DE102022107215A1

DE102022107215A1 - Ausgaberegelungsvorrichtung, diese umfassende Entfernungsmessvorrichtung, Ausgaberegelungsverfahren und Ausgaberegelungsprogramm

Info

Publication number: DE102022107215A1
Application number: DE102022107215.0A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Tanaka; Hideki Chujo; Masahiro Kinoshita
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2022-10-06
Also published as: CN115201836A; US20220319025A1; JP2022160108A

Abstract

Eine Ausgaberegelungseinheit (10) ist eine Ausgaberegelungsvorrichtung, die die Ausgabe von Informationen regelt, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind, einschließend Informationen über die Entfernung zu einem Ziel (30), und die eine Entfernungskalkulationseinheit (11) und eine Ausgabeinformationenauswahleinheit (19) umfasst. Die Entfernungskalkulationseinheit (11) erfasst Informationen über die Entfernung von einer Beleuchtungsvorrichtung (21) zum Ziel (30) gemäß der Reflexionsmenge von Licht (L1), das hinführend zum Ziel (30) ausgestrahlt wird. Die Ausgabeinformationenauswahleinheit (19) wählt als Ausgabeziel Entfernungsinformationen, die den Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, einschließend das detektierte Ziel (30), auf der Grundlage der Entfernungsinformationen, die von der Entfernungskalkulationseinheit (11) erfasst wurden.

Description

QUERVERWEIS ZU VERBUNDENEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gegenüber der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-064639 vom 6. April 2021. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-064639 ist somit durch Verweisung einbezogen.
STAND DER TECHNIK
Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Ausgaberegelungsvorrichtung, die die Ausgabe von Informationen regelt, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind einschließend Informationen über die Entfernung zu einem Ziel, sowie eine Bereichsmessvorrichtung, umfassend diese Ausgaberegelungsvorrichtung, ein Ausgaberegelungsverfahren und ein Ausgaberegelungsprogramm.
Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
In jüngsten Jahren wurden Entfernungsmessvorrichtungen eingesetzt, die beispielsweise reflektiertes Licht des von einer LED (Leuchtemissionsdiode, eingesetzt als Lichtquelle) hinführend zu einem Messziel ausgestrahlten Lichts empfangen und einen TOF-Sensor (Time-of-Flight) nutzen, der die Entfernung zu einem Messziel misst, um ein Entfernungsbild zu generieren, einschließend Informationen über die Entfernung zum Messziel für jedes Pixel.
Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 ein Verfahren zum Kalibrieren der Koordin aten eines menschlichen Messsystems, bei dem das Koordinatensystem eines mittels einer Ti efenkamera erhaltenen Entfernungsbild als ein Laborkoordinatensystem auf der Grundlage vo n Daten über einen Innenraumebenenabschnitt, der im Entfernungsbild eingeschlossen ist, au sgelegt ist.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP-A 2017-122690
ZUSAMMENFASSUNG
Jedoch wurde beim oben genannten herkömmlichen menschlichen Messsystem das folgende Problem festgestellt:

Obwohl die oben genannte Veröffentlichung ein Verfahren offenbart, bei dem ein Koordinatensystem eines Entfernungsbilds, das mittels einer Tiefenkamera erzielt wurde, auf ein Laborkoordinatensystem kalibriert ist, werden Informationen ausgegeben, die Entfernungsinformationen einschließen, die allen Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, sodass die Menge der ausgegebenen Daten groß sein kann.

Wenn die Menge der auszugebenden Daten groß ist, kann sich die Kommunikationszeit mit dem Host, der die Ausgabe vom System erhält, beispielsweise erhöhen. Die Menge der zu verarbeitenden Daten ist auch groß, wenn die hostseitig empfangenen Daten einer Nachverarbeitung unterliegen, wie dem Erfassen eines spezifischen Ziels, sodass die Nachverarbeitungslast hostseitig größer werden kann.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Ausgaberegelungsvorrichtung bereitzustellen, mit der die Datenmenge in Informationen, die ausgegebene Entfernungsinformationen einschließen, reduziert werden kann, sowie eine Entfernungsmessvorrichtung, umfassend diese Ausgaberegelungsvorrichtung, ein Ausgaberegelungsverfahren und ein Ausgaberegelungsprogramm.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der ersten Erfindung handelt es sich um eine Ausgaberegelungsvorrichtung, die die Ausgabe von Informationen regelt, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind einschließend Informationen über die Entfernung zum Ziel, und die eine Entfernungsinformationenerfassungseinheit und eine Ausgabeinformationenauswahleinheit umfasst. Die Entfernungsinformationenerfassungseinheit erfasst Informationen über die Entfernung zum Ziel gemäß der Reflexionsmenge elektromagnetischer Wellen, die von einer Beleuchtungsvorrichtung hinführend zum Ziel ausgestrahlt werden. Die Ausgabeinformationenauswahleinheit wählt als Ausgabeziel Entfernungsinformationen, die Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, einschließend das Ziel, detektiert auf der Grundlage der Entfernungsinformationen, die von der Entfernungsinformationenerfassungseinheit erfasst wurden.
Dabei wird beispielsweise reflektiertes Licht des von einer LED (Leuchtemissionsdiode) hinführend zu einem Messziel ausgestrahlten Lichts empfangen und Entfernungsinformationen, die den Pixeln eines Entfernungsbilds entsprechen, einschließend ein Ziel, detektiert durch die Nutzung von Informationen über die Entfernung zu einem Messziel, das von einem TOF-Sensor (Time-of-Flight) erfasst wird, der die Entfernung zum Ziel misst, werden als Ausgabeziel ausgewählt.
Diese Ausgaberegelungsvorrichtung kann in einer Entfernungsmessvorrichtung wie einem TOF-Sensor bereitgestellt oder außerhalb einer Entfernungsmessvorrichtung bereitgestellt sein.
Von Beleuchtungsvorrichtungen ausgestrahlte elektromagnetische Wellen schließen beispielsweise Licht im weiteren Sinn ein (ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Infrarotlicht) Y-(Gamma)-Strahlen und Röntgenstrahlen, die eine kürzere Wellenlänge als Licht aufweisen, Mikrowellen, die eine längere Wellenlänge als Licht aufweisen, Sendefunkwellen (Kurzwelle, Mittelwelle, Langwelle), Ultraschallwellen, elastische Wellen, Quantenwellen usw.
Die Entfernungsinformationenerfassungseinheit kann ausgelegt sein, um die Reflexion elektromagnetischer Wellen zu detektieren und Entfernungsinformationen zu berechnen, oder kann ausgelegt sein, um Entfernungsinformationen von einem Entfernungssensor oder dergleichen zu erfassen, der beispielsweise als externe Vorrichtung bereitgestellt ist.
Demzufolge können nur die Entfernungsinformationen, die den Pixeln entsprechen, die ein Ziel einschließen, das auf einer Bodenoberfläche platziert ist, selektiv ausgegeben werden, und die Ausgabe kann geregelt werden, sodass nicht von irgendwelchen Pixelabschnitten ausgegeben wird, die zum Beispiel nur der Bodenoberfläche und nicht irgendeinem Ziel entsprechen.
Folglich kann die Datenmenge in den Informationen, die die Entfernungsinformationen einschließen, die von der Entfernungsmessvorrichtung ausgegeben werden, erheblich reduziert werden.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der zweiten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der ersten Erfindung, zudem umfassend eine Zieldetektionseinheit, die als Ziel ein Objekt detektiert, das eine Höhe von einer Bodenoberfläche aufweist, wenn das Objekt auf Basis der von der Entfernungsinformationenerfassungseinheit erfassten Entfernungsinformationen detektiert wird.
Demzufolge können die Pixel, die die auszugebenden Entfernungsinformationen einschließen, problemlos identifiziert werden, indem als Ziel ein Objekt detektiert wird, das eine Höhe von der Oberfläche aufweist, die als Bodenoberfläche erkannt wird.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der dritten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der ersten oder zweiten Erfindung, zudem umfassend eine Winkelinformationenerfassungseinheit, die Winkelinformationen erfasst, die einem jeden Pixel entsprechen, das im Entfernungsbild eingeschlossen ist.
Dementsprechend wird bei einer Auslegung, in der die Entfernungsmessvorrichtung eine Lichtempfängerlinse (als Lichtempfängereinheit) und einen Bildsensor einschließt, der die Reflexion elektromagnetischer Wellen detektiert, empfangen durch die Lichtempfängerlinse, der Reflexionswinkel der durch die Lichtempfängerlinse einfallenden elektromagnetischen Welle beispielsweise für jedes Pixel des Bildsensors festgestellt, der ein Entfernungsbild generiert, sodass Winkelinformationen, die einem jeden Pixel entsprechen, erfasst werden können.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der vierten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der dritten Erfindung, zudem umfassend eine Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten, die die von der Entfernungsinformationenerfassungseinheit erfassten Entfernungsinformationen auf der Grundlage der von der Winkelinformationenerfassungseinheit erfassten Winkelinformationen in dreidimensionale Koordinaten umwandelt.
Demzufolge können Entfernungsinformationen in dreidimensionale Koordinaten (X, Y, Z) umgewandelt werden, indem Winkelinformationen, die jedem Pixel entsprechen, genutzt werden.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der fünften Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der vierten Erfindung, zudem umfassend eine Ebenendetektionseinheit, die eine Bodenoberfläche detektiert, auf der das Ziel platziert wurde.
Demzufolge kann die Entfernung (Höhe) der Entfernungsmessvorrichtung von der Bodenoberfläche als Referenzwert herangezogen werden, um zu detektieren, ob ein Ziel vorliegt oder nicht, wenn die Bodenoberfläche in einem ersten Schritt detektiert wird, in dem die Entfernung zum Ziel tatsächlich gemessen wird.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der sechsten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der fünften Erfindung, zudem umfassend eine Höhenkalkulationseinheit, die die Montagehöhe einer Entfernungsmessvorrichtung auf Basis der dreidimensionalen Koordinaten berechnet, die von der Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten aus den Entfernungsinformationen für die Bodenoberfläche, detektiert von der Ebenendetektionseinheit, umgewandelt wurden.
Demzufolge wird die Montagehöhe der Entfernungsmessvorrichtung von der Position der Bodenoberfläche berechnet, und die Entfernung (Höhe) der Entfernungsmessvorrichtung von der Bodenoberfläche kann als Referenzwert herangezogen werden, wenn detektiert wird, ob ein Ziel vorhanden ist oder nicht.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der siebten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der sechsten Erfindung, wobei die Höhenkalkulationseinheit als Montagehöhe den Koordinatenwert in Richtung der optischen Achse des erneut erfassten Koordinatenwerts durch Drehen des rechtwinkeligen Koordinatensystems der Entfernungsmessvorrichtung rund um eine Achse in einem Winkel, der durch eine vertikale Linie der Bodenoberfläche geformt ist, detektiert durch die Ebenendetektionseinheit und die optische Achse der Entfernungsmessvorrichtung, berechnet.
Demzufolge kann der Koordinatenwert des erneut erfassten Koordinatenwerts in Richtung der optischen Achse als Montagehöhe der Entfernungsmessvorrichtung berechnet werden, indem das rechtwinkelige Koordinatensystem der Entfernungsmessvorrichtung rund um eine Achse in einem Winkel gedreht wird, der durch eine vertikale Linie der Bodenoberfläche und die optische Achse der Entfernungsmessvorrichtung geformt ist, für die Entfernung zur Bodenoberfläche, gemessen von der Entfernungsmessvorrichtung.
Das heißt beispielsweise, dass die Montagehöhe berechnet werden kann, sodass dieselben Entfernungsinformationen erfasst werden wie wenn die Entfernungsmessvorrichtung Licht gerade nach unten ausstrahlt und das reflektierte Licht empfangen wird, durch Drehung im Winkel, der durch eine vertikale Linie der Bodenoberfläche und der optischen Achse der Entfernungsmessvorrichtung geformt ist, sodass die Z-Achse, die der optischen Achse der Entfernungsmessvorrichtung entspricht, in die Vertikalrichtung zeigt.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der achten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der siebten Erfindung, wobei die Höhenkalkulationseinheit als Montagehöhe den Mittelwert der Koordinatenwerte in Vertikalrichtung aus der Vielzahl von erneut erfassten Koordinatenwerten durch die Drehung des rechtwinkeligen Koordinatensystems der Entfernungsmessvorrichtung rund um eine Achse berechnet.
Demzufolge kann die Montagehöhe der Entfernungsmessvorrichtung von der Bodenoberfläche genau berechnet werden, auch wenn die Bodenoberfläche geringfügige Unebenheiten aufweist, beispielsweise indem der Mittelwert für den Koordinatenwert (Entfernung) von der als Bodenoberfläche erkannten Ebene ermittelt und dieser Mittelwert als Montagehöhe berechnet wird.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der neunten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der achten Erfindung, zudem umfassend eine Koordinatenrotationskalkulationseinheit, die die Rotationskoordinaten berechnet, die durch Drehung der dreidimensionalen Koordinaten, umgewandelt aus den Entfernungsinformationen und den Winkelinformationen in der Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten, um eine Achse erhalten wurden.
Demzufolge kann die Entfernung zum Ziel bei tatsächlicher Messung von Informationen über die Entfernung zum Ziel detektiert werden, indem die Rotationskoordinaten berechnet werden, die durch Drehung der dreidimensionalen Koordinaten, umgewandelt aus den Entfernungsinformationen und den Winkelinformationen, erhalten wurden.
Das heißt, dass es unter Nutzung der berechneten Rotationskoordinaten möglich ist, die Entfernung in Höhenrichtung zu messen, gemessen in einem Zustand der Betrachtung im Wesentlichen direkt über dem Ziel.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der zehnten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der neunten Erfindung, zudem umfassend eine Zieldetektionseinheit, die die Koordinaten in der Höhenrichtung der Rotationskoordinaten, berechnet durch die Koordinatenrotationskalkulationseinheit, mit der Montagehöhe vergleicht, die von der Höhenkalkulationseinheit berechnet wurde, und die, wenn ein Objekt, aufweisend eine Abmessung in der Höhenrichtung, detektiert wird, dieses Objekt als Ziel detektiert.
Demzufolge kann die Montagehöhe zur Bodenoberfläche mit der Höhe des Ziels (Koordinaten in Höhenrichtung) verglichen werden, wodurch einfacher ermittelt werden kann, ob das Objekt das Ziel ist, je nachdem, ob das Objekt eine Abmessung in Höhenrichtung aufweist oder nicht.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der elften Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der zehnten Erfindung, zudem umfassend eine Schwellenwertfestlegungseinheit, die einen spezifischen Schwellenwert festlegt, der bei der Detektion des Ziels durch die Zieldetektionseinheit festgelegt wird.
Demzufolge kann die fehlerhafte Detektion eines Ziels beseitigt werden, indem das Objekt als Ziel detektiert wird, auch wenn der Höhenunterschied größer oder kleiner als ein spezifischer Schwellenwert ist, wenn die Montagehöhe von der Bodenoberfläche mit der Höhe eines Ziels (Koordinate in Höhenrichtung) während der Detektion eines Ziels verglichen wird.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der zwölften Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der zehnten oder elften Erfindung, wobei die Ausgabeinformationenauswahleinheit Entfernungsinformationen für ein jedes Pixel, das das durch die Zieldetektionseinheit detektierte Ziel einschließt, auswählt und ausgibt.
Demzufolge kann die Menge an ausgegebenen Daten erheblich reduziert werden und die Ausgabelast kann verringert werden, indem Entfernungsinformationen, die nur den Pixeln entsprechen, die das Ziel einschließen, aus allen Pixeln des Bildsensors selektiv ausgegeben werden.
Die Entfernungsmessvorrichtung nach der dreizehnten Erfindung umfasst die Ausgaberegelungsvorrichtung nach einer beliebigen der ersten bis zwölften Erfindung, eine Bestrahlungsvorrichtung, die das Ziel mit elektromagnetischen Wellen bestrahlt, und eine Lichtempfängereinheit, die die Reflexionsmenge der von der Beleuchtungsvorrichtung ausgestrahlten elektromagnetischen Welle erkennt.
Wenn die oben erörterte Ausgaberegelungsvorrichtung in einer Entfernungsmessvorrichtung bereitgestellt ist, die eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Lichtempfängereinheit umfasst, ist es demzufolge möglich, eine Entfernungsmessvorrichtung zu erhalten, die Entfernungsinformationen ausgeben kann, die nur den Pixeln entsprechen, die das Ziel einschließen, und nicht alle Pixel des Bildsensors der Lichtempfängereinheit, was die ausgegebene Datenmenge erheblich reduziert.
Bei der Ausgaberegelungsvorrichtung nach der vierzehnten Erfindung handelt es sich um die Ausgaberegelungsvorrichtung nach der dreizehnten Erfindung, zudem umfassend eine Speichereinheit, die mindestens einen der folgenden Werte speichert: Entfernungsinformationen, Winkelinformationen entsprechend einem jedem Pixel, das im Entfernungsbild eingeschlossen ist, rechtwinkeliges Koordinatensystem der Entfernungsmessvorrichtung, Montagehöhe, Rotationskoordinaten, erhalten durch Drehung der aus den Entfernungsinformationen und den Winkelinformationen umgewandelten dreidimensionalen Koordinaten rund um eine Achse, einen Schwellenwert, der bei der Detektion des Ziels herangezogen wird, sowie Koordinatenwerte von auszugebenden Pixeln.
Demzufolge werden Entfernungsinformationen, Winkelinformationen, ein rechtwinkeliges Koordinatensystem, Montagehöhe, Rotationskoordinaten, Schwellenwerte, Koordinatenwerte der auszugebenden Pixel usw. in der Entfernungsmessvorrichtung gespeichert, was bedeutet, dass verschiedene Arten von gespeicherten Daten genutzt werden können, um die Verarbeitung durchzuführen und die Menge der ausgegebenen Daten erheblich zu reduzieren.
Bei der Entfernungsmessvorrichtung nach der fünfzehnten Erfindung handelt es sich um die Entfernungsmessvorrichtung nach der dreizehnten und vierzehnten Erfindung, zudem umfassend eine Ausgabeeinheit, die die Entfernungsinformationen entsprechend den von der Ausgabeinformationenauswahleinheit ausgewählten Pixeln an eine externe Vorrichtung ausgibt.
Demzufolge kann die Datenmenge in den Informationen, die die Entfernungsinformationen einschließen, die von der Entfernungsmessvorrichtung ausgegeben werden, erheblich reduziert werden, indem von der Ausgabeeinheit an die externe Vorrichtung nur die Entfernungsinformationen ausgegeben werden, die den Pixeln entsprechen, hinsichtlich derer festgestellt wurde, dass sie das Ziel einschließen und ausgewählt wurden.
Beim Ausgaberegelungsverfahren nach der sechzehnten Erfindung handelt es sich um ein Ausgaberegelungsverfahren zur Regelung der Ausgabe von Informationen, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind, einschließend Informationen über die Entfernung zum Ziel, wobei das Ausgaberegelungsverfahren einen Schritt zum Erfassen von Entfernungsinformationen und einen Schritt zum Auswählen von Ausgabeinformationen umfasst. Der Schritt zum Erfassen von Entfernungsinformationen beinhaltet das Erfassen von Informationen über die Entfernung zum Ziel gemäß der Reflexionsmenge elektromagnetischer Wellen, die von der Beleuchtungsvorrichtung hinführend zum Ziel ausgestrahlt werden. Der Schritt zum Auswählen von Ausgabeinformationen beinhaltet das Auswählen von Entfernungsinformationen als Ziel, die Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, einschließend das auf der Grundlage der Entfernungsinformationen im Schritt zum Erfassen der Entfernungsinformationen detektierte Ziel.
Dabei wird beispielsweise reflektiertes Licht des von einer LED (Leuchtemissionsdiode) hinführend zu einem Messziel ausgestrahlten Lichts empfangen und Entfernungsinformationen, die den Pixeln eines Entfernungsbilds entsprechen, einschließend ein Ziel, detektiert durch die Nutzung von Informationen über die Entfernung zu einem Messziel, das von einem TOF-Sensor (Time-of-Flight) erfasst wird, der die Entfernung zum Ziel misst, werden als Ausgabeziel ausgewählt.
Dieses Ausgaberegelungsverfahren kann in einer Entfernungsmessvorrichtung wie einem TOF-Sensor durchgeführt oder außerhalb der Entfernungsmessvorrichtung durchgeführt werden.
Von Beleuchtungsvorrichtungen ausgestrahlte elektromagnetische Wellen schließen beispielsweise Licht im weiteren Sinn ein (ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Infrarotlicht) Y(Gamma)-Strahlen und Röntgenstrahlen, die eine kürzere Wellenlänge als Licht aufweisen, Mikrowellen, die eine längere Wellenlänge als Licht aufweisen, Sendefunkwellen (Kurzwelle, Mittelwelle, Langwelle), Ultraschallwellen, elastische Wellen, Quantenwellen usw.
Im Schritt zum Erfassen der Entfernungsinformationen kann die Auslegung so beschaffen sein, dass Entfernungsinformationen berechnet werden, indem die Reflexion elektromagnetischer Wellen detektiert wird, oder die Auslegung kann so beschaffen sein, dass Entfernungsinformationen von einem Entfernungssensor oder dergleichen erfasst werden, der beispielsweise als externe Vorrichtung bereitgestellt ist.
Demzufolge können beispielsweise nur die Entfernungsinformationen, die den Pixeln entsprechen, die ein Ziel einschließen, das auf der Bodenoberfläche platziert ist, selektiv ausgegeben werden, und die Ausgabe kann geregelt werden, sodass sie nicht von irgendwelchen Pixelabschnitten ausgegeben wird, die zum Beispiel nur der Bodenoberfläche und nicht irgendeinem Ziel entsprechen.
Folglich kann die Datenmenge in Informationen, die die Entfernungsinformationen einschließen, die von der Entfernungsmessvorrichtung ausgegeben werden, erheblich reduziert werden.
Beim Ausgaberegelungsprogramm nach der siebzehnten Erfindung handelt es sich um ein Ausgaberegelungsprogramm zur Regelung der Ausgabe von Informationen, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind, das Informationen über die Entfernung zu einem Ziel einschließt, wobei das Ausgaberegelungsprogramm bewirkt, dass ein Computer ein Ausgaberegelungsverfahren durchführt, umfassend einen Schritt zum Erfassen von Entfernungsinformationen und einen Schritt zur Auswahl von Ausgabeinformationen. Der Schritt zum Erfassen von Entfernungsinformationen beinhaltet das Erfassen von Informationen über die Entfernung zum Ziel gemäß der Reflexionsmenge elektromagnetischer Wellen, die von einer Beleuchtungsvorrichtung hinführend zum Ziel ausgestrahlt werden. Der Schritt zum Auswählen von Ausgabeinformationen beinhaltet das Auswählen von Entfernungsinformationen als Ziel, die Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, einschließend das auf der Grundlage der Entfernungsinformationen im Schritt zum Erfassen der Entfernungsinformationen detektierte Ziel.
Dabei wird beispielsweise reflektiertes Licht des von einer LED (Leuchtemissionsdiode) hinführend zu einem Ziel (wie einer Lichtquelle) ausgestrahlten Lichts empfangen und Entfernungsinformationen, die den Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, einschließend das Ziel, detektiert durch die Nutzung der Informationen über die Entfernung zum Ziel, das von einem TOF-Sensor (Time-of-Flight) erfasst wird, der die Entfernung zum Messziel misst, werden als Ausgabeziel ausgewählt.
Das Ausgaberegelungsprogramm kann beispielsweise von einer CPU in einer Entfernungsmessvorrichtung wie einem TOF-Sensor gelesen und ausgeführt werden oder von einer CPU einer externen Vorrichtung einer Entfernungsmessvorrichtung gelesen und ausgeführt werden usw.
Von Beleuchtungsvorrichtungen ausgestrahlte elektromagnetische Wellen schließen beispielsweise Licht im weiteren Sinn ein (ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Infrarotlicht) Y-(Gamma)-Strahlen und Röntgenstrahlen, die eine kürzere Wellenlänge als Licht aufweisen, Mikrowellen, die eine längere Wellenlänge als Licht aufweisen, Sendefunkwellen (Kurzwelle, Mittelwelle, Langwelle), Ultraschallwellen, elastische Wellen, Quantenwellen usw.
Im Schritt zum Erfassen der Entfernungsinformationen kann die Auslegung so beschaffen sein, dass Entfernungsinformationen berechnet werden, indem die Reflexion elektromagnetischer Wellen detektiert wird, oder die Auslegung kann so beschaffen sein, dass Entfernungsinformationen von einem Entfernungssensor oder dergleichen erfasst werden, der beispielsweise als externe Vorrichtung bereitgestellt ist.
Demzufolge können nur die Entfernungsinformationen, die den Pixeln entsprechen, die ein Ziel einschließen, das auf einer Bodenoberfläche platziert ist, selektiv ausgegeben werden, und die Ausgabe kann geregelt werden, sodass nicht von irgendwelchen Pixelabschnitten ausgegeben wird, die zum Beispiel nur der Bodenoberfläche und nicht irgendeinem Ziel entsprechen.
Folglich kann die Datenmenge in Informationen, die die Entfernungsinformationen einschließen, die von der Entfernungsmessvorrichtung ausgegeben werden, erheblich reduziert werden.
(WIRKUNGEN)
Mit der Entfernungsmessvorrichtung nach dieser Erfindung kann die Datenmenge in Informationen, die ausgegebene Entfernungsinformationen einschließen, reduziert werden.
Figurenliste

1 zeigt eine Schrägansicht einer externen Auslegung des Entfernungsmessgeräts nach einer Ausführungsform dieser Erfindung.
2 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm der Entfernungsmessvorrichtung aus 1.
3 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm, geformt in der Regelungseinheit der Entfernungsmessvorrichtung aus 2.
4 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung des Kalkulationsprinzips der Entfernung zum Ziel, der mittels TOF-Verfahren berechnet wird, eingeschlossen in der Entfernungsmessvorrichtung aus 2.
5 zeigt ein Diagramm einer Positionsbeziehung zwischen der Entfernungsmessvorrichtung aus 1 und einem auf einer Bodenoberfläche platzierten Ziel.
6 zeigt ein Diagramm eines rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformats, bei dem das rechtwinkelige Koordinatenformat (dreidimensionale Koordinaten) der Entfernungsmessvorrichtung aus 5 in einem Winkel θ um die X-Achse gedreht wurde.
7 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung der Umwandlung in das rechtwinkelige Koordinatenformat aus 6.
8 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung der Umwandlung in das rechtwinkelige Koordinatenrotationsformat aus 6.
9 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung der Positionsbeziehung zwischen der Entfernungsmessvorrichtung aus 1 und einem auf einer Bodenoberfläche platzierten Ziel in einem rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat.
10 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung der Positionsbeziehung zwischen der Entfernungsmessvorrichtung aus 1 und einem in der Bodenoberfläche ausgebildeten Loch in einem rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat.
11 zeigt ein Diagramm mit der Darstellung der Positionsbeziehung zwischen der Entfernungsmessvorrichtung aus 1 und einer Neigung auf der Bodenoberfläche in einem rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung des Ablaufs der Kalibrierungsverarbeitung, die vor der tatsächlichen Messung durchgeführt wird, im Rahmen der Durchführung des Ausgaberegelungsverfahrens, das von der Entfernungsmessvorrichtung aus 1 durchgeführt wird.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung des Ablaufs der Verarbeitung während der tatsächlichen Entfernungsmessung im Rahmen der Durchführung des Ausgaberegelungsverfahrens, das von der Entfernungsmessvorrichtung aus 1 durchgeführt wird.
14 zeigt ein Ablaufdiagramm mit der detaillierten Darstellung des Ablaufs der Detektion eines Ziels (Objekts), das auf einer Bodenoberfläche platziert ist, bei der Durchführung von Schritt S25 aus 13.
15 zeigt ein Ablaufdiagramm der Detektion eines Lochs in der Bodenoberfläche aus 10 im Verarbeitungsschritt S25 aus 13 und
16 zeigt ein Ablaufdiagramm der Neigungsdetektion aus 11 im Verarbeitungsschritt S25 aus 13.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsform 1
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 16 wird eine Entfernungsmessvorrichtung 20, umfassend eine Regelungseinheit (Ausgaberegelungsvorrichtung) 10 nach einer Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben.
(1) Auslegung der Entfernungsmessvorrichtung 20
Gemäß der Darstellung in 1 wird mit der Entfernungsmessvorrichtung 20 nach dieser Ausführungsform das reflektierte Licht des Lichts L1 (Beispiel für elektromagnetische Wellen), das von einer Beleuchtungsvorrichtung 21, die auf der Oberfläche eines Hauptkörpers 20a bereitgestellt ist, hinführend zu einem Ziel 30 ausgestrahlt wird, von einem Bildsensor 23 mittels einer Lichtempfängerlinse 22 empfangen, um Entfernungsinformationen zu erfassen, die je nach der Laufzeit des Lichts von der Ausstrahlung des Lichts L1 bis zu dessen Empfang berechnet werden.
Gemäß der Darstellung in 2 umfasst die Entfernungsmessvorrichtung 20 die Beleuchtungsvorrichtung 21, die Lichtempfängerlinse 22, den Bildsensor 23, eine Regelungseinheit (Ausgaberegelungsvorrichtung) 10, eine Speichereinheit 25 und eine Ausgabeeinheit 26.
Die Beleuchtungsvorrichtung 21 besitzt beispielsweise eine LED und bestrahlt das Ziel 30 mit Licht der gewünschten Wellenlänge. Die Beleuchtungsvorrichtung 21 ist mit einer Projektionslinse (nicht dargestellt) versehen, die das von der LED ausgestrahlte Licht sammelt und in die Richtung des Ziels 30 führt.
Die Lichtempfängerlinse 22 ist bereitgestellt, um das Licht zu empfangen, das von der Beleuchtungsvorrichtung 21 hinführend zum Ziel 30 ausgestrahlt und vom Ziel 30 reflektiert wird, und leitet dieses reflektierte Licht zum Bildsensor 23.
Der Bildsensor 23 besitzt eine Vielzahl von Pixeln, wobei ein jedes dieser Pixel das von der Lichtempfängerlinse 22 empfangene reflektierte Licht empfängt, und überträgt ein photoelektrisch konvertiertes elektrisches Signal an die Regelungseinheit 10. Zudem wird ein elektrisches Signal, das der empfangenen Menge reflektierten, vom Bildsensor 23 erkannten Lichts entspricht, von der Regelungseinheit 10 genutzt, um Entfernungsinformationen für ein jedes Pixel zu berechnen.
Gemäß der Darstellung in 2 ist die Regelungseinheit 10 mit der Beleuchtungsvorrichtung 21, dem Bildsensor 23 und der Speichereinheit 25 verbunden. Die Regelungseinheit 10 liest ein Beleuchtungsregelungsprogramm, das in der Speichereinheit 25 gespeichert ist, und regelt die Beleuchtungsvorrichtung 21, die das Ziel 30 mit Licht bestrahlt. Genauer gesagt regelt die Regelungseinheit 10 die Beleuchtungsvorrichtung 21, sodass das optimale Licht je nach den Eigenschaften des Ziels ausgestrahlt wird wie der Entfernung zum mit dem Licht zu bestrahlenden Ziel 30, die Ausgestaltung und die Farbe.
Die Regelungseinheit 10 berechnet auch Informationen über die Entfernung zum Ziel 30 für ein jedes Pixel auf Basis des elektrischen Signals, das einem jeden Pixel entspricht und vom Bildsensor 23 empfangen wird.
Das Prinzip der Messung der Entfernung zum Ziel 30 mit der Entfernungsmessvorrichtung 20 wird weiter unten im Detail beschrieben.
Gemäß der Darstellung in 2 ist die Speichereinheit 25 mit der Regelungseinheit 10 verbunden und speichert ein Regelungsprogramm zur Regelung der Beleuchtungsvorrichtung 21 und des Bildsensors 23, der Menge des vom Bildsensor 23 erkannten reflektierten Lichts, der Lichtempfangszeit, der Entfernungsinformationen, die basierend auf der Menge reflektierten Lichts und sonstiger derartiger Daten berechnet werden. Darüber hinaus speichert die Speichereinheit 25 Entfernungsinformationen, Winkelinformationen, das rechtwinkelige Koordinatensystem, Montagehöhen, Rotationskoordinaten, Schwellenwerte, auszugebende Pixel-Koordinatenwerte und sonstige derartige Informationen, die unten beschrieben sind.
Die Ausgabeeinheit 26 gibt an eine externe Vorrichtung Entfernungsinformationen aus, die den von der Ausgabeinformationenauswahleinheit 19 ausgewählten Pixeln (siehe 3) (unten erörtert) entsprechen.
Die Entfernungsinformationen, die einem jeden von der Ausgabeeinheit 26 ausgegebenen Pixel entsprechen, sind auf Informationen begrenzt, die einigen der ausgewählten Pixel, jedoch nicht allen Pixeln entsprechen. Deswegen kann die Ausgabelast reduziert werden und auch die Nachverarbeitungslast auf der externen Vorrichtung, die das Ausgabebestimmungsziel ist, kann verringert werden.
(2) Auslegung der Regelungseinheit 10
Gemäß der Darstellung in 3 umfasst die Regelungseinheit 10 eine Entfernungskalkulationseinheit (Entfernungsinformationenerfassungseinheit) 11, eine Winkelinformationenerfassungseinheit 12, eine Einheit zur Umwandlung dreidimensionaler Koordinaten 13, eine Ebenendetektionseinheit 14, eine Höhenkalkulationseinheit 15, eine Koordinatenrotationskalkulationseinheit 16, eine Schwellenwertfestlegungseinheit 17, eine Zieldetektionseinheit 18 und eine Ausgabeinformationenauswahleinheit 19.
Die Entfernungskalkulationseinheit 11 berechnet Informationen zur Entfernung zum Ziel 30 entsprechend einem jeden Pixel eines Graustufenbilds, das vom Bildsensor 23 auf Basis des TOF-(Time-of-Flight)-Entfernungsmessungsprinzips (unten erörtert) akquiriert wird.
Die Winkelinformationenerfassungseinheit 12 erfasst Winkelinformationen, die einem jeden Pixel entsprechen, wenn der Einfallwinkel des reflektierten Lichts auf ein Subjekt für eine jede der Vielzahl von Pixeln festgestellt wird, aus denen das Entfernungsbild besteht, das vom Bildsensor 23 generiert wird, der das reflektierte Licht mittels der Lichtempfängerlinse 22 empfängt.
Die Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten 13 wandelt die Entfernungsinformationen, die von der Entfernungskalkulationseinheit 11 erfasst wurden, in dreidimensionale Koordinaten (X, Y, Z) in einem rechtwinkeligen Koordinatenformat auf Basis der Winkelinformationen um, die von der Winkelinformationenerfassungseinheit 12 (siehe 7) erfasst wurden.
Die Ebenendetektionseinheit 14 detektiert eine Bodenoberfläche FL durch Identifizieren des Pixelbereichs, der die Bodenoberfläche FL detektiert, auf der das Ziel 30 platziert wurde, als Referenz bei der Messung der Entfernung zum Ziel 30 (Kalibrierungsverarbeitung).
Die Höhenkalkulationseinheit 15 berechnet die Montagehöhe h der Entfernungsmessvorrichtung 20 von der Bodenoberfläche FL auf Basis der dreidimensionalen Koordinaten (X, Y, Z), die von der Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten 13 aus den Entfernungsinformationen (Höhe) an der Bodenoberfläche FL umgewandelt wurden, detektiert von der Ebenendetektionseinheit 14. Insbesondere berechnet die Höhenkalkulationseinheit 15 den Koordinatenwert Zr in Richtung der optischen Achse als Montagehöhe h (siehe 6) aus den Koordinatenwerten (X, Yr, Zr), die durch die Drehung des rechtwinkeligen Koordinatensystems (X, Y, Z) der Entfernungsmessvorrichtung 20 rund um eine Achse im Winkel θ, der durch eine vertikale Linie der Bodenoberfläche FL und der optischen Achse der Entfernungsmessvorrichtung 20 geformt ist, erneut erfasst wurden.
In dieser Ausführungsform berechnet die Höhenkalkulationseinheit 15 als Montagehöhe h den Mittelwert der Koordinatenwerte in der Z-Richtung einer Vielzahl von Koordinatenwerten (Xr, Yr, Zr), die neu erfasst wurden, indem das rechtwinkelige Koordinatensystem (X, Y, Z) der Entfernungsmessvorrichtung 20 um eine Achse gedreht wurde.
Die Koordinatenrotationskalkulationseinheit 16 berechnet Rotationskoordinaten (rechtwinkeliges Koordinatenrotationsformat), die erhalten wurden, indem die dreidimensionalen Koordinaten (rechtwinkeliges Koordinatenformat), die aus den Entfernungsinformationen und den Winkelinformationen in der Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten 13 umgewandelt wurden (siehe 6), gedreht wurden.
Die Schwellenwertfestlegungseinheit 17 legt einen spezifischen Schwellenwert fest, der bei der Detektion des Ziels 30 durch die Zieldetektionseinheit 18 verwendet wird. Der von der Schwellenwertfestlegungseinheit 17 festgelegte Schwellenwert kann angemessen auf unterschiedliche Werte je nach Form, Ausgestaltung, Größe usw. des detektierten Ziels 30 festgelegt werden.
Die Zieldetektionseinheit 18 vergleicht die Z-Koordinate in Höhenrichtung der Rotationskoordinaten, berechnet von der Koordinatenrotationskalkulationseinheit 16, mit der von der Höhenkalkulationseinheit 15 berechneten Montagehöhe, und wenn ein Objekt, das eine Abmessung in Höhenrichtung aufweist, detektiert wird, wird dieses Objekt als auf der Bodenoberfläche FL platziertes Ziel 30 detektiert.
Die Ausgabeinformationenauswahleinheit 19 wählt nur Entfernungsinformationen, die den Pixeln einschließend das Ziel 30 entsprechen, aus der Vielzahl von Pixeln, die das Entfernungsbild darstellen, das das Ziel 30 einschließt, detektiert auf Basis der von der Entfernungskalkulationseinheit 11 berechneten Entfernungsinformationen aus und gibt diese als Ausgabeziel aus.
Von der Entfernungsmessvorrichtung 20 genutztes Entfernungsmessprinzip
Das Prinzip, mittels dessen die Entfernungsmessvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform die Entfernung zu einem Ziel misst, wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Das heißt, dass die Regelungseinheit 10 (Entfernungskalkulationseinheit 11) der Entfernungsmessvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform die Entfernung zum Ziel 30 auf Basis der Phasendifferenz Φ (siehe 4) zwischen der projizierten Welle von von der Beleuchtungsvorrichtung 21 abgestrahltem Licht und der vom Bildsensor 23 empfangenen Lichtwelle berechnet.
Hier ist die Phasendifferenz Φ durch den folgenden relationalen Ausdruck (1) dargestellt. $Φ = atan (y / x)$
(wobei x = a2 - a0, y = a3 - a1 ist, und a0 bis a3 Amplituden an Punkten sind, an denen die empfangene Welle viermal in 90-Grad-Intervallen abgetastet wurde)
Die Umwandlungsformen von der Phasendifferenz Φ in die Entfernung D ist durch die folgende relationale Formel dargestellt (2). $D = (c / (2 \times f_{LED})) \times (Φ / 2 π) + D_{OFFSET}$
(wobei c die Lichtgeschwindigkeit (≈ 3 × 10⁸ m/s), f_LED die Frequenz der LEDprojizierten Lichtwelle und D_OFFSET der Entfernungsversatz ist)
Wenn demzufolge das reflektierte Licht des von der Beleuchtungsvorrichtung 21 ausgegebenen Lichts empfangen wird und dessen Phasendifferenzen verglichen werden, kann die Entfernungskalkulationseinheit 11 die Lichtgeschwindigkeit c verwenden, um einfach die Entfernung zum Ziel 30 zu berechnen.
Verarbeitung zur Auswahl des Ausgabeziels
Die Art und Weise, wie die Regelungseinheit 10 der Entfernungsmessvorrichtung 20 in dieser Ausführungsform das Ausgabeziel auswählt, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In dieser Ausführungsform kann gemäß der Darstellung in 5 davon ausgegangen werden, dass die Entfernungsmessvorrichtung 20 am oberen Ende eines Pfostens P1 angebracht ist, der die Höhe h aufweist und auf der Bodenoberfläche FL an einem Montagewinkel schräg abwärts gerichtet montiert ist und dass ein Ziel 30 auf der Bodenoberfläche FL platziert wurde.
In diesem Fall berechnet die Entfernungsmessvorrichtung 20 die Entfernung zu einem Objekt (Ziel 30, Bodenoberfläche FL usw.), das in allen Pixeln des Bildsensors 23 dargestellt ist, und speichert dreidimensionale Koordinaten (X, Y, Z) mit der Entfernungsmessvorrichtung 20 als Nullpunkt) als einem jeden Pixel entsprechende Entfernungsinformationen.
Die Entfernungsmessvorrichtung 20 dieser Ausführungsform führt die folgende Ausgaberegelungsverarbeitung durch, um selektiv nur die Entfernungsinformationen für die Pixel auszugeben, die der Position entsprechen, an der sich das Ziel 30 befindet, aus den Entfernungsinformationen entsprechend einem jeden dieser Pixel.
Zunächst führt die Entfernungsmessvorrichtung 20 im Rahmen einer einleitenden Vorbereitung eine Kalibrierung durch, um die Montagehöhe h von der Bodenoberfläche FL zu berechnen.
Gemäß der Darstellung in 5 misst die Entfernungsmessvorrichtung 20 insbesondere die Entfernung über der Bodenoberfläche FL im rechtwinkeligen Koordinatensystem (X, Y, Z) und erfasst die Messergebniskoordinatenwerte (X, Y, Z) an jedem Pixel.
Anschließend führt die Entfernungsmessvorrichtung 20 eine Ebenendetektion bezüglich des erfassten Ergebnisses innerhalb des identifizierten Pixelbereichs durch und ermittelt Koeffizienten a, b, c und d der Gleichung aX + bY + cZ + d = 0 der Ebene α.
Die Ebenendetektion und die Ableitung von a, b, c und d können durchgeführt werden, indem eine bestehende Technik genutzt wird. Beispielsweise können sie ermittelt werden, indem der Abtastcode der Ebenendetektion (Ebenenmodellsegmentierung) aus Point Cloud Library genutzt wird (siehe
http://pointclouds.org/documentation/tutorials/planar_segmentation.html etc.).
Anschließend ermittelt die Entfernungsmessvorrichtung 20 den Winkel θ, der durch eine vertikale Linie der Bodenoberfläche FL und der Z-Achse des rechtwinkeligen Koordinatensystems der Entfernungsmessvorrichtung 20 geformt ist.
Hier wird der Winkel Θ, der durch die Ebene α gemäß der Darstellung in 6 und die Z-Achse (z + t = 0) des rechtwinkeligen Koordinatensystems der Entfernungsmessvorrichtung 20 geformt ist, anhand des folgenden relationalen Ausdrucks (1) ermittelt. $θ = cos - 1 (| a \times 0 + b \times 0 + c \times 1 | \div ((a^{2} + b^{2} + c^{2}) 1 / 2 \times (0^{2} + 0^{2} + 1^{2})))$
Wenn die Entfernung erneut mit dem rechtwinkeligen Koordinatenrotationssystem, erhalten durch die Rotation des rechtwinkeligen Koordinatensystems um θ Grad rund um die X-Achse, erneut gemessen wird, werden die Koordinatenwerte der Messergebnisse (Xr, Yr, Zr) des rechtwinkeligen Koordinatenrotationssystems an jedem Pixel erhalten.
Anschließend berechnet die Entfernungsmessvorrichtung 20 den Zr-Mittelwert im Ebenenbereich, in dem die Ebene α detektiert wurde, und berechnet diesen Mittelwert als Höhe h von der Bodenoberfläche FL.
Die Verarbeitung zur Umwandlung des gemessenen Werts der Entfernung an jedem Pixel des Bildsensors 23 in dreidimensionale Koordinaten auf Basis von Winkelinformationen wird nun unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Gemäß der Darstellung in 7 wandelt die Entfernungsmessvorrichtung 20 den gemessenen Wert r der Entfernung entsprechend einem jeden Pixel in die dreidimensionalen Koordinaten X, Y und Z unter Verwendung der Winkel θ und φ.
Die in 7 dargestellten Werte r, 0, und φ sowie X, Y und Z sind wie folgt definiert: $X = r \times sin θ cos φ$
$Y = r \times sin θ sin φ$
$Z = r \times cos θ$
(Der gemessene Wert r ist die Größe des Entfernungsvektors r, der Winkel θ ist der durch die Richtung des Entfernungsvektors r und der Z-Achse geformte Winkel und die Winkelinformationen φ entsprechen dem Winkel, der durch den Projektionsvektor des Entfernungsvektors r auf die X-Y-Ebene und die X-Achse geformt ist.)
Im Folgenden ist die Verarbeitung, um die dreidimensionalen Koordinaten (X, Y, Z), die durch die Umwandlung der gemessenen Entfernungswerte entsprechend einem jeden Pixel jeweils rund um die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse erhalten wurden, und deren Umwandlung in ein rechtwinkeliges Koordinatensystem unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Die Entfernungsmessvorrichtung 20 gibt Rotationswinkel rund um die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse an und nutzt den folgenden relationalen Ausdruck (2), um die Koordinatenwerte Xr, Yr und Zr nach der Rotation unter Bezugnahme auf die Koordinaten X, Y und Z aller Pixel zu berechnen.
[Erste mathematische Formel] $[\begin{matrix} X r \\ Y r \\ Z r \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & cos θ x & sin θ x \\ 0 & - sin θ x & cos θ x \end{matrix}] \times [\begin{matrix} cos θ y & 0 & - sin θ y \\ 0 & 1 & 0 \\ sin θ y & 0 & cos θ y \end{matrix}] \times [\begin{matrix} cos θ z & sin θ z & 0 \\ - sin θ z & cos θ z & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix}] \times [\begin{matrix} X o \\ Y o \\ Z o \end{matrix}]$
Gemäß der Darstellung in 8 betragen die Koordinaten nach der Drehung (Xr, Yr, Zr) = (0,0,1), wenn die dreidimensionalen Koordinatenwerte eines bestimmten Pixels (X, Y, Z) = (0, 1, 0) betragen und 90-Grad-Drehungen um die X-Achse, jedoch keine Drehung um die Y-Achse oder die Z-Achse vorliegen.
Nachdem die Montagehöhe h der Entfernungsmessvorrichtung 20 mittels der oben beschriebenen Kalibrierungsverarbeitung ermittelt wurde, wird die Entfernung zum Ziel 30 tatsächlich gemäß der Darstellung in 9 gemessen.
Das heißt, dass die Entfernung im rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat, gedreht um θ rund um die X-Achse gemessen wird und die Messergebnisse (Xr, Yr, Zr) für die Entfernung an jedem Pixel des Bildsensors 23 erfasst werden.
An diesem Punkt wird in der Entfernungsmessvorrichtung 20 ein spezifischer Schwellenwert S1 zum Detektieren des Ziels 30 von der Schwellenwertfestlegungseinheit 17 festgelegt.
Anschließend vergleicht die Entfernungsmessvorrichtung 20 den Wert von Zr in den als Messergebnis erfassten Koordinaten (Xr, Yr, Zr) mit dem Wert der Montagehöhe h, die bei der Kalibrierungsverarbeitung berechnet wurde, und wenn der Unterschied zwischen den zwei Werten den spezifischen Schwellenwert S1 überschreitet, wird festgestellt, dass das Ziel 30 in diesem Pixel enthalten ist, und die Messergebniskoordinaten (Xr, Yr, Zr), die diesem Pixel entsprechen, werden als Ausgabeziel ausgewählt.
In der Entfernungsmessvorrichtung 20 dieser Ausführungsform gemäß der Darstellung in 9 wird beispielsweise das auf der Bodenoberfläche FL platzierte Ziel 30 erfasst, und Informationen über die Entfernung zu diesem Ziel 30 werden ausgewählt und ausgegeben.
An diesem Punkt wird der Schwellenwert S1 als der Schwellenwert zum Detektieren des auf der Bodenoberfläche FL platzierten Ziels 30 festgelegt.
Dann wird unter Fokussierung auf Zr der Entfernungsmessergebnisse (Xr, Yr, Zr), die im rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat erhalten wurden, der Unterschied (h - Zr) für ein jedes der Pixel des Bildsensors 23 berechnet.
Wenn der Unterschied (h - Zr) > S1, wird festgestellt, dass sich das Ziel 30 an dieser Pixelposition befindet, und die diesem Pixel entsprechenden Entfernungsinformationen werden ausgewählt und ausgegeben.
Mit der Entfernungsmessvorrichtung 20 dieser Ausführungsform werden gemäß der obigen Beschreibung Entfernungsinformationen und Winkelinformationen zu durch das TOF-Verfahren erfassten Ziel 30 genutzt, um die gemessenen Entfernungsinformationen in das rechtwinkelige Koordinatenrotationsformat umzuwandeln. Dann vergleicht die Entfernungsmessvorrichtung 20 die Montagehöhe h mit dem Zr-Wert, was erlaubt, dass Positionen, an denen sich das Objekt befindet (wenn der Unterschied zwischen der Bodenoberfläche FL und der Höhe gleich oder größer des spezifischen Schwellenwerts S1 ist), von Positionen auf der Bodenoberfläche unterschieden werden können, an denen sich kein Objekt befindet, sodass eine Position, an der sich das Objekt befindet, als ein Pixel, an dem sich das Ziel 30 befindet, detektiert werden können.
Wenn demzufolge nur Entfernungsinformationen, die den Pixeln entsprechen, an denen das Ziel 30 detektiert wird, ausgewählt und ausgegeben werden, wird die Ausgabe unnötiger Informationen wie Informationen über die Entfernung zu Positionen der Bodenoberfläche ohne irgendein Ziel 30 vermieden, sodass die Datenmenge, die ausgegeben wird, erheblich reduziert werden kann.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 10 die Verarbeitung beschrieben, wenn das unter Nutzung von Entfernungsinformationen gemäß der obigen Beschreibung detektierte Ziel ein Loch 130a ist, das in der Bodenoberfläche FL ausgebildet ist.
Gemäß der Darstellung in 10 wird das in der Bodenoberfläche FL ausgebildete Loch 130a detektiert, und nur das Entfernungsmessergebnis für dieses Loch wird ausgewählt und ausgegeben.
Nachdem insbesondere die Montagehöhe h der Entfernungsmessvorrichtung 20 mittels der oben beschriebenen Kalibrierungsverarbeitung ermittelt wurde, wird die Entfernung zum Ziel (Loch 130a) tatsächlich gemäß der Darstellung in 10 gemessen.
Das heißt, dass die Entfernung im rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat, gedreht um θ rund um die X-Achse gemessen wird und die Messergebnisse (Xr, Yr, Zr) für die Entfernung an jedem Pixel des Bildsensors 23 erfasst werden.
An diesem Punkt wird in der Entfernungsmessvorrichtung 20 ein spezifischer Schwellenwert S2 zum Detektieren des Lochs 130a von der Schwellenwertfestlegungseinheit 17 festgelegt.
Anschließend vergleicht die Entfernungsmessvorrichtung 20 den Wert von Zr in den Koordinaten (Xr, Yr, Zr) aller als Messergebnis erfassten Pixel mit dem Wert der Montagehöhe h, die bei der Kalibrierungsverarbeitung berechnet wurde, und wenn der Unterschied (h - Zr) unter dem spezifischen Schwellenwert S2 liegt, wird festgestellt, dass das Loch 130a in diesem Pixel enthalten ist, und die Messergebniskoordinaten (Xr, Yr, Zr), die diesem Pixel entsprechen, werden als Ausgabeziel ausgewählt.
Dadurch kann die Position, an der sich das Loch 130a befindet, leicht als Zustand der Bodenoberfläche FL erfasst werden, und wenn nur Entfernungsinformationen, die den Pixeln entsprechen, an denen das Loch 130a detektiert wird, ausgewählt und ausgegeben werden, wird die Ausgabe unnötiger Informationen wie Informationen über die Entfernung zu Positionen der Bodenoberfläche ohne das Loch 130a vermieden, sodass die Datenmenge, die ausgegeben wird, erheblich reduziert werden kann.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 11 das Verarbeiten beschrieben, wenn das unter Nutzung von Entfernungsinformationen gemäß der obigen Erörterung detektierte Ziel eine Neigung 130b ist, die in der Bodenoberfläche FL ausgebildet ist und deren Höhe sich verändert.
Gemäß der Darstellung in 11 wird die Neigung 130b, deren Höhe sich auf der Bodenfläche FL verändert, detektiert, und nur dieses Entfernungsmessergebnis wird ausgewählt und ausgegeben.
Nachdem insbesondere die Montagehöhe h der Entfernungsmessvorrichtung 20 mittels der oben beschriebenen Kalibrierungsverarbeitung ermittelt wurde, wird die Entfernung zum Objekt (Neigung 130b) tatsächlich gemäß der Darstellung in 11 gemessen.
Das heißt, dass die Entfernung im rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat, gedreht um θ rund um die X-Achse gemessen wird und die Messergebnisse (Xr, Yr, Zr) für die Entfernung an jedem Pixel des Bildsensors 23 erfasst werden.
An diesem Punkt wird mit der Entfernungsmessvorrichtung 20 ein spezifischer Schwellenwert S3 zum Detektieren der Neigung 130b von der Schwellenwertfestlegungseinheit 17 festgelegt.
Dann ermittelt die Entfernungsmessvorrichtung 20 die Veränderungsmenge zwischen angrenzenden oberen, unteren, linken und rechten Pixeln (ΔZr/ΔXr) + (ΔZr/ΔYr) mit Fokus auf dem Wert von Zr unter den Koordinaten (Xr, Yr, Zr) aller Pixel, die als Messergebnisse erfasst wurden.
Wenn (ΔZr/ΔXr) + (ΔZr/ΔYr) über dem spezifischen Schwellenwert S3 liegt, wird festgestellt, dass die Neigung 130b in diesem Pixel eingeschlossen ist, und das Messergebnis, das diesem Pixel entspricht, wird ausgewählt und ausgegeben.
Wenn nur die Entfernungsinformationen, die den Pixeln entsprechen, an denen die Neigung 130b detektiert wird, als Zustand der Bodenoberfläche FL ausgewählt und ausgegeben werden, vermeidet dies folglich die Ausgabe unnötiger Informationen wie Informationen über die Entfernung zu Positionen der Bodenoberfläche FL, an denen die Neigung 130b nicht vorhanden ist, und die Menge der Ausgabedaten kann erheblich reduziert werden.
Verarbeitungsablauf beim Ausgaberegelungsverfahren
Die Entfernungsmessvorrichtung 20 dieser Ausführungsform führt das Ausgaberegelungsverfahren nach den in den 12 bis 16 mit den obigen Komponenten dargestellten Ablaufdiagrammen durch.
Das heißt, dass die Kalibrierungsverarbeitung gemäß der obigen Erörterung in 12 als Schritt durchgeführt wird, bevor die Entfernung zum Ziel 30 tatsächlich gemessen wird.
In Schritt S11 berechnet die Entfernungskalkulationseinheit 11 der Entfernungsmessvorrichtung 20 Entfernungsinformationen aus den Informationen über den Phasenunterschied an allen Pixeln des Bildsensors 23.
Anschließend wandelt in Schritt S12 die Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten 13 Entfernungsinformationen in dreidimensionale Koordinaten (X, Y, Z) im rechtwinkeligen Koordinatenformat um, auf der Grundlage von Entfernungsinformationen für jedes in Schritt S11 berechnete Pixel und der Winkelinformationen, die einem jeden Pixel entsprechen, die von der Winkelinformationenerfassungseinheit 12 erfasst wurden.
Anschließend führt die Ebenendetektionseinheit 14 in Schritt S13 die Ebenendetektionsverarbeitung über einen spezifischen Ebenenbereich auf der Bodenoberfläche FL durch, auf der die Entfernungsmessvorrichtung 20 montiert ist.
Anschließend berechnet die Höhenkalkulationseinheit 15 in Schritt S14 den Winkel θ (siehe 6), der durch die Z-Achse der dreidimensionalen Koordinaten der Entfernungsmessvorrichtung 20 und eine vertikale Linie der Bodenoberfläche FL geformt ist.
Anschließend berechnet die Koordinatenrotationskalkulationseinheit 16 in Schritt S15 die Koordinaten (Xr, Yr, Zr) im rechtwinkeligen Koordinatenrotationsformat, erhalten durch Drehung der dreidimensionalen Koordinaten um drei Achsen im benannten Winkel θ an allen Pixeln.
Anschließend ermittelt die Höhenkalkulationseinheit 15 in Schritt S16 den Mittelwert von Zr in einem spezifischen Ebenenbereich der Bodenoberfläche FL und legt diesen als Montagehöhe h fest.
Mit der Entfernungsmessvorrichtung 20 dieser Ausführungsform ist das Ergebnis der obigen Verarbeitung, dass die Kalibrierungsverarbeitung als einleitende Phase für das Messen der Entfernung zum tatsächlichen Ziel 30 durchgeführt und die Montagehöhe h der Entfernungsmessvorrichtung 20 festgelegt wird, die als Referenzwert dient, der herangezogen wird, um die Position des Ziels 30 zu detektieren.
Gemäß der Darstellung in 13 wird dann nach der in 12 dargestellten Kalibrierungsverarbeitung ein Schritt zum Messen der Entfernung zum tatsächlichen Ziel 30 durchgeführt.
Das heißt, dass die Entfernungskalkulationseinheit 11 in Schritt S21 die Phasendifferenzinformationen nutzt, die für alle Pixel des Bildsensors 23 erfasst wurden, um Informationen über die Entfernung zum Ziel zu berechnen, die einer jeden Vielzahl von Pixeln entsprechen.
Anschließend wandelt in Schritt S22 die Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten 13 die für alle Pixel des Bildsensors 23 berechneten Entfernungsinformationen in dreidimensionale Koordinaten (X, Y, Z) im rechtwinkeligen Koordinatenformat um, auf der Grundlage der Winkelinformationen für jedes Pixel, die von der Winkelinformationenerfassungseinheit 12 erfasst wurden.
Anschließend dreht die Koordinatenrotationskalkulationseinheit 16 in Schritt S23 die dreidimensionalen Koordinaten, die allen Pixeln entsprechen, in einem spezifischen Winkel θ um die drei Achsen X, Y und Z und berechnet die Rotationskoordinaten (Xr, Yr, Zr).
Anschließend werden in Schritt S24 für alle Pixel des Bildsensors 23 die Werte i = 0 und j = 0 festgelegt, um jeweils einzeln zu bestätigen, ob ein Pixel auszugebende Entfernungsinformationen besitzt oder nicht, zum Beispiel um vom unteren linken Ende aller Pixel des Bildsensors 23 zu starten.
Anschließend wird der Z-Achsen-Koordinatenwert Zr in Schritt S25 nach der Drehung eines Pixels (i, j) mit der Montagehöhe h verglichen, und die Koordinaten (Xr, Yr, Zr) eines jeden Pixels, hinsichtlich dessen festgestellt wird, dass der Unterschied größer ist als ein spezifischer Schwellenwert S1, S2 oder S3, der je nach dem zu detektierenden Ziel 30 festgelegt wird, werden als Auswahlziel gespeichert.
Da die Verarbeitung in Schritt S25 je nach Art des Ziels 30 variiert, werden die detaillierten Angaben zur Verarbeitung unten beschrieben.
Anschließend wird in Schritt S26, wenn davon ausgegangen wird, dass i = i + 1 ist, bestätigt, ob die angrenzenden Pixel auszugebende Entfernungsinformationen aufweisen oder nicht.
Anschließend wird in Schritt S27 festgestellt, ob der Zustand von i < Max_i erfüllt ist oder nicht. Das heißt, dass in Schritt S27 bestätigt wird, ob die Pixel des Bildsensors 23 in Seitenrichtung zwischen den Endpunkten geprüft wurden oder nicht.
Wenn festgestellt wird, dass das Ende (MAX) in der Seitenrichtung noch nicht geprüft wurde, wird die Verarbeitung zu Schritt S25 zurückgeführt und es wird geprüft, ob das Pixel auszugebende Entfernungsinformationen besitzt oder nicht. Wenn dagegen festgestellt wird, dass das Ende (MAX) in der Seitenrichtung geprüft wurde, wird die Verarbeitung mit Schritt S28 weitergeführt.
Da in Schritt S27 festgestellt wurde, dass das Pixel an der maximalen Position (Ende) in der Seitenrichtung geprüft wurde, wird die Einstellung in Schritt S28 auf i = 0 und j = j + 1 geändert, um zur nächsthöheren Pixelreihe zu wechseln.
Anschließend wird in Schritt S29 festgestellt, ob der Zustand von j < Max_j erfüllt ist oder nicht. Das heißt, dass in Schritt S29 bestätigt wird, ob die Pixel des Bildsensors 23 in Vertikalrichtung zwischen den Endpunkten geprüft wurden oder nicht.
Wenn festgestellt wird, dass das Ende (MAX) in der Vertikalrichtung noch nicht geprüft wurde, wird der Vorgang zu Schritt S25 zurückgeführt und es wird geprüft, ob das Pixel auszugebende Entfernungsinformationen besitzt oder nicht. Wenn dagegen festgestellt wird, dass das Ende (MAX) in der Vertikalrichtung geprüft wurde, wird die Verarbeitung mit Schritt S30 weitergeführt.
Da die Prüfung für alle Pixel des Bildsensors 23 abgeschlossen ist, werden in Schritt S30 anschließend die Koordinaten (Xr, Yr, Zr), die den ausgewählten Pixel entsprechen, auf der Grundlage des Prüfungsergebnisses in Schritt S25 ausgegeben.
Wenn demzufolge nur Entfernungsinformationen, die den Pixeln entsprechen, an denen das Ziel 30 detektiert wird, ausgewählt und ausgegeben werden, wird die Ausgabe unnötiger Informationen wie Informationen für alle Pixel, die den Positionen der Bodenoberfläche ohne irgendein Ziel 30 entsprechen, vermieden, sodass die Datenmenge, die ausgegeben wird, erheblich reduziert werden kann.
Wenn das Detektionsziel das Ziel 30 ist
Nun werden die oben beschriebene Verarbeitung in Schritt S25 aus 13, um zu prüfen, ob ein jedes Pixel des Bildsensors 23 auszugebene Entfernungsinformationen aufweist oder nicht, und insbesondere die Verarbeitung, wenn das Ziel 30 ein Objekt ist, das auf der Bodenoberfläche FL platziert wurde, im Detail unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.
Das heißt, dass der Koordinaten-Zr-Wert, der der Vertikalrichtung des rechtwinkeligen Koordinatenrotationssystems des Zielpixels (i, j) entspricht, in Schritt S31 von der Höhe h von der Bodenoberfläche FL, die durch die in 12 dargestellte Kalibrierungsverarbeitung ermittelt wurde, abgezogen wird, um (h - Zr) zu berechnen.
Anschließend wird in Schritt S32 festgestellt, ob das Ergebnis (h - Zr) der Subtraktionsverarbeitung in Schritt S31 größer ist als ein spezifischer Schwellenwert S1, der von der Schwellenwertfestlegungseinheit 17 festgelegt wurde, oder nicht, um zu ermitteln, ob das auf der Bodenoberfläche FL platzierte Ziel 30 vorhanden ist oder nicht.
Wenn festgestellt wird, dass das Ergebnis der Subtraktionsverarbeitung (h - Zr) größer ist als der Schwellenwert S1, wird erkannt, dass das Ziel 30, das in den Zielpixeln eingeschlossen ist, ein Objekt ist, dessen Höhenabmessungen von der Bodenoberfläche FL größer oder gleich dem Schwellenwert sind, und die Verarbeitung wird mit Schritt S33 weitergeführt.
Wenn dagegen festgestellt wird, dass das Ergebnis der Subtraktionsverarbeitung (h - Zr) kleiner ist als der Schwellenwert S1, wird erkannt, dass das Ziel 30, das in den Zielpixeln eingeschlossen ist, ein Objekt ist, das nahezu keine Höhenabmessungen von der Bodenoberfläche FL aufweist, und die Verarbeitung wird mit Schritt S35 weitergeführt.
Da das in den Zielpixeln eingeschlossene Ziel 30 in Schritt S33 als ein Objekt erkannt wurde, dessen Höhenabmessungen von der Bodenoberfläche FL größer oder gleich dem Schwellenwert in Schritt S32 war, stellt die Zieldetektionseinheit 18 fest, dass sich das Ziel 30 auf der Bodenoberfläche FL befindet.
Anschließend wählt die Ausgabeinformationenauswahleinheit 19 in Schritt S34 als Ausgabeziel die Koordinaten (Xr, Yr, Zr) eines Zielpixels (i, j), hinsichtlich dessen festgestellt wurde, dass es das Ziel 30 aufweist, sowie dessen Ziel-ID (01).
Da in Schritt S32 erkannt wurde, dass das im Zielpixel eingeschlossene Ziel 30 die Bodenoberfläche FL oder ein Objekt ist, das nahezu keine Höhenabmessungen von der Bodenoberfläche FL aufweist, wird anschließend in Schritt S35 festgestellt, dass sich an der Position auf der Bodenoberfläche FL, die dem Pixel entspricht, kein Objekt befindet, und die Verarbeitung wird mit Schritt S26 weitergeführt.
Demzufolge kann leicht festgestellt werden, ob das Zielpixel das auf der Bodenoberfläche FL platzierte Ziel 30 einschließt, indem der Schwellenwert S1 herangezogen wird, der festgelegt wurde, um zu ermitteln, ob ein auf der Bodenoberfläche FL platziertes Objekt (das Ziel 30) vorhanden ist oder nicht.
Wenn das Detektionsziel das Loch 130a ist
Nun wird die oben beschriebene Verarbeitung in Schritt S25 aus 13, um zu prüfen, ob ein jedes Pixel des Bildsensors 23 auszugebende Entfernungsinformationen besitzt oder nicht, und insbesondere die Verarbeitung, wenn das Ziel 30 ein Loch 130a ist, das in der Bodenoberfläche FL ausgebildet ist (siehe 10), im Detail unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
Das heißt, dass der Koordinaten-Zr-Wert, der der Vertikalrichtung des rechtwinkeligen Koordinatenrotationssystems des Zielpixels (i, j) entspricht, in Schritt S41 von der Höhe h von der Bodenoberfläche FL, die durch die in 12 dargestellte Kalibrierungsverarbeitung ermittelt wurde, abgezogen wird, um (h - Zr) zu berechnen.
Anschließend wird in Schritt S42 festgestellt, ob das Ergebnis (h - Zr) der Subtraktionsverarbeitung in Schritt S41 kleiner ist als ein spezifischer Schwellenwert S2, der von der Schwellenwertfestlegungseinheit 17 festgelegt wurde, oder nicht, um zu ermitteln, ob das in der Bodenoberfläche FL ausgebildete Loch 130a vorhanden ist oder nicht.
Das heißt, dass die Entfernungsinformationen betreffend das entsprechende Pixel, die von der Entfernungsmessvorrichtung 20 erfasst wurden, wenn das Ziel das Loch 130a ist, größer sind als die Montagehöhe h von der Bodenoberfläche FL. Demzufolge wird festgestellt, ob der Wert von (h - Zr) kleiner ist als der zur Ermittlung festgelegte Schwellenwert S2 oder nicht, wobei berücksichtigt wird, dass der Wert von (h - Zr) ein negativer Wert in einem Pixel, entsprechend dem Loch 130a, ist.
Wenn dagegen festgestellt wird, dass das Ergebnis des Subtraktionsprozesses (h - Zr) kleiner ist als der Schwellenwert S2, wird erkannt, dass das Ziel 30, das im Zielpixel eingeschlossen ist, das Loch 130a ist, das sich unter der Bodenoberfläche FL befindet, und die Verarbeitung wird mit Schritt S43 weitergeführt.
Wenn dagegen festgestellt wird, dass das Ergebnis der Subtraktionsverarbeitung (h - Zr) größer ist als der Schwellenwert S2, wird erkannt, dass das Ziel 30, das im Zielpixel eingeschlossen ist, die Bodenoberfläche FL oder ein Objekt ist, das nahezu keine Tiefenabmessungen von der Bodenoberfläche FL aufweist, und die Verarbeitung wird mit Schritt S45 weitergeführt.
Da in Schritt S42 festgestellt wurde, dass die Höhenabmessung des Ziels 30, das im Zielpixel eingeschlossen ist, von der Bodenoberfläche FL kleiner als der Schwellenwert S2 war, stellt die Zieldetektionseinheit 18 anschließend in Schritt S43 fest, dass ein Loch 130a in der Bodenoberfläche FL vorhanden ist.
Anschließend wählt die Ausgabeinformationenauswahleinheit 19 in Schritt S44 als Ausgabeziel die Koordinaten (Xr, Yr, Zr) eines Zielpixels (i, j), hinsichtlich dessen festgestellt wurde, dass es das Loch 130a aufweist, sowie dessen Ziel-ID (02).
Da in Schritt S42 erkannt wurde, dass das im Zielpixel eingeschlossene Ziel die Bodenoberfläche FL oder ein Objekt war, das nahezu keine Tiefenabmessungen von der Bodenoberfläche FL aufweist, wird anschließend in Schritt S45 festgestellt, dass sich an der Position auf der Bodenoberfläche FL, die dem Pixel entspricht, kein Loch 130a befindet, und die Verarbeitung wird mit Schritt S26 weitergeführt.
Demzufolge kann leicht festgestellt werden, ob das Zielpixel das in der Bodenoberfläche FL ausgebildete Loch 130a einschließt, indem der Schwellenwert S2 herangezogen wird, der festgelegt wurde, um zu ermitteln, ob ein Loch 130a in der Bodenoberfläche FL vorhanden ist oder nicht.
Wenn das Detektionsziel die Neigung 130b ist
Nun werden die oben beschriebene Verarbeitung in Schritt S25 aus 13, um zu prüfen, ob ein jedes Pixel des Bildsensors 23 auszugebende Entfernungsinformationen besitzt oder nicht, und insbesondere die Verarbeitung, wenn das Ziel 30 die Neigung 130b auf der Bodenoberfläche FL ist (siehe 11), im Detail unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
Das heißt, dass in Schritt S51 die Veränderungsmenge ΔZr/ΔXr für Zr an einer bestimmten Pixelposition (i, j) und einer Pixelposition (i - 1, j), die an diese an der negativen Seite in Seitenrichtung angrenzt, berechnet wird, um festzustellen, ob die Neigung 130b, deren Abmessungen sich in Höhenrichtung ändern, vorhanden ist oder nicht. Darüber hinaus wird die Veränderungsmenge ΔZr/ΔYr Zr an einer bestimmten Pixelposition (i, j) und der Pixelposition (i, j - 1) berechnet, die an diese auf der negativen Seite in Vertikalrichtung angrenzt.
Anschließend wird in Schritt S52 festgestellt, ob die in Schritt S51 berechnete Summe von ΔZr/ΔXr und ΔZr/ΔYr größer ist als ein spezifischer Schwellenwert S3, der von der Schwellenwertfestlegungseinheit 17 festgelegt wurde, oder nicht, das heißt, ob der bedingte Ausdruck {(ΔZr/ΔXr) + (ΔZr/ΔYr)} > Schwellenwert S3 erfüllt ist oder nicht, um festzustellen, ob die Neigung 130b auf der Bodenoberfläche FL vorhanden ist oder nicht.
Wenn das Ziel die Neigung 130b ist, heißt das, dass die Tatsache, dass die Veränderungsmenge in Höhenrichtung mit angrenzenden Pixeln in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung größer oder gleich einem spezifischen Wert ist, berücksichtigt wird und dass festgestellt wird, ob die Summe der Veränderungsmenge in Vertikal- und Horizontalrichtung größer ist als der für den Ermittlungszweck festgelegte Schwellenwert S3 oder nicht.
Wenn festgestellt wird, dass das Feststellungsergebnis größer ist als der Schwellenwert S3, wird erkannt, dass das im Zielpixel eingeschlossene Ziel 30 die Neigung 130b sein kann, und die Verarbeitung wird mit Schritt S53 weitergeführt.
Wenn dagegen festgestellt wird, dass das Feststellungsergebnis kleiner ist als der Schwellenwert S3, wird erkannt, dass das Zielpixel die Neigung 130b nicht einschließt, und die Verarbeitung wird mit Schritt S57 weitergeführt.
Anschließend wird in Schritt S53 die Veränderungsmenge ΔZr/ΔXr für Zr an einer bestimmten Pixelposition (i, j) und einer Pixelposition (i + 1, j), die an diese in Seitenrichtung angrenzt, berechnet. Darüber hinaus wird die Veränderungsmenge ΔZr/ΔYr für Zr an einer bestimmten Pixelposition (i, j) und der Pixelposition (i, j + 1) berechnet, die an diese in Vertikalrichtung angrenzt.
Anschließend wird in Schritt S54 festgestellt, ob die in Schritt S53 berechnete Summe von ΔZr/ΔXr und ΔZr/ΔYr größer ist als der Schwellenwert S3 oder nicht, das heißt, ob der bedingte Ausdruck {(ΔZr/ΔXr) + (ΔZr/ΔYr)} > S3 erfüllt ist oder nicht.
Wenn festgestellt wird, dass das Feststellungsergebnis größer ist als der Schwellenwert S3, wird das im Zielpixel eingeschlossene Ziel 30 als Neigung 130b erkannt, und die Verarbeitung wird mit Schritt S55 weitergeführt.
Wenn dagegen festgestellt wird, dass das Feststellungsergebnis kleiner ist als der Schwellenwert S3, wird erkannt, dass das Zielpixel die Neigung 130b nicht einschließt, und die Verarbeitung wird mit Schritt S57 weitergeführt.
Da in Schritt S54 festgestellt wurde, dass die Summe von ΔZr/ΔXr und ΔZr/ΔYr größer war als der Schwellenwert S3, stellt die Zieldetektionseinheit 18 anschließend in Schritt S55 fest, dass die Bodenoberfläche FL die Neigung 130b aufweist.
Anschließend wählt die Ausgabeinformationenauswahleinheit 19 in Schritt S56 als Ausgabeziel die Koordinaten (Xr, Yr, Zr) eines Zielpixels (i, j), hinsichtlich dessen festgestellt wurde, dass es die Neigung 130b aufweist, sowie das Ziel-ID (03).
Da in Schritt S54 festgestellt wurde, dass die Summe von ΔZr/ΔXr und ΔZr/ΔYr kleiner war als der Schwellenwert S3, wird anschließend in Schritt S57 erkannt, dass nahezu keine Veränderung in den Abmessungen des Ziels in Höhenrichtung zwischen angrenzenden Pixeln vorliegt, sodass festgestellt wird, dass sich keine Neigung auf der Bodenoberfläche befindet, und die Verarbeitung mit Schritt S26 weitergeführt wird.
Demzufolge kann der Schwellenwert S3, der festgelegt wurde, um festzustellen, ob die Neigung 130b auf der Bodenoberfläche FL vorhanden ist oder nicht, leicht herangezogen werden, um festzustellen, ob das Zielpixel die auf der Bodenoberfläche FL platzierte Neigung 130b einschließt oder nicht.
Zustandsdetektionsverarbeitung Bodenoberfläche FL
Wie oben ausgeführt, nutzt die Entfernungsmessvorrichtung 20 dieser Ausführungsform Entfernungsinformationen, um festzustellen, ob alle Pixel, die im Bildsensor 23 eingeschlossen sind, ein Ziel (Objekt, Loch, Neigung usw.) aufweisen oder nicht, das es ermöglicht, nur die von den Zielpixeln, die das Ziel enthalten, bezogenen Entfernungsinformationen auszuwählen und auszugeben.
Die Entfernungsmessvorrichtung 20 dieser Ausführungsform kann auch den Zustand der Bodenoberfläche FL durch das kontinuierliche Implementieren der Ablaufdiagramme aus 14 bis 16 detektieren.
Was die Verarbeitung von Schritt S25 aus 13 betrifft, können durch das kontinuierliche Ausführen der in 14 bis 16 dargestellten Ablaufdiagramme die drei Schwellenwerte S1, S2 und S3 herangezogen werden, um zu detektieren, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht, ob ein Loch vorhanden ist oder nicht, ob eine Neigung vorhanden ist oder nicht, und dergleichen wie den Zustand der Bodenoberfläche FL.
Daher wird zunächst die Feststellungsverarbeitung unter Nutzung des Schwellenwerts S1 nach dem in 14 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt, und wenn ein Objekt auf der Bodenoberfläche FL detektiert wird, das eine Höhenabmessung aufweist, wird festgestellt, dass ein Ziel 30 auf der Bodenoberfläche FL platziert wurde, und wenn kein Objekt detektiert wird, wird die Feststellungsverarbeitung gemäß dem in 15 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt.
Dann wird die Feststellungsverarbeitung unter Nutzung des Schwellenwerts S2 nach dem in 15 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt, und wenn ein Loch 130a, aufweisend eine Tiefenabmessung, in der Bodenoberfläche FL detektiert wird, wird festgestellt, dass in der Bodenoberfläche FL ein Loch 130a ausgebildet ist. Wird jedoch das Loch 130a nicht detektiert, wird die Feststellungsverarbeitung nach dem in 16 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt.
Schließlich wird die Feststellungsverarbeitung unter Nutzung des Schwellenwerts S3 nach dem in 16 dargestellten Ablaufdiagramm durchgeführt, und wenn die Neigung 130b auf der Bodenoberfläche FL detektiert wird, wird festgestellt, dass sich die Neigung 130b auf der Bodenoberfläche FL befindet. Wird jedoch die Neigung 130b nicht detektiert, wird die Zustandsdetektionsverarbeitung der Bodenoberfläche FL abgeschlossen und die Verarbeitung wird mit Schritt S26 weitergeführt.
Wenn die Feststellungsverarbeitung unter Nutzung der unterschiedlichen Schwellenwerte S1, S2 und S3 durchgeführt wird, dann kann demzufolge akkurat festgestellt werden, ob Unebenheiten wie das Loch 130a in der Bodenoberfläche FL vorhanden sind oder nicht, ob Hindernisse vorhanden sind oder nicht usw., auch wenn die Entfernungsmessvorrichtung 20 auf einer Transportvorrichtung montiert ist, die in der Lage ist, über die Bodenoberfläche FL zu fahren, und die Transportarbeit kann reibungslos durchgeführt werden.
Andere Ausführungsformen
Oben wurde eine Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben, jedoch ist diese Erfindung nicht auf oder durch die obige Ausführungsform beschränkt, und möglich sind verschiedene Varianten, ohne vom Erfindungskonzept abzuweichen.
(A) In der obigen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem diese Erfindung als Ausgaberegelungsvorrichtung und Ausgaberegelungsverfahren realisiert wurde. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann diese Erfindung als ein Ausgaberegelungsprogramm realisiert werden, das einen Computer veranlasst, das Ausgaberegelungsverfahren der oben beschriebenen Ausgaberegelungsvorrichtung auszuführen.
Dieses Programm ist in einem Speicher (Speichereinheit) gespeichert, der in einer Ausgaberegelungsvorrichtung installiert ist, und die CPU liest das Ausgaberegelungsprogramm, das im Speicher gespeichert ist, und veranlasst die Hardware zur Durchführung eines j eden Schritts. Insbesondere kann die gleiche Wirkung dessen, was oben beschrieben wurde, erzielt werden, wenn die CPU das Ausgaberegelungsprogramm liest und den oben genannten Entfernungsinformationenerfassungsschritt und den Ausgabeinformationenauswahlschritt durchführt.
Diese Erfindung kann auch als Aufzeichnungsmedium realisiert werden, in dem das Ausgaberegelungsprogramm der Ausgaberegelungsvorrichtung gespeichert ist.
(B) In der obigen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Entfernungsinformationenerfassungseinheit die Entfernungskalkulationseinheit 11 war, die Entfernungsinformationen entsprechend jedem Pixel des Entfernungsbilds per TOF-Verfahren berechnet hat. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt.
Die Auslegung kann beispielsweise so gestaltet sein, dass die Entfernungsinformationen, die jedem Pixel des Entfernungsbilds entsprechen, die per TOF-Verfahren gewonnen werden, von einer externen Entfernungsmessvorrichtung erfasst werden.
Das heißt, dass die Auslegung so gestaltet sein kann, dass die Ausgaberegelungsvorrichtung dieser Erfindung separat von der Entfernungsmessvorrichtung bereitgestellt ist, Entfernungsinformationen von der Entfernungsmessvorrichtung erfasst werden und Entfernungsinformationen, die den auszugebenden Pixeln entsprechen, ausgewählt und ausgegeben werden.
(C) In der obigen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Montagewinkel θ der Entfernungsmessvorrichtung 20 berechnet wurde. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt.
Wenn der Montagewinkel der Entfernungsmessvorrichtung beispielsweise im Vorfeld bekannt ist, können die Montagehöhe und dergleichen unter Nutzung dieses Montagewinkels θ ermittelt werden.
(D) In der obigen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das reflektierte, von der Beleuchtungsvorrichtung 21 hinführend zu einem Ziel ausgestrahlte Licht detektiert und die Entfernung zum Ziel gemessen wurden. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann die Auslegung so gestaltet sein, dass das Ziel anstatt von Licht im weiteren Sinn (ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Infrarotlicht) mit Y-(Gamma)-Strahlen und Röntgenstrahlen bestrahlt wird, die eine kürzere Wellenlänge als Licht aufweisen, mit Mikrowellen, die eine längere Wellenlänge als Licht aufweisen, mit Sendefunkwellen (Kurzwelle, Mittelwelle, Langwelle), Ultraschallwellen, elastischen Wellen, Quantenwellen oder dergleichen.
Das heißt, dass das Licht, das das Ziel bestrahlt, von einem anderen Typ elektromagnetischer Wellen sein kann, aufweisend eine Eigenschaft, sodass die reflektierte Menge umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung abgeschwächt wird.
(E) In der obigen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das unter Nutzung von Entfernungsinformationen detektierte Ziel ein auf der Bodenoberfläche FL platziertes Objekt, das Loch 130a oder die Neigung 130b war. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt.
Das detektierbare Objekt kann beispielsweise ein anderes Objekt als das, was oben erwähnt wurde, sein.
In diesem Fall kann detektiert werden, ob ein jedes Objekt vorhanden ist oder nicht, mittels der Nutzung eines Schwellenwerts, der nach Form, Größe, Ausgestaltung und dergleichen eines jeden Objekts festgelegt wird.
INDUSTRIELLE ANWENDUNG
Da die erfindungsgegenständliche Entfernungsmessvorrichtung die Wirkung hat, die Datenmenge in Informationen, die ausgegebene Entfernungsinformationen einschließen, zu reduzieren, kann diese Vorrichtung umfassend für Entfernungsmessvorrichtungen wie z. B. TOF-Sensoren angewandt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021064639 [0001]
JP 2017122690 A [0005]

Claims

Ausgaberegelungsvorrichtung, die ausgelegt ist, um eine Ausgabe von Informationen zu regeln, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind, einschließend Informationen über eine Entfernung zu einem Ziel, wobei die Ausgaberegelungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Entfernungsinformationenerfassungseinheit, die ausgelegt ist, um Informationen über die Entfernung zum Ziel gemäß einer Reflexionsmenge elektromagnetischer Wellen, die von einer Beleuchtungsvorrichtung hinführend zum Ziel ausgestrahlt werden, zu erfassen, und eine Ausgabeinformationenauswahleinheit, die ausgelegt ist, um ein Ausgabeziel zu wählen, wobei die Entfernungsinformationen, die Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, das Ziel einschließen, das auf der Grundlage der Informationen über die Entfernung, die von der Entfernungsinformationenerfassungseinheit erfasst wurden, detektiert wurde.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, zudem umfassend eine Zieldetektionseinheit, die ausgelegt ist, um als Ziel ein Objekt zu detektieren, wenn das Objekt, aufweisend eine Höhe von der Bodenoberfläche auf Basis der von der Entfernungsinformationenerfassungseinheit erfassten Informationen über die Entfernung detektiert wird.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zudem umfassend eine Winkelinformationenerfassungseinheit, die ausgelegt ist, um Winkelinformationen zu erfassen, die einem jeden Pixel entsprechen, das im Entfernungsbild eingeschlossen ist.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, zudem umfassend eine Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten, die die von der Entfernungsinformationenerfassungseinheit erfassten Informationen über die Entfernung auf der Grundlage der von der Winkelinformationenerfassungseinheit erfassten Winkelinformationen in dreidimensionale Koordinaten umwandelt.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 4, zudem umfassend eine Ebenendetektionseinheit, die ausgelegt ist, um eine Bodenoberfläche zu detektieren, auf der das Ziel platziert wurde.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 5, zudem umfassend eine Höhenkalkulationseinheit, die ausgelegt ist, um eine Montagehöhe einer Entfernungsmessvorrichtung auf Basis der dreidimensionalen Koordinaten zu berechnen, die von der Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten aus den Informationen über die Entfernung für die Bodenoberfläche, detektiert von der Ebenendetektionseinheit, umgewandelt wurden.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Höhenkalkulationseinheit als Montagehöhe einen Koordinatenwert in Richtung einer optischen Achse des erneut erfassten Koordinatenwerts durch Drehen eines rechtwinkeligen Koordinatensystems der Entfernungsmessvorrichtung rund um eine Achse in einem Winkel, der durch eine vertikale Linie der Bodenoberfläche geformt ist, detektiert durch die Ebenendetektionseinheit und die optische Achse der Entfernungsmessvorrichtung, berechnet.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Höhenkalkulationseinheit als Montagehöhe einen Mittelwert der Koordinatenwerte in einer Vertikalrichtung aus der Vielzahl von erneut erfassten Koordinatenwerten durch die Drehung des rechtwinkeligen Koordinatensystems der Entfernungsmessvorrichtung rund um eine Achse berechnet.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 8, zudem umfassend eine Koordinatenrotationskalkulationseinheit, die ausgelegt ist, um die Rotationskoordinaten zu berechnen, die durch Drehung der dreidimensionalen Koordinaten, umgewandelt aus den Informationen über die Entfernung und den Winkelinformationen in der Einheit zur Umwandlung in dreidimensionale Koordinaten, um eine Achse erhalten wurden.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 9, zudem umfassend eine Zieldetektionseinheit, die ausgelegt ist, um die Koordinaten in der Höhenrichtung der Rotationskoordinaten, berechnet durch die Koordinatenrotationskalkulationseinheit, mit der Montagehöhe zu vergleichen, die von der Höhenkalkulationseinheit berechnet wurde, und die, wenn ein Objekt, aufweisend eine Abmessung in der Höhenrichtung detektiert wird, dieses Objekt als Ziel detektiert.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 10, zudem umfassend eine Schwellenwertfestlegungseinheit, die ausgelegt ist, um einen spezifischen Schwellenwert festzulegen, der bei der Detektion des Ziels durch die Zieldetektionseinheit verwendet wird.
Ausgaberegelungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Ausgabeinformationenauswahleinheit die Informationen über die Entfernung für ein jedes Pixel, das das durch die Zieldetektionseinheit detektierte Ziel einschließt, auswählt und ausgibt.
Entfernungsmessvorrichtung, umfassend: die Ausgaberegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12; eine Bestrahlungsvorrichtung, die ausgelegt ist, um das Ziel mit elektromagnetischen Wellen zu bestrahlen, und eine Lichtempfängereinheit, die die Reflexionsmenge der von der Beleuchtungsvorrichtung ausgestrahlten elektromagnetischen Welle erkennt.
Entfernungsmessvorrichtung nach Anspruch 13, zudem umfassend eine Speichereinheit, die mindestens einen der folgenden Werte speichert: Informationen über die Entfernung, Winkelinformationen entsprechend einem jeden Pixel, das im Entfernungsbild eingeschlossen ist, rechtwinkeliges Koordinatensystem der Entfernungsmessvorrichtung, Montagehöhe, Rotationskoordinaten, erhalten durch Drehung der aus den Informationen über die Entfernung und den Winkelinformationen umgewandelten dreidimensionalen Koordinaten rund um eine Achse, einen Schwellenwert, der bei der Detektion des Ziels herangezogen wird, sowie Koordinatenwerte von auszugebenden Pixeln.
Entfernungsmessvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, zudem umfassend eine Ausgabeeinheit, die ausgelegt ist, um die Informationen über die Entfernung entsprechend den von der Ausgabeinformationenauswahleinheit ausgewählten Pixeln an eine externe Vorrichtung auszugeben.
Ausgaberegelungsverfahren zur Regelung der Ausgabe von Informationen, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind, einschließend Informationen über eine Entfernung zu einem Ziel, wobei das Ausgaberegelungsverfahren Folgendes umfasst: einen Schritt zum Erfassen von Entfernungsinformationen, um Informationen über die Entfernung zum Ziel gemäß einer Reflexionsmenge elektromagnetischer Wellen, die von einer Beleuchtungsvorrichtung hinführend zum Ziel ausgestrahlt werden, zu erfassen, und einen Schritt zum Auswählen von Ausgabeinformationen, um ein Ausgabeziel zu wählen, wobei die Informationen über die Entfernung, die Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, das Ziel einschließen, das auf der Grundlage der Informationen über die Entfernung, die im Schritt zum Erfassen der Entfernungsinformationen erfasst wurden, detektiert wurde.
Ausgaberegelungsprogramm zur Regelung der Ausgabe von Informationen, die in einem Entfernungsbild eingeschlossen sind, das Informationen über eine Entfernung zu einem Ziel einschließt, wobei das Ausgaberegelungsprogramm bewirkt, dass ein Computer ein Ausgaberegelungsverfahren durchführt, umfassend: einen Schritt zum Erfassen von Entfernungsinformationen, um Informationen über die Entfernung zum Ziel gemäß einer Reflexionsmenge elektromagnetischer Wellen, die von einer Beleuchtungsvorrichtung hinführend zum Ziel ausgestrahlt werden, zu erfassen, und einen Schritt zum Auswählen von Ausgabeinformationen, um ein Ausgabeziel zu wählen, wobei die Informationen über die Entfernung, die Pixeln des Entfernungsbilds entsprechen, das Ziel einschließen, das auf der Grundlage der Informationen über die Entfernung, die im Schritt zum Erfassen der Entfernungsinformationen erfasst wurden, detektiert wurde.