專利名稱：具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有小型、薄型的測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置。特別 涉及，通過(guò)多個(gè)攝像光學(xué)透鏡拍攝圖像、測(cè)量到被攝體的距離的復(fù)眼 式攝像裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)光軸不同的多個(gè)透鏡拍攝被攝體后，在拍攝的多個(gè)圖像間， 被攝體像的成像位置對(duì)應(yīng)于被攝體距離而產(chǎn)生偏移。該偏移被稱為視 差。若可以利用拍攝的多個(gè)圖像求得該視差，則可以測(cè)量到被攝體的 距離?，F(xiàn)在進(jìn)行著將具有基于該原理的測(cè)距功能的攝像裝置利用于車 輛和機(jī)器人等的周邊監(jiān)視、前方監(jiān)視、成員監(jiān)視等，在自動(dòng)控制和安 全技術(shù)中應(yīng)用的嘗試。
目前，將光軸不同的兩個(gè)攝像機(jī)固定在框架等上拍攝兩個(gè)圖像、 測(cè)量從這兩個(gè)圖像到被攝體的距離的立體攝像機(jī)正在被開(kāi)發(fā)。作為從 拍攝的兩個(gè)圖像求得視差的方法， 一般地，將拍攝的兩個(gè)圖像中的一 個(gè)分割為多個(gè)塊，對(duì)對(duì)應(yīng)于各塊的塊位于另一圖像內(nèi)的什么位置進(jìn)行 搜索，求得兩圖像間針對(duì)各塊的偏移量，將該偏移量作為視差量。在 該方法中，若在兩圖像間由于視差以外的原因而產(chǎn)生不同，則會(huì)產(chǎn)生 測(cè)量距離的誤差。
作為由于視差以外的因素產(chǎn)生兩圖像間的不同的原因，存在有兩 攝像機(jī)的安裝誤差。例如，由于兩攝像機(jī)的光軸的相對(duì)關(guān)系，得到的 視差變化而在被攝體距離上產(chǎn)生誤差。所以，將兩個(gè)攝像機(jī)高精度地 固定在框架等上是非常重要的。
為了減輕這樣的攝像機(jī)的安裝精度的問(wèn)題，知曉有將多個(gè)透鏡和 攝像元件一體化、可以更小型化的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置
(例如，參照專利文獻(xiàn)l以及專利文獻(xiàn)2)。圖10中，表示了現(xiàn)有的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置的結(jié)構(gòu)
以及圖像處理流程的概要。該攝像裝置具有透鏡陣列ioo和兩個(gè)攝像
區(qū)域101a、 101b，該透鏡陣列100具有兩個(gè)透鏡100a、 100b，這兩 個(gè)透鏡大致配置在同一平面上并且光軸彼此平行，兩個(gè)攝像區(qū)域 101a、 101b分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)透鏡100a、 100b。兩個(gè)攝像區(qū)域101a、 101b通過(guò)分割共用的一個(gè)攝像元件的受光區(qū)域而得到。鏡筒102從 外界遮蔽透鏡100a、 100b與攝像區(qū)域101a、 101b之間的兩個(gè)光路， 從而使沒(méi)有通過(guò)兩個(gè)透鏡100a、 100b的光線不入射到攝像區(qū)域101a、 101b。另外，兩個(gè)光路間配置有遮光壁150，以使通過(guò)透鏡100a、 100b 中的一個(gè)透鏡的光線不會(huì)入射到攝像區(qū)域101a、 101b中的與上述一 個(gè)透鏡不對(duì)應(yīng)的攝像區(qū)域。
通過(guò)這樣的攝像裝置，將兩個(gè)透鏡100a、 100b —體地成形在透 鏡陣列100上，分割一個(gè)攝像元件的受光區(qū)域而得到兩個(gè)攝像區(qū)域 101a、 101b，因此如現(xiàn)有的立體攝像機(jī)那樣，可以降低兩光學(xué)系統(tǒng)的 安裝誤差導(dǎo)致的測(cè)距精度的惡化。另外，通過(guò)在透鏡100a、 100b之 間設(shè)置遮光壁150，可以將透鏡100a、 100b接近配置而使得各自的成 像區(qū)域重合，因此可以利用小型且便宜的攝像元件。
在這樣的復(fù)眼式攝像裝置中，攝像區(qū)域101a、 101b拍攝兩個(gè)圖 像，視差量導(dǎo)出機(jī)構(gòu)106從兩個(gè)圖像求得視差量。視差量導(dǎo)出機(jī)構(gòu) 106具有塊分割部107和對(duì)應(yīng)位置搜索部108，該塊分割部107將兩 個(gè)圖像中的一個(gè)圖像分割為多個(gè)塊，該對(duì)應(yīng)位置搜索部108對(duì)對(duì)應(yīng)于 各塊的塊位于另一圖像內(nèi)的什么位置進(jìn)行搜索。
利用圖11詳細(xì)說(shuō)明通過(guò)該視差量導(dǎo)出機(jī)構(gòu)106進(jìn)行的視差量的 計(jì)算方法。
在圖11中，400a是攝像區(qū)域101a拍攝的圖像，400b是攝像區(qū) 域101b拍攝的圖像。圖像400a、400b是矩陣狀地配置在X軸方向(水 平方向)以及Y軸方向(垂直方向)的多個(gè)像素各自具有的兩度信息 的集合。將圖像400a作為基準(zhǔn)圖像，將該圖像400a分割為多個(gè)塊。 各塊含有規(guī)定數(shù)量的像素。401a表示分割的多個(gè)塊中的一個(gè)。將圖像 400b作為被比較圖像，在該圖像400b內(nèi)，設(shè)定有與上述塊401a相同尺寸的塊401b。雙點(diǎn)劃線401b'表示X軸坐標(biāo)值以及Y軸坐標(biāo)值與 塊401a相同的塊的位置，是塊401b對(duì)塊401a的基準(zhǔn)位置。在被比 較圖像401b內(nèi)，相對(duì)于基準(zhǔn)位置401b，將塊401b的位置在X軸方向 以及Y軸方向上分別移動(dòng)，在塊401b的各位置，求得塊401a內(nèi)的圖 像和塊401b內(nèi)的圖像的差(即，相關(guān))。差最小時(shí)(即，相關(guān)最大 時(shí))的塊401b相對(duì)于基準(zhǔn)位置401b'的X軸方向的移動(dòng)量m以及Y 軸方向的移動(dòng)量n成為各方向的視差量。通過(guò)利用該視差量，可以求 得塊401a內(nèi)拍攝的到被攝體的距離。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003—143459號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平7—154663號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平2—280102號(hào)公報(bào)
圖11所示的測(cè)距方法中，其前提是通過(guò)光軸彼此平行的兩個(gè)光 學(xué)系統(tǒng)拍攝的兩個(gè)圖像，由于視差導(dǎo)致被攝體像的成像位置不同，但 是被攝體像自身沒(méi)有改變。但是，在圖10表示的現(xiàn)有攝像裝置中不 成立上述前提，其結(jié)果是，存在有不能高精度地測(cè)量被攝體距離的問(wèn) 題。下面進(jìn)行說(shuō)明。
圖12表示了圖10所示的攝像裝置拍攝被攝體200的情況。120a 是有透鏡100a以及攝像區(qū)域101a構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角(視野)， 120b是通過(guò)透鏡100b以及攝像區(qū)域101b構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角 (視野)。視場(chǎng)角120a、 120b主要通過(guò)攝像區(qū)域101a、 101b決定。 決定攝像裝置的姿勢(shì)從而使被攝體200包含于兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng) 角120a、 120b的雙方。
210是照明、太陽(yáng)、高反射率物體等高亮度被攝體。高亮度被攝 體210不包含在視場(chǎng)角120a、 120b的任一個(gè)中。但是，在高亮度被 攝體210位于接近視場(chǎng)角120a的位置的情況下，來(lái)自高亮度被攝體 210的光線211入射到透鏡100a,在遮光壁150反射入射到攝像區(qū)域 101a。
在圖13中，410a、 410b是圖12的攝像區(qū)域101a、 101b拍攝的 圖像。從攝像區(qū)域101a得到的圖像410a中，在被攝體200的像202 上，重疊有由來(lái)自高亮度被攝體210的光線211產(chǎn)生的炫光像(寫(xiě)D込^f象)212。另外，在從攝像區(qū)域101b得到的圖像410b中，只拍 攝到被攝體200的像202，不存在炫光像212。
這樣地，即使是位于視場(chǎng)角120a、 120b外的被攝體，在其產(chǎn)生 強(qiáng)光線的情況下，該光線在遮光壁150反射而只入射到兩個(gè)攝像區(qū)域 101a、101b中的一個(gè)上，所得到的兩個(gè)圖像中的被攝體像有可能不同。 特別地，在高亮度被攝體210位于攝像裝置的視場(chǎng)角的非常近的位置 時(shí)，即，來(lái)自高亮度被攝體210的光線211在接近遮光壁150的攝像 區(qū)域的位置入射并反射的情況下，入射到攝像區(qū)域的反射光被透鏡較 小地聚焦，因此炫光像212容易變得鮮明且明亮。
在圖11說(shuō)明的視差量的計(jì)算中，兩個(gè)圖像400a、 400b中的只一 方產(chǎn)生了圖13說(shuō)明的炫光像212后，不能正確地求得塊401a內(nèi)的圖 像和塊401b內(nèi)的圖像的差(相關(guān))，因此不能正確地計(jì)算被攝體距 離。另外，在炫光像212比較鮮明的情況下，炫光像212和被攝體像 202的空間頻率接近，因此，很難通過(guò)信號(hào)處理只選擇去除炫光像 212。
在圖12中，對(duì)遮光壁150的表面進(jìn)行了處理使得入射的光線211 被吸收，可以降低被遮光壁150反射的光量，但是，不能完全地去除 反射。若不能完全地去除遮光壁150的反射，例如，在高亮度被攝體 210產(chǎn)生比被攝體200強(qiáng)的光線的情況下，很可能由于遮光壁150的 很小的反射光導(dǎo)致產(chǎn)生炫光像212而引起測(cè)距精度惡化。
另外，在圖12中，若去除遮光壁150，通過(guò)透鏡100a的光線211 不會(huì)被遮光壁150反射，因此，在從攝像區(qū)域101a得到的圖像400a 上不會(huì)產(chǎn)生炫光像212。但是，光線211入射到相鄰的攝像區(qū)域101b， 從攝像區(qū)域101b得到的圖像400b產(chǎn)生類似于炫光像212的有害的 像。若去除遮光壁150并且擴(kuò)大透鏡100a、 100b間隔(即，攝像區(qū) 域101a、 101b的間隔)，可以去除導(dǎo)致上述的測(cè)距精度惡化的原因， 但是由于需要利用大的攝像元件，產(chǎn)生了成本上升的新問(wèn)題。
上述測(cè)距精度的惡化，也會(huì)同樣由于來(lái)自高亮度被攝體210的光 線211沒(méi)有入射到遮光壁150而是入射到鏡筒102的內(nèi)面并反射后入 射到攝像區(qū)域而產(chǎn)生。但是，該問(wèn)題可以通過(guò)將鏡筒102配置為從攝像區(qū)域101a、 101b離開(kāi)而得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種攝像裝置，解決了上述復(fù)眼式攝像 裝置存在的問(wèn)題，不會(huì)因?yàn)閬?lái)自存在于視場(chǎng)角外的高亮度被攝體的光 線引起測(cè)距精度的惡化。
本發(fā)明的攝像裝置具有大致配置在同一平面的多個(gè)光學(xué)透鏡； 與上述多個(gè)光學(xué)透鏡一對(duì)一地對(duì)應(yīng)的多個(gè)攝像區(qū)域；防止通過(guò)上述多 個(gè)光學(xué)透鏡中的一個(gè)光學(xué)透鏡的光線入射到與上述一個(gè)光學(xué)透鏡不 對(duì)應(yīng)的攝像區(qū)域的遮光壁；以及對(duì)在上述多個(gè)攝像區(qū)域拍攝的多個(gè)圖 像進(jìn)行比較而求得視差量的機(jī)構(gòu)。上述遮光壁具有使入射的光線漫反 射的機(jī)構(gòu)。上述攝像裝置還具有去除在上述多個(gè)攝像區(qū)域拍攝的多個(gè) 圖像的空間頻率的低頻成分的機(jī)構(gòu)。上述求得上述視差量的機(jī)構(gòu)，對(duì) 通過(guò)去除上述低頻成分的機(jī)構(gòu)去除了低頻成分的上述多個(gè)圖像進(jìn)行 比較而求得視差量。
發(fā)明的效果
通過(guò)本發(fā)明，入射到遮光壁的光線被漫反射，因此由該反射光產(chǎn) 生的炫光像的高頻成分被平滑化，變換為低頻成分。通過(guò)信號(hào)處理去 除該低頻成分，由此，可以切實(shí)地去除遮光壁反射的光線對(duì)測(cè)距精度 造成的影響。
這樣，來(lái)自照明、太陽(yáng)、反射率高的物體等高亮度被攝體的光線 不會(huì)直接入射到攝像區(qū)域，但是在遮光壁上入射并反射而入射到攝像 區(qū)域的情況下，可以防止來(lái)自該高亮度被攝體的光線引起的被攝體距 離的測(cè)量精度惡化。因此，可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距的攝像裝置。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像 裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖2A表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的攝像裝置中兩攝像區(qū)域拍攝的 圖像；圖2B表示圖2A的點(diǎn)劃線上的各像素的亮度信息； 圖2C表示去除低頻率成分后的圖2A的點(diǎn)劃線上的各像素的兩 度信息；
圖3是表示本發(fā)明的攝像裝置中評(píng)價(jià)遮光壁的散射特性的方法
的圖4是說(shuō)明本發(fā)明的攝像裝置中遮光壁的散射特性的定義的圖5是說(shuō)明在本發(fā)明的攝像裝置中有害的炫光像產(chǎn)生條件的圖6是說(shuō)明本發(fā)明的攝像裝置中圖像的合成方法的圖7是說(shuō)明本發(fā)明的攝像裝置中由于遮光壁以及鏡筒在不同位
置產(chǎn)生炫光像的情況的截面圖8是本發(fā)明的實(shí)施例2的攝像裝置使用的遮光壁的截面圖9A是本發(fā)明的實(shí)施例4的攝像裝置使用的遮光壁的截面圖9B是圖9A的部分9B的放大截面圖IO是表示現(xiàn)有的復(fù)眼式攝像裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖11是說(shuō)明現(xiàn)有的復(fù)眼式攝像裝置中視差量的計(jì)算方法的圖12是說(shuō)明現(xiàn)有的復(fù)眼式攝像裝置中由于遮光壁產(chǎn)生炫光像的
現(xiàn)象的圖。
圖13是表示現(xiàn)有的復(fù)眼式攝像裝置中只在一方產(chǎn)生炫光像的兩 個(gè)圖像的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的上述攝像裝置中，漫反射上述光線的機(jī)構(gòu)優(yōu)選在上述遮 光壁的表面所設(shè)置的凹凸。由此，可以簡(jiǎn)單且廉價(jià)地使遮光壁具有漫 反射特性。
在該情況下，優(yōu)選上述凹凸不規(guī)則地配置。由此，可以防止由于 反射光的干涉導(dǎo)致的在炫光像中產(chǎn)生高頻成分。所以，通過(guò)去除低頻 成分的機(jī)構(gòu)可以切實(shí)地去除炫光像，因此可以進(jìn)行誤差少的測(cè)距。
也就是說(shuō)，漫反射上述光線的機(jī)構(gòu)可以為至少在上述遮光壁的表 面附近含有的透明微粒子。由此，可以簡(jiǎn)單且廉價(jià)地使遮光壁具有漫 反射特性。在該情況下，優(yōu)選上述透明微粒子的形狀是不規(guī)則的。由此，可 以防止反射光的干涉導(dǎo)致的在炫光像中產(chǎn)生高頻成分。所以，可以通 過(guò)去除低頻成分的機(jī)構(gòu)切實(shí)地去除炫光像，因此，可以進(jìn)行誤差少的 測(cè)距。
在本發(fā)明的上述攝像裝置中，去除上述低頻成分的機(jī)構(gòu)優(yōu)選去除 視差產(chǎn)生方向的空間頻率的低頻成分。由此，可以縮短計(jì)算時(shí)間。
優(yōu)選上述遮光壁相對(duì)于上述遮光壁所成的角度為攝像裝置的半
視場(chǎng)角的光線的漫射角度為5度以上。由此，可以將炫光像的高頻成 分切實(shí)地變換為低頻成分，因此可以進(jìn)行誤差少的測(cè)距。
通過(guò)上述光學(xué)透鏡的中心并入射到上述遮光壁的光線、即由上述 遮光壁漫反射的反射光的中心光線，相對(duì)于入射到上述攝像區(qū)域的外 周端中的最靠近上述遮光壁的位置的光線的上述遮光壁的漫射倍率 設(shè)為a，上述光學(xué)透鏡的極限分辨頻率設(shè)為e時(shí)，去除上述低頻成分 的機(jī)構(gòu)優(yōu)選去除拍攝的上述多個(gè)圖像的P/ci以下的空間頻率成分。 這樣地對(duì)應(yīng)于攝像裝置的構(gòu)成而設(shè)定去除低頻成分時(shí)的閾值，由此， 不會(huì)損害相關(guān)于測(cè)距需要的被攝體像的信息，可以只去除炫光像的影 響，因此可以進(jìn)行誤差少的測(cè)距。
本發(fā)明的攝像裝置優(yōu)選還具有照明被攝體的照明裝置，根據(jù)被攝 體的亮度分布改變照明的亮度。由此，即使在配置在視場(chǎng)角外的高亮 度被攝體的亮度極高的情況下也可以進(jìn)行高精度的測(cè)距。
本發(fā)明的攝像裝置優(yōu)選還具有將在上述多個(gè)攝像區(qū)域拍攝的上 述多個(gè)圖像中的一個(gè)圖像分割為多個(gè)塊的機(jī)構(gòu)；在上述多個(gè)圖像中的 其他圖像內(nèi)搜索對(duì)應(yīng)于各個(gè)上述多個(gè)塊的塊的機(jī)構(gòu)；從上述多個(gè)圖像 得到一個(gè)合成圖像的機(jī)構(gòu)。該情況下，得到上述合成圖像的機(jī)構(gòu)優(yōu)選 對(duì)上述多個(gè)圖像中含有的彼此對(duì)應(yīng)的多個(gè)塊的對(duì)比度進(jìn)行比較，選擇 對(duì)比度更大的塊而得到上述合成圖像。由此，除了測(cè)距之外還可以得 到能夠輸出優(yōu)良的被攝體像的攝像裝置。
該情況下，本發(fā)明的攝像裝置優(yōu)選還具有防止沒(méi)有通過(guò)上述多個(gè) 光學(xué)透鏡的任何一個(gè)的光線入射到上述多個(gè)攝像區(qū)域的任何一個(gè)的 鏡筒。該情況下，優(yōu)選來(lái)自視場(chǎng)角外的共用的被攝體的光線在上述遮光壁或上述鏡筒的內(nèi)面反射而入射到上述多個(gè)攝像區(qū)域的位置，在上 述多個(gè)攝像區(qū)域間彼此不同。由此，可以使從多個(gè)攝像區(qū)域得到的多 個(gè)圖像中的炫光像的位置彼此不同，因此可以得到高對(duì)比度的合成圖
下面，表示了本發(fā)明的一實(shí)施方式。但是，不言而喻，本發(fā)明不 限于該實(shí)施方式。
.圖1表示了本發(fā)明的一實(shí)施方式中的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝 像裝置的構(gòu)成以及圖像處理流程的概要。該攝像裝置具有具備兩透鏡
100a、 100b的透鏡陣列100和分別對(duì)應(yīng)于兩透鏡100a、 100b的兩個(gè) 攝像區(qū)域101a、 101b，兩透鏡100a、 100b在大致同一平面上光軸彼 此平行地配置。兩攝像區(qū)域101a、 101b通過(guò)分割共用的一個(gè)攝像元 件的受光區(qū)域而得到。鏡筒102從外界遮蔽透鏡100a、 100b和攝像 區(qū)域101a、 101b之間的兩個(gè)光路，從而使沒(méi)有通過(guò)兩透鏡100a、 100b 的光線不會(huì)入射到攝像區(qū)域101a、 101b。另外，在兩光路之間配置遮 光壁IIO，從而使通過(guò)透鏡100a、 100b中的一個(gè)透鏡的光線，不會(huì)入 射到與攝像區(qū)域101a、 101b中的上述一個(gè)透鏡不對(duì)應(yīng)的攝像區(qū)域。 遮光壁110具有對(duì)入射的光線進(jìn)行散射并反射(即漫反射)的散射機(jī) 構(gòu)。
220表示了從配置在攝像裝置的視場(chǎng)角外的高亮度被攝體(未圖 示)產(chǎn)生，通過(guò)透鏡100a、入射到遮光壁U0上的點(diǎn)221的光線的一 例。光線220在點(diǎn)221反射時(shí)通過(guò)遮光壁110具有的散射特性進(jìn)行漫 反射，擴(kuò)散并入射到攝像區(qū)域101a。這樣光線220通過(guò)漫反射，攝像 區(qū)域101a拍攝的圖像中通過(guò)光線220得到的炫光像被平滑化。由此， 炫光像的對(duì)比度降低，該圖像信息的高頻成分變換為低頻成分。攝像 區(qū)域101a對(duì)該變換為低頻成分的炫光像和通過(guò)透鏡100a直接入射到 攝像區(qū)域101a并成像的被攝體像重合的圖像進(jìn)行拍攝，變換為圖像 信息而輸出。
在圖2A中，420a、 420b為攝像區(qū)域101a、 101b拍攝的圖像。 202為通過(guò)透鏡100a、 100b而直接入射到攝像區(qū)域101a、 101b并成 像的被攝體像，222為通過(guò)透鏡100a的光線220被遮光壁110漫反射后入射到攝像區(qū)域101a而產(chǎn)生的炫光像。圖2B表示圖2A的點(diǎn)劃線 421上的各像素的亮度信息。通過(guò)遮光壁110具有的散射特性將炫光 像222的圖像信息的高頻成分變換為低頻成分，因此，炫光像222的 亮度與被攝體像202的亮度相比變得緩和。在從攝像區(qū)域101a得到 的圖像信息中，在被攝體像202的亮度信息上重疊有炫光像222的變 化為緩和的亮度信息。
如圖1所示，從攝像區(qū)域101a、 lOlb輸出的圖像信息輸入到低 頻成分去除機(jī)構(gòu)105a、 105b，通過(guò)信號(hào)處理去除空間頻率的低頻率成 分。例如，進(jìn)行微分濾波器或利用FFT的頻率截止濾波器(周波數(shù) 力:y卜7^》夕一)等的數(shù)字信號(hào)處理，可以容易地分離低頻成分。 去除的低頻成分的頻率(閾值)的設(shè)定需要考慮以下因素等遮光壁 110的散射特性或是高亮度被攝體距離攝像裝置的視場(chǎng)角多近會(huì)產(chǎn)生 對(duì)測(cè)距精度造成影響的有害的炫光像等。
利用圖3對(duì)遮光壁110的散射特性的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行說(shuō)明。使激光 801從激光光源800斜著入射到遮光壁110。將激光801和遮光壁110 的表面成的角度設(shè)為4> 。激光801在遮光壁110上的點(diǎn)803進(jìn)行漫反 射。通過(guò)其受光面相對(duì)于正反射方向垂直配置的攝像元件810檢測(cè)該 反射光805，通過(guò)形成在攝像元件810上的激光的光點(diǎn)尺寸，對(duì)遮光 壁110的散射特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
圖4表示在遮光壁110的點(diǎn)803的激光的反射光在攝像元件810 上形成的光點(diǎn)的、沿與反射光的中心光線806交叉的直線的亮度分布 807。亮度分布807描繪著在中心光線806入射的光點(diǎn)的中心P0的亮 度最大、隨著離開(kāi)而逐漸降低的平緩曲線。亮度成為最大的光點(diǎn)的中 心P0與亮度為最大值的十分之一的點(diǎn)Pl的距離稱為光點(diǎn)半徑。光點(diǎn) 的中心PO以及點(diǎn)Pl相對(duì)于反射激光的遮光壁110上的點(diǎn)803所成的 角度稱為漫射角度R。激光801與遮光壁110的表面成的角度d)(參 照?qǐng)D3)變化則漫射角度R變化。所以，漫射角度R作為角度4)的函 數(shù)R(4)被表示。將該函數(shù)R(40稱為遮光壁110的散射特性。散射特 性R(d))可以通過(guò)下述方法求得，即，改變激光801相對(duì)于遮光壁110 的入射角度，改變攝像元件810的位置以及角度使其正對(duì)隨著前述動(dòng)作而變化的正反射方向，測(cè)量反射光。
在遮光壁110反射的光線在攝像區(qū)域810上形成的光點(diǎn)的大小 (光點(diǎn)半徑)依賴于反射位置803和攝像元件810的距離。如圖5所 示，考慮了以入射角度4通過(guò)透鏡100a的中心的光線220入射到具 有散射特性R(小)的遮光壁110并漫反射而入射到攝像區(qū)域101a的情 況。將透鏡100a的焦點(diǎn)距離設(shè)為f，將從透鏡100a的光軸103到遮 光壁110的距離設(shè)為s，在遮光壁IIO相對(duì)于攝像區(qū)域101a垂直的情 況下，從光線220的遮光壁110上的反射點(diǎn)221到攝像區(qū)域101a的 沿著反射光的中心光線的距離L1為 (式l)
"一 (/xtan--" sin0
所以，光線220的直徑，在距離遮光壁110上的反射點(diǎn)221離開(kāi) Ll的地點(diǎn)，放大通過(guò) (式2)
求得的a (4>)倍。將該a (4>)稱為遮光壁110相對(duì)于光線 220的漫射倍率。
在圖5中，通過(guò)透鏡100a的中心的光線的相對(duì)于透鏡100a的入 射角度4)越接近攝像裝置的半視場(chǎng)角6 ，該光線在遮光壁110的入射 位置越接近攝像區(qū)域101a，產(chǎn)生對(duì)比度強(qiáng)的有害的炫光像并且測(cè)距精 度惡化。從這樣的觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明中，利用入射光線相對(duì)于遮光壁 110所成的角度d)為半視場(chǎng)角e時(shí)的遮光壁110的漫射角度(即散射
特性R (e))評(píng)價(jià)遮光壁iio的散射特性。優(yōu)選遮光壁iio的漫射
角度較大，可以切實(shí)地將炫光像的高頻成分變換為低頻成分。 產(chǎn)生對(duì)比度最強(qiáng)的炫光像的可能性高的情況為如下情況，即如圖
5的光線224，以入射角9 1 ( 9 1〉 0 )通過(guò)透鏡100a的中心，入射 到遮光壁110上的點(diǎn)225而漫反射，漫反射的光的中心光線入射到攝 像區(qū)域101a的外周端中的最靠近遮光壁110的位置。該情況下，相對(duì)于光線224的遮光壁110的漫射倍率為a ( 9 1)。設(shè)透鏡100a的 極限分辨頻率為P [cycle/像素]，產(chǎn)生最有害的炫光像的光線224以漫 射倍率a ( 6 1)散射，因此由遮光壁110漫反射的光線224的極限 分辨頻率降低為P/a ( 0 1) [cycle/像素]。即，通過(guò)光線224由遮光 壁110漫反射，光線224中的P/a (ei) [cycle/像素]以上的高頻成 分被平滑化，變換為低頻成分。所以，通過(guò)從攝像區(qū)域101a輸出的 圖像去除e/a ( 9 1) [cycle準(zhǔn)素]以下的低頻成分，可以切實(shí)地去除
構(gòu)成炫光像的成分。另外，去除低頻成分時(shí)的閾值不需要為上述的P /a (ei) [cycle/像素]，如果不會(huì)失去被攝體像的特征則可以為比其
高的頻率。
圖2C中，表示了從攝像區(qū)域101a、 101b拍攝的圖像(參照?qǐng)D 2A)去除該空間頻率的低頻率成分后得到的圖像的、圖2A的點(diǎn)劃線 421上的各像素的亮度信息。從圖2B所示的亮度信息通過(guò)信號(hào)處理 去除低頻成分后，如圖2C所示，可以只提取被攝體像202的輪廓等 亮度變化大的部分。這樣，通過(guò)去除低頻成分，選擇地去除在遮光壁 110的反射光引起的炫光像222，不會(huì)失去被攝體像202的特征。
視差量導(dǎo)出機(jī)構(gòu)106 (參照?qǐng)D1)，如上所述地從去除了低頻成 分的兩個(gè)圖像與現(xiàn)有的攝像裝置的測(cè)距計(jì)算(參照?qǐng)D11)同樣地求 得視差量。在本實(shí)施方式中，在圖11中，利用下式中求得的差分絕 對(duì)值總和(SAD)求得關(guān)于塊401a內(nèi)的圖像和塊401b內(nèi)的圖像的差 (相關(guān))的評(píng)價(jià)值R (m， n) (式3)
"(附,")-2》琴")-12(*+加，'+")i
在此，II (k， /)是基準(zhǔn)圖像400a的塊401a內(nèi)的像素的亮度， 12 (k+m， An)是被比較圖像400b的塊401b內(nèi)的像素的亮度。k， / 是像素的X軸方向以及Y軸方向上的地址(整數(shù))。塊401b的X軸 方向以及Y軸方向的移動(dòng)量m， n不限于整數(shù)。例如，通過(guò)基于周邊 像素的亮度來(lái)進(jìn)行內(nèi)插從而可以求得像素間的亮度，由此可以利用像 素間距以下的分辨率求得視差量。作為用于求得像素間的亮度的插入方法，可以利用雙線性內(nèi)插法、雙立方內(nèi)插法、立方巻積內(nèi)插法等公知的方法。
塊401a內(nèi)的圖像和塊401b內(nèi)的圖像越相近則評(píng)價(jià)值R (m， n)越小，相反越不同則評(píng)價(jià)值R (m， n)越大。評(píng)價(jià)值R (m， n)最小時(shí)的m， n為X軸方向以及Y軸方向的視差量。
將塊401b在X軸方向以及Y軸方向上移動(dòng)(即，使m， n雙方變化)，若每次求得評(píng)價(jià)值R (m， n)則需要很多的計(jì)算時(shí)間。為了縮短計(jì)算時(shí)間，例如，可以將連接透鏡100a、 100b的中心的基線的方向與X軸方向一致。由此，可以無(wú)視Y軸方向的視差成分。該情況下，使塊401b只在X軸方向上移動(dòng)(即，總是n-0，只變化m)，只要求得評(píng)價(jià)值R (m， 0)就足以。評(píng)價(jià)值R (m， 0)最小時(shí)的m為視差量。
該視差量m為將攝像元件的像素間距作為基準(zhǔn)的值。所以，將攝像元件的像素間距設(shè)為p，將透鏡100a、 100b的焦點(diǎn)距離設(shè)為f，將透鏡100a、 100b間的間隔設(shè)為D，通過(guò)三角測(cè)量的原理可以求得到被攝體的距離A。(式4)
如上所述，通過(guò)本實(shí)施方式，即使視場(chǎng)角的附近存在有亮度高的被攝體等，也可以防止由此產(chǎn)生的測(cè)距精度的惡化，可以正確地測(cè)量到被攝體的距離。
從來(lái)自高亮度被攝體的光線入射到遮光壁并漫反射的位置到攝像區(qū)域的距離小，則反射光不會(huì)充分漫射而入射到攝像區(qū)域，通過(guò)低頻成分去除機(jī)構(gòu)可能不會(huì)完全去除炫光像。該情況下，如圖5所示，優(yōu)選在攝像區(qū)域和遮光壁110之間設(shè)置不進(jìn)行圖像取得的無(wú)效區(qū)域301。在圖5中，作為縫隙(空白)而描繪了無(wú)效區(qū)域301，但是在分割共用的一個(gè)攝像元件的受光區(qū)域而取得攝像區(qū)域101a、 101b的情況下，通過(guò)不利用來(lái)自無(wú)效區(qū)域301內(nèi)的像素的信息等方法，可以實(shí)質(zhì)地設(shè)置無(wú)效區(qū)域301。另外，在高亮度被攝體位于視場(chǎng)角的附近并且其亮度非常高的情況下，由于該高亮度被攝體的炫光像使得攝像元件飽和，不能得到被攝體像的圖像信息。因此，存在有即使去除圖像信息的空間頻率的低頻成分也不能得到被攝體像的圖像信息的情況。該情況下，優(yōu)選設(shè)置對(duì)被攝體照明的照明裝置，對(duì)應(yīng)于被攝體像的亮度分布改變照明的亮度。由此，可以防止被攝體像的圖像信息的缺損，對(duì)于視場(chǎng)角附近的高亮度被攝體的亮度的允許范圍增加。
遮光壁110無(wú)需將入射的全部光線漫反射，可以吸收部分光線。一般地，優(yōu)選遮光壁110具有光吸收特性，因?yàn)榭梢詼p少炫光像的影
響。該情況下由于沒(méi)有被吸收而被反射的光線被漫反射，因此也可以得到上述效果。
本發(fā)明的攝像裝置具有測(cè)量到被攝體的距離的功能，也可以同時(shí)拍攝被攝體像。但是，從上述說(shuō)明可以了解，不管遮光壁怎樣對(duì)來(lái)自配置在視場(chǎng)角外的高亮度被攝體的光線進(jìn)行漫反射，由于高頻成分變換為低頻成分的炫光像與被攝體像重疊，這樣的話不能得到良好的被攝體像。另外，從通過(guò)攝像區(qū)域得到的圖像信息中去除空間頻率的低頻成分后，由于同時(shí)也會(huì)去除一部分的被攝體像的濃淡信息，還是不能得到良好的被攝體像。
因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)從求得視差量時(shí)使用的、自攝像區(qū)
域101a、 101b得到的圖像(去除低頻成分之前的圖像)中選擇并合成炫光像的影響少的部分而得到良好的圖像。利用圖6進(jìn)行說(shuō)明。在圖6中，600a、 600b是從各攝像區(qū)域101a、 101b得到的、去除了低頻成分前的圖像，202是被攝體像，604a、 604b是由于配置在視場(chǎng)角外的共用的高亮度被攝體產(chǎn)生的炫光像。在本實(shí)施方式中，合成這樣的兩個(gè)圖像600a、 600b，得到一張良好的圖像600c。下面對(duì)該方法進(jìn)行說(shuō)明。
在本實(shí)施方式中，如圖6所示，相對(duì)于被攝體像202，需要使炫光像604a、 604b重疊的位置在圖像600a、 600b間不同。圖7表示了實(shí)現(xiàn)上述情況的構(gòu)成。在圖7中，240a、 240b是從配置在視場(chǎng)角外的高亮度被攝體(未圖示)的同一位置發(fā)出的光線。與兩透鏡100a、 100b間的距離相比，到高亮度被攝體的距離大，因此光線240a、 240b可以認(rèn)為是平行的。光線240a透過(guò)透鏡100a并入射到遮光壁IIO進(jìn)行漫反射，其中心光線入射到攝像區(qū)域101a上的點(diǎn)241a。另外，光線240b通過(guò)透鏡100b并入射到鏡筒102的內(nèi)面進(jìn)行漫反射，其中心光線入射到攝像區(qū)域101b上的點(diǎn)241b。由于在攝像區(qū)域101b和鏡筒102之間設(shè)置了縫隙302，攝像區(qū)域101a以及遮光壁110之間的距離與攝像區(qū)域101b以及鏡筒102之間的距離不同。所以，相對(duì)于攝像區(qū)域101a的光線240a的入射位置241a與相對(duì)于攝像區(qū)域101b的光線240b的入射位置241b不同。所以，如同6所示，能夠使形成炫光像604a、 604b的位置在圖像600a、 600b間不同。
另外，使通過(guò)從高亮度被攝體的同一位置發(fā)出的光線形成的炫光像604a、 604b的位置在圖像600a、 600b間不同的構(gòu)成，不限于圖7?？梢栽跀z像區(qū)域101a、 101間使部件(例如遮光壁110、鏡筒102)相對(duì)于攝像區(qū)域101a、 101b的相對(duì)關(guān)系不同，其中上述部件可以將來(lái)自高亮度被攝體的光線反射而入射到攝像區(qū)域101a、 101b，并且配置在攝像區(qū)域101a、 101b的周邊。例如，在攝像區(qū)域101a、 101b間使遮光壁110以及鏡筒102相對(duì)于攝像區(qū)域101a、 101b的角度不同。
如上所述，在本實(shí)施方式的攝像裝置中，在測(cè)量到被攝體的距離時(shí)，在兩個(gè)圖像600a、 600b上搜索對(duì)應(yīng)于被攝體上的某場(chǎng)所的塊(圖像)，從該塊間的偏移量求得視差量。對(duì)該計(jì)算過(guò)程中得到的兩個(gè)圖像600a、 600b含有的彼此對(duì)應(yīng)的兩個(gè)塊進(jìn)行比較，選擇具有更好的圖像的塊。在構(gòu)成被攝體像的全部的塊上進(jìn)行這樣的計(jì)算，合成選擇的塊，由此可以得到整體上良好的圖像的被攝體像。
在圖6中，601a、 602a、 603a是求得上述視差量的計(jì)算中使用的圖像6O0a內(nèi)的代表性塊。601b、 602b、 603b是被判斷為相對(duì)于各塊601a、 602a、 603a的差最小的圖像600b內(nèi)的塊。所以，塊601a和塊601b含有被攝體上的同一位置的圖像信息。同樣地，塊602a和塊602b、塊603a和塊603b也分別含有被攝體上的同一位置的圖像信息。
在被攝體像202中炫光像604a、 604b重疊的部分中，圖像的對(duì)比度降低。所以，對(duì)兩圖像600a、 600b含有的彼此對(duì)應(yīng)的兩個(gè)塊內(nèi)的圖像的對(duì)比度進(jìn)行比較，若選擇對(duì)比度大的塊，則可以選擇炫光像少的塊。例如，對(duì)塊601a以及塊601b的對(duì)比度進(jìn)行比較，兩者大致相同，因此，將對(duì)塊601a內(nèi)的圖像和塊601b內(nèi)的圖像進(jìn)行平均化而得到的圖像作為合成圖像600c的塊601c的圖像而使用。對(duì)塊602a以及塊602b的對(duì)比度進(jìn)行比較，由于塊602b內(nèi)的圖像的對(duì)比度大，因此將塊602內(nèi)的圖像作為合成圖像600c的塊602c的圖像而使用。對(duì)塊603a以及塊603b的對(duì)比度進(jìn)行比較，由于塊603a內(nèi)的圖像的對(duì)比度大，因此將塊603a內(nèi)的圖像作為合成圖像600c的塊603c的圖像而使用。這樣地，利用從構(gòu)成去除了低頻成分前的圖像600a、600b的塊選擇的塊，生成合成圖像600c，由此可以得到?jīng)]有炫光像604a、604b的良好的圖像。
在上述的說(shuō)明中，將圖像600a、 600b分割為多個(gè)塊以使塊彼此不重疊，但本發(fā)明不限于此，也可以使塊彼此重疊地進(jìn)行分割。由此，構(gòu)成合成圖像600c的塊也彼此不重疊，因此可以順暢地連接塊間的圖像，其結(jié)果，可以得到更良好的合成圖像600c。
在上述的實(shí)施方式中，攝像區(qū)域101a、 101b通過(guò)分割共用的一個(gè)攝像元件的受光區(qū)域而形成，但是本發(fā)明不限于此，也可以利用兩個(gè)獨(dú)立的攝像元件。
在本發(fā)明的攝像裝置中，包括光學(xué)透鏡和攝像區(qū)域的光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)量不限于上述實(shí)施方式那樣的兩個(gè)，也可以為三個(gè)以上。
在上述實(shí)施方式中，與遮光壁110的攝像區(qū)域101a、 101b相對(duì)的面為平面，但是本發(fā)明不限于此，例如也可以為凸面、凹面等曲面。
實(shí)施例
下面，利用實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明。(實(shí)施例l)
圖1表示了本實(shí)施例1的攝像裝置的構(gòu)成。利用聚碳酸酯， 一體成型具有兩個(gè)透鏡100a、 100b的透鏡陣列100，其中兩個(gè)透鏡100a、100b相對(duì)于綠色波長(zhǎng)的焦點(diǎn)距離為3.75mm，沿透鏡100a、 100b的基線的中心間隔為2.6mm。在該透鏡陣列100的成像面上，配置有像素間距2.2"111， 2048像素X 1530像素的一個(gè)黑白CCD。該CCD的受光區(qū)域上，設(shè)置了對(duì)應(yīng)于透鏡100a、 100b的兩個(gè)攝像區(qū)域101a、101b。各攝像區(qū)域?yàn)?00像素X600像素。在透鏡100a、 100b和攝像區(qū)域101a、 101b之間，插入用于選擇波長(zhǎng)的綠色濾波器(未圖示)，防止透鏡100a、 100b的色差造成的被攝體像的析像度降低。為了對(duì)透鏡100a、 100b和CCD定位，并且，防止沒(méi)有透過(guò)透鏡100a、 100b的光線入射到攝像區(qū)域101a、 101b,制作由于含有碳而成為黑色的聚碳酸酯構(gòu)成的鏡筒102。制作同樣地由于含有碳而成為黑色的聚碳酸酯構(gòu)成的遮光壁110。為了設(shè)置在遮光壁110的表面漫反射光線的機(jī)構(gòu)，對(duì)遮光壁UO的表面進(jìn)行oi砂處理，以使中心線表面粗糙度(Ra)為15um。通過(guò)上述的方法對(duì)該遮光壁110的散射特性進(jìn)行測(cè)量，與遮光壁110的表面成的角度相對(duì)于以攝像裝置的半視場(chǎng)角入射的激光的漫射角度為5度。另外，遮光壁110相對(duì)于通過(guò)透鏡的中心并入射到遮光壁110的光線的漫射倍率大致為30倍，其中該光線為由遮光壁110漫反射的反射光的中心光線入射到攝像區(qū)域的外周端中距離遮光壁110最近的位置的光線。透鏡100a、 100b的極限分辨頻率設(shè)計(jì)得比CCD的極限分辨頻率高，為2cycle/像素。由此，由遮光壁110漫反射的光引起的炫光像的空間頻率中的、2/30 —0.067cycle/像素以上的高的頻率成分變換為比其低的頻率成分。
另外，在本實(shí)施例1中，通過(guò)對(duì)遮光壁110的表面進(jìn)行噴砂處理，形成對(duì)光線漫反射的機(jī)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于此。例如，利用設(shè)置了用于對(duì)光線漫反射的凹凸的金屬模對(duì)遮光壁110成型，由此可以形成在遮光壁110的表面對(duì)光線進(jìn)行漫反射的機(jī)構(gòu)。
遮光壁IIO的表面的凹凸為規(guī)則的，則由該凹凸反射的光干涉，炫光像的亮度中可能產(chǎn)生不勻，炫光像中可能產(chǎn)生高頻成分，因此優(yōu)選遮光比110的表面的凹凸為不規(guī)則的。
通過(guò)低頻成分去除機(jī)構(gòu)105a、 105b去除從攝像區(qū)域101a、 101b輸出的兩個(gè)圖像的空間頻率的低頻成分。具體地，對(duì)圖像進(jìn)行二維傅立葉變換將圖像信息變換為空間頻率后，去除0.067cycle/像素以下的低頻成分，接著利用反傅立葉變換復(fù)原圖像。另外，在本實(shí)施方式中，去除了空間頻率為0.067cycle/像素以下的低頻區(qū)域，但是去除的頻率的閾值不限于此。例如，如上所述，將比該頻率大的頻率設(shè)定為閾值，由此可以確實(shí)地去除炫光像成分。
另外，在本實(shí)施例中，從圖像信息的二維空間頻率去除了低頻成分，但是也可以從產(chǎn)生視差的透鏡100a、 100b的基線方向(即，產(chǎn)生視差的方向)的一維空間頻率去除低頻成分，該情況下，與本實(shí)施例1相同地，可以去除遮光壁110引起的炫光像的影響。
另外，作為去除低頻成分的方法，不限于利用傅立葉變換的方法，也可以通過(guò)對(duì)圖像信息作用微分濾波器、Sobel濾波器、LoG濾波器等，去除低頻成分。
這樣地去除了低頻成分后，為了去除由于透鏡100a、 100b的像差、焦點(diǎn)偏移產(chǎn)生的圖像的歪曲的影響，基于預(yù)先測(cè)量的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)調(diào)整兩個(gè)圖像的歪斜或大小。
然后，比較兩個(gè)圖像求得視差量。具體地，將兩個(gè)圖像中的、從攝像區(qū)域101a得到的圖像(基準(zhǔn)圖像)分割為8像素X8像素的塊，在從攝像區(qū)域101b得到的圖像(被比較圖像)內(nèi)搜索對(duì)應(yīng)于各塊的塊。從對(duì)應(yīng)的塊的位置偏移量求得視差量。此時(shí)，以0.1像素的單位對(duì)被比較圖形的像素間的亮度進(jìn)行補(bǔ)全。
利用本實(shí)施例1的攝像裝置對(duì)位于距離lm的位置的被攝體進(jìn)行拍攝，視差量為4.4像素。由此，基于上述(式4)，求得被攝體距離為3.75mmX2.6mm/ (4.4X2.2ixm) -l.Olm。在視場(chǎng)角外、視場(chǎng)角附近設(shè)置高亮度的被攝體，同樣地迸行了被攝體距離的測(cè)量，還是測(cè)量為l.Olm，沒(méi)有產(chǎn)生測(cè)量距離的誤差。
另外，對(duì)從攝像區(qū)域101a、 101b輸出的、去除低頻成分之前的兩個(gè)圖像含有的彼此對(duì)應(yīng)的兩個(gè)塊內(nèi)的圖像的對(duì)比度進(jìn)行了比較，通過(guò)選擇并合成對(duì)比度高的圖像，可以得到?jīng)]有炫光像的良好的一個(gè)圖
(實(shí)施例2)
本實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于，使光線漫反射的機(jī)構(gòu)，如圖8所示，在遮光壁110上含有透明微粒子500。 g卩，金屬模成型15%含有直徑為1 U m到10u m的玻璃粉末的聚碳酸酯，形成遮光壁110。由此在遮光壁110的表面不均勻地配置透明微粒子500。光線入射到這樣的遮光壁110后，光在透明微粒子500的表面以及內(nèi)部漫反射。由此，與設(shè)置了實(shí)施例1的凹凸的遮光壁110相同地，光線漫反射，因此反射光引起的炫光像的高頻成分變換為低頻成分。
若透明微粒子500的形狀是規(guī)則的，則散射的光線干涉，可能在炫光像上產(chǎn)生具有高頻率成分的規(guī)則的圖案，因此，優(yōu)選透明微粒子500的形狀為不規(guī)則的。
另外，在本實(shí)施例2中，使聚碳酸酯具有透明玻璃粉末而進(jìn)行成型，但是遮光壁的制造方法不限于此，例如，可以在成型的實(shí)質(zhì)上不透明的板狀部件的表面噴鍍玻璃粉末，或?qū)盈B含有玻璃粉末的部件而進(jìn)行制造。由此，可以只在遮光壁的表面附近設(shè)置散射機(jī)構(gòu)，因此可以切實(shí)地遮光。
除了遮光壁的構(gòu)成之外與實(shí)施例1相同，去除從攝像區(qū)域101a、101b (參照?qǐng)D1)輸出的兩個(gè)圖像的空間頻率的低頻成分，求得視差量，求得到被攝體的距離。其結(jié)果，即使在視場(chǎng)角外、視場(chǎng)角附近配置高亮度的被攝體，在到被攝體的距離上也不會(huì)產(chǎn)生誤差。
另外，對(duì)從攝像區(qū)域101a、 101b輸出的、去除低頻成分之前的兩個(gè)圖像中含有的彼此對(duì)應(yīng)的兩個(gè)塊內(nèi)的圖像的對(duì)比度進(jìn)行了比較，通過(guò)選擇并合成對(duì)比度高的圖像，可以得到?jīng)]有炫光像的良好的一個(gè)圖像。
(實(shí)施例3)
本實(shí)施例3與實(shí)施例1、 2不同之處在于，利用設(shè)置了凹凸的金屬模而成型遮光壁IIO，由此，作為在遮光壁110的表面反射光線的機(jī)構(gòu)形成了轉(zhuǎn)印上述凹凸的凹凸。在本實(shí)施例3中，利用了通過(guò)蝕刻產(chǎn)生凹凸圖形而形成的金屬模，成型聚碳酸酯和碳構(gòu)成的混合材料而得到遮光壁IIO。之后，相對(duì)于與實(shí)施例l相同構(gòu)成的攝像裝置安裝該遮光壁110。通過(guò)上述方法對(duì)該遮光壁110的散射特性進(jìn)行了測(cè)量，與遮光壁110的表面成的角度相對(duì)于以攝像裝置的半視場(chǎng)角入射的激光的漫射角度為6.37度。另外，遮光壁110相對(duì)于通過(guò)透鏡中心入射到遮光壁110的光線的漫射倍率大致為39倍，其中該光線為由遮光壁110漫反射的反射光的中心光線入射到攝像區(qū)域的外周端中距離遮光壁110最近的位置的光線。將透鏡100a、 100b的極限分辨頻率設(shè)計(jì)得比CCD的極限分辨頻率高，為2cycle/像素。由此，由于遮光壁110漫反射的光引起的炫光像的空間頻率中、2/39 —0.051cycle/像素以上的高的頻率成分變換為比其低的頻率成分。
另外，在本實(shí)施例3中，通過(guò)在金屬模表面實(shí)施蝕刻處理，形成了在遮光壁110的表面使光線漫反射的機(jī)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于此，例如，利用實(shí)施了噴砂加工的金屬模而成型遮光壁110，由此，可以形成在遮光壁110的表面使光線漫反射的機(jī)構(gòu)。
若遮光壁110的表面的凹凸是規(guī)則的，則由該凹凸反射的光干涉，可能在炫光像的亮度中產(chǎn)生不勻，在炫光像產(chǎn)生高頻成分，因此優(yōu)選遮光壁110的表面的凹凸是不規(guī)則的。
通過(guò)低頻成分去除機(jī)構(gòu)105a、 105b去除從攝像區(qū)域101a、 101b輸出的兩個(gè)圖像的空間頻率的低頻成分。具體地，對(duì)圖像進(jìn)行二維傅立葉變換，將圖像信息變換為空間頻率后，去除0.051cycle/像素以下的低頻成分，接著利用反傅立葉變換復(fù)原圖像。
另外，本實(shí)施例中，去除了空間頻率為0.051cycle/像素以下的低頻成分，但是去除的頻率的閾值不限于此。例如，如上所述，將比該頻率大的頻率設(shè)定為閾值，因此可以切實(shí)地去除炫光像的成分。
另外,本實(shí)施例中，從圖像信息的二維空間頻率去除了低頻成分，但是也可以從產(chǎn)生了視差的透鏡100a、 100b的基線方向(即，產(chǎn)生視差的方向)的一維空間頻率去除低頻成分，該情況下，也和本實(shí)施例3同樣地可以去除由于遮光壁110引起的炫光像的影響。
另外，作為去除低頻成分的方法，不限于利用傅立葉變換的方法，也可以通過(guò)對(duì)圖像信息作用微分濾波器、Sobel濾波器、LoG濾波器等，去除低頻成分。
這樣地去除了低頻成分后，為了去除由于透鏡100a、 100b的像差、焦點(diǎn)偏移產(chǎn)生的圖像的歪曲的影響，基于預(yù)先測(cè)量的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)調(diào)整兩個(gè)圖像的歪斜或大小。然后，比較兩個(gè)圖像求得視差量。具體地，將兩個(gè)圖像中從攝像
區(qū)域105a得到的圖像(基準(zhǔn)圖像)分割為8像素X8像素的i央，在從攝像區(qū)域105b得到的圖像(被比較圖像)內(nèi)搜索對(duì)應(yīng)于各塊的塊，從對(duì)應(yīng)的塊的位置偏移量求得視差量。此時(shí)，以0.1像素的單位對(duì)被比較圖形的像素間的亮度進(jìn)行補(bǔ)全。
利用本實(shí)施例3的攝像裝置對(duì)處于距離lm的位置的被攝體進(jìn)行拍攝，視差量為4.4像素。由此，基于上述(式4)，求得被攝體距離為3.75mmX2.6mm/ (4.4X2.2um) =1.01m。在視場(chǎng)角外、視場(chǎng)角附近設(shè)置高亮度的被攝體，同樣地進(jìn)行了被攝體距離的測(cè)量，還是測(cè)量為l.Olm,沒(méi)有產(chǎn)生測(cè)量距離的誤差。
另外，對(duì)從攝像區(qū)域101a、 101b輸出的、去除低頻成分之前的兩個(gè)圖像中含有的彼此對(duì)應(yīng)的兩個(gè)塊內(nèi)的圖像的對(duì)比度進(jìn)行了比較，通過(guò)選擇并合成對(duì)比度高的圖像，可以得到?jīng)]有炫光像的良好的一個(gè)圖像。.
(實(shí)施例4)
圖9A是本實(shí)施例4中的遮光壁110的截面圖，圖9B是圖9A的部分9B的放大截面圖。本實(shí)施例4與實(shí)施例1~3不同之處在于，作為使光線漫反射的機(jī)構(gòu)，如圖9A所示，在遮光壁110的表面上設(shè)置了朝向透鏡陣列100側(cè)(圖9A的紙面上側(cè))的多個(gè)傾斜面550，并且，設(shè)置曲率使得在傾斜面550的前端551成為大致圓筒面狀。多個(gè)傾斜面550的上下方向的配置間距D為大致100 u m，傾斜面550相對(duì)于水平方向的傾斜角度V大致為30度，傾斜面550的前端551的曲率半徑C大致為5 u m。這樣的遮光壁110通過(guò)射出成型由聚碳酸酯和炭系填料構(gòu)成的混合材料而得到。通過(guò)透鏡100a、 100b而入射到傾斜面550的光線的大部分朝向圖9A的紙面上側(cè)而反射。另外，入射到傾斜面550的前端551的光線通過(guò)前端551的曲面而漫反射。所以，與實(shí)施例1的在表面設(shè)置凹凸的遮光板相比，本實(shí)施例4的遮光板可以抑制朝向CCD側(cè)反射的光線的量。
在與實(shí)施例1相同的構(gòu)成的攝像裝置上安裝上述本實(shí)施例4的遮光壁IIO。通過(guò)上述的方法對(duì)該遮光壁110的散射特性進(jìn)行測(cè)量，與遮光壁110的表面成的角度相對(duì)于以攝像裝置的半視場(chǎng)角入射的激光的漫射角度為37.35度。另外，遮光壁110相對(duì)于通過(guò)透鏡的中心并入射到遮光壁110的光線的漫射倍率大致為264倍，其中該光線為由遮光壁110漫反射的反射光的中心光線入射到攝像區(qū)域的外周端中距離遮光壁110最近的位置的光線。透鏡100a、 100b的極限分辨頻率設(shè)計(jì)得比CCD的極限分辨頻率高，為2cyde/像素。由此，由遮光壁110漫反射的光引起的炫光像的空間頻率中的、2/264 —0.0076cycle/像素以上的高的頻率成分變換為比其低的頻率成分。
通過(guò)低頻成分去除機(jī)構(gòu)105a、 105b去除從攝像區(qū)域101a、 101b輸出的兩個(gè)圖像的空間頻率的低頻成分。具體地，對(duì)圖像進(jìn)行二維傅立葉變換，將圖像信息變換為空間頻率后，去除0.0076cycle/像素以下的低頻成分，接著利用反傅立葉變換復(fù)原圖像。
另外，本實(shí)施例中，去除了空間頻率為0.0076cycle/像素以下的低頻區(qū)域，但是去除的頻率的閾值不限于此。例如，如上所述，將比該頻率大的頻率設(shè)定為閾值，因此可以切實(shí)地去除炫光像的成分。
另外，本實(shí)施例中，從圖像信息的二維空間頻率去除了低頻成分，但是也可以從視差產(chǎn)生的透鏡100a、 100b的基線方向(即，視差產(chǎn)生的方向)的一維空間頻率去除低頻成分，該情況下，也和本實(shí)施例4同樣地可以去除由于遮光壁110引起的炫光像的影響。
另外，作為去除低頻成分的方法，不限于利用傅立葉變換的方法，也可以通過(guò)對(duì)圖像信息作用微分濾波器、Sobel濾波器、LoG濾波器等，去除低頻成分。
這樣地去除了低頻成分后，為了去除由于透鏡100a、 100b的像差、焦點(diǎn)偏移產(chǎn)生的圖像的歪曲的影響，基于預(yù)先測(cè)量的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)調(diào)整兩個(gè)圖像的歪斜或大小。
然后，比較兩個(gè)圖像求得視差量。具體地，將兩個(gè)圖像中從攝像區(qū)域105a得到的圖像(基準(zhǔn)圖像)分割為8像素X8像素的塊，在從攝像區(qū)域105b得到的圖像(被比較圖像)內(nèi)搜索對(duì)應(yīng)于各塊的塊，從對(duì)應(yīng)的塊的位置偏移量求得視差量。此時(shí)，以0.1像素的單位對(duì)被比較圖形的像素間的亮度進(jìn)行補(bǔ)全。利用本實(shí)施例4的攝像裝置對(duì)處于距離lm的位置的被攝體進(jìn)行 拍攝，視差量為4.4像素。由此，基于上述(式4),求得被攝體距 離為3.75mmX2.6mm/ (4.4X2.2 um) =1.01m。在視場(chǎng)角外、視場(chǎng)角 附近設(shè)置高亮度的被攝體，同樣地進(jìn)行了被攝體距離的測(cè)量，還是測(cè) 量為1.01m，沒(méi)有產(chǎn)生測(cè)量距離的誤差。
另外，對(duì)從攝像區(qū)域101a、 101b輸出的、去除低頻成分之前的 兩個(gè)圖像中含有的彼此對(duì)應(yīng)的兩個(gè)塊內(nèi)的圖像的對(duì)比度進(jìn)行了比較， 通過(guò)選擇并合成對(duì)比度高的圖像，可以得到?jīng)]有炫光像的良好的一個(gè) 圖像。
另外，作為使光線漫反射的機(jī)構(gòu)，可以使用實(shí)施例1~4中說(shuō)明的 機(jī)構(gòu)以外的機(jī)構(gòu)。例如，如專利文獻(xiàn)3公幵的內(nèi)容，將選擇性地散射 入射角為特定角度范圍內(nèi)的入射光的光散射板(例如"Lumisty"(住 友化學(xué)株式會(huì)社的注冊(cè)商標(biāo)))等貼在遮光壁的表面。該光散射板具 有在厚度方向分布了折射率的構(gòu)造，具有使入射角為特定角度范圍內(nèi) 的入射光進(jìn)行散射的功能。利用該散射板的情況下，優(yōu)選將光散射板 設(shè)計(jì)為，入射光與光散射板的面所成的角度為攝像裝置的半視場(chǎng)角時(shí) 進(jìn)行光散射。另外，貼有光散射板的遮光壁優(yōu)選分散了碳等而進(jìn)行了 黑色化從而可以降低反射光。
以上說(shuō)明的實(shí)施方式以及實(shí)施例只是為了明確地表現(xiàn)本發(fā)明的 技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明并不僅限于通過(guò)這樣的具體例而解釋，可以在權(quán)利 要求的記載范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更，本發(fā)明應(yīng)該進(jìn)行廣義的解釋。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
通過(guò)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)即使視場(chǎng)角外存在有高亮度被攝體也可以 正確地測(cè)量到被攝體的距離的、小型、薄型的攝像機(jī)模塊。所以，可 以適用于例如搭載在手機(jī)上的攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)而取入立體信息，或 適用于監(jiān)視用攝像機(jī)、車載攝像機(jī)、機(jī)器人搭載攝像機(jī)而增加從被攝 體得到的信息量，在認(rèn)證、監(jiān)視、控制等的精度提高上是有用的。
權(quán)利要求
1、一種具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置，具有大致配置在同一平面上的多個(gè)光學(xué)透鏡；與上述多個(gè)光學(xué)透鏡一對(duì)一地對(duì)應(yīng)的多個(gè)攝像區(qū)域；防止通過(guò)上述多個(gè)光學(xué)透鏡中的一個(gè)光學(xué)透鏡的光線入射到與上述一個(gè)光學(xué)透鏡不對(duì)應(yīng)的攝像區(qū)域的遮光壁；以及對(duì)在上述多個(gè)攝像區(qū)域拍攝的多個(gè)圖像進(jìn)行比較而求得視差量的機(jī)構(gòu)，其特征在于上述遮光壁具有使入射的光線漫反射的機(jī)構(gòu)，上述攝像裝置還具有去除在上述多個(gè)攝像區(qū)域拍攝的多個(gè)圖像的空間頻率的低頻成分的機(jī)構(gòu)，求得上述視差量的機(jī)構(gòu)，對(duì)通過(guò)去除上述低頻成分的機(jī)構(gòu)去除了低頻成分的上述多個(gè)圖像進(jìn)行比較而求得視差量。
2、 如權(quán)利要求1所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置，其特 征在于，使上述光線漫反射的機(jī)構(gòu)為在上述遮光壁的表面所設(shè)置的凹 凸。
3、 如權(quán)利要求2所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置，其特 征在于，上述凹凸被不規(guī)則地配置。
4、 如權(quán)利要求1所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置，其特 征在于，使上述光線漫反射的機(jī)構(gòu)是至少在上述遮光壁的表面附近含 有的透明微粒子。
5、 如權(quán)利要求4所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置，其特 征在于，上述透明微粒子的形狀是不規(guī)則的。
6、 如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝 置，其特征在于，去除上述低頻成分的機(jī)構(gòu)去除視差產(chǎn)生的方向的空 間頻率的低頻成分。
7、 如權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝 置，其特征在于，上述遮光壁相對(duì)于與上述遮光壁所成的角度為上述 攝像裝置的半視場(chǎng)角的光線的漫射角度為5度以上。
8、 如權(quán)利要求l-7任一項(xiàng)所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置，其特征在于上述遮光壁相對(duì)于通過(guò)上述光學(xué)透鏡的中心入射到上述遮光壁 的光線的漫射倍率為a ，其中上述光線為在上述遮光壁漫反射的反射 光的中心光線入射到上述攝像區(qū)域的外周端中的距離上述遮光壁最 近的位置的光線，上述光學(xué)透鏡的極限分辨頻率為P時(shí)，去除上述低 頻成分的機(jī)構(gòu)去除所拍攝的上述多個(gè)圖像的P/a以下的空間頻率成 分。
9、 如權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝 置，其特征在于還具有照明被攝體的照明裝置，對(duì)應(yīng)于被攝體像的亮度分布改變 照明的亮度。
10、 如權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝 置，其特征在于還具有將在上述多個(gè)攝像區(qū)域拍攝的上述多個(gè)圖像中的一個(gè)圖 像分割為多個(gè)塊的機(jī)構(gòu)；在上述多個(gè)圖像中的其他圖像內(nèi)搜索對(duì)應(yīng)于 各個(gè)上述多個(gè)塊的塊的機(jī)構(gòu)；以及，從上述多個(gè)圖像得到一個(gè)合成圖 像的機(jī)構(gòu)，得到上述合成圖像的機(jī)構(gòu)，對(duì)上述多個(gè)圖像所含有的彼此對(duì)應(yīng)的 多個(gè)塊的對(duì)比度進(jìn)行比較，選擇對(duì)比度大的塊而得到上述合成圖像。
11、 如權(quán)利要求10任一項(xiàng)所述的具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝 置，其特征在于還具有防止不通過(guò)上述多個(gè)光學(xué)透鏡的任一個(gè)的光線入射到上 述多個(gè)攝像區(qū)域的某一個(gè)的鏡筒，來(lái)自處于視場(chǎng)角外的共用的被攝體 的光線在上述遮光壁或上述鏡筒的內(nèi)面反射而入射到上述多個(gè)攝像 區(qū)域的位置，在上述多個(gè)攝像區(qū)域間彼此不同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有測(cè)距功能的復(fù)眼式攝像裝置。配置有與大致配置在一平面上的多個(gè)光學(xué)透鏡(100a、100b)一對(duì)一對(duì)應(yīng)的多個(gè)攝像區(qū)域(101a、101b)。設(shè)置有使入射到配置在多個(gè)攝像區(qū)域間的遮光壁(110)的光線漫反射的機(jī)構(gòu)。去除在多個(gè)攝像區(qū)域拍攝的多個(gè)圖像的空間頻率的低頻成分，然后，對(duì)該多個(gè)圖像進(jìn)行比較求得視差量，測(cè)量到被攝體的距離。由此，可以防止來(lái)自存在于視場(chǎng)角外的高亮度被攝體的光線由于遮光壁反射而入射到攝像區(qū)域?qū)е碌臏y(cè)距精度的惡化。
文檔編號(hào)G01C3/06GK101548154SQ200880000780
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者平澤拓, 松崎純平 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社