JP2012233765A

JP2012233765A - 奥行計測装置

Info

Publication number: JP2012233765A
Application number: JP2011101764A
Authority: JP
Inventors: Takuya Imaide; 宅哉今出; Tomoyuki Kurashige; 知行倉重; Masanori Shimada; 政範島田
Original assignee: Hitachi Advanced Digital Inc
Current assignee: Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29

Abstract

【課題】複数の奥行計測装置が近傍で動作している場合、近傍の奥行計測装置が発光する平面パターンが妨害して平面パターンの認識ができず奥行計算ができない場合があった。
【解決手段】平面パターンの発光を間欠的にして、ほぼ発光期間のみを露光期間とすることにより、近傍の奥行計測装置が発光する期間に露光する確率を減らす。
これにより平面パターンが認識できなくなる確率が減じる。また、平面パターンが認識できないことを検出して発光のタイミングを変える。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面パターンを発光させる奥行計測装置に係り、特に、発光した平面パターンが別の装置に与える妨害を軽減した奥行計測装置に関する。

近年、平面パターンを発光させて、その反射光を撮像して被写体の奥行を計測する装置が商用化され家庭用ゲーム機などに使われている。このような奥行計測装置は、例えば、特許文献１、特表2009−531655号公報に記載されている。

図２が平面パターンを発光させる奥行計測装置の一例の構成図で、発光装置101、撮像装置102と計算装置103からなる。発光装置101からは領域111に向けて平面パターンを発光し、撮像装置102は領域112の被写体を撮像する。発光装置101と撮像装置102は水平方向に一定距離（例えば10cm）離れて配置されており、
被写体で反射されて撮像される平面パターンは、被写体が遠くになるほど右にずれて撮像される。計算装置103で平面パターンを認識することにより、その部分の奥行を計算することができる。

このような奥行計測装置が普及し、複数の奥行計測装置が近傍で動作している状況を想定すると、近傍の奥行計測装置が発光するパターンが妨害して平面パターンの認識ができない場合がある。図３がそのような問題が生じる場合の一例で、２つの奥行計測装置100、200が隣り合って存在する場合の発光領域111、211を示している。
２つの発光領域が重なる部分では２つの平面パターンが混ざり、２つの奥行計測装置とも平面パターンを認識することができず、被写体の奥行を計算することができない。固定された奥行計測装置では、このような状況が発生しないように設置できるが、
自動車や携帯電話など動くものに搭載した場合には、２台の自動車が併走する場合など図３のような状況が起り得る。

特表2009−531655号公報特開2004−140149号公報

解決しようとする問題点は、近傍の奥行計測装置が発光するパターンが妨害して平面パターンの認識ができず奥行の計算ができない点である。

本発明では、平面パターンの発光を間欠的にして、近傍の奥行計測装置が同時に発光する確率を減らす。また、平面パターンが認識できないことを検出して発光のタイミングを変える。

本発明の奥行計測装置では、平面パターンを発光する確率が小さいので、近傍に他の奥行計測装置が存在しても互いに妨害を与える確率が小さくなるという利点がある。例えば間欠発光の発光比率を1/3にし概略その発光タイミングで撮像した場合は妨害を与える確率が有意に減少し、1/1000にした場合は３桁改善される。
さらに、平面パターンが認識できないことを検出して発光のタイミングを変える場合には１〜数回のタイミング変更でほぼ確実に平面パターンを認識して奥行計算ができるようになる。

奥行計測装置の一実施例を説明する構成図である。（実施例２）奥行計測装置の一従来例を説明する構成図である。（従来例１）従来の奥行計測装置の問題点を説明する図である。奥行計測装置の一実施例を説明する構成図である。（実施例１）奥行計測装置の一実施例を説明する説明するタイミングチャートである。（実施例３）奥行計測装置の一実施例を説明する構成図である。（実施例４）

本発明では、パルス発生装置を設け、平面パターンの発光を間欠的にして、近傍の奥行計測装置が同時に発光する確率を減らす。また、平面パターンが認識できないことを検出して発光のタイミングを変える。

図４が、本発明装置の一実施例の構成図であって、パルス発生装置130で周期的なパルス131を発生させ、パルス131で発光装置101を制御して、パルス131が高レベルの時だけ発光させるようにする。
発光させる比率が小さいほど発光が重なる確率が減るので妨害抑圧効果が大きくなる可能性が高い。効果は撮像方法によって異なるが、具体的な撮像方法の例は次の実施例で説明する。

図１が本発明装置の別の一実施例の構成図で、パルス131を撮像装置102のフレーム周期にして、撮像装置102の露光期間を、発光装置101の発光期間に一致させた例である。
発光期間以外は平面パターン情報が得られないので、発光期間のみ露光した方が、効率良く平面パターン情報を撮像することができる。
この例では撮像装置102の露光期間を全画素で同じにする必要があることから、いわゆるグローバルシャッタ機能を有する撮像装置を使う必要があるが、
例えば、特許文献２、特開2004−140149号公報に記載されているような撮像装置を用いることにより実現される。

例えば発光比率を1/3にすると、露光比率も1/3で、妨害を与える方（他の奥行計測装置）の発光を全く撮像しない確率が1/3となる。
残りの2/3の確率で妨害発光の一部を撮像するが、露光期間と他の奥行計測装置の発光期間との重なりが小さい場合は妨害レベルが小さく問題を生じない。
そのしきい値を５０％とすると、図３のような隣の奥行計測装置から妨害を受ける確率は2/3の1/2で、1/3になる。
隣接する奥行計測装置の状況により効果は異なるが、いずれにせよ発光比率すなわち発光パルス幅を小さくするほど妨害を受ける可能性を減らすことができる。

図５が本発明装置の別の一実施例のタイミングチャートで、発光期間以外でも露光して映像を取得するようにした例である。
発光を間欠的にすることにより、発光期間以外の映像も取得することができ、その映像を発光期間の映像から差し引けば平面パターンのみの映像が得られるので、より高精度に平面パターンを認識でき、奥行計算の精度を高めることができる。

図６が本発明装置の別の一実施例の構成図で、平面パターンの認識がうまくいかない場合に、発光期間のタイミングをずらす機能を設けた例である。図１、図４、図５の実施例で発光期間の比率を下げて妨害が発生する確率を下げても、運悪く妨害が発生する場合がある。
その場合、本実施例のように発光期間のタイミングをずらせば妨害がなくなる可能性が高く、長くても数フレーム後には妨害のないタイミングで平面パターンを認識できるようになる。
平面パターンの認識は計算装置103で行うので、計算装置103で平面パターン認識可否情報132を得ることができる。この平面パターン認識可否情報132をパルス発生装置130に伝送し、平面パターンの認識ができない場合はパルス131のタイミングをずらすようにする。
ずらし方は一定時間早めても遅らせても良いし、或いはパルス発生装置130を初期化してランダムなタイミングに変更しても良い。
いずれの場合も新しいタイミングのパルス131を用いることにより平面パターンの認識が可能になる可能性があり、そうならなければこの動作が繰り返される。

１００…奥行計測装置
１０１…発光装置
１０２…撮像装置
１０３…計算装置
１１１…発光領域
１１２…撮像領域
１３０…パルス発生装置
１３１…周期的なパルス
１３２…平面パターン認識可否情報
２００…奥行計測装置
２１１…発光領域

Claims

平面パターンを発光する手段と、上記平面パターンの反射光を撮像する手段とを有する奥行計測装置において、発光を間欠的にすることを特徴とする奥行計測装置。
第１項記載の奥行計測装置において、発光期間に露光して撮像することを特徴とする奥行計測装置。
第２項記載の奥行計測装置において、発光期間以外でも露光して撮像し、発光期間の映像から発光期間以外の映像を差し引いて平面パターンのみの映像を得ることを特徴とする奥行計測装置。
第１項〜第３項記載の奥行計測装置において、発光期間の割合が１／３以下であることを特徴とする奥行計測装置。
第１項〜第４項記載の奥行計測装置において、発光のタイミングを変える手段と、平面パターンの認識ができないことを検出する手段を設け、平面パターンの認識ができないときに発光のタイミングを変えることを特徴とする奥行計測装置。