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JP2017133930A - Distance image generation device and method thereof - Google Patents

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JP2017133930A JP2016013837A JP2016013837A JP2017133930A JP 2017133930 A JP2017133930 A JP 2017133930A JP 2016013837 A JP2016013837 A JP 2016013837A JP 2016013837 A JP2016013837 A JP 2016013837A JP 2017133930 A JP2017133930 A JP 2017133930A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method which can generate a highly accurate distance image by a TOF system.SOLUTION: A distance image generation device 10 includes: a first light source 11 for radiating modulation light to an object space; a second light source 12 for radiating a beam-like or a sheet-like laser light which crosses the object space; and an imaging element arranged with a plurality of photosensitive parts in a matrix. The distance image generation device generates an original distance image generated from a phase difference between the modulation light emitted from the first light source and the reflection light from the object space of the modulation light, and includes: an imaging part 13 for generating a lightness image including a reflection light from the object space of the laser light emitted from the second light source; and a correction part 18 for generating a corrected distance image by correcting distance information of the original distance image based on a position of a pixel that records the reflection light of the laser light in the lightness image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光飛行時間(Time Of Flight:TOF)方式による距離画像生成装置に関する。   The present invention relates to a range image generation apparatus based on a time of flight (TOF) method.

ロボットビジョン等の分野において、空間の3次元情報をリアルタイムで取得する距離画像センサの重要性が高まっている。そのようなセンサの一つにTOF方式による距離画像センサ(以下、単に「TOFセンサ」という)がある。このセンサは、対象空間に変調光を照射し、面状の撮像素子で受光した反射光の位相遅延を画素ごとに検出することによって距離画像を生成する。例えば、特許文献1および2にTOFセンサが開示されている。   In the field of robot vision and the like, the importance of a distance image sensor that acquires space three-dimensional information in real time is increasing. One such sensor is a distance image sensor (hereinafter simply referred to as a “TOF sensor”) using the TOF method. This sensor generates a distance image by irradiating a target space with modulated light and detecting a phase delay of reflected light received by a planar imaging element for each pixel. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose TOF sensors.

位相遅延の検出方法は多く提案されている。公知の一例を図5に基づいて説明する。 照射光の変調周期Tに対して、図5Aに示すようにT/2期間ごとに受光した反射光の光量をA0、A2、図5Bに示すように始点をT/4周期遅らせたT/2期間ごとに受光した反射光の光量をA1、A3とすると、反射光の位相のずれφは、
φ=arctan{(A1−A3)/(A0−A2)}
で求められる。光を反射した反射面への往復に要した時間tは、t=Tφ/2π、反射面までの距離zは、z=ct/2で求められる。ここで、cは光速である。
Many methods for detecting the phase delay have been proposed. A known example will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5A, the amount of reflected light received every T / 2 period is A0, A2, and T / 2 is delayed from the start point by T / 4 period as shown in FIG. 5B. When the amount of reflected light received by period and A1, A3, phase shift phi d of the reflected light,
φ d = arctan {(A1-A3) / (A0-A2)}
Is required. The time t required for reciprocation to the reflecting surface reflecting the light is obtained by t = Tφ d / 2π, and the distance z to the reflecting surface is obtained by z = ct / 2. Here, c is the speed of light.

多くのTOFセンサでは、光量に応じてフォトダイオード(PD)で発生した電荷をPDの脇に形成した複数の蓄積部に電子的に振り分け、複数回の受光で発生した電荷をまとめて、蓄積部ごとに信号として読み取る。これにより、センサ以外の構成要素を減らすことができるので装置を小型化できる。また、複数の信号の差と比を取るだけで位相遅延が計算できるので演算負荷が軽く、高速な測定が可能となる。   In many TOF sensors, the electric charge generated in the photodiode (PD) according to the amount of light is electronically distributed to a plurality of accumulating units formed on the side of the PD, and the electric charges generated by a plurality of times of light reception are collected together. Read each as a signal. Thereby, since components other than a sensor can be reduced, an apparatus can be reduced in size. In addition, since the phase delay can be calculated simply by taking the difference and ratio of a plurality of signals, the calculation load is light and high-speed measurement is possible.

特開2003−051988号公報JP 2003-051988 A 特開2004−294420号公報JP 2004-294420 A

現状のTOFセンサの課題は、距離情報の精度向上である。TOFセンサは電子的な処理によって距離情報を得るため、種々電子的な誤差の影響を受ける。ランダムな誤差は、同条件での受光回数を増やして平均化することで、影響を小さくできる。しかし、システマチックな誤差は平均化によって取り除くことができない。   The problem with the current TOF sensor is to improve the accuracy of distance information. Since the TOF sensor obtains distance information by electronic processing, it is affected by various electronic errors. The influence of random errors can be reduced by increasing the number of times of light reception under the same conditions and averaging. However, systematic errors cannot be removed by averaging.

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、TOF方式によって、より高精度な距離画像を生成可能な装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of generating a distance image with higher accuracy by the TOF method.

上記目的のために、本発明では、TOFセンサによる原距離画像を三角測量の原理に基づく距離情報で補正する。   For the above purpose, the present invention corrects the original distance image by the TOF sensor with distance information based on the principle of triangulation.

本発明の距離画像生成装置は、対象空間に変調光を照射する第1光源と、前記対象空間を横切るビーム状またはシート状のレーザー光を照射する第2光源と、撮像部と、補正部とを有する。そして、前記撮像部は、複数の感光部がマトリクス状に配置された撮像素子を備え、前記第1光源から出射した変調光と該変調光の前記対象空間からの反射光との位相差から原距離画像を生成するとともに、前記第2光源から出射したレーザー光の前記対象空間からの反射光を含む明度画像を生成する。そして、前記補正部は、前記明度画像において前記レーザー光の反射光を記録した画素の位置に基づいて前記原距離画像の距離情報を補正して、補正された距離画像を生成する。   The distance image generation apparatus of the present invention includes a first light source that irradiates modulated light to a target space, a second light source that irradiates a beam-like or sheet-like laser light that crosses the target space, an imaging unit, and a correction unit. Have The imaging unit includes an imaging element in which a plurality of photosensitive units are arranged in a matrix, and is based on a phase difference between the modulated light emitted from the first light source and the reflected light from the target space of the modulated light. A distance image is generated, and a brightness image including reflected light from the target space of the laser light emitted from the second light source is generated. The correction unit corrects the distance information of the original distance image based on the position of the pixel where the reflected light of the laser light is recorded in the brightness image, and generates a corrected distance image.

本発明の距離画像生成方法は、対象空間に変調光を照射し、該変調光の反射光を複数の感光部がマトリクス状に配置された撮像素子で受光して、当該反射光の位相遅延を画素ごとに検出して原距離画像を生成するステップと、前記対象空間を横切るようにビーム状またはシート状のレーザー光を照射し、前記撮像素子によって、該レーザー光の反射光を含む明度画像を生成するステップと、前記明度画像において前記レーザー光の反射光を記録した画素の位置に基づいて前記原距離画像の距離情報を補正して、補正された距離画像を生成するステップとを有する。   The distance image generation method of the present invention irradiates the target space with modulated light, receives the reflected light of the modulated light with an imaging device having a plurality of photosensitive portions arranged in a matrix, and reduces the phase delay of the reflected light. A step of detecting each pixel to generate an original distance image, and irradiating a laser beam in a beam shape or a sheet shape so as to cross the target space, and a brightness image including reflected light of the laser beam is emitted by the imaging device. And generating the corrected distance image by correcting the distance information of the original distance image based on the position of the pixel where the reflected light of the laser beam is recorded in the brightness image.

好ましくは、上記距離画像生成方法において、前記ビーム状またはシート状のレーザー光が、前記撮像素子に対する位置および角度が固定された第2光源から照射される。   Preferably, in the distance image generation method, the beam-shaped or sheet-shaped laser light is emitted from a second light source having a fixed position and angle with respect to the imaging element.

本発明の距離画像生成装置または距離画像生成方法によれば、レーザー光の反射光を記録した画素の位置からレーザー光を反射した物体までの距離を求めて、TOF方式による原距離画像を補正できる。レーザー光の反射光による距離測定は三角測量の原理を利用しており、TOF方式の電子的な誤差の影響を受けないので、より高精度な距離画像を得ることができる。   According to the distance image generation apparatus or the distance image generation method of the present invention, it is possible to correct the original distance image by the TOF method by obtaining the distance from the pixel position where the reflected light of the laser light is recorded to the object that reflects the laser light. . Distance measurement using reflected laser light utilizes the principle of triangulation and is not affected by the electronic error of the TOF method, so that a more accurate distance image can be obtained.

本発明の一実施形態である距離画像生成装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the distance image generation apparatus which is one Embodiment of this invention. ビーム状レーザーの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a beam-shaped laser. シート状レーザーの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a sheet-like laser. 本発明の一実施形態である距離画像生成方法の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the distance image generation method which is one Embodiment of this invention. TOF方式による距離測定の公知の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the well-known method of the distance measurement by a TOF system.

本発明の距離画像生成装置の一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。   An embodiment of a distance image generating apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1において、本実施形態の距離画像生成装置10は、第1光源11、第2光源12、撮像部13、制御部16および補正部18を有する。   In FIG. 1, the distance image generation device 10 of the present embodiment includes a first light source 11, a second light source 12, an imaging unit 13, a control unit 16, and a correction unit 18.

第1光源11は、測定しようとする対象空間全体に、変調光を照射する。変調される光の波長は、後述する撮像素子14が感知できる波長であれば特に限定されないが、照射光が目立たないように近赤外線が好適に用いられる。変調光は、高周波でパルス状や正弦波状に強度変調されている。変調周波数が高いほど距離解像度が上がるので好ましい。変調周波数は、製造技術等の制限から、典型的には数MHz〜10MHz程度に抑えられている。変調される光は、このような高周波数での変調が可能なLED光やレーザー光を用いる。   The first light source 11 irradiates the entire target space to be measured with modulated light. The wavelength of the light to be modulated is not particularly limited as long as it can be sensed by the image sensor 14 to be described later, but near infrared is preferably used so that the irradiated light is not noticeable. The modulated light is intensity-modulated at a high frequency into a pulse shape or a sine wave shape. The higher the modulation frequency, the better the distance resolution. The modulation frequency is typically suppressed to about several MHz to 10 MHz due to limitations of manufacturing technology and the like. As the light to be modulated, LED light or laser light that can be modulated at such a high frequency is used.

撮像部13は、撮像素子14と画像生成部15を有する。対象空間からの光は、レンズ等によって、撮像素子に集光される。好ましくは、撮像素子の前面に、第1光源から照射される変調光を通すバンドパスフィルターを配置する。これにより環境光の影響を抑えることができる。   The imaging unit 13 includes an imaging element 14 and an image generation unit 15. Light from the target space is condensed on the image sensor by a lens or the like. Preferably, a band-pass filter that allows the modulated light emitted from the first light source to pass is disposed in front of the image sensor. Thereby, the influence of environmental light can be suppressed.

撮像素子14は、感光部であるフォトダイオード(PD)がマトリクス状に配置され、各PDが距離画像の各画素に対応している。PDで発生した電荷は、PDの脇に形成された複数の蓄積部に振り分けられ、蓄積部には複数回の受光で発生した電荷が蓄積される。蓄積された電荷は、各PDの各蓄積部ごとに、信号として画像生成部に転送される。   In the image sensor 14, photodiodes (PDs) that are photosensitive portions are arranged in a matrix, and each PD corresponds to each pixel of the distance image. Charges generated in the PD are distributed to a plurality of storage units formed beside the PD, and charges generated by a plurality of light receptions are stored in the storage unit. The accumulated charge is transferred as a signal to the image generation unit for each accumulation unit of each PD.

画像生成部15は、PDから転送された信号を演算処理して、第1光源から出射した変調光と、撮像素子が受光したその反射光との位相差から、画素ごとに距離情報を持った原距離画像を生成する。また、画像生成部は、画素ごとの受光強度からなる明度画像を生成する。   The image generation unit 15 performs arithmetic processing on the signal transferred from the PD, and has distance information for each pixel from the phase difference between the modulated light emitted from the first light source and the reflected light received by the imaging device. An original distance image is generated. In addition, the image generation unit generates a brightness image composed of the received light intensity for each pixel.

第2光源12は、ビーム状またはシート状のレーザー光を、対象空間を横切るように、すなわち撮像部13の視野を横切るように照射する。シート状のレーザー光を照射するには、ビーム状のレーザーをスキャンするのではなく、ラインレーザーを用いるのが好ましい。ラインレーザーは、シリンドリカルレンズを通過させるなどして、レーザービームをシート状に広げる。これによりスキャンのための時間が不要になる。レーザー光の波長は、撮像素子14が感知できる波長であれば特に限定されない。撮像素子の前面にバンドパスフィルターを配置した場合は、そのフィルターを通過する波長とする。レーザー光の波長は、例えば、第1光源11から照射される変調光と同じ波長とすることができる。   The second light source 12 irradiates a beam-like or sheet-like laser beam so as to cross the target space, that is, to cross the field of view of the imaging unit 13. In order to irradiate the sheet-like laser light, it is preferable to use a line laser instead of scanning a beam-like laser. The line laser spreads the laser beam into a sheet shape by passing it through a cylindrical lens. This eliminates the time for scanning. The wavelength of the laser light is not particularly limited as long as it can be sensed by the image sensor 14. When a band-pass filter is arranged in front of the image sensor, the wavelength passes through the filter. The wavelength of the laser light can be set to the same wavelength as the modulated light emitted from the first light source 11, for example.

ここで、第2光源12の撮像素子14に対する位置および角度は、対象空間の距離や広がりに応じて調整可能であってもよいが、少なくとも同一対象空間に対する一連の測定の間に変化しないように固定されている。   Here, the position and the angle of the second light source 12 with respect to the imaging device 14 may be adjustable according to the distance and spread of the target space, but do not change at least during a series of measurements on the same target space. It is fixed.

制御部16は、距離画像生成装置10全体を制御する。例えば、測定の開始と終了、第1光源と第2光源のオンオフ、第1光源の変調、第1光源と撮像部の同期、撮像素子の電荷振り分けと蓄積部からの信号読み出しなどを制御する。   The control unit 16 controls the entire distance image generation device 10. For example, the start and end of measurement, the on / off of the first light source and the second light source, the modulation of the first light source, the synchronization of the first light source and the imaging unit, the charge distribution of the image sensor and the signal reading from the storage unit are controlled.

補正部18は、撮像部13から原距離画像と明度画像を受け取る。第2光源からレーザー光を照射中に生成された明度画像には、そのレーザー光の対象空間からの反射光が写っている。図2を参照して、第2光源12からビーム状のレーザー光31を照射する場合は、対象空間21内の物体(対象物)22表面からの反射光33が撮像素子14に受光され、明度画像上に点として写る。図3を参照して、第2光源12からシート状のレーザー光41を照射する場合は、その反射光が明度画像上に線状に写る。補正部は反射光が記録された画素の位置から、レーザー光を反射した物体表面までの距離を求める。補正部は、このようにして求めた距離に基づいて原距離画像を補正する。補正された距離画像は、適当なフォーマットで、イーサネット(登録商標)規格等に従って外部に出力される。   The correction unit 18 receives the original distance image and the brightness image from the imaging unit 13. In the brightness image generated during the irradiation of the laser beam from the second light source, the reflected light from the target space of the laser beam is reflected. Referring to FIG. 2, when irradiating the beam-shaped laser light 31 from the second light source 12, the reflected light 33 from the surface of the object (target object) 22 in the target space 21 is received by the image sensor 14, and the brightness It appears as a dot on the image. With reference to FIG. 3, when the sheet-like laser light 41 is irradiated from the second light source 12, the reflected light appears linearly on the brightness image. The correction unit obtains the distance from the pixel position where the reflected light is recorded to the object surface that reflects the laser light. The correction unit corrects the original distance image based on the distance thus obtained. The corrected distance image is output to the outside in an appropriate format according to the Ethernet (registered trademark) standard or the like.

なお、以上の各部は必ずしも物理的に分離していなくてもよい。例えば、補正部が画像生成部と一体に構成されて、撮像部に組み込まれていてもよい。   Note that the above-described parts do not necessarily have to be physically separated. For example, the correction unit may be configured integrally with the image generation unit and incorporated in the imaging unit.

次に、本発明の距離画像生成方法の一実施形態を図4に基づいて説明する。   Next, an embodiment of the distance image generation method of the present invention will be described with reference to FIG.

図4において、本実施形態の距離画像生成方法は、上記距離画像生成装置を用いて実施され、原距離画像生成ステップS1と、明度画像生成ステップS2と、原距離画像補正ステップS3からなる。原距離画像生成ステップS1と明度画像生成ステップS2は、どちらを先に実施してもよい。   In FIG. 4, the distance image generation method of this embodiment is implemented using the distance image generation apparatus, and includes an original distance image generation step S1, a brightness image generation step S2, and an original distance image correction step S3. Either the original distance image generation step S1 or the lightness image generation step S2 may be performed first.

原距離画像生成ステップS1は公知のTOFセンサと同じ方法を用いることができる。例えば次のとおりである。まず、第1光源から対象空間全体に変調光を照射する。変調光を照射しながら、制御部の制御に従って、撮像部が変調光の変調周期と同期を取って撮像素子の電子シャッターを開閉し、画素ごとに異なるタイミングで蓄積された電荷量を信号に変換して、画像生成部に転送する。画像生成部は、撮像素子からの複数の信号を演算処理して、原距離画像を生成する。なお、原距離画像生成ステップにおいて、好ましくは、第2光源は消灯する。原距離画像生成時のバックグラウンドノイズを減らすためである。   The same method as the known TOF sensor can be used for the original distance image generation step S1. For example: First, modulated light is irradiated from the first light source to the entire target space. While irradiating modulated light, according to the control of the control unit, the imaging unit synchronizes with the modulation period of the modulated light and opens and closes the electronic shutter of the image sensor, and converts the amount of charge accumulated at different timing for each pixel into a signal Then, the image is transferred to the image generation unit. The image generation unit calculates a plurality of signals from the image sensor and generates an original distance image. In the original distance image generation step, preferably, the second light source is turned off. This is to reduce background noise when generating the original distance image.

明度画像生成ステップS2では、まず第2光源から、対象空間を横切るようにレーザー光を照射する。次いで、レーザー光を照射しながら、適当な時間間隔で対象空間からの光を撮像素子に受光して、明度画像を生成する。画像生成部は、原距離画像生成ステップS1でいずれかのタイミングで蓄積された電荷量に基づく信号を利用して明度画像を生成してもよい。第2光源から照射されるレーザー光は変調されておらず、第1光源の変調周期とは無関係だからである。なお、明度画像生成ステップにおいて、好ましくは、第1光源は消灯する。明度画像生成時のバックグラウンドノイズを減らすためである。   In the brightness image generation step S2, laser light is first irradiated from the second light source so as to cross the target space. Next, while irradiating laser light, light from the target space is received by the image sensor at an appropriate time interval to generate a brightness image. The image generation unit may generate a brightness image using a signal based on the charge amount accumulated at any timing in the original distance image generation step S1. This is because the laser light emitted from the second light source is not modulated and is irrelevant to the modulation period of the first light source. In the lightness image generation step, preferably, the first light source is turned off. This is to reduce background noise when generating a brightness image.

第2光源から照射するレーザー光は、ビーム状でもシート状でもよい。ビーム状のレーザー光を照射すれば、エネルギー消費を少なくできる。その一方で、ビームが物体表面の角や段差部分に当たって、反射光が明度画像上で明瞭に判別できないことがあり得る。シート状のレーザー光を照射すれば、その反射光が明度画像上に線状に写るので、その線上の複数の点の距離情報を利用することができる。   The laser light emitted from the second light source may be a beam or a sheet. By irradiating a beam of laser light, energy consumption can be reduced. On the other hand, there is a possibility that the reflected light cannot be clearly discriminated on the brightness image because the beam hits the corner or step portion of the object surface. When the sheet-like laser light is irradiated, the reflected light appears in a line shape on the brightness image, so that the distance information of a plurality of points on the line can be used.

第2光源は、撮像素子と分離可能に構成して、明度画像生成ステップS2を実施する度に適当な位置にセットしてもよい。ただしその場合は、第2光源の位置およびレーザー光の出射方向を都度校正する必要がある。好ましくは、第2光源の撮像素子に対する位置および角度が一定であるように、両者が一体化している。両者を一体化させるには、両者を共通の筐体に納めてもよいし、別々の筐体に納めたのちに機械的に結合してもよい。これにより、煩雑な校正作業が不要になる。   The second light source may be configured to be separable from the image sensor, and may be set at an appropriate position every time the brightness image generation step S2 is performed. However, in that case, it is necessary to calibrate the position of the second light source and the emission direction of the laser light each time. Preferably, the two light sources are integrated so that the position and angle of the second light source with respect to the image sensor are constant. In order to integrate the two, they may be housed in a common housing or may be mechanically coupled after being housed in separate housings. This eliminates the need for complicated calibration work.

原距離画像補正ステップS3では、明度画像に基づいて原距離画像を補正する。明度画像によれば、レーザー光の反射光が記録された画素の位置から、当該画素に写った物体表面までの距離が一意に定まる。原距離画像の補正方法は特に限定されない。例えば、明度画像から求めた距離をz、原距離画像の同じ画素の距離情報をzとして、原距離画像のすべての画素の距離情報にz−zを加えたり、z/zを掛けたりすることができる。この方法は、原距離画像に含まれる、電子的な要因によるシステマチックな誤差の除去に特に有効である。また、原距離画像と明度画像が同じ撮像素子を用いて生成されるので、両画像に視差がないし、ステレオ視法のように2つの画像の誤対応が生じることもない。 In the original distance image correction step S3, the original distance image is corrected based on the brightness image. According to the brightness image, the distance from the position of the pixel where the reflected light of the laser beam is recorded to the object surface reflected in the pixel is uniquely determined. The original distance image correction method is not particularly limited. For example, assuming that the distance obtained from the brightness image is z L and the distance information of the same pixel of the original distance image is z T , z L −z T is added to the distance information of all the pixels of the original distance image, or z L / z T can be multiplied. This method is particularly effective for removing systematic errors caused by electronic factors included in the original distance image. In addition, since the original distance image and the brightness image are generated using the same image sensor, there is no parallax between the two images, and there is no possibility of miscorresponding between the two images unlike the stereo viewing method.

なお、以上の方法において、原距離画像と明度画像のSN比向上等のために、適宜他の画像を利用してもよい。例えば、距離情報を測定しようとする物体のない状態で対象空間を撮像した背景画像を利用して物体だけの距離画像を抽出してもよい。   In the above method, other images may be used as appropriate in order to improve the SN ratio between the original distance image and the brightness image. For example, a distance image of only an object may be extracted using a background image obtained by imaging the target space in a state where there is no object whose distance information is to be measured.

本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the technical idea.

例えば、複数の第2光源を用いてもよい。例えば、2つのラインレーザーを、互いのシート状光が交差するように配置して用いてもよい。その場合は、2つの第2光源を順次切り替えて明度画像を生成することで、より広い範囲で明度画像による距離情報が利用できる。   For example, a plurality of second light sources may be used. For example, two line lasers may be arranged and used so that the sheet-shaped lights intersect each other. In this case, the distance information based on the brightness image can be used in a wider range by sequentially switching the two second light sources to generate the brightness image.

10 距離画像生成装置
11 第1光源
12 第2光源
13 撮像部
14 撮像素子
15 画像生成部
16 制御部
17 入力部
18 補正部
19 出力部
21 対象空間
22 物体(対象物)
31 ビーム状レーザー光
33 ビーム状レーザー光の反射光
41 シート状レーザー光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Distance image generation apparatus 11 1st light source 12 2nd light source 13 Image pick-up part 14 Image pick-up element 15 Image generation part 16 Control part 17 Input part 18 Correction part 19 Output part 21 Target space 22 Object (object)
31 Beam-shaped laser beam 33 Reflected beam-shaped laser beam 41 Sheet-shaped laser beam

Claims (3)

対象空間に変調光を照射する第1光源と、
前記対象空間を横切るビーム状またはシート状のレーザー光を照射する第2光源と、
複数の感光部がマトリクス状に配置された撮像素子を備え、前記第1光源から出射した変調光と該変調光の前記対象空間からの反射光との位相差から原距離画像を生成するとともに、前記第2光源から出射したレーザー光の前記対象空間からの反射光を含む明度画像を生成する撮像部と、
前記明度画像において前記レーザー光の反射光を記録した画素の位置に基づいて前記原距離画像の距離情報を補正して、補正された距離画像を生成する補正部と、
を有する距離画像生成装置。
A first light source that irradiates the target space with modulated light;
A second light source for irradiating a beam-like or sheet-like laser beam across the target space;
A plurality of photosensitive units includes an image sensor arranged in a matrix, and generates an original distance image from a phase difference between modulated light emitted from the first light source and reflected light from the target space of the modulated light, An imaging unit that generates a brightness image including reflected light from the target space of the laser light emitted from the second light source;
A correction unit that corrects the distance information of the original distance image based on the position of the pixel that records the reflected light of the laser light in the brightness image, and generates a corrected distance image;
A distance image generating apparatus having:
対象空間に変調光を照射し、該変調光の反射光を複数の感光部がマトリクス状に配置された撮像素子で受光して、当該反射光の位相遅延を画素ごとに検出して原距離画像を生成するステップと、
前記対象空間を横切るようにビーム状またはシート状のレーザー光を照射し、前記撮像素子によって、該レーザー光の反射光を含む明度画像を生成するステップと、
前記明度画像において前記レーザー光の反射光を記録した画素の位置に基づいて前記原距離画像の距離情報を補正して、補正された距離画像を生成するステップと、
を有する距離画像生成方法。
The target space is irradiated with modulated light, the reflected light of the modulated light is received by an imaging device in which a plurality of photosensitive portions are arranged in a matrix, and the phase delay of the reflected light is detected for each pixel, and the original distance image A step of generating
Irradiating a beam-like or sheet-like laser beam so as to cross the target space, and generating a brightness image including the reflected light of the laser beam by the imaging device;
Correcting the distance information of the original distance image based on the position of the pixel that recorded the reflected light of the laser light in the brightness image, and generating a corrected distance image;
A distance image generation method comprising:
前記ビーム状またはシート状のレーザー光が、前記撮像素子に対する位置および角度が固定された第2光源から照射される、
請求項2に記載の距離画像生成方法。
The beam-like or sheet-like laser light is emitted from a second light source having a fixed position and angle with respect to the image sensor.
The distance image generation method according to claim 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110611755A (en) * 2018-05-29 2019-12-24 广州印芯半导体技术有限公司 Image sensing system and multifunctional image sensor thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002022425A (en) * 2000-07-12 2002-01-23 Asahi Optical Co Ltd Three-dimensional image input device
JP2002031516A (en) * 2000-07-18 2002-01-31 Asahi Optical Co Ltd Three-dimensional image input device
JP2002532704A (en) * 1998-12-16 2002-10-02 スリーディーヴィー システムズ リミテッド Self-gate control photosensitive surface
US20080273760A1 (en) * 2007-05-04 2008-11-06 Leonard Metcalfe Method and apparatus for livestock assessment
WO2011070914A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-16 第一実業ビスウィル株式会社 Appearance inspection device
WO2014002415A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-03 パナソニック株式会社 Imaging device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002532704A (en) * 1998-12-16 2002-10-02 スリーディーヴィー システムズ リミテッド Self-gate control photosensitive surface
JP2002022425A (en) * 2000-07-12 2002-01-23 Asahi Optical Co Ltd Three-dimensional image input device
JP2002031516A (en) * 2000-07-18 2002-01-31 Asahi Optical Co Ltd Three-dimensional image input device
US20080273760A1 (en) * 2007-05-04 2008-11-06 Leonard Metcalfe Method and apparatus for livestock assessment
WO2011070914A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-16 第一実業ビスウィル株式会社 Appearance inspection device
WO2014002415A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-03 パナソニック株式会社 Imaging device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
松島多佳彦 池田誠: "Time−of−Flight法と光切断法による高速・高精度な3次元撮像用CMOSイメージセンサ", 映像情報メディア学会技術報告, vol. 第38巻第37号, JPN6019034148, 22 September 2014 (2014-09-22), JP, pages 13 - 16, ISSN: 0004190148 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110611755A (en) * 2018-05-29 2019-12-24 广州印芯半导体技术有限公司 Image sensing system and multifunctional image sensor thereof

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