JPS6214014A - Range measurement - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To enable the recognition of the three-dimensional arrangement of an object by using a TV camera, summing a plurality of image signals from some different positions with signs alternately inverted and processing the data thus obtained. CONSTITUTION:When the push button 23 of a controller 20 is pressed, a motor 34 displaces a camera 1 to produce a pulse 102. The pulse 102 operates an A/D converter 2, a sign inverter 3 and the like and image data with signs alternately inverted are stored in an image memory 5. The data stored in the memory 5 for every horizontal scanning line are transmitted to a high speed Fourier transformer 6, in which a horizontal direction spatial frequency spectrum is obtained, and the spectrum of the whole screen is calculated by an adder 4. Thus, after a smoothing is conducted on the spectrum by operating a constant data memory 22, a multiplier 11, an interpolator 12 and the like, the spectrum is led to another high speed Fourier transformer 13 to be restored to an original image (point). This procedure is performed on every scanning line and the image of the object being measured is completed on another image memory 14. Therefore, the three-dimensional arrangement of a given object apart from the camera by a given range can be recognized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、物体の三次元配置の距離測定方法に係り、特
に、テレビカメラを用いた三次元構造認識方法に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for measuring the distance of a three-dimensional arrangement of objects, and particularly to a method for recognizing a three-dimensional structure using a television camera.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、映像を用いた三次元構造認識方法としては、次の
様なものが知られていた。第１に自動焦点カメラ等に利
用されているものであるが、反射鏡を動かしながら２つ
の異なった位置の像を比較し、２つの像が最も良く一致
するような反射鏡の角度から像までの距離を決める方法
である。この方法では、視野の中央など特定の点の距離
しかわからず、視野全体の立体構造を知るためには測定
系の角度を変えて、または２つの像を比較する点を変え
て視野を走査する必要があった。Conventionally, the following methods have been known as three-dimensional structure recognition methods using images. First, it is used in autofocus cameras, etc., which compares images at two different positions while moving a reflector, and then selects the angle of the reflector that best matches the two images. This is a method to determine the distance between. With this method, only the distance to a specific point such as the center of the field of view is known; in order to know the three-dimensional structure of the entire field of view, the field of view must be scanned by changing the angle of the measurement system or by changing the point at which the two images are compared. There was a need.

別な方法として２つの視点から得られた二枚の画像をコ
ンピュータで処理して、三次元世界を再現・認識する方
法が検討されている。この方法は、２つの画像の対応す
る点を見つけ、三角側量の原理によって、距離や位置関
係を求めるものであるが、２つの画像の対応する点を見
つけるのが璽しく、複雑なアルゴリズムを必要とする。Another method being considered is a method in which two images obtained from two viewpoints are processed by a computer to reproduce and recognize a three-dimensional world. This method finds corresponding points in two images and calculates the distance and positional relationship using the principle of triangular quantities. I need.

また、距離を求めるべき対象が画像中にあり、それが画
像のどこにあるという高度で複雑な認識アルゴリズムを
組み込まないかぎり、全視野の各点において２つの画像
の比較を行う必要が生じ長い計算時間が必要となる。In addition, unless an advanced and complex recognition algorithm is incorporated to determine if there is an object in the image whose distance is to be determined and where in the image it is, it will be necessary to compare the two images at each point in the entire field of view, which will take a long calculation time. Is required.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、比較的単純な既知のアルゴリズムを組
み合わせて物体の三次元配置を認識できる方法を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a method that can recognize the three-dimensional arrangement of objects by combining relatively simple known algorithms.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、多数の異なった位置からの画像信号を、交互
に符号を変えて加算して一枚の画像を作り、この画像の
空間周波数から被写体までの距離を求め、且つ、特定の
空間周波数の画像データから、その周波数に対応する距
離にある物体の像を得るものである。The present invention creates a single image by adding image signals from many different positions while changing the sign alternately, calculates the distance to the subject from the spatial frequency of this image, and calculates the distance to the subject from the spatial frequency of this image. From the image data of , an image of an object at a distance corresponding to that frequency is obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本実
施例の装置は、テレビカメラ１．ガイド捧３１．送り棒
３２．送りギヤ３３．電動機３４で構成されるテレビカ
メラ移動機構、Ａ／Ｄ変換器２．符号変換器３．加算器
４９画像メモリ５゜高速フーリエ変換器６．加算器７．
ピーク検出器８、乗算器９２表示装！＋！！ｌ　Ｏ，乗
算器１１．補間器１２．高速フーリエ逆変換器１３９画
像メモリ１４、表示用ＣＲＴ１５．定数データメモリ２
２゜タイミングパルス発生器２１．およびコントローラ
２０から成る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The apparatus of this embodiment includes a television camera 1. Guide dedicated 31. Feeding rod 32. Feed gear 33. A television camera moving mechanism composed of an electric motor 34 and an A/D converter 2. Code converter 3. Adder 49 Image memory 5° Fast Fourier transformer 6. Adder 7.
Peak detector 8, multiplier 92 display! +! ! l O, multiplier 11. Interpolator 12. Fast Fourier inverse transformer 139, image memory 14, display CRT 15. Constant data memory 2
2° timing pulse generator 21. and a controller 20.

ガイド棒は水平すなわちテレビカメラの水平走査線方向
に固定されており、テレビカメラ１はこれに沿ってレン
ズ−の方向を変えることなく左右に移動できる。テレビ
カメラにはオネジを切った送り捧３２が取付けてあり、
これには内側がメネジ、外側が歯車となった送りギヤ３
３がはめである。The guide rod is fixed horizontally, that is, in the direction of the horizontal scanning line of the television camera, and the television camera 1 can be moved left and right along this guide rod without changing the direction of the lens. The television camera is equipped with a male-threaded attachment 32.
This has a feed gear 3 with a female thread on the inside and a gear on the outside.
3 is fitting.

この歯車は電動機３４の回転に取り付けである歯車とか
み合っており、また送りギヤは回転はするが、回転軸方
向に動かないようになっているので、電動機が回ると送
りギヤが回り送り棒が移動し、テレビカメラが水平に移
動する。電動機は一定回転数ごとにパルス１０２を発生
する位置信号発生器３５がついている。This gear meshes with a gear attached to the rotation of the electric motor 34, and although the feed gear rotates, it does not move in the direction of the rotation axis, so when the electric motor rotates, the feed gear rotates and the feed rod moves. The TV camera moves horizontally. The electric motor is equipped with a position signal generator 35 that generates a pulse 102 at every constant rotation speed.

テレビカメラ１は、距離によって像がボケないよう被写
界深度を大きくするためレンズを絞っても十分な明るさ
の像が得られるよう感度の高い撮像管が使用しである。The television camera 1 uses a highly sensitive image pickup tube so that a sufficiently bright image can be obtained even when the lens is stopped down to increase the depth of field so that the image does not blur due to distance.

テレビカメラ１の映像信号（輝度信号）はＡ／Ｄ変換器
２に送られてデジタル化される。符号変換器３は映像信
号のデジタル値に負符号をつけることができるものであ
り１画像ごとに正負を反転する。加算器４は、画像メモ
リ５の内容を読み出してこれに送られてきた映像信号を
加えて再び画像メモリに書き込むようになっている。A video signal (luminance signal) from a television camera 1 is sent to an A/D converter 2 and digitized. The code converter 3 is capable of adding a negative sign to the digital value of the video signal, and inverts the sign for each image. The adder 4 reads out the contents of the image memory 5, adds the sent video signal thereto, and writes the contents into the image memory again.

高速フーリエ変換器６は画像メモリ５から送られる各水
平走査線ごとの輝度信号の空間周波数のスペクトルを算
出するものである。加算器７は全水平走査線のスペクト
ルの和を算出するもので画像メモリ全体の空間周波数ス
ペクトルが求められる。ピーク検出器８はスペクトルの
ピーク周波数を求めるもので、加算器７から順次送られ
ている各周波数の振幅値データを一つ前のものと比較し
、新しい振幅値の方が小さい時にその周波数値を出力す
る。この周波数値は、新しい振幅値の方が一つ前のもの
より大きくなるまでホールドされる。The fast Fourier transformer 6 calculates the spatial frequency spectrum of the luminance signal for each horizontal scanning line sent from the image memory 5. The adder 7 calculates the sum of the spectra of all horizontal scanning lines, and the spatial frequency spectrum of the entire image memory is obtained. The peak detector 8 determines the peak frequency of the spectrum. It compares the amplitude value data of each frequency sequentially sent from the adder 7 with the previous one, and when the new amplitude value is smaller, the frequency value is determined. Output. This frequency value is held until the new amplitude value is greater than the previous one.

このようにしてピーク周波数が求められ乗算器９に送ら
れる。乗算器９はピーク周波数の値と定数（後述）の積
を出力するものである。得られた値は表示器１０に表示
される。In this way, the peak frequency is determined and sent to the multiplier 9. The multiplier 9 outputs the product of the peak frequency value and a constant (described later). The obtained value is displayed on the display 10.

乗算器１１は、フーリエ変換して得られた各水平走査線
ごとのスペクトルから特定の周波数成分を取り出し値を
補正するもので、画像の空間周波数スペクトルの各周波
数の振幅と定数データメモリ２２に蓄えられたデータ（
後述）との乗算を行う、補間器１２は、取り出した特定
周波数の間の値を補間してスペクトルのスムージングを
行うものである。得られたスペクトルは高速フーリエ逆
変換器１３により画像信号にもどし、画像メモリ１４に
蓄える。蓄えられた画像データはＣＲＴ１５により表示
される。The multiplier 11 extracts a specific frequency component from the spectrum of each horizontal scanning line obtained by Fourier transform and corrects the value, and stores the amplitude and constant data of each frequency of the spatial frequency spectrum of the image in the memory 22. data (
The interpolator 12, which performs multiplication with (described later), performs spectrum smoothing by interpolating values between extracted specific frequencies. The obtained spectrum is converted back into an image signal by the fast Fourier inverse transformer 13 and stored in the image memory 14. The stored image data is displayed on the CRT 15.

タイミングパルス発生器２１は１画像データ取り込み系
の機器（Ａ／Ｄ変換器２．符号変換Ｗ＃３゜加算器４９
画像メモリ５）が同期して作動するようタイミングパル
スを発生させるものである。コントローラ２０もデータ
処理系（符号５〜１４）が順序よく動くよう起動信号を
発生するだけのもので判定機能・演算機能は持っていな
い。The timing pulse generator 21 is a device for capturing one image data (A/D converter 2, code conversion W#3° adder 49
A timing pulse is generated so that the image memory 5) operates in synchronization. The controller 20 also only generates a start signal so that the data processing systems (numerals 5 to 14) operate in an orderly manner, and does not have a judgment function or arithmetic function.

次に装置の動作について説明する。測定は、コントロー
ラ２０にあるブツシュボタン２３を押すことによって始
められる。ブツシュボタン２３が押されるとクリア信号
１０３が画像メモリ５に送られ過去のデータが消去され
る。また同時に電動機３４に始動信号１０１が送られる
。Next, the operation of the device will be explained. The measurement is initiated by pressing the button 23 on the controller 20. When the button 23 is pressed, a clear signal 103 is sent to the image memory 5 and past data is erased. At the same time, a starting signal 101 is sent to the electric motor 34.

電動機３４が始動するとテレビカメラ１が移動を始め、
また電動機の一定回転数ごとにパルスが発つせられる。When the electric motor 34 starts, the television camera 1 starts moving.
Further, a pulse is generated at each constant rotation speed of the electric motor.

パルスが生じるたびにＡ／Ｄ変換器２．符号変換器３．
加算器４が作動し１画像メモリ５の上には交互に符号を
変えた画像データが蓄積される。この時テレビカメラは
水平（走査線方向）に移動し、且つパルスが発生する間
隔が一定なので、画像メモリ上の画像データは、多数の
少しずつ等間隔に移動した位置から見た空間像が交互に
符号を変えて存在することになる。またテレビカメラが
移動する全行程において発生するパルス数は偶数回とな
るよう調整しである。この時画像メモリ内のデータは次
のようなものである。Each time a pulse occurs, the A/D converter 2. Code converter 3.
The adder 4 operates, and image data with alternating signs are stored on the one-image memory 5. At this time, the television camera moves horizontally (in the scanning line direction), and the pulse generation interval is constant, so the image data on the image memory is an alternating array of aerial images seen from many positions that are moved at equal intervals little by little. It will exist with a different sign. Also, the number of pulses generated during the entire movement of the television camera is adjusted so that it is an even number. At this time, the data in the image memory is as follows.

−例として、被写体が第２図に示すような近距１ＩＩＬ
０にある球と遠距離ＬＴにある三角錐であるとする。テ
レビカメラが移動すると近くにある物体の像はど大きく
動くので、第３図に示すように粗いピッチの球と細かい
ピッチの三角錐の像が画像メモリ上に生じる。無限遠に
あると見なせる背景の像は、カメラが水平移動してもレ
ンズの方向が不変であるため動かず、また正負の回数が
同数なので打消し合って消去される。- For example, if the subject is close-range 1IIL as shown in Figure 2
Assume that there is a sphere at 0 and a triangular pyramid at far distance LT. When the television camera moves, the image of a nearby object moves significantly, so that images of a sphere with a coarse pitch and a triangular pyramid with a fine pitch are created on the image memory, as shown in FIG. The background image, which can be considered to be at infinity, does not move even if the camera moves horizontally because the direction of the lens remains unchanged, and since the number of positive and negative changes is the same, they cancel each other out and are erased.

テレビカメラの水平方向の画角を０９画像の水平方向幅
をＷ、１パルスが発生する間にテレビカメラの動く距離
をαとすると球の像のピッチａ（正の画像と負の画像の
間隔）は Ｌｃ テレビカメラの移動が終わり像の撮影が終わった後デー
タ処理が始まる。コントローラ２０からの信号によって
画像メモリ５から水平走査線ごとのデータが高速フーリ
エ変換器６に送られ水平方向空間周波数スペクトルが求
められる０画面全体のスペクトルが加算器４によって算
出されピーク検出器８に送られる０画像メモリ内の像は
同一の像が等間隔で多数並んだものであるから、第４図
に示すようにそのピッチに応じた周波数成分を持つ、す
なわち球の像の空間周波数ピークは分母の２は交互に正
負の像があることからでてくるものである。If the horizontal angle of view of the television camera is 09, the horizontal width of the image is W, and the distance the television camera moves while one pulse is generated is α, then the pitch of the spherical image is a (the distance between the positive image and the negative image). ) is Lc After the television camera has finished moving and the image has been photographed, data processing begins. Data for each horizontal scanning line is sent from the image memory 5 to the fast Fourier transformer 6 according to a signal from the controller 20, and a horizontal spatial frequency spectrum is obtained.The spectrum of the entire screen is calculated by the adder 4 and sent to the peak detector 8. Since the transmitted images in the 0-image memory are a large number of identical images lined up at equal intervals, they have frequency components according to their pitches, as shown in Figure 4. In other words, the spatial frequency peak of the spherical image is The denominator 2 comes from the fact that there are alternating positive and negative images.

ｅ、Ｗはテレビカメラの定数であり、αはあら２Ｗα かじめ設定した値であるから□を乗算器９のθ 定数としておくことによりピーク周波数ｆ、、！？が乗
算器に送られるので物体までの距離Ｌｃ、　ＬＴが表示
器に表示される。このように本発明によれば、複数の物
体が画面上のどの位置にあっても距離を求めることがで
きる。Since e and W are constants of the television camera, and α is a preset value of 2Wα, by setting □ as the θ constant of the multiplier 9, the peak frequency f,...! ? are sent to the multiplier, so the distances Lc and LT to the object are displayed on the display. As described above, according to the present invention, distances can be determined no matter where a plurality of objects are located on the screen.

物体の像の輝度分布をＰ（ｘ、ｙ）とすると、これを交
互に符号を変えながらピッチａでずらせて８個の和をと
ったものは、Ｘ軸を水平方向としＰａｂ（Ｘ＋　ｙ）＝
猶−１）’Ｐ（ｘ−ｎ　ａ、ｙ）　（３）で与えられる
。これが画像メモリ内にある物体Ｐ　（ｘ、ｙ）の像Ｐ
Ｏｂ　（ｘｅ　ｙ）である、これをフーリエ変換（Ｆで
表わす）するとフーリエ変換の特性から Ｆ（Ｐａｂ（ｘ、ｙ））＝Ｆ（２：（−１）’Ｐ（ｘ−
ｎ　ａ、ｙ）＝Ｅ（１）”ｅ”””Ｆ（Ｐ（ｘ、ｙ））
（４）となる。元の像のフーリエ変換Ｆ（Ｐ（ｘ、ｙ）
）に掛かつている関数 Ｑ、（ｆ）＝Ｅ（−１）”ｅ”””　　　　　　（５）
を計算すると第５図のようになる６本実施例ではテレビ
カメラ移動機構から発生するパルス数は２０個とする。If the brightness distribution of the image of the object is P(x, y), then the sum of 8 images obtained by shifting the luminance distribution by a pitch a while changing the sign alternately is Pab(X+y) with the X axis in the horizontal direction. =
-1)'P(x-n a, y) (3) This is the image P of the object P (x, y) in the image memory
Ob (xe y), and when it is Fourier transformed (represented by F), F(Pab(x, y))=F(2:(-1)'P(x-
n a,y)=E(1)"e"""F(P(x,y))
(4) becomes. Fourier transform of the original image F(P(x,y)
), (f)=E(-1)"e""" (5)
When calculated, the result is as shown in FIG. 5. In this embodiment, the number of pulses generated from the television camera moving mechanism is 20.

すなわち上式でＮ＝２０とした。That is, in the above equation, N=20.

りを持ち、またその奇数倍の高調波も持っていることが
わかる。したがって観測された画像をツーこの奇数倍の
高調波の所に大きなピークがあり、その他の部分では極
めて小さな値となる。ピッチａは（２）式に示したよう
に物体までの距離の関数であるから、異なった距離にあ
る物体の像のフーリエ変換は異なった位置にピークを持
つ。従って距離りに対応した空間周波数のピークだけを
との位置にある物体の像のフーリエ変換だけが得られる
。これを行うには次のような関数ＲＬ（Ｊ）を作ってお
き、空間周波数スペクトルとの積を作れば良い。It can be seen that it also has harmonics that are odd multiples of that value. Therefore, in the observed image, there is a large peak at odd-numbered harmonics, and extremely small values in other parts. Since the pitch a is a function of the distance to the object as shown in equation (2), the Fourier transforms of images of objects at different distances have peaks at different positions. Therefore, only the Fourier transform of the image of the object located at the peak of the spatial frequency corresponding to the distance can be obtained. To do this, create the following function RL(J) and multiply it with the spatial frequency spectrum.

ｅＬ　　　　　　　　　ｅＬ 、　　　　　２Ｗα　　　　　　　２Ｗα＝Ｏ上記以外
　　　　　　（６） ＲＬ（Ｊ）の例を第６図に示す、ここでピークの取り出
し幅として、実数部の係数の絶対値が１以下となるよう
決めたので０．９６，１．０４という数値が現われたも
のである。Ｒ，（ｊ）はＬに依存するが、テレビカメラ
、および撮影ピッチαによって決まる関数なので各種の
Ｌ　（Ｌｌ、　Ｌ□、Ｌ、。eL eL , 2Wα 2Wα=O Other than the above (6) An example of RL(J) is shown in Figure 6.Here, the peak extraction width was determined so that the absolute value of the coefficient of the real part was 1 or less, so 0 The numbers .96 and 1.04 appeared. R, (j) depends on L, but since it is a function determined by the television camera and the shooting pitch α, various L (Ll, L□, L,

・・・）に対して（６）式を計算し、これを離散化した
データが定数データメモリ２２にあらかじめ入っている
。), and the data obtained by discretizing the calculation is stored in the constant data memory 22 in advance.

さてコントローラから信号が画像メモリ５．高速フーリ
エ変換器６．定数データメモリ２２に送られると乗算器
１１には、画像のある走査線の空間周波数スペクトルと
関数Ｒ４、（まずＬ工について行うと仮定）が送られ、
両者の積が作られる。Now, the signal from the controller is sent to the image memory 5. Fast Fourier transformer6. When sent to the constant data memory 22, the spatial frequency spectrum of a certain scanning line of the image and the function R4 (assumed to be performed for the L process first) are sent to the multiplier 11.
The product of both is created.

これにより第７図に示すように、ピークのある部分のス
ペクトルが復元される。この時にＬ１以外の位置にある
物体のスペクトルはピーク位置がＲＬ□と一致しないの
で消えてしまう０次に補間器１２によってスペクトルを
スムージングした後、高速フーリエ逆変換器１３に送り
、元の像Ｐ　（ｘ。As a result, as shown in FIG. 7, the spectrum of the peaked portion is restored. At this time, the spectrum of the object at a position other than L1 disappears because its peak position does not match RL (x.

ｙ）に復元して画像メモリ１４に蓄える。上記の手順を
すべての走査線について行うので画像メモリ上には距ｆ
ｉＬ１の位置にある物体の像が完成する。これがＣＲＴ
１５によって表示される。y) and stored in the image memory 14. Since the above procedure is performed for all scanning lines, the distance f is stored in the image memory.
The image of the object at position iL1 is completed. This is CRT
15.

次に定数データメモリ２２から読み出す関数をＲＬ２と
して同じ処理を行い距離Ｌ２の位置にある物体の像が表
示され、これが各種のＬについて繰りかえされる。Next, the same processing is performed using the function read from the constant data memory 22 as RL2, and an image of the object at a distance L2 is displayed, and this is repeated for each type of L.

以上のように本実施例によれば、第８図に示したごとく
、テレビカメラからある距離のある物体の像を他の位置
にある物体から分離して表示できる。すなわち物体の三
次元配置が認識できる。また以上説明したようにデータ
処理の過程で判断を要する所がなく単純なアルゴリズム
で物体までの距離、三次元配置かもとめられる。As described above, according to this embodiment, as shown in FIG. 8, the image of an object at a certain distance from the television camera can be displayed separately from objects located at other positions. In other words, the three-dimensional arrangement of objects can be recognized. Furthermore, as explained above, there is no need for judgment in the data processing process, and the distance to the object and its three-dimensional arrangement can be determined using a simple algorithm.

本発明の別の実施例を第９図に示す０本実施例では、デ
ータ処理をコンピュータ２４で行っている。またテレビ
カメラ１を移動させる代わりに反射鏡１６を移動させて
同じ効果を出している０反射鏡１６には前記実施例のテ
メビカメラ移動機構と同様な反射鏡移動機構が付いてい
る１反射鏡１６は固定したテレビカメラ１に対して４５
°の角度を保ち、テレビカメラ１に対して前後に移動す
る。被写体は反射鏡に映して撮影されるので、反射鏡を
前後に動かすことにより前記実施例でテレビカメラを水
平方向に移動させたのと同じ像が得られる。Another embodiment of the present invention is shown in FIG. 9. In this embodiment, the computer 24 performs data processing. Also, the same effect is achieved by moving the reflector 16 instead of moving the television camera 1.The reflector 16 is equipped with a reflector moving mechanism similar to the Temebi camera moving mechanism of the previous embodiment.1 Reflector 16 is 45 for fixed TV camera 1
It moves back and forth with respect to the television camera 1 while maintaining an angle of . Since the subject is photographed by being reflected on the reflecting mirror, by moving the reflecting mirror back and forth, the same image as in the previous embodiment can be obtained by moving the television camera in the horizontal direction.

測定開始信号により電動機３４が回転を始め、反射鏡が
動き出す、電動機３４は定回転数のものを使用し、反射
鏡移動速度が一定となるようにしである。撮映された像
は常時Ａ／Ｄ変換器２によリデイジタル信号化されコン
ピュータに送られている。コンピュータは内部のクロッ
クにより一定時間ごとに画像を取り込んでいる。これに
より一定間隔のピッチで水平方向に移動した位置からの
像が得られる。The electric motor 34 starts rotating in response to the measurement start signal, and the reflecting mirror starts moving.The electric motor 34 has a constant rotation speed, so that the moving speed of the reflecting mirror is constant. The captured image is constantly converted into a digital signal by the A/D converter 2 and sent to the computer. A computer captures images at regular intervals using an internal clock. This allows images to be obtained from positions moved in the horizontal direction at regular pitches.

コンピュータ内部に入っているプログラムのフローチャ
ートを第１０図に示す、処理内容は前記実施例でハード
ウェアがしたのと同じである。まず古い画像積算値を消
去し、撮影回数カウンタｎを０とする０次に所定の時間
に画像データＧを取り込む、これを交互に符号を変えな
がら積算していき、所定の回数（ここでは２０回）繰り
返す。FIG. 10 shows a flowchart of the program contained within the computer, and the processing content is the same as that performed by the hardware in the previous embodiment. First, erase the old image integration value, set the number of shots counter n to 0, and then capture the image data G at a predetermined time. times) repeat.

その後得られた画像データを各走査線ごとにフーリエ変
換して空間周波数スペクトルＦ（ｊ’＋ｙ−）を求める
。Thereafter, the obtained image data is Fourier transformed for each scanning line to obtain a spatial frequency spectrum F(j'+y-).

物体までの距離だけがわかればよい場合は（これはコン
ピュータへの人間の入力による）、得られた空間周波数
スペクトルの和をとり、全走査線の合計値をとる０次に
この全走査線のスペクトルの振幅極大値を与える周波数
を検出し、これら値からＬ＝　（２Ｗα／θ）Ｊ、の関
係を用いてそれぞれ距離を算出してプリントする。If only the distance to the object is needed to be known (this is due to human input to the computer), then the resulting spatial frequency spectra are summed and the sum of all scanlines is taken to the 0th order of this total scanline. The frequencies giving the maximum amplitude of the spectrum are detected, and distances are calculated from these values using the relationship L=(2Wα/θ)J and printed.

一方、各距離り、にある物体の画像を表示する場合には
、（５）、（６）式により関数Ｒ，，（ｆ）を求めてお
き、各走査線の空間周波数スペクトルＦ　Ｃｆ、ｙ−）
　　との積を作る。この結果を補間してスムージングし
、さらに逆フーリエ変換して輝度信号に戻す、これを全
走査線について繰り返し、終了後ＣＲＴに表示する。そ
の後火の距離り０．１について同じことを繰り返す、距
離り、の値はあらかじめ定めておいたものでもよいし、
処理段階でコンピュータに入力するようにしてもよい。On the other hand, when displaying an image of an object at each distance, calculate the functions R, , (f) using equations (5) and (6), and calculate the spatial frequency spectrum F Cf,y of each scanning line. −)
Make the product of This result is interpolated, smoothed, and then inversely Fourier transformed back into a luminance signal. This process is repeated for all scanning lines, and after completion is displayed on a CRT. After that, repeat the same process for the fire distance of 0.1.The value of distance may be determined in advance,
It may also be input into a computer at the processing stage.

このように本実施例によれば、簡単な機ｍ構成、単純な
アルゴリズムで画像中の複数物体の距離が求められ、且
つ物体の三次元配置が認識できるという効°果がある。As described above, according to this embodiment, the distances between multiple objects in an image can be determined using a simple machine configuration and a simple algorithm, and the three-dimensional arrangement of objects can be recognized.

本発明はデータ処理アルゴリズムが単純で、複雑な判定
を含まないので、アナログ回路で処理系を構成できる。Since the data processing algorithm of the present invention is simple and does not involve complicated judgments, the processing system can be configured with analog circuits.

第１１図は、アナログ回路を用いて本発明を実施した例
である。FIG. 11 is an example in which the present invention is implemented using an analog circuit.

本実施例では、テレビカメラや鏡を移動させる代わりに
複数個のテレビカメラ１を水平方向（走査線方向）にな
らべ、出力を交互に和と差をとることによりカメラを移
動させたのと同じ効果を出している。これを達成するた
めすべてのテレビカメラが同期して画面の走査を行うよ
う、１台の掃引コントローラ５６の出力が掃引信号に用
いられている。並べられたテレビカメラの出力は交互に
差動増幅器５１の正入力、負入力端子に接続されている
。この出力は微分回路５２を通った後、並列にした狭帯
域フィルター５３および検波回路を通った後、積分回路
５５に入力され、その出力がＣＲＴ１５により表示され
る。ＣＲＴの走査線もテレビカメラのものと同期して掃
引されるよう同一のコントローラ５６から掃引信号を受
けている。In this embodiment, instead of moving a TV camera or a mirror, a plurality of TV cameras 1 are lined up in the horizontal direction (scanning line direction), and the sum and difference of the outputs are taken alternately, which is the same as moving the cameras. It's working. To accomplish this, the output of a single sweep controller 56 is used as a sweep signal so that all television cameras scan the screen in synchronization. The outputs of the arranged television cameras are alternately connected to the positive input terminal and negative input terminal of the differential amplifier 51. This output passes through a differentiating circuit 52, a parallel narrowband filter 53, and a detection circuit, and then is input to an integrating circuit 55, and its output is displayed on the CRT 15. The CRT scan lines also receive sweep signals from the same controller 56 so that they are swept in synchronization with those of the television camera.

フィルター５３の通過周波数は１つの走査線の走査時間
をτとして ２τα となるよう、およびその奇数倍となるよう選んである。The passing frequency of the filter 53 is selected to be 2τα, where the scanning time of one scanning line is τ, and to be an odd multiple thereof.

またＬは見ようとする位置のテレビカメラからの距離で
あり、αはテレビカメラのピッチである。Further, L is the distance from the television camera to the position to be viewed, and α is the pitch of the television camera.

このテレビカメラ群１で物体を撮映すると、差動増幅器
５１からの出力は、前記実施例と同様。When an object is photographed by this television camera group 1, the output from the differential amplifier 51 is the same as in the previous embodiment.

第３図のような、異なった位置から見た像が交互に符号
を変えた重なったものとなる。テレビカメラの走査線出
力は空間周波数が時間的周波数になっているので、この
出力がフィルターを通ると、前記実施例でフーリエ変換
して特定の周波数の情報をとり出したのと同様、特定の
空間周波数の信号だけが得られる。したがってこれを検
波したものを輝度信号としてＣＲＴに表示するので、距
離りの位置の物体の像だけが表示される。なお別な距離
の位置の物体像を得るにはフィルターの通過周波数を変
更する以外に走査線の掃引時間τを代えてもよい、また
実施例では特定の周波数の信号を取り出す過程で低周波
部が除去されてしまうのを防ぐため、微分回路５２を入
れて高周波部を強調し、積分回路５５を用いて元のスペ
クトルにもどしている。As shown in Figure 3, images viewed from different positions are superimposed with alternating signs. The scanning line output of a television camera has a spatial frequency that is a temporal frequency, so when this output passes through a filter, it becomes Only spatial frequency signals are obtained. Therefore, since the detected signal is displayed on the CRT as a luminance signal, only the image of the object at a distant position is displayed. Furthermore, in order to obtain an object image at a position at a different distance, in addition to changing the passing frequency of the filter, the sweep time τ of the scanning line may also be changed. In order to prevent the spectrum from being removed, a differentiating circuit 52 is inserted to emphasize the high frequency part, and an integrating circuit 55 is used to restore the original spectrum.

本実施例によれば、前記実施例で行ったような補間操作
がないので多少分解能で悪くなるが、リアルタイムで特
定の距離にある物体の像が得られるという効果がある。According to this embodiment, since there is no interpolation operation as performed in the previous embodiment, the resolution is somewhat degraded, but it has the effect that an image of an object at a specific distance can be obtained in real time.

異なった位置から見た像を交互に符号を変えて重ね合わ
せる方法は、前記のようなテレビカメラまたは反射鏡を
移動させる方法および多数のテレビカメラを並へる方法
だけでなく第１２図に示すような半透明の反射鏡５７を
用いる方法も可能である。The method of superimposing images viewed from different positions by alternating the signs is shown in Fig. 12, in addition to the method of moving a television camera or reflector as described above and the method of lining up a large number of television cameras. A method using a semi-transparent reflecting mirror 57 is also possible.

この時の各反射鏡の反射率は ｒ、＝− すなわちテレビカメラから遠い方から順に１゜１／２．
１／３．１／４・・とすると各反射鏡からの像の明るさ
が等しくなる０反射鏡からの反射光は交互に「和」用の
カメラ、「差」用のカメラの２台のテレビカメラ１に送
られ、カメラの出力は差動増幅器５１により両者の差が
作られＡ／Ｄ変換器２を経てＣＰＵ内の画像用メモリに
送られる。At this time, the reflectance of each reflecting mirror is r, = -, that is, 1° 1/2.
1/3, 1/4, etc., the brightness of the image from each reflecting mirror is equal.0 The reflected light from the reflecting mirrors is alternately reflected by two cameras, one for "sum" and one for "difference". The output of the camera is sent to the television camera 1, the difference between the two is created by the differential amplifier 51, and the output is sent to the image memory in the CPU via the A/D converter 2.

それ以後のデータ処理は第１０図の、テレビカメラの走
査線コントロールは第１１図の実施例と同様である。The subsequent data processing is the same as in the embodiment shown in FIG. 10, and the scanning line control of the television camera is the same as in the embodiment shown in FIG.

本実施例によれば、可動部もなく２台のテレビカメラを
用いるだけで、異なった位置から見た像を交互に符号を
変えて重ね合わせることができ、Ａ／Ｄ変換器２．コン
ピュータ２４等でデータ処理を行うことにより物体の三
次元配置が認識できる効果がある。According to this embodiment, images viewed from different positions can be superimposed with alternating signs by using only two television cameras without any moving parts, and the A/D converter 2. By processing the data using the computer 24 or the like, there is an effect that the three-dimensional arrangement of objects can be recognized.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、比較的単純な機器または既知のアルゴ
リズムを組み合わせただけで、画像中の複数の物体まで
のテレビカメラからの距離を求めることができ、またテ
レビカメラからある距離にある物体の像を他の位置にあ
る物体から分離して表示できる、すなわち物体の三次元
配置が認識できる効果がある。According to the present invention, it is possible to determine the distances from a television camera to multiple objects in an image using relatively simple equipment or a combination of known algorithms, and to determine the distances of objects at a certain distance from the television camera. This has the effect that images can be displayed separately from objects in other positions, that is, the three-dimensional arrangement of objects can be recognized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例のブロック線図、第２図はＪ
ｆＸ理説明のため仮定した物体の配置図、第３図は画像
メモリの内容の説明図、第４図は周波数分析によって得
られるスペクトルの概略図、第５図は原理を定量的に説
明するための説明図、第６図はデータ処理の使用する関
数形を示す説明図、第７図はデータ処理過程の説明図、
第８図は出力される画像の説明図、第９図は本発明のも
う一つの実施例のブロック線図、第１０図は使用するプ
ログラムのフローチャート、第１１図は別な実施例のブ
ロック線図、第１２図はさらにもう一つの実施例を示す
説明図である。 １・・テレビカメラ、２・・Ａ／Ｄ変換器、３・・・符
号変換器、４・・・加算器、５・・・画像メモリ、６・
・高速フーリエ変換器、７・・・加算器、８・・・ピー
ク検出器、１ｏ・・・表示装置、１１・・乗算器、１２
・・補間器、１３・・・高速フーリエ逆変換器、１４・
・・画像メモリ、１５・・・ＣＲＴ、２０・・コントロ
ーラ、２１・・・タイミングパルス発生器、２２・・・
定数データメモリ。 ３４・・電動機、３５・・・位置償号発生器、１６・・
・反射鏡、２４・・コンピュータ、５１・・・差動増幅
器、５３・・フィルタ、５７・・・半透明の反射鏡。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an explanatory diagram of the contents of the image memory, Figure 4 is a schematic diagram of the spectrum obtained by frequency analysis, Figure 5 is for quantitatively explaining the principle. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the functional form used in data processing, FIG. 7 is an explanatory diagram of the data processing process,
Fig. 8 is an explanatory diagram of an output image, Fig. 9 is a block diagram of another embodiment of the present invention, Fig. 10 is a flow chart of the program used, and Fig. 11 is a block diagram of another embodiment. 12 are explanatory diagrams showing yet another embodiment. 1... Television camera, 2... A/D converter, 3... Code converter, 4... Adder, 5... Image memory, 6...
- Fast Fourier transformer, 7... Adder, 8... Peak detector, 1o... Display device, 11... Multiplier, 12
...Interpolator, 13...Fast Fourier inverse transformer, 14.
...Image memory, 15...CRT, 20...Controller, 21...Timing pulse generator, 22...
Constant data memory. 34...Electric motor, 35...Position compensation signal generator, 16...
-Reflector, 24...Computer, 51...Differential amplifier, 53...Filter, 57...Semi-transparent reflector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、テレビカメラを用いた距離測定方法において、異な
つた位置からの複数の画像信号を符号を交互に反転させ
て和を作つた画像を得、この画像の空間周波数の大きさ
から被写体までの距離を算出することを特徴とする距離
測定法。1. In a distance measurement method using a television camera, an image is obtained by alternately inverting the signs of multiple image signals from different positions and summing them, and the distance to the subject is calculated from the magnitude of the spatial frequency of this image. A distance measurement method characterized by calculating.