[发明专利]视差检测装置、测距装置及视差检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算多个光学系统间产生的视差的视差检测装置等。

背景技术

近年来，希望高精度地测量从规定的位置到对象物的距离、或对象物的三维位置，这种要求日益提高。例如，在汽车的视野支援中提出了以下方法，即：通过不仅显示由安装在汽车上的照相机(camera)拍摄的周围的物体的影像，而且还同时显示由测距装置测量的物体与汽车之间的正确的距离信息，从而更加可靠地避免汽车与周围的物体之间的碰撞。另外，在便携式电话或电视机等中，为了更加忠实地再现影像的身临其境的感觉，希望有立体影像的输入输出装置。在这些用途中，希望使测距装置的测距精度高精度化。

作为测量到对象物的距离、或测量对象物的三维位置的方式，以往利用立体测距方式，该立体测距方式利用了三角测量的原理。在立体测距方式中，根据多个照相机间产生的视差来计算到对象物的距离。

图1是说明利用照相机a及照相机b这两个照相机的情况下的、基于立体测距方式来计算到对象物的距离的例子的图。对象物100的光线101a或101b经由照相机a的透镜102a的光学中心105a、或照相机b的透镜102b的光学中心105b，成像于摄像区域104a或104b。光轴103a及103b表示各照相机的光轴。此时，例如对象物100通过照相机a在从摄像区域104a与光轴103a的交点106a离开Pa的成像位置107a处成像，通过照相机b在从摄像区域104b上的摄像区域104b与光轴103b的交点106b离开Pb的成像位置107b处成像，在这种情况下，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的距离D变化。如果照相机a的光轴103a与照相机b的光轴103b平行，且其间隔为基线长度B，且设照相机a及照相机b的焦距都为焦距f，则到对象物的距离D由(式1)表示。因此，如果通过事先的校准处理等已知基线长度B及焦距f，则通过求出视差P，能够计算到对象物100的距离D。

[数学式1]

D=fBP]]>…(式1)

其中，在实际的环境中照相机a与照相机b的光轴不相互平行的情况很多。因此，例如进行如非专利文献1所示的平行化处理。结果，已知能够制作光轴平行的图像，并利用上述运算来计算距离D。

摄像区域104a及104b通常由CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等的摄像元件构成。因此，由于利用在二维平面上被离散化的对象物像的亮度信号来计算视差P，因此通常其视差检测分辨率为一个像素。按照(式1)的关系，根据视差检测分辨率来决定测距分辨率(以下记做测距精度)。

说明以往的视差检测装置中视差P的具体检测方法的例子。视差检测装置为，对于在照相机a的摄像区域104a中取入的图像a和在照相机b的摄像区域104b中取入的图像b，计算各图像的每个小区域的相关值即SAD(Sum of Absolute Difference：差分绝对值总和)。然后，视差检测装置利用计算出的相关值来计算图像a与图像b之间的每个小区域的图像的偏差、即视差P。其中，SAD是相关值的一个例子，视差检测装置也可以利用公知的SSD(Sum of Squared Difference：差分平方总和)或NCC(Normalized Cross-Correlation：归一化互相关)等作为相关值。

以下，参照图2至图5来说明利用作为代表性相关值的SAD的视差计算。

图2是说明图像中的各像素的亮度的表现方法的图。如图2所示，“0”表示黑，“15”表示白，各像素的亮度的等级由线的密度来表现。其中，亮度也可以成为小数点以下的值。

图3A是表示从对象物侧观察所成像的对象物的纹理的图像a的一部分的图。图3B是表示从对象物侧观察所成像的对象物的纹理的图像b的一部分的图。