(57)【要約】【課題】広角性と高精度の測距とを両立させる。【解決手段】本発明に係る広角測距システム１は、画角の範囲内で対象物を撮影可能な２台のカメラ２，３を有し、隣り合う各カメラ２，３が互いに外側を向いた状態で配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画角の範囲内で対象物を撮影可能な２台以上のカメラを有し、
隣り合う各カメラが互いに外側を向いた状態で配置されていることを特徴とする広角測距システム。
【請求項２】
請求項１に記載の広角測距システムにおいて、
各カメラの撮影結果を受けて画像を生成するとともに対象物までの距離を測定する画像生成・測距装置を有し、
前記画像生成・測距装置が、
一のカメラの撮影結果からそのカメラの撮影可能範囲の画像を生成するとともに、他のカメラの撮影結果からそのカメラの撮影可能範囲の画像を生成し、
各カメラの両撮影結果から各カメラの撮影可能範囲の重複範囲の測距情報を生成して、その測距情報から当該重複範囲の画像を生成することを特徴とする広角測距システム。
【請求項３】
請求項２に記載の広角測距システムにおいて、
前記画像生成・測距装置が、
一のカメラの撮影可能範囲の画像と、他のカメラの撮影可能範囲の画像と、各カメラの撮影可能範囲の重複範囲の画像とを繋ぎ合わせ、一のカメラの撮影可能範囲から他のカメラの撮影可能範囲に至るパノラマ画像を生成することを特徴とする広角測距システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広角な範囲での画像生成と高精度な測距とを実現する広角測距システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用ロボットに関する技術が飛躍的に進歩しており、注目を集めている。当該技術では、対象物を広角で認識するための「広角性」や、対象物までの距離を正確に測定するための「測距精度」が重要となっており、広角で測距をおこなうための技術への要望が強くなっている。広角で測距をおこなうための技術としては、ステレオカメラをパン・チルト・ズームする方法（例えば特許文献１参照）や、広角レンズを有するステレオカメラを用いる方法（例えば特許文献２参照）等がある。
【特許文献１】特開２０００−１８６９２９号公報
【特許文献２】特開２００４−２５８２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ステレオカメラをパン・チルト・ズームする方法では、対象物を認識したらその対象物を追跡することは可能であるものの、対象物の認識範囲が狭いため、ステレオカメラを定期的にパン・チルトさせるといった工夫が必要であり、広角性に劣る。他方、広角レンズを有するステレオカメラを用いる方法では、広角レンズそのもの歪みが大きいため、その歪みを除去する必要があり、高精度の測距をおこなうのが困難となっている。すなわち、広角性と高精度の測距との両機能を兼ね備えた技術は未だ実現されていない。
本発明の目的は、広角性と高精度の測距とを両立させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため本発明に係る広角測距システムは、
画角の範囲内で対象物を撮影可能な２台以上のカメラを有し、
隣り合う各カメラが互いに外側を向いた状態で配置されていることを特徴としている。
【０００５】
当該広角測距システムにおいては、
各カメラの撮影結果を受けて画像を生成するとともに対象物までの距離を測定する画像生成・測距装置を有し、
前記画像生成・測距装置が、
一のカメラの撮影結果からそのカメラの撮影可能範囲の画像を生成するとともに、他のカメラの撮影結果からそのカメラの撮影可能範囲の画像を生成し、
各カメラの両撮影結果から各カメラの撮影可能範囲の重複範囲の測距情報を生成して、その測距情報から当該重複範囲の画像を生成するのが好ましい。
【０００６】
この場合、
前記画像生成・測距装置が、
一のカメラの撮影可能範囲の画像と、他のカメラの撮影可能範囲の画像と、各カメラの撮影可能範囲の重複範囲の画像とを繋ぎ合わせ、一のカメラの撮影可能範囲から他のカメラの撮影可能範囲に至るパノラマ画像を生成するのが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、各カメラの撮影可能範囲を足し合わせた撮影可能範囲で画像を生成可能で、かつ、各カメラの撮影可能範囲の重複範囲で対象物までの距離を測定可能であり、広角性と高精度の測距とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲は以下の実施形態及び図示例に限定されるものではない。
【０００９】
図１は広角測距システム１の概略構成を示す図面であり、図２はカメラ２，３の概略構成を示す図面である。
図１に示す通り、本発明に係る広角測距システム１は、２台のカメラ２，３と画像生成・測距装置４とを有している。
【００１０】
図２に示す通り、各カメラ２，３は光学系２ａ，３ａを具備した構成を有している。各カメラ２，３は画角が９０°となっており、その画角の範囲内で対象物を撮影することができるようになっている。
【００１１】
図１に示す通り、各カメラ２，３は、互いに一定の距離をあけた状態で配置されている。各カメラ２，３は、基準線に対し互いに２０°だけ外側を向いた状態で配置されており、その位置で固定されている。ここでいう「基準線」とは、各カメラ２，３を互いに平行に配置した状態においてその平行線と一致する線であって、各カメラ２，３の中間の位置を通るものである。
【００１２】
広角測距システム１では、カメラ２，３が上記の構成を有しているため、２台のカメラ２，３全体で、基準線に対し６５°ずつ開いた１３０°の広角範囲内で対象物を撮影することができるようになっており、更に、各カメラ２，３の画角の範囲内であってそれら範囲が重複する範囲で対象物までの距離を測定することができるようになっている。
【００１３】
下記では、説明を簡単にするために、一方のカメラ２で撮影可能な範囲であって他方のカメラ３で撮影可能な範囲との重複範囲を除く範囲を「第１の撮影可能範囲Ａ」と、他方のカメラ３で撮影可能な範囲であって一方のカメラ２で撮影可能な範囲との重複範囲を除く範囲を「第２の撮影可能範囲Ｂ」と、両方のカメラ２，３で撮影可能な範囲であってその重複する範囲を「測距可能範囲Ｃ」という。
【００１４】
画像生成・測距装置４は、汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory）等を具備したパーソナルコンピュータである。具体的に、画像生成・測距装置４は、各カメラ２，３と接続されており、各カメラ２，３の撮影結果を受けると、ＲＯＭに格納された処理プログラムに従いながらＣＰＵがＲＡＭをワークエリアとしてその撮影結果を処理し、対象物の画像生成と対象物までの距離の測定とをおこなうようになっている。
【００１５】
続いて、広角測距システム１の作用について説明する。
【００１６】
測距可能範囲Ｃに存する対象物までの距離を測定する場合には、各カメラ２，３が撮影結果を画像生成・測距装置４に送信し、画像生成・測距装置４が各カメラ２，３の両撮影結果を受けてそれら撮影結果から測距情報（測距可能範囲Ｃに存する対象物までの距離を測定するのに必要な情報，以下同じ）を生成し、公知の三角測量法に基づきながらその測距情報から当該対象物までの距離を測定する。
【００１７】
他方、第１の撮影可能範囲Ａに存する対象物の画像を生成する場合には、一方のカメラ２が撮影結果を画像生成・測距装置４に送信し、画像生成・測距装置４がその撮影結果を受信して画像処理し、当該対象物の画像を生成する。同様に、第２の撮影可能範囲Ｂに存する対象物の画像を生成する場合には、他方のカメラ３が撮影結果を画像生成・測距装置４に送信し、画像生成・測距装置４がその撮影結果を受信して画像処理し、当該対象物の画像を生成する。
【００１８】
測距可能範囲Ｃに存する対象物の画像を生成する場合には、当該対象物までの距離を測定するときと同じように、始めに、各カメラ２，３が撮影結果を画像生成・測距装置４に送信し、画像生成・測距装置４が各カメラ２，３の両撮影結果を受けてそれら撮影結果から測距情報を生成する。その後、画像生成・測距装置４は、その測距情報から当該対象物の３次元データを生成して当該対象物の画像を生成する。
【００１９】
なお、第１の撮影可能範囲Ａから測距可能範囲Ｃを経て第２の撮影可能範囲Ｂに至るまでのパノラマ画像を生成する場合には、画像生成・測距装置４は、上記で生成した第１，第２の撮影可能領域Ａ，Ｂの画像と測距可能範囲Ｃの画像とを繋ぎ合わせる処理を実行して、第１の撮影可能範囲Ａから測距可能範囲Ｃを経た第２の撮影可能範囲Ｂに至るまでのパノラマ画像を生成する。
【００２０】
すなわち、広角測距システム１では、画像生成・測距装置４が、第１，第２の撮影可能範囲Ａ，Ｂについては、各カメラ２，３の撮影結果から別個に画像を生成し、測距可能範囲Ｃについては、各カメラ２，３の撮影結果の両方から画像を生成し、必要に応じてこれら画像を繋ぎ合わせて広角なパノラマ画像を生成するようになっている。
【００２１】
以上の広角測距システム１では、各カメラ２，３が基準線に対し互いに外側を向いているため、各カメラ２，３の撮影結果に基づき第１の撮影可能範囲Ａから第２の撮影可能範囲Ｂに至る広角な画像を生成することができる。
【００２２】
すなわち、図３に示す通り、カメラ２，３を基準線に対し平行に配置した場合には、第１の撮影可能範囲Ａから第２の撮影可能範囲Ｂに至るまでの撮影可能範囲がやや狭くなり、図４に示す通り、カメラ２，３を基準線に対し互いに内側に配置した場合には、測距可能範囲Ｃをカメラ２，３に近い位置で広くすることはできるものの、第１の撮影可能範囲Ａから第２の撮影可能範囲Ｂに至るまでの撮影可能範囲が極端に狭くなる。
【００２３】
これに対し、本発明に係る広角測距システム１では、各カメラ２，３が基準線に対し互いに外側を向いているため、各カメラ２，３が基準線に対し平行である場合（図３参照）や内側を向いている場合（図４参照）よりは、第１の撮影可能範囲Ａから第２の撮影可能範囲Ｂまでの撮影可能範囲が広く、広角な画像を生成することができる。
【００２４】
また、広角測距システム１では、各カメラ２，３の両撮影結果による測距情報から測距可能範囲Ｃに存する対象物までの距離を測定するから、当該対象物までの距離を正確に測定することができる。
以上から、広角測距システム１では、広角性と高精度の測距とを両立させることができる。
【００２５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計変更をおこなってもよい。
【００２６】
一の改良・設計変更事項として、各カメラ２，３の画角は９０°未満であってもよいし、９０°以上であってもよく、各カメラ２，３は図１中基準線に対し外側を向いていれば２０°以外の角度で互いに外側を向いていてもよい。
【００２７】
他の改良・設計変更事項として、図５に示す通り、カメラ２，３の一方又は両方がパン・チルト・ズーム機能を具備し、第１，第２の撮影可能範囲Ａ，Ｂと測距可能範囲Ｃとの各範囲を拡大又は縮小させてもよい。この場合、各カメラ２，３は図１中基準線に対し平行に向いてもいてもよいし、内側に向いていてもよい。
【００２８】
他の改良・設計変更事項として、２台のカメラ２，３以外にこれと同様のカメラを増設し、隣り合うカメラ同士が上記したようなカメラ２とカメラ３との関係を維持させた状態で、３台以上のカメラを有する広角測距システム１としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】広角測距システム１の概略構成を示す図面である。
【図２】カメラ２，３の概略構成を示す図面である。
【図３】２台のカメラ２，３を平行に配置した場合を説明するための図面である。
【図４】２台のカメラ２，３を互いに内側に向けて配置した場合を説明するための図面である。
【図５】カメラ２，３の変形例を示す図面である。
【符号の説明】
【００３０】
１  広角測距システム
２，３  カメラ
４  画像生成・測距装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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