專利名稱：攝像裝置及攝像方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從攝像圖像計測被攝體與攝像裝置之間的距離的攝像裝置或攝像方法。
背景技術：
作為從拍攝圖像計測被攝體與攝像裝置之間的距離的以往的方法，一般已知有使用觀測的圖像的模糊來推測距離的DFD(D印th From Defocus 散焦測距)的方法(例如， 參照非專利文獻1)。在非專利文獻1中提出的DFD的方法(以下，稱作“Pentland方法”) 中，著眼于圖像的邊緣，根據1張或2張包含模糊的觀測圖像推測其模糊量，根據其模糊量推測與被攝體的距離。但是，在該方法中，預先需要被攝體的圖像的邊緣信息，在通常的攝像裝置的觀測圖像中發(fā)生透鏡帶來的模糊，所以難以穩(wěn)定且高精度地推測距離信息。另一方面，在專利文獻1中提出的距離計測裝置為了改善作為Pentland方法的問題的因模糊造成的距離計測的不穩(wěn)定，使用多重焦點攝像機及編碼開口。
圖13表示在專利文獻1中使用的多重焦點攝像機，圖13表示其編碼開口(光圈)的例子。在專利文獻1中， 通過圖13的多重焦點攝像機同時拍攝焦點位置、即模糊方式不同的3張圖像，根據各圖像間的模糊方式的差異推測與被攝體的距離。這里可知，如果將多重焦點攝像機的光圈(配置在圖13的透鏡19的左側)做成圖14的形狀，則模糊的頻率特性的增益為余弦函數的絕對值，與通常的圓形瞳形狀的情況下的模糊的頻率特性(LPF(低通濾波器))相比，具有特征性的、即圖像間的較小的模糊的差也容易被檢測到的特性。通過該特性，根據專利文獻1， 與Pentland方法相比，能夠穩(wěn)定且高精度地根據拍攝影像推測被攝體之間的距離。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利第四63990號公報非專利文獻非專利文獻 1 :A. P. Pentland ·."k new sense for depth of field”，IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence,9,4,pp. 523-531 (1987).非專禾U 文獻 2 :H. Nagahara, S. Kuthirummal, C. Zhou, and S. Nayar, "Flexible depth of field photography," in Proc. European Conference on Computer Vision, vol. 4，2008，pp.60-73
發(fā)明概要發(fā)明要解決的問題但是，在專利文獻1的方法中有以下3個問題。1.復雜的攝像機結構為了同時拍攝焦點位置不同的3張圖像，如圖13那樣使用3個攝像傳感器23 25及分光棱鏡20，21，裝置大型化且需要高精度的調整。該特性從商品的成本方面看對于面向消費者的攝像機成為較大的問題。此外，由于3個攝像機的焦點位置為固定，所以難以將測量對象的圖像倍率(縮放率)及測量范圍動態(tài)地變更，在作為攝像機的使用場景中發(fā)生限制。2.光量的減少為了使因被攝體的距離帶來的模糊方式的差變得顯著而使用圖14那樣的形狀的編碼光圈，但從圖14明確可知，在該編碼光圈中需要將開口縮小，必然成像到攝像面上的光線的光量相對于開放光圈大幅減少。即，作為攝像機的拍攝靈敏度大幅下降。3.需要運算成本為了距離推測，根據焦點距離不同的3張圖像制作(式1)所示的評價函數，一邊改變距離的值(ν) —邊反復運算評價函數，進行評價函數的最小化。這樣的推測型的反復運算一般需要運算成本，所以特別在面向消費者的攝像機中，優(yōu)選能夠不使用評價函數而可靠地計算距離那樣的方法。[數式1]
權利要求
1.一種攝像裝置，根據被攝體的圖像，生成表示從攝像裝置到上述被攝體的距離的距離圖，具備圖像傳感器，將由攝像面接收到的光按照每個像素變換為電信號并輸出； 傳感器驅動部，將上述圖像傳感器的光軸方向的位置任意地變更； 圖像取得部，取得由上述圖像傳感器拍攝的圖像，并保持所取得的圖像； 傳感器驅動控制部，控制上述傳感器驅動部及上述圖像取得部的動作，以拍攝互不相同的攝像位置的多個圖像；全焦點圖像生成部，根據上述圖像取得部取得的圖像中的一個圖像，生成在該一個圖像的整個區(qū)域對焦的全焦點圖像；模糊量計算部，根據由上述圖像取得部取得的圖像中的其他圖像和由上述全焦點圖像生成部生成的全焦點圖像，計算上述其他圖像的各圖像區(qū)域中的模糊量；以及距離圖生成部，根據上述模糊量計算部計算出的上述其他圖像的各圖像區(qū)域的模糊量和包括透鏡的焦點距離的上述攝像裝置的光學系數值，計算各圖像區(qū)域中的上述攝像裝置與上述被攝體的距離，生成將計算出的上述距離用各圖像區(qū)域中的像素值表示的距離圖。
2.如權利要求1所述的攝像裝置，上述傳感器驅動控制部控制上述傳感器驅動部及上述圖像取得部，以使上述圖像取得部取得將焦點位置設定在被攝體的近端的近端圖像、將焦點位置設定在被攝體的遠端的遠端圖像、以及一邊從上述遠端連續(xù)移動到近端一邊曝光而拍攝的掃描圖像的3種圖像。
3.如權利要求1所述的攝像裝置，上述傳感器驅動控制部控制上述傳感器驅動部及上述圖像取得部，以使上述圖像取得部按上述近端圖像、上述掃描圖像、上述遠端圖像的順序，或者按上述遠端圖像、上述掃描圖像、上述近端圖像的順序連續(xù)取得3張拍攝圖像。
4.如權利要求1所述的攝像裝置，配置在上述圖像傳感器的像側的光學系統(tǒng)具有即使掃描、像的大小也不變化的像側遠心性的光學特性。
5.如權利要求1所述的攝像裝置，上述模糊量計算部將配置在上述圖像傳感器的像側的光學系統(tǒng)的特性假定為高斯模型，來計算各圖像區(qū)域的模糊量。
6.如權利要求1所述的攝像裝置，上述模糊量計算部將配置在上述圖像傳感器的像側的光學系統(tǒng)的特性假定為圓盤模型，來計算各圖像區(qū)域的模糊量。
7.如權利要求1所述的攝像裝置，上述模糊量計算部將配置在上述圖像傳感器的前段的光學系統(tǒng)的特性假定為預先實測的上述光學系統(tǒng)的點擴散函數即PSF特性，基于該PSF特性來計算各圖像區(qū)域的模糊量。
8.一種攝像方法，根據由攝像裝置拍攝的被攝體的圖像，生成表示從該攝像裝置到上述被攝體的距離的距離圖，包括圖像取得步驟，取得在互不相同的攝像位置拍攝的多個圖像； 全焦點圖像生成步驟，根據上述多個圖像中的一個圖像，生成在該一個圖像的整個區(qū)域對焦的全焦點圖像；模糊量計算步驟，根據上述多個圖像中的其他圖像和上述全焦點圖像，計算上述其他圖像的各圖像區(qū)域中的模糊量；以及距離圖生成步驟，根據上述其他圖像的各圖像區(qū)域的模糊量和包括透鏡的焦點距離的上述攝像裝置的光學系數值，計算各圖像區(qū)域中的上述攝像裝置與上述被攝體的距離，生成將計算出的上述距離用各圖像區(qū)域中的像素值表示的距離圖。
9.一種程序，記錄在非暫時性的計算機可讀取的記錄媒體中，用來使計算機執(zhí)行權利要求8所述的攝像方法所包含的各步驟。
10.一種集成電路，安裝有權利要求1所述的攝像裝置所具備的圖像取得部、全焦點圖像生成部、模糊量計算部以及距離圖生成部。
全文摘要
提供一種根據拍攝圖像高精度地生成與被攝體的距離圖的攝像裝置。通過使圖像傳感器(11)在光軸方向上移動的傳感器驅動部(12)及傳感器驅動控制部(13)拍攝分別對焦在被攝體的近端側及遠端側的拍攝圖像(A、C)和一邊從近端側向遠端側掃描圖像傳感器一邊拍攝的圖像(B)的3張，由全焦點圖像生成部(15)根據上述掃描圖像(B)生成全焦點圖像(D)，由模糊量計算部(16)將圖像(A)及圖像(B)的各部分區(qū)域中的模糊量用全焦點圖像(D)的對應的區(qū)域的圖像進行解卷積處理而計算，由距離圖生成部(17)根據近端圖像(A)和遠端圖像(C)的對應的區(qū)域的模糊量和包括透鏡的焦點距離的攝像裝置的光學系數值，生成各圖像區(qū)域中的本裝置與被攝體的距離、即距離圖。
文檔編號G03B13/36GK102472619SQ201180003229
公開日2012年5月23日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權日2010年6月15日
發(fā)明者木村雅之, 杉谷芳明, 河村岳, 田川潤一 申請人:松下電器產業(yè)株式會社