JP2008525051A5 - - Google Patents

Claims (49)

1. 反射物体の画像を検出する方法であって、
   発光素子の発光中に撮像素子によって第１の画像をキャプチャするステップと、
   第１の画像信号のレベルを予め定められた第１の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第１の画像信号を第１のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
   発光素子が発光していない間に撮像素子によって第２の画像をキャプチャするステップと、
   第２の画像信号のレベルを予め定められた第２の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第２の画像信号を第２のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
   第２のディジタル信号を第１のディジタル信号から減算することによって第１の画像と第２の画像との差分画像を計算するステップと、
   差分画像中に残る明点の位置を特定することにより、反射物体の画像を特定するステップと、を含む、方法。
2. 予め定められた第１の基準レベルは予め定められた第２の基準レベルと同じであり、
   第１の画像信号をダウンサンプリングするステップは、
   第１の画像のレベルを予め定められた量だけ低下させるステップと、
   レベルを低下させた第１の画像信号のレベルを予め定められた第２の基準レベルと比較することにより、レベルを低下させた第１の画像信号をダウンサンプリングするステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
3. 予め定められた第１の基準レベルは予め定められた第２の基準レベルより予め定められた量だけ高く選択される、請求項１に記載の方法。
4. 発光素子は不可視波長の光を射出する発光ダイオードを含み、
   第１の画像をキャプチャするステップは発光素子が発光中に可視光を実質的にブロックするフィルタを備えた撮像素子によって第１の画像をキャプチャするステップを含み、
   第２の画像をキャプチャするステップは、発光素子が発光していない間に、フィルタを備えた撮像素子で第２の画像をキャプチャするステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 発光ダイオードは赤外光を射出し、フィルタは赤外光以外の光をブロックするように選択される、請求項４に記載の方法。
6. 計算するステップが、第２のディジタル信号を第１のディジタル信号から画素ごとに減算することによって、第１の画像と第２の画像との差分画像を計算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
7. 反射物体の画像を検出するための装置であって、
   発光素子と、
   撮像素子と、
   発光素子及び撮像素子を、撮像素子が第１の画像と第２の画像とを含む２つの連続した画像をキャプチャし、ここで第１の画像は発光素子が発光中にキャプチャされ、第２の画像は発光素子が発光していない間にキャプチャされるように制御する制御ユニットと、
   撮像素子の出力を受けるように接続され、撮像素子から出力された第１の画像と第２の画像との画像信号をダウンサンプリングするためのダウンサンプリングユニットと、
   第２の画像のダウンサンプリングされた画像信号を第１の画像のダウンサンプリングされた画像信号から減算することによって差分画像を計算するように動作する差分画像計算ユニットと、
   差分画像中の明点を特定することによってその差分画像中の反射物体の位置を特定するように動作するユニットと、を含む、装置。
8. 発光素子の発光が許可される期間と、発光素子の発光が禁止される期間とをそれぞれ示す予め定められた第１のレベル又は予め定められた第２のレベルをとる光制御信号を出力する光制御ユニットをさらに含み、
   ダウンサンプリングユニットは、撮像素子の出力を受けるように接続され、光制御信号が第１のレベルにあるとき撮像素子の出力レベルを予め定められた量だけ低下させ、光制御信号が第２のレベルにあるとき撮像素子の出力レベルを予め定められた量だけ上昇させる電位分割調整器を含む、請求項７に記載の装置。
9. 電位分割調整器は、
   撮像素子の出力端子と接地電位との間に直列に接続されて電位分割器を形成する第１及び第２の抵抗器と、
   一端が第１及び第２の抵抗器の接続ノードに接続された第３の抵抗器と、
   第３の抵抗器の他方端と接地電位との間に接続され、第３の抵抗器の他方端と接地電位との接続を、光制御信号に応答して制御するスイッチング素子と、を含む、請求項８に記載の装置。
10. スイッチング素子は、エミッタとコレクタとがそれぞれ第３の抵抗器の前記他方端と接地電位とに接続され、ベースが前記光制御信号によって制御されるように接続されたトランジスタを含む、請求項９に記載の装置。
11. スイッチング素子は、
    アノードが前記第３の抵抗器の前記他方端に接続された第１のダイオードと、
    第１のダイオードのカソードに接続されてカソードの電位レベルを制御するように動作し、それによって第１のダイオードの導通状態を切替えるユニットと、を含む、請求項９に記載の装置。
12. 一端が接続ノードに接続された第４の抵抗器をさらに含み、
    スイッチング素子はアノードが第４の抵抗器の他方端に接続された第２のダイオードと、
    第２のダイオードのカソードに接続されて第２のダイオードのカソードの電位レベルを制御するように動作し、それによって第２のダイオードの導通状態を切替えるユニットと、をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
13. コンピュータシミュレーションプログラム製品であって、
    コンピュータで実行可能なシミュレーションプログラムを記憶するコンピュータで読出し可能な記憶媒体を含み、
    シミュレーションプログラムは、
    コンピュータに、シミュレーション中にユーザによって動かされる架空物体の画像と、シミュレーション中にユーザによって動かされる架空物体が移動すべき目標方向を示す方向指示表示とを生成させるように動作する、第１のコンピュータ読出し可能プログラムコードユニットと、
    コンピュータに、シミュレーションのコントローラの位置データを含む時系列データを準備させるように動作する第２のコンピュータ読出し可能プログラムコードユニットと、を含み、位置データは予め定められた座標系に対しある時点でのコントローラの代表点の位置を示し、プログラムはさらに、
    コンピュータに、準備された時系列の位置データに応答して架空物体の軌跡を計算させるように動作する第３のコンピュータ読出し可能プログラムコードユニットを含み、軌跡は、架空物体の移動方向が位置データに基づいて目標方向を基準として用いて決定されるように計算される、コンピュータプログラムシミュレーション製品。
14. コントローラは、シミュレーション中で架空物体を仮想的に打つための代表面を有し、
    時系列データはさらに、ある時点でのコントローラの代表面の角度を示す角度データを含み、
    第３のコンピュータ読出し可能プログラムコードユニットは、位置データと角度データとの受信した時系列データに応答して架空物体の軌跡を計算し、軌跡は、架空物体の移動方向が位置データと角度データとに基づいて、目標方向を基準として用いて決定されるように計算される、請求項１３に記載のコンピュータシミュレーションプログラム製品。
15. 時系列データはコントローラの一連の画像をキャプチャするための画像面を有する撮像素子によって生成され、画像面は、座標系の一軸方向を規定する予め定められた基準軸を有し、
    コントローラの代表点の移動方向が予め定められた基準軸の方向であるとき、軌跡は架空物体が目標方向に向かって動くように計算される、請求項１３に記載のコンピュータシミュレーションプログラム製品。
16. 物体の位置を検出する方法であって、
    ４つのエッジを有する矩形画像面を有する撮像素子によって、前記物体の画像をキャプチャするステップと、
    ４つのエッジの各々について、前記エッジに最も近い前記物体の画像の点への距離を検出するステップと、
    検出された距離に基づいて、前記物体の画像の予め規定された点の位置を決定するステップと、を含む、方法。
17. 決定するステップは、距離に基づいて、前記物体の画像の中心点の位置を決定するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 第１の軸と第２の軸とを有する座標系が矩形画像面に規定され、座標系の第１の軸は矩形画像面の第１の対向するエッジ対に垂直であり、座標系の第２の軸は第２の他方の対向するエッジ対に垂直であり、
    中心点の位置を決定するステップは
    第１のエッジ対のそれぞれのエッジに最も近い点の第１軸の座標を決定するステップと、
    第１軸の座標を決定するステップにおいて決定された第１軸の座標の平均を求めることにより中心点の第１軸座標を計算するステップと、
    第２のエッジ対のそれぞれのエッジに最も近い点の第２軸の座標を決定するステップと、
    第２軸の座標を決定するステップにおいて決定された第２軸の座標の平均を求めることにより中心点の第２軸座標を計算するステップと、を含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記物体の画像のエッジの１つが矩形画像面の４つのエッジの１つと形成する角度θを、第１軸座標を決定するステップで決定された第１軸座標と、第２軸座標を決定するステップで決定された第２軸座標とを用いて計算するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 第１軸座標を決定するステップで決定された第１軸座標はＲ１ｘ＞Ｌ１ｘである座標値Ｒ１ｘとＬ１ｘとを含み、
    第２軸座標を決定するステップで決定された第２軸座標はＢ１ｙ＞Ｔ１ｙである座標値Ｔ１ｙ及びＢ１ｙを含み、角度を計算するステップは、以下の式に従って角度θを計算するステップを含む、請求項１９に記載の方法
    

    
21. 角度θを、予め定められた角度の組のうち最も近いものに丸めるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 予め定められた角度の組は、特定の差分で増大する一連の角度を含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記物体は再帰反射ストリップを含み、
    キャプチャするステップは
    照明装置をオンにするステップと、
    照明装置がオンである間に、撮像素子により前記物体の第１の画像をキャプチャして記憶するステップと、
    照明装置をオフにするステップと、
    照明装置がオフである間に、撮像素子により前記物体の第２の画像をキャプチャして記憶するステップと、
    第２の画像を第１の画像から減算するステップと、を含む、請求項１６〜請求項２２のいずれかに記載の方法。
24. 撮像素子の矩形画像面は、各々が複数の信号レベルを有する画素信号を生成する複数個の画素を有し、
    前記方法は、撮像素子の複数個の画素の画素信号を１ビット信号にダウンサンプリングするステップをさらに含む、請求項１６〜請求項２３のいずれかに記載の方法。
25. 検出するステップは、矩形画像面の４つのエッジの各々のエッジについて、ダウンサンプリングされた矩形画像面を、各エッジから反対のエッジに向かう方向に、予め定められた第１の値を有する点が見つかるまで走査するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 物体の位置を検出するための物体検出器であって、
    ４つのエッジを有する矩形画像面を有する撮像素子と、
    ４つのエッジの各々について、前記エッジに最も近い前記物体の画像の点への距離を検出する距離検出器と、
    検出された距離に基づいて、前記物体の予め規定された点の位置を決定する位置決定器とを含む、物体検出器。
27. 位置決定器は、検出された距離に基づいて、前記物体の画像の中心点の位置を決定する中心位置決定器を含む、請求項２６に記載の物体検出器。
28. 矩形画像面には第１の軸と第２の軸とを有する座標系が規定され、座標系の第１の軸は画像面の第１の対向するエッジ対に垂直であり、座標系の第２の軸は画像面の第２の他方の対向するエッジ対に垂直であり、
    中心位置決定器は
    第１のエッジ対のそれぞれのエッジに最も近い点の第１軸座標を決定する第１軸座標決定器と、
    第１軸座標決定器によって決定された第１軸座標の平均を求めることにより第１軸の座標を計算する第１軸座標計算器と、
    第２のエッジ対のそれぞれのエッジに最も近い点の第２軸座標を決定する第２軸座標決定器と、
    第２軸座標決定器によって決定された第２軸座標の平均を求めることにより第２軸の座標を計算する第２軸座標計算器とを含む、請求項２７に記載の物体検出器。
29. 前記物体の画像のエッジの１つが矩形画像面の４つのエッジの１つと形成する角度θを、第１軸座標決定器で決定された第１軸座標と、第２軸座標決定器で決定された第２軸座標とを用いて計算する角度計算器をさらに含む、請求項２８に記載の物体検出器。
30. 第１軸座標決定器で決定された第１軸座標はＲ１ｘ＞Ｌ１ｘである座標値Ｒ１ｘとＬ１ｘとを含み、
    第２軸座標決定器で決定された第２軸座標はＢ１ｙ＞Ｔ１ｙである座標値Ｔ１ｙ及びＢ１ｙを含み、
    角度計算器は、以下の式に従って角度θを計算するステップを含む、請求項２９に記載の物体検出器。
    

    
31. 角度θを無線通信により送信する無線送信機をさらに含む、請求項２９に記載の物体検出器。
32. 前記物体は再帰反射ストリップを含み、
    物体検出器はさらに、
    光源と、
    光源に周期的に発光させる光源コントローラと、
    撮像素子に、光源が発光中に第１の画像をキャプチャさせ、光源が発光していない間に第２の画像をキャプチャさせる、露光コントローラと、
    第２の画像から第１の画像を減算する画像減算器と、をさらに含む、請求項２６〜請求項３１のいずれかに記載の物体検出器。
33. 撮像素子の矩形画像面は、各々が複数の信号レベルを有する画素信号を生成する複数個の画素を有し、
    物体検出器は、撮像素子の複数個の画素の画素信号を１ビット信号にダウンサンプリングするダウンサンプリングユニットをさらに含む、請求項２６〜請求項３２のいずれかに記載の物体検出器。
34. ダウンサンプリングユニットは、第１の入力が画素信号を受けるように接続され第２の入力が予め定められたしきい値レベルの電圧に接続された、比較器を含む、請求項３３に記載の物体検出器。
35. 矩形物体の画像の予め定められた点の位置を無線通信によって送信する無線送信機をさらに含む、請求項２６〜請求項３４のいずれかに記載の物体検出器。
36. コンピュータに、
    発光素子の発光中に撮像素子によって第１の画像をキャプチャするステップと、
    第１の画像信号のレベルを予め定められた第１の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第１の画像信号を第１のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
    発光素子が発光していない間に撮像素子によって第２の画像をキャプチャするステップと、
    第２の画像信号のレベルを予め定められた第２の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第２の画像信号を第２のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
    第２のディジタル信号を第１のディジタル信号から減算することによって第１の画像と第２の画像との差分画像を計算するステップと、
    差分画像中に残る明点の位置を特定することにより、反射物体の画像を特定するステップとを実行させるためのコンピュータプログラム。
37. 反射物体の画像を検出する方法であって、
    発光素子の発光中に撮像素子によって第１の画像をキャプチャするステップと、
    第１の画像信号のレベルを予め定められた第１の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第１の画像信号を第１のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
    発光素子が発光していない間に撮像素子によって第２の画像をキャプチャするステップと、
    第２の画像信号のレベルを予め定められた第２の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第２の画像信号を第２のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
    第２のディジタル信号を第１のディジタル信号から減算することによって第１の画像と第２の画像との差分画像を計算するステップとを含む、方法。
38. 反射物体の画像を検出するための装置であって、
    発光素子と、
    撮像素子と、
    発光素子及び撮像素子を、撮像素子が第１の画像と第２の画像とを含む２つの連続した画像をキャプチャし、ここで第１の画像は発光素子が発光中にキャプチャされ、第２の画像は発光素子が発光していない間にキャプチャされるように制御する制御ユニットと、
    撮像素子の出力を受けるように接続され、撮像素子から出力された第１の画像と第２の画像との画像信号をダウンサンプリングするためのダウンサンプリングユニットと、
    第２の画像のダウンサンプリングされた画像信号を第１の画像のダウンサンプリングされた画像信号から減算することによって差分画像を計算するように動作する差分画像計算ユニットとを含む、装置。
39. コンピュータに、
    発光素子の発光中に撮像素子によって第１の画像をキャプチャするステップと、
    第１の画像信号のレベルを予め定められた第１の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第１の画像信号を第１のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
    発光素子が発光していない間に撮像素子によって第２の画像をキャプチャするステップと、
    第２の画像信号のレベルを予め定められた第２の基準レベルと比較することによって撮像素子から出力された第２の画像信号を第２のディジタル信号にダウンサンプリングするステップと、
    第２のディジタル信号を第１のディジタル信号から減算することによって第１の画像と第２の画像との差分画像を計算するステップとを実行させるためのコンピュータプログラム。
40. シミュレーション中にユーザによって動かされる架空物体の画像と、シミュレーション中にユーザによって動かされる架空物体が移動すべき目標方向を示す方向指示表示とを生成させるための手段と、
    前記シミュレーションのコントローラの位置データを含む時系列データを準備させるための手段とを含み、位置データは予め定められた座標系に対しある時点でのコントローラの代表点の位置を示し、
    さらに、
    準備された時系列の位置データに応答して架空物体の軌跡を計算させるための手段とを含み、軌跡は、架空物体の移動方向が位置データに基づいて目標方向を基準として用いて決定されるように計算される、シミュレータ。
41. プロセッサを搭載したハウジングとは別体で設けられ、物体の位置を検出するための物体検出装置であって、
    画像面を有し、前記物体の画像をキャプチャする撮像素子と、
    前記物体の画像に基づいて、前記画像面上の前記物体の所定点の位置を計算する位置計算手段と、
    計算された前記所定点の位置を前記プロセッサに送信する送信手段と、を備える物体検出装置。
42. 前記撮像素子は、移動する前記物体の画像を連続的にキャプチャし、
    前記位置計算手段は、前記物体の画像がキャプチャされるたびに、その画像に基づいて、前記画像面上の前記物体の所定点の位置を連続的に計算し、
    前記送信手段は、前記物体の前記所定点の位置が計算されるたびに、前記所定点の位置を前記プロセッサに送信する、請求項４１に記載の物体検出装置。
43. 前記物体の画像が、所定参照ラインと形成する角度を算出する角度計算手段をさらに備え、
    前記送信手段は、前記角度を前記プロセッサに送信する請求項４１又は請求項４２に記載の物体検出装置。
44. 前記送信手段は、オーディオ信号とビデオ信号を生成する前記プロセッサに前記位置を送信する、請求項４１〜請求項４３のいずれかに記載の物体検出装置。
45. 前記送信手段は、オーディオ信号とビデオ信号を生成する前記プロセッサに前記角度を送信する、請求項４３に記載の物体検出装置。
46. 前記物体は再帰反射ストリップを含み、
    前記物体検出装置はさらに、
    光源と、
    光源に周期的に発光させる光源コントローラと、
    前記撮像素子に、光源が発光中に第１の画像をキャプチャさせ、光源が発光していない間に第２の画像をキャプチャさせる、露光コントローラと、
    第２の画像から第１の画像を減算する画像減算手段と、をさらに備える、請求項４１〜請求項４５のいずれかに記載の物体検出装置。
47. 前記送信手段は、無線により、前記所定点の位置を前記プロセッサに送信する、請求項４１〜請求項４６のいずれかに記載の物体検出装置。
48. 前記送信手段は、無線により、前記角度を前記プロセッサに送信する、請求項４３又は請求項４５に記載の物体検出装置。
49. プロセッサを搭載したハウジングとは別体で設けられ、物体の位置を検出するための物体検出装置としてコンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムであって、
    画像面を有する撮像素子から与えられる物体の画像に基づいて、前記画像面上の前記物体の所定点の位置を計算する位置計算手段と、
    計算された前記所定点の位置を前記プロセッサに送信する送信手段として前記コンピュータを動作させるためのコンピュータプログラム。