ1 、他方のＴ
Ｖカメラの撮像面に物体ｍが撮像された時の位置を
ｍ2 、このＴＶカメラのレンズの中心からこの位置ｍ2
までの距離をｓ2 とすると、両者の視差Ｓは、 Ｓ＝ｓ1 〜ｓ2 ＝（線分Ｑ1 ｍ〜線分Ｑ2 ｍ）ｆ／（Ｌ−ｆ） ＝ａ・ｆ／（Ｌ−ｆ） で現され、この式から距離Ｌを求めることができる（例
えば、コンピュータビジョン ４２−４、１９８６年５
月２２日発行等参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の場合、物体の計測に際して２台のＴＶカメラが必
要であり、このことは、ＴＶカメラ２台を支えることが
できるようにした構造的にかなり複雑でかつ堅牢な雲台
が必要となってしまう。また、ＴＶカメラ２台から生じ
る観測点の違いのため、同一物体の同一点でも画像とし
た時の濃度値が変化し、しかも物体の見え方も違って相
似形にならないため、３次元位置計測を行う際に検出す
る特徴点が限定されてしまうといった問題点があった。
来例の場合、物体の計測に際して２台のＴＶカメラが必
要であり、このことは、ＴＶカメラ２台を支えることが
できるようにした構造的にかなり複雑でかつ堅牢な雲台
が必要となってしまう。また、ＴＶカメラ２台から生じ
る観測点の違いのため、同一物体の同一点でも画像とし
た時の濃度値が変化し、しかも物体の見え方も違って相
似形にならないため、３次元位置計測を行う際に検出す
る特徴点が限定されてしまうといった問題点があった。
【０００７】本発明は上記に鑑み、１台の固定した画像
撮像装置（例えばＴＶカメラ）を使用して、即ち単眼に
より見え方の違いをなくした相似形の撮像により、物体
の３次元位置等の計測を行うことができるようにしたも
のを提供することを目的とする。
撮像装置（例えばＴＶカメラ）を使用して、即ち単眼に
より見え方の違いをなくした相似形の撮像により、物体
の３次元位置等の計測を行うことができるようにしたも
のを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る画像処理装置は、画像を撮像する画像
撮像装置に画像を拡大及び縮小させるズームレンズを取
付け、このズームレンズの焦点距離を変えて撮像するこ
とによって得られる同一対象物に対する拡大率もしくは
縮小率を変化させた画像とこの撮像時の各焦点距離から
物体の計測を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。
め、本発明に係る画像処理装置は、画像を撮像する画像
撮像装置に画像を拡大及び縮小させるズームレンズを取
付け、このズームレンズの焦点距離を変えて撮像するこ
とによって得られる同一対象物に対する拡大率もしくは
縮小率を変化させた画像とこの撮像時の各焦点距離から
物体の計測を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】
【作用】上記のように構成した本発明によれば、ある地
点である焦点距離で撮像することによって得られた画像
と、同地点で他の焦点距離で撮像することによって得ら
れた同一対象物に対する画像とは、対象物の見え方が同
じで大きさが異なる相似形となり、しかもこの相似形の
両画像と撮像時の各焦点距離とから位置計測における未
知数を求めることができる。
点である焦点距離で撮像することによって得られた画像
と、同地点で他の焦点距離で撮像することによって得ら
れた同一対象物に対する画像とは、対象物の見え方が同
じで大きさが異なる相似形となり、しかもこの相似形の
両画像と撮像時の各焦点距離とから位置計測における未
知数を求めることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図３を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１１】図１は、本実施例のブロック図を示すもの
で、画像を撮像するＴＶカメラ１には、画像を拡大及び
縮小するズームレンズ２が取付けられている。このズー
ムレンズ２は、焦点距離移動部３によって、その焦点距
離が移動できるようなされているとともに、焦点距離を
検出する焦点距離検出部４が備えられている。
で、画像を撮像するＴＶカメラ１には、画像を拡大及び
縮小するズームレンズ２が取付けられている。このズー
ムレンズ２は、焦点距離移動部３によって、その焦点距
離が移動できるようなされているとともに、焦点距離を
検出する焦点距離検出部４が備えられている。
【００１２】一方、ＴＶカメラ１には、Ａ／Ｄ変換器５
が接続され、このＡ／Ｄ変換器５には、２枚分の画像を
記憶することができるようにしたフレームメモリ６に接
続されている。これによって、ＴＶカメラ１から出力さ
れる映像信号は、このＡ／Ｄ変換器５によってデジタル
信号に変換されてフレームメモリ６に記憶されるような
されている。
が接続され、このＡ／Ｄ変換器５には、２枚分の画像を
記憶することができるようにしたフレームメモリ６に接
続されている。これによって、ＴＶカメラ１から出力さ
れる映像信号は、このＡ／Ｄ変換器５によってデジタル
信号に変換されてフレームメモリ６に記憶されるような
されている。
【００１３】また、前記フレームメモリ６に書き込まれ
たデータを読み取る中央制御処理装置７が備えられてい
るとともに、この中央制御処理装置７によって前記焦点
距離移動部３に指令が与えられ、かつズームレンズ２の
焦点距離をこの中央制御処理装置７で読み取ることがで
きるようなされている。
たデータを読み取る中央制御処理装置７が備えられてい
るとともに、この中央制御処理装置７によって前記焦点
距離移動部３に指令が与えられ、かつズームレンズ２の
焦点距離をこの中央制御処理装置７で読み取ることがで
きるようなされている。
【００１４】次に上記実施例の使用例について説明す
る。
る。
【００１５】先ず、被測定物たる物体８をＴＶカメラ１
によって撮像するのであるが、この時、撮像前に中央制
御処理装置７によって、ズームレンズ２の焦点距離を焦
点距離検出部４を介して読み込んでおく。そして、撮像
によりＴＶカメラ１から出力される画像信号を、Ａ／Ｄ
変換器５によってデジタル信号に変化し、フレームメモ
リ６に記憶させる。
によって撮像するのであるが、この時、撮像前に中央制
御処理装置７によって、ズームレンズ２の焦点距離を焦
点距離検出部４を介して読み込んでおく。そして、撮像
によりＴＶカメラ１から出力される画像信号を、Ａ／Ｄ
変換器５によってデジタル信号に変化し、フレームメモ
リ６に記憶させる。
【００１６】次に、中央制御処理装置７によって、拠点
距離移動部３に指令を与えて、ズームレンズ２の焦点距
離を変化させ、前記と同様にして、変化後の焦点距離を
読み込むとともにＴＶカメラ１からの画像信号を、Ａ／
Ｄ変換器５を通してフレームメモリ６に記憶させる。
距離移動部３に指令を与えて、ズームレンズ２の焦点距
離を変化させ、前記と同様にして、変化後の焦点距離を
読み込むとともにＴＶカメラ１からの画像信号を、Ａ／
Ｄ変換器５を通してフレームメモリ６に記憶させる。
【００１７】この時の焦点距離を変化させて物体８を撮
像した時の光学系を図２に示す。ここに、Ｏは光学系中
心軸を、ｈは物体８の大きさ（高さ）を、Ｌは撮像面か
ら物体８までの距離を夫々示している。
像した時の光学系を図２に示す。ここに、Ｏは光学系中
心軸を、ｈは物体８の大きさ（高さ）を、Ｌは撮像面か
ら物体８までの距離を夫々示している。
【００１８】そして、１回目に物体８を撮像した時にフ
レームメモリ６に記憶された物体８の大きさをｈs 、こ
の時の焦点距離検出部４により得られた焦点距離を
ｆs 、焦点距離を変えて２回目に物体８を撮像した時に
フレームメモリ６に記憶された物体８の大きさをｈe 、
この時の焦点距離検出部４により得られた焦点距離をｆ
eとすると、これらの関係は、 ｈs ／ｈ＝ｆs ／（Ｌ−ｆs ） ｈe ／ｈ＝ｆe ／（Ｌ−ｆs ） と現すことができ、この式から距離Ｌ及び物体８の大き
さ（高さ）ｈを求めることができる。
レームメモリ６に記憶された物体８の大きさをｈs 、こ
の時の焦点距離検出部４により得られた焦点距離を
ｆs 、焦点距離を変えて２回目に物体８を撮像した時に
フレームメモリ６に記憶された物体８の大きさをｈe 、
この時の焦点距離検出部４により得られた焦点距離をｆ
eとすると、これらの関係は、 ｈs ／ｈ＝ｆs ／（Ｌ−ｆs ） ｈe ／ｈ＝ｆe ／（Ｌ−ｆs ） と現すことができ、この式から距離Ｌ及び物体８の大き
さ（高さ）ｈを求めることができる。
【００１９】物体８の位置を計測するには、物体８の特
徴点を検出して同一点と判断すれば良く、２枚の共通部
分の画像から物体８の特徴点となるエッジや角点等を検
出することによってこれを行うことができる。
徴点を検出して同一点と判断すれば良く、２枚の共通部
分の画像から物体８の特徴点となるエッジや角点等を検
出することによってこれを行うことができる。
【００２０】例えば、図３は、焦点距離を変化させる前
後のフレームメモリ６に記憶された物体８の画像を中央
制御処理装置７によって、ハイパスフィルタの処理を施
して線画像にしたものを示し、物体８の角点である焦点
距離変化前の角点Ｐ11を特徴点として、焦点距離変化後
の画像からこれに対応する角点Ｐ21を検出する場合は、
焦点距離変化前の画像の点＜Ｐ12，Ｐ11，Ｐ14を含む小
領域と、焦点距離変化後の画像の点＜Ｐ22，Ｐ21，Ｐ24
を含む小領域とでの相関を求めて１番相関の高い点を物
体８の同一点として検出することができる。
後のフレームメモリ６に記憶された物体８の画像を中央
制御処理装置７によって、ハイパスフィルタの処理を施
して線画像にしたものを示し、物体８の角点である焦点
距離変化前の角点Ｐ11を特徴点として、焦点距離変化後
の画像からこれに対応する角点Ｐ21を検出する場合は、
焦点距離変化前の画像の点＜Ｐ12，Ｐ11，Ｐ14を含む小
領域と、焦点距離変化後の画像の点＜Ｐ22，Ｐ21，Ｐ24
を含む小領域とでの相関を求めて１番相関の高い点を物
体８の同一点として検出することができる。
【００２１】なお、画像撮像装置としてはＴＶカメラ以
外ビデオカメラ等、ズームレンズを取付けて使用できる
ものであれば何でもよい。
外ビデオカメラ等、ズームレンズを取付けて使用できる
ものであれば何でもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
複数台の画像撮像装置を必要とせずに１台の画像撮像装
置で、即ち単眼によって物体の距離や３次元位置の計測
を行うことができ、これによって画像撮像装置を支える
雲台の構造を１台分の比較的簡単な構造でそれ程堅牢な
ものとする必要をなくすとともに、複数台の画像撮像装
置の観測点の違いから生じる物体の見え方の違いをなく
して、複数画像から物体の特徴となる点を補正処理を施
すことなく検出することができるといった効果がある。
複数台の画像撮像装置を必要とせずに１台の画像撮像装
置で、即ち単眼によって物体の距離や３次元位置の計測
を行うことができ、これによって画像撮像装置を支える
雲台の構造を１台分の比較的簡単な構造でそれ程堅牢な
ものとする必要をなくすとともに、複数台の画像撮像装
置の観測点の違いから生じる物体の見え方の違いをなく
して、複数画像から物体の特徴となる点を補正処理を施
すことなく検出することができるといった効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック構成図。
【図２】同じく、作用の説明に付する光学系を示す図。
【図３】焦点距離を変化させる前後の物体の画像の一例
を示す図。
を示す図。
【図４】従来例の作用の説明に付する光学系を示す図。
１ ＴＶカメラ（画像撮像装置） ２ ズームレンズ ３ 焦点距離移動部 ４ 焦点距離検出部 ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ フレームメモリ ７ 中央制御処理装置 ８ 物体（被測定物）
Claims (1)
- 【請求項１】画像を撮像する画像撮像装置に画像を拡大
及び縮小させるズームレンズを取付け、このズームレン
ズの焦点距離を変えて撮像することによって得られる同
一対象物に対する拡大率もしくは縮小率を変化させた画
像とこの撮像時の各焦点距離から物体の計測を行うよう
にしたことを特徴とする画像処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4016724A JPH05209730A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 画像処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4016724A JPH05209730A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 画像処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209730A true JPH05209730A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11924214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4016724A Pending JPH05209730A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 画像処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05209730A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014122871A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Zong Jing Investment Inc | 測距方法及びコンピュータプログラム製品 |
| CN109443319A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-08 | 联创汽车电子有限公司 | 基于单目视觉的障碍物测距系统及其测距方法 |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4016724A patent/JPH05209730A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014122871A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Zong Jing Investment Inc | 測距方法及びコンピュータプログラム製品 |
| CN109443319A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-08 | 联创汽车电子有限公司 | 基于单目视觉的障碍物测距系统及其测距方法 |
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