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STEREOSCOPIC VISION SYSTEM FOR DETECTING FLAT AREA DURING VERTICAL DESCENT meetings

Patent code P04A006920
File No. KN000497
Posted date Mar 18, 2005
Application number P2000-349033
Publication number P2002-156227A
Patent number P3465047
Date of filing Nov 16, 2000
Date of publication of application May 31, 2002
Date of registration Aug 29, 2003
Inventor
  • (In Japanese)五味 広美
  • (In Japanese)佐々 修一
  • (In Japanese)山本 浩通
Applicant
  • (In Japanese)独立行政法人宇宙航空研究開発機構
Title STEREOSCOPIC VISION SYSTEM FOR DETECTING FLAT AREA DURING VERTICAL DESCENT meetings
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereoscopic vision system for detecting flat area provided with functions to perform self-diagnosis on displacements of the locations and attitudes of cameras due to vibrations, thermal deformation, etc., during measuring operation, and to verify the reliability of measurements in the stereoscopic vision system mounted on a lunar surface survey instrument, etc., and suitable for landing.

SOLUTION: In the stereoscopic vision system for measuring the undulations of the ground from two images photographed by directing toward the ground the right and left cameras installed at a predetermined interval, the image of one camera is parallelly moved in the y-axis direction and the x-axis direction so that correlation is heightened most when the image of the one camera is superposed with reference to the image of the other camera, and the image of the one camera is rotated in the z-axis direction to detect the amount of correction based on displacements of the locations and attitudes of the cameras. The image of the one camera corrected by the amount of correction is combined with the image of the other camera to execute stereoscopic vision measurements.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)未踏の地に着陸する為には、着陸候補地域の地面起伏地図を作製し、その地面起伏地図から平坦な区域を探し出さなければならない。地面起伏地図を作成する方法としては、着陸機に搭載した立体視システムにより地面までの距離を測定する方法が考えられる。地面の起伏は立体視システムのカメラから地面までの距離に較べて小さいので、距離を非常に正確に測定しなければならない。立体視により正確に距離を測定するには、カメラ間距離を広げ、長焦点距離のレンズや高解像度のカメラを使い、カメラ取り付けの位置と姿勢を正確に維持することが必要である。しかし、立体視を実際に適用しようとすると、エンジンによる振動、太陽光線による熱変形などによりカメラの位置と姿勢が変化し、正確な距離測定が困難である。この立体視システムのカメラの光軸のズレを調整する技術として、特開平11-259632号公報が提示されている。この技術「ステレオカメラの調整装置」は、ステレオカメラの経時的な光軸のズレを、測距精度に及ぼす影響が無視できる早期の段階から実稼働状態のまま自動的に調整することを目的課題とし、具体的には補正演算部で、メインカメラの基準画像に対し、遠方に2カ所、近方に1カ所の計3カ所の領域を選定し、各領域位置に距離データを加算して対応する領域が存在する範囲をサブカメラの比較画像に定め、この範囲内を探索して1画素以下の分解能で領域の位置を求める。そして、遠方の一方の領域を基準として、各領域の位置の対応関係から比較画像の並進補正量、回転角を求めてアフィン変換回路の既値に加え、比較画像の平行移動、回転を行った後、さらに、メインカメラの水平ラインをステレオカメラの基線に平行にする回転角を求めてアフィン変換回路の既値に加え、基準画像を回転させる。これにより、一般的な風景を撮像してステレオ画像処理を行う通常の動作をさせながらステレオカメラの光軸のズレを自動調整するものである。この技術は稼働状態のまま自動的にカメラの位置と姿勢のズレを補正する装置を提案しているものの、特開平11-259632号公報の方法は遠景と近景が混在する外界画像を対象としたものであるため、立体視の適応分野を異にし近景画像が存在しない本発明のような垂直降下時の着陸支援システム適応することは出来ない。また、垂直降下時に平坦区域が着陸に適するかを判断する為には、カメラの位置と姿勢のズレを検出し補正するアルゴリズムの信頼性判定と高速処理が必要であるところ、上記技術は比較的時間の長い経時的な位置変化を補正するのに適しているが、短い経時的な位置変化である振動や熱変形誤差等をリアルタイムで処理しこれに対応するには不向きである。
Field of industrial application (In Japanese)本発明は、宇宙探査機等に搭載する着陸に際して平坦区域を検出する立体視システムに関するものであって、特に立体視システムのカメラ取り付けの位置と姿勢のズレを自己診断し、測定の信頼性を確認できる機能を備えた平坦区域を検出する立体視システムに関する。
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
  所定間隔に設置した左右のカメラを地表に向けて撮影した二枚の画像から地表の起伏を測定する立体視システムであって、一方のカメラの画像を基準として他方のカメラの画像を重ねたとき最も相関関係が高くなるように他方のカメラの画像をy軸方向とx軸方向に平行移動させた上でz軸方向に回転させてカメラの位置と姿勢のズレに基く補正量を検知し、該補正量を補正した他方のカメラの補正画像と前記一方のカメラの画像と組み合わせて立体視測定を実行する垂直降下時に平坦区域を検出する立体視システム。ただし、このカメラ座標系は一方のカメラのレンズの中心に原点を取り、垂直降下方向にz軸、他方のカメラのレンズ中心を通る様にx軸を、そしてそのx軸とz軸に直交する方向にy軸を取るものとする。
【請求項2】
  他方のカメラの画像をy軸方向とx軸方向に平行移動させた補正量と、z軸方向に回転させた補正量が、所定値を越えているときは当該システムの信頼性が高くないことを警報する手段を備えた請求項1に記載の垂直降下時に平坦区域を検出する立体視システム。
【請求項3】
  他方のカメラの画像をy軸方向とx軸方向に平行移動させ、z軸方向に回転させたカメラの位置と姿勢のズレ補正画像は、該カメラに備えたx,y,z軸方向の回転機構を駆動して撮影したものである請求項1または2に記載の垂直降下時に平坦区域を検出する立体視システム。
【請求項4】
  他方のカメラの画像をy軸方向とx軸方向に平行移動させ、z軸方向に回転させたカメラの位置と姿勢のズレ補正画像は、他方のカメラの原画像を座標変換して得たものである請求項1または2に記載の垂直降下時に平坦区域を検出する立体視システム。
Industrial division
  • Measurement
  • Aircraft
  • Photography, movie
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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10427_01SUM.gif
State of application right Right is in force
(In Japanese)上記の特許・技術に関心のある方は、下記問い合わせ先にご相談下さい。


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