東芝、水色&黄色フィルタと画像解析で距離を検出する新技術。ドローンや自動運転に

　東芝は、自動車の自動運転やドローン、ロボットなどの遠隔操作でも使われるカメラを使った画像センシング技術に関連し、単眼カメラで撮影した1枚の画像から、カラー画像と距離画像を同時に取得できる技術を開発した。6月8日からパシフィコ横浜で開催される「第22回 画像センシングシンポジウム(SSII2016)」で発表した。

概要。左下のカラーフィルタ搭載レンズで撮影し、距離情報を画像処理で取得する

　画像センシングでは、2次元の映像を撮影するだけでなく、対象物の形状や動き、距離などの動的な3次元空間の把握が必要となる。そのための技術として、ステレオカメラ、赤外線デプスセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダ、LiDAR、SfM技術など、対象物までの距離を計測するさまざまな方式が提案されている。

　しかし、ステレオカメラで高い距離精度を得るためには、2つのカメラ間の距離を30cm程度まで離す必要があり、小型化が困難な事。赤外線デプスセンサや超音波センサは、それぞれ赤外線パターン光や超音波を対象物に照射して距離を測るため、数10m以上の長距離の対象物の測定が困難。ミリ波レーダやLiDARは、装置コストが高く、小型化も困難。SfM技術は、カメラを動かしながら撮影した複数枚の画像から距離を測定するため、動きのある対象物に弱いといった問題がある。

　東芝が新たに開発したのは、単眼カメラで撮影した1枚の画像から、カラー画像と高精度な距離画像が得られるもの。レンズ開口部に水色と黄色のカラーフィルタを、左右半々に搭載した独自フィルタを取り付ける事で、物体までの距離に応じたボケと色ズレが発生。

　撮影した画像から、そのボケと色ズレを画像解析することで、物体までの距離が画素毎に検出できるという。

左が撮影画像、右が距離画像

　なお、このフィルタは、明るさへの寄与率が高い緑色の光を透過させるため、撮像した画像の画質劣化も抑えられるという。

　市販カメラを使った試作では、2台のカメラの距離を35cm離したステレオカメラ並みの距離精度が、単眼カメラで撮影した1枚の画像から得られたという。高い精度だけでなく、レンズと画像処理で実現しているため、一般的な安価なイメージセンサを利用して構成できるのも特徴。今後はカメラの小型化や画像処理の高速化を行ない、早期の実用化を目指すとしている。