[发明专利]复眼摄像装置、测距装置、视差算出方法以及测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有多个摄像光学系统的、算出摄像光学系统之间产生的 视差的复眼摄像装置等。

背景技术

近些年，对测定从规定的位置到对象物为止的距离、或对象物的三维 位置(形状)的需求越来越提高。例如，对于汽车的视角补助提出了以下的方 法，即，不仅显示利用安装在汽车的小型照相机而拍摄的周围的物体的影 像，而同时显示利用测距装置而测定的物体与汽车之间的正确的距离信息， 从而准确地避免与周围的物体碰撞。并且，在移动电话或电视机等中，为 了更忠实地再现影像的临场感而需要立体影像的输出入装置。需要这些用 途的测距装置的高精度化以及小型化。

自从以前采用了利用三角测定原理的立体测距方法，以作为测定到对 象物为止的距离、或对象物的三维位置的方法。在立体测距方法中，根据 多个照相机之间产生的视差算出到对象物为止的距离。

图30是利用照相机a和照相机b这两个照相机时的、通过立体测距方 法算出到对象物为止的距离的例子的说明图。对象物100的光线101a、 101b，经由照相机a的透镜102a以及照相机b的透镜102b的各个光学中 心105a、105b成像在摄像区域104a、104b。光轴103a以及光轴103b 表示各个照相机的光轴。此时，例如，在对象物100针对照相机a成像在 从摄像区域104a和光轴103a的交点106a远离了Pa的位置107a、且对 象物100针对照相机b成像在从摄像区域104b上的摄像区域104b和光轴 103b的交点106b远离了Pb的位置107b的情况下，在照相机a与照相机 b之间产生视差P(＝Pb-Pa)。该视差P按照测距装置与对象物距离之间 的距离D发生变化。若照相机a的光轴103a和照相机b的光轴103b为平 行、其间隔为基线长度B、照相机a以及照相机b的焦距为f，则以(式1) 来表示到对象物为止的距离D。因此，若因预先进行校准(calibration)处理 等而已经知道基线长度B以及焦距f，则通过求出视差P能够算出到对象 物100为止的距离D。

【公式1】

D=fBP]]>…(式1)

而且，在实际环境下，照相机a和照相机b的光轴不是平行的情况多。 于是，进行例如非专利文献1所示的平行化处理。周知的是，其结果为制 作光轴为平行的图像，从而能够使用利用了所述(式1)的运算来算出距离D。

通常，摄像区域104a以及摄像区域104b由CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化半导体)等的摄像元件构成。据此，由于利 用在二维平面上被离散化的对象物像的亮度信号算出视差P，因此，通常 其视差检测分辨率为1像素。通过(式1)的关系，根据视差检测分辨率决定 测距分辨率(以后，记载为测距精度)。

并且，通过利用例如图31～图33而以下说明的方法，能够算出对象 物的三维位置。

图31是表示测距装置与对象物之间的位置关系的图。在图31中将世 界坐标的原点Mw(0、0、0)作为照相机a的光学中心105a。如图示出，若 将对象物110的一点111的三维位置坐标作为Mw(Xw1、Yw1、Zw1)，则 求出Zw1为利用图30说明的(式1)而算出的距离D。

图32是从Yw轴的负的一侧看图31的照相机a和对象物110的一点 111时的图。如图示出，若将交点106a作为摄像区域104a的二维坐标系 的原点ms(0、0)，则利用成像位置107a的坐标ms(xs1、ys1)、且以(式 2)来表示Xw1。

【公式2】

Xw1=xs1Zw1f]]>…(式2)