JP2010101683A - 距離計測装置および距離計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】観測領域に存在する物体までの距離を確実に計測することができる距離計測装置および距離計測方法を提供する。
【解決手段】車両前方の観測領域に対して投光器１０から空間パタン光を照射して、この空間パタン光を照射した観測領域の画像をカメラ２０で撮像する。このカメラ２０の撮像画像を演算ユニット３０に入力し、その撮像画像上の各ドットパタン光をデコードしてその照射方向を検知するとともに、各ドットパタン光の画像上の座標位置からその撮像方向を検知する。そして、カメラ２０の撮像画像上の各ドットパタン光の照射方向と、各ドットパタン光の撮像方向と、投光器１０とカメラ２０との相対位置関係とに基づいて、三角測量の原理により、観測領域に存在する物体までの距離を計測する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両周囲の所定の観測領域に存在する物体までの距離を計測する距離計測装置および距離計測方法に関する。

従来、車両周囲の所定の観測領域に存在する物体までの距離を計測する距離計測装置としては、観測領域に照明光を照射するとともに当該観測領域の画像を２台のカメラで撮像し、三角測量の原理により観測領域に存在する物体までの距離を計測するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−４３３６２号公報

特許文献１に記載されているようなステレオカメラを用いた距離計測装置では、三角測量の原理により物体までの距離を計測するには、２台のカメラで撮像した各画像からそれぞれ同一の物体を検出することが前提となる。しかしながら、例えば、車両前方の観測領域に同じ形状の先行車が複数存在する場合など、観測領域内に同様の形状の物体が複数存在しているような状況では、２台のカメラの画像からそれぞれ検出した物体が同一の物体であるかどうかの対応付けが難しく、三角測量の原理による距離計測が困難になる場合があるという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであって、観測領域に存在する物体までの距離を確実に計測することができる距離計測装置および距離計測方法を提供することを目的としている。

本発明は、車両周囲の所定の観測領域に対して空間パタン光を照射し、この空間パタン光が照射された観測領域の画像を撮像して、観測領域に存在する物体までの距離を計測する。空間パタン光は、複数のセルより構成されて、各セルごとに光源からの照射方向をコード化したドットパタン光を形成するようにしたものであり、光源からの光を空間変調することによって生成される。本発明では、この空間パタン光が照射された観測領域の画像を撮像し、画像上の各ドットパタン光をデコードして画像上における各ドットパタン光の照射方向を検知するとともに、画像上における各ドットパタン光の座標位置に基づいて各ドットパタン光の撮像方向を検知し、画像上における各ドットパタン光の照射方向と、各ドットパタン光の撮像方向と、光源位置と画像撮像位置との相対位置関係とに基づいて、観測領域に存在する物体までの距離を算出するようにしている。

本発明によれば、空間パタン光を照射した観測領域の画像から、空間パタン光を構成する各ドットパタン光の照射方向と、各ドットパタン光の撮像方向とが検知され、これら各ドットパタン光の照射方向および撮像方向と、光源位置と画像撮像位置との相対位置関係とに基づいて、観測領域に存在する物体までの距離が算出されるので、観測領域に存在する物体までの距離を確実に計測することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［本発明の基本原理］
まず、本発明の基本原理について、図１を参照して説明する。

本発明を適用した距離計測装置は、図１（ａ）に示すように、投光器１０からの光を照射した観測領域の画像を１台のカメラ２０で撮像し、このカメラ２０による撮像画像を画像処理することにより、観測領域に存在する物体（標識Ｓや先行車両ＬＶ）までの距離を計測するものである。

このように１台のカメラ２０の撮像画像を画像処理して物体までの距離を計測する場合、カメラ２０の撮像画像上で画素ごとに検出される光が、投光器１０からどのような方向で出射されて物体に照射されているのか、つまり、投光器１０から出射されて物体に向かう光の成分と、物体にて反射してカメラ２０の撮像面に結像する光成分との対応付けが必要となる。すなわち、投光器１０から観測領域に照射される光を、光源からの照射方向が異なる複数のビームの集合として考えたときに、各ビームの照射方向（投光器１０から出射する方向）と撮像方向（カメラ２０に入射する方向）とをカメラ２０による撮像画像から検知できれば、これら各ビームの照射方向および撮像方向と、投光器１０とカメラ２０との相対位置関係とをパラメータとして、三角測量の原理により、各ビームが照射された観測領域内の物体（標識Ｓや先行車両ＬＶ）までの距離を計測することができる。

ここで、各ビームの撮像方向は、カメラ２０の撮像画像上で検出される各ビームの座標位置に基づいて検知することができる。一方、各ビームの照射方向は、観測領域に複数の物体が存在する状況においては、投光器１０およびカメラ２０の配置と、物体までの距離や高さの関係から、カメラ２０の撮像画像上で各ビームがその照射方向の順序で並ぶとは限らないため、カメラ２０の撮像画像から検知することが困難であった。例えば、図１（ａ）に示す例で、照射方向が上向きのものから順にビームＢ１、ビームＢ２、ビームＢ３、ビームＢ４とした場合、カメラ２０の撮像画像上では、図１（ｂ）に示すように、画像の上側からビームＢ２、ビームＢ１、ビームＢ３、ビームＢ４の順に各ビームが検出され、カメラ２０の撮像画像上の各ビームの並び順が照射方向の順序と一致していない。このように、カメラ２０の撮像画像上で検出される各ビームは、必ずしもその照射方向の順序に沿って並んでいないため、カメラ２０の撮像画像から各ビームの照射方向を一意に特定することができない。

そこで、本発明では、投光器１０から観測領域に対して空間パタン光を照射し、この空間パタン光が照射された観測領域の画像をカメラ２０で撮像することで、このカメラ２０の撮像画像から上述した各ビームに相当する個々の光の成分の照射方向を検知できるようにしている。ここで、空間パタン光とは、複数のセルを縦横にマトリクス状に配列して各セルごとに光源からの照射方向をコード化したドットパタン光を形成するようにしたものであり、光源からの光を空間変調することによって生成されるものである。つまり、空間パタン光は、上述した各ビームに相当する光成分のそれぞれに照射方向の情報を持たせるようにした照射光である。

例えば、図１（ａ）に示す例で、ビームＢ１、ビームＢ２、ビームＢ３、ビームＢ４をそれぞれ空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光とした場合、カメラ２０の撮像画像上では、図１（ｃ）に示すように、各ビームに相当するドットパタン光が図１（ｂ）と同じ並び順で検出される。ここで、各ドットパタン光は光源からの照射方向をコード化したものであるので、カメラ２０の撮像画像から検出される各ドットパタン光をデコードすることにより、その照射方向を検知することができる。したがって、これら各ドットパタンの照射方向と、カメラ２０の撮像画像上における座標位置から検知される各ドットパタンの撮像方向と、投光器１０とカメラ２０との相対位置関係とをパラメータとして、三角測量の原理により、各ドットパタンが照射された観測領域内の物体（標識Ｓや先行車両ＬＶ）までの距離を計測することができる。

［実施例］
次に、本発明を適用した距離計測装置の具体的な実施例について説明する。

本実施例の距離計測装置は、図２に示すように、車両Ｖのフロント部に設置された投光器（空間パタン光照射手段）１０およびカメラ（撮像手段）２０と、これら投光器１０およびカメラ２０と電気的に接続された演算ユニット３０とを備えて構成され、投光器１０から車両Ｖ前方の所定の観測領域に対して空間パタン光を照射し、この空間パタン光が照射された車両Ｖ前方の観測領域の画像をカメラ２０により撮像して、カメラ２０の撮像画像を演算ユニット３０において画像処理することにより、車両Ｖ前方の観測領域に存在する先行車などの物体までの距離を計測する。

投光器１０は、例えば図３に示すように、光源１１と、コンデンサレンズ１２と、投影レンズ１３と、液晶光変調器１４とを備えて構成される。この投光器１０は、光源１１から出射されてコンデンサレンズ１２により投影レンズ１３に集光される光を、液晶光変調器１４によって空間変調することで空間パタン光を生成し、生成した空間パタン光を投影レンズ１３により車両Ｖ前方の観測領域に投影する。

空間パタン光は、例えば図４に示すように、ある大きさの空間領域を１単位（セル）として、多数のセルを縦横にマトリクス状に配列した構成のパタン光であり、各セルごとに、光源１１からの照射方向をコード化したドットパタン光を形成している。つまり、この空間パタン光では、各セルごとのドットパタン光をデコードすることによって、各ドットパタン光が光源１１から観測領域に対してどのような照射方向で照射されているかを検知できるようになっている。

カメラ２０は、レンズを通して入射される光をＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子に結像して、画素ごとに数値化した画像信号として出力する。このカメラ２０は、投光器１０と鉛直方向に並ぶように車両Ｖのフロント部に設置されており、投光器１０により空間パタン光が照射された車両Ｖ前方の観測領域を撮像対象とし、観測領域に対して照射された空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光の反射光を撮像して、観測領域の画像信号として出力する。このカメラ２０から出力された観測領域の画像信号は、演算ユニット３０に入力される。

演算ユニット３０は、所定の処理プログラムに従って動作するマイクロコンピュータやフレームメモリなどを備えて構成され、カメラ２０により撮像された車両Ｖ前方の観測領域の画像に対して画像処理を行って、観測領域に存在する先行車などの物体までの距離を算出する。この演算ユニット３０は、その構成を機能的に捉えると、図５に示すように、投光駆動部３１と、光抽出部３２と、境界認識部３３と、照射方向検知部３４と、撮像方向検知部３５と、距離算出部３６と、警報出力判定部３７とを備えた構成とされる。なお、演算ユニット３０は、マイクロコンピュータの代わりに、各処理機能を回路として組み込んだＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）などを用いて構成するようにしてもよい。

投光駆動部３１は、投光器１０を駆動制御して、例えば、投光器１０から観測領域に対して空間パタン光を間欠的に照射（点滅照射）させる。

光抽出部３２は、投光器１０の点灯時、つまり空間パタン光が照射されているときにカメラ２０により撮像された観測領域の画像と、投光器１０の消灯時、つまり空間パタン光が照射されていないときにカメラ２０により撮像された観測領域の画像との差分を各画素ごとに求めるデジタルフィルタ処理を行って、カメラ２０の撮像画像から、空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光のみを抽出する。

境界認識部３３は、光抽出部３２により抽出されたカメラ２０の撮像画像上の各ドットパタン光を、カメラ２０の撮像画像において車両Ｖ近傍の位置から順に既知のドットパタンと照合し、空間パタン光を構成する各セルの境界位置を認識する。

観測領域の路面に投影された空間パタン光は、カメラ２０の撮像画像上では、図６に示すように、各セルのドットパタン光のドットが並ぶ方位やドット間隔が、車両Ｖに近い位置に対応する画像下側から、車両Ｖから離れた位置に対応する画像上側にかけて次第に広がった形状となって検出される。そして、このカメラ２０の撮像画像上における空間パタン光の形状は、車両Ｖの路面に対するピッチ角によって変化し、加速や減速、路面状況などによって車両Ｖの路面に対するピッチ角が変わると、カメラ２０の撮像画像上における空間パタン光の形状も変わってくる。そこで、本実施例の距離計測装置では、境界認識部３３において、このカメラ２０の撮像画像上における空間パタン光の各ドットパタン光を、車両Ｖに近い位置に対応する画像下側から順に既知のドットパタンと照合することで、空間パタン光を構成する各セルの境界位置を認識し、各ドットパタン光の区分けを行えるようにしている。すなわち、空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光のパタン形状は予め分かっているので、カメラ２０の撮像画像上で検出された空間パタン光について、車両Ｖに近い位置に対応する画像下側から順に既知のドットパタンと照合していく。ここで、空間パタン光の各セルは上述したようにマトリクス状に配列されているので、カメラ２０の撮像画像上において車両Ｖに近い位置のドットパタン光を既知のドットパタンと対応付けできれば、当該ドットパタン光を形成しているセルの境界を認識してその投影形状を推定することができ、また、当該セルに隣接するセルが存在する位置やその投影形状を推定することができる。そして、このような対応付けを車両Ｖの近傍位置から順次行っていくことで、車両Ｖの路面に対するピッチ角に応じて画像上における空間パタン光の形状が変化していても、空間パタン光を構成する各セルの境界位置を確実に認識することができる。

ここで、図７に示すように、空間パタン光が照射される車両Ｖ前方に車両Ｖからの距離が異なる２つの物体Ｏｂ１，Ｏｂ２が存在する場合について考える。本実施例では、投光器１０とカメラ２０とが鉛直方向に並ぶように車両Ｖに設置されているので、図７（ａ）に示すように、車両Ｖ上方向から見た場合には空間パタン光の照射方向と撮像方向とが一致しており、カメラ２０の撮像画像上における空間パタン光は、車両の左右方向に対応する横方向においては、各ドットパタンが照射方向の順に並んで検出される。一方、図７（ｂ）に示すように、車両Ｖの側面方向から見た場合には空間パタン光の照射方向と撮像方向とが一致していないため、カメラ２０の撮像画像上における空間パタン光は、車両から近接離間する方向に対応する縦方向においては、各ドットパタンが照射方向の順に並ばずに順序が入れ替わって検出されることがある。つまり、カメラ２０の撮像画像上における空間パタン光において、ドットパタン光がその照射順序と一致せずに順序が入れ替わるのは空間パタン光の縦方向のみにおいてであり、マトリクス状の１つの列の各セルについて縦方向に沿ってドットパタン光を順次検索していけば、その列の既知のドットパタンと一致するドットパタン光を検出することができる。したがって、境界認識部３３においてカメラ２０の撮像画像上の空間パタン光を構成する各セルの境界位置を認識する処理を行う際は、縦方向に並ぶ各セルの境界位置を車両Ｖの近傍位置から順次認識していくようにすれば、効率よく処理を行うことができる。

照射方向検知部３４は、カメラ２０の撮像画像上における空間パタン光について、境界認識部３３によって区分けされた各セルごとに、各セルのドットパタン光をデコードしてその照射方向を検知する。すなわち、照射方向検知部３４は、例えば下記の表１に示すように、マトリクス状に配列された各セルごとに唯一のパタンとして予め定めたドットパタンのコード番号と、このドットパタンが割り当てられたセルの位置とを対応付けたコード変換表などを用い、空間パタン光を構成する各セルごとに、カメラ２０の撮像画像上で検出された各ドットパタン光の照射方向を求めて、その情報を距離算出部３６に出力する。

なお、表１は、横方向にｌ個、縦方向にｍ個のセルが配列された空間パタン光の例である。

撮像方向検知部３５は、カメラ２０の撮像画像上における空間パタン光について、境界認識部３３によって区分けされた各セルごとに、ドットパタン光の画像上の座標位置をもとにその撮像方向を検知して、各ドットパタン光の撮像方向の情報を距離算出部３６に出力する。

距離算出部３６は、照射方向検知部３４からの各ドットパタン光の照射方向の情報と、撮像方向検知部３５からの各ドットパタン光の撮像方向の情報と、車両Ｖに設置されている投光器１０とカメラ２０との相対位置関係（既知の情報）とに基づいて、三角測量の原理により、各ドットパタン光の反射位置までの距離を各々計算する。そして、距離が同じ反射位置のかたまり（クラスタ）を１つの物体として認識し、当該物体（例えば先行車）までの距離情報を出力する。この距離算出部３６から出力された距離情報は、例えば、車両Ｖ内部に設置されたモニタなどに入力され、先行車までの距離としてモニタ上に表示される。また、距離算出部３６からの距離情報は、警報出力判定部３７での警報出力の判定にも用いられる。

警報出力判定部３７は、距離算出部３６から出力される距離情報の時間変化を観測し、車両Ｖ前方の観測領域に存在する先行車などの物体が、車両Ｖに対して所定距離以下にまで近付いたと判定した場合に、車両Ｖ内部に設置されたスピーカから警報を出力させる。

図８は、本実施例の距離計測装置の動作を説明する図であり、距離計測装置の電源がオンされている間、演算ユニット３０において所定周期で繰り返し実行される一連の処理を示すフローチャートである。以下、この図８のフローを参照しながら、本実施例の距離計測装置の動作を説明する。

本実施例の距離計測装置は、演算ユニット３０において図８のフローが開始されると、まず、ステップＳ１０１において、投光器１０をオンして車両前方の観測領域に対して空間パタン光を照射し、ステップＳ１０２において、空間パタン光が照射された観測領域の画像をカメラ２０により撮像して、その撮像画像を演算ユニット３０内部のフレームメモリに保存する。

次に、ステップＳ１０３において、投光器１０をオフして観測領域に対する空間パタン光の照射を停止し、ステップＳ１０４において、空間パタン光が照射されていない観測領域の画像をカメラ２０により撮像して、その撮像画像を演算ユニット３０内部のフレームメモリに保存する。

そして、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０２で保存した撮像画像とステップＳ１０４で保存した撮像画像との差分を求め、カメラ２０の撮像画像から、空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光のみを抽出する。

次に、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５で抽出した撮像画像上のドットパタン光を車両近傍の位置から順に既知のドットパタンと照合し、空間パタン光を構成する各セルの境界位置を撮像画像の縦方向に沿って順次認識して、撮像画像上の全てのドットパタン光を各セルごとに区分けする。

次に、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６で区分けした各セルごとに、撮像画像上の各セルのドットパタン光をデコードしてその照射方向を検知する。

次に、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０６で区分けした各セルごとに、ドットパタン光の画像上の座標位置をもとにその撮像方向を検知する。

次に、ステップＳ１０９において、ステップＳ１０７で検知した各セルのドットパタン光の照射方向と、ステップＳ１０８で検知した各セルのドットパタン光の撮像方向と、投光器１０とカメラ２０との相対位置関係とに基づいて、三角測量の原理により、車両から各ドットパタン光の反射位置までの距離を各々算出する。

次に、ステップＳ１１０において、ステップＳ１０９において算出した各ドットパタン光の反射位置までの距離の情報をもとに、同等の距離の反射位置をクラスタリングして１つの物体として認識する。

次に、ステップＳ１１１において、ステップＳ１１０で認識した物体までの距離の情報を、車両内部のモニタに表示させる。

次に、ステップＳ１１２において、ステップＳ１１０で認識した物体を、その形状をもとにして時系列で追跡し、物体までの距離の時間変化を観測する。

そして、ステップＳ１１３において、車両からの距離が所定距離以下となるまで車両に近付いた物体が存在するか否かを判定し、車両に近付いた物体がある場合には、ステップＳ１１４において車両内部のスピーカから警報を出力して、一周期分の処理を終了する。

以上説明したように、本実施例の距離計測装置は、車両前方の観測領域に対して投光器１０から空間パタン光を照射して、この空間パタン光を照射した観測領域の画像をカメラ２０で撮像し、その撮像画像上の各ドットパタン光をデコードしてその照射方向を検知するとともに、各ドットパタン光の画像上の座標位置からその撮像方向を検知する。そして、カメラ２０の撮像画像上の各ドットパタン光の照射方向と、各ドットパタン光の撮像方向と、投光器１０とカメラ２０との相対位置関係とに基づいて、三角測量の原理により、観測領域に存在する物体までの距離を計測するようにしている。したがって、この距離計測装置によれば、１つのカメラ２０の撮像画像をもとに観測領域に存在する物体までの距離を計測することができ、例えばステレオカメラを用いた距離計測装置のように２台のカメラの撮像画像間での同一物体の対応付けが不要となるので、観測領域に存在する物体までの距離を確実に計測することができる。

また、本実施例の距離計測装置によれば、カメラ２０の撮像画像から空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光のみを抽出した後に、各ドットパタン光の照射方向や撮像方向を検知するようにしているので、空間パタン光以外の光が処理に悪影響を及ぼす不都合を有効に防止することができ、物体までの距離の計測を精度良く行うことができる。

また、本実施例の距離計測装置によれば、カメラ２０の撮像画像から抽出したドットパタン光を車両近傍位置から順に既知のドットパタンと照合することで、空間パタン光を構成する各セルの境界位置を認識するようにしているので、車両の路面に対するピッチ角の変動などの影響を受けることなく、カメラ２０の撮像画像上における空間パタン光の各セルの区分けを確実に行うことができる。

さらに、本実施例の距離計測装置によれば、カメラ２０の撮像画像上で各セルの境界位置を認識する処理を、車両に近接離間する方向に対応する画像の縦方向に沿って行い、縦方向に並ぶ各セルの境界位置を車両近傍位置から順次認識するようにしているので、各セルの境界位置を認識する処理を効率よく行うことができる。

なお、以上説明した実施例は、本発明の一適用例を例示したものであり、本発明の技術的範囲が以上の実施例で説明した内容に限定されることを意図するものではない。つまり、本発明の技術的範囲は、以上の実施例として開示した具体的な技術事項に限らず、この開示から容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

例えば、以上説明した実施例では、投光器１０からの空間パタン光を点滅させて、投光器１０点灯時のカメラ２０の撮像画像と投光器１０消灯時のカメラ２０の撮像画像との差分を求めることで、カメラ２０の撮像画像から空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光のみを抽出するようにしているが、この処理は以下に示すような処理での代替が可能である。すなわち、図９に示すように、投光器１０がある周波数（太陽光等の外来光にはない周期的照度変調の周波数）で照射強度を変化させながら空間パタン光を照射し、カメラ２０で連続的に撮像される撮像画像から、投光器１０による照射強度の変化周波数と同期して輝度変化を示すものを時間軸上のパタンマッチング処理により抽出することで、カメラ２０の撮像画像から空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光のみを抽出することができる。

この場合は、図８に示したフローチャートのステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理に代えて、図１０のフローチャートで示す処理が行われる。すなわち、まずステップＳ２０１において、投光器１０からの空間パタン光の照射回数が所定の照射周期回数に達したか否かを判定する。そして、空間パタン光の照射回数が照射周期回数に達していなければ、ステップＳ２０２において、照射周期番号ｋ番目の照射強度で投光器１０から空間パタン光を照射し、ステップＳ２０３において、空間パタン光が照射された観測領域の画像をカメラ２０により撮像して、その撮像画像を保存する。この処理を、空間パタン光の照射回数が照射周期回数に達するまで繰り返し、照射周期回数に達したら、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０３で保存した照射周期回数分の撮像画像を時系列で追って撮像画像の各画素ごとに輝度の変化を観測し、その輝度変化が空間パタン光の照射強度の周期変化と一致する画素を、空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光が照射された位置として抽出する。

また、以上の実施例では、空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光をデコードする際に、ドットパタン光を構成する全てのドットが画像上で検出できているものとして説明しているが、実際には、物体の輪郭位置に投影されるセルでは当該セルが物体の輪郭によってその途中で分断され、ドットパタン光の一部が遮蔽されて検出できない場合もある。そこで、このような物体の輪郭位置に投影されるセルにおいてもその照射方向を検知できるようにするために、空間パタン光を構成する各ドットパタン光を、例えば情報通信の分野などにおいて広く使用されている誤り訂正符号（ＥＣＣ：error correcting code）を用いてコード化するようにしてもよい。この場合、ドットパタン光の照射方向を示す情報記号ビットに検査記号ビットが付加された誤り訂正符号でドットパタン光がコード化されるので、ドットパタン光の一部が遮蔽されることで情報記号ビットの欠落が生じても、誤り訂正によってその欠落部分を補完して、当該ドットパタン光の照射方向を検知することができる。

また、以上の実施例では、空間パタン光を構成する各セルを１つの単位とし、各セルのドットパタン光をデコードすることで各セルごとにその照射方向を検知するようにしているが、ドットパタン光を構成する各ドットごとにその照射方向を検知することも可能である。すなわち、各セルが横方向にｎ個、縦方向にｍ個のドットで構成され、各セルの横方向の照射幅がＮ、縦方向の照射幅がＭであり、ドットパタン光としてコード化された各セルの照射方向が当該セルの中心位置の照射方向を表しているとすると、セルの左上のドットをドット（０，０）としたときのドット（ｘ、ｙ）の照射方向は、コード化されたセルの照射方向を、横方向：Ｎ・[ｘ−（ｎ−１）／２]、縦方向：Ｍ・[ｙ−（ｍ−１）／２]角度だけオフセットした照射方向となる。このように、ドットパタン光を構成する各ドットの照射方向は、ドットパタン光をデコードして求めたセルの照射方向から各々計算できるので、ドットパタン光を構成する各ドットごとにその照射方向を検知することが可能であり、このような処理を行うことによって、距離計測をより高密度に行うことが可能となる。

本発明の基本原理を説明する図である。 本発明を適用した距離計測装置の概略構成を示す模式図である。 投光器の構成を示す模式図である。 投光器から照射される空間パタン光の一例を示す図である。 演算ユニットの機能的な構成を示すブロック図である。 路面に投影された空間パタン光をカメラで撮像したときの撮像画像を示す図である。 車両前方に２つの物体が存在する状況において、空間パタン光を構成する各セルのドットパタン光の照射方向と撮像方向との関係を説明する図である。 本発明を適用した距離計測装置の動作を説明する図であり、距離計測装置の電源がオンされている間、演算ユニットにおいて所定周期で繰り返し実行される一連の処理を示すフローチャートである。 空間パタン光の照射強度を周期的に変化させた例を説明する図である。 空間パタン光の照射強度を周期的に変化させる場合の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 投光器（空間パタン光照射手段）
２０ カメラ（撮像手段）
３０ 演算ユニット
３２ 光抽出部（光抽出手段）
３３ 境界認識部（境界認識手段）
３４ 照射方向検知部（照射方向検知手段）
３５ 撮像方向検知部（撮像方向検知手段）
３６ 距離算出部（距離算出手段）

Claims (9)

1. 光源からの光を空間変調し、複数のセルより構成されて各セルごとに光源からの照射方向をコード化したドットパタン光が形成される空間パタン光を生成して、当該空間パタン光を車両周囲の所定の観測領域に対して照射する空間パタン光照射手段と、
   前記空間パタン光が照射された観測領域の画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像した画像上の各ドットパタン光をデコードして、画像上における各ドットパタン光の照射方向を検知する照射方向検知手段と、
   前記撮像手段で撮像した画像上における各ドットパタン光の座標位置に基づいて、各ドットパタン光の撮像方向を検知する撮像方向検知手段と、
   前記照射方向検知手段で検知した各ドットパタン光の照射方向と、前記撮像方向検知手段で検知した各ドットパタン光の撮像方向と、前記空間パタン光照射手段と前記撮像手段との相対位置関係とに基づいて、前記観測領域に存在する物体までの距離を算出する距離算出手段と、を備えることを特徴とする距離計測装置。
2. 前記撮像手段で撮像した画像から前記空間パタン光を構成する各ドットパタン光のみを抽出する光抽出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
3. 前記空間パタン光照射手段は、前記空間パタン光を点滅させながら照射し、
   前記光抽出手段は、前記空間パタン光の点灯時の画像と消灯時の画像との差分を求めることで、前記空間パタン光を構成する各ドットパタン光のみを抽出することを特徴とする請求項２に記載の距離計測装置。
4. 前記空間パタン光照射手段は、周期的に照射強度を変化させながら前記空間パタン光を照射し、
   前記光抽出手段は、前記撮像手段が連続的に撮像した画像から前記空間パタン光の周期的な照射強度変化と同期した輝度変化を示す画素を抽出することで、前記空間パタン光を構成する各ドットパタン光のみを抽出することを特徴とする請求項２に記載の距離計測装置。
5. 前記撮像手段で撮像した画像上の各ドットパタン光を画像における車両近傍の位置から順に既知のドットパタンと照合して、前記空間パタン光を構成する各セルの境界位置を認識する境界認識手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の距離計測装置。
6. 前記空間パタン光照射手段の光源と前記撮像手段とが鉛直方向に並ぶように車両に設置されており、
   前記境界認識手段は、車両に近接離間する方向を前記空間パタン光の縦方向としたときに、縦方向に並ぶ各セルの境界位置を車両近傍位置から順次認識することを特徴とする請求項５に記載の距離計測装置。
7. 前記空間パタン光を構成する各ドットパタン光は、誤り訂正符号を用いて光源からの照射方向がコード化されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の距離計測装置。
8. 前記距離算出手段は、前記空間パタン光を構成する各ドットパタン光の各ドットごとに、各ドットが照射されている位置までの距離を算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の距離計測装置。
9. 光源からの光を空間変調し、複数のセルより構成されて各セルごとに光源からの照射方向をコード化したドットパタン光が形成される空間パタン光を生成して、当該空間パタン光を車両周囲の所定の観測領域に対して照射するステップと、
   前記空間パタン光が照射された観測領域の画像を撮像するステップと、
   撮像した画像上の各ドットパタン光をデコードして、画像上における各ドットパタン光の照射方向を検知するステップと、
   撮像した画像上における各ドットパタン光の座標位置に基づいて、各ドットパタン光の撮像方向を検知するステップと、
   前記画像上における各ドットパタン光の照射方向と、各ドットパタン光の撮像方向と、前記光源の位置と前記画像の撮像位置との相対位置関係とに基づいて、前記観測領域に存在する物体までの距離を算出するステップと、を有することを特徴とする距離計測方法。

Images