近日，東芝成功開發(fā)出使用單反相機(jī)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(jī)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(jī)動車開始在車頭、車尾以及側(cè)面搭載多個攝像機(jī)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(jī)和機(jī)器人遠(yuǎn)程操控的基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)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(jī)注1、紅外深度傳感器注2、超聲波傳感器注3、毫米波雷達(dá)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(jī)為例，為了獲得高精度的測量結(jié)果，需要將兩臺相機(jī)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(dá)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(jī)進(jìn)行拍攝，再通過多張圖像進(jìn)行距離測量，對于運(yùn)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(jī)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(lán)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(jìn)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(jī)進(jìn)行測試后的結(jié)果表明，通過單反相機(jī)拍攝的圖像，即可獲得與相機(jī)間距35cm的立體相機(jī)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(jìn)相機(jī)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(jī)進(jìn)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(jī)進(jìn)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(jī)進(jìn)行拍攝，根據(jù)多個角度的圖像計算距離。