TWI437211B - 測程攝影裝置 - Google Patents

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TWI437211B TW099135590A TW99135590A TWI437211B TW I437211 B TWI437211 B TW I437211B TW 099135590 A TW099135590 A TW 099135590A TW 99135590 A TW99135590 A TW 99135590A TW I437211 B TWI437211 B TW I437211B
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Description

測程攝影裝置
本發明涉及用於在成像的區域中識別一物體的測程攝影裝置。
第1圖說明用於測量目標物體(subject of interest,SOI)的三維位置的測程攝影裝置採用三角測量的原理。測程攝影裝置根據以下等式測量SOI的距離Z：
Z=(B×f)/d　(1)
其中B為從兩個視點攝影SOI影像的兩個攝影機的光軸中心(centers of optical axes,COA)之間的底線距離，f為攝影機的透鏡和成像元件之間的焦距，以及d為由攝影機攝影的兩個影像的對應點之間的距離(視差)。
這樣，能輕易地計算關於SOI的三維位置的資訊。測程攝影裝置僅在由兩個攝影機攝影的影像的兩端存在物體的範圍內能計算物體的三維位置。更具體地，測程攝影裝置通過利用攝影的影像的亮度資訊計算三維位置。
當自攝影的影像計算視差時，自不同視角由攝影機攝影的影像分隔為區塊，並且在亮度方面在所述區塊上執行匹配處理。利用該區塊匹配處理的最簡單和最快的方法之一為基於市街區距離計算的方法，該方法利用絕對差總和(sum of absolute difference,SAD)方法自對應像素的絕對值的總和計算對應角，如專利文獻1中所討論。
利用車上攝影機通過攝影機動車前面的物體，需要正向情況的自動識別。專利文獻2討論了通過利用偏振比例資訊使路況或路邊緣的識別實現的技術，這對於單獨使用傳統亮度資訊識別是困難的。根據專利文獻1的技術通過利用視差資訊也使正向情況的三維識別實現。因此，同時需要獲得偏振資訊和視差資訊。
當基於車上攝影機所攝影的影像通過攝影前面的物體期望執行正向情況的自動識別、並基於影像控制機動車時，需要即時處理。
在專利文獻1中，因為通過對亮度資訊(明亮度資訊)執行SAD方法自市街區距離計算視差，如果獲得亮度影像的攝影機沒有相同的敏感度則引起不匹配。如果存在不匹配，視差的計算將受到影響，導致測程錯誤。為了防止該錯誤，已提議各種匹配演算法。一些演算法包含正規化或編碼匹配之前的影像的亮度資訊。然而，該等演算法較為複雜且處理速度可被降低。另一方面，從硬體角度看，可使用一種方法，該方法通過僅選擇具有預定敏感度的那些成像元件或通過校準步驟電控制成像元件的敏感度。然而，該等方法需要用於維持攝影機的統一敏感度的選擇或調整步驟，當大量生產測程攝影裝置時導致費用增加。
當通過將從不同視角由攝影機攝影的亮度影像分隔成區塊計算視差、並然後在該等區塊上執行匹配時，用於視差計算的該等區塊中的影像需要具有足夠的亮度差。例如，如果因為影像太暗影像中沒有亮度差，所有區塊將具有相同特性，從而能引起不匹配。為了避免該不匹配，曝光時間的持續時間可被延長或增益偏移處理可在成像元件上執行，從而可在任意條件下照出具有高敏感度的影像。然而，這導致費用和處理時間的增加。
當單獨使用偏轉比例資訊時，如專利文獻2中所討論，沒有正向環境的深度資訊可獲得，從而很難分離在二維影像中出現重疊的物體。
專利文獻1：日本專利第5-265547A號
專利文獻2：日本專利第2008-122217A號
專利文獻3：日本專利第10-335758A號
本發明可解決先前技術的缺點，一方面，本發明提供一種測程攝影裝置，包括一成像元件，配置以藉由成像一物體來產生具有一相位差的偏振影像；以及一處理單元，配置以利用具有該相位差的該等偏振影像的偏振資訊來執行視差計算。
另一方面，本發明提供一種測程攝影裝置，包括一成像元件，配置以藉由成像一物體來輸出具有一相位差的第一偏振影像資料以及具有另一相位差的第二偏振影像資料；一作動處理單元，該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料係提供至該作動處理單元；一記憶體，連接至該作動處理單元；以及一影像處理單元，連接至該記憶體。該作動處理單元包含第一偏振比例資訊處理單元及第二偏振比例資訊處理單元和一視差計算單元。該第一偏振比例資訊處理單元配置以自該成像元件接收該第一偏振影像資料並配置以計算第一偏振比例資訊影像資料和第一亮度資訊影像資料。該第二偏振比例資訊處理單元配置以自該成像元件接收該第二偏振影像資料並配置以計算第二偏振比例資訊影像資料和第二亮度資訊影像資料。該視差計算單元配置以接收該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料並配置以產生視差資訊影像資料。該記憶體配置以儲存來自該第一偏振比例資訊處理單元及該第二偏振比例資訊處理單元的該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料和該第一亮度資訊影像資料及該第二亮度資訊影像資料、以及來自該視差計算單元的該視差資訊影像資料。該影像處理單元配置以基於儲存於該記憶體中的該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料、該第一亮度資訊影像資料及該第二亮度資訊影像資料、以及該視差資訊影像資料來識別該物體，並配置以基於該視差資訊影像資料來計算該物體的一三維位置。
第2圖說明根據本發明實施例的測程攝影裝置1。測程攝影裝置1包括成像元件2、影像處理器3、以及影像處理電腦4。成像元件2包括第一成像單元21a和由一預定距離從第一成像單元21a間隔分開的第二成像單元21b。影像處理器3包括作動處理單元31以及記憶體32。影像處理器3藉由處理由第一成像單元21a和第二成像單元21b攝影的影像來計算各種影像資料。影像處理電腦4包括MPU(微處理單元)41，該MPU 41可包括用於識別處理、偏振比例資訊控制處理、以及視差計算控制處理的軟體。影像處理電腦4可配置以基於由影像處理器3在高速下提供的影像資料來判定路形或複數個三維物體的三維位置，例如，確認前面行進的汽車或障礙，並執行用於發出碰撞警告的判定處理。
第3圖說明根據本發明實施例的配備有測程攝影裝置1的車輛5。根據本發明，為了識別並監視物體，成像元件2攝影一預定範圍內車輛5外部的物體的影像。影像處理電腦4提供有自速度感應器6和轉向角感應器7的信號，用於檢測車輛5的當前狀態。如果影像處理電腦4判定識別的物體對車輛5造成阻礙，影像處理電腦4可引起警報以顯示在駕駛前面的顯示器8上。優選地，配置以控制促動器和類似物(未顯示)的外部單元(未顯示)可連接至影像處理電腦4，從而車輛5能自動控制以阻止與阻礙碰撞。優選地，成像元件2可安裝在車輛5上適當位置上，從而該成像元件2不擋住駕駛的視野，如在後視鏡後面。雖然第3圖說明分離地佈置的成像元件2、影像處理器3、影像處理電腦4以及成像元件2可組成整合單元。
再次參照第2圖，第一成像單元21a包括第一罩部分22a、第一透鏡部分23a、第一區域分路濾光器24a、以及設置在印刷電路板26a上的第一成像元件25a。第一區域分路濾光器24a包括兩個偏振器區域，配置以傳輸S偏振分量或P偏振分量，將在以後描述。因此，第一區域分路濾光器24a將通過第一透鏡部分23a入射在其上的光分離為S偏振分量光和P偏振分量光。然後S和P偏振分量光入射在第一成像元件25a上。作為反應，第一成像元件25a將第一偏振原始影像資料27a輸出至影像處理器3的作動處理單元31。
第二成像單元21b相似地包括第二罩部分22b、第二透鏡部分23b、第二區域分路濾光器24b、以及設置在印刷電路板26b上的第二成像元件25b。第二區域分路濾光器24b包括兩個偏振器區域，配置以傳輸通過第二透鏡部分23b入射在第二區域分路濾光器24b上的光的S偏振分量或P偏振分量。因此，第二區域分路濾光器24b將光分離為S偏振分量光和P偏振分量光。然後S和P偏振分量光入射在第二成像元件25b上。第二成像元件25b將第二偏振原始影像資料27b輸出至影像處理器3的作動處理單元31。
作動處理單元31包括第一偏振比例資訊處理單元33a和第二偏振比例資訊處理單元33b、以及視差計算單元34。第一偏振比例資訊處理單元33a基於第一偏振原始影像資料27a，根據下列等式(2)藉由計算P偏振分量和S偏振分量的偏振比例PR，產生第一偏振比例(以下稱為“PR”)資訊影像資料35a，並將PR資訊影像資料35a輸出至視差計算單元34和記憶體32。
PR=P/S　(2)
其中P為P偏振分量，以及S為S偏振分量。
為了檢測具有不同相位差之所獲得的偏振分量之間的特性的差異，計算PR。因此，偏振比例PR可根據以下等式(3)至(5)的任意一個計算：
PR=P-S　(3)
PR=(P/S)/(P+S)　(4)
PR=(P-S)/(P+S)　(5)
儘管等式(3)計算差異，但是利用具有相位差的偏振資訊的計算結果共同地稱為偏振比例。
等式(4)和(5)中的分母為正規化部分。或者，正規化可基於P和S之間的差異。儘管P偏振資訊和S偏振資訊用於獲得本實施例的偏振比例資訊，但是可使用圓偏振分量因為此處僅需要有相位差。
第一偏振比例資訊處理單元33a藉由根據下列等式(6)將P偏振分量和S偏振分量加總而產生第一亮度資訊影像資料36a，並將第一亮度資訊影像資料36a輸出至記憶體32。
亮度資訊影像資料=P+S　(6)
另一方面，第二偏振比例資訊處理單元33b基於第二偏振原始影像資料27b藉由計算偏振比例PR而產生第二偏振比例資訊影像資料35b，並將第二偏振比例資訊影像資料35b輸出至視差計算單元34和記憶體32。第二偏振比例資訊處理單元33b也藉由將P和S偏振分量加總而產生第二亮度資訊影像資料36b，並將第二亮度資訊影像資料36b輸出至記憶體32。
視差計算單元34利用第一偏振比例資訊影像資料35a和第二偏振比例資訊影像資料35b，根據下列等式(7)計算影像的影像區塊中亮度差的總數(“RSAD ”)，從而獲得相關評估值。評估該相關評估值，從而相關評估值越小，區塊之間的相關度越高。該評估提供輸出至記憶體32的視差資訊影像資料37。
其中i和j表示區塊中像素位置，以及I和T表示左和右像素的亮度值。
因此，視差計算單元34判定置於圍繞第一偏振比例資訊影像資料35a中欲求得的像素的中心的區塊，並判定第二偏振比例資訊影像資料35b中相同大小的區塊。然後在每次一區塊從另一區塊移位一像素距離時視差計算單元34計算相關值。視差計算單元34判定至具有最大相關區塊的中心的像素的距離作為視差。對第一偏振比例資訊影像資料35a的所有像素(或在像素的一定間距)執行該步驟。對於相關值的計算，使用各種演算法，上述演算法中等式(4)為最常見的實例。根據本發明的方法可應用至許多其他視差計算演算法。
MPU 41通過利用儲存在記憶體32中的視差資訊影像資料37、第一亮度資訊影像資料36a和第二亮度資訊影像資料36b、第一偏振比例資訊影像資料35a和第二偏振比例資訊影像資料35b可配置以執行各種識別處理。
第4圖說明第一(第二)成像單元21a(21b)的第一(第二)區域分路濾光器，顯示該等濾光器如何劃分為兩部分，例如，僅傳輸S偏振分量光的第一偏振器區域241和僅傳輸P偏振分量光的第二偏振器區域242。第一偏振器區域241和第二偏振器區域242由關於在排列第一(第二)成像元件25a(25b)的垂直或橫向方向傾斜一角度的線來劃分，其中第一(第二)成像元件25a(25b)為以矩陣形式垂直和水平排列的方形。第一偏振器區域241和第二偏振成像區域242在橫向方向上可具有等於第一(第二)成像元件25a(25b)的一像素的寬度的寬度。
劃分第一偏振器區域241和第二偏振器區域242的線可傾斜一角度，使得橫向方向上第一(第二)成像元件25a(25b)的一像素的變化對應垂直方向上第一(第二)成像元件25a(25b)的兩像素的變化。因此，偏振比例能被計算而不易受第一(第二)成像元件25a(25b)和第一(第二)區域分路濾光器24a(24b)之間的位置錯誤影響。
第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b的第一偏振器區域241和第二偏振器區域242可包括由光子晶體形成的偏振器。在第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b的第一偏振器區域241中，例如，具有高折射係數的第一透明媒體層244和具有低折射係數的第二透明媒體層245交替放置在具有週期性槽的透明基板243上，並保持介面形狀，如第5圖所說明。第一透明媒體層244和第二透明媒體層245在垂直於透明基板243的槽的X方向具有週期性。第一透明媒體層244和第二透明媒體層245在與槽平行的Y方向上具有一致的形狀，或在X方向具有大於槽的週期的週期的週期性結構，或非週期性結構。該微細週期性結構(光子晶體的)可通過自我複製技術製造具有高重複性和高均一性。
如第6A圖和第6B圖說明，光子晶體的第一偏振器區域241和第二偏振器區域242可具有多層結構，其中兩種或兩種以上透明材料於基板243上在z軸方向交替層疊，該基板243平行於具有垂直於Z軸的X和Y軸的直角坐標系統中的XY平面。該多層結構可包括Ta2 O5 和SiO2 的交替層。第一偏振器區域241和第二偏振器區域242中的層可具有在XY平面中一方向重複的凹形/凸形。
如第6A圖所說明，在第一偏振器區域241中，槽的方向平行於Y軸方向。如第6B圖所說明，在第二偏振器區域242中，槽的方向平行於X軸方向。因此，第一偏振器區域241和第二偏振器區域242的槽的方向相互垂直。從而，第一偏振器區域241和第二偏振器區域242傳輸具有入射在XY平面上的輸入光的垂直偏振方向的偏振分量。第一偏振器區域241和第二偏振器區域242也傳輸等量非偏振分量。
雖然第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b提供有說明實例中的兩種凹形/凸形槽，該等凹形/凸形槽可定向三個或三個以上方向。因此以光子晶體形成第一偏振器區域241和第二偏振器區域242，能達到優越地抵抗由紫外線所造成的降解的效果，從而實現裝置可長時間穩定使用。
藉由控制透明基板243上該等槽的圖案的大小或方向，能自由設計第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b的第一偏振器區域241和第二偏振器區域242的開放區域和傳輸軸。該槽圖案可由各種方法形成，如電子束平板印刷、光刻、干擾曝光以及奈米印刷。在任何一種方法中，槽的方向能在每個微型區域中被高度精確地判定。因此，可形成結合具有不同傳輸軸的微細偏振器的偏振器區域，並且可形成由複數個該微細偏振器排列組成的偏振器。由於僅具有凹/凸圖案的特定區域執行偏振操作，周圍區域可平坦地形成或提供有平面中為等向性的凹/凸圖案，從而周圍區域沒有偏振相依性。在這種情況下，光通過周圍區域傳輸，從而偏振器能僅建構在特定區域內。
第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b分別相鄰地設置於第一成像元件25a和第二成像元件25b。優選地，第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b可利用黏合劑等分別連接到第一成像元件25a和第二成像元件25b，上述第一成像元件25a和第二成像元件25b由模具安裝，濾光器的過濾結構表面面對成像元件表面側。一般而言，自透鏡的光以收斂有限光的型態傳導朝向成像元件。因此，第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b以及第一成像元件25a和第二成像元件25b分別相互隔開，第一區域分路濾光器24a或第二區域分路濾光器24b邊界附近的光可在每個區域產生串音雜訊。藉由分別設置第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b相鄰於第一成像元件25a和第二成像元件25b，該串音能被阻止且成像元件2能穩定執行。
利用第一偏振比例資訊處理單元33a和第二偏振比例資訊處理單元33b自第一偏振原始影像資料27a和第二偏振原始影像資料27b擷取S和P偏振分量，根據等式(2)和(3)產生第一偏振比例資訊影像資料35a和第二偏振比例資訊影像資料35b，以及根據等式(6)產生第一亮度資訊影像資料36a和第二亮度資訊影像資料36b的過程需要大量時間。利用視差計算單元34藉由對第一偏振比例資訊影像資料35a和第二偏振比例資訊影像資料35b執行視差計算而產生視差資訊影像資料37也需要大量時間。
如上所述，藉由利用偏振比例資訊處理單元33a和33b以及視差計算單元34執行複雜計算，很難同時輸出包括第一偏振比例資訊影像資料35a和第二偏振比例資訊影像資料35b、第一亮度資訊影像資料36a和第二亮度資訊影像資料36b、以及視差資訊影像資料37的三種資訊。
第7圖說明同時實現三種資訊的輸出的硬體結構。自第一成像單元21a和第二成像單元21b輸出的第一偏振原始影像資料27a和第二偏振原始影像資料27b分別儲存在第一線路緩衝器91a和第二線路緩衝器91b，一個像素接著另一個像素。因為第一偏振原始影像資料27a和第二偏振原始影像資料27b包含在一個像素接著一個像素的基礎上由第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b獲得的不同偏振分量，需要兩個或兩個以上像素用於計算偏振比例。因此，分別利用儲存在第一線路緩衝器91a和第二線路緩衝器91b中之第一偏振原始影像資料27a和第二偏振原始影像資料27b的2垂直像素×2橫向像素，通過第一偏振比例資訊處理單元33a和第二偏振比例資訊處理單元33b根據等式(1)和(2)執行偏振比例計算。由計算而得到的第一偏振比例資訊影像資料35a和第二偏振比例資訊影像資料35b分別儲存在第一線路緩衝器92a和第二線路緩衝器92b。第一偏振比例資訊處理單元33a和第二偏振比例資訊處理單元33b也計算第一亮度資訊影像資料36a和第二亮度資訊影像資料36b並將該等資料儲存在記憶體32中。
在視差計算資料區塊儲存在第一線路緩衝器92a和第二線路緩衝器92b之後，視差計算單元34讀取資料區塊，如4垂直像素×4橫向像素，並根據等式(7)執行視差計算，從而產生視差資訊影像資料37，然後視差資訊影像資料37儲存在記憶體32中。因此，利用第一線路緩衝器91a、92a和第二線路緩衝器91b、92b執行管線處理，從而計算結果僅以幾個線的延遲儲存在記憶體32中。通過現場可程式閘陣列(FPGA)或專用IC(ASIC)可實現上述處理。該硬體結構使安裝在車輛5上的測程攝影裝置1能夠以即時方式處理資料。
可動態地判定用於視差計算或偏振比例計算的像素大小。在這種情況下，第一線路緩衝器92a和第二線路緩衝器92b也可配置以動態地儲存影像資料。當成像元件包括CMOS感應器時，數個垂直像素×數個橫向像素可動態地分配至該等緩衝器，而不是以線接著線的基礎。依據影像狀態該配置可動態地變化。
第8圖沿著時間軸T說明上述處理的順序。具體地，沿著時間軸T圖解地說明由第一成像單元21a和第二成像單元21b攝影的原始影像271、由第一偏振比例資訊處理單元33a和第二偏振比例資訊處理單元33b產生的亮度影像361和偏振比例影像351、以及由視差計算單元34產生的視差影像371。這裡也說明儲存亮度影像361、偏振比例影像351以及視差影像371的記憶體32。記憶體32可有環緩衝器結構，在該環緩衝器結構中利用如說明的管線方法以即時方式儲存亮度影像361、偏振比例影像351以及視差影像371。實際視差計算需要失真補償處理。因此，利用線路緩衝器在管線處理中可執行適當的補償邏輯。
附件1A說明由安裝在車輛上的左攝影機攝影的亮度資訊影像；附件1B說明由安裝在車輛上的右攝影機攝影的亮度資訊影像；附件1C說明基於亮度資訊影像資料通過執行視差計算而得到的視差影像；以及附件1D說明基於偏振比例資訊影像資料通過執行視差計算而得到的視差影像。
附件1A至附件1D說明在視差計算之前和之後，由分別安裝在車輛5的左側和右側上的測程攝影裝置1的第一成像單元21a和第二成像單元21b得到的影像。附件1A說明由如左攝影機的第一成像單元21a攝影的第一亮度資訊影像。附件1B說明由如右攝影機的第二成像單元21b攝影的第二亮度資訊影像。附件1A和附件1B的影像分別基於第一亮度資訊影像資料36a和第二亮度資訊影像資料36b。在這些實例中，因為第一成像單元21a和第二成像單元21b具有不同敏感性，由第二成像單元21b攝影的第二亮度資訊影像亮於由第一成像單元21a攝影的第一亮度資訊影像。
附件1C說明基於第一亮度資訊影像資料和第二亮度資訊影像資料通過視差計算單元34經由視差計算而得到的視差影像。附件1D說明基於根據等式(5)由第一偏振比例資訊處理單元33a和第二偏振比例資訊處理單元33b計算的第一偏振比例資訊影像資料35a和第二偏振比例資訊影像資料35b，通過視差計算單元34經由視差計算而得到的視差影像。更具體地，附件1C和附件1D的第一視差影像和第二視差影像為基於同時由相同成像裝置2攝影的相同影像根據等式(7)視差計算的結果。
在附件1C的第二視差影像中，可以看到的是路上所有左邊白色線以相同密度表示，在視差計算結果中顯示較大錯誤。為了補償該錯誤，需要在第一成像單元21a和第二成像單元21b上執行敏感度調整處理。然而，即使使用相同情況下攝影的影像，在利用偏振比例在視差計算之後得到的附件1D的第一視差影像中，從近距離至遠距離改變左邊白色線的密度，從而可獲得良好視差影像而無需對第一成像單元21a和第二成像單元21b進行敏感度調整處理。因此，能提高測程攝影裝置1的性能而不用增加費用或測程攝影裝置1的結構複雜性。
第9圖說明根據本發明另一實施例的測程攝影裝置1a。在該實施例中，成像單元21包括透鏡部分23，該透鏡部分使用微透鏡陣列231。根據該實施例，自不同視點的影像利用專有成像單元21能在單成像元件25上聚焦。因此，可降低測程攝影裝置1a的大小和費用。
第10圖說明測程攝影裝置1a的成像單元21的區域分路濾光器24。關於其中設置微透鏡陣列231的方向，僅傳輸S偏振分量光的第一偏振器區域241和僅傳輸P偏振分量光的第二偏振器區域242的條帶(bands)以三個或三個以區域平行交替排列。優選地，第一偏振器區域241和第二偏振器區域242以一個像素接著一個像素基礎上交替排列。因此，藉由平行交替設置第一偏振器區域241和第二偏振器區域242的條帶，能省略水平方向上的內插處理，從而確保水平方向內解析度。此外，因為第一偏振器區域241和第二偏振器區域242的條帶與設置微透鏡陣列231的方向平行排列，所以能準確獲得視差檢測所需的水平方向上的視差影像。
第11圖說明根據本發明又一實施例的測程攝影裝置1b。在該實施例中，S和P偏振分量的影像通過分離成像單元而不是利用上述實施例的第一區域分路濾光器24a和第二區域分路濾光器24b而得到。具體地，測程攝影裝置1b包括左邊成像單元210a和右邊成像單元210b。左邊成像單元210a包括第一左成像單元21aa和第二左成像單元21ab。第一左成像單元21aa包括具有配置以僅傳輸S偏振分量光的第一偏振器區域241的第一左偏振元件24aa。第二左成像單元21ab包括具有配置以僅傳輸P偏振分量光的第二偏振器區域242的第二左偏振元件24ab。右邊成像單元210b包括第一右成像單元21ba和第二右成像單元21bb。第一右成像單元21ba包括具有配置以僅傳輸S偏振分量光的第一偏振器區域241的第一右偏振元件24ba。第二右成像單元21bb包括具有配置以僅傳輸P偏振分量光的第二偏振器區域242的第二右偏振元件24bb。
測程攝影裝置1b消除了需要考慮到幾何定位錯誤以及偏振元件的類似錯誤的需求，並能得到影像的提高解析度，儘管測程攝影裝置1b可能比測程攝影裝置1或1a更昂貴。
優選地，為了獲得更細微的偏振分量或執行立體視差計算，可增加測程攝影裝置1b的左邊和右邊成像單元210a和210b的數目。
第12A圖第12B圖說明線柵型偏振器的實例，其中第一偏振器241和第二偏振器242通過週期性地排列細金屬線244的線段而形成。該偏振器的結構可經常用於電磁波的毫米區域。在線上柵偏振器的說明實例中，足夠小於輸入光的波長的金屬線244的線段以足夠小於輸入光的波長的間距排列。當光入射在該結構的偏振器上時，以習知平行於排列金屬線244線段方向的偏振受反射，而垂直於排列金屬線244線段方向的偏振受傳輸。金屬線244的方向能在相同基板上自一個區域至另一個區域獨立地改變，從而線柵偏振器的特性能基於一個區域接著一個區域而變化。通過利用該特點的優勢，傳輸軸的方向可自一個區域至另一個區域變化。
在製備線柵的一方法中，可在基板上形成金屬薄膜，然後該金屬薄膜可經過平板印刷構成圖案以留下金屬的細線。在另一方法中，可通過平板印刷而在基板內形成槽，之後自垂直於槽的方向並從法線傾斜至基板的方向通過執行真空氣相沉積形成金屬的薄膜(例如從相對於基板表面傾斜的方向)。在真空氣相沉積的情況中，由氣相沉積源發出的粒子沿直線從該源傳送至基板而幾乎不與其他分子或原子碰撞。因此，該薄膜能僅形成在該等槽的凸出部分，而幾乎沒有任何薄膜形成在該等槽的下面(凹面)部分，因為該等粒子被凸出部分所阻擋。因此，通過控制薄膜形成的量，使得金屬薄膜能僅形成在基板上之槽的凸出部分上。
優選地，線柵型偏振器的金屬線可包含鋁或銀。也可使用例如鎢的其他金屬，並可實現相同現象。平板印刷可包括光刻，電子束平板印刷以及X線平板印刷。優選地，為了使用可見光運行，可使用能產生在100nm數量級上的間距之細線的電子束平板印刷或X線平板印刷。雖然可優選地使用真空沉積用於形成金屬的薄膜，假使入射在基板上的粒子的方向性為相對重要，可執行高真空環境濺渡或利用準直儀的準直濺渡。因為如同使用光子晶體的偏振器的情況，線柵型偏振器能通過半導體製程而製造，例如，能準確產生兩個區域的邊界。
儘管參考特定實施例已詳細描述本發明，但是各種修飾和變更不應脫離以下申請專利範圍中描述並限定的本發明的範圍和精神。
本發明基於2009年10月19日提出的日本申請第2009-239946號的優先權，其全部內容以引用方式併入本文中。
1‧‧‧測程攝影裝置
1a‧‧‧測程攝影裝置
1b‧‧‧測程攝影裝置
2‧‧‧成像元件
3‧‧‧影像處理器
4‧‧‧影像處理電腦
5‧‧‧車輛
6‧‧‧速度感應器
7‧‧‧轉向角感應器
8‧‧‧顯示器
21a‧‧‧第一成像單元
21b‧‧‧第二成像單元
21‧‧‧成像單元
21aa‧‧‧第一左成像單元
21ab‧‧‧第二左成像單元
21ba‧‧‧第一右成像單元
21bb‧‧‧第二右成像單元
22a‧‧‧第一罩部分
22b‧‧‧第二罩部分
23a‧‧‧第一透鏡部分
23b‧‧‧第二透鏡部分
23‧‧‧透鏡部分
24a‧‧‧第一區域分路濾光器
24b‧‧‧第二區域分路濾光器
24‧‧‧區域分路濾光器
24aa‧‧‧第一左偏振元件
24ab‧‧‧第二左偏振元件
24ba．．．第一右偏振元件
24bb．．．第二右偏振元件
25a．．．第一成像元件
25b．．．第二成像元件
25．．．單成像元件
26a、26b．．．印刷電路板
27a．．．第一偏振原始影像資料
27b．．．第二偏振原始影像資料
31．．．作動處理單元
32．．．記憶體
33a．．．第一偏振比例資訊處理單元
33b．．．第二偏振比例資訊處理單元
34．．．視差計算單元
35a．．．第一偏振比例資訊影像資料
35b．．．第二偏振比例資訊影像資料
36a．．．第一亮度資訊影像資料
36b．．．第二亮度資訊影像資料
37．．．視差資訊影像資料
41．．．MPU
91a．．．第一線路緩衝器
91b．．．第二線路緩衝器
92a．．．第一線路緩衝器
92b．．．第二線路緩衝器
210a．．．左邊成像單元
210b．．．右邊成像單元
231．．．微透鏡陣列
241．．．第一偏振器區域
242．．．第二偏振器區域
243．．．透明基板
244．．．第一透明媒體層
245‧‧‧第二透明媒體層
271‧‧‧原始影像
351‧‧‧偏振比例影像
361‧‧‧亮度影像
371‧‧‧視差影像
當考慮結合隨後詳細說明時，藉由參考所附圖式可得到本發明的完整理解，圖式中：第1圖說明測量一物體的三維位置的原理；第2圖說明根據本發明實施例的測程攝影裝置；第3圖說明配備有該測程攝影裝置的車輛；第4圖說明根據本發明實施例之區域分路濾光器相對於成像元件的排列；第5圖為區域分路濾光器之偏振器區域的結構的透視圖；第6A圖為說明區域分路濾光器之第一偏振器區域的槽的方向的透視圖；第6B圖為說明區域分路濾光器之第二偏振器區域的槽的方向的透視圖；第6C圖為說明區域分路濾光器的第一偏振器區域和第二偏振器區域之相對排列的透視圖；第7圖為用於實現同時輸出亮度資訊，偏振比例資訊以及視差資訊三種資料的即時處理的結構的方塊圖；第8圖說明用於同時輸出三種資料的即時處理的流程；第9圖說明根據本發明又一實施例的測程攝影裝置；第10圖為第9圖的測程攝影裝置的區域分路濾光器之結構的透視圖；第11圖說明根據本發明另一實施例的測程攝影裝置；第12A圖為根據本發明實施例的第一偏振器區域的透視圖；以及第12B圖為根據本發明實施例的第二偏振器區域的透視圖。
1．．．測程攝影裝置
2．．．成像元件
3．．．影像處理器
4．．．影像處理電腦
21a．．．第一成像單元
21b．．．第二成像單元
22a．．．第一罩部分
22b．．．第二罩部分
23a．．．第一透鏡部分
23b．．．第二透鏡部分
24a．．．第一區域分路濾光器
24b．．．第二區域分路濾光器
25a．．．第一成像元件
25b．．．第二成像元件
26a、26b．．．印刷電路板
27a．．．第一偏振原始影像資料
27b．．．第二偏振原始影像資料
31．．．作動處理單元
32．．．記憶體
34．．．視差計算單元
33a．．．第一偏振比例資訊處理單元
33b．．．第二偏振比例資訊處理單元
35a．．．第一偏振比例資訊影像資料
35b．．．第二偏振比例資訊影像資料
36a．．．第一亮度資訊影像資料
36b．．．第二亮度資訊影像資料
37．．．視差資訊影像資料
41．．．MPU

Claims (10)

  1. 一種測程攝影裝置，包括：一第一成像元件，配置以藉由成像一物體來輸出第一偏振影像資料，以及一第二成像元件，配置以藉由成像一物體來輸出第二偏振影像資料，該第一偏振影像資料與該第二偏振影像資料的相位間具有一相位差，該第一以及該第二成像元件配置在以一預定底線距離相互間隔分開的兩個不同位置；第一以及第二偏振比例資訊處理單元，配置以基於藉由該第一以及該第二成像元件所成像之該第一偏振影像資料以及該第二偏振影像資料分別來計算對應於該第一以及該第二成像元件的第一偏振比例資訊影像資料以及第二偏振比例資訊影像資料；以及一視差計算單元，配置以使用藉由該第一以及該第二偏振比例資訊處理單元計算所得之對應於該第一以及該第二成像元件的該第一偏振比例資訊影像資料以及該第二偏振比例資訊影像資料分別來計算視差。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，進一步包括：一作動處理單元，該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料係提供至該作動處理單元；一記憶體，連接至該作動處理單元；以及一影像處理單元，連接至該記憶體，其中該作動處理單元包含該第一偏振比例資訊處理單元及該第二偏振比例資訊處理單元和該視差計算單元，該第一偏振比例資訊處理單元配置以自該第一成像元件接收該第一偏振影像資料並配置以計算該第一偏振比例資訊影像資料和第一亮度資訊影像資料，該第二偏振比例資訊處理單元配置以自該第二成像元件接收該第二偏振影像資料並配置以計算該第二偏振比例資訊影像資料和第二亮度資訊影像資料，其中該視差計算單元配置以接收該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料並配置以產生視差資訊影像資料，其中該記憶體配置以儲存來自該第一偏振比例資訊處理單元及該第二 偏振比例資訊處理單元的該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料和該第一亮度資訊影像資料及該第二亮度資訊影像資料、以及來自該視差計算單元的該視差資訊影像資料，其中該影像處理單元配置以基於儲存於該記憶體中的該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料、該第一亮度資訊影像資料及該第二亮度資訊影像資料、以及該視差資訊影像資料來識別該物體，並配置以基於該視差資訊影像資料來計算該物體的一三維位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的測程攝影裝置，其中該作動處理單元配置以同時輸出該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料和該第一亮度資訊影像資料及該第二亮度資訊影像資料、以及該視差資訊影像資料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，其中該第一偏振比例資訊處理單元及該第二偏振比例資訊處理單元藉由分別使用該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料的一偏振比例分別計算該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，其中該第一偏振比例資訊處理單元和該第二偏振比例資訊處理單元藉由分別使用該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料之差分別計算該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，其中該第一偏振比例資訊處理單元和該第二偏振比例資訊處理單元藉由分別使用由正規化該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料之一偏振比例所得的資訊分別計算該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，其中該第一偏振比例資訊處理單元和該第二偏振比例資訊處理單元藉由分別使用由正規化該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料之差所得的資訊分別計算該第一偏振比例資訊影像資料及該第二偏振比例資訊影像資料。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，其中該等成像元件以基於各個像素的方式取得該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，其中該等成像元件取 得在一影像中之每一個複數個區域中之該第一偏振影像資料及該第二偏振影像資料。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的測程攝影裝置，其中該等成像元件包含至少兩個該成像元件，配置以自以一預定底線距離相互間隔分開的兩個不同位置來成像該物體。
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