[發(fā)明專利]測距裝置、測距方法和成像系統

有效

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• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103379277A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設計）人: 池本圣雄
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/335
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李穎

技術領域

本發(fā)明涉及測距裝置、測距方法和成像系統，更特別地，涉及用于諸如數字靜止照相機或數字攝像機等的成像系統的測距裝置和測距方法。

背景技術

已知存在用于數字靜止照相機和攝像機的距離檢測技術。在日本專利申請公開No.2002-314062中，提出在其像素的一部分中具有測距功能的固態(tài)成像器件，該固態(tài)成像器件被配置為通過相位差方法檢測距離。該相位差方法包括以下處理：估計由通過照相機透鏡的光瞳上的不同區(qū)域的光束產生的光學圖像（分別稱為A圖像和B圖像，也統稱為AB圖像）之間的間隙量，通過使用立體圖像的三角測量計算散焦量，由此執(zhí)行測距。根據該方法，由于不需要對于距離測量移動任何透鏡，因此，與常規(guī)的對比度方法不同，能夠實現高精度和高速的測距。當拍攝運動圖像時，也能夠實現實時測距。

如果由拍攝透鏡的框架等導致光束中的漸暈（vignetting），那么A圖像和B圖像變得相互不同，這導致圖像間隙量的估計精度降低，并且，測距精度也劣化。在US?2012/0057043?A1中公開了圖像形狀修正技術。在該技術中，通過使用與用于形成A圖像和B圖像的光瞳區(qū)域對應的線擴展（spread）函數來形成圖像修正濾波器。在互換圖像修正濾波器之后，A圖像和B圖像的形狀分別通過用圖像修正濾波器對A圖像和B圖像執(zhí)行卷積積分被修正。由于圖像修正濾波器（線擴展函數）的大小根據散焦量改變，因此，根據計算的散焦量校正圖像修正濾波器的形狀，并且，重復執(zhí)行修正圖像和重新計算散焦量的處理。通過使用接近正確值的散焦量來形成希望的圖像修正濾波器，所述正確值是通過測距計算的這種循環(huán)處理而獲取的；由此，可以提高圖像修正和距離測量的精度。

在US?2012/0057043?A1中公開的技術中的AB圖像是由在各像素處獲取的值構成的離散數據。為了對于各圖像執(zhí)行卷積積分，通過以各個連續(xù)的線擴展函數的質心位置為基準點、根據像素的布置間距離散化各個連續(xù)的線擴展函數，來形成圖像修正濾波器。但是，存在以下這樣的情況：在該情況中，從圖像修正濾波器的離散值計算的質心位置根據到對象的距離（散焦量）而與基準點不同。該誤差被稱為質心誤差。如果存在這種質心誤差，那么修正的圖像的質心位置偏離原圖像的質心位置。該偏離導致在圖像間隙量和散焦量的估計值中出現誤差。該質心誤差與圖像修正濾波器的形狀誤差無關，并且，即使執(zhí)行測距計算的循環(huán)處理，質心誤差或形狀誤差也保持。圖像間隙量和散焦量的計算值因此不收斂，這導致測距時間增加并且還導致測距精度劣化。

發(fā)明內容

本發(fā)明可提供能夠高速地以高的精度測距的測距裝置、測距方法和成像系統。

根據本發(fā)明的測距裝置包括：用于形成對象的圖像的成像光學系統；包括用于獲取第一圖像和第二圖像的像素組的成像單元，所述第一圖像和第二圖像是由分別主要通過成像光學系統的出射光瞳的第一光瞳區(qū)域和第二光瞳區(qū)域的光束形成的；和計算單元，其中，所述計算單元被配置為通過用校正的第一圖像修正函數對第一圖像執(zhí)行卷積積分來創(chuàng)建第三圖像并通過用校正的第二圖像修正函數對第二圖像執(zhí)行卷積積分來創(chuàng)建第四圖像，并通過第三圖像和第四圖像的比較來計算到對象的距離；通過使基于與像素組的像素布置對應的各第一圖像修正函數和第二圖像修正函數的采樣點的數據計算的各質心位置分別與最接近質心位置的采樣點一致，來形成校正的第一圖像修正函數和第二圖像修正函數；并且，以最接近質心位置的采樣點為基準點，執(zhí)行卷積積分。

本發(fā)明的測距方法包括：使用用于形成對象的圖像的成像光學系統；通過使用具有像素組的成像單元獲取由分別主要通過成像光學系統的出射光瞳的第一光瞳區(qū)域和第二光瞳區(qū)域的光束形成的第一和第二圖像；和基于通過成像單元獲取的第一圖像和第二圖像測量到對象的距離。測距方法具有以下的步驟：形成第一和第二圖像修正濾波器；通過用第一圖像修正濾波器對第一圖像執(zhí)行卷積積分創(chuàng)建第三圖像以及還通過用第二圖像修正濾波器對第二圖像執(zhí)行卷積積分創(chuàng)建第四圖像，來執(zhí)行修正計算；以及基于第三和第四圖像之間的圖像間隙量，計算到對象的距離，其中，形成第一和第二圖像修正濾波器的步驟包含執(zhí)行離散化和質心校正的處理；并且，圖像修正濾波器分別通過以下的處理形成：在離散化處理時，根據像素組的像素布置離散化圖像修正函數以形成離散函數；以及在執(zhí)行質心校正的處理時，使離散函數的質心位置與作為最接近質心位置的離散數據的基準點一致。

參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。

附圖說明

圖1是根據本發(fā)明的第一實施例的測距裝置的配置例子的示意性斷面圖。