JP2010019640A - 速度計測装置および速度計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像された画像情報に基づき速度を適切に測定すること。
【解決手段】複数の画素を備えた撮像素子を有する撮像手段２と、撮像された複数の画像情報が抽出された画素の、撮像素子上の画素配列中の位置である画像情報位置を検出する位置情報検出部３２と、複数の画素の撮像範囲を算出する撮像範囲算出部３３と、各画素の撮像範囲と、所定時間経過前後の画像情報位置とに基づき、複数の画像情報について、各画像情報ごとに移動距離を算出する移動距離算出部３４と、複数の画像情報の移動距離に基づいて、速度情報を算出する速度情報算出部３５と、を備えることを特徴とする速度計測装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像された画像情報に基づいて速度を計測する速度計測装置および速度計測方法に関するものである。

タイヤの回転量を取得し、その回転量から算出された移動距離に基づいて速度を算出する速度計測装置が知られているが、タイヤが空転するなどの影響によって正確な速度が計測できない場合があった。
そこで、地面などをＣＣＤなどのカメラで撮像し、撮像画像からエッジを検出し、複数のエッジについて移動画素数を求め、その平均値を算出することで、速度を算出する速度計測装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−２２１４６１号公報

しかしながら、従来技術は、エッジの移動画素数を平均して速度を算出するものであるため、移動体が急発進（急速に動作）する場合は、移動開始直後のエッジのずれが大きくなってしまうため、エッジの移動画素数を平均して速度を算出するだけでは移動速度の誤差が大きくなる場合もあり、移動速度の算出精度が低下するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、撮像された画像情報に基づき速度を適切に測定することである。

本発明は、画像情報が撮像された各画素の撮像範囲と、所定時間経過前後における画像情報の画素配列中の位置情報とに基づいて、各画像情報ごとの移動距離を算出し、算出された複数の画像情報の移動距離に基づいて速度情報を算出することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、各画素の撮像範囲と、画像情報の画素配列中の位置情報とに基づいて算出される移動距離を使って速度情報を算出するようにしたので、移動体が急発進（急速に動作）する場合でも、移動開始直後のエッジのずれを小さくすることができるため、移動速度の算出精度を高めることができる。

本実施形態の速度計測装置は、車両等の移動体に搭載され、移動体周辺の撮像された画像に基づいて速度を計測する装置である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の速度計測装置１のブロック構成図である。図１に示すように、本実施形態の速度計測装置１は、画像を撮像する撮像装置２と、撮像された画像情報から速度情報を算出するコントロールユニットＣＵを有する。

以下、各構成について説明する。

撮像装置２は、その撮像素子上に、複数の画素を有し、輝度画像を撮像するものである。撮像装置としてはＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などが挙げられる。

図２は、撮像装置２の設置状態と撮像対象領域４との関係を示す模式図である。図２において、撮像装置２が搭載された移動体はＸ軸方向に進行するものであり、図２は撮像装置２をＹ軸方向から見た図である。本実施形態においては、撮像装置２は撮像対象に対して高さＨになるように移動体に設置する。撮像対象としては、例えば、本実施形態おける移動体が自動車である場合、地面とすることができる。撮像装置２は撮像対象領域４を撮像する。撮像装置２が撮像する撮像対象領域４は特に限定されないが、本実施態様においては同図に示すように、撮像装置２を移動体の走行方向の前方に角度αだけ傾けることにより、走行方向前方下部の一定領域を撮像する。

この撮像装置２は、所定の周期（フレームレート）で撮像対象領域４を撮像する。そして、撮像装置２は、撮像した撮像情報をコントロールユニットＣＵに入力する。

コントロールユニットＣＵは、撮像装置２で撮像された撮像情報に基づいて速度を算出する。本実施形態のコントロールユニットＣＵは、プログラム又はファームウェアが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行することでコントロールユニットＣＵとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶部としてのＲＡＭ（Random Access Memory）とを備える。

そして、本実施形態のコントロールユニットＣＵは、図１に示すように、エッジ抽出部３１、位置情報検出部３２、撮像範囲算出部３３、移動距離算出部３４および速度情報算出部３５を有する。

コントロールユニットＣＵの内部構成について説明する。

まず、エッジ抽出部３１について説明する。エッジ抽出部３１は、撮像装置２から入力された撮像情報から、撮像対象物のエッジ（輪郭）を抽出する。

エッジの抽出方法は特に限定されない。例えば、１次の差分フィルタであるＳｏｂｅｌフィルタやＰｒｅｗｉｔｔフィルタ、水平または垂直方向１次空間微分フィルタ、２次空間微分フィルタ、または非線形差分フィルタ等のフィルタを用いてエッジを抽出する方法などが挙げられる。

次に位置情報検出部３２について説明する。位置情報検出部３２は、各エッジが抽出された画素の画素配列中の位置を検出する。
図３は、本実施形態における各画素の画素配列中の位置と画素番号との関係を示す模式図である。図３に示すように、例えば、手前左側を（０，０）番とし、Ｘ軸およびＹ軸方向に番号が増加するように各画素に番号を振る。例えば、Ｘ軸方向ｐ番目で、Ｙ軸方向ｑ番目の位置にある画素は、画素番号（ｐ，ｑ）となる。このように撮像素子上の各画素に番号を付けることにより、各エッジが抽出された画素の画素配列中の位置を把握することができる。

次に撮像範囲算出部３３について説明する。撮像範囲算出部３３は、撮像素子上の各画素ごとに撮像できる撮像範囲を算出する。撮像範囲とは、撮像対象領域４のうち１画素で撮像できる領域をいう。
図４および図５は、本実施形態における撮像装置２の各画素の撮像角度と撮像範囲との関係を表す模式図である。図４は、撮像装置２および撮像対象領域４をＹ軸方面から斜視する図であるのに対して、図５は、撮像装置２および撮像対象領域４を上から見た図である。図４および図５においては、相対的に、撮像装置２から遠い領域を撮像する縦６列×横５列で配列された画素が撮像する撮像範囲の集合を撮像領域Ａとし、撮像装置２から近い領域を撮像する縦６列×横５列で配列された画素が撮像する撮像範囲の集合を撮像領域Ｂとする。

図４に示すように、相対的に、撮像装置２から遠い（前方の）撮像領域Ａを撮像する画素の撮像領域Ａに対する撮像角度は小さい。その結果、撮像領域Ａを撮像する画素が１画素で撮像できる撮像範囲は広くなる。それに対して、撮像装置２から近い（手前の）撮像領域Ｂを撮像する画素の撮像領域Ｂに対する撮像角度は直角に近くなる。その結果、撮像領域Ｂを撮像する画素が１画素で撮像できる撮像範囲は狭くなる。つまり、図５に示すように、遠くの撮像対象領域４を撮像する画素ほど、撮像範囲が広くなる一方、近くの撮像対象領域４を撮像する画素ほど、撮像範囲は狭くなる。
なお、図４、図５においては、例として撮像対象領域４のうち、一部の領域である撮像領域Ａおよび撮像領域Ｂについてのみ説明したが、実際には、全ての画素とその画素により撮像される撮像範囲との関係において、遠くの撮像対象領域４を撮像する画素ほど、撮像範囲が広くなり、一方、近くの撮像対象領域４を撮像する画素ほど、撮像範囲は狭くなる。

上述したように、各画素ごとに撮像範囲は異なる。そこで、実際に各画素で撮像できる撮像範囲の算出方法を以下に説明する。本実施形態においては、各画素の撮像範囲は、撮像装置から撮像対象までの高さ、撮像装置の撮像対象に対する傾斜角度、撮像装置の解像度および画角という撮像条件に基づいて算出する。図６は、本実施形態における撮像装置２および撮像対象領域４を上からの見た図である。図２、図６に示すように、本実施形態において、撮像装置２から撮像対象までの高さをＨ、撮像装置２から撮像対象までの角度をαとする。また、撮像装置２のＸ軸、Ｙ軸方向の解像度をそれぞれａ、ｂとし、撮像装置２のＸ軸、Ｙ軸方向の画角をそれぞれφ_x、φ_yとする。ここで、撮像対象領域４を平面と仮定した場合、画素番号（ｐ，ｑ）の位置にある画素の具体的な撮像範囲、すなわち、撮像範囲のＸ軸方向の長さＬｘおよび撮像範囲のＹ軸方向の長さＬｙは、例えば下式（１）および（２）から算出することができる。

なお、撮像範囲算出方法は、上記の方法に限定されず、例えば距離計測装置を用いて、画素ごとに距離を算出し、そこから撮像範囲を算出してもよい。

次に移動距離算出部３４について説明する。移動距離算出部３４は、所定時間経過前後の各エッジが抽出された画素の画素配列上の位置の差をエッジの移動画素数として算出する。
図７Ａは、Ｎフレーム撮像時のエッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の一場面例を示す図である。また、図７Ｂは、図７Ａから１フレーム時間経過後に、エッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の一場面例を示す図である。図７Ａでは、Ｎフレームの撮像時において、エッジ抽出部３１により、撮像範囲Ｃを撮像する画素でエッジが抽出された場合を示している。そして、図７Ｂでは、エッジ抽出部３１により、１フレーム分の時間が経過したＮ＋１フレームの撮像時において、撮像範囲Ｃ′を撮像する画素で同じエッジが抽出された場合を示している。図７Ａおよび図７Ｂから、撮像範囲Ｃを撮像する画素で抽出されたエッジが、１フレーム時間経過後に撮像範囲Ｃ′を撮像する画素までの４画素分の距離を移動したことになる。つまり、撮像範囲ＣおよびＣ′を撮像する画素で抽出されたエッジの移動画素数は４となる。
なお、本実施形態では、Ｎフレーム時の撮像情報と、Ｎ＋１フレーム時の撮像情報からオプティカルフローを求めることで、撮像範囲ＣおよびＣ′を撮像する画素で抽出されたエッジが、同じ撮像対象物から抽出されたエッジであるものと判断できる。

ここで、エッジの移動画素数の算出方法は特に限定されるものではない。また、本実施形態においてはオプティカルフローを用いてエッジの移動画素数を算出しているが、オプティカルフローの手法も限定されるものではない。例えば、フレーム間でテンプレートマッチングのようなブロックマッチングを使用し対応点を決定して動きベクトルを求める相関法や、各点の明るさの空間的および時間的な勾配の間の関係を用いる勾配法を使用する方法などが挙げられる。

続けて、移動距離算出部３４は、エッジ抽出部３１によってエッジが抽出された各画素の撮像範囲と上記の各エッジの移動画素数とに基づいて、各エッジの最大移動距離Ｌ１と最小移動距離Ｌ２とを算出する。
図７Ｃは、図７Ａに示す撮像範囲Ｃを撮像する画素において抽出されたエッジが、図７Ｂに示す撮像範囲Ｃ′を撮像する画素の位置まで移動した場合の最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２を示す図である。本実施形態において、各エッジの最大移動距離Ｌ１と最小移動距離Ｌ２は各画素における撮像範囲、すなわち撮像範囲Ｃおよび撮像範囲Ｃ′の撮像範囲の大きさを考慮した距離であり、最大移動距離Ｌ１は撮像範囲Ｃから撮像範囲Ｃ′までの最大距離、また、最小移動距離Ｌ２は撮像範囲Ｃから撮像範囲Ｃ′までの最小距離である。そのため、最大移動距離Ｌ１は、最小移動距離Ｌ２と比べて、撮像範囲Ｃ＋Ｃ′の分の距離だけ長くなる。

図８Ａは、Ｎフレーム撮像時のエッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の他の場面例を示す図である。また、図８Ｂは、図８Ａの撮像時から１フレーム時間経過後に、エッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の他の場面例を示す図である。図８Ａでは、Ｎフレーム撮像時に、エッジ抽出部３１により、撮像範囲Ｄを撮像する画素および撮像範囲Ｅを撮像する画素においてエッジが抽出された場合を示している。また、図８Ｂでは、１フレーム時間経過後のＮ＋１フレーム撮像時において、エッジ抽出部３１により、撮像範囲Ｄ′および撮像範囲Ｅ′を撮像する画素でエッジが抽出された場合を示している。図８Ａおよび図８Ｂから、１フレーム分の時間が経過したことによって、撮像範囲Ｄを撮像する画素で抽出されたエッジが、撮像範囲Ｄ′を撮像する画素の位置まで移動し、撮像範囲Ｅを撮像する画素で抽出されたエッジが、撮像範囲Ｅ′を撮像する画素の位置まで移動したことになる。

また、図８Ｃ〜図８Ｅは、図８Ａおよび図８Ｂで抽出された両エッジの最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２を説明するための図である。ここで、図８Ｃで示している距離ｄは、両エッジが実際に移動した距離である。距離ｄは両エッジが実際に移動した距離であるため、距離ｄは両エッジとも等しくなる。つまり、撮像範囲Ｄを撮像する画素で抽出されたエッジは、撮像範囲Ｄから撮像範囲Ｄ′まで、撮像範囲Ｅを撮像する画素で抽出されたエッジは、撮像範囲Ｅから撮像範囲Ｅ′まで、同じ距離ｄを移動したものである。しかし、相対的に、撮像装置２から遠い領域である撮像範囲Ｄは撮像範囲が広く、撮像装置２から近い領域である撮像範囲Ｅは撮像範囲が狭い。そのため、図８Ｃに示すように、撮像範囲Ｄで抽出されたエッジと撮像範囲Ｅで抽出されたエッジは、実際には同じ移動距離である距離ｄを移動しているが、撮像範囲が広い撮像範囲Ｄ‐Ｄ′間のエッジの移動画素数は２画素であり、撮像範囲が狭い撮像範囲Ｅ‐Ｅ′間のエッジの移動画素数は３画素となる。
また、図８Ｄは、撮像範囲Ｄで抽出されたエッジの最大移動距離Ｌ１（Ｄ）と撮像範囲Ｅで抽出されたエッジの最大移動距離Ｌ１（Ｅ）とを示す図である。両エッジは実際には同じ距離ｄを移動するが、撮像範囲が異なるため、撮像範囲Ｄで抽出されたエッジの最大移動距離Ｌ１（Ｄ）が、撮像範囲Ｅで抽出されたエッジの最大移動距離Ｌ１（Ｅ）よりも長いのが分かる。
さらに、図８Ｅは、撮像範囲Ｄで抽出されたエッジの最小移動距離Ｌ２（Ｄ）と撮像範囲Ｅで抽出されたエッジの最小移動距離Ｌ２（Ｅ）とを示す図である。両エッジは実際には同じ距離ｄを移動するが、撮像範囲が異なるため、撮像範囲Ｄで抽出されたエッジの最小移動距離Ｌ２（Ｄ）が、撮像範囲Ｅで抽出されたエッジの最小移動距離Ｌ２（Ｅ）よりも短いのが分かる。

このように、各エッジが実際に同じ移動距離である距離ｄを移動する場合でも、各画素ごとの撮像範囲が異なることによって、各エッジの移動画素数、最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２が異なる。つまり、各画素ごとに撮像範囲が異なるため、複数のエッジから、異なる複数の最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２を算出することができる。
なお、各エッジは、各エッジが抽出された画素が撮像する撮像範囲上に存在することとなるため、各エッジの実際の移動距離は、最大移動距離Ｌ１よりも大きくなることはなく、また最小移動距離Ｌ２よりも小さくなることはない。

次に速度情報算出部３５について説明する。速度情報算出部３５では、移動距離算出部３４で算出された距離情報から、移動体の速度を算出する。
まず、速度情報算出部３５では、移動距離算出部３４で算出された各エッジごとの最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２に対応する、最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を算出する。ここで、１フレームの撮像時間をｔとすると、最大移動速度Ｖ１、最小移動速度Ｖ２は下式（３）で求められる。

本実施形態において、撮像装置２により撮像された撮像情報において抽出されたエッジの数をｅとすると、速度情報算出部３５では、複数のエッジ１〜ｅについての最大移動速度Ｖ１（１）、Ｖ１（２）、・・・、Ｖ１（ｅ）と最小移動速度Ｖ２（１）、Ｖ２（２）、・・・、Ｖ２（ｅ）とを算出することとなる。

そして、速度情報算出部３５では、複数のエッジについて算出された最大移動速度Ｖ１（１）、Ｖ１（２）・・・、Ｖ１（ｅ）の中の最小値Ｖ１_minと、複数のエッジについて算出された最小移動速度Ｖ２（１）、Ｖ２（２）・・・、Ｖ２（ｅ）の中の最大値Ｖ２_maxを下式（４）および（５）で算出する。

図９は、各エッジの最大移動速度Ｖ１と最小移動速度Ｖ２から求められる速度範囲を示す図である。図９では、本実施形態で抽出されたエッジ１〜ｅの最小移動速度Ｖ１（１）〜Ｖ１（ｅ）と最大移動速度Ｖ２（１）〜Ｖ２（ｅ）の一例を表している。図９に示す例においては、各エッジの最大移動速度Ｖ１の中の最小値Ｖ１_minは、エッジ２の最大移動速度Ｖ１（２）となり、各エッジの最小移動速度Ｖ２の中の最大値Ｖ２_maxは、エッジ４の最小移動速度Ｖ２（４）となり、移動体の実際の速度は最小値Ｖ１_minであるＶ１（２）と最大値Ｖ２_maxであるＶ２（４）の間に存在することとなる。

そこで、本実施形態では、速度情報算出部３５において、最終的な移動体の移動速度Ｖを、最大移動速度の最小値Ｖ１_minと最小移動速度の最大値Ｖ２_maxから、下式（６）において算出する。

このように、複数のエッジについて最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２からそれぞれ最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を算出し、最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２から、最も実際の速度に近似する最大移動速度Ｖ１における最小値Ｖ１_minと最小移動速度Ｖ２における最大値Ｖ２_maxの速度を算出することで、より適切に速度を測定することができる。
また、本実施形態では、撮像装置２を前方下部に傾けることにより、より多くのエッジを検出することができ、結果として、より多くの最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を算出することができる。さらに、各画素ごとに撮像範囲が異なるため、より多くの最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を算出することができる。このように、より多くの最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を算出し、これら最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を用いて最小値Ｖ１_minと最大値Ｖ２_maxを算出することで、移動体の速度範囲を絞ることができ、より適切に速度を測定することができる。

続いて、本実施形態の速度測定装置１の動作手順を、図１０のフローチャートに基づいて説明する。

撮像装置２は、所定の周期（フレームレート）において撮像対象領域４の画像を撮像し、その撮像情報をコントロールユニットＣＵに入力する（ステップＳ１）。エッジ抽出部３１は、撮像情報から撮像対象物のエッジ（輪郭）を抽出する（ステップＳ２）。位置情報検出部３２は、各エッジが抽出された画素の画素配列中の位置を検出する（ステップＳ３）。

撮像範囲算出部３３は、撮像装置２から撮像対象までの高さＨ、撮像装置２の撮像対象に対する傾斜角度α、撮像装置２の解像度ａ，ｂ、および撮像装置２の画角φ_x，φ_yに基づいて、撮像装置２で撮像された撮像情報から各画素の撮像範囲を算出する（ステップＳ４）。

移動距離算出部３４は、所定時間経過前後のエッジが抽出された画素の画素配列中の位置の差をエッジの移動画素数として算出する。また、算出された各エッジの移動画素数と撮像範囲算出部３３で算出された各画素の撮像範囲とに基づいて、各エッジの最大移動距離Ｌ１と最小移動距離Ｌ２を算出する（ステップＳ５）。速度情報算出部３５は、移動距離算出部３４で算出された各エッジの最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２から、最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を求め、さらに、複数のエッジから得られた最大移動速度Ｖ１についての最小値Ｖ１_min、および、複数のエッジから得られた最小移動速度Ｖ２についての最大値Ｖ２_maxを算出し、最終的な移動体の速度Ｖを算出する（ステップＳ６）。
なお、ステップＳ４をステップＳ２の前に行っても良く、また、ステップＳ２およびステップＳ３とステップＳ４とを同時に行っても良い。

本実施形態の速度計測装置１は、以上のように構成され、動作するので以下の効果を奏することになる。

本実施形態の速度計測装置１は、エッジが抽出された各画素ごとの撮像範囲を算出し、算出された撮像範囲と各エッジが抽出された画素の画素配列中の位置情報とに基づいて移動距離を算出するため、適切に速度を測定することができる。

特に、本実施形態では、各画素ごとに撮像範囲が異なることを考慮して、複数のエッジについて、複数の異なる最大移動速度Ｖ１および最小移動速度Ｖ２を算出する。そして、複数のエッジについて算出された最大移動速度Ｖ１の中から最小値Ｖ１_minと、複数のエッジについて算出された最小移動速度Ｖ２の中から最大値Ｖ２_maxとを算出し、これら最小値Ｖ１_minおよび最大値Ｖ２_maxに基づいて最終的な速度を算出する。つまり、本実施形態では、複数のエッジから算出した複数の異なる速度の中から、速度Ｖ１_minおよび最大値Ｖ２_maxを算出し、これらから最終的な速度を算出するため、速度測定性能（最小の速度分解性能）は撮像装置２の解像度（画素数）により決定することなく、より適切に速度を測定できる。

さらに、本実施形態では撮像装置２を移動体の走行方向の前方に傾けて撮像するため、遠くの撮像対象領域４を撮像する画素ほど、撮像装置２により撮像される撮像範囲に対する撮像装置２の撮像角度が小さくなり、撮像範囲が広くなる。一方、近くの撮像対象領域４を撮像する画素ほど、撮像装置２により撮像される撮像範囲に対する撮像装置２の撮像角度が直角に近くなり、撮像範囲は狭くなる。このように、各画素ごとに異なる撮像範囲に基づいて速度を算出するため、撮像範囲を一定とみなして速度を算出する場合と比べて、各エッジについて異なる複数の速度情報を取得することができる。その結果、最小値Ｖ１_minと最大値Ｖ２_maxとの間の速度範囲を絞ることができるため、より適切に速度を測定することができる。

加えて、本実施形態では、撮像装置２を前方に傾けて撮像することにより、撮像対象領域４自体が広範となり、撮像されるエッジの量も増える。そのため、より多くの速度情報を取得することができる。その結果、上記のように、最小値Ｖ１_minと最大値Ｖ２_maxとの間の速度範囲を絞ることができるため、より適切に速度を測定することができる。

また、撮像装置２を前方に傾けて撮像することがきるようになったため、従来技術のように地面に対して真下に向けて撮像装置を設置していた場合と比べて、車両へ搭載することが好適となる。また、撮像装置２を速度測定以外の用途で兼用することも期待できる。例えば、距離計測の用途と兼用することで、速度計測のみではなく、装置の挙動（ピッチ、ヨー）測定することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

すなわち、本実施形態では、本発明を速度計測装置として車両に搭載するものを例にして説明したが、これに限定されず、例えば、鉄道、船舶、その他の移動体や、産業ロボット、警備ロボット、介護ロボットその他のロボット、産業機器などの動作を制御する装置、静止する物体又は移動する物体の位置を測定する機器にも適用することができる。

本実施形態の速度計測装置１のブロック図である。 本実施形態の撮像装置２の設置状態と撮像対象領域４との関係を示す模式図である。 本実施形態における各画素の画素配列中の位置と画素番号との関係を示す模式図である。 本実施形態における撮像装置２の各画素の撮像角度と撮像範囲との関係を示す模式図であり、撮像範囲２を斜視する図である。 本実施形態における撮像装置２の各画素の撮像角度と撮像範囲との関係を示す模式図であり、撮像範囲２を上から見た図である。 本実施形態における撮像装置２および撮像対象領域４を上から見た図である。 Ｎフレーム撮像時のエッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の一場面例を示す図である。 Ｎ＋１フレーム撮像時のエッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の一場面例を示す図である。 図７Ａおよび図７Ｂのエッジの最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２を説明するための図である。 Ｎフレーム撮像時のエッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の他の場面例を示す図である。 Ｎ＋１フレーム撮像時のエッジが抽出された画素およびその周辺の画素の撮像範囲の他の場面例を示す図である。 図８Ａおよび図８Ｂのエッジの移動画素数および実際のエッジの移動距離ｄを説明するための図である。 図８Ａおよび図８Ｂのエッジの最大移動距離Ｌ１を説明するための図である。 図８Ａおよび図８Ｂのエッジの最小移動距離Ｌ２を説明するための図である。 各エッジの最大移動速度Ｖ１と最小移動速度Ｖ２から求められる速度範囲を示す図である。 本実施形態の速度計測装置１における処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…速度検出装置
２…撮像装置
ＣＵ…コントロールユニット
３１…エッジ抽出部
３２…位置情報検出部
３３…撮像範囲算出部
３４…移動距離算出部
３５…速度情報算出部
４…撮像対象領域

Claims (9)

1. 複数の画素を備えた撮像素子を有する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像された複数の画像情報が撮像された画素の、撮像素子上の位置である画像情報位置を検出する位置情報検出手段と、
   前記複数の画素の撮像範囲を算出する撮像範囲算出手段と、
   前記撮像範囲算出手段により算出された各画素の撮像範囲と、前記位置情報検出手段により検出された所定時間経過前後の前記画像情報位置とに基づき、前記複数の画像情報について、各画像情報ごとに所定時間経過前後における移動距離を算出する移動距離算出手段と、
   前記移動距離算出手段により算出された前記複数の画像情報の移動距離に基づいて、速度情報を算出する速度情報算出手段と、
   を備えることを特徴とする速度計測装置。
2. 請求項１に記載の速度計測装置において、
   前記画像情報は、前記撮像手段により撮像された画像からエッジを抽出するエッジ抽出手段により処理された情報であることを特徴とする速度計測装置。
3. 請求項１または２に記載の速度計測装置において、
   前記撮像手段は、移動方向の前方下部を対象領域として撮像することを特徴とする速度計測装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の速度計測装置において、
   前記移動距離算出手段は、前記複数の画像情報について、各画像情報ごとに異なる２つの移動距離を算出することを特徴とする速度計測装置。
5. 請求項４に記載の速度計測装置において、
   前記移動距離算出手段により算出される異なる２つの移動距離は、所定時間経過前後の画像情報が撮像された画素の撮像範囲に基づいて算出される、最大移動距離Ｌ１および最小移動距離Ｌ２であることを特徴とする速度計測装置。
6. 請求項５に記載の速度計測装置において、
   前記速度情報算出手段は、複数の画像情報について、前記最大移動距離Ｌ１から最大移動速度Ｖ１を、前記最小移動距離Ｌ２から最小移動速度Ｖ２を、それぞれ算出し、複数の画像情報から算出された各前記最大移動速度Ｖ１のうちの最小値Ｖ１_minおよび各前記最小移動速度Ｖ２のうちの最大値Ｖ２_maxを算出し、前記Ｖ１_minおよびＶ２_maxに基づき移動速度を算出することを特徴とする速度計測装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の速度計測装置において、
   前記撮像範囲算出手段は、前記撮像手段の撮像条件に基づいて複数の画素の撮像範囲を算出することを特徴とする速度計測装置。
8. 請求項７に記載の速度計測装置において、
   前記撮像範囲算出手段における撮像条件は、前記撮像手段の撮像対象に対する高さ、撮像対象に対する角度、前記撮像装置の解像度、および前記撮像装置の画角のうち少なくとも１つの条件であることを特徴とする速度計測装置。
9. 複数の画素を備えた撮像素子に画像を撮像し、
   複数の画像情報が撮像された画素の撮像素子上の位置、および撮像範囲から速度情報を算出する速度計測方法。

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