变焦倍率算出装置及其控制方法、摄像装置以及移动体的制作方法_3

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本实施方式中,通过预先进行校准(calibrat1n),来自路面202的反射波不检测作为前方的对象物。结果,测距传感器20输出只与位于路面202上的物体相关的信息。
[0127]图3是说明变焦倍率算出单元10的内部构成及其工作的框图。在图3中,变焦速度表存储单元301存储有在透镜镜筒I中从某变焦倍率变焦至其他变焦倍率时所需要的工作时间(变焦倍率的变更所需要的时间)的数据。变焦倍率的变更所需要的时间的数据例如以表的形式保存在变焦速度表存储单元301中。变焦倍率存储器302是保存摄像光学系统2的变焦倍率值的存储器,存储器控制单元303控制向变焦倍率存储器302的数据写入以及从变焦倍率存储器302的数据读出。
[0128]经由输入单元311向变焦倍率算出单元10输入指示对物体进行变焦拍摄的信息,经由输入单元312向变焦倍率算出单元10输入表示物体相对于移动体的相对距离的信息,经由输入单元313向变焦倍率算出单元10输入表示移动体的移动速度的信息。运算单元304使用输入了指示对物体进行变焦拍摄的信息时的第I相对距离、表示变焦工作的延迟时间的信息以及表示移动体的移动速度的信息,算出与上述第I相对距离相比而移动体更接近了物体的第2相对距离。然后,基于第2相对距离算出变焦倍率值。算出的变焦倍率值经由输出单元315而向变焦驱动控制单元11进行输出。
[0129]运算单元304在系统控制单元40的指令下,根据从相对位置算出单元21提供的汽车201到行人203的距离信息、从移动速度算出单元31提供的汽车201的移动速度、从变焦倍率存储器302读出的摄像光学系统2的变焦倍率值、通过参照变焦速度表存储单元301而得到的使摄像光学系统2进行变焦工作时所需要的工作时间,算出摄像光学系统2的变焦倍率值,经由存储器控制单元303将该结果写入变焦倍率存储器302,并且发送给变焦驱动控制单元11。
[0130]图4是表示本实施方式的拍摄工作的流程图。基于图4所示的流程图的步骤,系统控制单元40进行拍摄工作的整体控制。
[0131]最初,在步骤OaOl中,变焦倍率算出单元10算出变焦倍率。接着,变焦驱动控制单元11按照上述算出倍率来设定变焦。使用图5的流程图说明变焦控制的工作。
[0132]接着,在步骤0a02中,与变焦工作完成相应地,摄像元件3进行拍摄。接着,在步骤0a03中,数字信号处理单元41从上述摄像元件3取得图像信息。在步骤0a04,系统控制单元40取得上述数字信号处理单元41处理后的图像信息。
[0133]图5是表示本实施方式的变焦控制工作的流程图。最初,在步骤ObOl中,相对距离算出单元23算出物体与移动体的相对距离。例如,相对距离是将移动体的位置设为0,算出到物体的距离而得到的。
[0134]接着,在步骤0b02中,移动速度算出单元31算出移动体的移动速度。对于移动速度的算出,可以根据设置于移动体的传感器30 (车速传感器和/或GPS等)取得的信号来进行算出。
[0135]接着,在步骤0b03中,变焦倍率算出单元10算出变焦倍率。在这里,基于经过变焦机构工作的延迟时间后从移动体至观察到的物体的距离、移动体的移动速度,以几何学的方式算出变焦倍率。
[0136]最后,在步骤0b04中,变焦驱动控制单元11基于上述变焦倍率变更变焦位置。
[0137]接着,使用图6A至图7B进一步说明本实施方式中的工作。
[0138]设置于汽车201的摄像装置501利用于以下等目的:在汽车201自动或半自动行驶时检测行进方向前方的物体、也即是障碍物,并向驾驶员发出警告或自动使制动器工作。一般来说,为了大范围地检测出被拍摄场景的物体,设置于汽车的摄像装置具有宽的视角(也即是,短的焦距)。由此,由于汽车201前方的宽范围成为摄像装置的摄像范围,因此具有能够检测出更多障碍物的优点。
[0139]但是,安装于摄像装置的摄像元件的像素数具有制造上的局限性,不能够无限地设置大量像素。因此,摄像光学系统的视角越宽,分配给被拍摄的被拍摄体像的像素数不得不变得越少。例如,图6A和图6B是摄像光学系统2的变焦倍率低且视角为广角的情况下的图,图7A和图7B是摄像光学系统2的变焦倍率高且视角为远摄的情况下的图。
[0140]在此,图6A和图7A表示拍摄到的图像,图6B和图7B表示摄像元件3上的像与像素(格子)的大小关系。如图6A和图6B所示,在摄像光学系统2的变焦倍率低且视角为广角的情况下,当拍摄路面202上存在的行人203时,分配给行人203的摄像元件3的像素数相对地变少。相反地,如图7A和图7B,在摄像光学系统2的变焦倍率高且视角为远摄的情况下,当拍摄路面202上存在的行人203时,分配给行人203的摄像元件3的像素数相对地变多。
[0141]如图6B的情况那样分配给行人203的像的像素数少使得行人203的像的分辨率低,根据拍摄到的图像能够识别其是行人的精度下降。相反地,如图7B的情况那样分配给行人203的像的像素数多使得行人203的像的分辨率高,根据拍摄到的图像能够识别其是行人的精度提尚。
[0142]因此,在汽车的行驶期间,为了尽可能快且高精度地识别存在于远方的行人,摄像光学系统2的变焦倍率优选较高。但是,将变焦倍率设定得越高,能够拍摄的范围越变窄,所以有时无法检测拍摄范围外的物体。
[0143]为了解决该问题,使得能够根据想识别的物体的位置而任意地变更摄像光学系统2的变焦倍率,并以物体的识别精度不下降的程度的像素数来进行拍摄即可。
[0144]因此,可考虑相对位置算出单元21检测前方是否存在物体,并基于与该物体之间的距离的算出结果,将摄像光学系统2的变焦倍率变更为适当的倍率。但是,由于摄像光学系统2的变焦倍率变更是通过用电动机等驱动而变更光学透镜L2的位置来实现的,因此以零延迟时间来实施变焦工作是不可能的。
[0145]使用图8说明变焦工作的延迟时间。在图8中,横轴表示从变焦工作开始起的时间,纵轴表示将摄像装置501设为基准位置的相对距离。粗实线701表示物体位置,表示物体随着时间经过而接近移动体的情况。与之相对,虚线702表示变焦位置。图8所示变焦位置例如表示在该时刻的变焦状态下,能够得到最适合于物体识别的大小的物体像的到物体的距离。虚线702表示瞄准位于远方的物体而移动变焦位置的情况。到粗实线701与虚线702交叉的时刻为止的时间成为变焦中的延迟时间。
[0146]因此,在汽车201正在移动的情况下,在变焦工作期间,汽车201与行人203的距离变短,在变焦工作完成的时刻,会过于接近而被拍摄体像超出摄像元件3的摄像范围,反而会发生不能够识别行人的状况。图9A和图9B是表示该状态下的拍摄图像的图。
[0147]因此,在本实施方式中,变焦倍率算出单元10根据到行人203的距离、汽车201的移动速度、摄像光学系统2的变焦工作所需要的时间(上述延迟时间),算出能够在变焦工作完成时用适当的视角拍摄行人203的像的摄像光学系统2的变焦倍率值。这相当于在图8中粗实线701与虚线702交叉的状态下的变焦倍率。
[0148]由此,即使汽车201正在移动,也能够总是用适当的尺寸拍摄行人203的像,所以能够稳定地识别行人203。
[0149](第2实施方式)
[0150]以下,说明本说明书公开的摄像装置的第2实施方式。
[0151]图10是本说明书公开的第2实施方式中的摄像装置501的框图。
[0152]在第2实施方式的摄像装置501中,在第I实施方式的摄像装置501的构成要素基础上,相对位置算出单元21具备相对角度算出单元22。相对角度算出单元22根据由测距传感器20得到的信息,算出从测距传感器20至观察到的前方物体的相对角度。对于相对角度的检测,例如可以通过在改变如毫米波雷达的测距传感器的物理朝向的同时进行感测(sensing)、或控制阵列状的雷达天线的信号相位而使之具有方位选择性来实现。变焦倍率算出单元10进一步也使用该相对角度来算出变焦倍率值。
[0153]以下说明第2实施方式的摄像装置501的工作。第2实施方式中的整体工作与图4的流程图是同样的,但变焦驱动的工作不同。图11是表示本实施方式的变焦驱动的工作的图。步骤Ib01、lb03、lb05的工作与图5的流程图所示的工作是同样的。在本实施方式中,在新的步骤lb02中,相对角度算出单元22算出从测距传感器20至观察到的前方物体的相对角度。进一步,在步骤lb04中,变焦倍率算出单元10基于从移动体至观察到的物体的距离、相对角度(相对方位)、移动体的移动速度,算出摄像光学系统2的变焦倍率值,以使得在变焦工作完成时行人203的像处于拍摄图像内。例如,在对象物体位于行驶中的移动体的斜前方的情况下,与位于正前方的情况相比,移动体与对象物体的距离变短的比例变小。因此,通过考虑对象物体的相对角度来算出变焦倍率值,能够得到更适当的变焦倍率值。
[0154]根据本实施方式,考虑对象物体的相对角度而设定变焦倍率来进行拍摄,使得物体有效地处于拍摄图像内,能够稳定地识别对象物体。
[0155](第3实施方式)
[0156]以下,说明本说明书公开的摄像装置的第3实施方式。
[0157]图12是本说明书公开的第3实施方式中的摄像装置501的框图。
[0158]第3实施方式的摄像装置501在第2实施方式的摄像装置501的构成要素基础上,具备转向角传感器50和移动角度算出单元51。转向角传感器50感测决定移动体的移动方向的机构(车的方向盘、船的舵等)的设定状态。移动角度算出单元51基于上述设定状态来算出决定移动体的移动方向的机构的设定角度。在本实施方式中,移动角度算出单元51算出移动体转弯的方向(行进方向的方位角),变焦倍率算出单元10进一步基于移动体转弯的方向(行进方向的方位角)来算出变焦倍率值。
[0159]以下说明第3实施方式的摄像装置501的工作。第3实施方式中的整体工作与图4的流程图是同样的,但变焦驱动的工作不同。图13A是表示本实施方式的变焦驱动的工作的流程图。步骤2b01、2b02、2b04、2b06与图11所示的流程图的工作是同样的。在本实施方式中,在新的步骤2b03中,移动角度算出单元51算出移动体的转向角。
[0160]进一步,在步骤2b05中,变焦倍率算出单元10经由输入单元314输入所算出的转向角的信息。变焦倍率算出单元10基于从移动体至观察到的物体的距离、角度(方位)、转向角、移动速度,算出摄像光学系统2的变焦倍率值,使得在变焦工作完成后的拍摄时行人203的像处于拍摄图像内。
[0161]使用图13B和图13C,说明本实施方式的算出变焦倍率值的处理。与图8同样地,在图13B和图13C中,横轴表示从变焦工作开始起的时间,纵轴表示将摄像装置501设为基准位置的相对距离。图13B表示移动体向接近对象物体的方向转向时的状态。例如,对象物体位于左前方且移动体向左转弯的情况属于该状态。在该情况下,根据转向角,对象物体接近移动体的速度变快,所以通过考虑其相应的量而算出变焦倍率值,能够得到最适合于物体识别的大小的物体像。
[0162]另外,图13C表示移动体向远离对象物体的方向转向时的状态。例如,对象物体位于左前方且移动体向右转弯的情况属于该状态。在该情况下,根据转向角,对象物体接近移动体的速度变
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