JP2009103464A - 距離計測装置、距離計測方法および車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定周波数で変調された光を照射する投光装置1と、照射された光の反射光を撮像する撮像装置2と、撮像装置2で得られた撮像信号の同期検波を行う同期検波処理部32と、同期検波によって得られた信号に基づいて被検物までの距離情報を求める距離算出部33と、撮像装置2で得られる撮像信号に基づいて、この撮像信号に含まれる周波数成分と識別可能な照射光の周波数を求める照射周波数算出部34と、その照射光の周波数によって投光装置1の所定周波数を変更する駆動制御部31とを備える。
【選択図】図4
Description
d1=(e・sinαcosγ+f・cosαcosγ)/cos(α+γ) …(1)
図4は、投光装置1および撮像装置2の動作を制御し、撮像装置2の撮像信号を処理して車両前方の被検物体を検出して出力するコントロールユニットCUを示す。コントロールユニットCUは、RAM、ROM、CPU、および周辺回路などを備えた制御回路であり、コンピュータのソフトウェアによって後述する各種処理を実行する。ASICやFPGAなどのハードウエア構成の論理回路を組合せて実現することも可能である。
次に、照射周波数算出部34は、撮像装置2から供給される撮像信号s(t)および車速センサ35から供給される車速VBの情報を用いて照射周波数fdを算出し、算出された照射周波数fdを含む周波数情報T3を駆動制御部31に供給する。以下、照射周波数fdの算出方法について説明する。
d=Δt・VB …(2)
ステップS1では、スリット光LBを照射せずに車両前方を撮影して撮像信号を取得する。撮像信号は画像メモリ14に1フレームの画像データとして記録される。
ステップS2では、画像メモリ14に記録された画像データに基づいて、消失点を算出し、図5(a)に示した画像2Pの左下の画素AP1と消失点を結ぶ線9上の画素データ列Lsj(t)を抽出する。
ステップS4では、計算対象である基点画素(たとえばAP1)から特定された端点画素(たとえばAP2)までの画素データ列(例えば図6(b)の距離hの範囲内の画素データ列)を取得する。
ステップS6では、図6(c)の周波数成分のうち、所定の閾値FTthを超えている範囲FNの最大周波数fFNを求め、照射周波数fdの下限周波数fmin をその最大周波数fFNよりも高く設定する。
ステップS8では、算出された複数の照射周波数fdの下限周波数fminのうち、最大値を選択する。
ステップS11では、補正した照射周波数fdを駆動制御部31に供給する。
(1)背景光の周波数(背景画像の空間周波数)に応じて照射光の照射周波数fdを変更するようにした。その結果、車両が走行する環境下においても、撮像装置2で得られる画像から同期検波によってスリット光LBの反射光を正確に抽出できるため、距離を計測可能な範囲が広がる。
(1)他の実施の形態1
他の実施の形態1と上述した実施の形態との相違点は、照射周波数fdを算出する際のアルゴリズムにあり、装置構成や回路構成は同一であるので、相違するアルゴリズムを主に説明する。
他の実施の形態1においても、直線9Aに加えて、直線9B上の画素データ列に対して同様の処理を施して最短のエッジ間隔を抽出し、直線9A上の画素データ列から算出されたエッジ間隔と比較し、最短の値を用いて照射周波数を算出するようにしてもよい。
他の実施の形態2と上述した実施の形態との主たる相違点は、撮像装置2のカメラがカラー撮像素子を有し、画像メモリ14に記録される画像データの各画素が色情報を有している点にある。以下では、相違点を主に説明する。
さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態に何ら限定されない。また、上述した実施の形態および変形例は組み合わせてもよい。
なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。
31 駆動制御部 32 同期検波処理部
33 距離算出部 34 照射周波数算出部
35 車速センサ CU コントロールユニット
AP1 基点画素 AP2 端点画素
Ps 消失点
Claims (14)
- 移動体に搭載される距離計測装置において、
検出対象領域に向けて所定の変調周波数で変調した照射光を照射する投光手段と、
前記検出対象領域を撮像して前記検出対象領域の画像(以下、検出対象画像)を表す撮像信号を繰り返し出力する撮像手段と、
前記繰り返し出力される撮像信号に対して同期検波処理を行って前記投光手段から照射される前記照射光に同期した撮像信号を抽出する同期検波手段と、
前記同期検波手段で抽出された撮像信号に基づいて、前記照射光が前記被検物から反射する反射光を抽出して前記被検物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記検出対象画像の空間周波数を算出するとともに、前記所定の変調周波数を前記空間周波数に基づいて算出し、前記算出された変調周波数で照射光が変調されるように前記投光手段を制御する投光制御手段とを備えることを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1に記載の距離計測装置において、
前記変調周波数は、前記検出対象画像の空間周波数よりも大きな周波数であり、前記同期検波処理で抽出された撮像信号から前記反射光を識別可能とする周波数(以下、識別可能周波数)であることを特徴とする距離計測装置。 - 請求項2に記載の距離計測装置において、
前記投光制御手段は、前記画像信号の中から、前記移動体の移動方向に延在する画素データ列を抽出し、抽出した画素データ列に基づいて前記空間周波数を算出する空間周波数算出手段を含むことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項3に記載の距離計測装置において、
前記移動体の速度を検出する速度検出手段をさらに備え、
前記空間周波数算出手段は、前記抽出した画素データ列の中から、前記検出された速度に基づき計算対象となる複数の画素データを一群とする複数のデータ列を選択し、選択した複数のデータ列の空間周波数を計算し、その中から最大周波数を求めることを特徴とする距離計測装置。 - 請求項3または4に記載の距離計測装置において、
前記空間周波数算出手段は、前記抽出された前記画素データ列または、前記選択された複数のデータ列を時間軸上のデータ列に変換した後、FFT処理により空間周波数を算出することを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1または2に記載の距離計測装置において、
前記投光制御手段は、前記検出対象画像に対してエッジ抽出処理を施してエッジ画像を取得し、取得されたエッジ画像を表す画像データの中から、前記移動体の移動方向に延在するエッジ画素データ列を抽出し、抽出したエッジ画素データ列のエッジ密度に基づいて前記空間周波数を算出する空間周波数算出手段を含むことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1または2に記載の距離計測装置において、
前記投光制御手段は、前記検出対象画像を表す撮像信号の中から、車両の移動方向に延在する画素データ列を抽出し、抽出した画素データ列に対して、同一画素情報を有する一群のデータ毎ごとにグループ分けするグルーピング処理を施し、グループ分けされた複数のグループの分布密度に基づいて空間周波数を算出する空間周波数算出手段を含むことを特徴とする距離計測装置。 - 請求項7に記載の距離計測装置において、
前記撮像手段はカラー画像を出力し、
前記同一画素情報は各画素の色情報であることを特徴とする距離計測装置。 - 請求項6乃至8のいずれか1項に記載の距離計測装置において、
前記移動体の速度を検出する速度検出手段をさらに備え、
前記投光制御手段は、前記検出された速度も加味して前記エッジ画素データ列また画素データ列を抽出することを特徴とする距離計測装置。 - 請求項4または7に記載の距離計測装置において、
前記車両の移動方向に延在する画素データ列は、前記検出対象画像内の下側領域で予め特定した画素と消失点とを結ぶ直線上の画素データであることを特徴とする距離計測装置。 - 請求項2乃至5のいずれか1項に記載の距離計測装置において、
前記投光制御手段は、予め設定されている最小周波数よりも前記算出された識別可能周波数が高いときに、前記算出された識別可能周波数を前記所定周波数として前記投光手段からの照射光を変調することを特徴とする距離計測装置。 - 請求項11に記載の距離計測装置において、
前記投光制御手段は、前記算出された識別可能周波数が商用電源周波数の基本波および高調波の周波数の帯域に含まれる場合、前記帯域から外れる周波数に補正し、補正後の周波数を前記所定周波数として前記投光手段からの照射光を変調することを特徴とする距離計測装置。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の距離計測装置を備えた車両において、
前記投光手段が、前記車両の前方を前記検出対象領域として光を照射することを特徴とする車両。 - 移動体に搭載される距離計測方法において、
検出対象領域に向けて所定の変調周波数で変調した照射光を投光装置から照射する投光工程と、
前記検出対象領域を撮像して前記検出対象領域の画像(以下、検出対象画像)を表す撮像信号を繰り返し出力する撮像工程と、
前記繰り返し出力される撮像信号に対して同期検波処理を行って前記照射光に同期した撮像信号を抽出する同期検波工程と、
前記同期検波工程で抽出された撮像信号に基づいて、前記照射光が前記被検物から反射する反射光を抽出して前記被検物までの距離を算出する距離算出工程と、
前記検出対象画像の空間周波数を算出するとともに、前記所定の変調周波数を前記空間周波数に基づいて算出し、前記算出された変調周波数で照射光が変調されるように前記投光装置を制御する投光制御工程とを備えることを特徴とする距離計測方法。
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