JP2010249813A - ３次元距離認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ステレオカメラを利用した３次元距離認識装置を提供する。
【解決手段】本発明の３次元距離認識装置は、測定しようとする選択点の視差を検出するステレオビジョンカメラ１１０と、前記選択点が視差を発生させない物体である場合、パターン柄を発生させて、前記パターン柄を前記選択点に投映させるパターン発生装置１２０とを具備することで、測定しようとする物体が単色の平面や透明な硝子の場合でも、測定しようとする選択支点の距離を正確に認識することができるという長所がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステレオカメラを利用した３次元距離認識装置に関するものであり、より詳細には、測定しようとする選択点が視差(parallax)を発生させない物体である場合でも、正確な距離測定が可能になる３次元距離認識装置に関するものである。

情報通信技術の発展は、文字、音声及び映像を高速処理するデジタル端末機で、２次元映像と音声とを支援するマルチメディアサービスの提供を可能とし、現在、立体的に実感の出るマルチメディアサービスを提供する３次元立体情報通信サービスに対する研究が行われている。

一般に、３次元映像を表現する立体画像は、二つの目を通したステレオ視覚の原理によって実現される。立体感を提供する重要な要因は、人の二つの目が約６５ｍｍ程度離れているために現われるようになる二つの目の視差(parallax)、すなわち、両眼視差(binocular parallax)であると言える。したがって、左右の目がそれぞれ互いに異なる２次元画像を見て、この二つの画像が網膜を通じて脳に伝達すると、脳はこれらを互いに融合して、本来の３次元映像の深さ感と、実際感とを再生する。これは、通常、ステレオグラフィー(stereography)と呼ばれる。

一方、最近、前方にある物体の距離を感知することができるステレオ視覚システムに対する研究が進行している。このようなステレオ視覚システムは、透視変換によって３次元空間を２次元空間にマッピングするステレオカメラ２台を利用して、ステレオカメラの幾何学的な配置から３次元情報を回復するようになる。

上述したような方法で距離情報を求める従来の方法は、２個のカメラを利用して、左側映像データと右側映像データとをそれぞれ得る。このように得た２個の映像データに対してそれぞれ輪郭線検出作業をして、ここで互いにマッチングするポイントを捜すことによって、距離情報を求めることができる。

韓国１０−２００７−００２５４１０Ａ 公報 韓国１０−２００７−０１２２０１４Ａ 公報 韓国１０−２００８−００２７６１６Ａ 公報

しかしながら、測定する物体が白色の壁面である、あるいは透明な硝子である場合には、視差を生じる特徴点がないので、単純なステレオグラフィーの方法では、正確な距離を測定することができないという問題がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、距離を測定しようとする物体が視差を生じる特徴点がない白色の壁面である、あるいは透明な硝子であるような場合でも、正確に距離認識を行うことができる３次元距離認識装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における３次元距離認識装置は、測定しようとする選択点の視差を検出するステレオビジョンカメラと、前記選択点が視差を発生させない物体である場合、パターン柄を発生させて前記選択点に投映するパターン発生装置とを備えることを特徴とする。

本発明の第１態様における３次元距離認識装置は、測定しようとする物体が単色の壁面であるか、透明な硝子である場合でも、測定しようとする選択点の距離を正確に認識することができるという長所がある。

本発明の実施形態おける３次元距離認識装置を概略的に示した図である。

以下では、本発明の具体的な実施形態である３次元距離認識装置について、図面を参照して詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態おける３次元距離認識装置を概略的に示したものである。図１を参照すると、本発明の実施形態における３次元距離認識装置１００は、ステレオビジョンカメラ１１０と、任意のパターン１２５を発生させるパターン発生装置１２０とを具備する。

前記ステレオビジョンカメラ１１０は、規定の間隔を置いて反対位置に配置された基準カメラ１１０ａと比較カメラ１１０ｂとを具備して、前記基準カメラ１１０ａと比較カメラ１１０ｂとは、それぞれＣＭＯＳイメージセンサーを含む。

両方の前記イメージセンサー間の水平距離が(Ｄ)で、前記イメージセンサーと基準カメラ１１０ａまたは比較カメラ１１０ｂのレンズとの垂直距離が(Ｈ)である場合、Ｄ/Ｈの値が大きいほど、深さ情報の分解能は大きくなるが、遠い距離の物体の深さ区分は、不可能になる。反対に、Ｄ/Ｈの値が小さいほど、深さ情報の分解能は小さくなるが、遠い距離の物体の深さ区分は可能になる。

前記パターン発生装置１２０は、光源部１２１、及び、任意のパターン１２５を発生させる駆動部１２３を具備する。前記光源部１２１は、レーザーあるいは発光ダイオード(ＬＥＤ)を利用して、７００ｎｍから１０００ｎｍの波長を有する赤外線を、測定しようとする物体に投映する。ここで、前記波長の赤外線を使用する理由は、単色平面に視差(parallax)を生じる特徴点を人が認識することができないようにして、自然な距離測定ができるのみならず、硝子などの透明な物体で反射する性質があるからである。

前記駆動部１２３は、任意のパターン１２５を発生するように駆動して、例えば、格子(grid)、点(point)、円(circle)、四角形(rectangle)などのパターンを発生させることができる。また、前記駆動部１２３は、パターンの模様のみならず、大きさ、パターンの個数、パターン間の間隔などを調整することができる。

以下、本発明によって、単一平面１５０で測定しようとする選択点の位置(Ｐ)を認識する方法を詳しく説明する。

イメージ全体が白い壁のような単一色の壁面である場合、二つのイメージ上に視差が発生しないので、距離の区分ができない。この場合、本発明の駆動部１２３で任意のパターン１２５を発生させて、光源部１２１のレーザーあるいは発光ダイオード(ＬＥＤ)を利用して、７００ｎｍから１０００ｎｍの波長の赤外線を単一平面に投映すると、格子柄、点(point)などのパターンが形成された特徴点が生ずるようになって、ステレオビジョンカメラ１１０を利用して距離認識ができる。

硝子などの透明物体の場合、赤外線波長が硝子で反射する性質を利用して、前記白の壁面での距離認識と類似な方法で、距離測定を実現することができる。

仮に、測定しようとする物体が特徴点を有していて、視差を発生する場合なら、敢えて前記駆動部１２３を作動する必要はなく、この場合、ステレオビジョンカメラ１１０のみを利用して、物体の距離を測定することができる。

以上、本発明に関する技術思想を添付図面と共に述べたが、これは、本発明の望ましい実施形態を例示的に説明したものであって、本発明を限定するものではない。また、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想の範疇を離脱しない範囲内で、多様な変形及び模倣が可能であることは明白な事実である。

１００ ３次元距離認識装置、 １１０ ステレオビジョンカメラ、
１１０ａ 基準カメラ、 １１０ｂ 比較カメラ、 １２０ パターン発生装置、
１２１ 光源部、 １２３ 駆動部、 １２５ 任意のパターン、
１５０ 単一平面。

Claims (7)

1. 測定しようとする選択点の視差を検出するステレオビジョンカメラと、
   前記選択点が視差を発生させない物体である場合、パターン柄を発生して前記選択点に投映するパターン発生装置と、
   を備えたことを特徴とする３次元距離認識装置。
2. 前記パターン発生装置は、光源部、及びパターンを発生させる駆動部を備えた、請求項１に記載の３次元距離認識装置。
3. 前記光源部は、レーザーまたは発光ダイオード(ＬＥＤ)を利用して、７００ｎｍから１０００ｎｍの波長の光を放出する、請求項２に記載の３次元距離認識装置。
4. 前記パターンは、格子、点、円、四角形形状のうちでいずれかひとつである、請求項２に記載の３次元距離認識装置。
5. 前記駆動部は、パターンの模様、大きさ、個数、間隔を制御する、請求項２に記載の３次元距離認識装置。
6. 前記ステレオビジョンカメラは、ＣＭＯＳイメージセンサーをそれぞれ含む基準カメラ及び比較カメラを備える、請求項１に記載の３次元距離認識装置。
7. 前記物体は、単一色の壁面または透明な物体である、請求項１に記載の３次元距離認識装置。

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