近日，東芝成功開發(fā)出使用單反相機拍攝一次即可同時獲取彩色圖像和距離圖像的攝影技術(shù)，通過全新鏡頭設(shè)計與圖像處理技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)了可與立體相機媲美的高精度距離檢測。該技術(shù)已于2016年6月8日在日本橫濱舉辦的第22屆“SSII2016圖像傳感交流會”上正式發(fā)布。
近年來，越來越多的機動車開始在車頭、車尾以及側(cè)面搭載多個攝像機或傳感器，在自動駕駛等駕駛輔助技術(shù)領(lǐng)域取得了迅猛發(fā)展，同時，基于無人機和機器人遠程操控的基礎(chǔ)設(shè)施維護日益盛行，這些設(shè)備搭載的影像感應(yīng)器發(fā)揮著日益重要的作用。但是，在拍攝普通的二維影像以外，有時還需要掌握對象物體的形狀、動作、距離等動態(tài)三維空間的情況。
截至目前，人們已經(jīng)開發(fā)出立體相機注1、紅外深度傳感器注2、超聲波傳感器注3、毫米波雷達注4、LiDAR注5、SfM技術(shù)注6等各種各樣的距離測量技術(shù)。但以立體相機為例，為了獲得高精度的測量結(jié)果，需要將兩臺相機的間距設(shè)定在30cm左右，這不利于實現(xiàn)設(shè)備小型化。另外，紅外深度傳感器和超聲波傳感器分別需要向?qū)ο笪矬w照射紅外圖案和超聲波，無法測定距離數(shù)十米以外的物體。而毫米波雷達和LiDAR不僅成本偏高，也難以實現(xiàn)小型化。此外，SfM技術(shù)，由于需要移動相機進行拍攝，再通過多張圖像進行距離測量，對于運動中的物體而言，難以確保距離檢測的精度。
綜上所述，現(xiàn)有的各種距離傳感器各有優(yōu)劣，難以在小型化、低成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高精度的距離檢測。
為此，東芝采用獨自研發(fā)的彩色濾鏡與圖像處理相結(jié)合的方式，開發(fā)出可從一張單反相機拍攝圖像中獲取彩色圖像與高精度距離圖像的攝影技術(shù)。具體而言，即在鏡頭前端的開口部位安裝由藍色與黃色鏡片構(gòu)成的東芝獨有的彩色開放式濾鏡，根據(jù)與物體之間的距離形成虛化和顏色偏移，再通過分析從一張攝影圖像中獲得的虛化與顏色偏移，即可對每一個像素與物體之間的距離進行檢測。這種彩色濾鏡可透過有利于提高亮度的綠色光，有效抑制了圖像畫質(zhì)的劣化。使用市售相機進行測試后的結(jié)果表明，通過單反相機拍攝的圖像，即可獲得與相機間距35cm的立體相機相媲美的距離精度。這項技術(shù)采用鏡頭與圖像處理相結(jié)合的方式，用戶即便使用普通的影像感應(yīng)器也可完成。
未來東芝將繼續(xù)推進相機小型化和圖像處理高速化研發(fā)，力爭早日實現(xiàn)新技術(shù)實用化。
(注1)使用兩臺相機進行拍攝，利用三角測量法檢測距離。
(注2)照射紅外圖案，使用紅外相機進行拍攝，根據(jù)紅外圖案的偏移檢測距離。
(注3)發(fā)射超聲波，根據(jù)反射波的接收時間檢測距離。
(注4)發(fā)射毫米波，根據(jù)反射波的接收時間檢測距離。
(注5)Light Detection and Ranging 照射激光，根據(jù)反射波的接收時間檢測距離。
(注6)Structure from Motion 移動相機進行拍攝，根據(jù)多個角度的圖像計算距離。
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