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JP2979619B2 - Stereoscopic device - Google Patents

Stereoscopic device

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JP2979619B2
JP2979619B2 JP2261149A JP26114990A JP2979619B2 JP 2979619 B2 JP2979619 B2 JP 2979619B2 JP 2261149 A JP2261149 A JP 2261149A JP 26114990 A JP26114990 A JP 26114990A JP 2979619 B2 JP2979619 B2 JP 2979619B2
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JP
Japan
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minute
corresponding point
lens
distance
approximate distance
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JP2261149A
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JPH04138305A (en
Inventor
篤 柏谷
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、2つのカメラから入力画像を用いて、3次
元的な位置情報を得るための、立体視装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stereoscopic viewing apparatus for obtaining three-dimensional position information using input images from two cameras.

(従来の技術) 従来、3次元空間における位置情報を得る手法とし
て、異なる位置に配置された2つの画像入力装置によっ
て入力された画像に基づいて画像処理を行うステレオ法
が用いられている。
(Prior Art) Conventionally, as a technique for obtaining position information in a three-dimensional space, a stereo method of performing image processing based on images input by two image input devices arranged at different positions has been used.

従来のステレオ法では、2つの画像入力装置により入
力された濃淡画像それぞれから明るさの差に基づいて同
一の明るさの領域を抽出し、その境界であるエッジを検
出し、抽出されたエッジ単位で両画像間の対応付けを行
う。両画像間の対応点探索を容易にするための方法とし
て、エピポーラ条件を用いることがある。対応が見つか
ったエッジに対しては、三角測量の原理に基づいて距離
に関する情報が得られる。
In the conventional stereo method, an area having the same brightness is extracted from each of gray-scale images input by two image input devices based on a difference in brightness, an edge which is a boundary thereof is detected, and the extracted edge unit is used. To associate the two images. As a method for facilitating the search for the corresponding point between the two images, an epipolar condition may be used. For the edges for which correspondence has been found, information on the distance is obtained based on the principle of triangulation.

(発明が解決しようとする課題) しかし、従来のステレオ法では、対応点探索にエピポ
ーラ条件を用いたとしても、エピポーラ線上を全て探索
しなければならず、処理時間が長くなることや、類似の
画像特徴と誤認識してしまうという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional stereo method, even if the epipolar condition is used for the corresponding point search, it is necessary to search all over the epipolar line. There is a problem that it is erroneously recognized as an image feature.

本発明の目的は、対応点探索時間を短縮することがで
き、かつ誤認識を防ぐことができる立体視装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a stereoscopic device capable of shortening a corresponding point search time and preventing erroneous recognition.

(課題を解決するための手段) 本発明の立体装置は、それぞれの光軸が互いに同一平
面上で平行である2つの画像入力装置と、該画像入力装
置から得られるどちらか一方の画像において、注目する
微小領域を決定する微小注目領域決定装置と、該微小注
目領域決定装置で得られた微小注目領域において、焦点
情報を用いて大まかな距離測定を行う概算距離判断装置
と、該概算距離判断装置で得られた距離情報から、注目
している微小領域が他方の画像上のどの範囲に対応して
いるかを判断する対応点範囲判断装置と、前記対応点範
囲内において対応点を探索する対応点探索装置と、該対
応点探索装置で得られた対応点の画像上での位置から、
距離を決定する距離決定装置とを備えることを特徴とす
る。
(Means for Solving the Problems) The stereoscopic device of the present invention includes two image input devices whose optical axes are parallel to each other on the same plane, and one of the images obtained from the image input device. A minute attention area determining apparatus for determining a minute area of interest, an approximate distance determination apparatus for performing rough distance measurement using focus information in the minute attention area obtained by the minute attention area determination apparatus, and an approximate distance determination apparatus A corresponding point range determining device that determines, from the distance information obtained by the device, which range on the other image corresponds to the minute region of interest; and a corresponding point searching unit that searches for a corresponding point within the corresponding point range. From a point search device and a position on the image of a corresponding point obtained by the corresponding point search device,
A distance determining device for determining a distance.

前記概算距離判断装置は、前記画像入力装置における
撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点調節状態検出
装置と、前記撮影レンズを駆動するレンズ駆動装置と、
前記検出された焦点調節状態に基づいて前記微小注目領
域の被写体のいずれかに前記撮影レンズを合焦させるべ
く前記駆動装置を制御するレンズ駆動制御装置と、前記
微小注目領域が合焦したときの被写体までの概算距離
を、レンズの焦点調節機構部を参照して求める概算距離
算出部とを含むことを特徴とする。
The approximate distance determination device, a focus adjustment state detection device that detects a focus adjustment state of the imaging lens in the image input device, a lens driving device that drives the imaging lens,
A lens drive control device that controls the drive device to focus the photographing lens on any of the subjects in the minute attention area based on the detected focus adjustment state; and a lens drive control unit that controls when the minute attention area is focused. And an approximate distance calculating section for calculating an approximate distance to the subject with reference to a focus adjusting mechanism of the lens.

(実施例) 以下に、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。Example An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の立体視装置の一実施例を示す構成
図である。立体視装置は、第1図に示すように、2つの
画像入力装置11,12と、微小注目領域決定装置2と、概
算距離判断装置3と、対応点範囲判断装置4と、対応点
探索装置5と、距離決定装置6とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the stereoscopic device of the present invention. As shown in FIG. 1, the stereoscopic device includes two image input devices 11 and 12, a minute attention area determining device 2, an approximate distance determining device 3, a corresponding point range determining device 4, and a corresponding point searching device. 5 and a distance determination device 6.

第1図において、2つの画像入力装置11,12には、例
えばCCDカメラ等の視覚センサを用いる。画像入力装置1
1はその光軸が画像入力装置12の光軸に同一平面内で平
行になるように画像入力装置12に対して位置決めされて
いる。画像入力装置に入力されたどちらか一方の画像
(今の場合、画像入力装置11に入力された画像とす
る。)において、微小注目領域決定装置2は、距離測定
を行いたい被写体が写っている注目すべき微小領域を決
定する。微小注目領域の決定方法としては、いくつか考
えられるが、本発明の本質ではないので詳細な説明は省
略する。
In FIG. 1, a visual sensor such as a CCD camera is used for the two image input devices 11 and 12, for example. Image input device 1
1 is positioned with respect to the image input device 12 so that its optical axis is parallel to the optical axis of the image input device 12 in the same plane. In either one of the images input to the image input device (in this case, the image input to the image input device 11), the minute attention area determination device 2 shows a subject whose distance is to be measured. A notable minute area is determined. There are several possible methods for determining the minute attention area, but they are not the essence of the present invention, and thus detailed description is omitted.

第3図は、第1図の立体視装置の概算距離判断装置の
一実施例を示す構成図である。概算距離判断装置3は、
第3図に示すように、レンズ初期化装置31と、レンズ駆
動制御装置32と、レンズ駆動装置33と、焦点調節状態検
出装置34と、概算距離送出部36とからなる。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of an approximate distance determining device of the stereoscopic device of FIG. The approximate distance determination device 3
As shown in FIG. 3, the system includes a lens initialization device 31, a lens drive control device 32, a lens drive device 33, a focus adjustment state detection device 34, and an approximate distance sending section 36.

概算距離を算出する処理の流れを、第4図のフローチ
ャートを用いて説明する。まず、レンズ初期化装置31
で、画像入力装置11のレンズの焦点位置の初期化が行わ
れる(ステップ41)。初期化によってレンズの焦点はそ
れが最も近い点に合焦するように位置決めされる。
The flow of the process of calculating the approximate distance will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the lens initialization device 31
The initialization of the focal position of the lens of the image input device 11 is performed (step 41). Initialization positions the focus of the lens so that it focuses on the closest point.

次に、レンズ駆動制御装置32およびレンズ駆動装置33
は互いに共働して、レンズを近くから遠くに焦点が合う
ように微小量駆動させる(ステップ42)。
Next, the lens drive control device 32 and the lens drive device 33
Cooperate with each other to drive the lens by a small amount so that the lens is focused from near to far (step 42).

駆動後、画像が入力しなおされる(ステップ43)。焦
点調節状態検出装置34は入力しなおされた画像における
微小注目領域に関して焦点調節状態を検出し、合焦状態
かどうかを判断する(ステップ44,ステップ45)。もし
合焦状態であれば、概算距離算出部35は、この時のレン
ズ駆動装置の状態やレンズの被写界深度の情報から、微
小領域内に写っている被写体までの概算距離を求め、対
応点範囲判断装置4に送る(ステップ46)。合焦状態で
なければ、さらにレンズを微小量駆動させるステップ42
から検出された焦点調節状態を合焦状態がどうかを判断
するステップ45までの動作が繰り返される。焦点調節状
態の検出方法としては、例えば、微小領域内の画素値を
含む評価関数を用いる方法がある。この方法に関して
は、1987年のインターナショナル・ジャーナル・オブ・
コンピュータ・ビジョン(International Journal of C
omputer Vision)、第1巻、第3号、頁223〜237に記載
されている。
After the driving, the image is input again (step 43). The focus adjustment state detection device 34 detects the focus adjustment state of the minute attention area in the re-input image and determines whether or not the image is in focus (steps 44 and 45). If the subject is in focus, the approximate distance calculation unit 35 calculates the approximate distance to the subject in the minute area from the information on the state of the lens driving device and the depth of field of the lens at this time, and It is sent to the point range determination device 4 (step 46). If the lens is not in focus, the lens is further driven by a small amount.Step 42
The operation up to step 45 for judging whether the focus adjustment state detected from the above is the in-focus state is repeated. As a method of detecting the focus adjustment state, for example, there is a method using an evaluation function including a pixel value in a minute area. This method is described in the International Journal of 1987
Computer Vision (International Journal of C
omputer Vision), Vol. 1, No. 3, pages 223-237.

第5図は、画像入力装置11,12における画像生成系を
上からみた図である。111,112はそれぞれ画像入力装置1
1,12に入力された画像、O1,O2はレンズの中心である。
図において被写体Pまでの概算距離DPが求まると、対応
点範囲判断装置4は画像111上で注目している微小領域
に対応する、画像112上でのエピポーラ線近傍の領域RP
を求める。
FIG. 5 is a diagram of the image generating system in the image input devices 11 and 12 as viewed from above. 111 and 112 are image input devices 1 respectively
The images O 1 and O 2 input to 1, 12 are the centers of the lenses.
When approximate distance D P to the object P is obtained in FIG., The corresponding point range judging unit 4 corresponding to the small area of interest on the image 111, the epipolar line near on the image 112 area R P
Ask for.

対応点探索装置5は、画像112上の領域RP内を、画像1
11上の微小領域に対応する特徴を探索し、最終的な対応
付を行う。対応点探索アルゴリズムとしては、例えば画
素値を用いる相関法がエッジ線分による対応付け等が考
えられるが、これは本発明の本質でないので詳細な説明
は省く。最後に、距離決定装置6は、レンズ系の幾何学
情報や上記対応付け結果から、被写体Pまでの距離を決
定する。
The corresponding point searching device 5, on an image 112 of a region R P, image 1
The feature corresponding to the minute area on 11 is searched for, and the final association is performed. As a corresponding point search algorithm, for example, a correlation method using pixel values may be associated with an edge line segment. Finally, the distance determination device 6 determines the distance to the subject P from the geometric information of the lens system and the above-described association result.

以上、実施例をもって本発明を詳細に説明したが、本
発明はこの実施例に限定されるものではない。例えば、
実施例は、2つのCCDカメラの光軸は、同一平面内で平
行になるように配置されている場合を例にとり説明して
いるが、それ以外の場合にも本発明が適用できることは
明らかであろう。また、使用するCCDカメラは2つとし
ているが、3つ以上の場合でも、本発明を実施すること
は可能である。
Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. For example,
Although the embodiment has been described by taking as an example a case where the optical axes of two CCD cameras are arranged so as to be parallel in the same plane, it is apparent that the present invention can be applied to other cases. There will be. Further, although two CCD cameras are used, the present invention can be implemented even in a case of three or more CCD cameras.

(発明の効果) 以上に説明したように、本発明によれば、対応点探索
時間を短縮することができ、かつ類似の特徴を誤認識す
ることを未然に防止することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the corresponding point search time and prevent erroneous recognition of similar features.

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

第1図は本発明の立体視装置の一実施例を示す構成図、
第2図は第1図の立体視装置の画像入力装置の配置図、
第3図は第1図の立体視装置の概算距離判断装置の一実
施例を示す構成図、第4図は概算距離判断処理のフロー
チャート、第5図は第1図の立体視装置の画像入力装置
における画像生成系を示す平面図である。 2……微小注目領域決定装置、3……概算距離判断装
置、4……対応点範囲判断装置、5……対応点探索装
置、6……距離決定装置、11,12……画像入力装置、32
……レンズ駆動制御装置、33……レンズ駆動装置、34…
…焦点調節状態検出装置、35……概算距離算出部。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the stereoscopic device of the present invention,
FIG. 2 is a layout diagram of an image input device of the stereoscopic device of FIG. 1,
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of an approximate distance judging device of the stereoscopic device of FIG. 1, FIG. 4 is a flowchart of the approximate distance judging process, and FIG. 5 is an image input of the stereoscopic device of FIG. FIG. 2 is a plan view showing an image generation system in the device. 2 ... minute attention area determination device, 3 ... approximate distance determination device, 4 ... corresponding point range determination device, 5 ... corresponding point search device, 6 ... distance determination device, 11, 12 ... image input device, 32
…… Lens drive control device, 33 …… Lens drive device, 34…
... Focus adjustment state detection device, 35 ... Approximate distance calculation unit.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】それぞれの光軸が互いに同一平面上で平行
である2つの画像入力装置と、該画像入力装置から得ら
れるどちらか一方の画像において、注目する微小領域を
決定する微小注目領域決定装置と、該微小注目領域決定
装置で得られた微小注目領域において、焦点情報を用い
て大まかな距離測定を行う概算距離判断装置と、該概算
距離判断装置で得られた距離情報から、注目している微
小領域が他方の画像上のどの範囲に対応しているかを判
断する対応点範囲判断装置と、前記対応点範囲内におい
て対応点を探索する対応点探索装置と、該対応点探索装
置で得られた対応点の画像上での位置から、距離を決定
する距離決定装置とを備えることを特徴とする立体視装
置。
1. An image input device in which respective optical axes are parallel to each other on the same plane, and a minute attention region determination for determining an attention minute region in one of images obtained from the image input device. A device, an approximate distance determining device that performs rough distance measurement using focus information in a minute attention region obtained by the minute attention region determining device, and an approximate distance determining device that focuses attention from the distance information obtained by the approximate distance determining device. A corresponding point range determining device that determines which range the minute area corresponds to on the other image, a corresponding point searching device that searches for a corresponding point within the corresponding point range, and a corresponding point searching device. A distance determining device for determining a distance from a position of the obtained corresponding point on the image.
【請求項2】前記概算距離判断装置は、前記画像入力装
置における撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点調
節状態検出装置と、前記撮影レンズを駆動するレンズ駆
動装置と、前記検出された焦点調節状態に基づいて前記
微小注目領域の被写体のいずれかに前記撮影レンズを合
焦させるべく前記駆動装置を制御するレンズ駆動制御装
置と、前記微小注目領域が合焦したときの被写体までの
概算距離を、レンズの焦点調節機構部を参照して求める
概算距離算出部とを含むことを特徴とする請求項1に記
載の立体視装置。
2. An apparatus according to claim 1, wherein said approximate distance determining device detects a focus adjustment state of a photographing lens in said image input device, a lens driving device driving said photographing lens, and said detected focus adjustment. A lens drive control device that controls the driving device to focus the photographing lens on any of the subjects in the minute attention area based on the state, and an approximate distance to the subject when the minute attention area is focused. The stereoscopic device according to claim 1, further comprising: an approximate distance calculating unit that determines the focal length by referring to a lens focus adjustment mechanism unit.
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