JP2012181178A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のマイクロフォン群M1、M2及び第2のマイクロフォン群M3、M4で検出した超音波の伝搬速度の補正温度を設定する補正温度設定手段と、第1のマイクロフォン群への超音波の到達時間差及び補正温度に基づき、第1の方向に対する音源への角度を算出すると共に、第2のマイクロフォン群への超音波の到達時間差及び補正温度に基づき、第2の方向に対する音源への角度を算出し、第1及び第2の方向に対する角度から音源位置を算出する音源位置算出手段と、音源位置算出手段で算出した音源位置と、音源位置に対応させて表示領域に表示する撮像画像内における表示位置とを相関付けする相関手段と、相関手段で音源位置と相関付けされた表示位置に、音源位置の識別画像を表示する制御を行う表示制御手段と、を備える。
【選択図】図1
Description
θ=sin−1{(D12×c)/L}・・・(1)
c=334+0.6t・・・(2)
φ=sin−1{(D34×c)/L}・・・(3)
なおθは前記水平角であり、φは前記垂直角である。またD12は前記超音波が前記第1のマイクロフォン群に到達する時間差であり、D34は前記超音波が前記第2のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにcは前記超音波の伝搬速度であり、tは前記補正温度である。さらにLは、前記水平方向での前記一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔及び前記垂直方向での前記他の一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔である。
θ1=tan−1(D12/D34)[°]・・・(4)
φ1=sin−1{[√(D122+D342)]×c/L}[°]・・・(5)
c=334+0.6t[m/s]・・・(6)
なおθ1は前記極座標系における前記水平角であり、φ1は前記極座標系における前記垂直角である。またD12は前記超音波が前記第1のマイクロフォン群に到達する時間差であり、D34は前記超音波が前記第2のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにcは前記超音波の伝搬速度であり、tは前記補正温度である。さらにLは、前記第1の方向での前記一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔及び前記第2の方向での前記他の一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔である。
また、補正温度によって、温度の影響を受ける超音波の伝搬速度を一定の範囲に収束させることができる。このため、従来のような5つのマイクロフォンよりも少ない4つのマイクロフォンで音源の位置を算出するために超音波を検出した場合であっても、音源位置算出手段が一定の範囲に収束させた超音波の伝搬速度を用いて音源の位置を算出することで、音源の位置を特定する精度が低下することを抑制できる。
請求項2の発明によれば、二次元の空間内で水平角と垂直角とに対応した音源の位置を容易に特定できる。
請求項3の発明によれば、音源位置算出手段は、比較的簡単な計算式を用いるだけで前記水平角及び前記垂直角を容易に算出できる。
請求項4及び請求項8の発明によれば、補正温度設定手段を操作することで、補正温度を適宜に調整することが可能になる。
請求項5の発明によれば、カメラの規格に合わせて水平方向及び垂直方向における撮像可能範囲を、表示領域の規格に合わせて前記水平方向及び前記垂直方向における表示領域の寸法をそれぞれ一定の値に定めることができる。このため、両方向における撮像可能範囲と該両方向における表示領域の寸法との比を一定の値に定めることができる。よって、相関手段は、一定の値に応じて、音源の位置と、表示領域の両方向における該音源の位置に対応する表示位置とを容易に相関付けることができる。
請求項7の発明によれば、音源位置算出手段は、第1のマイクロフォン群に到達する超音波の時間差と第2のマイクロフォン群に到達する超音波の時間差との二乗和平方根に基づいて極座標系における垂直角を求めることで、前記垂直角に各時間差の値のばらつきが累積される度合いを抑制できる。その結果、前記垂直角に基づいて音源位置算出手段が算出する音源の位置の特定精度を向上させることが可能になる。
請求項9の発明によれば、水平方向に配置された第1のマイクロフォン群と、垂直方向に配置された第2のマイクロフォン群とによって、両マイクロフォン群と向き合う両マイクロフォン群の前方に位置する音源が発する超音波の到来方向を検出し易くすることが可能になる。
本発明の実施形態1を、図1ないし図7を参照しつつ説明する。本実施形態の画像表示装置1は、測定ユニット10と、増幅器20と、バンドパスフィルタ30と、A/D変換器40と、パーソナルコンピュータ50と、ビデオ入出力ユニット60と、ディスプレイ70とを備えている。
θ=sin−1{(D12×c)/L}[°]・・・(1)
c=334+0.6t[m/s]・・・(2)
φ=sin−1{(D34×c)/L}[°]・・・(3)
本実施形態の画像表示装置1では、超音波マイクロフォンM1と超音波マイクロフォンM2との水平間隔を検出しようとする超音波の半波長未満にした一対の超音波マイクロフォンや、超音波マイクロフォンM3と超音波マイクロフォンM4との垂直間隔を前記水平間隔と同じ間隔にした他の一対の超音波マイクロフォンで、超音波の到来方向を検出可能とした。これに加えて演算処理部52は、音源位置特定処理(S5)において式(1)〜(3)を用いることにより、一対の超音波マイクロフォンM1、M2における超音波の到達時間差D12や、他の一対の超音波マイクロフォンM3、M4における超音波の到達時間差D34に基づいて、超音波(例えば22kHzの音波)を発する音源の位置P1等を算出することで、前記位置P1を特定できる。
さらに、演算処理部52は、画像表示処理(S8)において、音源の位置P1等を円形画像Z1等に置き換えることができる。よって、各種の円形画像Z1等を通じて前記位置P1等を可視化できる。
その上、演算処理部52が、音源位置特定処理(S5)において、水平角度θや垂直角度φを算出するときに、式(2)中の温度tに測定ユニット10の周囲温度のデータを用いると、周囲温度のデータが温度の影響を受ける超音波の伝搬速度を一定の範囲に収束させることができる。このため、従来のような5つのマイクロフォンよりも1つ少ない4つの超音波マイクロフォンM1〜M4で音源から発せられた超音波信号を取得した場合でも、一定の範囲に収束させた超音波の伝搬速度を用いることで、音源の位置P1等を特定する精度が低下することを抑制できる。
本発明の実施形態2を、図8ないし図10を参照しつつ説明する。ここでは実施形態1と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。本実施形態の画像表示装置1Aでは演算処理部52が、図3に示す初期設定処理(S1)において、キーボード51によって入力された後述の極座標系の水平角度θ1や垂直角度φ1の算出間隔(例えば30回/秒)に関するデータ等をデータ記憶部53Dに記憶する処理を実行する。
θ1=tan−1(D12/D34)[°]・・・(4)
φ1=sin−1{[√(D122+D342)]×c/L}[°]・・・(5)
c=334+0.6t[m/s]・・・(6)
本実施形態の画像表示装置1Aでは演算処理部52が、式(5)及び式(6)を用い、極座標系の垂直角度φ1を、一対の超音波マイクロフォンM1、M2における超音波の到達時間差D12と他の一対の超音波マイクロフォンM3、M4における超音波の到達時間差D34との二乗和平方根に基づいて算出した。これにより、演算処理部52が例えば30回/秒の間隔で連続して算出する各垂直角度φ1に各到達時間差D12、D34の値のばらつきが累積される度合いを抑制できる。その結果、各垂直角度φ1に基づいて演算処理部52が算出する音源の位置(直交座標系の水平角度及び垂直角度)の特定精度を向上させることが可能になる。
Claims (9)
- カメラによって撮像した撮像画像を表示領域に表示する表示手段と、
第1の方向での配置間隔を音源が発する超音波の半波長未満にした一対の超音波マイクロフォンからなる第1のマイクロフォン群と、
前記第1の方向に交差する第2の方向での配置間隔を前記半波長未満にした他の一対の超音波マイクロフォンからなる第2のマイクロフォン群と、
前記第1のマイクロフォン群及び前記第2のマイクロフォン群によって検出した前記超音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段と、
前記一対の超音波マイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の一対のマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、前記超音波が前記第1のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度に基づいて、前記原点から前記第1の方向に対する前記音源への角度を算出すると共に、前記超音波が前記第2のマイクロフォン群に到達する時間差及び前記補正温度に基づいて、前記原点から前記第2の方向に対する前記音源への角度を算出して、前記第1の方向及び前記第2の方向に対する前記角度から前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、
前記音源位置算出手段によって算出した前記音源の位置と、該音源の位置に対応させて前記表示領域に表示する前記撮像画像内における表示位置とを相関付けする相関手段と、
前記相関手段によって前記音源の位置と相関付けされた前記表示位置に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記第1の方向に対する前記音源への角度を、水平方向に対する前記音源への水平角とし、前記第2の方向に対する前記音源への角度を、垂直方向に対する前記音源への垂直角として、
前記音源位置算出手段は、前記水平角と前記垂直角とから前記音源の位置を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記音源位置算出手段は、式(1)及び式(2)によって前記水平角を、式(2)及び式(3)によって前記垂直角をそれぞれ算出することを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
θ=sin−1{(D12×c)/L}・・・(1)
c=334+0.6t・・・(2)
φ=sin−1{(D34×c)/L}・・・(3)
なおθは前記水平角であり、φは前記垂直角である。またD12は前記超音波が前記第1のマイクロフォン群に到達する時間差であり、D34は前記超音波が前記第2のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにcは前記超音波の伝搬速度であり、tは前記補正温度である。さらにLは、前記水平方向での前記一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔及び前記垂直方向での前記他の一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔である。 - 前記補正温度設定手段は、前記補正温度として任意の温度を設定可能にしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記相関手段は、
前記水平方向における前記カメラの撮像可能範囲と、前記水平方向における前記表示領域の寸法との比と、
前記垂直方向における前記カメラの撮像可能範囲と、前記垂直方向における前記表示領域の寸法との比と、から前記音源の位置と前記表示位置とを相関付けすることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の画像表示装置。 - カメラによって撮像した撮像画像を表示領域に表示する表示手段と、
第1の方向での配置間隔を音源が発する超音波の半波長未満にした一対の超音波マイクロフォンからなる第1のマイクロフォン群と、
前記第1の方向に交差する第2の方向での配置間隔を前記半波長未満にした他の一対の超音波マイクロフォンからなる第2のマイクロフォン群と、
前記第1のマイクロフォン群及び前記第2のマイクロフォン群によって検出した前記超音波の伝搬速度を補正する補正温度を設定する補正温度設定手段と、
前記一対の超音波マイクロフォン同士を結ぶ直線と前記他の一対のマイクロフォン同士を結ぶ直線との交点を原点として、前記超音波が前記第1及び前記第2のマイクロフォン群にそれぞれ到達する時間差に基づいて、前記原点からの距離を前記配置間隔の半分とする極座標系における前記原点から前記音源への水平角を算出すると共に、前記超音波が前記第1及び前記第2のマイクロフォン群にそれぞれ到達する時間差と、前記補正温度設定手段によって設定した前記補正温度とに基づいて、前記極座標系における前記原点から前記音源への垂直角を算出して、前記水平角及び前記垂直角から前記音源の位置を算出する音源位置算出手段と、
前記音源位置算出手段によって算出した前記音源の位置と、該音源の位置に対応させて前記表示領域に表示する前記撮像画像内における表示位置とを相関付けする相関手段と、
前記相関手段によって前記音源の位置と相関付けされた前記表示位置に、前記音源の位置を識別する画像を表示する制御を行う表示制御手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記音源位置算出手段は、式(4)によって前記極座標系における前記水平角を、式(5)及び式(6)によって前記極座標系における前記垂直角をそれぞれ算出することを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。
θ1=tan−1(D12/D34)[°]・・・(4)
φ1=sin−1{[√(D122+D342)]×c/L}[°]・・・(5)
c=334+0.6t[m/s]・・・(6)
なおθ1は前記極座標系における前記水平角であり、φ1は前記極座標系における垂直角である。またD12は前記超音波が前記第1のマイクロフォン群に到達する時間差であり、D34は前記超音波が前記第2のマイクロフォン群に到達する時間差である。さらにcは前記超音波の伝搬速度であり、tは前記補正温度である。さらにLは、前記第1の方向での前記一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔及び前記第2の方向での前記他の一対の超音波マイクロフォンの前記配置間隔である。 - 前記補正温度設定手段は、前記補正温度として任意の温度を設定可能にしたことを特徴とする請求項6又は7に記載の画像表示装置。
- 前記第1の方向は水平方向であり、前記第2の方向は垂直方向であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれかに記載の画像表示装置。
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