JP2008196891A - 多眼カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置を用いて被写体までの距離情報を得る装置において、故障が生じた撮像装置があっても機能を維持させる。
【解決手段】３以上の複数の撮像装置を配置し、２台を１組とする所定数の組を複数の撮像装置から選択して被写体までの距離を測定するものであり、複数の撮像装置の映像データを監視して故障を検出する故障検出手段と、故障検出手段が故障を検出した撮像装置を除いて残った撮像装置の組により被写体までの距離を測定する距離演算装置からなる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、撮像装置を用いて被写体までの距離情報を得る装置に関し、特に複数の撮像装置を用いる多眼カメラに関するものである。

従来、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどの撮像装置を用いてステレオ画像処理装置を構成し、被写体までの距離情報を得る装置として、前記撮像装置を２式使用したものがあるが、このような装置においては、１式の撮像装置が故障すると機能を維持することはできないものであった。

この発明が解決しようとする課題は、撮像装置を用いて被写体までの距離情報を得る装置において、故障が生じた撮像装置があっても機能を維持させることができる多眼カメラを提供することにある。

課題を解決するため請求項１に係る多眼カメラは、３以上の複数の撮像装置を配置し、２台を１組とする所定数の組を前記複数の撮像装置から選択して被写体までの距離を測定するものであり、前記複数の撮像装置の映像データを監視して故障を検出する故障検出手段と、故障検出手段が故障を検出した撮像装置を除いて残った撮像装置の組により被写体までの距離を測定する距離演算装置からなることを特徴とするものである。

請求項２に係る多眼カメラは、３以上の複数の撮像装置を配置し、２台を１組とする所定数の組を前記複数の撮像装置から選択して被写体までの距離を測定するものであって、前記複数の撮像装置の映像データを監視して故障を検出する故障検出手段と、故障検出手段が故障を検出した撮像装置を除いて残った撮像装置の組により被写体までの距離を測定する距離演算装置と、前記故障検出手段の故障検出により外部に故障を報知する故障報知手段とからなることを特徴とするものである。

請求項３に係る多眼カメラは、請求項１又は２に記載のものであって、故障検出手段がヒストグラム作成回路であることを特徴とするものである。

請求項１に係る多眼カメラによると、３以上の複数の撮像装置を用いるから、精度よく被写体までの距離を測定することができ、故障検出手段で撮像装置の故障を検出し正常な撮像装置の組により距離測定の機能を維持させることができる。

請求項２に係る多眼カメラによると、請求項１について説明した効果とともに、故障したことを外部例えば保守部門に報知し、修理までの間は故障を除いて残った撮像装置の組により機能を維持させることができる。

請求項３に係る多眼カメラによると、請求項１又は２について説明した効果とともに、ヒストグラム作成回路を故障検出手段として簡単に構成でき、精度よく故障を検出することができる。

図１は、多眼カメラの一実施例を説明する機能ブロック図であり、撮像装置が３台の例を示す。図１において、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは撮像装置、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは前記撮像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃが撮像した映像データの１フレーム分毎を一時記憶しておくフレームメモリである。１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃはフレームメモリ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃからの各映像データにより輝度分布を得るヒストグラム作成回路である。１０４は前記ヒストグラム作成回路１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃとともに故障検出手段を構成する故障検出部であり、ヒストグラム作成回路１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃで得られた輝度分布の状態をそれぞれ監視しその分布に異常があるときに当該撮像装置１０１ａ，１０１ｂ又は１０１ｃに故障を検出するとともに、その出力は後述するスイッチに接続し、外部例えば保守センターに接続して故障状態を報知する通信手段１０９に接続する。１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは前記フレームメモリ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの出力を接続するフィルターである。１０６はフィルター１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを介して各撮像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃからの各データを入力して各撮像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの１対ずつのデータによる距離演算をして推定する距離演算部であり、この実施例において入力Ａ，Ｂ，Ｃに対してＡ−Ｂ間の組による距離出力Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ間の組による距離出力Ｂ−Ｃ及びＣ−Ａ間の組による距離出力Ｃ−Ａを出力する。１０７は前記距離演算部１０６の出力のすべてを入力し加算する加算器、１０８は前記故障検出部１０４が検出した状態により、故障した撮像装置出力を含まない、前記加算器１０７の出力又は前記距離演算部１０６の出力とのいずれか１を選択するスイッチであり、その出力は図示しない後段の処理部に送られる。

撮像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは１枚の基板上に光学系の光軸を平行にして取り付けられる。３台を用いる場合は、各撮像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは例えば正三角形の各頂点に配置される。
図２は、撮像装置により距離情報を得る原理を説明する図である。複数台の撮像装置から２台を取り出して１組とし、三角測量の原理で物体の距離情報を求め、それが示す距離を測定するものである。
図２に示すように、被写体の１点Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を２台の撮像装置で撮影する。左側の撮像装置の撮像面に像ｐｌ（ｘｌ，ｙｌ）が結像し、右側の撮像装置の撮像面にｐｒ（ｘｒ，ｙｒ）が結像する。２つの撮像装置間での対応点を探索することにより点Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置を求める。このとき、両方の撮像装置の焦点距離をＦ、両撮像装置間の距離をＢとすると、点Ｐの各座標点はＸ，Ｙ，Ｚは以下の式により求まる。
Ｘ＝Ｂ（ｘｌ＋ｘｒ）／２ｄ
Ｙ＝Ｂ（ｙｌ＋ｙｒ）／２ｄ
Ｚ＝ＢＦ／ｄ
ただし、ｄ＝ｘｌ−ｘｒ
複数台の撮像装置を用いるときは、それらから２台ずつを選び出した適当数の組による各計算結果の平均値を位置として求めるなどの方法が用いられる。
距離演算部１０６は、複数台の撮像装置が撮像した映像信号を扱うが、３台に限らず、ｎ台（１〜ｎ）の場合は、その出力は、ｎ台から２台を選んだ組み合わせの数分だけの出力を計算する。
スイッチ１０８は、故障検出部１０４が検出した故障撮像装置の出力を含まないようにするから、例えば、撮像装置が４台であり、距離演算部１０６の入力Ａ〜Ｄの場合、図３のように構成することができる。距離演算部１０６の出力は、Ａ−Ｂ出力、Ｂ−Ｃ出力、Ｃ−Ｄ出力、Ｄ−Ａ出力、Ａ−Ｃ出力、Ｂ−Ｄ出力であり、スイッチ１０８は
これら出力の全てを加算する第１の加算器３０１、
Ａ出力を含まない組、Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ｄ，Ｂ−Ｄを加算する第２の加算器３０２、
Ｂ出力を含まない組、Ａ−Ｃ，Ｃ−Ｄ，Ｄ−Ａを加算する第３の加算器３０３、
Ｃ出力を含まない組、Ａ−Ｂ，Ｂ−Ｄ，Ｄ−Ａを加算する第４の加算器３０４、
Ｄ出力を含まない組、Ａ−Ｂ，Ｂ−Ｃ，Ａ−Ｃを加算する第５の加算器３０５、
ＡとＢ出力を含まない組、Ｃ−Ｄ出力、
ＢとＣ出力を含まない組、Ａ−Ｄ出力、
ＣとＤ出力を含まない組、Ａ−Ｂ出力、
ＤとＡ出力を含まない組、Ｂ−Ｃ出力、
ＡとＣ出力を含まない組、Ｂ−Ｄ出力、
ＢとＤ出力を含まない組、Ａ−Ｃ出力、
を接続しそれらのいずれか１を故障状況によりその故障した撮像装置を含まないように選択し後段に接続する。

３眼に構成した撮像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃが正常に動作しているときは、図４（ａ）のように、撮像装置１０１ａと１０１ｂ、１０１ｂと１０１ｃ、１０１ｃと１０１ａの３つの組み合わせから距離を推定する。
撮像装置１０１ａが故障したときは、図４（ｂ）のように、２眼動作となり、撮像装置１０１ｂと１０１ｃの組み合わせから距離を推定する。
撮像装置１０１ｂが故障したときも、図４（ｃ）のように、２眼動作となり、撮像装置１０１ｃと１０１ａの組み合わせから距離を推定する。
撮像装置１０１ｃが故障したときも、図４（ｄ）のように、２眼動作となり、撮像装置１０１ａと１０１ｂの組み合わせから距離を推定する。
このように、１式の撮像装置が故障しても残った２式の撮像装置において動作を継続できるステレオ画像処理装置を実現することができる。
図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）のいずれの場合においても、故障検出部１０４が故障を検出すると、通信手段１０９は外部の保守部門に接続し、故障を通知する。
３式の撮像装置１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃによる場合は、２式以上の撮像装置が故障の場合には動作継続は不能となる。すなわち、３以上のｎの撮像装置による場合は（ｎ−１）以上の撮像装置が故障の場合に動作継続が不能になる。

多眼カメラの一実施例を説明する機能ブロック図である。 撮像装置により距離情報を得る原理を説明する図である。 ４眼カメラの場合の組み合わせ出力を説明する図である。 ３眼カメラの場合の動作状態を説明する図である。

符号の説明

１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…撮像装置、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ…フレームメモリ、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ…ヒストグラム作成回路、１０４…故障検出部、１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ…フィルター、１０６…距離演算部、１０７…加算器、１０８…スイッチ、１０９…通信手段。

Claims (3)

1. ３以上の複数の撮像装置を配置し、２台を１組とする所定数の組を前記複数の撮像装置から選択して被写体までの距離を測定する多眼カメラであって、
   前記複数の撮像装置の映像データを監視して故障を検出する故障検出手段と、
   故障検出手段が故障を検出した撮像装置を除いて残った撮像装置の組により被写体までの距離を測定する距離演算装置からなることを特徴とする多眼カメラ。
2. ３以上の複数の撮像装置を配置し、２台を１組とする所定数の組を前記複数の撮像装置から選択して被写体までの距離を測定する多眼カメラであって、
   前記複数の撮像装置の映像データを監視して故障を検出する故障検出手段と、
   故障検出手段が故障を検出した撮像装置を除いて残った撮像装置の組により被写体までの距離を測定する距離演算装置と、
   前記故障検出手段の故障検出により外部に故障を報知する故障報知手段とからなることを特徴とする多眼カメラ。
3. 故障検出手段がヒストグラム作成回路であることを特徴とする請求項１又は２記載の多眼カメラ。

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