(57)【要約】      （修正有）【課題】距離検出の高速化、外光の影響の考慮、キー信号の生成、ノイズの低減を実現する。【解決手段】第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とし、前記第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とし、前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号から、距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とし、距離映像を出力する。【選択図】図１
2005164349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とし、
前記第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とし、
前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号から、下記する数式１によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とし、
距離映像を出力することを特徴とする距離検出方法。
【数１】
2005164349.tif 000011
（ここで、ｄは距離、Ｖ１は第１の映像信号、Ｖ２は第２の映像信号、αは定数である。）
【請求項２】
前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号は、テレビ映像信号のフレーム毎に交互に取得され、前記距離映像は、フレーム単位で順次更新されることを特徴とする請求項１記載の距離検出方法。
【請求項３】
前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号は、メモリに記憶され、その後演算のために読み出されることを特徴とする請求項１又は２記載の距離検出方法。
【請求項４】
第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とし、
前記第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とし、
光を照射しない状態で、被写体を撮影して第３の映像信号を検出し、
前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び第３の映像信号から、下記する数式２によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とし、
距離映像を出力することを特徴とする距離検出方法。
【数２】
2005164349.tif 000012
（ここで、ｄは距離、Ｖ１は第１の映像信号、Ｖ２は第２の映像信号、Ｖ３は第３の映像信号、α及びβは定数である。）
【請求項５】
前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号は、テレビ映像信号のフレーム内で取得され、ビデオレートで距離映像信号を更新して出力することを特徴とする請求項３記載の距離検出方法。
【請求項６】
前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号は、メモリに記憶され、その後演算のために読み出されることを特徴とする請求項４又は５記載の距離検出方法。
【請求項７】
算出された距離映像信号を所定の閾値の映像レベルで２値化した画像を同時に出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の距離検出方法。
【請求項８】
所定の閾値の映像レベルで２値化した画像に対し、画素周辺の複数の画素のレベル値の和を取って多数決を行い、２値化画像の境界線を滑らかにするフィルターを設けたことを特徴とする請求項７記載の距離検出方法。
【請求項９】
前記数式において、定数αの値を可変することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の距離検出方法。
【請求項１０】
第１の映像信号及び第２の映像信号の和が、所定の値以下である場合は、距離演算結果を０値とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の距離検出方法。
【請求項１１】
カラー映像を撮影するカメラからのカラー映像と距離映像との画角調整は、距離検出に使用する撮像素子の有効画素の領域を変化させることによって行われることを特徴とする請求項１〜１０いずれか一つに記載の距離検出方法。
【請求項１２】
カラー映像信号と距離映像信号の間の演算処理により生じる時間のズレを調整するディレイ回路をカラー映像信号の出力ラインに設けることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の距離検出方法。
【請求項１３】
距離映像信号の演算処理は、カメラ撮影映像の階調ビット数に応じた精度で演算されること特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の距離検出方法。
【請求項１４】
第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とする第１の映像信号検出手段：
前記第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とする第２の映像信号検出手段：
前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号から、下記する数式１によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とする距離映像演算手段；及び
距離映像を出力する出力手段とによって少なくとも構成されることを特徴とする距離検出装置。
【数３】
2005164349.tif 000013
（ここで、ｄは距離、Ｖ１は第１の映像信号、Ｖ２は第２の映像信号、αは定数である。）
【請求項１５】
前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号は、テレビ映像信号のフレーム毎に交互に取得され、前記距離映像は、フレーム単位で順次更新されることを特徴とする請求項１４記載の距離検出装置。
【請求項１６】
前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号は、メモリに記憶され、その後演算のために読み出されることを特徴とする請求項１４又は１５記載の距離検出装置。
【請求項１７】
第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とする第１の映像信号検出手段：
第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とする第２の映像信号検出手段：
光を照射しない状態で、被写体を撮影し、第３の映像信号を検出する第３の映像信号検出手段：
前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号から、下記する数式２によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とする距離映像演算手段；及び
距離映像を出力する出力手段とによって少なくとも構成されることを特徴とする距離検出装置。
【数４】
2005164349.tif 000014
（ここで、ｄは距離、Ｖ１は第１の映像信号、Ｖ２は第２の映像信号、Ｖ３は第３の映像信号、α及びβは定数である。）
【請求項１８】
前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号は、テレビ映像信号のフレーム内で取得され、ビデオレートで距離映像信号を更新して出力することを特徴とする請求項１７記載の距離検出装置。
【請求項１９】
前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号は、メモリに記憶され、その後演算のために読み出されることを特徴とする請求項１７又は１８記載の距離検出装置。
【請求項２０】
算出された距離映像信号を所定の閾値の映像レベルで２値化した画像を同時に出力することを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の距離検出装置。
【請求項２１】
所定の閾値の映像レベルで２値化した画像に対し、画素周辺の複数の画素のレベル値の和を取って多数決を行い、２値化画像の境界線を滑らかにするフィルターを設けたことを特徴とする請求項２０記載の距離検出装置。
【請求項２２】
前記数式において、定数αの値を可変することを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか一つに記載の距離検出装置。
【請求項２３】
第１の映像信号及び第２の映像信号の和が、所定の値以下である場合は、距離演算結果を０値とすることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれか一つに記載の距離検出装置。
【請求項２４】
カラー映像を撮影するカメラからのカラー映像と距離映像との画角調整は、距離検出に使用する撮像素子の有効画素の領域を変化させることによって行われることを特徴とする請求項１４〜２３いずれか一つに記載の距離検出装置。
【請求項２５】
カラー映像信号と距離映像信号の間の演算処理により生じる時間のズレを調整するディレイ回路をカラー映像信号の出力ラインに設けることを特徴とする請求項１４〜２４のいずれか一つに記載の距離検出装置。
【請求項２６】
距離映像信号の演算処理は、カメラ撮影映像の階調ビット数に応じた精度で演算されること特徴とする請求項１４〜２５のいずれか一つに記載の距離検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カメラと被写体間の距離を表現する距離映像を実時間で検出するための距離検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるイメージレーザレーダ装置は、所定周波数で輝度変調され、出射光を被写体に投射するレーザ光源と、被写体からの反射光を受光して像増強する機能を有し、所定周波数でゲインが変調されるイメージインテンシファイヤ管と、このゲイン変調周期の略１／４以下の周期であってゲインが単調に増加又は減少する期間においてのみイメージインテンシファイヤの出力をオンとするゲート手段とを備え、これらの周期が同期することにより、距離に応じて濃淡が周期的に繰り返して変化する情報を得ることができ、測距結果を濃淡イメージで得るようにしたものである。
【０００３】
特許文献２は、所定の輝度を有する照明光で照明された被写体を光学像として結像し、この光学像を所定の撮像利得で撮像した映像から、被写体の各点の距離を検出する立体情報検出方法であって、前記所定の輝度及び撮像利得の少なくとも一方が時間と共に変化するものであり、これにより前記被写体の各点の距離を映像信号のフレーム時間に実時間で追随する速度で検出できるようにするものである。時間と共に変化する輝度又は撮像利得を利用することで、撮像された被写体の映像の二次元的な輝度分布が得られ、この輝度分布には被写体の各点までの距離情報が含まれるため、被写体の立体情報を検出することができるものである。
【特許文献１】特開平６−２９４８６８号公報
【特許文献２】特開２０００−１２１３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される発明は、照明光ビームの２次元的なラスタ走査と照明光の変調位相の変化があるため、被写体の立体情報を映像信号のフレーム時間の速度で取り込むことが困難であり、立体動画像の撮像に適用するのは不向きであるため、特許文献２に開示される発明は、被写体の立体情報を映像信号のフレーム内で検出することを目的とする。
【０００５】
本発明は、上述した特許文献２に係る発明をさらに進歩させ、距離映像信号の新しい演算処理法、演算プロセスを提供するものであり、これによって、距離検出の高速化、外光の影響の考慮、キー信号の生成、ノイズの低減を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、この発明に係る第１の距離検出方法は、第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とし、前記第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とし、前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号から、下記する数式１によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とし、距離映像を出力することにある。
【０００７】
また、この発明に係る第１の距離検出装置は、第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とする第１の映像信号検出手段：前記第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とする第２の映像信号検出手段：前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号から、下記する数式１によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とする距離映像演算手段；及び距離映像を出力する出力手段とによって少なくとも構成されることにある。
【０００８】
【数５】
2005164349.tif 000003
【０００９】
ここで、ｄは距離、Ｖ１は第１の映像信号、Ｖ２は第２の映像信号、αは定数である。
【００１０】
従来の技術では、多画素且つ高速な距離検出が困難であったが、映像信号を上記数式によって演算することにより、多画素且つ高速な距離検出が可能となるものである。
【００１１】
また、上記距離検出方法及び装置において、前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号は、テレビ映像信号のフレーム毎に交互に取得され、前記距離映像は、フレーム単位で順次更新されることが望ましい。これによって、テレビ信号のビデオフレームレートに追従する距離映像を得ることができるようになるため、フレーム単位で２種類の映像信号を取得し、前後のフレームで順次距離映像を演算し、テレビ信号のビデオフレームレートに追従して距離映像を出力することが可能となるものである。
【００１２】
さらに、前記第１の映像信号及び前記第２の映像信号は、メモリに記憶され、その後演算のために読み出されることが望ましい。
【００１３】
また、この発明に係る第２の距離検出方法は、第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とし、前記第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とし、光を照射しない状態で、被写体を撮影して第３の映像信号を検出し、前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び第３の映像信号から、下記する数式２によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とし、距離映像を出力することにある。
【００１４】
さらに、この発明に係る第２の距離検出装置は、第１の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第１の映像信号とする第１の映像信号検出手段：第１の特性と異なる第２の特性で強度変調する光を被写体に照射し、被写体からの反射光の変化を検出して第２の映像信号とする第２の映像信号検出手段：光を照射しない状態で、被写体を撮影し、第３の映像信号を検出する第３の映像信号検出手段：前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号から、下記する数式２によって距離算出演算を行い、被写体との間の距離を画像の明暗で示した距離映像とする距離映像演算手段；及び距離映像を出力する出力手段とによって少なくとも構成されることにある。
【００１５】
【数６】
2005164349.tif 000004
【００１６】
ここで、ｄは距離、Ｖ１は第１の映像信号、Ｖ２は第２の映像信号、Ｖ３は第３の映像信号、α及びβは定数である。
【００１７】
これによって、光を照射しない第３の映像信号を検出し、上記数式で演算することによって外光の影響を排除できるため、さらに精度の良い距離検出が可能となるものである。
【００１８】
また、前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号は、テレビ映像信号のフレーム内で取得され、ビデオレートで距離映像信号を更新して出力することが望ましい。これによって、テレビ信号のビデオフレーム時間（１／６０秒）内で距離映像信号の算出に必要な第１の映像信号、第２の映像信号、さらには第３の映像信号を全て取り込みことによって、動く被写体を撮影する場合に生じるエッジ部分の距離検出誤りをなくすことができるものである。
【００１９】
さらに、前記第１の映像信号、前記第２の映像信号及び前記第３の映像信号は、メモリに記憶され、その後演算のために読み出されることが望ましい。
【００２０】
さらにまた、算出された距離映像信号を所定の閾値の映像レベルで２値化した画像を同時に出力することが望ましい。これによって、距離情報を元にした画像合成に必要なキー信号を出力することができるものである。
【００２１】
また、所定の閾値の映像レベルで２値化した画像に対し、画素周辺の複数の画素のレベル値の和を取って多数決を行い、２値化画像の境界線を滑らかにするフィルタを設けることが望ましい。
【００２２】
前記数式において、定数αの値を可変することが望ましい。これによって、係数が可変調整することができるので、映像信号レベルのダイナミックレンジを広くし、測定分解能の向上や測定レンジを拡大することができるようになるものである。
【００２３】
さらに、第１の映像信号及び第２の映像信号の和が、所定の値以下である場合は、距離演算結果を０値とすることが望ましい。これによって、撮影映像信号レベルが低い場合、特に０値に近い場合、前記数式にて演算処理を行うとノイズ成分が急激に増大するため、ある閾値以下の画素に対しては、距離検出演算を回避し、ノイズの増加を抑えるようにしたものである。
【００２４】
さらにまた、カラー映像を撮影するカメラからのカラー映像と距離映像との画角調整は、距離検出に使用する撮像素子の有効画素の領域を変化させることによって行われることが望ましい。これによって、光学系のみの調整では困難であったカラー画像と距離画像の画角合わせを、電気的に高精度に行うことができるようになるものである。
【００２５】
また、カラー映像信号と距離映像信号の間の演算処理により生じる時間のズレを調整するディレイ回路をカラー映像信号の出力ラインに設けることが望ましい。これによって、距離演算に要する時間に相当する遅延量をカラー映像に付加するので、カラー映像信号と距離映像信号の出力タイミングを同期させることができる。
【００２６】
さらに、距離映像信号の演算処理は、カメラ撮影映像の階調ビット数に応じた精度で演算されることが望ましい。上記数式１及び２では、除算処理を行うため、丸め誤差が生じるが、カメラの出力映像信号の階調ビット数に応じた精度で演算処理を行うようにして、丸め誤差の影響を最小限にし、精度の良い距離検出を行うことができるものである。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、この発明は、カメラと被写体間の距離を実時間で検出し、また演算処理を簡略化したことによって、距離検出の高速化を行うことができると共に、外光の影響を排除し、またキー信号を生成することができるため、画像合成のための特別な設備を必要としないため、画像処理をリアルタイムで行うことができるという効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例１】
【００２９】
本願発明の距離検出装置１は、例えば図１に示すものである。この距離検出装置１に使用される距離検出用カメラ２は、強度変調された近赤外光を被写体に照射する発光部３と、高速シャッター機能を有し、短時間撮像を行うイメージインテンシファイア及びこのイメージインテンシファイアの光画像を入力するＣＣＤカメラを具備する撮像部４と、前記発光部３の強度変調を制御すると共に撮像部４からの映像信号をデジタル信号として出力するコントロールユニット部５とによって少なくとも構成される。
【００３０】
前記発光部３は、例えば第１の映像信号Ｖ１’及び第２の映像信号Ｖ２’を取得する場合には、図２で示されるように、最初に光度が漸次増加する方向に例えば関数ｆ１（ｔ）で変化するように発光し、次に光度が漸次減少する方向に例えば関するｆ２（ｔ）で変化するように発光する。そして、前記発光部３がｆ１（ｔ）で変化する場合の被写体を撮像部４で撮影して第１の映像信号Ｖ１’とし、前記発光部３がｆ２（ｔ）で変化する場合の被写体を撮像部４で撮影して第２の映像信号Ｖ２’とする。
【００３１】
尚、前記距離検出用カメラ２からの信号が第１及び第２の映像信号Ｖ１’，Ｖ２’だけの場合、前記距離検出用カメラ２からの２つの信号（第１及び第２映像信号Ｖ１’，Ｖ２’）は、それぞれメモリＭ１，Ｍ２に一端記憶され、呼び出された後、それぞれがセットアップ９において０〜１０％セットアップされ、演算用映像信号Ｖ１，Ｖ２として出力される。一方で、この演算用映像信号Ｖ１，Ｖ２は、ブロック１０において画角（４：３）変換された後、ブロック１１においてＤ／Ａ変換されてモニタ用映像信号Ｓ１，Ｓ２として出力されるものである。
【００３２】
また、他方で、前記演算用映像信号Ｖ１，Ｖ２は距離映像演算部２０へ入力される。この距離映像演算部２０は、例えば、図３に示すものである。
【００３３】
この距離映像演算部２０に入力された第１の演算用映像信号Ｖ１は、ブロック２１において所定の関数（第１の演算用関数）Ｆ１（Ｖ１）に変換される。この関数Ｆ１（Ｖ１）は、具体的にはｆ１−１（Ｖ１）である。同様に第２の演算用映像信号Ｖ２は、ブロック２２において所定の関数（第２の演算用関数）Ｆ２（Ｖ２）に変換される。この関数Ｆ２（Ｖ２）は、具体的にはｆ２−１（Ｖ２）である。
【００３４】
そして、上記第１及び第２の演算用映像関数Ｆ１（Ｖ１）、Ｆ２（Ｖ２）は、ブロック２３において減算され、且つブロック２４において加算されて、それぞれＦ１（Ｖ１）−Ｆ２（Ｖ２）、Ｆ１（Ｖ１）＋Ｆ２（Ｖ２）が得られ、ブロック２５において除算されて｛Ｆ１（Ｖ１）−Ｆ２（Ｖ２）｝／｛Ｆ１（Ｖ１）＋Ｆ２（Ｖ２）｝が求められ、ブロック２６においてこれに係数αが乗算される。さらに、ブロック２７において１が足され、その結果が１／２にされて距離映像ｄが得られる。このように、距離映像演算部２０では、下記する数式１による演算が行われ、この結果として距離映像ｄが得られるものである。
【００３５】
【数７】
2005164349.tif 000005
【００３６】
以上、実施例１に係る距離検出装置１の動作について、図４に示すフローチャート図に従って説明すると、ステップ１００から開始される距離映像演算は、ステップ１１０において各因子の初期化（ｎ←１，Ｆｌ←０）が行われ、ステップ１２０においてテレビ映像信号の最初のフレームｆ（１）が入力されたか否かが判定され、入力されていない場合（Ｎ）には待機し、入力された場合（Ｙ）には、ステップ１３０に進んで、Ｆｌが１であるか否かが判定される。最初の場合、Ｆｌが０であることから、ステップ１４０に進んで、発光部３が関数ｆ１（ｔ）で制御されて第１の演算用映像信号Ｖ１（１）が取得される。これは、ステップ１５０においてメモリにＭ１（１）として記憶され、ステップ１５２においてＦｌに１が設定される。これによって、テレビ映像信号の第１のフレームｆ（１）において第１の演算用映像信号Ｖ１（１）が取得されたことを意味する。
【００３７】
最初の場合、ステップ２１０での演算結果ｄ（０）はＶ２（１）が存在しないことから０であり、ステップ２２０ではｄ（０）が出力され、ステップ２３０においてｎに２が設定される。同様に第１のフレームｆ（２）が入力された場合、ステップ１３０に進んで、Ｆｌが１か否かが判定され、ステップ１５２においてＦｌに１が入力されているので、ステップ１７０に進んで、発光部３が関数ｆ２（ｔ）で制御されて第２の演算用映像信号Ｖ２（１）が取得される。これは、ステップ１８０においてメモリにＭ２（１）として記憶され、ステップ１８２においてＦｌに０が設定される。これによって、テレビ映像信号の第２のフレームｆ（２）において第２の演算用映像信号Ｖ２（１）が取得されたことを意味する。
【００３８】
この結果、下記の数式に示すように、ステップ２１０においてｄ（１）が演算され、ステップ２２０においてｄ（１）が出力され、ステップ２３０においてｎに１が付加される。
【００３９】
【数８】
2005164349.tif 000006
【００４０】
また、次のフレームｆ（３）では、このフレームｆ（３）の時に取得された第１の演算映像信号Ｖ１（３）と、その前のフレームｆ（２）の特に取得された第２の演算用映像信号Ｖ２（１）とによって、ステップ２１０において下記の数式に示すように距離映像信号ｄ（２）が演算され、ステップ２２０においてｄ（２）が出力され、ステップ２３０においてｎに１が付加される。
【００４１】
【数９】
2005164349.tif 000007
【００４２】
この結果、図８で示すように、各フレームｆ（ｎ）毎に第１の演算用映像信号Ｖ１（ｎ）と第２の演算用映像信号Ｖ２（ｎ）が交互に取得され、そのフレームｆ（ｎ）で取得された第１又は第２の演算用映像信号（Ｖ１又はＶ２）と、その前のフレームｆ（ｎ−１）で取得された第２又は第１の演算用映像信号（Ｖ２又はＶ１）とによって距離映像信号ｄ（ｎ）がフレーム毎に演算されるものである。尚、図８において、ｆｔは、１／６０秒を示す。
【００４３】
これによって取得された距離映像信号ｄは、ブロック４０で示されるメディアンフィルタによってノイズ除去が行われる。このメディアンフィルタ４０から出力された距離映像信号ｄは、一方でブロック１０において画角（４：３）信号変換が行われ、ブロック１１においてＤ／Ａ変換された距離映像信号ｄのモニタ信号Ｄａとして出力される。
【００４４】
他方で、前記距離映像信号ｄは、ブロック４１において画角（１６：９）信号変換が行われ、ブロック４２においてハイビジョンＴＶ信号へアップコンバートされて、一方で距離映像信号ｄとしてディレイライン５４を経てカラー映像信号と共に本線へ出力される。また、前記距離映像信号ｄは、位置検出ノイズ低減装置５０へ入力される。
【００４５】
この位置検出ノイズ低減装置５０は、例えば図５に示すものである。前記距離映像信号ｄは、ブロック５１に入力され、閾値Ｔ１、Ｔ２と比較される。この比較によって距離映像信号ｄの各画素ｘが、閾値Ｔ１，Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）で設定される範囲内にある場合（Ｔ１＜ｘ＜Ｔ２）には、キー信号”１”を出力し、閾値Ｔ１以下の場合若しくは閾値Ｔ２以上の場合には”０”を出力する。これによって、算出された距離映像を、ある閾値映像レベルで２値化した画像を出力することができるものである。
【００４６】
そして、さらに、この２値化された画像は、ディレイライン５２を介してブロック５３に出力され、ｎ×ｎ画素（例えば、ｎ＝１，３，５，７の切り替え可能）の範囲で、多数決を行い、その結果をキー信号として出力する。これによって、２値化画像の境界線を滑らかにするフィルタ処理を行うことができるものである。
【００４７】
また、カラーハイビジョンカメラ１３からの信号は、ＣＣＵ１４を介してカラー映像本線ＣＶＳへ出力されるが、上記距離映像信号ｄが演算される時間分遅れるため、ブロック１５で示されるディレイ回路によって上記距離映像信号ｄと同期するように遅延される。尚、ブロック１２は、外部同期信号をＣＣＵ１４及び前記コントロールユニット５へ送信する同期信号出力回路である。
【００４８】
また、図３に示すように、距離演算ブロック２０において、加算されたＦ１（Ｖ１）＋Ｆ２（Ｖ２）は、ブロック２８において所定の値Ｈ（０〜２０％）と比較され、この値ＨよりもＦ１（Ｖ１）＋Ｆ２（Ｖ２）が低い場合には、スイッチ３０が操作され、スイッチ２を端子３２から端子３１に切り替えてブロック２９からｄ＝０を出力するものである。これによって、距離信号レベルが低い場合にはノイズが急激に増大するため、距離信号を強制的に０に設定し、ノイズの増加を抑制するものである。
【実施例２】
【００４９】
図６で示すように、実施例２に係る距離映像演算は、ステップ１１０においてｎに１を設定し、ステップ１２０においてテレビ映像信号の最初のフレームｆ（１）が入力されたか否かが判定され、フレームｆ（１）が入力されたと判定されるまで制御が保留され、フレームｆ（１）が入力された場合（Ｙ）に、ステップ１４０に進む。そして、ステップ１４０において、発光部３が関数ｆ１（ｔ）で制御されて第１の演算用映像信号Ｖ１（１）が取得される。そして、ステップ１７０に進んで、発光部３が関数ｆ２（ｔ）で制御されて第２の演算用映像信号Ｖ２（１）が取得され、ステップ１８０においてメモリにＭ２（１）として記憶される。
【００５０】
この結果、下記の数式に示すように、ステップ２１２において下記する数式によりｄ（１）が演算され、ステップ２２０においてｄ（１）が出力され、ステップ２３０においてｎに１が付加される。
【００５１】
【数１０】
2005164349.tif 000008
【００５２】
このように、実施例２に示される距離演算においては、図９に示すように、フレーム毎に第１の演算用映像信号Ｖ１と第２の演算用映像信号Ｖ２が取得され、これに基づいて距離映像信号ｄがフレーム毎に演算されるので、実施例１の場合よりも距離映像信号ｄの更新速度を向上でき、動く被写体の撮影特性を向上することができる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３では、第１の映像信号Ｖ１’、第２の映像信号Ｖ２’及び第３の映像信号Ｖ３’を取得する場合に、前記発光部３を、例えば図７で示されるように、最初に光度が漸次増加する方向に例えば関数ｆ１（ｔ）で変化するように発光させ、次に光度が漸次減少する方向に例えば関するｆ２（ｔ）で変化するように発光させ、そして最後の所定時間は発光させず無発光時間（ｆ０）とする。そして、前記発光部３がｆ１（ｔ）で変化する場合の被写体を撮像部４で撮影して第１の映像信号Ｖ１’とし、前記発光部３がｆ２（ｔ）で変化する場合の被写体を撮像部４で撮影して第２の映像信号Ｖ２’とし、発光しない場合（ｆ０）の被写体を撮像部４で撮影して第３の映像信号Ｖ３’とするものである。これによって、外光の影響を把握するための第３の映像信号Ｖ３’を取得するものである。
【００５４】
そして、図１で示すように、前記距離検出用カメラ２からの３つの信号（第１、第２及び第３の映像信号Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ３’）は、それぞれメモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３に一端記憶され、呼び出された後、それぞれがセットアップ９において０〜１０％セットアップされ、演算用映像信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３として出力される。この演算用映像信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、ブロック１０において画角（４：３）変換された後、ブロック１１においてＤ／Ａ変換されてモニタ用映像信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３として出力するものである。
【００５５】
そして、図３で示すブロック２１において、第１の演算用映像信号Ｖ１及び外光の影響を把握するための第３の演算用映像信号Ｖ３から外光の影響を排除した第１の演算用映像関数Ｆ３（Ｖ１−βＶ３）を求め、同様にブロック２２において、第２の演算用映像信号Ｖ２及び外光の影響を把握するための第３の演算用映像信号Ｖ３から外光の影響を排除した第２の演算用映像関数Ｆ４（Ｖ２−βＶ３）を求め、実施例１と同様に演算を行う。この場合、距離映像信号ｄは、下記する数式２によって演算されることとなる。尚、βは、Ｖ３を適正に距離映像信号に反映するために設けられた定数である。
【００５６】
【数１１】
2005164349.tif 000009
【００５７】
さらに、図６で示すように、実施例３に係る距離映像演算は、ステップ１１０においてｎに１を設定し、ステップ１２０においてテレビ映像信号の最初のフレームｆ（１）が入力されたか否かが判定され、フレームｆ（１）が入力されたと判定されるまで制御が保留され、フレームｆ（１）が入力された場合（Ｙ）に、破線矢印で示す方向で、ステップ１４０に進む。そして、ステップ１４０において、発光部３が関数ｆ１（ｔ）で制御されて第１の映像信号Ｖ１（１）が取得される。そして、ステップ１７０に進んで、発光部３が関数ｆ２（ｔ）で制御されて第２の映像信号Ｖ２（１）が取得され、ステップ１８０においてメモリにＭ２（１）として記憶される。さらに、ステップ１９０に進んで、発光部３の発光を停止させて第３の映像信号Ｖ３（１）が取得され、ステップ２００においてメモリにＭ３（１）として記憶される。
【００５８】
この結果、下記の数式に示すように、ステップ２１５においてｄ（１）が下記する数式によって演算され、ステップ２２０においてｄ（１）が出力され、ステップ２３０においてｎに１が付加される。
【００５９】
【数１２】
2005164349.tif 000010
【００６０】
このように、実施例３に示される距離演算においては、図１０に示すように、フレーム毎に第１の演算用映像信号Ｖ１、第２の演算用映像信号Ｖ２及び第３の演算用映像信号Ｖ３が取得され、これに基づいて距離映像信号ｄがフレーム毎に演算されるので、実施例１の場合よりも距離映像信号ｄの更新速度を向上でき、動く被写体の撮影特性を向上できるものである。さらに、第３の映像信号Ｖ３’を取得したことによって外光を排除することができるので、さらに精密な距離検出を可能としたものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、この発明によれば、カラー映像の取得と同時に距離映像を取得することができるので、生放送中においても即座に画面の切り出しや画面合成が可能となるものである。また、これによって、従来のクロマキー手法では困難であったＣＧと実写映像との合成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】距離検出装置の全体構成を示したブロック図である。
【図２】実施例１及び２の発光部の強度調整を示した説明図である。
【図３】距離映像演算部の構成を示したブロック図である。
【図４】実施例１の距離映像演算を示したフローチャート図である。
【図５】位置検出ノイズ低減装置の構成を示したブロック図である。
【図６】実施例２及び３の距離映像演算を示したフローチャート図である。
【図７】実施例３の発光部の強度調整を示した説明図である。
【図８】実施例１の距離映像演算パターンを示した説明図である。
【図９】実施例２の距離映像演算パターンを示した説明図である。
【図１０】実施例３の距離映像演算パターンを示した説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  距離検出装置
２  距離検出用カメラ
３  発光部
４  撮像部
５  コントロールユニット
９  セットアップ
１０  画角信号変換
１１  Ｄ／Ａ変換
１２  同期信号出力回路
１３  ハイビジョンカメラ
１４  ＣＣＵ
１５  ディレイ回路
２０  距離映像演算部
４０  メディアンフィルタ
４１  画角信号変換
４２  アップコンバート
５０  位置検出ノイズ低減装置
【図１】
2005164349.tif 000015
【図２】
2005164349.tif 000016
【図３】
2005164349.tif 000017
【図４】
2005164349.tif 000018
【図５】
2005164349.tif 000019
【図６】
2005164349.tif 000020
【図７】
2005164349.tif 000021
【図８】
2005164349.tif 000022
【図９】
2005164349.tif 000023
【図１０】
2005164349.tif 000024