JP2008241435A - 距離画像生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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、前記発光源の光量を調整する光量調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図4
Description
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。
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。
次に、距離画像を生成する原理について説明する。
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。
図3は、外乱光がほとんどなく、対象物が遠い、もしくは、対象物の反射率が極端に小さい場合に起こりうる、変調光と入射光の関係を表している。
図5は、外乱光が多く、対象物の反射率が高い場合に起こりうる、変調光と入射光の関係を表している。
制御部16は、このカウントされた光電変換素子の数が一定数を超えると(ステップS23:Yes)、光源11の光量が明るすぎると判断して光源11の光量を下げるように制御する(ステップS24)。以後、ステップS10からステップS14の処理を繰り返す。
図7は、外乱光が比較的多く、対象物が遠い、もしくは、対象物の反射率が極端に小さい場合に起こりうる、変調光と入射光の関係を表している。図7中、正弦波51は光源から照射される変調光を表しており、正弦波52は入射光を表している。入射光52の光量は十分だが、対象物で反射した変調光成分が非常に少ないため、上記式1にて位相差φを求める際、(C1−C3)、(C2−C4)の値が小さくなる。そのため、C1、C2、C3、C4にほんの少しのノイズがのると、位相差φの値が大きく変動する可能性がある。
撮像している対象物が一定の場合、光源11の光量と、上記式3で求めた振幅量Bは、理論上は比例する。よって、全ての光電変換素子の振幅量Bの平均値もしくは標準偏差を算出し、その値が規定範囲内に収まるように、光源11の光量を増減させてもよい。この場合、距離画像生成装置1は図8に示すように動作する。
距離画像生成装置1を室内等で固定して使用する場合、背景の輝度や距離が固定であることが多い。そのような状況で背景以外の対象物を検出する際に、背景以外の対象物のみを抽出することで、その対象物の距離画像の精度を上げることが可能である。
距離画像生成装置1を屋外等で使用する場合、もしくは距離画像生成装置を自動車等の移動体に取り付けて使用する場合等、対象物の距離が大きく変化する状況で使用する際に、検出したい距離範囲を設定することで、その範囲内にある対象物の距離検出精度を上げることが可能である。
対象距離範囲が複数ある場合、もしくは異なる距離、反射率を持つ複数の対象物がある場合等で、光源11の光量が1種類では対象物の距離を精度良く測定できない場合、フレーム間で複数の光量を順次変化させることで、これらの複数の対象物の距離を精度良く測定することが可能になる。
次に、本発明の第二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。
外で車両前方の距離を測定する場合、一般的に画像上部は空などの比較的距離が遠いものが撮像され、逆に画像下部は、道路もしくは自車両の一部など比較的距離が近いものが多く撮像される。よって、画像上の位置毎に光量が可変であることが望ましい。
Claims (13)
- 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、
前記発光源の光量を調整する光量調整手段と、
を備えたことを特徴とする距離画像生成装置。 - 少なくとも一つの前記電荷蓄積部に閾値以上又は閾値以下の電荷量が蓄積された前記光電変換素子の数をカウントするカウント手段をさらに備えており、
前記光量調整手段は、前記カウント手段によりカウントされた前記光電変換素子の数に基づいて、前記発光源の光量を調整することを特徴とする請求項1に記載の距離画像生成装置。 - 前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて、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成分の振幅値を演算する演算手段と、
前記演算手段により予め定められた範囲外の反射光成分の振幅値が演算された前記光電変換素子の数をカウントするカウント手段と、をさらに備えており、
前記光量調整手段は、前記カウント手段によりカウントされた前記光電変換素子の数に基づいて、前記発光源の光量を調整することを特徴とする請求項1に記載の距離画像生成装置。 - 前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて、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成分の振幅値を演算する演算手段をさらに備えており、
前記光量調整手段は、前記演算手段により演算された振幅値の平均値、もしくは、標準偏差が予め定められた範囲内に収まるように、前記発光源の光量を調整することを特徴とする請求項1に記載の距離画像生成装置。 - 前記距離画像生成部により生成された距離画像から背景以外の対象物を抽出する抽出手段をさらに備えており、
前記カウント手段は、前記抽出手段により抽出された対象物に対応する前記光電変換素子に対して前記カウントする処理を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載の距離画像生成装置。 - 前記距離画像生成部により生成された距離画像から予め定められた距離範囲内の対象物を抽出する抽出手段をさらに備えており、
前記カウント手段は、前記抽出手段により抽出された対象物に対応する前記光電変化素子に対して前記カウントする処理を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載の距離画像生成装置。 - 前記光量調整手段は、フレーム時間毎に前記発光源の光量を変化させることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の距離画像生成装置。
- 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、
前記複数の光電変換素子は、前記複数の領域に対応して複数の光電変換素子エリアに分割されており、
前記光量調整手段は、前記領域の発光体ごとに光量を調整することを特徴とする請求項1に記載の距離画像生成装置。 - 前記分割された光電変換素子エリアごとに、少なくとも一つの前記電荷蓄積部に予め定められた範囲外の電荷量が蓄積された前記光電変換素子の数をカウントするカウント手段をさらに備えており、
前記光量調整手段は、前記分割された光電変換素子エリアごとに、前記カウント手段によりカウントされた前記光電変換素子の数に基づいて、該分割された光電変換素子エリアに対応するエリアを照射する発光体の光量を調整することを特徴とする請求項8に記載の距離画像生成装置。 - 前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて、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成分の振幅値を演算する演算手段と、
前記分割された光電変換素子エリアごとに、前記演算手段により予め定められた範囲外の反射光成分の振幅値が演算された前記光電変換素子の数をカウントするカウント手段と、をさらに備えており、
前記光量調整手段は、前記分割された光電変換素子エリアごとに、前記カウント手段によりカウントされた前記光電変換素子の数に基づいて、該分割された光電変換素子エリアに対応するエリアを照射する発光体の光量を調整することを特徴とする請求項8に記載の距離画像生成装置。 - 前記複数の電荷蓄積部に蓄積された電荷に基づいて、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成分の振幅値を演算する演算手段をさらに備えており、
前記光量調整手段は、前記分割された光電変換素子エリアごとに、前記演算手段により演算された振幅値の全画素の平均値、もしくは、標準偏差が予め定められた範囲内に収まるように、該分割された光電変換素子エリアに対応するエリアを照射する発光体の光量を調整することを特徴とする請求項8に記載の距離画像生成装置。 - 前記距離画像生成部により生成された距離画像から背景以外の対象物を抽出する抽出手段をさらに備えており、
前記カウント手段は、前記抽出手段により抽出された対象物に対応する前記光電変換素子に対して前記カウントする処理を行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の距離画像生成装置。 - 前記距離画像生成部により生成された距離画像から予め定められた距離範囲内の対象物を抽出する抽出手段をさらに備えており、
前記カウント手段は、前記抽出手段により抽出された対象物に対応する前記光電変化素子に対して前記カウントする処理を行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の距離画像生成装置。
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