実移動距離の直接計算

6.1節で挙げた問題に対し，装置を2台用い，平行に並べることで解決を図る．

これまでの移動量計測では，1台の装置で得られた輝度分布をフレーム間で比較 していたが，今回の構成では平行に並べられた 2 台の装置間で同時に得られた 輝度分布を比較する．装置間の実距離が既知であり，装置間の画素上距離を輝 度分布の相互相関で求めることができれば，そこから被写体までの距離を計算 できることが期待される．

装置構成の模式図をFig. 6-2に示す．図に示されるように，2台の装置で同時 に得られた輝度分布を相互相関で比較し，得られた画素上距離𝑇_𝑖から装置間の実

6.2 実移動距離の直接計算 82

距離𝐷_𝑠を計算すると，以下のように求められる．

𝐷_𝑠 = 𝑆_𝑝 𝑓 × 𝑆_𝑖× 𝐷

𝑊× 𝑇_𝑖 …式(4)

上式で，𝐷_𝑠は装置設計時に決定されるため，既知として扱うことができる．

さらに，𝑆_𝑝, 𝑓, 𝑆_𝑖, 𝑊は装置の内部パラメータであるから，未知パラメータは被写

体までの距離𝐷のみである．式を整理して 𝐷 = 𝑊 × 𝑓 × 𝑆_𝑖

𝑆_𝑝× 𝑇_𝑖 × 𝐷_𝑠 …式(5)

これをフレーム間移動量の計算式に代入することで，画素上移動量から実移 動量への変換を行うことができる．

以上より，平行に並べた 2 台の装置を用いることで実移動量の計算が可能で ある．

Fig. 6-2 実移動量を直接計算するための装置構成模式図

6.2 実移動距離の直接計算 83

6.2.1 センサ個体差

同種のセンサを複数用いるとき常に問題となるのが，センサ間の個体差であ る．センサの出力には個体差があり，同じ環境で使用したとしても違うセンサ を用いれば異なる結果が得られる．極端なものでは，出力個体差が数倍になる こともある．この現象を放置したままセンサを利用すると，センサ間の情報を 比較・処理する大きな妨げになる危険性が高いため，一般的にはキャリブレー ションなどによってセンサ個体差を補正してから使用する．本章で提案する構 成では 2 つのセンサから得られた情報を比較するため，この問題を解決する必 要がある．

この問題は，相互相関を用いたデータ比較によって自動的に解消されると考 えられる．相互相関による相関値の計算は，2つのベクトルがなす角の余弦成分 の計算と同義に扱うことができる．ベクトル𝕒, 𝕓のなす角𝜃の余弦成分cos𝜃を計 算する式は，以下のように表される．

cos𝜃 = 𝕒 ⋅ 𝕓

|𝕒||𝕓|

これを書き換えて

cos𝜃 = 𝕒

|𝕒|⋅ 𝕓

|𝕓|

上式より，各ベクトルが正規化されてから計算されていることがわかる．本 手法でも同じ計算を行うため，比較する 2 つのデータの大きさはどちらも 1 に 整えられ，センサ個体差は解消される．

以上より，1つのセンサ内で素子間の出力個体差が少なければ，センサ個体差 に関する厳密なキャリブレーションの必要性は少ないと考えられる．ただし，

今回用いたリニアCMOS センサ「S10077」および「S11638」は出力される電 圧にオフセット電圧が含まれているため，この補正は行う必要がある．