專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)距相機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于識(shí)別成像區(qū)域中的對(duì)象的測(cè)距(ranging)相機(jī)裝置。
背景技術(shù)：
圖1例示在用于測(cè)量感興趣的被攝體(SOI)的三維位置的測(cè)距相機(jī)裝置中采用的三角測(cè)量的原理。該測(cè)距相機(jī)裝置根據(jù)以下公式測(cè)量SOI的距離Z Z=(BXf)/d(1)其中，B是用于從兩個(gè)不同觀察點(diǎn)拍攝SOI的圖像的兩個(gè)相機(jī)的光軸中心(COA)之間的基線(xiàn)距離，f是相機(jī)的鏡頭和成像元件之間的焦距，d是兩個(gè)相機(jī)拍攝的兩個(gè)圖像的相應(yīng)點(diǎn)之間的距離(視差)。以此方式，可以容易地計(jì)算關(guān)于三維位置的信息。該測(cè)距相機(jī)裝置僅能夠?qū)蓚€(gè)相機(jī)拍攝的兩個(gè)圖像中被攝體(subject)出現(xiàn)的范圍來(lái)計(jì)算被攝體的三維位置。更具體地，該測(cè)距相機(jī)裝置通過(guò)利用拍攝的圖像的亮度信息來(lái)計(jì)算三維位置。當(dāng)根據(jù)拍攝的圖像計(jì)算視差時(shí)，相機(jī)從不同觀察點(diǎn)拍攝的圖像被劃分成塊，并且在亮度方面對(duì)塊實(shí)行匹配處理。使用這樣的塊匹配處理的最簡(jiǎn)單迅速地方法是基于城市街區(qū)距離計(jì)算的方法，通過(guò)該方法，根據(jù)絕對(duì)差之和(SAD)方法的相應(yīng)像素的絕對(duì)值的和來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)度(correspondence degree),如專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所述。需要通過(guò)使用車(chē)載相機(jī)拍攝在機(jī)動(dòng)車(chē)前方的對(duì)象的畫(huà)面而自動(dòng)識(shí)別前方情況。專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了使能夠通過(guò)利用偏振比信息來(lái)識(shí)別單獨(dú)利用傳統(tǒng)的亮度信息難以識(shí)別的道路邊緣的道路情況的技術(shù)。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1的技術(shù)通過(guò)利用視差信息也使能夠進(jìn)行對(duì)前方情況的三維識(shí)別。因此，需要同時(shí)獲得偏振信息和視差信息。當(dāng)希望基于車(chē)載相機(jī)拍攝的圖像通過(guò)拍攝前方的對(duì)象的畫(huà)面進(jìn)行對(duì)前方情況的自動(dòng)識(shí)別并基于該圖像控制車(chē)輛時(shí)，需要實(shí)時(shí)處理。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)亮度信息(明亮度信息)進(jìn)行SAD方法根據(jù)城市街區(qū)距離計(jì)算視差，因此如果用于獲取亮度圖像的相機(jī)不具有相同的靈敏度，則引起不匹配。如果存在不匹配，則視差的計(jì)算將受影響，導(dǎo)致測(cè)距錯(cuò)誤。為了防止這樣的錯(cuò)誤，已經(jīng)提出了各種匹配算法。一些算法涉及在匹配之前對(duì)圖像的亮度信息進(jìn)行歸一化或者編碼。但是， 這樣的算法復(fù)雜并且處理速度可能降低。另一方面，從硬件的觀點(diǎn)，可以采用將通過(guò)僅選擇具有預(yù)定靈敏度的那些元件或通過(guò)校準(zhǔn)步驟電學(xué)地控制成像元件的靈敏度的方法。但是， 這些方法需要用于維持相機(jī)的統(tǒng)一靈敏度的選擇或調(diào)整步驟，導(dǎo)致當(dāng)要批量生產(chǎn)測(cè)距相機(jī)裝置時(shí)，成本增加。當(dāng)通過(guò)將相機(jī)從不同觀察點(diǎn)拍攝的亮度圖像劃分為塊然后對(duì)塊進(jìn)行匹配來(lái)計(jì)算視差時(shí)，用于視差計(jì)算的塊中的圖像需要具有足夠的亮度差。例如，如果因?yàn)閳D像太暗在圖像中沒(méi)有亮度差，則所有塊將具有相同的特性，使得可能引起不匹配。為了避免這樣的不匹配，曝光時(shí)間的持續(xù)可以延長(zhǎng)或者可以對(duì)成像元件進(jìn)行增益偏移處理以便它們可以在任何條件下以高靈敏度拍攝圖像。但是，這導(dǎo)致成本和處理時(shí)間的增加。
當(dāng)如專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所述單獨(dú)利用偏振比信息時(shí)，前方環(huán)境的深度信息不可得，因此難以分離在二維圖像中看起來(lái)重疊的對(duì)象。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 JP5-265547A專(zhuān)利文獻(xiàn)2 JP2008-122217A專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :JP10-3;35758A

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)本發(fā)明可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，在一個(gè)方面，本發(fā)明是一種測(cè)距相機(jī)裝置， 其包括成像設(shè)備，被配置為通過(guò)對(duì)被攝體成像而產(chǎn)生具有相位差的偏振圖像；以及處理單元，被配置為使用具有相位差的該偏振圖像的偏振信息來(lái)進(jìn)行視差計(jì)算。在另一方面，本發(fā)明提供了一種測(cè)距相機(jī)裝置，其包括成像設(shè)備，被配置為通過(guò)對(duì)被攝體成像而輸出具有相位差的第一偏振圖像數(shù)據(jù)和具有相位差的第二偏振圖像數(shù)據(jù)； 操作處理單元，該第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)被饋送到該操作處理單元；存儲(chǔ)器，連接到該操作處理單元；以及圖像處理單元，連接到該存儲(chǔ)器。該操作處理單元包括第一和第二偏振比信息處理單元以及視差計(jì)算單元。該第一偏振比信息處理單元被配置為從該成像設(shè)備接收第一偏振圖像數(shù)據(jù)，并被配置為計(jì)算第一偏振比信息圖像數(shù)據(jù)和第一亮度信息圖像數(shù)據(jù)。 該第二偏振比信息處理單元被配置為從該成像設(shè)備接收第二偏振圖像數(shù)據(jù)，并被配置為計(jì)算第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)和第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)。該視差計(jì)算單元被配置為接收該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)，并被配置為產(chǎn)生視差信息圖像數(shù)據(jù)。該存儲(chǔ)器被配置為存儲(chǔ)來(lái)自該第一和第二偏振比信息處理單元的該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)以及該第一和第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)、以及來(lái)自該視差計(jì)算單元的視差信息圖像數(shù)據(jù)。該圖像處理單元被配置為基于該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)、該第一和第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)和該視差信息圖像數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別被攝體，并被配置為基于該視差信息圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算被攝體的三維位置。


當(dāng)結(jié)合隨后的詳細(xì)描述考慮時(shí)，通過(guò)參考附圖可以獲得對(duì)本發(fā)明的全面理解，附圖中圖1例示測(cè)量對(duì)象的三維位置的原理；圖2例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的測(cè)距相機(jī)裝置；圖3例示裝備了測(cè)距相機(jī)裝置的車(chē)輛；圖4例示與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像元件有關(guān)的區(qū)域劃分濾波器的布置；圖5是區(qū)域劃分濾波器的起偏器區(qū)域的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖6A是例示區(qū)域劃分濾波器的第一起偏器區(qū)域的溝槽的方向的透視圖；圖6B是例示區(qū)域劃分濾波器的第二起偏器區(qū)域的溝槽的方向的透視圖；圖6C是例示區(qū)域劃分濾波器的第一和第二起偏器區(qū)域的相對(duì)布置的透視圖；圖7是用于實(shí)現(xiàn)同時(shí)輸出亮度信息、偏振比信息和視差信息的三種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理的結(jié)構(gòu)的框圖；圖8例示用于同時(shí)輸出三種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理的流程；
圖9A例示由安裝在車(chē)輛上的左側(cè)相機(jī)拍攝的亮度信息圖像；圖9B例示由安裝在車(chē)輛上的右側(cè)相機(jī)拍攝的亮度信息圖像；圖9C例示通過(guò)對(duì)亮度信息圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行視差計(jì)算而獲得的視差圖像；圖9D例示通過(guò)對(duì)偏振比信息圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行視差計(jì)算獲得的視差圖像；圖10例示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的測(cè)距相機(jī)裝置；圖11是圖10的測(cè)距相機(jī)裝置的區(qū)域劃分濾波器的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖12例示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的測(cè)距相機(jī)裝置；圖13A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一起偏器區(qū)域的透視圖；以及圖13B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二起偏器區(qū)域的透視圖。
具體實(shí)施例方式圖2例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的測(cè)距相機(jī)裝置1。測(cè)距相機(jī)裝置1包括成像設(shè)備
2、圖像處理器3和圖像處理計(jì)算機(jī)4。成像設(shè)備2包括第一成像單元21a和與第一成像單元21a間隔開(kāi)預(yù)定距離的第二成像單元21b。圖像處理器3包括操作處理單元31和存儲(chǔ)器 32。圖像處理器3通過(guò)處理由第一和第二成像單元21a和21b拍攝的圖像來(lái)計(jì)算各個(gè)圖像數(shù)據(jù)。處理計(jì)算機(jī)4包括MPU (微處理單元)41，其可以包括用于識(shí)別處理、偏振比信息控制處理和視差計(jì)算控制處理的軟件。例如，處理計(jì)算機(jī)4可以被配置為基于由圖像處理器3 提供的圖像數(shù)據(jù)以高速確定道路情況或者多個(gè)三維對(duì)象的三維位置，標(biāo)識(shí)在前方行進(jìn)的汽車(chē)或者障礙，并進(jìn)行發(fā)出碰撞警告的確定處理。圖3例示裝備了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的測(cè)距相機(jī)裝置1的車(chē)輛5。根據(jù)本實(shí)施例， 成像設(shè)備2拍攝在車(chē)輛5以外的預(yù)定范圍內(nèi)的對(duì)象的圖像以便識(shí)別和監(jiān)視對(duì)象。為圖像處理計(jì)算機(jī)4提供來(lái)自用于檢測(cè)車(chē)輛的當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)向傳感器6和車(chē)輪角度傳感器7的信號(hào)。如果圖像處理計(jì)算機(jī)4確定識(shí)別的對(duì)象造成對(duì)車(chē)輛5的障礙，則圖像處理計(jì)算機(jī)4可以致使在駕駛員的前方的顯示器8上顯示警告。優(yōu)選地，被配置為控制傳動(dòng)器等(未示出) 的外部單元(未示出)可以連接到圖像處理計(jì)算機(jī)4，使得可以自動(dòng)控制車(chē)輛5以紡織與障礙碰撞。優(yōu)選地，成像設(shè)備2可以安裝在車(chē)輛5上的使得成像設(shè)備2不阻礙駕駛員的視野的位置處，比如在后視鏡后面。盡管圖3例示了分離地布置的成像設(shè)備2，，但是圖像處理器
3、圖像處理計(jì)算機(jī)4和成像設(shè)備2可以構(gòu)成整體單元。回去參考圖2，第一成像單元21a包括布置在印刷電路板^a上的第一防護(hù)罩部分 22a、第一鏡頭部分23a、第一區(qū)域劃分濾波器2 和第一成像元件25a。第一區(qū)域劃分濾波器2 包括被配置為傳輸S偏振分量或者P偏振分量的兩個(gè)起偏器區(qū)域，如稍后將描述的。 因此，第一區(qū)域劃分濾波器2 將經(jīng)由第一鏡頭部分23a入射到其上的光分離為S偏振分量光和P偏振分量光。S和P偏振分量光然后入射在第一成像元件2 上。作為響應(yīng)，第一成像元件2 將第一偏振原始圖像數(shù)據(jù)27a輸出到圖像處理器3的操作處理單元31。第二成像單元21b類(lèi)似地包括布置在印刷電路板26b上的第二防護(hù)罩部分22b、第二鏡頭部分23b、第二區(qū)域劃分濾波器24b和第二成像元件25b。第二區(qū)域劃分濾波器24b 包括被配置為傳輸經(jīng)由第二鏡頭部分2 入射在第二區(qū)域劃分濾波器24b上的光的S偏振分量和P偏振分量的兩個(gè)起偏器區(qū)域。因此，第二區(qū)域劃分濾波器24b將光分離為S偏振分量光和P偏振分量光。S和P偏振分量光然后入射在第二成像元件2 上。第二成像元件2 將第二偏振原始圖像數(shù)據(jù)27b輸出到圖像處理器3的操作處理單元31。操作處理單元31包括第一和第二偏振比信息處理單元33a和33b以及視差計(jì)算單元34。第一偏振比信息處理單元33a根據(jù)以下公式(2)通過(guò)基于第一偏振原始圖像數(shù)據(jù) 27a計(jì)算P偏振分量和S偏振分量的偏振比I3R來(lái)產(chǎn)生第一偏振比(下文中可以稱(chēng)為“PR”) 信息圖像數(shù)據(jù)35a，并將該冊(cè)信息圖像數(shù)據(jù)3 輸出到視差計(jì)算單元34和存儲(chǔ)器32。PR = R/S (2)其中P是P偏振分量，S是S偏振分量。計(jì)算冊(cè)以便檢測(cè)獲取的具有不同相位差的偏振分量之間的特性差。因此，可以根據(jù)以下公式⑶到(5)的任意一個(gè)來(lái)計(jì)算偏振比ra:PR = P-S (3)PR = (P/S) / (P+S) (4)PR = (P-S) / (P+S) (5)盡管公式C3)計(jì)算了差，但是使用具有相位差的偏振信息的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)稱(chēng)為偏振比。公式(4)和(5)中的分母是歸一化部分?；蛘?，歸一化可以基于P和S之間的差。 盡管在本實(shí)施例中在獲得偏振比信息時(shí)利用了 P偏振信息和S偏振信息，但是可以利用圓偏振分量，因?yàn)閮H需要存在相位差。第一偏振比信息處理單元33a根據(jù)以下公式(6)通過(guò)將P偏振分量和S偏振分量求和來(lái)產(chǎn)生第一亮度信息圖像數(shù)據(jù)36a，并將該第一亮度信息圖像數(shù)據(jù)36a輸出到存儲(chǔ)器 32。亮度信息圖像數(shù)據(jù)=P+S (6)另一方面，第二偏振比信息處理單元3 通過(guò)基于第二偏振原始圖像數(shù)據(jù)27b產(chǎn)生第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)35b，并將該第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)3 輸出到視差計(jì)算單元；34和存儲(chǔ)器32。第二偏振比信息處理單元3 還通過(guò)將P和S偏振分量求和來(lái)產(chǎn)生第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)36b，并將該第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)36b輸出到存儲(chǔ)器32。視差計(jì)算單元34使用該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)3 和3 根據(jù)以下公式(7)計(jì)算圖像的圖像塊中的亮度差的總和(“RSAD”)，由此獲得對(duì)應(yīng)性估計(jì)值。估計(jì)該對(duì)應(yīng)性估計(jì)值使得該對(duì)應(yīng)性估計(jì)值越小，塊之間的對(duì)應(yīng)性程度越高。該估計(jì)提供了被輸出到存儲(chǔ)器32的視差信息圖像數(shù)據(jù)37。

權(quán)利要求
1.一種測(cè)距相機(jī)裝置，包括成像設(shè)備，被配置為通過(guò)對(duì)被攝體成像而產(chǎn)生具有相位差的偏振圖像；以及處理單元，被配置為使用具有相位差的該偏振圖像的偏振信息來(lái)進(jìn)行視差計(jì)算。
2.一種測(cè)距相機(jī)裝置，包括成像設(shè)備，被配置為通過(guò)對(duì)被攝體成像而輸出具有相位差的第一偏振圖像數(shù)據(jù)和具有相位差的第二偏振圖像數(shù)據(jù)；操作處理單元，該第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)被饋送到該操作處理單元； 存儲(chǔ)器，連接到該操作處理單元；以及圖像處理單元，連接到該存儲(chǔ)器，其中該操作處理單元包括第一和第二偏振比信息處理單元以及視差計(jì)算單元， 該第一偏振比信息處理單元被配置為從該成像設(shè)備接收第一偏振圖像數(shù)據(jù)，并被配置為計(jì)算第一偏振比信息圖像數(shù)據(jù)和第一亮度信息圖像數(shù)據(jù)，該第二偏振比信息處理單元被配置為從該成像設(shè)備接收第二偏振圖像數(shù)據(jù)，并被配置為計(jì)算第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)和第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)，其中該視差計(jì)算單元被配置為接收該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)，并被配置為產(chǎn)生視差信息圖像數(shù)據(jù)，其中該存儲(chǔ)器被配置為存儲(chǔ)來(lái)自該第一和第二偏振比信息處理單元的該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)以及該第一和第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)、以及來(lái)自該視差計(jì)算單元的視差信息圖像數(shù)據(jù)，其中該圖像處理單元被配置為基于該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)、該第一和第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)和該視差信息圖像數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別被攝體，并被配置為基于該視差信息圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算被攝體的三維位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該操作處理單元被配置為同時(shí)輸出該第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)、該第一和第二亮度信息圖像數(shù)據(jù)以及該視差信息圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該第一和第二偏振比信息處理單元通過(guò)分別利用第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)的偏振比分別計(jì)算第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該第一和第二偏振比信息處理單元通過(guò)分別利用第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)的差來(lái)分別計(jì)算第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該第一和第二偏振比信息處理單元通過(guò)分別利用通過(guò)對(duì)第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)的偏振比歸一化而獲得的信息分別計(jì)算第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該第一和第二偏振比信息處理單元通過(guò)分別利用通過(guò)對(duì)第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)的差歸一化而獲得的信息分別計(jì)算第一和第二偏振比信息圖像數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該成像設(shè)備需要以逐像素為基礎(chǔ)獲取第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該成像設(shè)備獲取圖像中的多個(gè)區(qū)域的每個(gè)中的第一和第二偏振圖像數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2的測(cè)距相機(jī)裝置，其中該成像設(shè)備包括被配置為從彼此間隔開(kāi)預(yù)定基線(xiàn)距離的兩個(gè)不同位置對(duì)被攝體成像的成像設(shè)備中的至少兩個(gè)。
全文摘要
一種測(cè)距相機(jī)裝置，包括成像設(shè)備，其對(duì)被攝體成像并輸出具有相位差的偏振圖像數(shù)據(jù)；操作處理單元；存儲(chǔ)器；以及圖像處理單元。該操作處理單元包括第一和第二偏振比信息處理單元以及視差計(jì)算單元。該第一和第二偏振比信息處理單元接收偏振圖像數(shù)據(jù)，并計(jì)算偏振比信息圖像數(shù)據(jù)和亮度信息圖像數(shù)據(jù)。該視差計(jì)算單元接收該偏振比信息圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生視差信息圖像數(shù)據(jù)。該偏振比信息圖像數(shù)據(jù)、該亮度信息圖像數(shù)據(jù)、以及該視差信息圖像數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中。該圖像處理單元基于該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別被攝體，并基于該視差信息圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算被攝體的三維位置。
文檔編號(hào)G06T1/00GK102575931SQ20108004656
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者橫田聰一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光