[發(fā)明專利]攝像設備及其距離運算方法和聚焦圖像獲得方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980129927.2
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN102112846A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 大澤弘幸
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G01C3/06
• 分類號: G01C3/06;G02B7/28;G03B13/36;H04N5/232
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于拍攝示出要拍攝的被攝體的距離分布的距離圖像以及整個圖像區(qū)域中處于聚焦的聚焦圖像的設備。

背景技術

在相關技術中，作為測量從攝像設備到要拍攝的被攝體的距離的方法，已經(jīng)提出了諸如根據(jù)由鏡頭和像面之間的位置關系等所引起的模糊量來測量距離的方法等的多種方法。以下將說明測量從攝像設備到被攝體的距離的方法的例子。

(1)用于自動調焦照相機等的方法

(2)鏡頭焦點法(聚焦深度(Depth?from?focus))

(3)模糊分析法(散焦深度(Depth?from?defocus))

(4)使用激光或圖案光等的方法

(5)利用微型透鏡陣列等的光線追蹤法

(6)使用圖案化光圈等的方法

根據(jù)用于自動調焦照相機等的方法，在光學系統(tǒng)中使用雙目透鏡，并且將圖像形成在用于測量距離的裝置等上，由此測量該距離。

根據(jù)鏡頭焦點法，焦點總是移動，并且獲得觀察顯示畫面上的視頻圖像在該顯示畫面上最清晰時的距離作為估計距離。

根據(jù)模糊分析法，分析圖像中的模糊程度，并且根據(jù)模糊量和距離之間的關系獲得估計距離。

根據(jù)使用激光或圖案光等的方法，通過使用以下的方法(飛行時間法(TOF(Time?of?flight)法))，或者根據(jù)利用拍攝投射到被攝體上的激光束或圖案光所獲得的觀察圖像、通過使用三角測量法或照度分布法，來獲得估計距離，其中在飛行時間法中，向實際被攝體照射激光束，并且測量所反射和返回的激光束的飛行時間，由此測量距離。

根據(jù)作為利用微型透鏡陣列等的光線追蹤法而在參考文獻2中所公開的方法，通過根據(jù)觀察圖像分析拍攝到的光束的角度信息來獲得估計距離。

根據(jù)作為使用圖案化光圈等的方法而在專利文獻1或參考文獻1中所公開的方法，通過使用圖案化光圈獲得觀察圖像，并且基于該光圈的圖案分析該觀察圖像，由此獲得距離圖像和聚焦圖像。

(專利文獻1)日本專利02963990號公報的說明書

(非專利文獻1)Image?and?Depth?from?a?Conventional?Camera?with?a?Coded?Aperture/Anat?Levin，Rob?Fergus，F(xiàn)r’edo?Durand，William?T.Freeman/Massachusetts?Institute?of?Technology，Computer?Science?and?Artificial?Intelligence?Laboratory/SIGGRAPH2007

(非專利文獻2)Light?Field?Photography?with?a?Hand-held?Plenoptic?Camera/Ren?Ng，Marc?Levoy，Mathieu，Br’edif?Gene，Duval*Mark?Horowitz，Pat?Hanrahan/Stanford?University*Duval?Design/SIGGRAPH2005

發(fā)明內容

然而，相關技術中的方法存在如以下將說明的幾個問題。

根據(jù)用于自動調焦照相機等的相位差系統(tǒng)，除拍攝用的CMOS以外，還需要用于測量距離的裝置和用于測量距離的光學系統(tǒng)等。由于僅能夠測量觀察圖像上的幾個～幾十個點的距離，因此難以獲得距離圖像。

根據(jù)鏡頭焦點法，由于必須進行焦點的移動，并且伴隨有調焦透鏡的機械驅動，因此獲得距離圖像需要時間。

根據(jù)模糊分析法，由于使用由遠心光學系統(tǒng)所引起的模糊和所形成圖像之間的關系，因此鏡頭設計的自由度較小。

使用激光或圖案光等的方法被稱為主動法，并且可以以高精度測量距離。然而，由于需要激光或圖案光，因此該方法無法在不能使用激光或圖案光的環(huán)境下使用。

根據(jù)利用微型透鏡陣列等的光線追蹤法，由于獲得所拍攝的光的角度信息，因此聚焦圖像的空間分辨率下降了與所獲得的角度信息相對應的量。

根據(jù)作為使用圖案化光圈等的方法其中之一的專利文獻1，盡管獲得了距離圖像和聚焦圖像，但由于使用遠心光學系統(tǒng)、并且此外利用使用銷孔開口的光圈執(zhí)行測量，因此存在諸如光量下降等的問題。

盡管根據(jù)非專利文獻1也獲得了距離圖像和聚焦圖像，但在執(zhí)行圖像處理的步驟中，使利用MAP估計的劣化圖像重建處理執(zhí)行與距離分辨率值的數(shù)量一樣多的次數(shù)。

在圖13A和13B中示出相關技術中的攝像設備的光學系統(tǒng)。