[發明專利]立體形狀檢測裝置和立體形狀檢測方法

無效

• 申請號: 200680007101.5
• 申請日: 2006-03-15
• 公開（公告）號: CN101133299A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 張曉林;川合拓郎;佐騰誠;小林剛
• 申請（專利權）人: 張光榮;張曉林;川合拓郎
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T1/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 鐘玉敏

技術領域

本發明涉及立體形狀檢測裝置及其檢測方法，特別是關于通過攝像機光軸的微小移動而產生含有距離信息的邊緣圖像，利用這些圖像進行基準點的對應來檢測立體形狀的立體形狀檢出裝置及其檢測方法。

背景技術

現有的利用兩個圖像的視差來檢測立體形狀的方法已經被廣泛的開發。這些方法通常利用三角測量的原理，通過分別安放在兩個已知位置的攝像機對目標物體進行攝影，確定目標物體的基準點，對照各個攝像機中目標物體的基準點，計算目標物體其他部分的視差，從而可以檢測出從攝像機到目標物體各邊緣部分的距離。

在這種方法中，為了計算視差，需要從每個攝像機的目標物體圖像中找到處于相同位置的基準點。如果，基準點被設定在目標物體的不同位置的話，立體形狀會被錯誤的認識而無法檢測出正確的形狀，因此，基準點的確定是一個非常重要的課題，對于這個課題的解決方法也有多種的提案。例如，如下的原理：設一個攝像機中的某個邊緣的各像素和其他邊緣的各像素在x軸方向的相對差值為視差，如果，兩個攝像機圖像中的邊緣對應與目標物體上的同一條線，那么，兩個邊緣上的像素在y軸方向上任何位置的視差大體上應該相等。

還有，如日本已公開的專利文件(平成6年180218號公報)所記述的，求出構成兩個邊緣圖像各邊緣上的像素的相對差值，進一步根據各像素的濃淡情報確定邊緣上各點的重要性，就能較準確地確定對應的基準點。

發明內容

本發明所要解決的問題

即使通過現有的方法，可以求出正確的基準點，但仍然需要大量的計算和處理時間。因此，通過兩個攝像機對移動的目標物體進行攝影，并進行實時檢測立體形狀的方法由于處理時間長而變的困難。

本發明考慮到現在的實際情況，提出了通過簡單的處理米實現關于邊緣圖像基準點的對應的方法，提供了可以實時處理的立體形狀檢測裝置和立體形狀檢測方法。

解決問題的方法

為了達到本發明上述目的，本發明的立體形狀檢測裝置需要具備，從至少兩個攝影位置對目標物體進行攝影；每個位置上裝上帶有攝像元件和鏡頭的至少1套攝像工具；在連接上述的至少兩個攝影位置的方向上，裝上使上述的攝像工具的光軸做微小移動的工具；及對光軸被移動的同時拍攝到的多枚圖像進行圖像處理，即利用邊緣提取的方法生成各自的邊緣圖像，比較上述各邊緣圖像，檢測目標物體的對應邊緣的圖像處理工具。

這里的指定攝影位置，可以是沿著水平方向、垂直方向、傾斜方向的至少一個方向，或者多個方向配置攝像工具。

并且，最好是擁有可以把攝像機移動到指定攝影位置的移動工具。

或者，把至少兩個攝像機預先配置在指定的各攝像位置上。

而且，使用兩個以上的攝像工具時，各攝像工具最好同時發生相同的微小移動并同期進行攝像。

再者，光軸微動的工具，可以使上述的鏡頭做微小移動，也可以使攝像工具整體做微小移動。

再者，光軸微動工具可以由壓電元件、超磁致伸縮元件、靜電傳動裝置、油壓傳動裝置、氣壓傳動裝置、電磁鐵、光學傳動裝置、形狀記憶合金、高分子傳動裝置之中的任何一個來構成。

這里的光軸微動工具的微小移動，可以沿著上述的攝像工具的光軸的法線方向平行移動。

另外，光軸的微小移動，也可以是以某指定點為中心的回轉運動。在這里，回轉運動的回轉角度，對于接近于無限遠的目標物體在攝像元件上的圖像的移動的幅度，以0-3像素的寬度為好。

進而，本發明的立體形狀檢測方法，需要具備如下過程：在至少兩個指定攝影位置上，配置帶有攝像元件和鏡頭的至少1個攝像工具對目標物體攝影的過程，在攝影過程中，同時使上述的攝像工具的光軸進行微小移動的過程，將光軸被微小移動的攝像工具拍攝到的圖像進行圖像處理，利用邊緣提取的方法得到各自的邊緣圖像的過程，對上述的各個邊緣圖像進行比較，檢測出對應邊緣的檢測過程。

這里的邊緣圖像的生成過程，可以對上述各圖像相對應的像素做濃淡值或彩度值的差分處理后做標準化處理，并且也可以做2值化處理。

再者，對應邊緣檢測過程，可以以上述邊緣圖像的邊緣寬度和長度為基準，對應上述兩個以上的指定攝影位置的邊緣圖像的邊緣。

并且，對應邊緣檢測的過程，也可以使用圖像匹配法。

而且，對應邊緣檢測的過程，還可以以目標物體的視線方向為基準。在這種場合，也可以把生成的邊緣圖像的邊緣變換為以面向目標物體的視線方向為基準的指定標準寬度，然后對各個邊緣圖像進行比較。

發明效果