JP2009192499A - Apparatus for generating distance image - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、距離画像生成装置に係り、特により精度の高い距離画像を生成することができる距離画像生成装置に関する。 The present invention relates to a distance image generation device, and more particularly to a distance image generation device capable of generating a distance image with higher accuracy.
従来、距離画像センサ(CCDタイプやCMOSタイプがある)を用いていわゆる距離画像を生成する装置が知られている(例えば特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus that generates a so-called distance image using a distance image sensor (there is a CCD type or a CMOS type) is known (for example, Patent Document 1).
この特許文献1に記載の距離画像生成装置は、所定の発光周波数で強度変調された光を空間に放射する発光源、発光源が放射した光の反射光を受光し受光強度に対応する信号レベルの受光信号を出力する複数個の光電変換部を備える距離画像センサとしてのイメージセンサ等を備えている。この特許文献1に記載の距離画像生成装置においては、変調周期内に反射光を受光して電荷に変換し、この変換した電荷に基づいて所定演算を行うことにより、変調光と反射光との位相差を算出し、距離画像を生成している。
しかしながら、特許文献1に記載の距離画像生成装置においては、発光源の光量が一定であるため、距離画像の精度に大きな影響を及ぼす可能性がある。 However, in the distance image generation device described in Patent Document 1, since the light amount of the light emission source is constant, there is a possibility of greatly affecting the accuracy of the distance image.
例えば、変調光源が暗すぎる場合、変調光源以外の背景光に比べ変調光源からの変調光の比率が極端に少なくなることによってSN比が下がり、計測距離の誤差が多くなる。また、変調光源が明るすぎる場合は、撮像素子に蓄積する電荷が飽和してしまい、距離計測が行えなくなる。 For example, when the modulated light source is too dark, the ratio of the modulated light from the modulated light source becomes extremely smaller than the background light other than the modulated light source, so that the SN ratio is lowered and the measurement distance error is increased. On the other hand, if the modulated light source is too bright, the charge accumulated in the image sensor is saturated and distance measurement cannot be performed.
また、光は光源からの距離の二乗に反比例して減衰するため、例えば室内のような比較的対象物までの距離が近く、計測距離範囲が限られている場合は、変調光源の光量が一定であっても測定結果に大きな変動が起こることは少ない。しかし、屋外、例えば車両前方の距離を測定するような場合、対象物は道路や風景、歩行者、先行車、対向車などであり、それらの距離は数メートルから無限遠にまで変化する。ゆえに、近距離の対象物と遠距離の対象物でそれぞれ変調光源の最適な光量は異なると考えられるため、変調光源の光量が動的に変化することが望ましい。 In addition, since light attenuates in inverse proportion to the square of the distance from the light source, the light quantity of the modulated light source is constant when the distance to the object is relatively close, such as indoors, and the measurement distance range is limited. Even so, the measurement results are unlikely to fluctuate greatly. However, when measuring the distance in the outdoors, for example, in front of the vehicle, the objects are roads, landscapes, pedestrians, preceding vehicles, oncoming vehicles, and the like, and their distances change from several meters to infinity. Therefore, it is considered that the optimum light amount of the modulated light source is different between the object at a short distance and the object at a long distance, so it is desirable that the light amount of the modulated light source is dynamically changed.
さらに、同じ距離に存在する対象物の距離を計測する場合であっても、対象物の反射率によって反射光の強度が変わるため、変調光源の光量を変化させたほうが望ましい。 Furthermore, even when measuring the distance of an object existing at the same distance, the intensity of the reflected light varies depending on the reflectance of the object, so it is desirable to change the light amount of the modulated light source.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、より精度の高い距離画像を生成することができる距離画像生成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a distance image generation apparatus capable of generating a distance image with higher accuracy.
本発明は上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、対象空間に変調した光を照射する発光源と、前記発光源から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子、前記光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部、及び、前記発光源の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける手段と、を備えた撮像素子と、前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて所定演算を行い、画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、前記光電変換素子が受光する前記反射光の振幅と、前記距離画像生成部により生成された距離画像の画素値とに基づいて所定演算を行い、画素値が反射率に相関する反射係数である反射率画像を生成する反射率画像生成部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a light source that emits modulated light to a target space, and reflected light that is irradiated from the light source and reflected by an object in the target space. A plurality of photoelectric conversion elements that receive light and convert it into charges, a plurality of charge storage units provided for each of the photoelectric conversion elements, and charges converted by the photoelectric conversion elements in synchronization with modulation of the light emission source An image sensor comprising: means for allocating to the plurality of charge storage units; and a predetermined calculation based on the charges stored in the plurality of charge storage units to generate a distance image in which the pixel value is a distance value A predetermined calculation is performed based on the distance image generation unit, the amplitude of the reflected light received by the photoelectric conversion element, and the pixel value of the distance image generated by the distance image generation unit, and the pixel value correlates with the reflectance. Reflectivity, the reflection coefficient Characterized in that it comprises a and a reflectance image generating unit that generates an image.
請求項1に記載の発明によれば、より精度の高い距離画像を生成する等のために利用することが可能な反射率画像を生成することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to generate a reflectance image that can be used to generate a distance image with higher accuracy.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記距離画像生成部によって生成された反射率画像に基づいて、前記発光源の光量を制御する光量制御部をさらに備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 2 further includes a light amount control unit that controls the light amount of the light emitting source based on the reflectance image generated by the distance image generation unit in the invention according to claim 1. It is characterized by.
請求項2に記載の発明によれば、光量制御部により反射率画像に基づいて発光源の光量を制御(増減等)するので、対象物の反射率に応じた最適の光量に制御することが可能となる。このため、対象物の反射率にかかわらず該対象物で反射して戻ってくる反射光の光量を最適に保つことが可能となる。従って、より精度の高い距離画像を生成することが可能となる(距離検出精度の向上)。また、発光源の光量が常に一定ではないので、余計な発光電力を抑えることも可能となる(特に光量が減少する方向に制御される場合)。 According to the second aspect of the invention, since the light amount of the light source is controlled (increased / decreased) based on the reflectance image by the light amount control unit, it is possible to control the light amount to the optimum amount according to the reflectance of the object. It becomes possible. For this reason, regardless of the reflectance of the object, it is possible to keep the amount of reflected light reflected back from the object optimally. Accordingly, it is possible to generate a distance image with higher accuracy (improvement of distance detection accuracy). Further, since the light amount of the light source is not always constant, it is possible to suppress unnecessary light emission power (especially when the light amount is controlled in a direction in which the light amount decreases).
また、撮像している画像内の対象物の反射率をリアルタイムで求めることが可能となる。さらに、反射率画像と距離画像を同時に生成することが可能となる。 In addition, the reflectance of the object in the image being captured can be obtained in real time. Furthermore, it becomes possible to simultaneously generate a reflectance image and a distance image.
請求項3は、請求項2に記載の発明において、前記発光源は、対象空間に変調した光を照射する複数の発光体を備えており、前記複数の発光体は、複数の領域に分割されており、前記反射率画像は、前記複数の領域にそれぞれ対応する複数の領域に分割されており、前記光量制御部は、前記分割された反射率画像の領域ごとに、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を制御することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the second aspect, the light emitting source includes a plurality of light emitters that irradiate modulated light to a target space, and the plurality of light emitters are divided into a plurality of regions. The reflectance image is divided into a plurality of regions respectively corresponding to the plurality of regions, and the light amount control unit is configured to correspond to the region for each of the divided reflectance images. The light quantity of the illuminant existing in the light source is controlled.
請求項3に記載の発明によれば、光量制御部により発光源の光量を、分割された反射率画像の領域ごとに最適に制御するので、さらに精度の高い距離画像を生成することが可能となる(距離検出精度のさらなる向上)。また、発光源の光量が常に一定ではないので、余計な発光電力を抑えることも可能となる(特に光量が減少する方向に調整される場合)。 According to the third aspect of the present invention, the light amount control unit optimally controls the light amount of the light source for each region of the divided reflectance image, so that it is possible to generate a distance image with higher accuracy. (Further improvement in distance detection accuracy) Further, since the light amount of the light source is not always constant, it is possible to suppress unnecessary light emission power (especially when the light amount is adjusted in a decreasing direction).
請求項4は、請求項3に記載の発明において、前記光量制御部は、前記分割された反射率画像の領域のうち予め定められた閾値よりも低い反射係数を含む領域については、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を上げ、前記分割された反射率画像の領域のうち予め定められた閾値よりも高い反射係数を含む領域については、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を下げることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the third aspect, the light amount control unit includes a region having a reflection coefficient lower than a predetermined threshold in the divided reflectance image region. Increasing the amount of light of the illuminant existing in the corresponding region, and for the region including the reflection coefficient higher than a predetermined threshold among the divided reflectance image regions, the light emission existing in the region corresponding to the region It is characterized by lowering the amount of light of the body.
これは、光量制御部による制御例である。 This is an example of control by the light quantity control unit.
請求項4に記載の発明によれば、前記分割された反射率画像の領域のうち予め定められた閾値よりも低い反射係数を含む領域については、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を上げる。これにより、反射率が低い対象物からの反射光を増加させることが可能となり、距離測定に誤差が生じることを防止又は低減することが可能となる。 According to the invention described in claim 4, regarding the region including the reflection coefficient lower than a predetermined threshold among the divided reflectance image regions, the illuminant existing in the region corresponding to the region is included. Increase the amount of light. As a result, it is possible to increase the reflected light from the object having a low reflectance, and it is possible to prevent or reduce the occurrence of errors in distance measurement.
また、請求項4に記載の発明によれば、前記分割された反射率画像の領域のうち予め定められた閾値よりも高い反射係数を含む領域については、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を下げる。これにより、反射率が高い対象物からの反射光を減少させることが可能となり、撮像素子(の電荷蓄積部)が飽和するのを防止又は低減することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the light emission existing in the region corresponding to the region including the reflection coefficient higher than a predetermined threshold among the divided reflectance image regions. Reduce the amount of light in the body. Thereby, it is possible to reduce the reflected light from the object having a high reflectance, and it is possible to prevent or reduce the saturation of the image sensor (the charge storage unit thereof).
すなわち、請求項4に記載の発明によれば、対象物の反射率にかかわらず該対象物で反射した変調光の光量を最適に保つことが可能となるので、より精度の高い距離画像を生成することが可能となる(距離検出精度の向上)。 That is, according to the invention described in claim 4, since it is possible to keep the amount of modulated light reflected by the object optimal regardless of the reflectance of the object, a more accurate range image can be generated. (Distance detection accuracy is improved).
本発明によれば、より精度の高い距離画像を生成することができる距離画像生成装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a distance image generation device that can generate a distance image with higher accuracy.
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態である距離画像生成装置について図面を参照しながら説明する。
[First embodiment]
Hereinafter, a distance image generating apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔距離画像生成装置の構成〕
まず、第一実施形態である距離画像生成装置の構成について説明する。
[Configuration of Distance Image Generation Device]
First, the configuration of the distance image generation apparatus according to the first embodiment will be described.
図1は、第一実施形態である距離画像生成装置のブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a distance image generation apparatus according to the first embodiment.
図1に示すように、本実施形態の距離画像生成装置1は、光飛行時間型距離画像センサ10(以下、距離画像センサ10という)を備えている。距離画像センサ10は、光源11、撮像素子15、制御部16、距離画像生成部17、反射率画像生成部18、光量制御部19等を備えている。
As shown in FIG. 1, the distance image generating apparatus 1 of the present embodiment includes an optical time-of-flight distance image sensor 10 (hereinafter referred to as a distance image sensor 10). The distance image sensor 10 includes a
光源11は、対象空間に変調した光(例えば、正弦波もしくは矩形波等で高速に変調させた赤外光もしくは可視光)を照射する発光源であり、LED等の高速変調が可能なデバイスが用いられる。
The
撮像素子15は、光源11から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光14を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子(画素ともいう)、この光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部、及び、光源11の変調に同期して、光電変換素子により変換された電荷を複数の電荷蓄積部に振り分ける手段等を備えている(いずれも図示せず)。
The
制御部16は、光源11と撮像素子15を同期制御するためのものであり、撮像素子15は、制御部16の同期信号に従って、光電変換素子により変換された電荷を複数の電荷蓄積部に高速に振り分ける。
The
距離画像生成部17は、振り分けられた電荷に基づいて所定演算を行い、発光源との位相差を算出し、画素値が距離値である距離画像を生成する。
The distance
反射率画像生成部18は、撮像素子15の光電変換素子が受光する反射光(光源11から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光)の振幅と、距離画像生成部17により生成された距離画像の画素値(距離値)とに基づいて所定演算を行い、画素値が反射率(
正確には反射率に相関する反射係数)である反射率画像を生成する。
The reflectance
More precisely, a reflectance image that is a reflection coefficient correlated with the reflectance is generated.
光量制御部19は、距離画像生成部17によって生成された反射率画像に基づいて、光源11の光量を制御する。
The light
〔距離画像及び反射率画像を生成する原理〕
次に、距離画像を生成する原理について説明する。
[Principle of generating distance image and reflectance image]
Next, the principle of generating a distance image will be described.
図2は、距離画像を生成する原理を説明するための図である。図2中、正弦波21は光源11の変調光を表しており、正弦波22は撮像素子15の入射光を表している。正弦波21と正弦波22との位相差φは、対象物までの光の飛行時間によって生じる遅延を表している。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of generating a distance image. In FIG. 2, the
図2では、光源11の変調の1周期を4つの期間に分けて4つの電荷蓄積部に電荷を振り分けている。それぞれの期間をT1、T2、T3、T4とし、それぞれの期間に蓄積する電荷量をC1、C2、C3、C4とすると、位相差φは、次の式で表される。
In FIG. 2, one cycle of modulation of the
光の速度は既知であるから、この位相差φを求めることで対象物までの距離が求まり、画素値が距離値である距離画像を生成することが可能となる。 Since the speed of light is known, the distance to the object can be obtained by obtaining this phase difference φ, and a distance image whose pixel value is a distance value can be generated.
なお、一般的な画像データとして用いる電荷量平均Aは、次の式で表される。 The charge amount average A used as general image data is expressed by the following equation.
また、対象物で反射した変調光成分の振幅量Bは、次の式で表される。 The amplitude amount B of the modulated light component reflected by the object is expressed by the following equation.
一般的に発光源の変調周波数は数十MHzであり、よって変調の1周期は数十ns程度である。そのため、距離画像を得るためには数百〜数十万周期の電荷蓄積時間を要する。 In general, the modulation frequency of the light source is several tens of MHz, and therefore one period of modulation is about several tens of ns. Therefore, in order to obtain a distance image, a charge accumulation time of several hundred to several hundred thousand cycles is required.
さらに、式1より、距離Lは、次の式で表される。 Furthermore, the distance L is expressed by the following expression from Expression 1.
ここで、cは光速、Fsは変調光の周波数である。 Here, c is the speed of light and Fs is the frequency of the modulated light.
また、一般に対象物の反射率Rは、次の式で表される。 Moreover, generally the reflectance R of a target object is represented by the following formula.
図3は、大きさが同じで反射率が異なる同距離に配置された二つの物体31、32を示している。二つの物体31、32は大きさが同じで同距離に配置されているため、物体31、32表面の単位面積あたりに照射される光束は等しい。しかし、二つの物体31、32は反射率が異なるため、撮像素子15に反射して戻ってくる反射光の光量が異なる。このため、反射率が低い物体32は、物体31に比べ輝度が暗く見える。
FIG. 3 shows two
図4は、光源11から対象空間に照射された光と、光源11から照射され対象空間内の図3に示した二つの物体31、32で反射して戻ってきた反射光との関係を表す図である。
FIG. 4 shows the relationship between the light emitted from the
物体31、32は同距離に配置されているため、光源11から対象空間に照射された光40と、光源11から照射され対象空間内の図3に示した二つの物体31、32で反射して戻ってきた反射光41、42の位相差は同じであるが、光量(振幅)が異なる。また、単位面積あたりに照射される光束は距離の二乗に反比例する。
Since the
このため、物体31、32までの距離Lと、光源11から照射され対象空間内の二つの物体31、32で反射して戻ってきた反射光の振幅Bを用いれば、物体31、32の反射率を求めることが可能である。この反射率(正確には反射率に相関する反射係数)は、絶対的な値ではなく、相対的な値である。この反射率は、次の式で表される。
For this reason, if the distance L to the
〔距離画像生成装置1の動作〕
次に、上記構成の距離画像生成装置1の動作について図面を参照しながら説明する。
[Operation of Distance Image Generating Device 1]
Next, the operation of the distance image generating apparatus 1 having the above configuration will be described with reference to the drawings.
〔距離画像生成装置1における反射率画像生成処理〕
図5は、距離画像生成装置1における反射率画像生成処理を説明するためのフローチャートである。以下の処理は、主に、制御部16又はこれとは別に設けられた制御部(図示せず)が行う。
[Reflectance Image Generation Processing in Distance Image Generation Device 1]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the reflectance image generation processing in the distance image generation apparatus 1. The following processing is mainly performed by the
まず、光源11は、制御部16の同期信号に従って、対象空間に変調した光を照射する。撮像素子15は、その光源11から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を含む入射光を受光し、光電変換素子により電荷に変換し、制御部16の同期信号に従って、その変換された電荷を複数の電荷蓄積部に振り分ける。以上の処理を光の蓄積時間が終了(経過)するまで継続する(ステップS1)。
First, the
距離画像生成部17は、この振り分けられた電荷(例えばC1、C2、C3、C4)を複数の電荷蓄積部から読み出し(ステップS2)、該読み出した電荷(例えばC1、C2、C3、C4)に基づいて所定演算(上記式1、式4の演算)を行い、光源11との位相差φを算出し、画素値が距離値である距離画像P1(一画素分)を生成する(ステップS3)。距離画像生成部17は、このステップS2及びS3の処理を全ての画素に対して実行する。これにより、画素値が距離値である距離画像P1(一フレーム分)を生成する。距離画像生成部17は、以上の処理を繰り返す。
The distance
一方、反射率画像生成部18は、距離画像生成部17のステップS2及びS3の処理と並行して所定演算(上記式3の演算)を行い、撮像素子15(の光電変換素子)が受光する反射光(光源11から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光。例えば図4中正弦波41又は42)の振幅Bを算出する(ステップS4)。反射率画像生成部18は、距離画像生成部17により生成された距離画像の画素値(距離値)とステップS4で算出された振幅Bに基づいて所定演算(上記式6)を行い、画素値が反射率(正確には、反射率に相関する反射係数)である反射率画像P2(一画素分)を生成する(ステップS5)。反射率画像生成部18は、このステップS4及びS5の処理を全ての画素に対して実行する。これにより、画素値が反射率である反射率画像P2(一フレーム分)を生成する。反射率画像生成部18は、以上の処理を繰り返す。なお、距離画像と反射率画像の生成の割合は、距離画像1枚に対して反射率画像1枚の割合や、距離画像2枚に対して反射率画像1枚の割合のように、適宜の割合で生成することが可能である。
On the other hand, the reflectance
以上のように、距離画像生成装置1における反射率画像生成処理によれば、より精度の高い距離画像を生成する等のために利用することが可能な反射率画像P2を生成することが可能となる。 As described above, according to the reflectance image generation processing in the distance image generation device 1, it is possible to generate the reflectance image P2 that can be used for generating a distance image with higher accuracy. Become.
〔光量制御部19の動作例1〕
次に、上記のように生成された反射率画像P2を用いて、光源11の光量を制御する処理について説明する。
[Operation example 1 of the light quantity control unit 19]
Next, processing for controlling the light amount of the
光量制御部19は、上記のように距離画像生成部17によって生成された反射率画像P2に基づいて、光源11の光量を制御する。
The light
例えば、光量制御部19は、反射率画像P2が予め定められた閾値よりも低い反射率の対象物を含む場合、光源11の光量を上げる。これにより、反射率が低い対象物からの反射光を増加させることが可能となり、距離測定に誤差が生じることを防止又は低減することが可能となる。
For example, the light
また、光量制御部19は、反射率画像P2が予め定められた閾値よりも高い反射率の対象物を含む場合、光源11の光量を下げる。これにより、反射率が高い対象物からの反射光を減少させることが可能となり、撮像素子15(の電荷蓄積部)が飽和するのを防止又は低減することが可能となる。
Moreover, the light
すなわち、光量制御部19の動作例1によれば、光量制御部19により反射率画像P2に基づいて光源11の光量を制御(増減等)するので、対象物の反射率に応じた最適の光量に制御することが可能となる。このため、対象物の反射率にかかわらず該対象物で反射して戻ってくる反射光の光量を最適に保つことが可能となる。従って、より精度の高い距離画像を生成することが可能となる(距離検出精度の向上)。また、光源11の光量が常に一定ではないので、余計な発光電力を抑えることも可能となる(特に光量が減少する方向に調整される場合)。また、撮像している画像内の対象物の反射率をリアルタイムで求めることが可能となる。さらに、反射率画像と距離画像を同時に生成することが可能となる。
That is, according to the operation example 1 of the light
〔光量制御部19の動作例2〕
上記動作例1では、光源11は1つであるか複数であるかは問わないが光源11全体の光量を制御する例について説明した。
[Operation example 2 of the light quantity control unit 19]
In the operation example 1 described above, an example in which the light amount of the entire
本動作例2では、図6に示すように、光源11は、対象空間に変調した光を照射する複数の発光体11a、11a・・・を備えており、これらの複数の発光体11a、11a・・・は、複数の領域61〜69に分割されている。また、図7に示すように、距離画像生成部17によって生成された反射率画像P2は、複数の領域61〜69にそれぞれ対応する複数の領域71〜79に分割されている。光量制御部19は、その分割された反射率画像P2の領域71〜79ごとに、該領域(領域71〜79のうちのいずれかの領域)に対応する領域(領域61〜69のうちのいずれかの領域)に存在する発光体11aの光量を制御する。
In the second operation example, as illustrated in FIG. 6, the
図8は、光量制御部19の動作例2を説明するためのフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining an operation example 2 of the light
まず、光量制御部19は、距離画像生成部17によって生成された反射率画像P2の領域71〜79ごとに、該領域の反射率画像を取得し(ステップS10)、該取得した反射率画像が予め定められた閾値(下限閾値)よりも低い反射率(反射係数)の画素を含むか否かを判定する(ステップS11、S12)。そして、該閾値(下限閾値)よりも低い反射率(反射係数)の画素を含む場合(ステップS11:Yes、ステップS12:Yes)、該領域に対応する領域に存在する発光体11aの光量を上げる(ステップS13)。これにより、反射率が低い対象物からの反射光を増加させることが可能となり、距離測定に誤差が生じることを防止又は低減することが可能となる。
First, the light
また、光量制御部19は、反射率画像P2の領域71〜79ごとに、該領域(領域71〜79のうちのいずれかの領域)の反射率画像が予め定められた閾値(上限閾値)よりも高い反射率(反射係数)の画素を含むか否かを判定する(ステップS11、S14)。そして、該閾値(上限閾値)よりも高い反射率(反射係数)の画素を含む場合(ステップS11:Yes、ステップS12:No、ステップS14:Yes)、該領域に対応する領域に存在する発光体11aの光量を下げる(ステップS15)。これにより、反射率が高い対象物からの反射光を減少させることが可能となり、撮像素子(の電荷蓄積部)が飽和するのを防止又は低減することが可能となる。
Moreover, the light
すなわち、光量制御部19の動作例2によれば、光量制御部19により反射率画像P2に基づいて光源11の光量を制御(増減等)するので、分割された反射率画像の領域71〜79に対応する領域61〜69ごとに対象物の反射率に応じた最適の光量に制御することが可能となる。このため、対象物の反射率にかかわらず該対象物で反射して戻ってくる反射光の光量を、領域61〜69ごとに最適に保つことが可能となる。従って、さらに精度の高い距離画像を生成することが可能となる(距離検出精度のさらなる向上)。また、光源11の光量が常に一定ではないので、余計な発光電力を抑えることも可能となる(特に光量が減少する方向に調整される場合)。また、撮像している画像内の対象物の反射率をリアルタイムで求めることが可能となる。さらに、反射率画像と距離画像を同時に生成することが可能となる。
That is, according to the operation example 2 of the light
以上説明したように、本実施形態の距離画像生成装置1によれば、より精度の高い距離画像を生成する等のために利用することが可能な反射率画像を生成することが可能となる。 As described above, according to the distance image generation device 1 of the present embodiment, it is possible to generate a reflectance image that can be used for generating a distance image with higher accuracy.
また、本実施形態の距離画像生成装置1によれば、光量制御部19により反射率画像P2に基づいて光源11の光量を制御(増減等)するので、対象物(物体31、32等)の反射率に応じた最適の光量に制御することが可能となる。このため、対象物の反射率にかかわらず該対象物で反射して戻ってくる反射光の光量を最適に保つことが可能となる。従って、より精度の高い距離画像を生成することが可能となる(距離検出精度の向上)。また、光源11の光量が常に一定ではないので、余計な発光電力を抑えることも可能となる(特に光量が減少する方向に制御される場合)。
Further, according to the distance image generating apparatus 1 of the present embodiment, the light
次に、変形例について説明する。 Next, a modified example will be described.
上記実施形態では、分割エリアが9つの例について説明したが本発明はこれに限定されない。分割エリアは9つよりも多くてもよいし、9つより少なくてもよい。また、光源11の分割領域と撮像素子の分割領域の対応がとれていれば、光源11の分割数と反射率画像の分割数が異なっていても良い。
In the above embodiment, an example in which there are nine divided areas has been described, but the present invention is not limited to this. There may be more than nine divided areas or fewer than nine. Further, the number of divisions of the
上記実施形態では、反射率画像P2(分割された領域の反射率画像P2も同様)が予め定められた閾値よりも低い反射率の対象物及び予め定められた閾値よりも高い反射率の対象物の両方を含む場合(つまり、反射率画像P2(分割された領域の反射率画像P2も同様)が両方の対象物を含む場合)には、例えば、対象物の面積(画素の数)が多い方と予め定められた閾値(下限閾値又は上限閾値)とを比較して処理することが考えられる(例えば図8、ステップS11、S12、S14)。あるいは、両方の対象物の画素を平均したものと予め定められた閾値(下限値又は上限値)とを比較して処理することも考えられる(例えば図8、ステップS11、S12、S14)。 In the above embodiment, the reflectance image P2 (the same applies to the reflectance image P2 of the divided area) is an object having a reflectance lower than a predetermined threshold and an object having a reflectance higher than a predetermined threshold. (That is, the reflectance image P2 (the same applies to the reflectance image P2 of the divided area) includes both objects), for example, the area of the object (number of pixels) is large. It is conceivable that the process is compared with a predetermined threshold (lower threshold or upper threshold) (for example, FIG. 8, steps S11, S12, S14). Alternatively, it is conceivable to perform processing by comparing an average of pixels of both objects with a predetermined threshold value (lower limit value or upper limit value) (for example, steps S11, S12, and S14 in FIG. 8).
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。 The above embodiment is merely an example in all respects. The present invention is not construed as being limited to these descriptions. The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.
1…距離画像生成装置、10…光飛行時間型距離画像センサ(距離画像センサ)、11…光源、11a…発光体、14…入射光、15…撮像素子、16…制御部、17…距離画像生成部、18…反射率画像生成部、19…光量制御部、61〜69…分割エリア、71〜79…光電変換素子エリア、φ…位相差 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Distance image production | generation apparatus, 10 ... Optical time-of-flight type distance image sensor (distance image sensor), 11 ... Light source, 11a ... Luminescent body, 14 ... Incident light, 15 ... Image sensor, 16 ... Control part, 17 ... Distance image Generation unit, 18 ... reflectance image generation unit, 19 ... light quantity control unit, 61-69 ... divided area, 71-79 ... photoelectric conversion element area, φ ... phase difference
Claims (4)
前記発光源から照射され対象空間内の対象物で反射した反射光を受光して電荷に変換する複数の光電変換素子、前記光電変換素子ごとに設けられた複数の電荷蓄積部、及び、前記発光源の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける手段と、を備えた撮像素子と、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて所定演算を行い、画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、
前記光電変換素子が受光する前記反射光の振幅と、前記距離画像生成部により生成された距離画像の画素値とに基づいて所定演算を行い、画素値が反射率に相関する反射係数である反射率画像を生成する反射率画像生成部と、
を備えることを特徴とする距離画像生成装置。 A light source that emits modulated light to the target space;
A plurality of photoelectric conversion elements that receive reflected light irradiated from the light emitting source and reflected by an object in a target space and convert it into charges, a plurality of charge storage units provided for each of the photoelectric conversion elements, and the light emission Means for distributing the charges converted by the photoelectric conversion elements to the plurality of charge storage units in synchronization with the modulation of the source, and
A distance image generation unit that performs a predetermined calculation based on the charges accumulated in the plurality of charge accumulation units and generates a distance image in which a pixel value is a distance value;
A predetermined calculation is performed based on the amplitude of the reflected light received by the photoelectric conversion element and the pixel value of the distance image generated by the distance image generation unit, and the pixel value is a reflection coefficient that correlates with the reflectance. A reflectance image generation unit for generating a rate image;
A distance image generating apparatus comprising:
前記複数の発光体は、複数の領域に分割されており、
前記反射率画像は、前記複数の領域にそれぞれ対応する複数の領域に分割されており、
前記光量制御部は、前記分割された反射率画像の領域ごとに、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を制御することを特徴とする請求項2に記載の距離画像生成装置。 The light emission source includes a plurality of light emitters that irradiate modulated light to a target space,
The plurality of light emitters are divided into a plurality of regions,
The reflectance image is divided into a plurality of regions respectively corresponding to the plurality of regions,
The distance image generation device according to claim 2, wherein the light amount control unit controls the light amount of a light emitting body existing in a region corresponding to the region of the divided reflectance image.
前記分割された反射率画像の領域のうち予め定められた閾値よりも低い反射係数を含む領域については、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を上げ、
前記分割された反射率画像の領域のうち予め定められた閾値よりも高い反射係数を含む領域については、該領域に対応する領域に存在する発光体の光量を下げることを特徴とする請求項3に記載の距離画像生成装置。 The light amount control unit
For the region including the reflection coefficient lower than a predetermined threshold among the divided reflectance image regions, increase the light amount of the illuminant existing in the region corresponding to the region,
4. The light quantity of a light emitter existing in a region corresponding to the region of the divided reflectance image region that includes a reflection coefficient higher than a predetermined threshold is reduced. The distance image generation device described in 1.
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