專利名稱：距離測(cè)量設(shè)備和三維圖象測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種距離測(cè)量設(shè)備，用于根據(jù)空間頻率特性來核對(duì)諸如車輛或人的物體(目標(biāo))的圖象數(shù)據(jù)，并從核對(duì)結(jié)果測(cè)量至目標(biāo)的距離；本發(fā)明還涉及用于從核對(duì)結(jié)果測(cè)量目標(biāo)的三維圖象的圖象測(cè)量設(shè)備。
作為傳統(tǒng)的這種類型的距離測(cè)量設(shè)備，有以下的設(shè)備。在此設(shè)備中，一個(gè)目標(biāo)被兩個(gè)攝象機(jī)所攝取。在一個(gè)圖象的目標(biāo)圖象部分上設(shè)定了一個(gè)窗口。為了檢查另一圖象的任何部分是否與該窗口中的圖象相重合，這些圖象被一個(gè)象素一個(gè)象素地彼此移動(dòng)，以搜索使各個(gè)象素之差的絕對(duì)值的總還達(dá)到最小的位置。檢測(cè)出在此位置的圖象之間的距離，作為由兩個(gè)攝象機(jī)攝取的圖象之間的移動(dòng)。至目標(biāo)的該距離隨后根據(jù)該移動(dòng)而得到測(cè)量。
作為這種類型的一種傳統(tǒng)三維圖象測(cè)量設(shè)備，有其主要部分在圖42中得到顯示的設(shè)備。參見圖42，標(biāo)號(hào)1表示一個(gè)圖象接收部分，它具有CCD攝象機(jī)1-1和光源1-2；且標(biāo)號(hào)2表示一條軌。在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中，圖象接收部分1沿著軌2移動(dòng)，以掃描一個(gè)靜止的物體(在此情況下是人臉的橫截面形狀)。更具體地說，圖象接收部分1在來自光源1-2的光照射到人臉上的情況下進(jìn)行移動(dòng)。借助這種操作，分別獲得了如圖43A、43B和43C顯示的在時(shí)刻T1、時(shí)刻T2、和時(shí)刻T3的人臉的輪廓。通過一個(gè)一個(gè)地接收這樣的圖象，使人臉即物體的三維圖象的橫截面形狀得到了測(cè)量。
然而，在這種傳統(tǒng)的距離測(cè)量設(shè)備中，需要時(shí)間來獲得一個(gè)圖象移動(dòng)。另外，由于必須設(shè)定一個(gè)窗口，需要復(fù)雜的處理。另外，采用兩個(gè)攝象機(jī)增大了費(fèi)用。
在這種傳統(tǒng)的三維圖象測(cè)量設(shè)備中，需要時(shí)間來進(jìn)行測(cè)量。另外，由于需要移動(dòng)裝置來移動(dòng)圖象接收部分1，設(shè)備的成本很高。另外，所測(cè)量的物體限于靜止物體。因而當(dāng)測(cè)量人臉的橫截面形狀時(shí)，人必須保持靜止。
本發(fā)明的就是要解決這些問題，且根據(jù)本發(fā)明的第一至第五個(gè)方面的目的，是提供一種距離測(cè)量設(shè)備，它能夠在短時(shí)間里方便地測(cè)量至目標(biāo)的距離。
本發(fā)明的第6至9方面的一個(gè)目的，在于提供一種低成本的距離測(cè)量設(shè)備，它能夠方便地在短時(shí)間里測(cè)量至一個(gè)目標(biāo)的距離。
本發(fā)明的第10至15個(gè)方面的一個(gè)目的，在于提供一種高速低成本的三維圖象測(cè)量設(shè)備，它能夠測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的三維圖象。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面(權(quán)利要求1)，第一和第二攝象機(jī)彼此相距一個(gè)預(yù)定距離，由第一攝象機(jī)攝取的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，通過對(duì)該第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，產(chǎn)生第一兩維離散付里葉圖案數(shù)據(jù)，由第二攝象機(jī)攝取的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，通過對(duì)該第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成，對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換，獲得在一個(gè)范圍—該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的一個(gè)部分—中的一個(gè)相關(guān)峰，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至相關(guān)峰的該位置的距離來測(cè)量至目標(biāo)的距離。
根據(jù)此方面，被第一攝象機(jī)攝取的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)。通過對(duì)該第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第一兩維離散付里葉圖案數(shù)據(jù)。被第二攝象機(jī)攝取的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)。通過對(duì)該第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成。對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。獲得在一個(gè)范圍 該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的一個(gè)部分 中的一個(gè)相關(guān)峰。根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至該相關(guān)峰的的位置的距離，測(cè)量至目標(biāo)的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)得到合成，且在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后，對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，第一攝象機(jī)攝取的圖象被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，通過在對(duì)該第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理，產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，第二攝象機(jī)攝取的圖象被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，且通過在對(duì)第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理，產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在第一至第三個(gè)方面中，第一和第二攝象機(jī)的透鏡間距離根據(jù)測(cè)量到的至目標(biāo)的距離而得到自動(dòng)調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，在第一至第四個(gè)方面中，第一和第二攝象機(jī)是針孔攝象機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)方面，從一個(gè)第一方向觀測(cè)的目標(biāo)圖象和從一個(gè)第二方向觀測(cè)的目標(biāo)圖象被引導(dǎo)到一個(gè)攝象機(jī)的圖象處理部分，從第一方向看到并被引導(dǎo)到該攝象機(jī)的圖象處理部分的目標(biāo)圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，通過對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，從第二方向觀測(cè)到被引導(dǎo)到該攝象機(jī)的圖象處理部分的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，通過對(duì)第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成，對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換，獲得在一個(gè)范圍—該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的一個(gè)部分—中的一個(gè)相關(guān)峰，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至相關(guān)峰的該位置的距離來測(cè)量至目標(biāo)的距離。
根據(jù)此方面，從一個(gè)第一方向觀測(cè)的目標(biāo)圖象和從一個(gè)第二方向觀測(cè)的目標(biāo)圖象被引導(dǎo)到一個(gè)攝象機(jī)的圖象處理部分。從第一方向觀測(cè)到并被引導(dǎo)到該攝象機(jī)的圖象處理部分的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)。通過對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。從第二方向觀測(cè)到并被引導(dǎo)到該攝象機(jī)的圖象處理部分的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)。通過對(duì)第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成。對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。獲得在一個(gè)范圍—該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的一個(gè)部分 中的一個(gè)相關(guān)峰，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至相關(guān)峰的該位置的距離來測(cè)量至目標(biāo)的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)方面，在第六方面中，第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成，且在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)方面，在第六個(gè)方面中，從第一方向觀測(cè)到并被引導(dǎo)到該攝象機(jī)的圖象處理部分中的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，通過在對(duì)該第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，從第二方向觀測(cè)到并被引導(dǎo)到該攝象機(jī)的圖象處理部分的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，通過在對(duì)該第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第九個(gè)方面，在第六至八個(gè)方面中，攝象機(jī)是針孔攝象機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第10方面，從第一方向觀測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，通過對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換—產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，前一個(gè)第二方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，從該第二圖案數(shù)據(jù)切割出一個(gè)局部區(qū)域，通過對(duì)該切割局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成，對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換，獲得在一個(gè)范圍—該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的一個(gè)部分—中的一個(gè)相關(guān)峰，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至相關(guān)峰的該位置的距離來測(cè)量至目標(biāo)的該局部區(qū)域的距離。
根據(jù)此方面，從第一方向觀測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)。通過對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。從一個(gè)第二方向觀測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)。從該第二圖案數(shù)據(jù)切割出一個(gè)局部區(qū)域。通過對(duì)切割局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，產(chǎn)生出第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成。對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。獲得在一個(gè)范圍—該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的一個(gè)部分—中的一個(gè)相關(guān)峰。并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至相關(guān)峰的該位置的距離來測(cè)量至目標(biāo)的的該局部區(qū)域的距離。借助這種操作，當(dāng)局部區(qū)域被依次從第二圖案數(shù)據(jù)切割出來，且上述處理得到重復(fù)時(shí)，至物體的各個(gè)局部區(qū)域的距離得到了測(cè)量，且能夠測(cè)量一個(gè)三維圖象。
根據(jù)本發(fā)明的第11方面，在第10個(gè)方面中，第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)得到合成，且在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后，對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
根據(jù)本發(fā)明的第12個(gè)方面，在第10個(gè)方面中，從第一方向觀測(cè)到并被引導(dǎo)到攝象機(jī)的圖象處理部分的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，通過在對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，通過在對(duì)切割局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第13個(gè)方面，從第一方向觀測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，該第一圖案數(shù)據(jù)沿著水平或豎直方向被分割成多個(gè)區(qū)域，對(duì)各個(gè)所產(chǎn)生的分割區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換從而以分割區(qū)域?yàn)閱挝划a(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，從一個(gè)第二方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，從第二圖案數(shù)據(jù)切割出一個(gè)局部區(qū)域，通過對(duì)該切割局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和一個(gè)分割區(qū)域—與作為第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)的源的局部區(qū)域?qū)?yīng)的第一圖案數(shù)據(jù)的一個(gè)區(qū)域就屬于該分割區(qū)域的第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成，對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換，獲得在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)相關(guān)峰，并根據(jù)從相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至該相關(guān)峰位置的距離來測(cè)量至該物體的該局部區(qū)域的距離。
根據(jù)此方面，從一個(gè)第一方向觀測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)。第一圖案數(shù)據(jù)沿著水平或豎直方向被分割成多個(gè)區(qū)域。對(duì)各個(gè)所產(chǎn)生的分割區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換從而以分割區(qū)域?yàn)閱挝划a(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。從一個(gè)第二方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)。從第二圖案數(shù)據(jù)切割出一個(gè)局部區(qū)域。通過對(duì)該切割局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和一個(gè)分割區(qū)域—與作為第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)的源的局部區(qū)域?qū)?yīng)的第一圖案數(shù)據(jù)的一個(gè)區(qū)域就屬于該分割區(qū)域—的第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成。對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換，獲得在已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)相關(guān)峰。并根據(jù)從相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至該相關(guān)峰位置的距離來測(cè)量至該物體的該局部區(qū)域的距離。借助這種操作，當(dāng)局部區(qū)域被依次從第二圖案數(shù)據(jù)切割出來，且上述處理得到重復(fù)時(shí)，至物體的各個(gè)局部區(qū)域的距離得到了測(cè)量，且能夠測(cè)量一個(gè)三維圖象。
根據(jù)本發(fā)明的第14個(gè)方面，在第13個(gè)方面中，第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)得到合成，且在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
根據(jù)本發(fā)明的第15個(gè)方面，在第13個(gè)方面中，從第一方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，該第一圖案數(shù)據(jù)沿著水平或豎直方向被分割成多個(gè)區(qū)域，通過在對(duì)各個(gè)所產(chǎn)生的分割區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而以分割區(qū)域?yàn)閱挝划a(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)是通過在對(duì)局部區(qū)域切割裝置切出的局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生的。
根據(jù)本發(fā)明的第16個(gè)方面，提供了一種用于測(cè)量至其上加有一個(gè)標(biāo)志的物體的距離的運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)在一個(gè)基準(zhǔn)距離觀測(cè)一個(gè)基準(zhǔn)物體—該基準(zhǔn)物體上加有形狀與該標(biāo)志相同的一個(gè)核對(duì)標(biāo)志—時(shí)所獲得的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)，通過對(duì)該基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，當(dāng)在一個(gè)預(yù)定測(cè)量位置觀測(cè)其上加有該標(biāo)志的物體時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為輸入圖案數(shù)據(jù)，通過對(duì)該輸入圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成，對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換，表示已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)的實(shí)部的一個(gè)圖案輪廓線而提取，在該輸入圖案數(shù)據(jù)中的一個(gè)標(biāo)志的尺寸根據(jù)該提取圖案輪廓線而得到檢測(cè)，且根據(jù)該標(biāo)志的尺寸、該尺寸的一個(gè)基準(zhǔn)值、以及至實(shí)現(xiàn)該基準(zhǔn)值至該物體的距離來計(jì)算至該物體的距離。
根據(jù)此方面，當(dāng)在一個(gè)基準(zhǔn)距離觀測(cè)一個(gè)基準(zhǔn)物體—該基準(zhǔn)物體上加有形狀與該標(biāo)志相同的一個(gè)核對(duì)標(biāo)志—時(shí)所獲得的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)。通過對(duì)該基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。當(dāng)在一個(gè)預(yù)定測(cè)量位置觀測(cè)其上加有該標(biāo)志的物體時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為輸入圖案數(shù)據(jù)。通過對(duì)該輸入圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)?；鶞?zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)被合成。對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。表示已經(jīng)經(jīng)歷了付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)的實(shí)部的一個(gè)圖案輪廓線而提取。在該輸入圖案數(shù)據(jù)中的一個(gè)標(biāo)志的尺寸根據(jù)該提取圖案輪廓線而得到檢測(cè)。根據(jù)該標(biāo)志的尺寸、該尺寸的一個(gè)基準(zhǔn)值、以及至實(shí)現(xiàn)該基準(zhǔn)值至該物體的距離來計(jì)算至該物體的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第17個(gè)方面，在第16個(gè)方面中，基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)得到合成，且在地所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
根據(jù)本發(fā)明的第18個(gè)方面，在第16個(gè)方面中，當(dāng)在基準(zhǔn)距離觀測(cè)加有核對(duì)標(biāo)志的物體時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)，通過在對(duì)該基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，當(dāng)在該預(yù)定測(cè)量位置觀測(cè)其上加有標(biāo)志的物體時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為輸入圖案數(shù)據(jù)，且通過在對(duì)該輸入圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第19個(gè)方面，在第16至18個(gè)方面中，圓形標(biāo)志被用作根據(jù)加到物體上的標(biāo)志的核對(duì)標(biāo)志。


圖1用于說明在圖2的距離測(cè)量設(shè)備中的距離測(cè)量處理；圖2是框圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的距離測(cè)量設(shè)備的設(shè)置(第一至第五個(gè)方面)；圖3是流程圖，用于說明在此距離測(cè)量設(shè)備中的距離測(cè)量操作；圖4A至4C是流程圖，用于說明在此距離測(cè)量設(shè)備中的其他距離測(cè)量操作；圖5是框圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的距離測(cè)量設(shè)備的設(shè)置；圖6是流程圖，用于說明在此距離測(cè)量設(shè)備中的一個(gè)距離測(cè)量操作；圖7是框圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種距離測(cè)量設(shè)備的設(shè)置(第六至九個(gè)方面)；圖8A至8D用于說明在此距離測(cè)量設(shè)備中的距離測(cè)量處理；圖9是流程圖，用于說明在此距離測(cè)量設(shè)備中的距離測(cè)量操作；圖10A至10C是流程圖，用于說明在此距離測(cè)量設(shè)備中的其他距離測(cè)量操作；圖11顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例的主要部分；圖12顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例的主要部分；圖13顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例的主要部分圖14用于說明在此距離測(cè)量設(shè)備中的距離測(cè)量操作；圖15顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例的主要部分；圖16顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施例的主要部分；圖17是框圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的三維圖象測(cè)量設(shè)備的設(shè)置(第10至15個(gè)方面)；圖18A至18F用于說明從一個(gè)攝象機(jī)至在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中的一個(gè)局部區(qū)域的距離的測(cè)量處理；圖19是流程圖，用于說明在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中的一個(gè)三維圖象測(cè)量操作；
圖20是流程圖，用于說明在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中的三維圖象測(cè)量操作；圖21A至21C是流程圖，用于說明在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中的三維圖象測(cè)量操作；圖22A至22G用于說明從圖17中的攝象機(jī)至至三維圖象測(cè)量設(shè)備中的一個(gè)局部區(qū)域的距離的測(cè)量處理；圖23是流程圖，用于說明在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中的三維圖象測(cè)量操作；圖24是流程圖，用于說明在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中的三維圖象測(cè)量操作；圖25用于說明從圖象數(shù)據(jù)O1提取一個(gè)局部區(qū)域的另一種方法；圖26用于顯示借助一個(gè)攝象機(jī)實(shí)施三維圖象測(cè)量的設(shè)置的主要部分；圖27顯示了借助一個(gè)攝象機(jī)實(shí)施三維圖象測(cè)量的另一種設(shè)置的主要部分；圖28顯示了借助一個(gè)攝象機(jī)實(shí)施三維圖象測(cè)量的另一種設(shè)置的主要部分；圖29顯示了借助一個(gè)攝象機(jī)實(shí)施三維圖象測(cè)量的另一種設(shè)置的主要部分；圖30顯示了借助一個(gè)攝象機(jī)實(shí)施三維圖象測(cè)量的另一種設(shè)置的主要部分；圖31顯示了借助一個(gè)攝象機(jī)實(shí)施三維圖象測(cè)量的另一種設(shè)置的主要部分；圖32是框圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的距離測(cè)量設(shè)備的設(shè)置(第16至19個(gè)方面)；圖33A和33B用于說明所要檢測(cè)的一個(gè)物體；圖34A和34B用于說明基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)；圖35是登記程序的流程圖；圖36是距離測(cè)量程序的流程圖；圖37用于說明通過核對(duì)處理獲得的圖案輪廓線；圖38用于說明在本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中獲得的一個(gè)半音調(diào)圖象(CRT上的圖象的直接復(fù)制)；圖39用于說明檢測(cè)圖案輪廓線的直徑的處理；圖40用于說明計(jì)算至一個(gè)物體的距離的處理；圖41用于說明利用一個(gè)三角標(biāo)志的處理；圖42顯示了傳統(tǒng)的三維圖象測(cè)量設(shè)備的主要部分；且圖43A至43C顯示了借助這種三維圖象設(shè)備在時(shí)刻T1、時(shí)刻T2、和時(shí)刻T3接收到的圖象。
以下詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1距離測(cè)量設(shè)備(第一至第五個(gè)方面)圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的距離測(cè)量設(shè)備。參見圖2，標(biāo)號(hào)10表示一個(gè)第一CCD攝象機(jī)；11表示一個(gè)第二CCD攝象機(jī)；且20表示一個(gè)處理部分。處理部分20包括一個(gè)具有CPU的控制部分20-1、一個(gè)ROM 20-2、一個(gè)RAM 20-3、一個(gè)硬盤(HD)20-4、一個(gè)幀存儲(chǔ)器(FM)20-5、一個(gè)外部連接部分(I/F)20-6、和一個(gè)付里葉變換部分(FFT)20-7。在ROM20-2中存儲(chǔ)有一個(gè)距離測(cè)量程序(圖3)。CCD攝象機(jī)10和11彼此相距一個(gè)距離L地設(shè)置。即CCD攝象機(jī)10和11被并排設(shè)置，從而在透鏡10-1和10-2之間保持距離L。
(實(shí)施例1A第一、第二和第三個(gè)方面)在此距離測(cè)量設(shè)備中，當(dāng)一個(gè)目標(biāo)是車輛M1時(shí)，至目標(biāo)M1的距離是按照以下方式測(cè)量的。
控制部分20-1通過一個(gè)幀存儲(chǔ)器20-5裝載由一個(gè)第一CCD攝象機(jī)10攝取的目標(biāo)M1的圖象數(shù)據(jù)O1(步驟101)?？刂撇糠?0-1把裝載的圖象數(shù)據(jù)O1設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)(圖1A)，并將該登記圖象數(shù)據(jù)送到一個(gè)付里葉變換部分20-7以對(duì)該登記圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟102)。借助這種操作，圖1A顯示的登記圖象數(shù)據(jù)O1變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1。
例如，兩維離散付里葉變換在Japan IndustrialTechnologyCenter出版，Souken Shuppan編輯的＂Introduction toComputer Image Processing”的第44-45頁得到了描述。
控制部分20-1通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載由第二CCD攝象機(jī)11攝取的目標(biāo)Ml的圖象數(shù)據(jù)O2(步驟103)。控制部分20-1把裝載的圖象數(shù)據(jù)O2設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)(圖1B)，并將該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7以對(duì)該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(步驟104)。借助這種操作，圖1B顯示的核對(duì)圖象數(shù)據(jù)O2變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2。
控制部分20-1隨后合成在步驟102獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1和在步驟104獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2，以獲得合成付里葉圖象數(shù)據(jù)(步驟105)。
設(shè)A·ejθ為核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)，且B·ejφ為登記付里葉圖象數(shù)據(jù)，該合成圖象數(shù)據(jù)用A·B·ej(θ-φ)表示。注意A、B、θ和φ都是頻率(付里葉)空間(u，v)的函數(shù)。
A·B·ej(θ-φ)可寫為A·B·ej(θ-φ)＝A·B·cos(θ-φ)+j·A·B·sin(θ-φ) ………(1)如果A·ejθ＝α1+jβ1且B·ejφ＝α2+jβ2，則A＝(α12+β12)1/2，B＝(α22+β22)1/2，θ＝tan-1(β1/α1)，φ＝tan-1(β2/α2)。通過計(jì)算公式(1)，獲得了合成付里葉圖象數(shù)據(jù)。
注意合成付里葉圖象數(shù)據(jù)可以根據(jù)A·B·ej(θ-φ)＝A·B·ejθ·e-jφ＝A·ejθB·e-jφ＝(α1+jβ1)·(α2-jβ2)＝(α1·α2+β1·β2)+j(α2·β1-α1·β2)而獲得。
在以此方式獲得了合成付里葉圖象數(shù)據(jù)之后，控制部分20-1對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理(步驟106)。在此實(shí)施例中，對(duì)數(shù)處理被作為幅度壓縮處理。更具體地說，A·B·ej(θ-φ)-它是上述合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)表示—的對(duì)數(shù)被計(jì)算為log(A·B)·ej(θ-φ)，從而將表示幅度的A·B壓縮成了log(A·B)(A·B＜log(A·B))。
已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)更不容易受到其中獲得登記數(shù)據(jù)的情況與其中獲得核對(duì)數(shù)據(jù)的情況之間的亮度差的影響。即，通過進(jìn)行幅度壓縮處理，各個(gè)象素的頻譜強(qiáng)度得到了壓縮，以切掉極端的值。其結(jié)果，使更多的信息變得有效。
在此實(shí)施例中，對(duì)數(shù)處理被作為幅度壓縮處理。然而，也可以進(jìn)行開根(root)處理。另外，也可以進(jìn)行對(duì)數(shù)處理和開根處理以外的任何處理，只要幅度能夠得到壓縮。例如，如果在幅度壓縮處理中所有的幅度都被設(shè)定為1，即只有相位數(shù)據(jù)將要得到處理，則與對(duì)數(shù)處理、開根處理等相比，計(jì)算量和數(shù)據(jù)處理量都能夠得到減小。
在進(jìn)行步驟106的幅度壓縮處理時(shí)，控制部分20-1把已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以進(jìn)行第二兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟107)。
控制部分20-1裝載在步驟111獲得的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)，并從該合成付里葉圖象數(shù)據(jù)掃描預(yù)定的相關(guān)分量區(qū)(在此實(shí)施例中為整個(gè)區(qū)域)中的相應(yīng)象素的的相關(guān)性分量的強(qiáng)度(幅度)，以獲得相應(yīng)的象素的相關(guān)性分量的強(qiáng)度的柱形圖?？刂撇糠?0-1隨后從該柱形圖提取相關(guān)分量區(qū)中的相關(guān)性分量中具有最高強(qiáng)度的象素(相關(guān)峰)(步驟108)，并獲得所提取的相關(guān)峰的坐標(biāo)(步驟109)。
圖1C顯示了此時(shí)的相關(guān)峰的坐標(biāo)位置。參見圖1C，標(biāo)號(hào)Pa1表示相關(guān)峰的位置；且P0表示相關(guān)分量區(qū)的中心。在此情況下，相關(guān)峰Pa1表示目標(biāo)M1。從相關(guān)分量區(qū)的中心P0至相關(guān)峰的位置Pa1的距離，表示了兩個(gè)圖象數(shù)據(jù)O1與O2之間的移動(dòng)A(A＝Δa+Δb)。應(yīng)該注意的是，表示背景的相關(guān)峰出現(xiàn)在相關(guān)分量區(qū)的中心P0附近。
控制部分20-1從相關(guān)峰Pa1的坐標(biāo)位置獲得圖象數(shù)據(jù)O1和O2之間的移動(dòng)A(步驟110)，并根據(jù)獲得的移動(dòng)A借助按照三角測(cè)量的原理的公式(2)，獲得至目標(biāo)M1的距離R(步驟111)?？刂撇糠?0-1通過I/F20-6把獲得的至目標(biāo)M1距離R(步驟112)。
R＝f·L/A……(2)其中f是從透鏡10-1(11-1)至一個(gè)圖象攝取位置的距離，且L是透鏡之間的距離。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的距離測(cè)量設(shè)備，由CCD攝象機(jī)10和11攝取的圖象數(shù)據(jù)，根據(jù)空間頻率特性，而彼此核對(duì)，以作為選擇結(jié)果而獲得至目標(biāo)M1的距離。在此方案中，處理得到了簡化，且能夠在比傳統(tǒng)方案短的時(shí)間內(nèi)測(cè)量到至目標(biāo)的距離。
在此實(shí)施例中，兩維離散付里葉變換是在付里葉變換部分20-7中進(jìn)行的。然而，這種處理也可以在控制部分20-1中進(jìn)行。另外，在此實(shí)施例中，兩維離散付里葉變換是在圖3的步驟107中進(jìn)行的。然而，也可以進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換而不是兩維離散付里葉變換。即，可以對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，而不是兩維離散付里葉變換。定量地說，不論是進(jìn)行兩維離散付里葉變換還是進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，都不會(huì)改變核對(duì)精度?；趦删S離散付里葉逆變換的處理在參考文獻(xiàn)1中得到了公布。
在此實(shí)施例中，首先對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理，且隨后進(jìn)行兩維離散付里葉變換(步驟106和107)。然而，也可以在合成之前對(duì)登記和核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理，并隨后對(duì)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成。更具體地說，圖3中的步驟106可以省略，且可以在步驟102與103之間和步驟104與105之間設(shè)置進(jìn)行幅度壓縮處理的步驟113-1和113-2，如圖4A和4B所示?；蛘?，如圖4C所示，圖3中的步驟106可以省略，并可以在步驟104與105之間設(shè)置單獨(dú)對(duì)圖象數(shù)據(jù)O1和O2進(jìn)行幅度壓縮處理的步驟113。
在此情況下，已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的登記付里葉圖象數(shù)據(jù)和核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)，是借助步驟113的幅度壓縮處理而獲得的。合成付里葉圖象數(shù)據(jù)是通過對(duì)這些付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行合成而獲得的。
在此情況下，合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的幅度的壓縮比低于在其中幅度壓縮處理在產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)之后進(jìn)行的情況(圖3)的壓縮比。因此，在產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)之后進(jìn)行幅度壓縮處理的方法(圖3)的核對(duì)精度高于在進(jìn)行了幅度壓縮處理之后產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的方法(圖4A至4C)。在其中在進(jìn)行了幅度壓縮處理之后產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的情況下(圖4A至4C)，可以對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，而不是兩維離散付里葉變換。
在此實(shí)施例中，進(jìn)行了幅度壓縮處理，但不總是需要進(jìn)行幅度壓縮處理。
在此實(shí)施例中，來自CCD攝象機(jī)10的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)，且來自CCD攝象機(jī)11的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)根據(jù)空間頻率特性而被彼此核對(duì)，以獲得從相關(guān)分量區(qū)的中心至相關(guān)峰的位置的距離作為移動(dòng)A。然而，即使來自CCD攝象機(jī)10的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)，且來自CCD攝象機(jī)11的圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)，也能夠以與上述方式相同的方式獲得兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。
在此情況下，圖1D中的數(shù)據(jù)是相對(duì)于圖1C中的數(shù)據(jù)而獲得的。即一個(gè)相關(guān)峰Pa1’出現(xiàn)在相對(duì)于相關(guān)分量區(qū)的中心P0與圖1D中的相關(guān)峰Pa1相反的位置。因而在此情況下，獲得從相關(guān)峰Pa1’的位置至相關(guān)分量區(qū)的中心P0的距離以作為兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。
(實(shí)施例1B第四個(gè)方面)在上述實(shí)施例中，CCD攝象機(jī)10和11的透鏡之間的距離L保持恒定。然而，透鏡之間的距離L可根據(jù)至目標(biāo)M1的距離R而發(fā)生改變。如果透鏡之間的距離L隨著距離R的增大而增大，測(cè)量精度得到了改善。
參見圖5，為CCD攝象機(jī)11設(shè)置了一個(gè)透鏡間距離調(diào)節(jié)裝置12，以借助透鏡間距離調(diào)節(jié)裝置12對(duì)CCD攝象機(jī)11的位置即透鏡11-1的位置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使透鏡間距離L隨著測(cè)量距離R的增大而增大。在此實(shí)施例中，圖6中的流程圖被與圖3相應(yīng)地得到采用。
在此實(shí)施例中，CCD攝象機(jī)10和11沿著水平方向并排地設(shè)置。然而，這些攝象機(jī)也可以沿著任意方向設(shè)置，例如沿著豎直方向和傾斜方向設(shè)置。
在此實(shí)施例中，CCD攝象機(jī)被用作攝象機(jī)10和11。然而這些攝象機(jī)也可以是帶有透鏡或針孔(沒有透鏡)的攝象機(jī)。帶有透鏡的攝象機(jī)能夠攝取比針孔攝象機(jī)攝取的圖象明亮的圖象。但帶有透鏡的攝象機(jī)攝取的圖象傾向于失真。
在上述實(shí)施例中，參見圖1C，合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的整個(gè)區(qū)域被設(shè)定為相關(guān)分量區(qū)，但可以把一個(gè)部分區(qū)域設(shè)定為相關(guān)分量區(qū)。在此情況下，表示背景的一個(gè)相關(guān)峰根據(jù)相關(guān)分量區(qū)設(shè)定的不同而出現(xiàn)在不同的位置上。在此情況下，表示背景的相關(guān)峰可能出現(xiàn)的位置，被設(shè)定為一個(gè)基準(zhǔn)位置，且在不包括靠近該基準(zhǔn)位置的一個(gè)位置的一個(gè)范圍中提取出一個(gè)相關(guān)峰。
(實(shí)施例2A單獨(dú)的圖象接收方案(第六、七和八個(gè)方面))(實(shí)施例2A-1)圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的距離測(cè)量設(shè)備的設(shè)置。參見圖7，標(biāo)號(hào)10表示一個(gè)CCD攝象機(jī)；20表示一個(gè)處理部分；且30表示一個(gè)圖象接收部分。處理部分20包括包括一個(gè)具有CPU的控制部分20-1、一個(gè)ROM 20-2、一個(gè)RAM 20-3、一個(gè)硬盤(HD)20-4、一個(gè)幀存儲(chǔ)器(FM)20-5、一個(gè)外部連接部分(I/F)20-6、和一個(gè)付里葉變換部分(FFT)20-7。在ROM 20-2中存儲(chǔ)有一個(gè)距離測(cè)量程序(見圖9)。圖象接收部分30包括安裝在CCD攝象機(jī)10的透鏡10-1的前表面部分的光軸上的一個(gè)雙面鏡30-1-它能夠繞一個(gè)支撐轉(zhuǎn)軸P1轉(zhuǎn)動(dòng)，以及以預(yù)定的傾斜角固定在雙面鏡30-1的兩側(cè)上的單面鏡30-2和30-3。
在這種距離測(cè)量設(shè)備中，至目標(biāo)M1的距離R是以如下方式測(cè)量的。
在開始測(cè)量時(shí)，鏡30-1的轉(zhuǎn)角位置被手動(dòng)設(shè)定在由圖7中的實(shí)線表示的位置，即使得被鏡30-2反射的目標(biāo)M1的中心被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所檢測(cè)的位置。
在此狀態(tài)下，控制部分20-1把CCD攝象機(jī)10攝取的目標(biāo)M1的一個(gè)圖象(從第一方向觀測(cè)的圖象)設(shè)定為圖象①，并通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載圖象①的圖象數(shù)據(jù)O1(圖9中的步驟301)?？刂撇糠?0-1將該裝載圖象數(shù)據(jù)O1設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)(圖8A)，并將該登記圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7以對(duì)該登記圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟302)。借助這種操作，圖8A中的登記圖象數(shù)據(jù)O1變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1。
隨后，鏡30-1的轉(zhuǎn)角位置被手動(dòng)設(shè)定到由圖7中的虛線表示的位置，即相對(duì)于CCD攝象機(jī)10的光軸與實(shí)線表示的位置對(duì)稱的位置。借助這種操作，鏡30-3反射的目標(biāo)M1的中心，被處于與上述情況中的CCD攝象機(jī)相反的位置的CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所檢測(cè)。
在此情況下，控制部分20-1把由CCD攝象機(jī)10攝取的目標(biāo)M1的圖象(從第二方向觀測(cè)的圖象)設(shè)定為圖象②，并通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載圖象②的圖象數(shù)據(jù)O2(步驟303)?？刂撇糠?0-1把該裝載圖象數(shù)據(jù)O2設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)(圖8B)，并將該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟304)。借助這種操作，圖8B中的核對(duì)圖象數(shù)據(jù)O2變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2。
控制部分20-1隨后合成在步驟302獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1和在步驟304(步驟305)獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2，以獲得合成付里葉圖象數(shù)據(jù)。
設(shè)A·ejθ為核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)，且B·ejφ為登記付里葉圖象數(shù)據(jù)，該合成圖象數(shù)據(jù)由A·B·ej(θ-φ)表示?？刂撇糠?0-1隨后對(duì)以此方式獲得的該合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理(步驟306)。在此實(shí)施例中，進(jìn)行對(duì)數(shù)處理，作為幅度壓縮處理。更具體地說，A·B·ej(θ-φ)-它是上述合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)表示—的對(duì)數(shù)，被計(jì)算為log(A·B)·ej(θ-φ)，從而把表示幅度的A·B壓縮成log(A·B)(A·B＞log(A·B))。
已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)，更不容易受到其中獲得登記數(shù)據(jù)的情況與其中獲得核對(duì)數(shù)據(jù)的情況之間的亮度差的影響。即，通過進(jìn)行幅度壓縮處理，各個(gè)象素的頻譜強(qiáng)度得到了壓縮，以切掉極端的值。其結(jié)果，使更多的信息變得有效。
在此實(shí)施例中，對(duì)數(shù)處理被作為幅度壓縮處理。然而，也可以進(jìn)行開根處理。另外，也可以進(jìn)行對(duì)數(shù)處理和開根處理以外的任何處理，只要幅度能夠得到壓縮。例如，如果在幅度壓縮處理中所有的幅度都被設(shè)定為1，即只有相位數(shù)據(jù)將要得到處理，則與對(duì)數(shù)處理、開根處理等相比，計(jì)算量和數(shù)據(jù)處理量都能夠得到減小。
在進(jìn)行步驟306的幅度壓縮處理時(shí)，控制部分20-1將已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行第二兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟307)。
控制部分20-1裝載在步驟311獲得的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)，并從該合成付里葉圖象數(shù)據(jù)掃描一個(gè)預(yù)定相關(guān)分量區(qū)(在此實(shí)施例中為整個(gè)區(qū)域)中的相應(yīng)象素的相關(guān)性分量的強(qiáng)度(幅度)，以獲得相應(yīng)的象素的相關(guān)性分量的柱形圖?？刂撇糠?0-1隨后從該柱形圖提取在一個(gè)不包括相關(guān)分量區(qū)的中心附近的部分的范圍中的相關(guān)性分量中具有最高強(qiáng)度的一個(gè)象素(相關(guān)峰)(步驟308)，并獲得所提取的相關(guān)峰的坐標(biāo)(步驟309)。
圖8C顯示了此時(shí)的相關(guān)峰的坐標(biāo)位置。參見圖9E，標(biāo)號(hào)Pa1表示相關(guān)峰的位置；且P0表示相關(guān)分量區(qū)的中心。在此情況下，相關(guān)峰Pa1表示目標(biāo)M1。從相關(guān)分量區(qū)的中心P0至相關(guān)峰的位置Pa1的距離，表示了兩個(gè)圖象數(shù)據(jù)O1與O2之間的移動(dòng)A(A＝Δa+Δb)。應(yīng)該注意的是，表示背景的相關(guān)峰出現(xiàn)在相關(guān)分量區(qū)的中心P0附近。
控制部分20-1從相關(guān)峰Pa1的坐標(biāo)位置獲得圖象數(shù)據(jù)O1和O2之間的移動(dòng)A(步驟110)，并利用獲得的移動(dòng)A借助按照三角測(cè)量的原理的公式(3)，獲得至目標(biāo)M1的距離R(步驟111)?？刂撇糠?0-1通過I/F20-6把獲得的至目標(biāo)M1距離R(步驟112)。
R＝f·L/A……(3)其中f是從透鏡10-1至一個(gè)圖象攝取位置的距離，且L是當(dāng)CCD攝象機(jī)10被兩個(gè)CCD攝象機(jī)11-1和11-2所取代時(shí)透鏡之間的距離。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的距離測(cè)量設(shè)備，從第一和第二方向觀測(cè)目標(biāo)M1的圖象數(shù)據(jù)，根據(jù)空間頻率特性，而彼此核對(duì)，以作為選擇結(jié)果而獲得至目標(biāo)M1的距離。在此方案中，處理得到了簡化，且能夠在比傳統(tǒng)方案短的時(shí)間內(nèi)測(cè)量到至目標(biāo)的距離。
在此實(shí)施例中，兩維離散付里葉變換是在付里葉變換部分20-7中進(jìn)行的。然而，這種處理也可以在控制部分20-1中進(jìn)行。另外，在此實(shí)施例中，兩維離散付里葉變換是在圖9的步驟307中進(jìn)行的。然而，也可以進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換而不是兩維離散付里葉變換。即，可以對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，而不是兩維離散付里葉變換。定量地說，不論是進(jìn)行兩維離散付里葉變換還是進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，都不會(huì)改變核對(duì)精度?；趦删S離散付里葉逆變換的處理在參考文獻(xiàn)1中得到了公布。
在此實(shí)施例中，首先對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理，且隨后進(jìn)行兩維離散付里葉變換(步驟306和307)。然而，也可以在合成之前對(duì)登記和核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理，并隨后對(duì)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成。更具體地說，圖9中的步驟306可以省略，且可以在步驟302與303之間和步驟304與305之間設(shè)置進(jìn)行幅度壓縮處理的步驟313-1和313-2，如圖10A和10B所示。或者，如圖10C所示，圖9中的步驟306可以省略，并可以在步驟304與305之間設(shè)置單獨(dú)對(duì)圖象數(shù)據(jù)O1和O2進(jìn)行幅度壓縮處理的步驟313。
在此情況下，已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的登記付里葉圖象數(shù)據(jù)和核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)，是借助步驟313的幅度壓縮處理而獲得的。合成付里葉圖象數(shù)據(jù)是通過對(duì)這些付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行合成而獲得的。
在此情況下，合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的幅度的壓縮比低于在其中幅度壓縮處理在產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)之后進(jìn)行的情況(圖9)的壓縮比。因此，在產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)之后進(jìn)行幅度壓縮處理的方法(圖9)的核對(duì)精度高于在進(jìn)行了幅度壓縮處理之后產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的方法(圖10A至10C)。在其中在進(jìn)行了幅度壓縮處理之后產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的情況下(圖10A至10C)，可以對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，而不是兩維離散付里葉變換。
在此實(shí)施例中，進(jìn)行了幅度壓縮處理，但不總是需要進(jìn)行幅度壓縮處理。
在此實(shí)施例中，從第一方向觀測(cè)的圖象的圖象數(shù)據(jù)O1被設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)，且從第二方向觀測(cè)的圖象的圖象數(shù)據(jù)O2被設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)根據(jù)空間頻率特性而被彼此核對(duì)，以獲得從相關(guān)分量區(qū)的中心至相關(guān)峰的位置的距離，作為兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。然而，即使從第一方向觀測(cè)的圖象的圖象數(shù)據(jù)O1被設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)，且從第二方向觀測(cè)的圖象的圖象數(shù)據(jù)O2被設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)，也能夠以與上述方式相同的方式獲得兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。
在此情況下，圖8D中的數(shù)據(jù)是相對(duì)于圖8C中的數(shù)據(jù)而獲得的。即一個(gè)相關(guān)峰Pa1’出現(xiàn)在相對(duì)于相關(guān)分量區(qū)的中心P0與圖8D中的相關(guān)峰Pa1相反的位置。因而在此情況下，獲得從相關(guān)峰Pa1’的位置至相關(guān)分量區(qū)的中心P0的距離以作為兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。
(實(shí)施例2A-2)在實(shí)施例2A-1(圖7)中，鏡30-2和30-3被設(shè)置在鏡30-1的兩側(cè)。但如圖11所示，可以在此設(shè)備中設(shè)置只具有用于鏡30-1的鏡30-2的柱形部件30’，從而繞CCD攝象機(jī)10的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在此設(shè)置中，用于實(shí)施例1-1的鏡30-3可被省略，且鏡30-1可以是單面鏡。
(實(shí)施例2A-3)在實(shí)施例2A-2(圖11)中，柱形部件30’被設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)動(dòng)180°的。但借助圖12的設(shè)置，柱形部件30’不需要轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在此實(shí)施例中，采用了一個(gè)半透鏡30-1’來取代鏡30-1，且在半透鏡30-1’之前設(shè)置了一個(gè)遮板30-4-它能夠沿著圖12中的箭頭所示的方向滑動(dòng)。在此情況下，圖象①和圖象②通過移動(dòng)遮板30-4而得到接收。
然而，在此情況下，圖象②的接收路徑長于圖象①的，即攝取的圖象②小于攝取的圖象①。因此，圖象②首先被放大，隨后受到圖9中的步驟304和隨后的步驟的處理。隨后獲得兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A，以從移動(dòng)A根據(jù)公式(3)獲得至目標(biāo)M1的距離R。
(實(shí)施例2B同時(shí)圖象接收方案(第六、七、和八個(gè)方面))實(shí)施例2A適合于其中目標(biāo)保持靜止的情況。更具體地說，根據(jù)實(shí)施例2A，由于采用了單獨(dú)的圖象接收方案，圖象①和②在不同的時(shí)序得到攝取。因此，如果目標(biāo)運(yùn)動(dòng)或者圖象攝取環(huán)境隨著時(shí)間而改變，該設(shè)備就不能準(zhǔn)確地測(cè)量至目標(biāo)的距離。與此相對(duì)比，根據(jù)實(shí)施例2，由于采用了同時(shí)圖象獲取方案，即在相同的時(shí)序攝取圖象①和②，即使目標(biāo)運(yùn)動(dòng)或者圖象攝取環(huán)境隨著時(shí)間改變，該設(shè)備也能夠測(cè)量至目標(biāo)的距離。
(實(shí)施例2B-1)圖13顯示了該實(shí)施例的主要部分。在此實(shí)施例中，采用了V形單面鏡30-4來取代雙面鏡30-1。在此情況下，圖象①和②是同時(shí)攝取的。更具體地說，被遮板30-2反射的檢測(cè)目標(biāo)M1的圖象①(從第一方向觀測(cè))和遮板30-3反射的檢測(cè)的目標(biāo)M1的圖象②(從第二方向觀測(cè)的)通過V形遮板30-4而以重疊的狀態(tài)被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所攝取。
控制部分20-1裝載通過幀存儲(chǔ)器20-5而來自CCD攝象機(jī)10的重疊圖象①和②的圖象數(shù)據(jù)O(圖15中的步驟401)?？刂撇糠?0-1對(duì)不包括圖象①的裝載圖象O的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行遮擋(步驟402)，并將所產(chǎn)生的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)(圖8A)。控制部分20-1將該登記圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該登記圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟403)。借助這種處理，登記圖象數(shù)據(jù)O1變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1。
控制部分20-1對(duì)不包括圖象②的裝載圖象O的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行遮擋(步驟404)，并將所產(chǎn)生的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)(圖8B)?？刂撇糠?0-1將該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟405)。借助這種處理，核對(duì)圖象數(shù)據(jù)O2變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2。
控制部分20-1合成在步驟403獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1和在步驟405獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2，以獲得合成付里葉圖象數(shù)據(jù)(步驟406)?？刂撇糠?0-1對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理，并隨后對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行第二兩維離散付里葉變換(步驟408)。
控制部分20-1裝載在步驟311獲得的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)，并從該合成付里葉圖象數(shù)據(jù)掃描一個(gè)預(yù)定相關(guān)分量區(qū)(在此實(shí)施例中為整個(gè)區(qū)域)中的相應(yīng)象素的相關(guān)性分量的強(qiáng)度(幅度)，以獲得相應(yīng)的象素的相關(guān)性分量的柱形圖?？刂撇糠?0-1隨后從該柱形圖提取在一個(gè)不包括相關(guān)分量區(qū)的中心附近的部分的范圍中的相關(guān)性分量中具有最高強(qiáng)度的一個(gè)象素(相關(guān)峰)(步驟409)，并獲得所提取的相關(guān)峰的坐標(biāo)(步驟410)。
圖8C顯示了此時(shí)的相關(guān)峰的坐標(biāo)位置。參見圖1C，標(biāo)號(hào)Pa1表示相關(guān)峰的位置；且P0表示相關(guān)分量區(qū)的中心。在此情況下，相關(guān)峰Pa1表示目標(biāo)M1。從相關(guān)分量區(qū)的中心P0至相關(guān)峰的位置Pa1的距離，表示了兩個(gè)圖象數(shù)據(jù)O1與O2之間的移動(dòng)A(A＝Δa+Δb)。應(yīng)該注意的是，表示背景的相關(guān)峰出現(xiàn)在相關(guān)分量區(qū)的中心P0附近。
控制部分20-1從相關(guān)峰Pa1的坐標(biāo)位置獲得圖象數(shù)據(jù)O1和O2之間的移動(dòng)A(步驟411)，并利用獲得的移動(dòng)A借助按照三角測(cè)量的原理的公式(3)，獲得至目標(biāo)M1的距離R(步驟412)。控制部分20-1通過I/F20-6把獲得的至目標(biāo)M1距離R(步驟413)。
(實(shí)施例2B-2)在實(shí)施例2B-1(圖13)中，采用了V形遮板30-4和平面鏡30-2和30-3。與此相對(duì)比，在實(shí)施例2B-2中，如在圖15中顯示的，采用了球面鏡30-2’、30-3’和30-4’。在此情況下，這些部件被這樣地設(shè)計(jì)和設(shè)置即使得當(dāng)目標(biāo)M1處于距離R2或更遠(yuǎn)的距離時(shí)圖象①和②被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所攝取。根據(jù)此實(shí)施例，可測(cè)量的范圍大于實(shí)施例2B-1的。
(實(shí)施例2B-3)
在實(shí)施例2B-1(圖13)中，采用了V形遮板30-4。在此情況下，由于CCD攝象機(jī)10所獲取的圖象的寬度小，不能改善精度。在此實(shí)施例中，兩個(gè)鏡30-5和30-6被縱向地設(shè)置以彼此相交，如圖16所示。即鏡30-5和30-6分別被設(shè)置在上和下位置，以彼此相交。另外，鏡30-2和30-3分別被設(shè)置在上和下位置，與鏡30-5和30-6相對(duì)應(yīng)。借助這種設(shè)置，目標(biāo)M1的圖象分別被鏡30-5和30-6所反射，且圖象①和②的重疊圖象被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所獲取。在此情況下，由于圖象的寬度大于利用V形遮板30-4所接收到的圖象的寬度，精度得到了改善。
(實(shí)施例2C(第九個(gè)方面))在上述實(shí)施例2A和2B中，CCD攝象機(jī)被用作攝象機(jī)10。但這種攝象機(jī)可以是帶有透鏡或針孔(沒有透鏡)的攝象機(jī)。帶有透鏡的攝象機(jī)能夠攝取比針孔攝象機(jī)更明亮的圖象。但帶有透鏡的攝象機(jī)攝取的圖象容易產(chǎn)生失真。
在上述實(shí)施例中，參見圖8C，合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的整個(gè)區(qū)域被設(shè)定為相關(guān)分量區(qū)，但可以把一個(gè)部分區(qū)域設(shè)定為相關(guān)分量區(qū)。在此情況下，表示背景的一個(gè)相關(guān)峰，根據(jù)相關(guān)分量區(qū)是如何設(shè)定的，而出現(xiàn)在不同的位置上。在此情況下，表示背景的相關(guān)峰可能出現(xiàn)的位置，被設(shè)定為一個(gè)基準(zhǔn)位置，且在不包括靠近該基準(zhǔn)位置的一個(gè)位置的一個(gè)范圍中提取出一個(gè)相關(guān)峰。
(實(shí)施例3三維圖象測(cè)量設(shè)備)圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明的三維圖象測(cè)量設(shè)備的設(shè)置。參見圖17，標(biāo)號(hào)10表示一個(gè)第一CCD攝象機(jī)；11表示一個(gè)第二CCD攝象機(jī)；12表示一個(gè)CRT；且20表示一個(gè)處理部分。處理部分20包括一個(gè)具有CPU的控制部分20-1、一個(gè)ROM 20-2、一個(gè)RAM 20-3、一個(gè)硬盤(HD)20-4、一個(gè)幀存儲(chǔ)器(FM)20-5、一個(gè)外部連接部分(I/F)20-6、和一個(gè)付里葉變換部分(FFT)20-7。在ROM 20-2中存儲(chǔ)有一個(gè)三維圖象測(cè)量程序(圖19和20)。CCD攝象機(jī)10和11彼此相距一個(gè)距離L地設(shè)置。即CCD攝象機(jī)10和11被并排設(shè)置，從而在透鏡10-1和10-2之間保持距離L。為了簡單，圖17顯示了三維圖象測(cè)量設(shè)備的平面圖和一個(gè)物體(人臉)的側(cè)面。
(實(shí)施例3A第10、11和12個(gè)方面)在此三維圖象測(cè)量設(shè)備中，當(dāng)所要測(cè)量的物體是人臉M1時(shí)，物體M1的三維圖象是按照以下方式測(cè)量的。
控制部分20-1通過一個(gè)幀存儲(chǔ)器20-5裝載由CCD攝象機(jī)10攝取的物體M1的圖象數(shù)據(jù)O1(圖19的步驟501)?？刂撇糠?0-1將該裝載的圖象數(shù)據(jù)O1設(shè)定為登記數(shù)據(jù)(圖18A)，并將該登記圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該登記圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟502)。借助這種處理，圖18A顯示的登記圖象數(shù)據(jù)O1變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1。
隨后，控制部分20-1通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載由CCD攝象機(jī)11攝取的物體M1的圖象數(shù)據(jù)O2(步驟503)?？刂撇糠?0-1將該裝載的圖象數(shù)據(jù)O2分割成m×n個(gè)局部區(qū)域O2(i，j)(圖18C中的步驟504)。
控制部分20-1設(shè)定i＝1和j＝1(步驟505)，并將圖象數(shù)據(jù)O2的局部區(qū)域O2(i，j)的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)。控制部分20-1將該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該核對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟506)。借助這種處理，局部區(qū)域O2(1，1)的圖象數(shù)據(jù)變成了付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2(1，1)。
控制部分20-1隨后合成在步驟502獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(登記付里葉圖象數(shù)據(jù))F1和在步驟506(步驟507)獲得的付里葉圖象數(shù)據(jù)(核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù))F2(1，1)，以獲得合成付里葉圖象數(shù)據(jù)。
設(shè)A·ejθ為核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)，且B·ejφ為登記付里葉圖象數(shù)據(jù)，該合成圖象數(shù)據(jù)由A·B·ej(θ-φ)表示。控制部分20-1隨后對(duì)以此方式獲得的該合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理(步驟508)。在此實(shí)施例中，進(jìn)行對(duì)數(shù)處理，作為幅度壓縮處理。更具體地說，A·B·ej(θ-φ)-它是上述合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)表示—的對(duì)數(shù)，被計(jì)算為log(A·B)·ej(θ-φ)，從而把表示幅度的A·B壓縮成log(A·B)(A·B＞log(A·B))。
已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)，更不容易受到其中獲得登記數(shù)據(jù)的情況與其中獲得核對(duì)數(shù)據(jù)的情況之間的亮度差的影響。即，通過進(jìn)行幅度壓縮處理，各個(gè)象素的頻譜強(qiáng)度得到了壓縮，以切掉極端的值。其結(jié)果，使更多的信息變得有效。
在此實(shí)施例中，對(duì)數(shù)處理被作為幅度壓縮處理。然而，也可以進(jìn)行開根處理。另外，也可以進(jìn)行對(duì)數(shù)處理和開根處理以外的任何處理，只要幅度能夠得到壓縮。例如，如果在幅度壓縮處理中所有的幅度都被設(shè)定為1，即只有相位數(shù)據(jù)將要得到處理，則與對(duì)數(shù)處理、開根處理等相比，計(jì)算量和數(shù)據(jù)處理量都能夠得到減小。
在進(jìn)行步驟508的幅度壓縮處理時(shí)，控制部分20-1將已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行第二兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟509)。
控制部分20-1裝載在步驟311獲得的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)，并從該合成付里葉圖象數(shù)據(jù)掃描一個(gè)預(yù)定相關(guān)分量區(qū)(在此實(shí)施例中為整個(gè)區(qū)域)中的相應(yīng)象素的相關(guān)性分量的強(qiáng)度(幅度)，以獲得相應(yīng)的象素的相關(guān)性分量的柱形圖?？刂撇糠?0-1隨后從該柱形圖提取在一個(gè)不包括相關(guān)分量區(qū)的中心附近的部分的范圍中的相關(guān)性分量中具有最高強(qiáng)度的一個(gè)象素(相關(guān)峰)，并獲得所提取的相關(guān)峰的坐標(biāo)(步驟510)。
控制部分20-1把提取的相關(guān)峰與一個(gè)閾值相比較(圖20中的步驟511)。如果該相關(guān)峰等于或小于該閾值，流程進(jìn)行到步驟512。如果該相關(guān)峰大于該閾值，流程進(jìn)行到步驟513。在此情況下，由于沒有圖象數(shù)據(jù)與圖象數(shù)據(jù)O1中的局部區(qū)域O2(1，1)的圖象數(shù)據(jù)相重合，(或者即使有圖象數(shù)據(jù)與其重合，但該圖象數(shù)據(jù)是背景數(shù)據(jù)并作為具有小相關(guān)峰的數(shù)據(jù)出現(xiàn))，在步驟511獲得“否”，且流程進(jìn)行到步驟512。在步驟512，從攝象機(jī)(透鏡10-1或11-1的中心)至物體M1的局部區(qū)域O2(1，1)的距離R(1，1)得到設(shè)定和存儲(chǔ)，作為預(yù)定值R0。
在步驟515，控制部分20-1檢查i＝m。隨后，在步驟516，控制部分20-1設(shè)定i＝i+1，即i＝2。流程隨后通過步驟518返回到步驟506。隨后，重復(fù)相同的操作，以存儲(chǔ)至物體M1的局部區(qū)域O2(2，1)和O2(3，1)的距離R(2，1)和R(3，1)，作為預(yù)定值R0。
當(dāng)在步驟516設(shè)定了i＝4時(shí)，相關(guān)峰在步驟511變得大于該閾值。在此情況下，由于有圖象數(shù)據(jù)與圖象數(shù)據(jù)O1中的局部區(qū)域O2(4，1)的圖象數(shù)據(jù)(圖18F)重合，從此時(shí)的核對(duì)區(qū)提取的相關(guān)峰變得大于該閾值。
圖18D顯示了此時(shí)的相關(guān)峰的坐標(biāo)位置。參見圖18D，標(biāo)號(hào)Pa1表示相關(guān)峰的位置；且P0表示相關(guān)分量區(qū)的中心。在此情況下，相關(guān)峰Pa1表示了局部區(qū)域O2，且從相關(guān)分量區(qū)的中心P0至相關(guān)峰位置Pa1的距離A表示了圖象數(shù)據(jù)O2中的局部區(qū)域O2(4，1)與在圖象數(shù)據(jù)O1—其中有與局部區(qū)域O2(4，1)重合的圖象數(shù)據(jù)—中的區(qū)域之間的移動(dòng)。
在此情況下，控制部分20-1獲得從相關(guān)分量區(qū)的中心P0至相關(guān)峰Pa1的距離A(步驟513)，以獲得圖象數(shù)據(jù)O2中的局部區(qū)域O2(4，1)與其中出現(xiàn)有與局部區(qū)域O2(4，1)重合的圖象數(shù)據(jù)的圖象數(shù)據(jù)O1中的區(qū)域之間的移動(dòng)A。控制部分20-1隨后借助根據(jù)基于三角測(cè)量的原理的公式(2)，利用所獲得的移動(dòng)，獲得從攝象機(jī)至物體M1的局部區(qū)域O2(4，1)的距離R(4，1)，并存儲(chǔ)該距離(步驟514)。在此情況下，獲得了距離R(4，1)，作為至物體M1的局部區(qū)域O2(4，1)的平均距離。
在步驟515，控制部分20-1檢查是否i＝m。在步驟516，控制部分20-1設(shè)定i＝i+1，即i＝5。流程隨后通過步驟518而返回到步驟506。隨后，重復(fù)與上述相同的操作。如果從相關(guān)分量區(qū)提取的相關(guān)峰小于該閾值，至物體M1的局部區(qū)域O2(i，j)的距離同時(shí)得到存儲(chǔ)，作為預(yù)定值R0。如果相關(guān)峰大于該閾值，控制部分20-1存儲(chǔ)至目標(biāo)M1的局部區(qū)域(i，j)的距離，作為從移動(dòng)A獲得的距離R(i，j)。
如果在步驟515判定i＝m，設(shè)定i＝1和和j＝i+1(步驟517)。流程隨后通過步驟518而返回到步驟506。如果判定j＞n，則判定所有局部區(qū)域(i，j)的距離R(i，j)都已經(jīng)被獲得。隨后流程進(jìn)行到步驟519。在步驟519，根據(jù)至在步驟501至518的重復(fù)處理中獲得的物體M1的局部區(qū)域O2(i，j)的距離R(i，j)，形成一個(gè)三維圖象。該圖象隨后被顯示在CRT 12上。如果在此情況下進(jìn)行的是有線幀顯示，即有線圖象顯示，則能夠獲得更為立體的圖象。
如上所述，根據(jù)此實(shí)施例的三維圖象測(cè)量設(shè)備，從第一方向觀測(cè)的物體M1的圖象和從第二方向觀測(cè)的物體M1的圖象數(shù)據(jù)，根據(jù)空間頻率特性，而被相互核對(duì)，以作為核對(duì)結(jié)果而獲得物體M1的三維圖象。借助這種操作，能夠高速低成本地獲得即使是運(yùn)動(dòng)物體的三維圖象。
在此實(shí)施例中，兩維離散付里葉變換是在付里葉變換部分20-7中進(jìn)行的。然而，這種處理也可以在控制部分20-1中進(jìn)行。另外，在此實(shí)施例中，兩維離散付里葉變換是在圖19的步驟509中進(jìn)行的。然而，也可以進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換而不是兩維離散付里葉變換。即，可以對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，而不是兩維離散付里葉變換。定量地說，不論是進(jìn)行兩維離散付里葉變換還是進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，都不會(huì)改變核對(duì)精度。基于兩維離散付里葉逆變換的處理在參考文獻(xiàn)1中得到了公布。
在此實(shí)施例中，首先對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理，且隨后進(jìn)行兩維離散付里葉變換(步驟508和509)。然而，也可以在合成之前對(duì)登記和核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理，并隨后對(duì)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成。更具體地說，圖19中的步驟508可以省略，且可以在步驟502與503之間和步驟506與507之間設(shè)置進(jìn)行幅度壓縮處理的步驟520-1和520-2，如圖21A和21B所示?；蛘撸鐖D21C所示，圖19中的步驟508可以省略，并可以在步驟506和507之間設(shè)置單獨(dú)對(duì)圖象數(shù)據(jù)F1和F2(i，j)進(jìn)行幅度壓縮處理的步驟520。
在此情況下，借助步驟520的幅度壓縮處理，獲得已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的登記付里葉圖象數(shù)據(jù)和核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，獲得合成付里葉圖象數(shù)據(jù)。
在此情況下，合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的幅度的壓縮比低于在其中幅度壓縮處理在產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)之后進(jìn)行的情況(圖19)的壓縮比。因此，在產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)之后進(jìn)行幅度壓縮處理的方法(圖19)的核對(duì)精度高于在進(jìn)行了幅度壓縮處理之后產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的方法(圖21A至21C)。在其中在進(jìn)行了幅度壓縮處理之后產(chǎn)生合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的情況下(圖21A至21C)，可以對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換，而不是兩維離散付里葉變換。
在此實(shí)施例中，進(jìn)行了幅度壓縮處理，但不總是需要進(jìn)行幅度壓縮處理。
在此實(shí)施例中，從第一方向觀測(cè)的圖象的圖象數(shù)據(jù)O1被設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)，且從第二方向觀測(cè)的圖象的圖象數(shù)據(jù)O2的局部區(qū)域O2(i，j)被設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)根據(jù)空間頻率特性而被彼此核對(duì)，以獲得從相關(guān)分量區(qū)的中心至相關(guān)峰的位置的距離，作為兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。然而，即使從第一方向觀測(cè)的物體M1的圖象數(shù)據(jù)O1(i，j)被設(shè)定為核對(duì)圖象數(shù)據(jù)，且從第二方向觀測(cè)的物體M1的圖象數(shù)據(jù)O2被設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)，也能夠以與上述方式相同的方式獲得兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。
在此情況下，圖18D中的數(shù)據(jù)是相對(duì)于圖18D中的數(shù)據(jù)而獲得的。即一個(gè)相關(guān)峰Pa1’出現(xiàn)在相對(duì)于相關(guān)分量區(qū)的中心P0與圖18D中的相關(guān)峰Pa1相反的位置。因而在此情況下，獲得從相關(guān)峰Pa1’的位置至相關(guān)分量區(qū)的中心P0的距離以作為兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)A。
(實(shí)施例3B第13、14、和15個(gè)方面)在實(shí)施例3A中，從第一方向觀測(cè)的物體M1的圖象數(shù)據(jù)O1被設(shè)定為登記圖象數(shù)據(jù)，且對(duì)該登記圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行DFT以形成登記付里葉圖象數(shù)據(jù)F1。該登記付里葉圖象數(shù)據(jù)F1隨后與核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)F2(i，j)-它是通過對(duì)從第二方向觀測(cè)的物體M1的圖象數(shù)據(jù)O2的局部區(qū)域O2(i，j)的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行DFT而形成的—相合成。從所產(chǎn)生的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)獲得移動(dòng)A。在此情況下，由于各個(gè)局部區(qū)域O2(i，j)的核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)F1(i，j)與整個(gè)圖象數(shù)據(jù)O1的登記付里葉圖象數(shù)據(jù)F1相合成，計(jì)算量很大。
因此，在實(shí)施例3B中，為了減小計(jì)算量，進(jìn)行了以下處理。首先，從第一方向觀測(cè)到的物體M1的圖象數(shù)據(jù)O1沿著水平方向被分割(見圖22G)。隨后對(duì)各個(gè)分割的區(qū)域O1(j)進(jìn)行DFT，以形成登記付里葉圖象數(shù)據(jù)F1(j)。核對(duì)付里葉圖象數(shù)據(jù)F2(i，j)被與屬于圖象數(shù)據(jù)O1的一個(gè)區(qū)域O1(i，j)的分割區(qū)域O1(j)的登記付里葉圖象數(shù)據(jù)F1(j)相合成。從所產(chǎn)生的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)獲得移動(dòng)A。圖23和24顯示了該處理的流程圖。
在實(shí)施例3B中，圖象O1沿著水平方向被分割。然而，這種數(shù)據(jù)也可以沿著豎直方向而得到分割。
在實(shí)施例3A和3B中，局部區(qū)域O2(i，j)被從圖象數(shù)據(jù)O2切下。然而如圖25中所示，可以在一點(diǎn)一點(diǎn)地(例如一個(gè)象素一個(gè)象素地)移動(dòng)圖象的同時(shí)從圖象數(shù)據(jù)切割局部區(qū)域。即局部區(qū)域O2(i，j)可以在重疊狀態(tài)下被切割。借助這種操作，測(cè)量精度得到了改善。
在實(shí)施例3A和3B中，CCD攝象機(jī)10和11沿著水平方向并排地設(shè)置。然而，這些攝象機(jī)也可以沿著任意的方向例如豎直方向和傾斜方向—設(shè)置。
(實(shí)施例3C)在實(shí)施例3A和3B中，采用了兩個(gè)CCD攝象機(jī)。然而，本發(fā)明也可以用一個(gè)CCD攝象機(jī)來實(shí)施。
(實(shí)施例3C-A單獨(dú)圖象接收方案)(實(shí)施例3C-A1)圖26顯示了只采用一個(gè)CCD攝象機(jī)10的設(shè)置的主要部分。在此情況下，象在圖7顯示的情況下一樣，一個(gè)圖象接收部分30被設(shè)置在CCD攝象機(jī)10的前表面部分。該圖象接收部分30包括一個(gè)雙面鏡30-1-它被安裝在CCD攝象機(jī)10的透鏡10-1的前表面部分的光軸上從而能夠繞一個(gè)支撐轉(zhuǎn)軸P1轉(zhuǎn)動(dòng)，以及以預(yù)定的傾斜角固定在雙面鏡30-1的兩個(gè)側(cè)面上的單面鏡30-2和30-3。
在開始測(cè)量時(shí)，鏡30-1的轉(zhuǎn)角位置被手動(dòng)設(shè)定到由圖26中的實(shí)線表示的位置上，即使鏡30-2反射的目標(biāo)M1的中心被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所檢測(cè)的位置上。在此狀態(tài)下，控制部分20-1把來自CCD攝象機(jī)10的檢測(cè)目標(biāo)M1的一個(gè)圖象(從第一方向觀測(cè)到的一個(gè)圖象)設(shè)定為圖象①，并通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載圖象①的圖象數(shù)據(jù)O1。
隨后，鏡30-1的轉(zhuǎn)角位置被手動(dòng)設(shè)定到第五26中的虛線所示的位置即相對(duì)于CCD攝象機(jī)10的光軸與由實(shí)線表示的位置相對(duì)稱的位置上。借助這種操作，被鏡30-3所反射的目標(biāo)M1的中心被處于與在上述情況中相反的位置處的CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所檢測(cè)。在此狀態(tài)下，控制部分20-1把來自CCD攝象機(jī)10的檢測(cè)目標(biāo)M1的一個(gè)圖象(從第二方向觀測(cè)到的圖象)設(shè)定為圖象②，并通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載圖象②的圖象數(shù)據(jù)O2。
(實(shí)施例3C-A2)在實(shí)施例3C-A1(圖16)中，鏡30-2和30-3被設(shè)置在鏡30-1的兩側(cè)。然而，如在圖11中顯示的情況下那樣，在此裝置中可以設(shè)置只有用于鏡30-1的鏡30-2的柱形部件30’，從而使其能夠繞CCD攝象機(jī)10的光軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，如圖27所示。在此設(shè)置中，實(shí)施例1-1中采用的鏡30-3可以省略，且鏡30-1可以是單面鏡。
(實(shí)施例3C-A3)在實(shí)施例3C-A2(圖27)中，柱形部件30’被設(shè)計(jì)為可轉(zhuǎn)動(dòng)180°的。但借助圖28顯示的設(shè)置，柱形部件30’不需要轉(zhuǎn)動(dòng)180°，如圖12顯示的情況下那樣。在此實(shí)施例中，采用一個(gè)半透鏡30-1’來取代鏡30-1，且在半透鏡30-1’之前設(shè)置了一個(gè)遮板30-4-它能夠沿著圖12中的箭頭顯示的方向滑動(dòng)。在此情況下，圖象①和②通過移動(dòng)遮板30-4而得到接收。
然而，在此情況下，圖象②的接收路徑長于圖象①的，即攝取的圖象②小于攝取的圖象①。因此，圖象②首先被放大，隨后受到圖19中的步驟504和隨后的步驟的處理(在圖23中的步驟608和隨后的步驟中的處理)。
(實(shí)施例3C-B同時(shí)圖象接收方案)實(shí)施例3C-A適合于其中目標(biāo)被保持靜止的情況。更具體地說，根據(jù)實(shí)施例3C-A，由于采用了單獨(dú)圖象接收方案，圖象①和②在不同的時(shí)序得到攝取。因此，如果目標(biāo)運(yùn)動(dòng)或者圖象攝取環(huán)境隨著時(shí)間而改變，該設(shè)備就不能準(zhǔn)確地測(cè)量至目標(biāo)的距離。與此相對(duì)比，根據(jù)實(shí)施例3C-B，由于采用了同時(shí)圖象獲取方案，即在相同的時(shí)序攝取圖象①和②，即使目標(biāo)運(yùn)動(dòng)或者圖象攝取環(huán)境隨著時(shí)間改變，該設(shè)備也能夠測(cè)量至目標(biāo)的距離。
(實(shí)施例3C-B1)圖29顯示了此實(shí)施例的主要部分。在此實(shí)施例中，象在圖13顯示的實(shí)施例中一樣，采用了一個(gè)V形單面鏡30-4來取代雙面鏡30-1。在此情況下，圖象①和②是同時(shí)攝取的，更具體地說，鏡30-2反射的檢測(cè)物體M1的圖象①(從第一方向觀測(cè)到的)和鏡30-3反射的檢測(cè)物體M1的圖象(從第二方向觀測(cè)到的)通過V形遮板30-4而在重疊狀態(tài)下被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所攝取。
一個(gè)控制部分20-1通過一個(gè)幀存儲(chǔ)器20-5裝載來自CCD攝象機(jī)10的重疊圖象①和②?？刂撇糠?0-1對(duì)裝載的圖象O不包括圖象①的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行遮擋，并將所產(chǎn)生的圖象設(shè)定為圖象數(shù)據(jù)O1。控制部分20-1還對(duì)裝載的圖象O不包括圖象②的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行遮擋，并將所產(chǎn)生的圖象設(shè)定為圖象數(shù)據(jù)O2。
(實(shí)施例3C-B2)在實(shí)施例3C-B1中(圖29)，采用了V形遮板30-4和平面鏡30-2和30-3。與此相對(duì)比，在實(shí)施例3C-B2中，象在圖15顯示的情況中那樣，采用了球面鏡30-2’、30-3’和30-4’，如圖30所示。在此情況下，這些部件被這樣地設(shè)計(jì)和設(shè)置—即使得當(dāng)目標(biāo)M1處于距離R2或更遠(yuǎn)時(shí)圖象①和((2))被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所攝取。根據(jù)此實(shí)施例，可測(cè)量的范圍大于在實(shí)施例3C-B1的。
(實(shí)施例3C-B3)在實(shí)施例3C-B1(圖29)中，采用了V形遮板30-4。在此情況下，由于CCD攝象機(jī)10獲取的圖象的寬度小，不能得到精度的改善。因而，在此實(shí)施例中，象在圖16顯示的情況下那樣，兩個(gè)鏡30-5和30-6被縱向設(shè)置以彼此相交，如圖31中顯示的。即，鏡30-5和30-6分別被設(shè)置在上和下位置，以彼此相交。另外，鏡30-2和30-3與鏡30-5和30-6相應(yīng)地分別被設(shè)置在上和下位置。借助這種設(shè)置，目標(biāo)M1的圖象分別被鏡30-5和30-6所反射，且圖象①和②的重疊圖象被CCD攝象機(jī)10的圖象處理部分所攝取。在此情況下，由于圖象的寬度大于利用V形遮板30-4所接收到的圖象的寬度，精度得到了改善。
(實(shí)施例3D)在上述的實(shí)施例3A、3B和3C中，CCD攝象機(jī)被用作攝象機(jī)10。但這種攝象機(jī)可以是帶有透鏡或針孔(沒有透鏡)的攝象機(jī)。帶有透鏡的攝象機(jī)能夠攝取比針孔攝象機(jī)更明亮的圖象。但帶有透鏡的攝象機(jī)攝取的圖象容易產(chǎn)生失真。
在上述實(shí)施例中，參見圖8C，合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的整個(gè)區(qū)域被設(shè)定為相關(guān)分量區(qū)，但可以把一個(gè)部分區(qū)域設(shè)定為相關(guān)分量區(qū)。在此情況下，表示背景的一個(gè)相關(guān)峰，根據(jù)相關(guān)分量區(qū)是如何設(shè)定的，而出現(xiàn)在不同的位置上。在此情況下，表示背景的相關(guān)峰可能出現(xiàn)的位置，被設(shè)定為一個(gè)基準(zhǔn)位置，且在不包括靠近該基準(zhǔn)位置的一個(gè)位置的一個(gè)范圍中提取出一個(gè)相關(guān)峰。
(實(shí)施例4距離測(cè)量設(shè)備(第16至19個(gè)方面))圖32顯示了根據(jù)本發(fā)明的距離測(cè)量設(shè)備的設(shè)置。參見圖32，標(biāo)號(hào)10表示一個(gè)CCD攝象機(jī)；且20表示一個(gè)控制單元?？刂茊卧?0包括一個(gè)具有CPU的控制部分20-1、一個(gè)ROM 20-2、一個(gè)硬盤(HD)20-4、的幀存儲(chǔ)器(FM)20-5、一個(gè)外部連接部分(I/F)20-6、和一個(gè)付里葉變換部分(FFT)20-7。在ROM 20-2中存儲(chǔ)有一個(gè)登記程序(圖35)。
在此實(shí)施例中，如在圖33A中，假定當(dāng)一個(gè)盒狀物體M沿著一個(gè)傳送線被傳送時(shí)，借助該距離測(cè)量設(shè)備來測(cè)量一個(gè)特定位置與該物體M之間的距離。
為了實(shí)施該特定位置與該物體之間的距離的測(cè)量，例如，一個(gè)圓形標(biāo)志Mc在此實(shí)施例中被加到物體M的側(cè)表面上，如圖33B所示。
CCD攝象機(jī)10讀取其上加有該圓形標(biāo)志Mc的物體M的側(cè)表面上的圖象數(shù)據(jù)。當(dāng)該特定位置與該物體之間的距離是一個(gè)預(yù)定基準(zhǔn)值(基準(zhǔn)距離)時(shí)，所要裝載的圖象數(shù)據(jù)具有一個(gè)預(yù)定的直徑p，如圖34A所示。
在此實(shí)施例中，如在圖34B中所示，具有直徑q的一個(gè)圓的圖象數(shù)據(jù)被定義為基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)。即在此實(shí)施例中，當(dāng)在一個(gè)預(yù)定基準(zhǔn)距離觀測(cè)基準(zhǔn)物體M0-其上加有與標(biāo)志Mc相同的形狀的核對(duì)標(biāo)志—時(shí)所獲得的圖象數(shù)據(jù)被定義為基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)。
(登記處理)控制部分20-1通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載該基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)(圖35中的步驟701)，并將裝載的基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7，以對(duì)該基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟702)?？刂撇糠?0-1對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷DFT的基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理(步驟703)，并把已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤20-4中(步驟704)。
在此實(shí)施例中，在幅度壓縮處理中，例如所有的幅度都被設(shè)定為1。借助這種設(shè)定，只有相位分量從兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)中得到了提取，且通過只提取相位分量而獲得的基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在硬盤20-4中。
更具體地說，對(duì)基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)f(m，n)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，以獲得由A(u，v)×ejθ(u，v)表示的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)F(u，v)。數(shù)據(jù)的幅度A(u，v)隨后被強(qiáng)行設(shè)定為例如1，以提取兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)F(u，v)的相位分量ejθ(u，v)。通過從兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)提取相位分量exp(jθ(u，v))而獲得的基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)，被存儲(chǔ)在硬盤20-4中。
根據(jù)在此實(shí)施例中采用的圖案核對(duì)算法，由于不需要進(jìn)行平移中的PSTN，輸入的圖象數(shù)據(jù)的圓圈的位置不需要與基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)的圓圈的位置相重合。
(距離測(cè)量處理)當(dāng)設(shè)置在該傳送線上的一個(gè)檢測(cè)器(未顯示)檢測(cè)其上加有圓形標(biāo)志Mc的、靜止在CCD攝象機(jī)10之前的物體M，并對(duì)至物體M的距離的測(cè)量請(qǐng)求被發(fā)出時(shí)，控制部分20-1通過幀存儲(chǔ)器20-5裝載該圖象數(shù)據(jù)(圖36中的步驟801)?？刂撇糠?0-1把該裝載的輸入圖象數(shù)據(jù)送到付里葉變換部分20-7以對(duì)該輸入圖象進(jìn)行兩維離散付里葉變換(DFT)(步驟802)。隨后對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷DFT的輸入圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理(步驟803)。已經(jīng)經(jīng)歷了幅度壓縮處理的該輸入圖象數(shù)據(jù)被設(shè)定為輸入付里葉圖象數(shù)據(jù)。
在此實(shí)施例中，在步驟803的幅度壓縮處理中，例如所有的幅度都被設(shè)定為1。借助這種設(shè)定，只有相位分量被從兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)提取出來，且通過只提取相位分量而獲得的基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在硬盤20-4中。
更具體地說，對(duì)輸入圖象數(shù)據(jù)g(m，n)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，以獲得由B(u，v)×exp(jφ(u，v))表示的G(u，v)。數(shù)據(jù)的幅度B(u，v)隨后被強(qiáng)行設(shè)定為例如1，以提取兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)G(u，v)的相位分量exp(jφ(u，v))。隨后通過從兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)提取這種相位分量exp(jφ(u，v))，而獲得輸入的付里葉圖象數(shù)據(jù)。
隨后，控制部分20-1來自硬盤20-4讀出基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)(步驟804)，并合成讀出的基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)和在步驟803獲得的輸入付里葉圖象數(shù)據(jù)，以獲得合成付里葉圖象數(shù)據(jù)(步驟805)。
即，通過只提取相位分量exp(jθ(u，v))而獲得并被存儲(chǔ)在硬盤20-4中的基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)和通過在步驟803只提取相位分量exp(jφ(u，v))而獲得的輸入付里葉圖象數(shù)據(jù)被合成起來，以獲得合成付里葉圖象數(shù)據(jù)ej(θ-φ)。
控制部分20-1對(duì)在步驟805獲得的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行第二兩維離散付里葉變換(步驟806)。在此情況下，可以對(duì)合成付里葉圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉逆變換。
隨后，控制部分20-1計(jì)算已經(jīng)經(jīng)歷兩維離散付里葉變換的合成付里葉圖象數(shù)據(jù)的幅度(步驟807)。更具體地說，控制部分20-1計(jì)算由α(p，q)+jβ(p，q)表示的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)的幅度(α2+β2)1/2。在此情況下，計(jì)算的是實(shí)部α而不是幅度。
控制部分20-1對(duì)包括幅度(α2+β2)1/2—它超過了一個(gè)預(yù)定閾值的幅度進(jìn)行搜索，以提取一個(gè)圖案輪廓線(步驟808)。
根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，具有圖34A中的直徑為p的圓圈的輸入圖象數(shù)據(jù)和具有圖34B中的直徑為q的圓圈的基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)，被設(shè)定為所要核對(duì)的物體，且進(jìn)行步驟801至807中的處理，以獲得幅度(α2+β2)1/2。當(dāng)包括幅度(α2+β2)1/2-它超過了該預(yù)定閾值—的幅度得到提取時(shí)，就能夠提取出具有直徑為(p-q)的圓圈的圖案輪廓線和具有直徑為(p+q)的圓圈的圖案輪廓線，如圖37所示。
圖38顯示了在此實(shí)驗(yàn)中獲得的圖象數(shù)據(jù)的一個(gè)例子(CRT的直接復(fù)制)。
參見圖38，標(biāo)號(hào)①表示具有一個(gè)圓的圖象數(shù)據(jù)；②表示基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)的兩維離散付里葉變換F(u，v)的幅度A(u，v)；((3))表示基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)的相位分量exp(jθ(u，v))；((4))表示具有一個(gè)圓的輸入圖象數(shù)據(jù)；((5))表示輸入圖象數(shù)據(jù)的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)G(u，v)的幅度B(u，v)；((6))表示輸入圖象數(shù)據(jù)的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)的相位分量exp(jφ(u，v))；((7))表示合成數(shù)據(jù)的相位分量ej(θ-φ)；((8))表示相位分量ej(θ-φ)的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)(α+jβ)的幅度；且((9))表示兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)(α+jβ)的相位分量。
當(dāng)在步驟808提取的圖案輪廓線的直徑的平均值得到計(jì)算時(shí)，輸入圖象數(shù)據(jù)的圓的直徑能夠立即得到計(jì)算。
在步驟808提取了兩個(gè)圓的圖案輪廓線之后，獲得了這兩個(gè)圓的圖案輪廓線的直徑，且計(jì)算出這些直徑的平均值，從而獲得輸入圖象數(shù)據(jù)的圓圈的直徑。在此情況下，這兩個(gè)圓的圖案輪廓線的直徑，是通過借助掃描提取的圖案輪廓線而獲得最大值，而獲得的，如例如圖39所示。
控制部分20-1從在步驟809計(jì)算出的輸入圖象數(shù)據(jù)的圓圈的直徑、用于該直徑的基準(zhǔn)值、以及至實(shí)現(xiàn)了該基準(zhǔn)直徑的物體M的距離，計(jì)算至物體M的距離R，且處理得到完成(步驟810)。
這種計(jì)算處理是通過根據(jù)以下公式來計(jì)算至該物體的距離L2而進(jìn)行的L2＝L1×W1/W2其中W1是輸入圖象數(shù)據(jù)的圓圈的直徑的基準(zhǔn)值，W2是輸入圖象數(shù)據(jù)的圓圈的直徑，且L1是為了實(shí)現(xiàn)該基準(zhǔn)直徑所要設(shè)定的距離。
該公式是借助CCD攝象機(jī)10的圖象攝取位置、CCD攝象機(jī)10的透鏡、圓形標(biāo)志Mc之間的關(guān)系，而得到確定的，如圖40所示。即，至物體M的距離L2，是通過利用輸入圖象數(shù)據(jù)的圓圈的直徑W2隨著物體M從基準(zhǔn)距離L1的接近而增大這一事實(shí)，而獲得的。
在此實(shí)施例中，圓形標(biāo)志被加到物體上。然而，也可以采用轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)改變其形狀的一個(gè)圖形標(biāo)志，諸如一個(gè)三角標(biāo)志，而不是圓形標(biāo)志。在此情況下，當(dāng)輸入圖象數(shù)據(jù)的標(biāo)志的姿態(tài)不與基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)的標(biāo)志的姿態(tài)匹配時(shí)，就不能獲得高度的相關(guān)性。因此，當(dāng)標(biāo)志轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)獲得的很多圖形圖案被用作基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)。
當(dāng)所要加的標(biāo)志不是圓形標(biāo)志時(shí)，至物體的距離是從輸入圖象數(shù)據(jù)的標(biāo)志的邊的長度、該邊的長度的基準(zhǔn)值、以及至實(shí)現(xiàn)該基準(zhǔn)值的至物體的距離來計(jì)算出的。例如，當(dāng)所要加的是三角標(biāo)志時(shí)，相關(guān)性增大，且在三角標(biāo)志的頂點(diǎn)位置處幅度增大，如圖41所示。因此，具有大幅度的部分的長度被計(jì)算出來，以獲得標(biāo)志的邊的長度，從而通過利用邊的長度的基準(zhǔn)值，以及至實(shí)現(xiàn)了該基準(zhǔn)值的物體的距離，來計(jì)算至物體的距離。
在此實(shí)施例中，只有通過合成輸入圖象數(shù)據(jù)的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)而獲得的數(shù)據(jù)的相位分量，得到了提取，且圖案輪廓線根據(jù)該相位分量的兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)的幅度而得到了提取。雖然精度略微有效降低，但可以根據(jù)合成數(shù)據(jù)的兩維離散付里葉變換的幅度，在不進(jìn)行幅度壓縮處理的情況下，提取圖案輪廓線。
在此實(shí)施例中，將要寄存在硬盤20-4中的基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)可以由該設(shè)備本身產(chǎn)生。然而，基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)也可以在另一個(gè)地方產(chǎn)生并被存儲(chǔ)在軟盤等中，且該數(shù)據(jù)可以以被下載到硬盤20-4中。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的距離測(cè)量設(shè)備包括了用于在另一個(gè)地方產(chǎn)生基準(zhǔn)付里葉圖象數(shù)據(jù)的裝置。
在此實(shí)施例中，各個(gè)兩維離散付里葉變換數(shù)據(jù)的幅度被設(shè)定為1，以進(jìn)行幅度壓縮處理。然而，幅度壓縮可以通過對(duì)數(shù)處理或開根處理來進(jìn)行，且可以對(duì)所產(chǎn)生的合成數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
在此情況下，雖然在合成的數(shù)據(jù)中留下了幅度分量，由于已經(jīng)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理，能夠?qū)崿F(xiàn)與其中只有相位分量得到提取的情況相等價(jià)的測(cè)量處理。
在此實(shí)施例中，在對(duì)基準(zhǔn)圖象數(shù)據(jù)和已經(jīng)經(jīng)歷兩維離散付里葉變換的輸入圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)得到合成。然而，幅度壓縮處理也可以在數(shù)據(jù)被合成之后進(jìn)行。
在此實(shí)施例中，兩維圖形圖案被用作標(biāo)志。然而，該實(shí)施例也可被應(yīng)用于其中采用一維標(biāo)志的情況。另外，該實(shí)施例可被用于其中定義了三維標(biāo)志的情況。
該距離測(cè)量設(shè)備能夠進(jìn)行檢測(cè)至物體M的距離R的傳統(tǒng)距離測(cè)量設(shè)備所不能進(jìn)行的處理，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)記錄在物體M上的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。
例如，如果該模型數(shù)據(jù)被記錄在物體M上，分別具有能夠以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式得到記錄的符號(hào)的多個(gè)核對(duì)圖象數(shù)據(jù)被預(yù)先寄存在硬盤20-4中。當(dāng)至物體M的距離R通過利用輸入圖象數(shù)據(jù)的圓形標(biāo)志Mc而得到檢測(cè)時(shí)，輸入圖象數(shù)據(jù)根據(jù)檢測(cè)值而得到放大/縮小處理，以使模型數(shù)據(jù)的大小歸一。隨后，輸入圖象數(shù)據(jù)被依次與核對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，從而進(jìn)行對(duì)模型數(shù)據(jù)的識(shí)別處理。
從上述描述可見，根據(jù)本發(fā)明的第一至第五個(gè)方面，來自第一和第二攝象機(jī)的圖象數(shù)據(jù)根據(jù)空間頻率特性而被相互核對(duì)，且作為這種核對(duì)的結(jié)果而獲得兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)，從而在短時(shí)間里方便地測(cè)量出至目標(biāo)的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第六至九個(gè)方面，從第一方向和第二方向觀測(cè)的目標(biāo)的圖象被引導(dǎo)到一個(gè)單個(gè)攝象機(jī)的圖象處理部分，且從第一和第二方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)根據(jù)空間頻率特性而被相互核對(duì)。作為這種核對(duì)的結(jié)果而獲得兩個(gè)圖象之間的移動(dòng)，從而在短時(shí)間內(nèi)以低成本方便地測(cè)量出至目標(biāo)的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第10至15個(gè)方面，從第一方向觀測(cè)到的一個(gè)物體的圖象數(shù)據(jù)，根據(jù)空間頻率特性，被與從第二方向觀測(cè)到的該物體的圖象數(shù)據(jù)相核對(duì)，以作為核對(duì)的結(jié)果而測(cè)量至該物體的一個(gè)局部區(qū)域的距離。通過在依次由從第一方向觀測(cè)的物體的圖象數(shù)據(jù)切割局部區(qū)域的同時(shí)重復(fù)測(cè)量處理，即使是對(duì)于運(yùn)動(dòng)的物體，也能夠以低成本高速地測(cè)量到該物體的三維圖象。
根據(jù)本發(fā)明的第16至19個(gè)方面，當(dāng)帶有核對(duì)標(biāo)志的基準(zhǔn)物體從一個(gè)基準(zhǔn)距離得到觀測(cè)時(shí)所獲得的圖象數(shù)據(jù)，根據(jù)空間頻率特性，而與當(dāng)帶有一個(gè)標(biāo)志的物體在一個(gè)預(yù)定測(cè)量位置被觀測(cè)時(shí)所獲得的圖象數(shù)據(jù)相核對(duì)，以提取圖案輪廓線，從而檢測(cè)輸入圖象數(shù)據(jù)的標(biāo)志的大小。從該標(biāo)志的尺寸、用于該尺寸的基準(zhǔn)值、以及至實(shí)現(xiàn)該基準(zhǔn)值的物體的距離，計(jì)算出至該物體的距離。因而能夠在短時(shí)間里以低成本方便地計(jì)算出至該物體的距離。
權(quán)利要求
1.一種距離測(cè)量設(shè)備，其特征在于包括彼此相距一個(gè)預(yù)定距離的第一和第二攝象機(jī)(10，11)；第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于把所述第一攝象機(jī)攝取的圖象數(shù)據(jù)(O1)設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，并通過對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F1)；第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于把所述第二攝象機(jī)攝取的圖象數(shù)據(jù)(O2)設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，并通過對(duì)第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F2)；圖案處理裝置，用于合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換；以及距離測(cè)量裝置，用于在一個(gè)范圍—該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了由所述圖案處理裝置進(jìn)行的付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的的相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的的部分—中獲得一個(gè)相關(guān)峰(Pa1)，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置(P0)至該相關(guān)峰的位置的距離來測(cè)量至一個(gè)目標(biāo)的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述圖案處理裝置合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置將所述第一攝象機(jī)攝取的圖象設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，并通過在對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，且所述第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置把所述第二攝象機(jī)攝取的圖象設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，并通過在對(duì)第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)的設(shè)備，進(jìn)一步包括透鏡間距離調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)由所述距離測(cè)量裝置測(cè)量到的至目標(biāo)的距離來自動(dòng)調(diào)節(jié)所述第一和第二攝象機(jī)之間的透鏡間距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一和第二攝象機(jī)是針孔攝象機(jī)。
6.一種距離測(cè)量設(shè)備，其特征在于包括一個(gè)攝象機(jī)；圖象獲取裝置，用于把從第一方向觀測(cè)到一個(gè)目標(biāo)(M1)的圖象(①)和從第二方向觀測(cè)到的該目標(biāo)的一個(gè)圖象(②)引導(dǎo)到所述攝象機(jī)的一個(gè)圖象處理部分；第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于設(shè)定從第一方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)(O1)并將其作為第一圖案數(shù)據(jù)引導(dǎo)到所述攝象機(jī)的所述圖象處理部分，并通過對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F1)；第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于設(shè)定從第一方向觀測(cè)到的該目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)(O2)并將其作為第二圖案數(shù)據(jù)引導(dǎo)到所述攝象機(jī)的所述圖象處理部分，并通過對(duì)該第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F2)；圖案處理裝置，用于合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換；以及距離測(cè)量裝置，用于在一個(gè)范圍—該范圍不包括在已經(jīng)經(jīng)歷了由所述圖案處理裝置進(jìn)行的付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的的相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置附近的的部分—中獲得一個(gè)相關(guān)峰(Pa1)，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置(P0)至該相關(guān)峰的位置的距離來測(cè)量至一個(gè)目標(biāo)的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述圖案處理裝置合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置把從第一方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)并將其引導(dǎo)到所述攝象機(jī)的所述圖象處理部分，并通過在對(duì)該第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，且所述第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置把從第二方向觀測(cè)到的目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)并將其引導(dǎo)到所述攝象機(jī)的所述圖象處理部分，并通過在對(duì)該第二圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述攝象機(jī)是針孔攝象機(jī)。
10.一種三維圖象測(cè)量設(shè)備，其特征在于包括第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于把從一個(gè)第一方向觀測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)(M1)的圖象數(shù)據(jù)(O1)設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)，并通過對(duì)該第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F1)；局部區(qū)域切割裝置，用于把從一個(gè)第二方向觀測(cè)到的該目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)(O2)設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)，并從第二圖案數(shù)據(jù)切割出一個(gè)局部區(qū)域(O2(i，j))；第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于通過對(duì)由所述局部區(qū)域切割裝置切割出的局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F2)；圖案處理裝置，用于合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換；以及距離測(cè)量裝置，用于獲得在已經(jīng)經(jīng)歷了由所述圖案處理裝置進(jìn)行的付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)相關(guān)峰(Pa1)，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置(P0)至該相關(guān)峰的該位置的距離，來測(cè)量至該目標(biāo)的該局部區(qū)域的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述圖案處理裝置合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置把從第一方向觀測(cè)到的該目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)并將其引導(dǎo)到所述攝象機(jī)的所述圖象處理部分，并通過在對(duì)第一圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，且所述第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，通過在對(duì)由所述局部區(qū)域切割裝置所切割出的局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理，而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
13.一種三維圖象測(cè)量設(shè)備，其特征在于包括第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于把從一個(gè)第一方向觀測(cè)到的一個(gè)目標(biāo)(M1)的圖象數(shù)據(jù)(O1)設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)、將第一圖案數(shù)據(jù)沿著水平或豎直方向分割成區(qū)域、并對(duì)所產(chǎn)生的各個(gè)分割區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換，從而以分割區(qū)域?yàn)閱挝划a(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F1)；局部區(qū)域切割裝置，用于把從一個(gè)第二方向觀測(cè)的該目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為第二圖案數(shù)據(jù)(O2)，并從該第二圖案數(shù)據(jù)切割出一個(gè)局部區(qū)域(O2(i，j))；第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于通過對(duì)由所述局部區(qū)域切割裝置切割出的該局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(F2)；圖案處理裝置，用于合成第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和第一圖案數(shù)據(jù)的一個(gè)區(qū)域—該區(qū)域?qū)?yīng)于作為第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)的源的局部區(qū)域—所屬于的分割區(qū)域的第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換；以及距離測(cè)量裝置，用于獲得在已經(jīng)經(jīng)歷了由所述圖案處理裝置進(jìn)行的付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的一個(gè)相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)相關(guān)峰(Pa1)，并根據(jù)從該相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置(P0)至該相關(guān)峰的該位置的距離，來測(cè)量至該目標(biāo)的該局部區(qū)域的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述圖案處理裝置合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并通過在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述第一付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置把從第一方向觀測(cè)到的該目標(biāo)的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為第一圖案數(shù)據(jù)、沿著水平或豎直方向把第一圖案數(shù)據(jù)分割成區(qū)域、并通過在對(duì)所產(chǎn)生的各個(gè)分割區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而以分割區(qū)域?yàn)閱挝划a(chǎn)生第一付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，且所述第二付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置通過在對(duì)由所述局部區(qū)域切割裝置切割出的局部區(qū)域的圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理而產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
16.一種距離測(cè)量設(shè)備，用于測(cè)量至其上加有一個(gè)標(biāo)志(Mc)的一個(gè)目標(biāo)(M)的距離，其特征在于包括基準(zhǔn)付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于把當(dāng)從一個(gè)基準(zhǔn)距離觀測(cè)一個(gè)基準(zhǔn)目標(biāo)—其上加有形狀與該標(biāo)志的形狀相同的一個(gè)核對(duì)標(biāo)志—時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)(f(m，n))，并通過對(duì)該基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)(f(u，v))；輸入付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置，用于把當(dāng)從一個(gè)預(yù)定測(cè)量位置觀測(cè)其上加有該標(biāo)志的目標(biāo)時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)(g(m，n))設(shè)定為輸入圖案數(shù)據(jù)，并通過對(duì)該輸入圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換而產(chǎn)生輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)G(u，v)；圖案處理裝置，用于合成該基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換；提取裝置，用于提取一個(gè)圖案輪廓線該圖案輪廓線表示了已經(jīng)經(jīng)歷了由所述圖案處理裝置進(jìn)行的付里葉變換的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)的幅度的實(shí)部；檢測(cè)裝置，用于根據(jù)由所述提取裝置提取的圖案輪廓線來檢測(cè)輸入圖案數(shù)據(jù)中的標(biāo)志的大??；以及距離計(jì)算裝置，用于根據(jù)由所述標(biāo)志檢測(cè)裝置檢測(cè)到的該標(biāo)志的大小、用于該大小的一個(gè)基準(zhǔn)值、以及至實(shí)現(xiàn)該基準(zhǔn)值的該目標(biāo)的距離，來計(jì)算至該目標(biāo)的距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中所述圖案處理裝置合成基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)和輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，并在對(duì)所產(chǎn)生的合成付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了幅度壓縮處理之后對(duì)其進(jìn)行兩維離散付里葉變換或兩維離散付里葉逆變換。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中所述基準(zhǔn)付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置把當(dāng)在該基準(zhǔn)距離觀測(cè)其上加有核對(duì)標(biāo)志的目標(biāo)時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)，并通過在對(duì)該基準(zhǔn)圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理，而產(chǎn)生基準(zhǔn)付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)，且所述輸入付里葉圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置把當(dāng)在該預(yù)定測(cè)量位置觀測(cè)其上加有該標(biāo)志的目標(biāo)時(shí)獲得的圖象數(shù)據(jù)設(shè)定為輸入圖案數(shù)據(jù)，并通過在對(duì)該輸入圖案數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩維離散付里葉變換之后對(duì)其進(jìn)行幅度壓縮處理，而產(chǎn)生輸入付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16、17、或18的設(shè)備，其中圓形標(biāo)志被用作與加到目標(biāo)上的標(biāo)志一致的核對(duì)標(biāo)志。
全文摘要
一種距離測(cè)量設(shè)備包括第一和第二攝像機(jī)、第一和第二圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置、圖案處理部分、以及距離測(cè)量部分。第一圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置根據(jù)第一攝像機(jī)的圖象數(shù)據(jù)產(chǎn)生第一兩維付里葉圖案數(shù)據(jù)。第二圖案數(shù)據(jù)發(fā)生裝置根據(jù)第二攝像機(jī)的圖象數(shù)據(jù)產(chǎn)生第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù)。圖案處理部分合成第一和第二付里葉兩維圖案數(shù)據(jù),并進(jìn)行兩維付里葉變換或逆變換。距離測(cè)量部分根據(jù)從相關(guān)分量區(qū)中的一個(gè)基準(zhǔn)位置至相關(guān)峰的距離測(cè)量至一個(gè)目標(biāo)的距離。
文檔編號(hào)G01B11/02GK1181497SQ97121278
公開日1998年5月13日 申請(qǐng)日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月30日
發(fā)明者中島寬, 小林孝次 申請(qǐng)人:山武·霍尼韋爾公司