專利名稱：長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)長(zhǎng)距離目標(biāo)的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，具體地說涉及 其中組合具有不同的視角的相機(jī)的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)了各種類型的用于目標(biāo)檢測(cè)/跟蹤的相機(jī)系統(tǒng)，其中，組合了 具有不同視角的相機(jī)(專利文件1至專利文件4)。這些系統(tǒng)每一個(gè)一般由在基座上安裝 的用于目標(biāo)檢測(cè)/跟蹤的雙目活動(dòng)相機(jī)組成，并且使用同一相機(jī)系統(tǒng)來執(zhí)行相同的跟蹤控 制，而與相對(duì)于目標(biāo)的距離無關(guān)。專利文件1 日本專利申請(qǐng)Kokai公報(bào)No. 2006-258543專利文件2 日本專利申請(qǐng)Kokai公報(bào)No. 2006-329747專利文件3 日本專利申請(qǐng)Kokai公報(bào)No. 2007-093479專利文件4 日本專利申請(qǐng)Kokai公報(bào)No. 2007-12099
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題然而，相對(duì)于自遠(yuǎn)離相機(jī)的目標(biāo)的距離而言，在雙目相機(jī)的兩個(gè)透鏡之間的基線 長(zhǎng)度不足以檢測(cè)和跟蹤長(zhǎng)距離目標(biāo)，因此存在不能獲得滿意的距離測(cè)量精度的情況。而且， 經(jīng)常有自目標(biāo)的距離本身不重要的情況。在該情況下，雖然僅一個(gè)高級(jí)遠(yuǎn)攝相機(jī)的使用足 以檢測(cè)或跟蹤長(zhǎng)距離目標(biāo)，但是使用了兩個(gè)相機(jī)來執(zhí)行檢測(cè)或跟蹤。上述的相機(jī)系統(tǒng)具有能夠允許兩眼執(zhí)行共軛移動(dòng)的致動(dòng)器。然而，這種移動(dòng)使其 上安裝相機(jī)系統(tǒng)的基座的左右旋轉(zhuǎn)移動(dòng)重復(fù)，由此使得控制復(fù)雜化。因此，在用于目標(biāo)檢測(cè)/跟蹤的傳統(tǒng)相機(jī)系統(tǒng)中的相機(jī)和致動(dòng)器的數(shù)量上存在冗 余。然而，在指定目的或條件下，需要在冗余上的減少、在系統(tǒng)重量上的減少、在系統(tǒng)成本上 的減少和視覺識(shí)別處理的簡(jiǎn)化。已經(jīng)根據(jù)上面的情況建立了本發(fā)明，并且其目的是提供一種長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī) 系統(tǒng)，其能夠在簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)檢測(cè)/跟蹤從長(zhǎng)距離到短距離的寬范圍的目標(biāo)。用于解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明的一種長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)可以包括一 對(duì)會(huì)聚相機(jī)(convergence camera),其能夠執(zhí)行會(huì)聚移動(dòng)(convergence movement)；遠(yuǎn)攝 相機(jī)，其具有與在所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的視線之間的交點(diǎn)的軌跡線基本上相等的視線，并且 具有比所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的每一個(gè)更窄的視場(chǎng)；基座，在其上安裝了所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)和 所述遠(yuǎn)攝相機(jī)；以及，用于基座移動(dòng)的馬達(dá)，其控制所述基座的移動(dòng)。所述長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括廣角相機(jī)，所述廣角相機(jī)具有與所 述遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線基本上相等的視線，并且具有比所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的每一個(gè)更寬的視 場(chǎng)。所述廣角相機(jī)可以被安裝在基座上。
所述遠(yuǎn)攝相機(jī)可以被布置在所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)之間的中點(diǎn)處。所述遠(yuǎn)攝相機(jī)和/或所述廣角相機(jī)可以被固定在所述基座上，以便與所述基座的 移動(dòng)聯(lián)動(dòng)。所述遠(yuǎn)攝相機(jī)和/或所述廣角相機(jī)可以被固定到所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的一個(gè)，以便 與所述一個(gè)會(huì)聚相機(jī)的移動(dòng)聯(lián)動(dòng)。所述會(huì)聚相機(jī)可以使用一個(gè)馬達(dá)和一個(gè)皮帶輪來實(shí)現(xiàn)會(huì)聚移動(dòng)。一種用于通過使用根據(jù)本發(fā)明的所述長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)來從寬范圍區(qū)域 檢測(cè)目標(biāo)的控制方法可以包括廣角相機(jī)控制處理、會(huì)聚相機(jī)控制處理和遠(yuǎn)攝相機(jī)控制處理。所述廣角相機(jī)控制處理可以包括步驟使用所述廣角相機(jī)來成像寬范圍區(qū)域；利 用通過使用所述廣角相機(jī)在所述成像步驟中獲得的廣角圖像來測(cè)量所述長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè) 相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)速度；以及，使用在所述測(cè)量步驟中獲得的所述移動(dòng)速度來執(zhí)行所述基座 的視覺反饋控制，以便將所述廣角相機(jī)的視線保持在預(yù)定位置。所述會(huì)聚相機(jī)控制處理可以包括步驟使用所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)來成像所述目標(biāo)； 利用使用所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)在所述成像步驟中獲得的會(huì)聚圖像來執(zhí)行所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī) 的會(huì)聚移動(dòng)控制；使用在所述會(huì)聚相機(jī)移動(dòng)控制步驟中獲得的所述會(huì)聚相機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度來 測(cè)量到所述目標(biāo)的距離；以及，使用所述會(huì)聚圖像來執(zhí)行所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的視覺反饋控 制，以便將所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的視線保持在預(yù)定位置。所述遠(yuǎn)攝相機(jī)控制處理可以包括步驟使用所述遠(yuǎn)攝相機(jī)來成像所述目標(biāo)；在使 用所述遠(yuǎn)攝相機(jī)在所述成像步驟中獲得的遠(yuǎn)攝圖像中檢測(cè)是否存在所述目標(biāo)；在所述檢測(cè) 步驟中沒有所述目標(biāo)存在的情況下，移動(dòng)所述遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線，使得所述遠(yuǎn)攝相機(jī)的下一 個(gè)視場(chǎng)的一部分在當(dāng)前遠(yuǎn)攝圖像的范圍內(nèi)重疊；并且，在所述檢測(cè)步驟中存在所述目標(biāo)的 情況下，使用所述遠(yuǎn)攝圖像來執(zhí)行所述遠(yuǎn)攝相機(jī)的視覺反饋控制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)具有下述優(yōu)點(diǎn)可以在簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)檢 測(cè)/跟蹤從長(zhǎng)距離到短距離的寬范圍的目標(biāo)。而且，實(shí)現(xiàn)了高速視覺識(shí)別處理，因此可檢測(cè) /跟蹤甚至高速移動(dòng)的目標(biāo)。


圖1是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的示意圖。圖2是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的示意圖。圖3是用于描述廣角相機(jī)控制流程的流程圖，廣角相機(jī)控制流程用于使用本發(fā)明 的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)來從寬搜索區(qū)域檢測(cè)特定目標(biāo)。圖4是用于描述會(huì)聚相機(jī)控制流程的流程圖，會(huì)聚相機(jī)控制流程用于使用本發(fā)明 的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)來從寬搜索區(qū)域檢測(cè)特定目標(biāo)。圖5是用于描述遠(yuǎn)攝相機(jī)控制流程的流程圖，遠(yuǎn)攝相機(jī)控制流程用于使用本發(fā)明 的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)來從寬搜索區(qū)域檢測(cè)特定目標(biāo)。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖來描述用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1是用于描述根據(jù)本發(fā)明 的第一實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的示意圖。如所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的 長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)主要由下述部分構(gòu)成一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10 ；遠(yuǎn)攝相機(jī)20 ；廣角相機(jī) 30 ；其上安裝了相機(jī)的基座40 ；以及，控制基座的移動(dòng)的用于基座移動(dòng)的馬達(dá)50。一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10能夠執(zhí)行會(huì)聚移動(dòng)。會(huì)聚移動(dòng)指的是會(huì)聚相機(jī)10的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。 即，例如，當(dāng)一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10用于成像給定物體時(shí)，各個(gè)相機(jī)旋轉(zhuǎn)以便允許相機(jī)的視線會(huì) 聚在該物體上，使得成像的照片彼此對(duì)應(yīng)。在本說明書中，會(huì)聚移動(dòng)也包括用于成像近物體 的“特寫移動(dòng)”和用于成像遠(yuǎn)物體的“擴(kuò)展移動(dòng)”。優(yōu)選的是，會(huì)聚相機(jī)10每一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn) 的視角，即中間視角，而不是廣視角或遠(yuǎn)攝視角。所圖示的一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10使用一個(gè)馬達(dá)11和一個(gè)皮帶輪12來實(shí)現(xiàn)會(huì)聚移動(dòng)。馬 達(dá)11和皮帶輪12通過帶13彼此連接。帶13交叉地環(huán)繞，以便使得馬達(dá)11和皮帶輪12 在相反方向上旋轉(zhuǎn)。這種配置允許一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的會(huì)聚移動(dòng)僅被馬達(dá)11控制。本發(fā)明 不限于使用一個(gè)馬達(dá)和一個(gè)皮帶輪的配置，而是可以采用如下的配置，其中，兩個(gè)馬達(dá)被提 供來獨(dú)立于彼此地驅(qū)動(dòng)會(huì)聚相機(jī)10的每一個(gè)以便控制會(huì)聚移動(dòng)。遠(yuǎn)攝相機(jī)20具有比一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的每一個(gè)更窄的視場(chǎng)。而且，遠(yuǎn)攝相機(jī)20具 有與在一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的視線之間的交點(diǎn)的軌跡線基本上相等的視線。進(jìn)行會(huì)聚移動(dòng)的 一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的視線的交點(diǎn)繪制了在與會(huì)聚相機(jī)10的基線垂直的方向上從在一對(duì)會(huì)聚 相機(jī)10之間的中點(diǎn)延伸的軌跡線。因此，具有與該軌跡線基本上相等的視線的遠(yuǎn)攝相機(jī)20 被布置在一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10之間的中點(diǎn)處。更具體地，遠(yuǎn)攝相機(jī)20被布置在一對(duì)會(huì)聚相機(jī) 10的旋轉(zhuǎn)中心之間的中點(diǎn)處。遠(yuǎn)攝相機(jī)20在基座40上的這樣的布置消除了提供諸如馬達(dá) 這樣的致動(dòng)器以控制遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線的必要。即，遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線總是位于一對(duì)會(huì) 聚相機(jī)10的視線的交點(diǎn)上，因此，當(dāng)一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10捕捉目標(biāo)時(shí)，遠(yuǎn)攝相機(jī)20可以捕捉同 一目標(biāo)，消除了通過使用致動(dòng)器來執(zhí)行遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線控制的必要。廣角相機(jī)30具有比一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的每一個(gè)的視場(chǎng)更寬的視場(chǎng)。而且，廣角相 機(jī)30具有與遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線基本上相等的視線。廣角相機(jī)30被布置使得具有與遠(yuǎn)攝 相機(jī)20的視線基本上相等的視線，遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線即在一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的視線之間的 交點(diǎn)的軌跡線。在該說明性示例中，廣角相機(jī)30被布置在與遠(yuǎn)攝相機(jī)20基本上相同的位 置。即，廣角相機(jī)30被布置在一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10之間的中間部分處。像在遠(yuǎn)攝相機(jī)的情況 中那樣，廣角相機(jī)30在基座40上的這樣的布置消除了提供諸如馬達(dá)這樣的致動(dòng)器以控制 廣角相機(jī)30的視線的必要。在根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)中，廣角相機(jī)不是必要部件，而是根據(jù) 使用目的，一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10可以被用作廣角相機(jī)的替代品。即，可以使用會(huì)聚相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn) 視角來取代廣角相機(jī)的寬視角以用于長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)。在基座40上安裝了具有上面的配置的一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10、遠(yuǎn)攝相機(jī)20和廣角相機(jī) 30?？刂苹?0的移動(dòng)的用于基座移動(dòng)的馬達(dá)50連接到基座40。在該說明性示例中，用 于基座移動(dòng)的馬達(dá)50具有用于三軸控制的三個(gè)馬達(dá)部分，并且被配置來將基座40定位在 任意方向上。遠(yuǎn)攝相機(jī)20和廣角相機(jī)30被固定到基座40，以便它們與如此配置的基座40 的移動(dòng)聯(lián)動(dòng)。因此，通過用于基座移動(dòng)的馬達(dá)50控制遠(yuǎn)攝相機(jī)20和廣角相機(jī)30的視線。
具有這樣的配置的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)被安裝在諸如汽車或飛機(jī)這樣的移 動(dòng)物體100上。根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)可以于在移動(dòng)物體100上移動(dòng)的同 時(shí)檢測(cè)和跟蹤長(zhǎng)距離目標(biāo)?？梢栽诒匾獣r(shí)在基座40中設(shè)置移動(dòng)傳感器42?？梢允褂媚軌?測(cè)量旋轉(zhuǎn)或平移移動(dòng)的傳感器來作為移動(dòng)傳感器42。這樣的傳感器可以用于控制基座的姿 態(tài)。可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)傳感器42，并且在設(shè)置偶數(shù)數(shù)量的移動(dòng)傳感器42的情況下， 優(yōu)選的是，相對(duì)于基座的中心對(duì)稱地設(shè)置相同數(shù)量的傳感器。接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的操作。在 此，例如，將描述用于從寬搜索區(qū)域檢測(cè)特定目標(biāo)并且跟蹤所檢測(cè)到的目標(biāo)的操作。首先， 使用廣角相機(jī)30來開始對(duì)在寬范圍上的區(qū)域進(jìn)行成像。然后，使用所成像的廣角圖像來測(cè) 量長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)速度，并且，基于測(cè)量結(jié)果來控制基座40的移動(dòng)，由此， 廣角相機(jī)30的視線被固定到在環(huán)境中的預(yù)定位置。更具體地，基于以連續(xù)方式成像的多個(gè) 廣角圖像上的特定點(diǎn)在移動(dòng)上的變化，來測(cè)量長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)速度。即，基 于廣角相機(jī)30的控制信號(hào)是速度信號(hào)。這個(gè)速度信號(hào)被用作反饋信號(hào)，以執(zhí)行用于基座移 動(dòng)的馬達(dá)50的視覺反饋控制，使得基座40在抵消移動(dòng)速度的方向上以相同的速度旋轉(zhuǎn)，以 便使得廣角相機(jī)30的視線相對(duì)于在環(huán)境中的預(yù)定位置穩(wěn)定。然后，從穩(wěn)定的廣角圖像檢測(cè)特定目標(biāo)。該目標(biāo)是具有特定形狀和顏色的物體，并 且可以是移動(dòng)物體。該目標(biāo)的示例例如包括要搜索的物體，諸如捕獲物或建筑物的裂縫?？?以向這樣的目標(biāo)的檢測(cè)應(yīng)用任何檢測(cè)方法，諸如模式識(shí)別，包括傳統(tǒng)的檢測(cè)方法和在未來 開發(fā)的方法。因此，可以在要搜索的區(qū)域各處檢測(cè)目標(biāo)。在廣角圖像中，相對(duì)于視場(chǎng)范圍的分辨率較低，因此僅使用廣角圖像的目標(biāo)檢測(cè) 可能不能檢測(cè)小目標(biāo)。因此，在本發(fā)明中，不僅使用廣角圖像，而且使用遠(yuǎn)攝圖像來執(zhí)行目 標(biāo)檢測(cè)，視線相對(duì)于環(huán)境穩(wěn)定。更具體地，遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線被移動(dòng)使得遠(yuǎn)攝相機(jī)的下一個(gè)視 場(chǎng)的一部分在當(dāng)前遠(yuǎn)攝圖像的范圍內(nèi)重疊。因?yàn)槭褂没鶃韴?zhí)行遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線的移動(dòng)， 所以廣角相機(jī)和會(huì)聚相機(jī)的視線也隨著基座的移動(dòng)而移動(dòng)。遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線可以以恒定的 速度移動(dòng)，或以預(yù)定的間隔以跳躍的方式移動(dòng)。即，可以將掃視控制用于視線移動(dòng)的控制。 視線移動(dòng)的范圍被設(shè)置得比遠(yuǎn)攝相機(jī)的視場(chǎng)的范圍更窄，以便防止視線落在要搜索的區(qū)域 之外。如上所述，檢測(cè)是否在遠(yuǎn)攝圖像中存在目標(biāo)，并且在目標(biāo)不存在的情況下，移動(dòng)遠(yuǎn)攝 相機(jī)的視線。因此，可以使用高分辨率遠(yuǎn)攝圖像來檢測(cè)目標(biāo)。然后，用于基座移動(dòng)的馬達(dá)50經(jīng)歷視覺反饋控制，使得被固定到基座40的遠(yuǎn)攝相 機(jī)20的視線被設(shè)置在所檢測(cè)到的目標(biāo)上。這種移動(dòng)被稱為“掃視”。而且，用于基座移動(dòng)的 馬達(dá)50經(jīng)歷視覺反饋控制，使得遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線跟隨目標(biāo)的移動(dòng)。這種移動(dòng)被稱為“平 滑追蹤”。具體地說，由遠(yuǎn)攝相機(jī)20成像的遠(yuǎn)攝圖像用于測(cè)量在遠(yuǎn)攝圖像中的目標(biāo)相對(duì)于相機(jī) 的視線的位置。即，基于遠(yuǎn)攝相機(jī)20的控制信號(hào)是位置信號(hào)。這個(gè)位置信號(hào)用于執(zhí)行視覺反 饋控制，使得遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線跟隨目標(biāo)，由此允許遠(yuǎn)攝相機(jī)20繼續(xù)以高分辨率來成像目標(biāo)。而且，一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10經(jīng)歷會(huì)聚移動(dòng)控制，以便對(duì)遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線被設(shè)置在其 上的目標(biāo)進(jìn)行成像。即，在由一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10成像的各自的會(huì)聚圖像中的目標(biāo)的位置之間 的差被用來執(zhí)行使用馬達(dá)11的會(huì)聚移動(dòng)控制。此時(shí)，一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的每一個(gè)的旋轉(zhuǎn)角 被用來測(cè)量到目標(biāo)的距離。一旦已知在一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10之間的基線長(zhǎng)度及其旋轉(zhuǎn)角，則可 以基于三角測(cè)量方法來測(cè)量到目標(biāo)的距離。
利用這樣的控制，根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)可以從寬搜索區(qū)域檢測(cè) 特定目標(biāo)，跟蹤目標(biāo)，并且使用高分辨率來清楚地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像，即使目標(biāo)的大小很小。接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)。圖2是用 于解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的示意圖。在圖2中，與在圖1 中的那些相同的附圖標(biāo)記表示與在圖1中的那些相同的部分，并且在此將省略其描述。如 圖2中所示，在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)中，遠(yuǎn)攝相機(jī)20和廣 角相機(jī)30被固定到一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10之一。在第一實(shí)施例中，遠(yuǎn)攝相機(jī)20被布置在一對(duì)會(huì) 聚相機(jī)10之間的中點(diǎn)處。另一方面，在第二實(shí)施例中，遠(yuǎn)攝相機(jī)20被固定到一對(duì)會(huì)聚相機(jī) 10之一，以便具有與該一個(gè)會(huì)聚相機(jī)10的視線基本上相等的視線。即使使用這種布置，遠(yuǎn) 攝相機(jī)20也具有與在一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10的視線之間的交點(diǎn)的軌跡線基本上相等的視線。類 似地，廣角相機(jī)30被固定到一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10之一，以便具有與遠(yuǎn)攝相機(jī)20的視線基本上 相等的視線。遠(yuǎn)攝相機(jī)20和廣角相機(jī)30如此被固定到一對(duì)會(huì)聚相機(jī)10之一，使得它們與 這一個(gè)會(huì)聚相機(jī)10的移動(dòng)聯(lián)動(dòng)。在第二實(shí)施例中的基本控制原理與在圖1中所示的第一實(shí)施例中的相同。以下， 參考流程圖，將更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的第一或第二實(shí)施例的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng) 的控制流程。圖3至5是用于描述使用本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)來從寬搜索區(qū)域檢測(cè) 特定目標(biāo)的控制流程的流程圖。圖3是廣角相機(jī)的控制流程圖，圖4是一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的控 制流程圖，并且圖5是遠(yuǎn)攝相機(jī)的控制流程圖。如圖3中所示，在廣角相機(jī)的控制處理中，使用廣角相機(jī)來對(duì)寬范圍區(qū)域進(jìn)行成 像(步驟301)。然后，所成像的廣角圖像用于測(cè)量長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)速度(步 驟30 。如上所述，基于以連續(xù)方式成像的多個(gè)廣角圖像上的特定點(diǎn)的移動(dòng)上的變化來測(cè) 量長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)速度。然后，檢測(cè)在成像的廣角圖像中是否存在特定目 標(biāo)(步驟303)。在檢測(cè)到目標(biāo)的情況下，基座經(jīng)歷掃視控制，使得所檢測(cè)到的目標(biāo)位于例如 廣角圖像的中心(步驟304)。另一方面，在未檢測(cè)到目標(biāo)的情況下，執(zhí)行下述的遠(yuǎn)攝相機(jī) 的控制流程(步驟30幻。當(dāng)通過使用遠(yuǎn)攝相機(jī)來搜索目標(biāo)時(shí)，基座使用所測(cè)量的移動(dòng)速度 來經(jīng)歷視覺反饋控制，以便將廣角相機(jī)的視線保持在預(yù)定位置(步驟306)。然后，組合基 于遠(yuǎn)攝相機(jī)的控制信號(hào)和基于廣角相機(jī)的控制信號(hào)，以便執(zhí)行基座的視覺反饋控制(步驟 307)。如上所述，基于遠(yuǎn)攝相機(jī)的控制信號(hào)是位置信號(hào)，并且基于廣角相機(jī)的控制信號(hào)是速 度信號(hào)。這些信號(hào)每一個(gè)乘以預(yù)定增益，然后被彼此相加以用作基座的反饋控制信號(hào)。然后，如圖4中所示，在一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的控制處理中，一對(duì)會(huì)聚相機(jī)用于對(duì)目標(biāo)成 像(步驟401)。如在廣角相機(jī)的控制流程中所述，當(dāng)廣角相機(jī)的成像視線被保持在預(yù)定位 置時(shí)，基座總是被保持在特定方向上。因此，一對(duì)會(huì)聚相機(jī)被保持在特定方向上。因此，由會(huì) 聚相機(jī)成像的圖像彼此匹配(步驟40 ，以便執(zhí)行會(huì)聚相機(jī)的會(huì)聚移動(dòng)控制(步驟403)。 在控制廣角相機(jī)使得目標(biāo)位于廣角圖像的中心的狀態(tài)中，每一個(gè)會(huì)聚相機(jī)被控制使得目標(biāo) 位于會(huì)聚圖像的每一個(gè)的中心處，由此會(huì)聚相機(jī)的視線彼此重合。此時(shí)獲得的會(huì)聚相機(jī)的 旋轉(zhuǎn)角用于測(cè)量到目標(biāo)的距離(步驟404)。如上所述，對(duì)于距離測(cè)量，可以使用三角測(cè)量方 法。然后，測(cè)量目標(biāo)的位置(坐標(biāo))(步驟40 。雖然在此還測(cè)量目標(biāo)的坐標(biāo)，但是在不需 要位置信息的情況下不必測(cè)量它。然后，為了將會(huì)聚相機(jī)的視線保持在預(yù)定位置，使用會(huì)聚圖像來執(zhí)行一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的視覺反饋控制(步驟406)。執(zhí)行這種控制使得目標(biāo)被定位在一 對(duì)會(huì)聚相機(jī)的視線之間的交點(diǎn)的軌跡線上。然后，如圖5中所示，使用遠(yuǎn)攝相機(jī)來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像(步驟501)。當(dāng)在遠(yuǎn)攝相機(jī) 的遠(yuǎn)攝圖像上存在目標(biāo)時(shí)(步驟50 ，測(cè)量目標(biāo)的位置(步驟50；3)。然后，執(zhí)行視覺反饋 控制使得在遠(yuǎn)攝圖像中包括目標(biāo)(步驟504)。另一方面，當(dāng)在遠(yuǎn)攝相機(jī)的遠(yuǎn)攝圖像上不存 在目標(biāo)時(shí)(步驟50 。遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線被移動(dòng)使得遠(yuǎn)攝相機(jī)的下一個(gè)視場(chǎng)的一部分在當(dāng)前 的遠(yuǎn)攝圖像的范圍內(nèi)重疊，以便移動(dòng)搜索區(qū)域(步驟505)。利用這樣的控制，可以從寬搜索區(qū)域檢測(cè)特定目標(biāo)，測(cè)量到目標(biāo)的距離，并且使用 遠(yuǎn)攝相機(jī)以高分辨率來清楚地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像?？梢愿鶕?jù)到目標(biāo)的距離來選擇性地使用如上所述的控制流程。在其上安裝了這樣 配置的本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)物體向檢測(cè)和跟蹤的長(zhǎng)距離目標(biāo)移動(dòng)的 情況下，如下地控制該長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)。在到目標(biāo)的距離大的情況下，使用廣角控制流程(圖幻和遠(yuǎn)攝相機(jī)控制流程(圖 5)來搜索目標(biāo)。當(dāng)已經(jīng)檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，執(zhí)行掃視控制，隨后，執(zhí)行視覺反饋控制，同時(shí)根據(jù)遠(yuǎn) 攝相機(jī)流程來測(cè)量目標(biāo)位置。然后，使得移動(dòng)物體向目標(biāo)所位于的位置移動(dòng)。當(dāng)其上安裝了本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)物體在一定程度上接近 目標(biāo)時(shí)，使用廣角相機(jī)控制流程(圖幻和會(huì)聚相機(jī)控制流程(圖4)來以高精度測(cè)量目標(biāo) 的距離或位置，并且在視覺反饋控制下繼續(xù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像。結(jié)果，移動(dòng)物體可以精確地接 近目標(biāo)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，可以從寬搜索區(qū)域檢測(cè)特定 目標(biāo)，跟蹤目標(biāo)并且接近目標(biāo)。在諸如汽車或飛機(jī)這樣的移動(dòng)物體上安裝的本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng) 可以檢測(cè)和跟蹤長(zhǎng)距離目標(biāo)或找到作為要從長(zhǎng)距離檢測(cè)的目標(biāo)的建筑物的裂縫等。當(dāng)需要 檢測(cè)長(zhǎng)距離目標(biāo)時(shí)，會(huì)聚相機(jī)基于由廣角相機(jī)成像的廣角圖像來經(jīng)歷會(huì)聚移動(dòng)，以獲取大 致的距離信息。然后，使用遠(yuǎn)攝相機(jī)來成像要被聚焦的目標(biāo)，以便于檢測(cè)和聚焦。對(duì)于目標(biāo) 的檢測(cè)方法，基于由廣角相機(jī)成像的廣角圖像和由會(huì)聚相機(jī)成像的會(huì)聚圖像來執(zhí)行視覺反 饋控制以便使得視線穩(wěn)定，遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線被移動(dòng)以便掃描搜索區(qū)域。一旦檢測(cè)到目標(biāo)，則 可以在視覺反饋控制下在跟蹤目標(biāo)的同時(shí)接近目標(biāo)。當(dāng)?shù)侥繕?biāo)的距離已經(jīng)變小時(shí)，可以使 用會(huì)聚相機(jī)來取代遠(yuǎn)攝相機(jī)以便跟蹤目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)的配置可以消除提供用于遠(yuǎn)攝相機(jī)或廣 角相機(jī)的致動(dòng)器的必要，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，因此有助于減小系統(tǒng)的重量和大小。而且，這種簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)使得控制簡(jiǎn)單，由此實(shí)現(xiàn)高速目標(biāo)檢測(cè)或跟蹤處理。根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)不限于上面的說明性示例，而是可以在本 發(fā)明的范圍內(nèi)不同地修改。例如，一對(duì)會(huì)聚相機(jī)可以是多個(gè)會(huì)聚相機(jī)組。附圖標(biāo)記的解釋10 一對(duì)會(huì)聚相機(jī)11 馬達(dá)12:皮帶輪13 帶
20 遠(yuǎn)攝相機(jī)30 廣角相機(jī)40 基座42 移動(dòng)傳感器50.用于基座移動(dòng)的馬達(dá)100 移動(dòng)物體
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)長(zhǎng)距離目標(biāo)的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 一對(duì)會(huì)聚相機(jī)，能夠執(zhí)行會(huì)聚移動(dòng)；遠(yuǎn)攝相機(jī)，具有與在所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的視線之間的交點(diǎn)的軌跡線基本上相等的視 線，并且具有比所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的每一個(gè)更窄的視場(chǎng)；基座，在所述基座上安裝了所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)和所述遠(yuǎn)攝相機(jī)；以及， 用于基座移動(dòng)的馬達(dá)，所述馬達(dá)控制所述基座的移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括廣角相機(jī)，所述廣角 相機(jī)具有與所述遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線基本上相等的視線，并且具有比所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的每一 個(gè)更寬的視場(chǎng)，所述廣角相機(jī)被安裝在所述基座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，其中，所述遠(yuǎn)攝相機(jī)被布置在 所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)之間的中點(diǎn)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，其中，所述遠(yuǎn)攝 相機(jī)和/或所述廣角相機(jī)被固定在所述基座上，以便與所述基座的移動(dòng)聯(lián)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，其中，所述遠(yuǎn)攝相機(jī) 和/或所述廣角相機(jī)被固定到所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的一個(gè)，以便與所述一個(gè)會(huì)聚相機(jī)的移動(dòng) 聯(lián)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，其中，所述會(huì)聚 相機(jī)使用一個(gè)馬達(dá)和一個(gè)皮帶輪來實(shí)現(xiàn)會(huì)聚移動(dòng)。
7.一種用于通過使用根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任何一項(xiàng)所述的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系 統(tǒng)來從寬范圍區(qū)域檢測(cè)目標(biāo)的控制方法，所述方法包括廣角相機(jī)控制處理、會(huì)聚相機(jī)控制處理和遠(yuǎn)攝相機(jī)控制處理， 所述廣角相機(jī)控制處理包括步驟 使用所述廣角相機(jī)來對(duì)寬范圍區(qū)域進(jìn)行成像；利用在使用所述廣角相機(jī)的成像步驟中獲得的廣角圖像來測(cè)量所述長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè) 相機(jī)系統(tǒng)的移動(dòng)速度；以及，使用在所述測(cè)量步驟中獲得的所述移動(dòng)速度來對(duì)所述基座執(zhí)行視覺反饋控制，以便將 所述廣角相機(jī)的視線保持在預(yù)定位置， 所述會(huì)聚相機(jī)控制處理包括步驟 使用所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)來對(duì)所述目標(biāo)進(jìn)行成像；利用在使用所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)的成像步驟中獲得的會(huì)聚圖像來對(duì)所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī) 執(zhí)行會(huì)聚移動(dòng)控制；使用在所述會(huì)聚相機(jī)移動(dòng)控制步驟中獲得的會(huì)聚相機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度來測(cè)量到所述目標(biāo) 的距離；以及，使用所述會(huì)聚圖像來對(duì)所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)執(zhí)行視覺反饋控制，以便將所述一對(duì)會(huì)聚相 機(jī)的視線保持在預(yù)定位置，以及所述遠(yuǎn)攝相機(jī)控制處理包括步驟 使用所述遠(yuǎn)攝相機(jī)來對(duì)所述目標(biāo)進(jìn)行成像；在使用所述遠(yuǎn)攝相機(jī)的成像步驟中獲得的遠(yuǎn)攝圖像中檢測(cè)是否存在所述目標(biāo)； 在所述檢測(cè)步驟中沒有所述目標(biāo)存在的情況下，移動(dòng)所述遠(yuǎn)攝相機(jī)的視線，使得所述遠(yuǎn)攝相機(jī)的下一個(gè)視場(chǎng)的一部分在當(dāng)前遠(yuǎn)攝圖像的范圍內(nèi)重疊；以及，在所述檢測(cè)步驟中存在所述目標(biāo)的情況下，使用所述遠(yuǎn)攝圖像來對(duì)所述遠(yuǎn)攝相機(jī)執(zhí)行 視覺反饋控制。
全文摘要
提供了一種能夠從長(zhǎng)距離到短距離寬范圍地檢測(cè)/跟蹤目標(biāo)的長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。用于檢測(cè)長(zhǎng)距離目標(biāo)的該長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)包括一對(duì)會(huì)聚相機(jī)(10)，其能夠執(zhí)行會(huì)聚移動(dòng)；遠(yuǎn)攝相機(jī)(20)，其具有比所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)(10)更窄的視場(chǎng)；廣角相機(jī)(30)，其具有比所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)(10)更寬的視場(chǎng)。遠(yuǎn)攝相機(jī)(20)具有與在所述一對(duì)會(huì)聚相機(jī)(10)的視線之間的交點(diǎn)的軌跡線基本上相等的視線。廣角相機(jī)(30)具有與在遠(yuǎn)攝相機(jī)(20)的視線基本上相等的視線。此外，該長(zhǎng)距離目標(biāo)檢測(cè)相機(jī)系統(tǒng)還包括基座(40)和用于基座移動(dòng)的馬達(dá)(50)，在所述基座上安裝了相機(jī)，用于基座移動(dòng)的馬達(dá)(50)控制所述基座的移動(dòng)。
文檔編號(hào)G01S3/782GK102132556SQ20098013265
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者加藤芳彥, 張曉林, 陳恩惠 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人東京工業(yè)大學(xué)