[发明专利]修正测距异常的距离图像生成装置

说明书

本发明提供修正测距异常的距离图像生成装置。该距离图像生成装置具备：投光部，其将参照光向被摄体投影；受光部，其具有二维排列的多个像素；光学系统，其将来自被摄体的光引导到受光部；影响度计算单元，其根据多个像素中的关注像素及其周边像素的受光量来计算关注像素以及周边像素中的光学现象的影响度；受影响度计算单元，其根据影响度来计算关注像素受周边像素影响的受影响度；以及距离图像生成单元，其根据受影响度来生成到被摄体的距离图像。

技术领域

本发明涉及一种距离图像生成装置，特别涉及一种修正测距异常的距离图像生成装置。

背景技术

作为测量到物体的距离的距离图像生成装置，已知根据光的飞行时间来输出距离的TOF(time of flight飞行时间)摄像机。TOF摄像机大多采用以下的相位差方式，其将以预定周期进行了强度调制的参照光照射到对象空间，根据参考光和来自对象空间的反射光之间的相位差，输出对象空间的测距值。相位差是根据反射光的受光量来求出的。

在这样的TOF摄像机中，有时会在摄像机内部(透镜、摄像元件的硅层等)引起各种光学现象而产生测距异常。例如，在拍摄白色材料、递归反射材料等强反射材料的情况下，在摄像机内部散射的光可能使测距值失真到本来应该接收的像素的周围像素。这种测距异常不仅限于强反射材料，在将透镜朝向强光源例如太阳的情况下可能发生的闪烁、鬼影等光学现象也会引起发生。另外，由于作为透镜特性的像差的影响，周边像素的测距值有时也会发生异常。

图10A和图10B表示由强反射材料引起的测距异常的一个例子。图10A表示TOF摄像机30拍摄圆柱部件31和3种背景32(黑色背景、白色背景和递归背景)的情况，图10B表示由TOF摄像机30生成的强度图像、距离图像以及其测距值。在黑色背景的情况下，虽然不影响圆柱部件31的测距值，但是在白色背景的情况下，由于是强反射材料，所以在圆柱部件31和白色背景的边界区域中会发生测距异常33。在递归背景的情况下会引起所谓的饱和，已经不能测距了。

图11A-图11C表示该测距异常的原理。如图11A所示，摄像元件34的像素α本来应该只接受路径b的光，但有时会在摄像机内部(透镜35、摄像元件34的硅层等)接受路径a的光。上述杂散光和像差等光学现象的问题是不可避免的问题，但是在图像识别领域，只能够通过图像上的亮度来判断，所以几乎没有问题。

但是，在TOF摄像机领域，为了测定光的飞行时间，若通过路径b和路径a的合成来决定像素α的受光量，则构成像素α的路径b和路径a的亮度之比成为问题。当路径a的亮度大且路径b的亮度低时，由像素α计算出的测距值会指示路径a的距离而不是路径b的距离。图11B和图11C例如分别表示在点A、点B和点C的测距位置中的来自黑色物体的贡献度以及来自白色物体的贡献度的亮度值。作为解决由上述光学现象引起的测距异常问题的现有技术，后述的文献是公知的。

日本特开2018-063157号公报中记载一种形状测量装置，具有投光部和受光部，根据接受的光生成距离图像数据，在该形状测量装置中，设定包含与对象像素对应的高度数据和与周边像素对应的高度数据的一致度以及周边像素的最大受光量的判定式，根据通过判定式得到的值来判定是否根据杂散光生成了与对象像素对应的高度数据，根据杂散光判定的结果来修正高度数据。

日本特开2014-178186号公报中记载一种使用了TOF摄像机的系统，该TOF摄像机具有投光部和受光部，根据接受的光生成距离图像，检测对检测区域的对象进行检测并输出警报(安全信号)，在该系统中，图像处理部取得受光图像和距离图像，根据受光量和距离的一次函数，计算是否是雨滴反射后的雨滴像素，判定雨滴影响像素，并根据所生成的雨滴影响图像的雨滴像素的个数来判定对象是否是噪声。

日本特开2017-181291号公报中记载一种距离测量装置，具有投光单元和受光单元，根据检测出的光来生成距离图像，在该距离测量装置中，将输入图像(距离图像)中的二维坐标上的距离较近，并且距离值大不相同的较小区域进行分组来提取区域组，并判定为太阳光的影响造成的噪声。

发明内容