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量子化誤差を軽減する距離計測方法及び距離計測システム コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P07A009886
整理番号 ShIP‐P04905
掲載日 2007年5月25日
出願番号 特願2004-221031
公開番号 特開2006-038718
登録番号 特許第4332629号
出願日 平成16年7月29日(2004.7.29)
公開日 平成18年2月9日(2006.2.9)
登録日 平成21年7月3日(2009.7.3)
発明者
  • 橋本 岳
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 量子化誤差を軽減する距離計測方法及び距離計測システム コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】有限画素からなる撮像素子を有するカメラを用いた三角測量法による距離計測方法において、量子化誤差を軽減することを目的とする。
【解決手段】2台のカメラの組合せにより既知の距離を予め計測しておき、計測結果に基づく量子化誤差パターンを作成する。この誤差パターンと計測結果とから誤差を表現する関数を求め、関数の最小値から、真の距離を得る。誤差を表現する関数は、誤差の自乗を縦軸とするとき、横軸に実距離をとる2次曲線で表される。
【選択図】 図4

従来技術、競合技術の概要


三角測量法により距離計測をおこなう際に用いるカメラが、CCDカメラなどの有限の画素からなる受光部を備えている場合には、対象物(ターゲット)の検出位置が離散的に存在し、量子化誤差(位置におけるサンプリング誤差)が発生する。
第1図にこれを模式的に示す。第1図において、カメラ1から放射状に伸びる4本の撮像線(p11,p12...)はカメラ1の検出素子(受光部)の1つずつに対応している。同様にカメラ2から伸びる4本の撮像線(p21,p22...)はカメラ2の検出素子の1つずつに対応している。
ターゲットの真の位置3が撮像線p11と撮像線p21に対応した検出素子に捉えられると、その位置はx11と推定される。ターゲットとカメラの相対位置が変化し、撮像線p11と撮像線p22とにより検出されると、その位置はx12と推定される。これらの位置は真の位置からやや外れている。画素を高密度に配置しても、量子化誤差により推定位置4は真の位置の前後にばらつく。このように離散的な検出では、量子化誤差が必ず存在する。
3次元計測において発生する誤差の中で、量子化誤差は解決が困難である。一般的には、計測距離の5%程度の計測誤差が発生すると言われている。
この誤差は、カメラの解像度・画角、カメラ間隔等に依存する。つまり、解像度が高く画角が小さい(望遠)場合には計測誤差は小さくなる。また、カメラ間隔が離れている場合には計測誤差が小さくなる(但し、対象の見え方が変化するので、対応点誤差が大きくなるという問題が生じる)。
改善策として、事前に作成してあった量子化誤差パターンと計測時の交点を比較し、その対比から真の距離を求める技術が、特許文献1に示されている。

【特許文献1】特開2002-90139号公報

産業上の利用分野


本発明は、複数のカメラを用いて三角測量法により対象までの距離を計測する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
画素数が有限である撮像素子を備えたカメラの撮像画像から、三角測量法に基づき対象物までの距離を求める方法において、3台以上のカメラをカメラ間隔を固定して配置し、2つのカメラを選定し、この2つのカメラ画像により対象物までの距離を三角測量法により計測し、さらに他の組合せとなる2つのカメラを選定し、この組合せにより同じく対象物までの距離を三角測量法により計測し、これらの計測結果と既知の量子化誤差パターンとの対比により真の値との誤差を表す関数を作成し、この関数を最小とするパラメータにより対象物までの距離を算出してなる量子化誤差を軽減する距離計測方法。

【請求項2】
対象物から距離計側のための対応点を2以上抽出し、これら複数の対応点から計測した距離情報に基づき距離を求めることを特徴とする請求項1に記載の量子化誤差を軽減する距離計測方法。

【請求項3】
カメラの撮像素子に空間ローパスフィルターを設け、対象物の測定点となる対応点を撮像素子の2画素以上で捉えて、その重心から距離を求めることを特徴とする請求項1に記載の量子化誤差を軽減する距離計測方法。

【請求項4】
画素数が有限である撮像素子を備えたカメラを3台以上備えた距離計測システムであって、前記カメラはカメラ間隔を固定して配置されており、
前記カメラのうち2つを選定し、この2つのカメラ画像により対象物までの距離を三角測量法により計測し、さらに他の組合せとなる2つのカメラを選定し、この組合せにより同じく対象物までの距離を三角測量法により計測し、これらの計測結果と既知の量子化誤差パターンとの対比により真の値との誤差を表す関数を作成し、この関数を最小とするパラメータにより対象物までの距離を算出してなる量子化誤差を軽減する距離計測システム。
産業区分
  • 測定
  • テレビ
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004221031thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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