JP2013081145A - Optical communication device and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain highly accurate information indicating the relative relation between transmission means and imaging means by a device alone.SOLUTION: A reception control unit 14 obtains a prescribed number of frame images having imaged a region including a light-emitting part 52 of an optical signal transmission device 50 for transmitting communication information C indicating the height H of the light-emitting part 52 by an optical signal, detects a light-emitting part region from each frame image, observes change in a brightness value of the light-emitting part region between frames, and obtains the height H of the light-emitting part 52 indicated by the communication information C. An image information extraction unit 16 detects the light-emitting part region from a frame image I, extracts the number of longitudinal pixels n of the light-emitting part region as image information i. A relative information calculation unit 18 calculates a distance L between the optical signal transmission device 50 and an optical communication device 10 by use of the height H of the light-emitting part 52, the number of longitudinal pixels n of the light-emitting part region, a lens focal distance f which is a known value, and the size "a" of one pixel of an imaging element which is a known value.

Description

本発明は、光通信装置及びプログラムに係り、特に、画像及び光信号が示す通信情報を同時に取得する光通信装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to an optical communication device and a program, and more particularly to an optical communication device and a program that simultaneously acquire communication information indicated by an image and an optical signal.

従来、光信号を送信する送信手段を撮像手段で撮像することにより、画像及び光信号が示す通信情報を同時に取得することができる光通信装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。特許文献1記載の光通信装置では、通信情報として、送信部の移動速度または加速度を取得している。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an optical communication apparatus capable of simultaneously acquiring communication information indicated by an image and an optical signal by imaging a transmission unit that transmits an optical signal with an imaging unit (see, for example, Patent Documents 1 and 2). ). In the optical communication device described in Patent Document 1, the moving speed or acceleration of the transmission unit is acquired as communication information.

また、カメラで撮像された画像上から検出された対象物までの距離を計測するシステムとして、2台以上のカメラを用いて撮像された画像に基づいて、三角測量などの手法により対象物までの距離を計測するシステムが提案されている(例えば、特許文献3及び4)。また、より高精度の距離計測を行うために、カメラ以外にレーザレーダやミリ波レーダなどの測距装置を用いて、対象物までの距離を計測する対象物検出装置も提案されている(例えば、特許文献5及び6)。   In addition, as a system for measuring the distance to the detected object from the image captured by the camera, based on the image captured by using two or more cameras, it is possible to reach the object by a technique such as triangulation. A system for measuring a distance has been proposed (for example, Patent Documents 3 and 4). In order to perform distance measurement with higher accuracy, an object detection apparatus that measures a distance to an object using a distance measuring device such as a laser radar or a millimeter wave radar in addition to a camera has been proposed (for example, Patent Documents 5 and 6).

特開2009−27480号公報JP 2009-27480 A 国際公開第2010/032842号パンフレットInternational Publication No. 2010/032842 Pamphlet 特許第4341564号公報Japanese Patent No. 4341564 特許第4586571号公報Japanese Patent No. 4586571 特開2006−234513号公報JP 2006-234513 A 特開2007−240208号公報JP 2007-240208 A

しかしながら、上記の特許文献1及び2に記載の光通信装置では、取得した画像と通信情報とは関連することなく個別に利用されており、画像と通信情報とを統合して利用することは考慮されていない。   However, in the optical communication devices described in Patent Documents 1 and 2, the acquired image and the communication information are individually used without being related, and it is considered that the image and the communication information are integrated and used. It has not been.

また、特許文献3〜6に記載の技術では、対象物までの距離のような、カメラと対象物との相対関係を示す情報を計測するために、2台以上のカメラや、カメラ以外の測距装置を用いる必要があり、システムの大型化及び高コスト化を招く、という問題がある。   Further, in the techniques described in Patent Documents 3 to 6, in order to measure information indicating the relative relationship between the camera and the object, such as the distance to the object, two or more cameras or measurements other than the camera are measured. There is a problem that it is necessary to use a distance device, which leads to an increase in size and cost of the system.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、送信手段と撮像手段との相対関係を示す情報を、装置単体で高精度に取得することができる光通信装置及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an optical communication device and a program that can acquire information indicating the relative relationship between a transmission unit and an imaging unit with high accuracy by a single unit. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、第1の発明の光通信装置は、発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された複数のフレーム画像のフレーム間の画素値の変化に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段と、前記複数のフレーム画像の少なくとも1つのフレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段と、前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段と、を含んで構成されている。   To achieve the above object, the optical communication device of the first invention controls the light emitting unit to transmit communication information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting unit using an optical signal. And communication information indicated by the optical signal transmitted by the transmission unit based on a change in pixel values between frames of a plurality of frame images captured by the imaging unit. Image information for extracting image information indicating at least one of a position, a size, and a shape of a light emitting part region indicating the light emitting part from at least one frame image of the plurality of frame images, and extracting communication information Based on the extraction means, the communication information extracted by the communication information extraction means, and the image information extracted by the image information extraction means, the transmission means and the imaging means It is configured to include a calculating means for calculating the relative information that indicates the relationships between the.

第1の発明の光通信装置によれば、撮像手段が、発光部を制御することにより、発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する。そして、通信情報抽出手段が、撮像手段により撮像された複数のフレーム画像のフレーム間の画素値の変化に基づいて、送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する。これにより、通信情報と画像とを同時に取得することができる。   According to the optical communication apparatus of the first aspect of the invention, the imaging unit controls the light emitting unit, thereby transmitting communication information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting unit using an optical signal. An area including the image is captured. Then, the communication information extraction unit extracts the communication information indicated by the optical signal transmitted by the transmission unit based on the change in the pixel value between the frames of the plurality of frame images captured by the imaging unit. Thereby, communication information and an image can be acquired simultaneously.

また、画像情報抽出手段が、複数のフレーム画像の少なくとも1つのフレーム画像から、発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出し、算出手段が、通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、送信手段と撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する。   The image information extraction means extracts image information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting area indicating the light emitting area from at least one frame image of the plurality of frame images, and the calculating means Then, based on the communication information extracted by the communication information extraction unit and the image information extracted by the image information extraction unit, relative information indicating a relative relationship between the transmission unit and the imaging unit is calculated.

このように、送信手段から送信される発光部に関する正確な情報である通信情報と、発光部を含む領域を撮像して得られた画像上の発光部領域から抽出される画像情報とに基づいて、送信手段と撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出するため、装置単体で高精度に相対情報を取得することができる。   As described above, based on communication information that is accurate information about the light emitting unit transmitted from the transmission unit, and image information extracted from the light emitting unit region on the image obtained by imaging the region including the light emitting unit. Since the relative information indicating the relative relationship between the transmission means and the imaging means is calculated, the relative information can be obtained with high accuracy by the apparatus alone.

また、第2の発明の光通信装置は、受光量に応じた信号を出力する複数の第1画素と、受光量に応じた信号を出力し、かつ前記受光量の変化に対する応答速度が前記第1画素より速い複数の第2画素とを、一つの基板上に二次元配列した撮像素子を含む撮像手段であって、発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の前記第1画素を用いて撮像されたフレーム画像上の前記発光部を示す発光部領域に対応する位置の前記第2画素から出力される信号に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段と、前記フレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段と、前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段と、を含んで構成されている。   The optical communication device according to a second aspect of the invention outputs a plurality of first pixels that output a signal corresponding to the amount of received light, a signal corresponding to the amount of received light, and a response speed with respect to a change in the amount of received light. An image pickup means including an image pickup device in which a plurality of second pixels faster than one pixel are two-dimensionally arranged on one substrate, and the position, size, and shape of the light-emitting portion are controlled by controlling the light-emitting portion. An imaging unit that captures an area including a transmission unit that transmits at least one of communication information using an optical signal, and a light emission that indicates the light emitting unit on a frame image captured using the first pixel of the imaging unit Communication information extraction means for extracting communication information indicated by the optical signal transmitted by the transmission means based on a signal output from the second pixel at a position corresponding to a partial area; and the light emitting section from the frame image Light emitting area showing Image information extracting means for extracting image information indicating at least one of position, size, and shape, communication information extracted by the communication information extracting means, and image information extracted by the image information extracting means Based on this, it is configured to include calculation means for calculating relative information indicating the relative relationship between the transmission means and the imaging means.

第2の発明の光通信装置によれば、撮像手段は、受光量に応じた信号を出力する複数の第1画素と、受光量に応じた信号を出力し、かつ受光量の変化に対する応答速度が第1画素より速い複数の第2画素とを、一つの基板上に二次元配列した撮像素子を含んで構成されている。この撮像手段が、発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する。そして、通信情報抽出手段が、撮像手段の第1画素を用いて撮像されたフレーム画像上の発光部を示す発光部領域に対応する位置の第2画素から出力される信号に基づいて、送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する。これにより、第2画素を用いて得られた通信情報と、第1画素を用いて撮像された画像とを同時に取得することができる。   According to the optical communication device of the second invention, the imaging means outputs a plurality of first pixels that output a signal corresponding to the amount of received light, a signal corresponding to the amount of received light, and a response speed with respect to a change in the amount of received light Is configured to include an image sensor in which a plurality of second pixels faster than the first pixel are two-dimensionally arranged on one substrate. The imaging unit controls the light emitting unit, thereby imaging an area including a transmission unit that transmits communication information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting unit by an optical signal. Then, the communication information extraction means is based on the signal output from the second pixel at the position corresponding to the light emitting area indicating the light emitting area on the frame image captured using the first pixel of the imaging means. The communication information indicated by the optical signal transmitted by is extracted. Thereby, the communication information obtained using the second pixel and the image captured using the first pixel can be acquired simultaneously.

また、画像情報抽出手段が、フレーム画像から、発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出し、算出手段が、通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、送信手段と撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する。   Further, the image information extracting means extracts image information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting area indicating the light emitting section from the frame image, and the calculating means is extracted by the communication information extracting means. Based on the communication information obtained and the image information extracted by the image information extraction means, relative information indicating the relative relationship between the transmission means and the imaging means is calculated.

このように、送信手段から送信される発光部に関する正確な情報である通信情報と、発光部を含む領域を撮像して得られた画像上の発光部領域から抽出される画像情報とに基づいて、送信手段と撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出するため、装置単体で高精度に相対情報を取得することができる。また、通信情報の取得に複数フレームの画像を要しないため、高速な処理が可能となる。   As described above, based on communication information that is accurate information about the light emitting unit transmitted from the transmission unit, and image information extracted from the light emitting unit region on the image obtained by imaging the region including the light emitting unit. Since the relative information indicating the relative relationship between the transmission means and the imaging means is calculated, the relative information can be obtained with high accuracy by the apparatus alone. In addition, since multiple frames of images are not required to acquire communication information, high-speed processing is possible.

また、第2の発明において、前記撮像素子を、第1光電変換素子及び該第1光電変換素子で生成された電荷を画像用信号として処理する第1回路を有する第1画素と、第2光電変換素子及び該第2光電変換素子で生成された電荷を通信用信号として処理する第2回路を有する第2画素とを含んで構成するか、または、共通光電変換素子及び該共通光電変換素子で生成された電荷を画像用信号として処理する第3回路を有する第1画素と、前記共通光電変換素子及び該共通光電変換素子で生成された電荷を通信用信号として処理する第4回路を有する第1画素とを含んで構成することができる。   In the second invention, the imaging element includes a first pixel having a first photoelectric conversion element and a first circuit for processing an electric charge generated by the first photoelectric conversion element as an image signal, and a second photoelectric conversion element. Or a second pixel having a second circuit that processes a charge generated by the second photoelectric conversion element as a communication signal, or a common photoelectric conversion element and the common photoelectric conversion element A first pixel having a third circuit for processing the generated charge as an image signal, and a fourth circuit for processing the common photoelectric conversion element and the charge generated by the common photoelectric conversion element as a communication signal. 1 pixel can be included.

また、第1及び第2の発明における前記算出手段は、前記通信情報抽出手段により抽出した前記発光部の大きさと、前記画像情報抽出手段により抽出した前記発光部領域の大きさとに基づいて、もしくは前記通信情報抽出手段により抽出した前記発光部の位置と、前記画像情報抽出手段により抽出した前記発光部領域の位置とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との距離を算出するか、または前記通信情報抽出手段により抽出した前記発光部の形状と、前記画像情報抽出手段により抽出した前記発光部領域の形状とに基づいて、前記撮像手段に対する前記送信手段の傾きを算出することができる。   Further, the calculating means in the first and second inventions is based on the size of the light emitting part extracted by the communication information extracting means and the size of the light emitting part region extracted by the image information extracting means, or Calculating a distance between the transmission unit and the imaging unit based on the position of the light emitting unit extracted by the communication information extracting unit and the position of the light emitting unit region extracted by the image information extracting unit; or Based on the shape of the light emitting unit extracted by the communication information extracting unit and the shape of the light emitting unit region extracted by the image information extracting unit, the inclination of the transmitting unit with respect to the imaging unit can be calculated.

また、第1及び第2の発明における前記送信手段が複数の発光部を備える場合において、前記通信情報として、前記複数の発光部間の間隔を送信し、前記画像情報抽出手段は、前記フレーム画像上から複数の発光部領域を検出し、該複数の発光部領域間の間隔を抽出することができる。複数の発光部を1つの発光部とみなせば、発光部間の間隔は、発光部の大きさということができ、発光部各々に着目すれば、発光部間の間隔は、一の発光部に対する他の発光部の位置ということができる。   In the first and second aspects of the invention, when the transmission unit includes a plurality of light emitting units, the communication information is transmitted as an interval between the plurality of light emitting units, and the image information extracting unit is configured to transmit the frame image. A plurality of light emitting portion areas can be detected from above, and intervals between the plurality of light emitting portion areas can be extracted. If a plurality of light emitting units are regarded as one light emitting unit, the interval between the light emitting units can be referred to as the size of the light emitting unit. If attention is paid to each light emitting unit, the interval between the light emitting units is relative to one light emitting unit. It can be said that it is the position of another light emission part.

また、第1及び第2の発明における前記通信情報は、前記送信手段の移動速度を示す情報をさらに含み、前記撮像手段の移動速度を検出する検出手段により検出された前記撮像手段の移動速度と、前記通信情報抽出手段により抽出された前記送信手段の移動速度とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対速度を算出し、算出された相対速度と、前記相対情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との衝突を予測する予測手段を更に含んで構成することができる。   Further, the communication information in the first and second inventions further includes information indicating the moving speed of the transmitting means, and the moving speed of the imaging means detected by the detecting means for detecting the moving speed of the imaging means. Based on the moving speed of the transmitting means extracted by the communication information extracting means, a relative speed between the transmitting means and the imaging means is calculated, and based on the calculated relative speed and the relative information. In addition, a prediction unit that predicts a collision between the transmission unit and the imaging unit may be included.

また、前記予測手段は、前記相対速度と、前記相対情報として算出された前記送信手段と前記撮像手段との距離とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との衝突予測時間を算出することができる。   Further, the prediction means calculates a predicted collision time between the transmission means and the imaging means based on the relative speed and a distance between the transmission means and the imaging means calculated as the relative information. Can do.

また、第1及び第2の発明の光通信装置は、前記相対情報に基づいて、前記撮像手段による撮像、及び撮像された画像に対する画像処理の少なくとも一方を制御するためのパラメータを設定する設定手段を含んで構成することができる。   Further, the optical communication device according to the first and second aspects of the invention is a setting unit that sets a parameter for controlling at least one of imaging by the imaging unit and image processing on the captured image based on the relative information. Can be configured.

また、第1及び第2の発明における前記通信情報は、前記発光部を基準とした、前記送信手段が搭載された対象物の大きさを示す情報をさらに含み、前記通信情報抽出手段により抽出された前記対象物の大きさを示す情報、前記画像情報抽出手段により抽出された発光部領域の位置、及び前記算出手段により算出された相対情報に基づいて、前記フレーム画像上の前記対象物を示す対象物領域を検出する検出手段を含んで構成することができる。発光部を基準とした対象物の大きさは、例えば、発光部から対象物上辺または下辺までの高さとすることができる。   The communication information in the first and second inventions further includes information indicating the size of the object on which the transmission unit is mounted, with the light emitting unit as a reference, and is extracted by the communication information extraction unit. The object on the frame image is indicated based on the information indicating the size of the object, the position of the light emitting area extracted by the image information extracting unit, and the relative information calculated by the calculating unit. A detection means for detecting the object region can be included. The size of the object relative to the light emitting unit can be, for example, the height from the light emitting unit to the upper side or the lower side of the object.

また、第1及び第2の発明における前記通信情報は、前記対象物の色を示す情報を含み、前記通信情報抽出手段により抽出された前記対象物の色を示す情報、及び前記検出手段により検出された対象物領域の色情報に基づいて、前記撮像手段のホワイトバランス及び露出制御値の少なくとも一方を調整する調整手段を含んで構成することができる。   The communication information in the first and second inventions includes information indicating the color of the object, information indicating the color of the object extracted by the communication information extracting means, and detection by the detecting means. An adjustment unit that adjusts at least one of the white balance and the exposure control value of the imaging unit based on the color information of the object area that has been performed can be configured.

また、第1及び第2の発明における前記通信情報は、前記送信手段が搭載された移動体の幅を示す情報をさらに含み、前記通信情報抽出手段により抽出された前記移動体の幅を示す情報、前記フレーム画像上の前記移動体を示す移動体領域の幅、及び前記算出手段により算出された相対情報に基づいて、前記光通信装置が搭載された移動体が、前記送信手段が搭載された移動体を回避して移動するための移動方向の角度を決定する決定手段を含んで構成することができる。   Further, the communication information in the first and second inventions further includes information indicating a width of the moving body on which the transmission unit is mounted, and information indicating the width of the moving body extracted by the communication information extracting unit. Based on the width of the moving object region indicating the moving object on the frame image and the relative information calculated by the calculating means, the moving object on which the optical communication device is mounted is mounted on the transmitting means. It can comprise including the determination means which determines the angle of the moving direction for moving avoiding a mobile body.

また、第1及び第2の発明における前記算出手段により算出された前記撮像手段に対する前記送信手段の傾きがなくなるように、前記光通信装置が搭載された移動体の移動方向を制御する制御手段を含んで構成することができる。   Further, a control means for controlling the moving direction of the moving body on which the optical communication device is mounted so that the inclination of the transmitting means with respect to the imaging means calculated by the calculating means in the first and second inventions is eliminated. Can be configured.

また、第3の発明の光通信プログラムは、コンピュータを、発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段により撮像された複数のフレーム画像のフレーム間の画素値の変化に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段、前記複数のフレーム画像の少なくとも1つのフレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段、及び前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段として機能させるためのプログラムである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical communication program for transmitting, by an optical signal, communication information indicating at least one of a position, a size, and a shape of a light emitting unit by controlling a light emitting unit with a computer. Communication information extraction means for extracting communication information indicated by an optical signal transmitted by the transmission means based on a change in pixel values between frames of a plurality of frame images captured by an imaging means for imaging an area including Image information extraction means for extracting image information indicating at least one of a position, a size, and a shape of a light emitting portion area indicating the light emitting portion from at least one frame image of a plurality of frame images, and the communication information extracting means Based on the communication information extracted by the image information and the image information extracted by the image information extraction means, the relative relationship between the transmission means and the imaging means is determined. Is a program for functioning as a calculating means for calculating to relative information.

また、第4の発明の光通信プログラムは、コンピュータを、受光量に応じた信号を出力する複数の第1画素と、受光量に応じた信号を出力し、かつ前記受光量の変化に対する応答速度が前記第1画素より速い複数の第2画素とを、一つの基板上に二次元配列した撮像素子を含み、発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段の前記第1画素を用いて撮像されたフレーム画像上の前記発光部を示す発光部領域に対応する位置の前記第2画素から出力される信号に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段、前記フレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段、及び前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段として機能させるためのプログラムである。   According to a fourth aspect of the invention, there is provided an optical communication program for causing a computer to output a plurality of first pixels that output a signal corresponding to the amount of received light, a signal corresponding to the amount of received light, and a response speed for a change in the amount of received light Includes an imaging device in which a plurality of second pixels faster than the first pixel are two-dimensionally arranged on a single substrate, and by controlling the light emitting unit, at least the position, size, and shape of the light emitting unit A position corresponding to the light emitting unit region indicating the light emitting unit on the frame image captured using the first pixel of the imaging unit that captures the region including the transmission unit that transmits the communication information indicating one by an optical signal. Communication information extracting means for extracting communication information indicated by the optical signal transmitted by the transmitting means based on a signal output from the second pixel; a position of a light emitting portion area indicating the light emitting portion from the frame image; big And image information extracting means for extracting image information indicating at least one of the shapes, communication information extracted by the communication information extracting means, and image information extracted by the image information extracting means, A program for functioning as a calculation unit that calculates relative information indicating a relative relationship between a transmission unit and the imaging unit.

以上説明したように、本発明の光通信装置及びプログラムによれば、送信手段から送信される発光部に関する正確な情報である通信情報と、発光部を含む領域を撮像して得られた画像上の発光部領域から抽出される画像情報とに基づいて、送信手段と撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出するため、装置単体で高精度に相対情報を取得することができる、という効果が得られる。   As described above, according to the optical communication device and the program of the present invention, the communication information that is accurate information about the light emitting unit transmitted from the transmission unit and the image obtained by imaging the region including the light emitting unit. Since the relative information indicating the relative relationship between the transmission unit and the imaging unit is calculated based on the image information extracted from the light emitting unit area, the relative information can be obtained with high accuracy by the apparatus alone. Is obtained.

第1の実施の形態に係る光通信システム及び光通信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical communication system and optical communication apparatus which concern on 1st Embodiment. (a)第1の実施の形態に係る光通信装置の撮像素子の構成を示す概略図、及び(b)撮像されたフレーム画像上の発光部領域を説明するための図である。(A) Schematic which shows the structure of the image pick-up element of the optical communication apparatus which concerns on 1st Embodiment, (b) It is a figure for demonstrating the light emission part area | region on the imaged frame image. フレーム画像からの発光部領域の検出、及び通信情報の抽出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of the light emission part area | region from a frame image, and extraction of communication information. 第1の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る光通信システムの光信号送信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical signal transmitter of the optical communication system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における画像情報の抽出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating extraction of the image information in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る光通信システム及び光通信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical communication system and optical communication apparatus which concern on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態における画像情報の抽出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating extraction of the image information in 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係る光通信システム及び光通信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical communication system and optical communication apparatus which concern on 4th Embodiment. 第4の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施の形態に係る光通信システム及び光通信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical communication system and optical communication apparatus which concern on 5th Embodiment. 第5の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施の形態に係る光通信システム及び光通信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical communication system and optical communication apparatus which concern on 6th Embodiment. 第6の実施の形態における車両領域の検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection of the vehicle area | region in 6th Embodiment. 第6の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施の形態に係る光通信システム及び光通信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical communication system and optical communication apparatus which concern on 7th Embodiment. 第7の実施の形態における光信号送信装置の発光部の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the light emission part of the optical signal transmitter in 7th Embodiment. 第7の実施の形態における回避操舵角の算出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating calculation of the avoidance steering angle in 7th Embodiment. 第7の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 7th Embodiment. 第7の実施の形態における回避操舵角の算出の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of calculation of the avoidance steering angle in 7th Embodiment. 第8の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 8th Embodiment. 第8の実施の形態における光通信装置に対する光信号送信装置の傾きの有無の判定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination of the presence or absence of the inclination of the optical signal transmitter with respect to the optical communication apparatus in 8th Embodiment. 第9の実施の形態に係る光通信システム及び光通信装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical communication system and optical communication apparatus which concern on 9th Embodiment. 第9の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 9th Embodiment. 第9の実施の形態における操舵制御の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the steering control in 9th Embodiment. 画像用画素のみで構成された光通信装置の撮像素子の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the image pick-up element of the optical communication apparatus comprised only with the pixel for an image. 第10の実施の形態に係る光通信装置の撮像素子の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the image pick-up element of the optical communication apparatus which concerns on 10th Embodiment. 第10の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 10th Embodiment. 第11の実施の形態に係る光通信装置の撮像素子の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the image pick-up element of the optical communication apparatus which concerns on 11th Embodiment. 第11の実施の形態に係る光通信装置における光通信処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the optical communication processing routine in the optical communication apparatus which concerns on 11th Embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、前方車両に搭載された光信号送信装置から送信された光信号を、自車両に搭載された光通信装置により撮像して、光信号送信装置と光通信装置との相対関係を示す相対情報を算出する光通信システムに用いられる光通信装置に本発明を適用した場合を例に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the optical signal transmitted from the optical signal transmission device mounted on the preceding vehicle is imaged by the optical communication device mounted on the own vehicle, and the optical signal transmission device and the optical communication device An example in which the present invention is applied to an optical communication device used in an optical communication system that calculates relative information indicating a relative relationship will be described.

図1に示すように、第1の実施の形態に係る光通信システム1は、光信号送信装置50と光通信装置10とを含んでいる。   As shown in FIG. 1, the optical communication system 1 according to the first embodiment includes an optical signal transmission device 50 and an optical communication device 10.

光信号送信装置50は、例えば、LEDから構成される発光部52と、通信情報Cを示すデータ列に応じて、発光部52をオンオフさせる送信制御部54とを備えている。なお、送信制御部54は、データ列に応じて、発光部52の光強度を変更するようにしてもよい。送信される光信号は、情報伝達が可能な変調方式であれば、デジタル波形でもよいし、アナログ波形でもよい。   The optical signal transmission device 50 includes, for example, a light emitting unit 52 composed of LEDs, and a transmission control unit 54 that turns the light emitting unit 52 on and off according to a data string indicating the communication information C. Note that the transmission control unit 54 may change the light intensity of the light emitting unit 52 according to the data string. The optical signal to be transmitted may be a digital waveform or an analog waveform as long as it is a modulation method capable of transmitting information.

第1の実施の形態における光信号送信装置50により光信号として送信される通信情報Cは、発光部52の大きさを示す情報とすることができる。発光部52の大きさを示す情報は、例えば、発光部52の高さや幅とすることができる。   The communication information C transmitted as an optical signal by the optical signal transmission device 50 in the first embodiment can be information indicating the size of the light emitting unit 52. The information indicating the size of the light emitting unit 52 can be, for example, the height or width of the light emitting unit 52.

光通信装置10は、撮像素子12と、CPU、後述する光通信処理ルーチンのプログラムを記憶したROM、データ等を記憶するRAM、及びこれらを接続するバスを含むコンピュータとで構成されている。このコンピュータをハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、撮像素子12の駆動制御を行うと共に、撮像素子12で受信した画素データに基づいて、フレーム画像I及び通信情報Cを取得するための処理を行う受信制御部14と、フレーム画像I上の発光部52を示す発光部領域の画像情報iを抽出する画像情報抽出部16と、画像情報iと通信情報Cとに基づいて、光信号送信装置50と光通信装置10との相対関係を示す相対情報を算出する相対情報算出部18とを含んだ構成で表すことができる。なお、受信制御部14が、本発明の通信情報抽出手段の一例である。   The optical communication device 10 includes an image sensor 12, a CPU, a ROM that stores a program of an optical communication processing routine described later, a RAM that stores data, and a computer that includes a bus that connects these. When this computer is described by function blocks divided for each function realizing means determined based on hardware and software, the image sensor 12 is driven and a frame image is based on the pixel data received by the image sensor 12. A reception control unit 14 that performs processing for obtaining I and communication information C, an image information extraction unit 16 that extracts image information i of a light emitting unit region indicating the light emitting unit 52 on the frame image I, and image information i. Based on the communication information C, it can be expressed by a configuration including a relative information calculation unit 18 that calculates relative information indicating a relative relationship between the optical signal transmission device 50 and the optical communication device 10. The reception control unit 14 is an example of the communication information extraction unit of the present invention.

撮像素子12は、図2(a)に示すように、レンズ(図示省略)を介して受光した光の受光量に応じた信号を出力する複数の画素を、基板上に二次元に配列して構成されている。   As shown in FIG. 2A, the image sensor 12 has a plurality of pixels that output a signal corresponding to the amount of light received through a lens (not shown) arranged two-dimensionally on a substrate. It is configured.

受信制御部14は、図3(a)に示すように、所定数のフレーム画像を取得し、同図(b)に示すように、各フレーム画像上から高輝度領域を検出することにより、フレーム画像上の発光部52を示す発光部領域を検出する。高輝度領域の検出は、例えば、各フレーム画像内で最も明るい領域を検出してもよいし、所定値以上の輝度値の領域を検出してもよいし、フレーム間で輝度値の変化が大きい領域を検出してもよい。そして、検出した発光部領域をフレーム間で追跡すると共に、同図(c)に示すように、フレーム間での発光部領域の輝度値の変化を観測して、通信情報Cとして取得する。   As shown in FIG. 3A, the reception control unit 14 acquires a predetermined number of frame images, and as shown in FIG. A light emitting area indicating the light emitting section 52 on the image is detected. For the detection of the high luminance area, for example, the brightest area in each frame image may be detected, an area having a luminance value equal to or higher than a predetermined value may be detected, and a change in luminance value between frames is large. An area may be detected. Then, the detected light emitting area is traced between frames, and a change in luminance value of the light emitting area between frames is observed and acquired as communication information C as shown in FIG.

また、受信制御部14は、上記の所定数のフレーム画像の少なくとも1つのフレーム画像をフレーム画像Iとして取得する。受信制御部14で取得するフレーム画像の所定数は、光信号の長さに応じて適切に定めることができる。また、フレーム画像Iとして取得するフレーム画像は、所定数のフレーム画像のうち、最後に撮像されたフレーム画像を選択することが望ましい。   Further, the reception control unit 14 acquires at least one frame image of the predetermined number of frame images as the frame image I. The predetermined number of frame images acquired by the reception control unit 14 can be appropriately determined according to the length of the optical signal. In addition, as the frame image acquired as the frame image I, it is desirable to select a frame image captured last among a predetermined number of frame images.

画像情報抽出部16は、受信制御部14で取得されたフレーム画像Iから発光部領域を検出し、発光部領域の大きさを示す画像情報iを抽出する。例えば、発光部領域の大きさは、発光部領域の縦または横サイズを画素単位で抽出することができる。   The image information extraction unit 16 detects a light emitting unit region from the frame image I acquired by the reception control unit 14 and extracts image information i indicating the size of the light emitting unit region. For example, as the size of the light emitting portion area, the vertical or horizontal size of the light emitting portion area can be extracted in units of pixels.

相対情報算出部18は、画像情報抽出部16で抽出された画像情報iと、受信制御部14で抽出された通信情報Cとに基づいて、光信号送信装置50と光通信装置10との相対関係を示す相対情報を算出する。第1の実施の形態における相対情報は、光信号送信装置50と光通信装置10との距離とすることができる。   The relative information calculation unit 18 compares the optical signal transmission device 50 with the optical communication device 10 based on the image information i extracted by the image information extraction unit 16 and the communication information C extracted by the reception control unit 14. Relative information indicating the relationship is calculated. The relative information in the first embodiment can be the distance between the optical signal transmission device 50 and the optical communication device 10.

次に、図4を参照して、第1の実施の形態の光通信装置10で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。ここでは、通信情報Cとして、発光部52の高さHが送信され、相対情報として、光信号送信装置50と光通信装置10との距離、すなわち前方車両と自車両との距離を算出する場合について説明する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, the height H of the light emitting unit 52 is transmitted as the communication information C, and the distance between the optical signal transmission device 50 and the optical communication device 10, that is, the distance between the preceding vehicle and the host vehicle is calculated as the relative information. Will be described.

ステップ100で、所定数のフレーム画像を取得し、次に、ステップ102で、上記ステップ100で取得した各フレーム画像上から高輝度領域を検出することにより、フレーム画像上の発光部52を示す発光部領域を検出する。そして、検出した発光部領域をフレーム間で追跡して、フレーム間での発光部領域の輝度値の変化を観測し、通信情報Cとして発光部52の高さHを取得する。   In step 100, a predetermined number of frame images are acquired, and then in step 102, a light emitting unit 52 on the frame image is detected by detecting a high luminance area from each frame image acquired in step 100. Detect subregions. Then, the detected light emitting area is traced between frames, the change in the luminance value of the light emitting area between frames is observed, and the height H of the light emitting section 52 is acquired as communication information C.

次に、ステップ104で、上記ステップ100で取得した所定数のフレーム画像の最終フレームであるフレーム画像Iから発光部領域を検出し、画像情報iとして、発光部領域の縦画素数n(図2(b))を抽出する。   Next, in step 104, the light emitting area is detected from the frame image I which is the final frame of the predetermined number of frame images obtained in step 100, and the number n of vertical pixels in the light emitting area (FIG. 2) is obtained as image information i. (B)) is extracted.

次に、ステップ106で、上記ステップ102で取得した発光部52の高さH、上記ステップ104で抽出したフレーム画像I上の発光部領域の縦画素数n、既知の値であるレンズの焦点距離f、及び既知の値である撮像素子の1画素分のサイズa(図2(a))を用いて、下記(1)式により、光信号送信装置50と光通信装置10との距離Lを算出して出力し、処理を終了する。   Next, in step 106, the height H of the light emitting unit 52 acquired in step 102, the number of vertical pixels n of the light emitting unit region on the frame image I extracted in step 104, and the focal length of the lens that is a known value. The distance L between the optical signal transmission device 50 and the optical communication device 10 is expressed by the following equation (1) using f and a size a (FIG. 2A) of one pixel of the imaging element that is a known value. Calculate and output, and end the process.

Figure 2013081145
Figure 2013081145

以上説明したように、第1の実施の形態の光通信装置によれば、光通信装置から送信される発光部の大きさを示す正確な情報である通信情報と、発光部を含む領域を撮像して得られた画像から抽出される画像情報とに基づいて、光信号送信装置と光通信装置との距離を算出するため、装置単体で高精度に光信号送信装置と光通信装置との距離を取得することができる。   As described above, according to the optical communication device of the first embodiment, communication information that is accurate information indicating the size of the light emitting unit transmitted from the optical communication device and an area including the light emitting unit are imaged. In order to calculate the distance between the optical signal transmission device and the optical communication device based on the image information extracted from the image obtained in this way, the distance between the optical signal transmission device and the optical communication device with high accuracy by a single device Can be obtained.

次に、第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態の光通信システムは、第1の実施の形態の光通信システム1と同様に、光信号送信装置と光通信装置とを含んでいるが、光通信装置については、第1の実施の形態の光通信装置10と同様であるため、第1の実施の形態と異なる光信号送信装置について説明する。なお、第2の実施の形態の光信号送信装置50と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described. The optical communication system according to the second embodiment includes an optical signal transmission device and an optical communication device as in the optical communication system 1 according to the first embodiment. Since it is the same as the optical communication apparatus 10 of the first embodiment, an optical signal transmission apparatus different from the first embodiment will be described. In addition, about the structure similar to the optical signal transmission apparatus 50 of 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図5に示すように、第2の実施の形態の光信号送信装置250は、2つの発光部252a及び252bと送信制御部54とを含んで構成されている。   As illustrated in FIG. 5, the optical signal transmission device 250 according to the second embodiment includes two light emitting units 252 a and 252 b and a transmission control unit 54.

第2の実施の形態における光信号送信装置250により光信号として送信される通信情報Cは、発光部252aと発光部252bとの間隔Hとすることができる。この場合、通信情報Cとあわせて、各発光部252a及び252bを識別すると共に、発光部252aと発光部252bとの対応関係を示す識別情報も送信するようにするとよい。また、通信情報Cは、発光部252aまたは発光部252bのいずれか一方のみから送信してもよいし、両方から送信してもよい。   The communication information C transmitted as an optical signal by the optical signal transmission device 250 in the second embodiment can be the interval H between the light emitting unit 252a and the light emitting unit 252b. In this case, together with the communication information C, the light emitting units 252a and 252b may be identified, and identification information indicating the correspondence between the light emitting units 252a and 252b may be transmitted. The communication information C may be transmitted from only one of the light emitting unit 252a and the light emitting unit 252b, or may be transmitted from both.

次に、第2の実施の形態における光通信処理ルーチンについて説明する。第2の実施の形態の光通信処理ルーチンは、第1の実施の形態の光通信処理ルーチン(図4)と、ステップ104の処理が異なるだけであるので、この点について説明する。   Next, an optical communication processing routine in the second embodiment will be described. The optical communication processing routine of the second embodiment is different from the optical communication processing routine (FIG. 4) of the first embodiment only in the processing of step 104, and this point will be described.

ステップ104では、フレーム画像I上から複数の発光部領域を検出し、各発光部領域から取得される識別情報に基づいて、発光部252aを示す発光部領域と、発光部252bを示す発光部領域との対応を取る。そして、図6に示すように、発光部領域間の画素数nを、画像情報iとして抽出する。   In step 104, a plurality of light emitting portion areas are detected from the frame image I, and based on the identification information acquired from each light emitting portion area, the light emitting portion area indicating the light emitting portion 252a and the light emitting portion area indicating the light emitting portion 252b. Take correspondence with. Then, as shown in FIG. 6, the number of pixels n between the light emitting region is extracted as image information i.

以上説明したように、第2の実施の形態の光通信装置によれば、光通信装置から送信される2つの発光部間の間隔を示す正確な情報である通信情報と、発光部を含む領域を撮像して得られた画像から抽出される画像情報とに基づいて、光信号送信装置と光通信装置との距離を算出するため、装置単体で高精度に光信号送信装置と光通信装置との距離を取得することができる。   As described above, according to the optical communication device of the second embodiment, communication information that is accurate information indicating the interval between two light emitting units transmitted from the optical communication device, and a region including the light emitting unit In order to calculate the distance between the optical signal transmission device and the optical communication device based on the image information extracted from the image obtained by imaging the optical signal transmission device and the optical communication device Can get the distance.

また、第1の実施の形態では、1つの発光部の大きさを通信情報として用いるため、1つの発光部を複数のLEDで構成するなど、発光部自体にある程度の大きさが必要である。一方、第2の実施の形態では、発光部間の間隔を通信情報として用いるため、複数の発光部の各々を1つのLEDで構成したような点光源とすることもできる。   In the first embodiment, since the size of one light emitting unit is used as communication information, the light emitting unit itself needs to have a certain size, for example, one light emitting unit is constituted by a plurality of LEDs. On the other hand, in 2nd Embodiment, since the space | interval between light emission parts is used as communication information, it can also be set as the point light source which comprised each of several light emission parts by one LED.

次に、第3の実施の形態について説明する。なお、図7に示すように、第3の実施の形態の光通信システム3は、第1の実施の形態の光通信システム1と同様に、光信号送信装置350と光通信装置10とを含んでいるが、光通信装置については、第1の実施の形態の光通信装置10と同様であるため、第1の実施の形態と異なる光信号送信装置350について説明する。なお、第1の実施の形態の光信号送信装置50と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略する。   Next, a third embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the optical communication system 3 according to the third embodiment includes an optical signal transmission device 350 and an optical communication device 10 as in the optical communication system 1 according to the first embodiment. However, since the optical communication device is the same as that of the optical communication device 10 of the first embodiment, the optical signal transmission device 350 different from the first embodiment will be described. In addition, about the structure similar to the optical signal transmission apparatus 50 of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図7に示すように、第3の実施の形態の光信号送信装置350は、発光部352と送信制御部54とを含んで構成されている。   As shown in FIG. 7, the optical signal transmission device 350 according to the third embodiment includes a light emitting unit 352 and a transmission control unit 54.

第3の実施の形態における光信号送信装置350により光信号として送信される通信情報Cは、発光部352と所定の基準位置との間隔Hとすることができる。所定の基準位置は、例えば、光通信装置10のレンズ中心(光軸)とすることができる。また、光信号送信装置350が搭載される車両の上辺または下辺等を基準位置としてもよい。   The communication information C transmitted as an optical signal by the optical signal transmission device 350 in the third embodiment can be set as an interval H between the light emitting unit 352 and a predetermined reference position. The predetermined reference position can be, for example, the lens center (optical axis) of the optical communication device 10. Alternatively, the upper side or the lower side of the vehicle on which the optical signal transmission device 350 is mounted may be used as the reference position.

次に、第3の実施の形態における光通信処理ルーチンについて説明する。第3の実施の形態の光通信処理ルーチンは、第1の実施の形態の光通信処理ルーチン(図4)と、ステップ104の処理が異なるだけであるので、この点について説明する。   Next, an optical communication processing routine in the third embodiment will be described. The optical communication processing routine of the third embodiment is different from the optical communication processing routine (FIG. 4) of the first embodiment only in the processing of step 104, and this point will be described.

ステップ104では、フレーム画像I上から発光部領域を検出し、図8に示すように、発光部領域と基準位置(画像中心)との間の画素数nを、画像情報iとして抽出する。なお、この場合、カメラの姿勢角に応じてフレーム画像上の基準位置を補正するようにするとよい。また、基準位置として車両の上辺または下辺等を用いる場合には、フレーム画像Iに画像処理を施して基準位置を検出してから、発光部領域と基準位置との間の画素数を抽出するようにするとよい。   In step 104, the light emitting area is detected from the frame image I, and as shown in FIG. 8, the number n of pixels between the light emitting area and the reference position (image center) is extracted as image information i. In this case, it is preferable to correct the reference position on the frame image according to the attitude angle of the camera. When the upper side or the lower side of the vehicle is used as the reference position, the frame image I is subjected to image processing to detect the reference position, and then the number of pixels between the light emitting area and the reference position is extracted. It is good to.

以上説明したように、第3の実施の形態の光通信装置によれば、光通信装置から送信される発光部と基準位置との間隔を示す正確な情報である通信情報と、発光部を含む領域を撮像して得られた画像から抽出される画像情報とに基づいて、光信号送信装置と光通信装置との距離を算出するため、装置単体で高精度に光信号送信装置と光通信装置との距離を取得することができる。また、第2の実施の形態と同様に、発光部を1つのLEDで構成したような点光源とすることもできる。   As described above, according to the optical communication device of the third embodiment, communication information that is accurate information indicating the interval between the light emitting unit and the reference position transmitted from the optical communication device, and the light emitting unit are included. Since the distance between the optical signal transmission device and the optical communication device is calculated based on the image information extracted from the image obtained by imaging the region, the optical signal transmission device and the optical communication device can be accurately used as a single device. And get the distance. Further, similarly to the second embodiment, a point light source in which the light emitting unit is configured by one LED can be used.

次に、第4の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態の光通信システム1と同一の構成については、同一符号を付して、説明を省略する。   Next, a fourth embodiment will be described. In addition, about the structure same as the optical communication system 1 of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図9に示すように、第4の実施の形態に係る光通信システム4は、光信号送信装置450と光通信装置410とを含んでいる。   As shown in FIG. 9, the optical communication system 4 according to the fourth embodiment includes an optical signal transmission device 450 and an optical communication device 410.

光信号送信装置450は、通信信号Cとして、発光部52の大きさを示す情報に加え、光信号送信装置450が搭載された車両(前方車両)の速度Vaを送信する。   The optical signal transmission device 450 transmits, as the communication signal C, the speed Va of the vehicle (front vehicle) on which the optical signal transmission device 450 is mounted in addition to information indicating the size of the light emitting unit 52.

光通信装置410は、撮像素子12と、コンピュータとで構成されており、このコンピュータは、受信制御部14と、画像情報抽出部16と、相対情報算出部18と、通信情報Cに含まれる速度Vaと光通信装置410が搭載された車両(自車両)の速度Vbとに基づいて前方車両と自車両との相対速度ΔVを算出する相対速度算出部20と、相対情報と相対速度ΔVとに基づいて、自車両と前方車両との衝突予測に関する衝突予測情報を算出する衝突予測算出部22とを含んだ構成で表すことができる。なお、相対速度算出部20及び衝突予測算出部22が、本発明の予測手段の一例である。   The optical communication device 410 includes an image sensor 12 and a computer. The computer includes a reception control unit 14, an image information extraction unit 16, a relative information calculation unit 18, and a speed included in the communication information C. Based on Va and the speed Vb of the vehicle (own vehicle) on which the optical communication device 410 is mounted, the relative speed calculation unit 20 that calculates the relative speed ΔV between the preceding vehicle and the own vehicle, and the relative information and the relative speed ΔV Based on this, it can be expressed by a configuration including a collision prediction calculation unit 22 that calculates collision prediction information related to the collision prediction between the host vehicle and the preceding vehicle. The relative speed calculation unit 20 and the collision prediction calculation unit 22 are examples of the prediction unit of the present invention.

相対速度算出部20は、受信制御部14で抽出された通信情報Cに含まれる前方車両の速度Vaと、自車両の速度を検出する速度センサ(図示省略)で検出された自車両の速度Vbとの差分(Vb−Va)を、自車両と前方車両との相対速度ΔVとして算出する。相対速度ΔVがマイナスの値の場合には、自車両に対して前方車両が遠ざかっていることを表している。   The relative speed calculation unit 20 includes the speed Va of the preceding vehicle included in the communication information C extracted by the reception control unit 14 and the speed Vb of the host vehicle detected by a speed sensor (not shown) that detects the speed of the host vehicle. (Vb−Va) is calculated as a relative speed ΔV between the host vehicle and the preceding vehicle. When the relative speed ΔV is a negative value, it indicates that the vehicle ahead is moving away from the host vehicle.

衝突予測算出部22は、相対情報算出部18で算出された相対情報である前方車両と自車量との距離Lと、相対速度算出部20で算出された相対速度ΔVとに基づいて、自車両と前方車両との衝突予測に関する衝突予測情報を算出する。衝突予測情報は、例えば、自車両と前方車両との衝突可能性を示す情報や、衝突時間とすることができる。   The collision prediction calculation unit 22 is based on the distance L between the preceding vehicle and the vehicle amount, which is the relative information calculated by the relative information calculation unit 18, and the relative speed ΔV calculated by the relative speed calculation unit 20. Collision prediction information relating to collision prediction between the vehicle and the preceding vehicle is calculated. The collision prediction information can be, for example, information indicating the possibility of collision between the host vehicle and the preceding vehicle, or a collision time.

次に、図10を参照して、第4の実施の形態の光通信装置410で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。ここでは、通信情報Cとして、発光部52の高さH及び前方車両の速度Vaが送信され、衝突予測情報として、前方車両と自車両との衝突時間を算出する場合について説明する。なお、第1の実施の形態の光通信処理ルーチンと同一の処理については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication device 410 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Here, the case where the height H of the light emitting unit 52 and the speed Va of the preceding vehicle are transmitted as the communication information C, and the collision time between the preceding vehicle and the host vehicle is calculated as the collision prediction information will be described. In addition, about the process same as the optical communication processing routine of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

ステップ100で、所定数のフレーム画像を取得し、次に、ステップ400で、上記ステップ100で取得した各フレーム画像上から高輝度領域を検出することにより、フレーム画像上の発光部52を示す発光部領域を検出する。そして、検出した発光部領域をフレーム間で追跡して、フレーム間での発光部領域の輝度値の変化を観測し、通信情報Cとして発光部52の高さH及び前方車両の速度Vaを取得する。   In step 100, a predetermined number of frame images are acquired. Next, in step 400, a high-intensity region is detected from each frame image acquired in step 100, thereby indicating the light emission unit 52 on the frame image. Detect subregions. Then, the detected light emitting area is tracked between frames, the change in the luminance value of the light emitting area between frames is observed, and the height H of the light emitting section 52 and the speed Va of the vehicle ahead are acquired as communication information C. To do.

次に、ステップ104で、画像情報iとして、発光部領域の縦画素数nを抽出し、次に、ステップ106で、光信号送信装置50と光通信装置10との距離Lを算出する。   Next, in step 104, the number n of vertical pixels in the light emitting area is extracted as the image information i. Next, in step 106, the distance L between the optical signal transmission device 50 and the optical communication device 10 is calculated.

次に、ステップ402で、速度センサから自車両の速度Vbを取り込み、上記ステップ400で取得した前方車両の速度Vaと、自車両の速度Vbとの差分(Vb−Va)を、自車両と前方車両との相対速度ΔVとして算出する。   Next, in step 402, the speed Vb of the host vehicle is taken from the speed sensor, and the difference (Vb−Va) between the speed Va of the front vehicle acquired in step 400 and the speed Vb of the host vehicle is It is calculated as a relative speed ΔV with the vehicle.

次に、ステップ404で、上記ステップ106で算出した距離Lと、上記ステップ402で算出した相対速度ΔVとに基づいて、衝突時間t(L/ΔV)を算出して出力し、処理を終了する。   Next, in step 404, based on the distance L calculated in step 106 and the relative speed ΔV calculated in step 402, the collision time t (L / ΔV) is calculated and output, and the process ends. .

なお、上記の光通信処理ルーチンでは、衝突予測情報として、衝突時間を算出する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、相対情報として、光通信装置10に対する光信号送信装置50の傾きを算出した場合には、算出した相対速度情報と合わせて、自車両と前方車両とが衝突する可能性があるか否かを示す情報を算出するようにしてもよい。   In the optical communication processing routine described above, the case where the collision time is calculated as the collision prediction information has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, when the inclination of the optical signal transmission device 50 with respect to the optical communication device 10 is calculated as relative information, whether or not there is a possibility that the host vehicle and the preceding vehicle collide with the calculated relative speed information. It is also possible to calculate information indicating.

以上説明したように、第4の実施の形態の光通信装置によれば、第1の実施の形態と同様に、装置単体で高精度に取得された相対情報を用いて自車両と前方車両との衝突予測情報を算出するため、衝突予測情報についても、装置単体で高精度に算出することができる。   As described above, according to the optical communication device of the fourth embodiment, as in the first embodiment, the own vehicle and the preceding vehicle are used using the relative information acquired with high accuracy by the device alone. Therefore, the collision prediction information can also be calculated with high accuracy by the apparatus alone.

なお、第4の実施の形態では、第1の実施の形態の光通信システムにおいて算出された相対情報を用いて衝突予測情報を算出する場合について説明したが、第2または第3の実施の形態の光通信システムに適用してもよい。   In the fourth embodiment, the case where the collision prediction information is calculated using the relative information calculated in the optical communication system of the first embodiment has been described. However, the second or third embodiment is described. You may apply to the optical communication system of this.

次に、第5の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態の光通信システム1と同一の構成については、同一符号を付して、説明を省略する。   Next, a fifth embodiment will be described. In addition, about the structure same as the optical communication system 1 of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図11に示すように、第5の実施の形態に係る光通信システム5は、光信号送信装置50と光通信装置510とを含んでいる。   As illustrated in FIG. 11, the optical communication system 5 according to the fifth embodiment includes an optical signal transmission device 50 and an optical communication device 510.

光通信装置510は、撮像素子12と、コンピュータとで構成されており、このコンピュータは、受信制御部14と、画像情報抽出部16と、相対情報算出部18と、相対情報に基づいて、受信制御部14のパラメータを設定するパラメータ設定部24とを含んだ構成で表すことができる。   The optical communication device 510 includes an image sensor 12 and a computer. The computer receives the reception control unit 14, the image information extraction unit 16, the relative information calculation unit 18, and the reception based on the relative information. It can be expressed by a configuration including a parameter setting unit 24 for setting parameters of the control unit 14.

パラメータ設定部24は、相対情報算出部18で算出された相対情報に基づいて、受信制御部14による撮像素子の駆動制御、及び画像処理に必要なパラメータを設定する。パラメータは、例えば、撮像素子12で受信した信号に対する増幅度、撮像周期、レンズの画角等とすることができる。   The parameter setting unit 24 sets parameters necessary for image sensor drive control and image processing by the reception control unit 14 based on the relative information calculated by the relative information calculation unit 18. The parameter may be, for example, an amplification degree with respect to a signal received by the image sensor 12, an imaging cycle, a field angle of the lens, and the like.

次に、図12を参照して、第5の実施の形態の光通信装置510で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。ここでは、相対情報として算出された光信号送信装置50と光通信装置510との距離Lに基づいて、パラメータとして、受信信号の増幅度を決定する場合について説明する。なお、第1の実施の形態の光通信処理ルーチンと同一の処理については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication apparatus 510 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Here, a case will be described in which the amplification degree of the received signal is determined as a parameter based on the distance L between the optical signal transmission device 50 and the optical communication device 510 calculated as relative information. In addition, about the process same as the optical communication processing routine of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

ステップ100〜106を実行して、光信号送信装置50と光通信装置510との距離Lを算出する。   Steps 100 to 106 are executed to calculate the distance L between the optical signal transmission device 50 and the optical communication device 510.

次に、ステップ500で、上記ステップ106で算出した距離Lに応じて受信信号の増幅度を設定する。受信制御部14に入力できる信号振幅の範囲は有限であるが、距離Lによって受信信号の振幅は変動するため、その範囲を逸脱する場合が生じる。そこで、距離Lに応じて受信信号の増幅度を決定することにより、受信制御部14に最も性能を発揮することができる最適な範囲の受信信号が入力されるように調整する。具体的には、距離Lが大きいほど増幅度を大きくし、距離Lが小さいほど増幅度を小さくする。   Next, in step 500, the amplification level of the received signal is set according to the distance L calculated in step 106. The range of the signal amplitude that can be input to the reception control unit 14 is finite, but the amplitude of the reception signal varies depending on the distance L, and thus may deviate from the range. Therefore, by determining the amplification degree of the reception signal according to the distance L, the reception control unit 14 is adjusted so that the reception signal in the optimum range that can exhibit the best performance is input. Specifically, the greater the distance L, the larger the amplification degree, and the smaller the distance L, the smaller the amplification degree.

なお、上記の光通信処理ルーチンでは、パラメータとして受信信号の増幅度を設定する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、距離Lが小さい場合には、前方車両と自車両とが接近しており、危険度が高い状況であるといえる。このような状況では、状況変化に即応できるように、より多くの情報が頻繁に必要になる。そこで、距離Lが小さい場合には、撮像周期を増加するようにパラメータを設定することができる。一方、距離Lが大きい場合には、状況変化に対する即応性が低いため、撮像周期を低下するようにパラメータを設定することができる。低下させる場合の撮像周期は、例えば、光信号の認識に必要最低限の周期とすることができ、これにより演算負荷を軽減することができる。   In the optical communication processing routine described above, the case where the amplification degree of the reception signal is set as a parameter has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, when the distance L is small, it can be said that the preceding vehicle and the host vehicle are close to each other and the degree of danger is high. In such a situation, more information is often needed so that it can respond quickly to changes in the situation. Therefore, when the distance L is small, the parameter can be set to increase the imaging cycle. On the other hand, when the distance L is large, since the responsiveness to the change in the situation is low, the parameter can be set so as to reduce the imaging cycle. The imaging cycle in the case of lowering can be set to a minimum cycle necessary for recognition of an optical signal, for example, thereby reducing the calculation load.

また、距離Lが小さい場合に、レンズの画角が望遠になっていると、フレーム画像I上をほとんど発光部領域が占めてしまう可能性がある。一方、距離Lが大きい場合に、画角が広角になっていると、フレーム画像I上の発光部領域が小さくなりすぎ、適切に通信情報Cや画像情報iを抽出することができない場合がある。そこで、距離Lが小さい場合には、画角を広角側に調整し、距離Lが大きい場合には、画角を望遠側に調整するようにパラメータを設定することで、フレーム画像I上での発光部領域が適切な大きさとなるように調整することができる。   In addition, when the distance L is small and the angle of view of the lens is telephoto, there is a possibility that the light emitting part region occupies almost the frame image I. On the other hand, when the distance L is large and the angle of view is wide, the light emitting area on the frame image I becomes too small, and the communication information C and image information i may not be extracted properly. . Therefore, when the distance L is small, the angle of view is adjusted to the wide angle side, and when the distance L is large, the parameter is set so that the angle of view is adjusted to the telephoto side. It can adjust so that a light emission part area | region may become an appropriate magnitude | size.

以上説明したように、第5の実施の形態の光通信装置によれば、第1の実施の形態と同様に、装置単体で高精度に相対情報を取得することができ、さらに、この相対情報を用いて、撮像素子の駆動制御、及び画像処理に必要なパラメータを設定するため、相対情報を算出するための画像の精度が向上し、より高精度に相対情報を算出することができる。   As described above, according to the optical communication apparatus of the fifth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to acquire relative information with high accuracy by the apparatus alone, and furthermore, this relative information. Is used to set parameters necessary for image sensor drive control and image processing, so that the accuracy of an image for calculating relative information is improved, and relative information can be calculated with higher accuracy.

なお、第5の実施の形態では、第1の実施の形態の光通信システムにおいて算出された相対情報を用いてパラメータを決定する場合について説明したが、第4の実施の形態で算出した衝突予測時間を用いてパラメータを決定するようにしてもよい。   In the fifth embodiment, the case where the parameter is determined using the relative information calculated in the optical communication system of the first embodiment has been described. However, the collision prediction calculated in the fourth embodiment is described. You may make it determine a parameter using time.

次に、第6の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態の光通信システム1と同一の構成については、同一符号を付して、説明を省略する。   Next, a sixth embodiment will be described. In addition, about the structure same as the optical communication system 1 of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図13に示すように、第6の実施の形態に係る光通信システム6は、光信号送信装置650と光通信装置610とを含んでいる。   As illustrated in FIG. 13, the optical communication system 6 according to the sixth embodiment includes an optical signal transmission device 650 and an optical communication device 610.

光信号送信装置650は、2つの発光部652a、652bを備えており、通信情報Cとして、図14(a)に示すように、発光部652aと発光部652bとの間隔H、発光部652a、652bから車両上辺までの高さD、及び発光部652a、652bから車両下辺までの高さDを送信する。 The optical signal transmission device 650 includes two light emitting units 652a and 652b. As communication information C, as shown in FIG. 14A, an interval H between the light emitting unit 652a and the light emitting unit 652b, a light emitting unit 652a, A height D 1 from 652b to the upper side of the vehicle and a height D 2 from the light emitting units 652a and 652b to the lower side of the vehicle are transmitted.

光通信装置610は、撮像素子12と、コンピュータとで構成されており、このコンピュータは、受信制御部14と、画像情報抽出部616と、相対情報算出部618と、領域検出部26とを含んだ構成で表すことができる。   The optical communication device 610 includes an image sensor 12 and a computer. The computer includes a reception control unit 14, an image information extraction unit 616, a relative information calculation unit 618, and a region detection unit 26. Can be represented by a configuration.

画像情報抽出部616は、図14(b)に示すように、受信制御部14で取得されたフレーム画像Iから2つの発光部領域を検出し、発光部領域間の画素数n、及び各発光部領域の中心画素の画素座標L(x,y)、R(x,y)を、画像情報iとして抽出する。 As illustrated in FIG. 14B, the image information extraction unit 616 detects two light emitting unit regions from the frame image I acquired by the reception control unit 14, the number of pixels n between the light emitting unit regions, and each light emission Pixel coordinates L (x L , y L ) and R (x R , y R ) of the center pixel of the partial area are extracted as image information i.

相対情報算出部618は、距離算出部618a及び高さ算出部618bで表すことができる。距離算出部618aは、第2の実施の形態の相対情報算出部18と同様の処理により、光信号送信装置650と光通信装置610との距離Lを算出する。   The relative information calculation unit 618 can be represented by a distance calculation unit 618a and a height calculation unit 618b. The distance calculation unit 618a calculates the distance L between the optical signal transmission device 650 and the optical communication device 610 by the same processing as the relative information calculation unit 18 of the second embodiment.

また、高さ算出部618bは、受信制御部14で取得されたD、D、距離算出部618aで算出された距離L、既知の値であるレンズの焦点距離f、及び既知の値である撮像素子の1画素分のサイズaを用いて、下記(2)式及び(3)式により、フレーム画像I上での発光部領域から車両上辺までの高さd、及び発光部領域から車両下辺までの高さdを算出する。 In addition, the height calculation unit 618b uses D 1 and D 2 acquired by the reception control unit 14, the distance L calculated by the distance calculation unit 618a, the focal length f of the lens that is a known value, and the known value. Using the size a for one pixel of an image sensor, the height d 1 from the light emitting area on the frame image I to the upper side of the vehicle, and the light emitting area from the light emitting area on the frame image I by the following equations (2) and (3) calculating the height d 2 until the vehicle lower side.

Figure 2013081145
Figure 2013081145

領域検出部26は、画像情報抽出部616で抽出された発光部領域の画素座標L(x,y)、R(x,y)、及び高さ算出部618bで算出された高さd、dを用いて、図14(c)に示すように、画素座標A(x,y−d)、B(x,y−d)、C(x,y+d)、D(x,y+d)を算出する。ここでは、座標の原点(0,0)を、フレーム画像Iの左上に設定している。同図(d)に示すように、算出された画素座標A,B,C,Dで囲まれた領域を、最終的な車両領域として出力する。最終出力は、ABCDの各座標値でもよいし、フレーム画像IにABCDで示される矩形枠を描画した画像としてもよい。 The area detection unit 26 includes pixel coordinates L (x L , y L ) and R (x R , y R ) of the light emitting unit area extracted by the image information extraction unit 616, and the height calculated by the height calculation unit 618 b. using the d 1, d 2, as shown in FIG. 14 (c), pixel coordinates a (x L, y L -d 1), B (x R, y R -d 1), C (x L , Y L + d 2 ) and D (x R , y R + d 2 ). Here, the origin of coordinates (0, 0) is set at the upper left of the frame image I. As shown in FIG. 4D, the area surrounded by the calculated pixel coordinates A, B, C, D is output as the final vehicle area. The final output may be each coordinate value of ABCD, or may be an image in which a rectangular frame indicated by ABCD is drawn on the frame image I.

次に、図15を参照して、第6の実施の形態の光通信装置610で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。なお、第1の実施の形態の光通信処理ルーチンと同一の処理については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication device 610 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the process same as the optical communication processing routine of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

ステップ100で、所定数のフレーム画像を取得し、次に、ステップ600で、上記ステップ100で取得した各フレーム画像上から発光部領域を検出して、通信情報Cとして、発光部652aと発光部652bとの間隔H、発光部652a、652bから車両上辺までの高さD、及び発光部652a、652bから車両下辺までの高さDを取得する。 In step 100, a predetermined number of frame images are acquired. Next, in step 600, a light emitting unit area is detected from each frame image acquired in step 100, and the light emitting unit 652a and the light emitting unit are used as communication information C. the distance H between 652b, the light emitting portion 652a, the height D 1 of the from 652b to the vehicle upper side, and the light emitting unit 652a, obtains the height D 2 to the vehicle lower side from 652b.

次に、ステップ602で、画像情報iとして、発光部領域間の画素数n、及び各発光部領域の中心画素の画素座標L(x,y)、R(x,y)を抽出し、次に、ステップ106で、光信号送信装置650と光通信装置610との距離Lを算出する。 Next, in step 602, the number n of pixels between the light emitting area and the pixel coordinates L (x L , y L ) and R (x R , y R ) of the center pixel of each light emitting area are used as image information i. Next, in step 106, the distance L between the optical signal transmission device 650 and the optical communication device 610 is calculated.

次に、ステップ604で、上記ステップ600で取得されたD、D、上記ステップ106で算出された距離L、既知の値であるレンズの焦点距離f、及び既知の値である撮像素子の1画素分のサイズaを用いて、(2)式及び(3)式により、フレーム画像I上での発光部領域から車両上辺までの高さd、及び発光部領域から車両下辺までの高さdを算出する。 Next, in step 604, D 1 and D 2 acquired in step 600, the distance L calculated in step 106, the focal length f of the lens that is a known value, and the imaging element that is a known value. Using the size a for one pixel, the height d 1 from the light emitting area to the upper side of the vehicle on the frame image I and the height from the light emitting area to the lower side of the vehicle according to the expressions (2) and (3) It is to calculate the d 2.

次に、ステップ606で、上記ステップ602で抽出された発光部領域の画素座標L(x,y)、R(x,y)、及び上記ステップ604で算出された高さd、dを用いて、画素座標A(x,y−d)、B(x,y−d)、C(x,y+d)、D(x,y+d)を算出し、算出された画素座標A,B,C,Dで囲まれた領域を、車両領域として出力して、処理を終了する。 Next, in step 606, the pixel coordinates L (x L , y L ) and R (x R , y R ) of the light emitting area extracted in step 602 and the height d 1 calculated in step 604 are displayed. , D 2 , pixel coordinates A (x L , y L −d 1 ), B (x R , y R −d 1 ), C (x L , y L + d 2 ), D (x R , y R + d 2 ) is calculated, the area surrounded by the calculated pixel coordinates A, B, C, and D is output as a vehicle area, and the process ends.

以上説明したように、第6の実施の形態の光通信装置によれば、第1の実施の形態と同様に、装置単体で高精度に相対情報を取得することができ、さらに、この相対情報、及びフレーム画像上の発光部領域の情報を用いて、画像上の対象物領域を精度良く検出することができる。   As described above, according to the optical communication device of the sixth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to acquire relative information with high accuracy by a single device, and furthermore, this relative information. The object area on the image can be accurately detected using the information on the light emitting part area on the frame image.

なお、第6の実施の形態では、発光部領域を2つ備えた光信号送信装置を用いた場合について説明したが、発光部が1つの場合でも適用可能である。   In the sixth embodiment, the case where an optical signal transmission device including two light emitting unit regions is used has been described. However, the present invention can be applied even when there is one light emitting unit.

また、第6の実施の形態では、算出された相対情報に基づいて、画像から検出された対象物領域を出力する場合について説明したが、この検出結果の出力に代えて、または検出結果の出力と共に、検出された対象物領域の色情報を用いて、光通信装置で撮像される画像のホワイトバランスを調整するようにしてもよい。例えば、白い車体色の前方車両に夕日が当たると、カメラで撮像した際に、前方車両の車体が赤く撮像される。つまり、照明(ここでは太陽)の色合いによって、本来の対象物の色をカメラで適切に捉えることができなくなる。このような現象を解消するために、ホワイトバランスの調整を行う。   In the sixth embodiment, the case where the object region detected from the image is output based on the calculated relative information has been described. However, instead of outputting the detection result, or outputting the detection result. At the same time, the white balance of the image captured by the optical communication device may be adjusted using the color information of the detected object region. For example, when a sunset hits a vehicle in front of a white vehicle body color, the vehicle body of the vehicle in front is imaged in red when captured by a camera. That is, the color of the original object cannot be properly captured by the camera due to the hue of the illumination (here, the sun). In order to eliminate such a phenomenon, white balance is adjusted.

この場合、光信号送信装置から送信される通信情報Cとして、車体色(白、赤、青など)の情報を付加する。そして、上記実施の形態における処理において画像上から検出された対象物領域の色情報と、通信情報Cに含まれる車体色とを比較する。比較した結果、色が異なる場合には、ホワイトバランスの調整を行う。例えば、通信情報Cに含まれる車体色が”白”であるのに対して、画像上の対象物領域の色が”赤”であった場合には、対象物領域内の色情報が”白”となるように、ホワイトバランスを調整する。   In this case, vehicle color information (white, red, blue, etc.) is added as communication information C transmitted from the optical signal transmitter. Then, the color information of the object area detected from the image in the processing in the above embodiment is compared with the vehicle body color included in the communication information C. If the colors are different as a result of the comparison, the white balance is adjusted. For example, when the vehicle body color included in the communication information C is “white”, but the color of the object area on the image is “red”, the color information in the object area is “white”. Adjust the white balance so that “

また、ホワイトバランスの調整だけでなく、通信情報Cとして送信された車体色と対象物領域の色とを比較して、露出制御等を行うようにしてもよい。   In addition to adjusting the white balance, exposure control or the like may be performed by comparing the vehicle body color transmitted as the communication information C with the color of the object area.

次に、第7の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態の光通信システム1と同一の構成については、同一符号を付して、説明を省略する。   Next, a seventh embodiment will be described. In addition, about the structure same as the optical communication system 1 of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図16に示すように、第7の実施の形態に係る光通信システム7は、光信号送信装置750と光通信装置710とを含んでいる。   As illustrated in FIG. 16, the optical communication system 7 according to the seventh embodiment includes an optical signal transmission device 750 and an optical communication device 710.

光信号送信装置750は、2つの発光部752a、752bを備えており、通信情報Cとして、発光部752aと発光部752bとの間隔Hを送信する。また、図17に示すように、発光部752a、752bは、光通信装置710側から見て、前方車両の車幅方向の両端位置に各々配置する。すなわち、通信情報Cとして送信する間隔Hが、前方車両の車幅を示す情報となるように、発光部752a、752bを配置する。   The optical signal transmission device 750 includes two light emitting units 752a and 752b, and transmits the interval H between the light emitting unit 752a and the light emitting unit 752b as communication information C. In addition, as shown in FIG. 17, the light emitting units 752a and 752b are disposed at both end positions in the vehicle width direction of the preceding vehicle as viewed from the optical communication device 710 side. That is, the light emitting units 752a and 752b are arranged so that the interval H transmitted as the communication information C becomes information indicating the vehicle width of the preceding vehicle.

光通信装置710は、撮像素子12と、コンピュータとで構成されており、このコンピュータは、受信制御部14と、画像情報抽出部16と、相対情報算出部18と、回避操舵角決定部28とを含んだ構成で表すことができる。   The optical communication device 710 includes an image sensor 12 and a computer. The computer includes a reception control unit 14, an image information extraction unit 16, a relative information calculation unit 18, and an avoidance steering angle determination unit 28. Can be expressed in a configuration including

回避操舵角決定部28は、相対情報算出部18で算出された光信号送信装置750と光通信装置710との距離L、受信制御部14で取得された前方車両の車幅Hを用いて、緊急時に前方車両に衝突しないための基準となる回避操舵角θを算出する。例えば、光通信装置710と前方車両との中心軸が揃っている場合には、距離L、車両幅H、及び回避操舵角θの関係は、図18に示す通りとなる。また、回避操舵角θは、下記(4)式により、距離L及び車幅Hを用いて算出される。算出された回避操舵角θは、自車両の操舵角を制御する操舵制御装置に出力される。   The avoidance steering angle determination unit 28 uses the distance L between the optical signal transmission device 750 and the optical communication device 710 calculated by the relative information calculation unit 18 and the vehicle width H of the preceding vehicle acquired by the reception control unit 14. An avoidance steering angle θ that is a reference for preventing collision with the preceding vehicle in an emergency is calculated. For example, when the central axes of the optical communication device 710 and the preceding vehicle are aligned, the relationship among the distance L, the vehicle width H, and the avoidance steering angle θ is as shown in FIG. The avoidance steering angle θ is calculated using the distance L and the vehicle width H according to the following equation (4). The calculated avoidance steering angle θ is output to a steering control device that controls the steering angle of the host vehicle.

Figure 2013081145
Figure 2013081145

次に、図19を参照して、第7の実施の形態の光通信装置710で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。なお、第1の実施の形態の光通信処理ルーチンと同一の処理については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication device 710 according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the process same as the optical communication processing routine of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

ステップ100で、所定数のフレーム画像を取得し、次に、ステップ700で、上記ステップ100で取得した各フレーム画像上から発光部領域を検出して、通信情報Cとして、前方車両の車幅(発光部652aと発光部652bとの間隔)Hを取得する。   In step 100, a predetermined number of frame images are acquired. Next, in step 700, the light emitting area is detected from each frame image acquired in step 100, and the vehicle width ( The distance H between the light emitting unit 652a and the light emitting unit 652b) is acquired.

次に、ステップ702で、画像情報iとして、発光部領域間の画素数nを抽出し、次に、ステップ106で、光信号送信装置750と光通信装置710との距離Lを算出する。   Next, in step 702, the number n of pixels between the light emitting region is extracted as the image information i, and then in step 106, the distance L between the optical signal transmission device 750 and the optical communication device 710 is calculated.

次に、ステップ704で、上記ステップ700で取得された車幅H、及び上記ステップ106で算出された距離Lを用いて、(4)式により、回避操舵角θを算出して出力して、処理を終了する。   Next, in step 704, using the vehicle width H acquired in step 700 and the distance L calculated in step 106, the avoidance steering angle θ is calculated and output according to the equation (4). The process ends.

なお、図20(a)に示すように、光通信装置710と前方車両との中心軸にズレが生じている場合には、同図(b)に示すように、フレーム画像Iの画像中心から発光部領域までの画素数mを抽出し、下記(5)式により回避操舵角θを算出することができる。   Note that, as shown in FIG. 20A, when the center axis between the optical communication device 710 and the preceding vehicle is displaced, as shown in FIG. 20B, from the image center of the frame image I. The avoidance steering angle θ can be calculated from the following equation (5) by extracting the number of pixels m up to the light emitting area.

Figure 2013081145
Figure 2013081145

また、算出された回避操舵角θに±αの調整を行ってもよい。また、前方車両の左側から回避する場合の回避操舵角θ、及び前方車両の右側から回避する場合の回避操舵角θの両方を算出することもできる。この場合、回避操舵角が大きくなると急ハンドルとなるため、回避操舵角が小さい方を選択して出力することが好ましい。 Further, ± α may be adjusted to the calculated avoidance steering angle θ. It is also possible to calculate both the avoidance steering angle θ L when avoiding from the left side of the preceding vehicle and the avoidance steering angle θ R when avoiding from the right side of the preceding vehicle. In this case, when the avoidance steering angle becomes large, the steering wheel becomes a sharp handle. Therefore, it is preferable to select and output the smaller avoidance steering angle.

以上説明したように、第7の実施の形態の光通信装置によれば、第1の実施の形態と同様に、装置単体で高精度に相対情報を取得することができ、さらに、この相対情報を用いて、回避操舵角を精度良く算出することができる。   As described above, according to the optical communication apparatus of the seventh embodiment, as in the first embodiment, it is possible to acquire relative information with high accuracy by the apparatus alone, and furthermore, this relative information. Can be used to accurately calculate the avoidance steering angle.

なお、第7の実施の形態では、2つの発光部を前方車両の車幅方向の両端位置に各々配置して、フレーム画像上の発光部領域の間隔を、車幅に相当する間隔として抽出する場合について説明したが、フレーム画像から画像処理により前方車両を検出して、車幅を抽出するようにしてもよい。この場合、発光部の配置を考慮する必要がなくなる。   In the seventh embodiment, two light emitting units are arranged at both end positions in the vehicle width direction of the preceding vehicle, and the interval between the light emitting unit regions on the frame image is extracted as an interval corresponding to the vehicle width. Although the case has been described, the vehicle width may be extracted by detecting the vehicle ahead by image processing from the frame image. In this case, it is not necessary to consider the arrangement of the light emitting units.

次に、第8の実施の形態について説明する。なお、第8の実施の形態の光通信システムは、第1の実施の形態の光通信システム1と同様に、光信号送信装置と光通信装置とを含んでいる。各装置の構成は、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。なお、第8の実施の形態の形態では、光信号送信装置50から送信される通信情報Cとして、発光部52の形状(正方形、長方形、丸、楕円、正三角形、直角三角形など)を示す情報を送信する。また、光通信装置10の相対情報算出部18において、相対情報として、光通信装置10に対する発光部52の傾きの有無、すなわち、自車両に対する前方車両の傾きの有無を算出する。   Next, an eighth embodiment will be described. Note that the optical communication system according to the eighth embodiment includes an optical signal transmission device and an optical communication device, similarly to the optical communication system 1 according to the first embodiment. Since the configuration of each device is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. In the eighth embodiment, the communication information C transmitted from the optical signal transmission device 50 is information indicating the shape of the light emitting unit 52 (square, rectangle, circle, ellipse, equilateral triangle, right triangle, etc.). Send. In addition, the relative information calculation unit 18 of the optical communication device 10 calculates the presence / absence of the inclination of the light emitting unit 52 with respect to the optical communication device 10, that is, the presence / absence of the inclination of the preceding vehicle with respect to the host vehicle, as relative information.

次に、図21を参照して、第8の実施の形態の光通信装置10で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。ここでは、通信情報Cで送信される発光部52の形状が「正方形」の場合について説明する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication device 10 according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. Here, a case where the shape of the light emitting unit 52 transmitted by the communication information C is “square” will be described.

ステップ100で、所定数のフレーム画像を取得し、次に、ステップ800で、上記ステップ100で取得した各フレーム画像上から発光部領域を検出し、通信情報Cとして発光部52の形状を取得する。   In step 100, a predetermined number of frame images are acquired. Next, in step 800, a light emitting unit area is detected from each frame image acquired in step 100, and the shape of the light emitting unit 52 is acquired as communication information C. .

次に、ステップ802で、上記ステップ100で取得した所定数のフレーム画像の最終フレームであるフレーム画像Iから発光部領域を検出し、画像情報iとして、例えば、図22(a)〜(c)に示すように、発光部領域の形状を抽出する。より具体的には、発光部領域の各辺の長さ(画素数)を発光部領域の形状として抽出する。   Next, in step 802, the light emitting area is detected from the frame image I which is the final frame of the predetermined number of frame images acquired in step 100, and the image information i is, for example, shown in FIGS. As shown, the shape of the light emitting part region is extracted. More specifically, the length (number of pixels) of each side of the light emitting area is extracted as the shape of the light emitting area.

次に、ステップ804で、上記ステップ802で抽出した発光部領域の形状に基づいて、光通信装置10に対する発光部52の傾きの有無を算出して、出力する。例えば、図22(d)に示すように、発光部領域のA辺(左辺)の画素数とB辺(右辺)の画素数とを比較する。A辺の画素数=B辺の画素数の場合、またはA辺の画素数とB辺の画素数との差がほぼ0のみなせる所定範囲内の場合には、同図(a)に示すように、フレーム画像上の発光部領域は正方形に見えており、傾きなしと判定する。また、A辺の画素数とB辺の画素数との差が所定値以上の場合には、同図(b)または(c)に示すように、フレーム画像上の発光部領域は台形に見えており、傾きありと判定する。   Next, in step 804, based on the shape of the light emitting unit region extracted in step 802, the presence / absence of the inclination of the light emitting unit 52 with respect to the optical communication device 10 is calculated and output. For example, as shown in FIG. 22D, the number of pixels on the A side (left side) and the number of pixels on the B side (right side) of the light emitting section region are compared. When the number of pixels on the A side = the number of pixels on the B side, or when the difference between the number of pixels on the A side and the number of pixels on the B side is within a predetermined range that can be made almost zero, as shown in FIG. In addition, the light emitting area on the frame image looks square, and it is determined that there is no inclination. When the difference between the number of pixels on the A side and the number of pixels on the B side is equal to or greater than a predetermined value, the light emitting area on the frame image looks trapezoidal as shown in FIG. It is determined that there is an inclination.

以上説明したように、第8の実施の形態の光通信装置によれば、光通信装置から送信される発光部の形状を示す正確な情報である通信情報と、発光部を含む領域を撮像して得られた画像から抽出される画像情報とに基づいて、光通信装置に対する光信号送信装置の傾きの有無を算出するため、装置単体で高精度に光通信装置に対する光信号送信装置の傾きを取得することができる。   As described above, according to the optical communication device of the eighth embodiment, the communication information that is accurate information indicating the shape of the light emitting unit transmitted from the optical communication device and the region including the light emitting unit are imaged. In order to calculate the presence or absence of the tilt of the optical signal transmission device with respect to the optical communication device based on the image information extracted from the image obtained in this way, the tilt of the optical signal transmission device with respect to the optical communication device can be calculated with high accuracy by a single device. Can be acquired.

なお、第8の実施の形態では、発光部領域の左右方向の傾きの有無を判定する場合について説明したが、上下方向の傾きの有無も同様の方法で判定することができる。   In the eighth embodiment, the case where the presence / absence of the right / left inclination of the light emitting portion region is determined has been described, but the presence / absence of the vertical inclination can also be determined by a similar method.

次に、第9の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態の光通信システム1と同一の構成については、同一符号を付して、説明を省略する。   Next, a ninth embodiment will be described. In addition, about the structure same as the optical communication system 1 of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図23に示すように、第9の実施の形態に係る光通信システム9は、光信号送信装置950と光通信装置910とを含んでいる。   As shown in FIG. 23, the optical communication system 9 according to the ninth embodiment includes an optical signal transmission device 950 and an optical communication device 910.

光信号送信装置950は、通信情報Cとして、発光部52の形状を送信する。   The optical signal transmission device 950 transmits the shape of the light emitting unit 52 as the communication information C.

光通信装置910は、撮像素子12と、コンピュータとで構成されており、このコンピュータは、受信制御部14と、画像情報抽出部16と、相対情報算出部18と、追従制御部30とを含んだ構成で表すことができる。   The optical communication device 910 includes an image pickup device 12 and a computer. The computer includes a reception control unit 14, an image information extraction unit 16, a relative information calculation unit 18, and a follow-up control unit 30. Can be represented by a configuration.

相対情報算出部18では、第8の実施の形態と同様に、光通信装置910に対する光信号送信装置950の傾きの有無を算出する。   The relative information calculation unit 18 calculates the presence or absence of the inclination of the optical signal transmission device 950 with respect to the optical communication device 910, as in the eighth embodiment.

追従制御部30は、相対情報算出部18で算出された傾きの有無に基づいて、前方車両を追従走行するための制御信号を生成して、操舵装置等を駆動する追従制御装置へ出力する。   The follow-up control unit 30 generates a control signal for following the vehicle ahead based on the presence or absence of the inclination calculated by the relative information calculation unit 18, and outputs the control signal to the follow-up control device that drives the steering device or the like.

次に、図24を参照して、第9の実施の形態の光通信装置910で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。なお、第1及び第8の実施の形態の光通信処理ルーチンと同一の処理については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication apparatus 910 according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. Note that the same processes as those in the optical communication process routines of the first and eighth embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

ステップ100、800〜804を経て、光通信装置910に対する光信号送信装置950の傾きの有無を算出する。   Through steps 100 and 800 to 804, the presence / absence of the inclination of the optical signal transmission device 950 relative to the optical communication device 910 is calculated.

次に、ステップ900で、上記ステップ804の算出結果が、傾きありか否かを判定する。傾きありの場合には、ステップ902へ移行して、傾きが左方向か右方向かに応じて、左方向または右方向へ操舵するための制御信号を生成して、追従制御装置へ出力する。一方、傾きなしの場合には、ステップ904へ移行して、操舵を制御するための制御信号の生成を停止する。   Next, in step 900, it is determined whether or not the calculation result in step 804 has an inclination. If there is an inclination, the process proceeds to step 902 where a control signal for steering leftward or rightward is generated according to whether the inclination is leftward or rightward, and is output to the tracking control device. On the other hand, if there is no inclination, the process proceeds to step 904 to stop generating a control signal for controlling the steering.

次に、ステップ906で、光通信装置910により次のフレーム画像が取得されたか否かを判定する。取得された場合には、ステップ802へ戻って、新たに取得されたフレーム画像から発光部領域の形状を抽出し、以降の処理を繰り返す。次のフレーム画像が取得されなかった場合には、処理を終了する。   Next, in step 906, it is determined whether or not the next frame image has been acquired by the optical communication device 910. If acquired, the process returns to step 802, the shape of the light emitting area is extracted from the newly acquired frame image, and the subsequent processing is repeated. If the next frame image is not acquired, the process is terminated.

以上説明したように、第9の実施の形態の光通信装置によれば、第1の実施の形態と同様に、装置単体で高精度に相対情報を取得することができ、さらに、この相対情報を用いて、前方車両に追従走行する追従制御を行うことができる。   As described above, according to the optical communication apparatus of the ninth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to acquire relative information with high accuracy by the apparatus alone, and furthermore, this relative information. Can be used to perform follow-up control to follow the vehicle ahead.

なお、第9の実施の形態では、光信号送信装置の発光部が1つの場合について説明したが、複数の発光部を設けるようにしてもよい。この場合、図25に示すように、フレーム画像から抽出された発光部領域各々の大きさ(総画素数)を比較して、傾きの有無を算出することができる。例えば、同図(a)に示すように、左の発光部領域の方が右の発光部領域より大きい場合には、左方向へ操舵するための制御信号を生成して、追従制御装置へ出力する。次のフレーム画像で、同図(b)に示すように、まだ、左の発光部領域の方が右の発光部領域より大きい場合には、引き続き左方向へ操舵するための制御信号を生成して、追従制御装置へ出力する。次のフレーム画像で、同図(c)に示すように、左右の発光部領域の大きさが同一となった場合には、操舵を制御するための制御信号の生成を停止する。   In the ninth embodiment, the case where there is one light emitting unit of the optical signal transmission device has been described. However, a plurality of light emitting units may be provided. In this case, as shown in FIG. 25, it is possible to calculate the presence / absence of an inclination by comparing the sizes (total number of pixels) of the light emitting area extracted from the frame image. For example, as shown in FIG. 5A, if the left light emitting area is larger than the right light emitting area, a control signal for steering leftward is generated and output to the tracking control device. To do. In the next frame image, as shown in FIG. 4B, if the left light emitting area is still larger than the right light emitting area, a control signal for continuing steering to the left is generated. Output to the tracking control device. In the next frame image, as shown in FIG. 5C, when the left and right light emitting unit areas have the same size, generation of a control signal for controlling steering is stopped.

次に、第10の実施の形態について説明する。なお、第10の実施の形態の光通信システムは、第1の実施の形態の光通信システム1と同様に、光信号送信装置と光通信装置とを含んでいる。各装置の構成は、光通信装置の撮像素子の構成が異なるだけであるので、その点について説明する。   Next, a tenth embodiment will be described. Note that the optical communication system according to the tenth embodiment includes an optical signal transmission device and an optical communication device, similarly to the optical communication system 1 according to the first embodiment. Since the configuration of each device is different only in the configuration of the image sensor of the optical communication device, this point will be described.

図26(a)に示すように、通常の撮像素子では、レンズ(図示省略)を介して受光した光の受光量に応じた信号を出力する複数の画素を、一つの基板上に二次元に配列して構成されている。この画素は、同図(b)に示すように、受光した光を電荷に変換する光電変換部と、光電変換部で生成された電荷に対して、電圧に変換したり、電流に変換したり、増幅したり等の様々な処理を行って読み出し回路等に送るための画素内回路とで構成されている。   As shown in FIG. 26A, in a normal imaging device, a plurality of pixels that output signals according to the amount of light received through a lens (not shown) are two-dimensionally formed on one substrate. It is arranged and arranged. In this pixel, as shown in FIG. 4B, the photoelectric conversion unit that converts received light into electric charges, and the electric charges generated by the photoelectric conversion units are converted into voltage or current. And an in-pixel circuit for performing various processing such as amplification and sending to a readout circuit or the like.

図27(a)に示すように、第10の実施の形態の光通信装置の撮像素子は、レンズを介して受光した光の受光量に応じた信号を出力する複数の第1画素と、受光量に応じた信号を出力し、かつ受光量の変化に対する応答速度が第1画素より速い複数の第2画素を、一つの基板上に二次元に交互に配列して構成されている。第1画素は、フレームで光の変化を捉える通常の画像用画素であり、第2画素は、連続的に光の変化を捉える通信用画素である。   As shown in FIG. 27A, the imaging device of the optical communication apparatus according to the tenth embodiment includes a plurality of first pixels that output a signal corresponding to the amount of light received through the lens, A plurality of second pixels that output a signal according to the amount and have a response speed with respect to a change in the amount of received light that is faster than the first pixel are alternately arranged two-dimensionally on a single substrate. The first pixel is a normal image pixel that captures a change in light in a frame, and the second pixel is a communication pixel that captures a change in light continuously.

同図(b)に示すように、第1画素は、画像用光電変換素子及び画像用光電変換素子で生成された電荷を処理する画像用画素内回路を有している。画像用光電変換素子で生成された電荷は、画像用画素内回路で処理されて、画像信号として読み出し線に送出される。また、第2画素は、通信用光電変換素子及び通信用光電変換素子で生成された電荷を処理する通信用画素内回路を有している。通信用光電変換素子で生成された電荷は、通信用画素内回路で処理されて、通信信号として読み出し線に送出される。   As shown in FIG. 2B, the first pixel has an image photoelectric conversion element and an image pixel internal circuit that processes charges generated by the image photoelectric conversion element. The charge generated by the image photoelectric conversion element is processed by the image pixel circuit, and is sent to the readout line as an image signal. The second pixel has a communication photoelectric conversion element and a communication pixel circuit that processes charges generated by the communication photoelectric conversion element. The charge generated by the communication photoelectric conversion element is processed by the communication pixel circuit and sent to the readout line as a communication signal.

上記第1〜第9の実施の形態では、複数のフレーム画像から輝度値の変化を検出することにより通信情報Cを取得した。一方、第10の実施の形態の光通信装置10では、画像用画素を用いて撮像された1枚のフレーム画像から発光部領域を抽出し、その発光部領域の座標に対応する通信用画素で取得した光信号に基づいて、通信情報Cを取得する。   In the first to ninth embodiments, the communication information C is acquired by detecting a change in luminance value from a plurality of frame images. On the other hand, in the optical communication device 10 according to the tenth embodiment, the light emitting area is extracted from one frame image captured using the image pixels, and the communication pixels corresponding to the coordinates of the light emitting area are used. Communication information C is acquired based on the acquired optical signal.

次に、図28を参照して、第10の実施の形態の光通信装置10で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication apparatus 10 according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG.

ステップ1000で、1枚のフレーム画像Iを取得し、次に、ステップ1002で、上記ステップ1000で取得したフレーム画像I上から発光部領域を検出する。次に、ステップ1004で、上記ステップ1002で検出した発光部領域の座標に対応する通信用画素を選択する。次に、ステップ1006で、上記ステップ1004で選択された通信用画素で取得された光信号に基づいて、通信情報Cを取得する。   In step 1000, one frame image I is acquired. Next, in step 1002, a light emitting portion area is detected from the frame image I acquired in step 1000. Next, in step 1004, a communication pixel corresponding to the coordinates of the light emitting unit area detected in step 1002 is selected. Next, in step 1006, communication information C is acquired based on the optical signal acquired by the communication pixel selected in step 1004.

次に、ステップ1008で、上記ステップ1002で検出したフレーム画像Iの発光部領域に基づいて、画像情報iを抽出する。次に、ステップ1010で、上記ステップ1006で取得した通信情報C、及び上記ステップ1008で抽出した画像情報iに基づいて、光通信装置と光信号送信装置との相対情報を算出して出力し、処理を終了する。   Next, in step 1008, image information i is extracted based on the light emitting area of the frame image I detected in step 1002. Next, in step 1010, based on the communication information C acquired in step 1006 and the image information i extracted in step 1008, relative information between the optical communication device and the optical signal transmission device is calculated and output. The process ends.

以上説明したように、第10の実施の形態の光通信装置によれば、上記第1〜第9の実施の形態の効果に加えて、より高速に相対情報を算出することができる。   As described above, according to the optical communication apparatus of the tenth embodiment, in addition to the effects of the first to ninth embodiments, it is possible to calculate relative information at a higher speed.

次に、第11の実施の形態について説明する。なお、第11の実施の形態の光通信システムは、第1の実施の形態の光通信システム1と同様に、光信号送信装置と光通信装置とを含んでいる。各装置の構成は、光通信装置の撮像素子の構成が異なるだけであるので、その点について説明する。なお、第10の実施の形態における撮像素子の構成と共通する箇所は、詳細な説明を省略する。   Next, an eleventh embodiment will be described. The optical communication system according to the eleventh embodiment includes an optical signal transmission device and an optical communication device, similarly to the optical communication system 1 according to the first embodiment. Since the configuration of each device is different only in the configuration of the image sensor of the optical communication device, this point will be described. Note that detailed description of portions common to the configuration of the image sensor in the tenth embodiment is omitted.

図29(a)に示すように、第11の実施の形態の光通信装置の撮像素子は、第10の実施の形態で説明した画像用画素と通信用画素とが一体となった画像・通信一体画素を、一つの基板上に二次元に配列して構成されている。   As shown in FIG. 29A, the image sensor of the optical communication apparatus according to the eleventh embodiment is an image / communication in which the image pixel and the communication pixel described in the tenth embodiment are integrated. The integrated pixels are two-dimensionally arranged on one substrate.

同図(b)に示すように、画像・通信一体画素は、画像用画素と通信用画素とで共通に使用される共通光電変換素子、画像用画素内回路、及び通信用画素内回路を有している。すなわち、共通光電変換素子及び画像用画素内回路で画像用画素を構成し、共通光電変換素子及び通信用画素内回路で通信用画素を構成している。画像・通信一体画素では、受信制御部14からの制御信号により、撮像モードと通信モードとが切り替わる。制御信号により、撮像モードでの動作が指示されている場合には、共通光電変換素子で生成された電荷は、画像用画素内回路で処理されて、画像信号として読み出し線に送出される。また、制御信号により、通信モードでの動作が指示されている場合には、共通光電変換素子で生成された電荷は、通信用画素内回路で処理されて、通信信号として読み出し線に送出される。   As shown in FIG. 5B, the image / communication integrated pixel has a common photoelectric conversion element, an image pixel circuit, and a communication pixel circuit that are used in common by the image pixel and the communication pixel. doing. That is, an image pixel is constituted by the common photoelectric conversion element and the image pixel circuit, and a communication pixel is constituted by the common photoelectric conversion element and the communication pixel circuit. In the image / communication integrated pixel, the imaging mode and the communication mode are switched by a control signal from the reception control unit 14. When an operation in the imaging mode is instructed by the control signal, the electric charge generated by the common photoelectric conversion element is processed by the image pixel circuit and sent as an image signal to the readout line. When the operation in the communication mode is instructed by the control signal, the charge generated by the common photoelectric conversion element is processed by the communication pixel circuit and sent as a communication signal to the readout line. .

次に、図30を参照して、第11の実施の形態の光通信装置10で実行される光通信処理ルーチンについて説明する。なお、第10の実施の形態の光通信処理ルーチンと同一の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, an optical communication processing routine executed by the optical communication device 10 according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. Note that the same processes as those in the optical communication process routine of the tenth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

ステップ1100で、全ての画像・通信一体画素に対して撮像モードで動作するように制御信号を送信し、撮像モードにて、1枚のフレーム画像Iを取得する。次に、ステップ1002で、上記ステップ1000で取得したフレーム画像I上から発光部領域を検出する。次に、ステップ1102で、上記ステップ1002で検出した発光部領域の座標に対応する画像・通信一体画素に対して通信モードで動作するように制御信号を切り替える。次に、ステップ1104で、上記ステップ1102で通信モードに切り替えられた画像・通信一体画素で取得された光信号に基づいて、通信情報Cを取得する。次に、ステップ1008及び1010を実行して、相対情報を算出する。   In step 1100, a control signal is transmitted so that all image / communication integrated pixels operate in the imaging mode, and one frame image I is acquired in the imaging mode. Next, in step 1002, the light emitting area is detected from the frame image I acquired in step 1000. Next, at step 1102, the control signal is switched so that the image / communication integrated pixel corresponding to the coordinates of the light emitting section area detected at step 1002 operates in the communication mode. Next, in step 1104, communication information C is acquired based on the optical signal acquired by the image / communication integrated pixel switched to the communication mode in step 1102. Next, steps 1008 and 1010 are executed to calculate relative information.

以上説明したように、第11の実施の形態の光通信装置によれば、上記第10の実施の形態と同様に、より高速に相対情報を算出することができる。   As described above, according to the optical communication apparatus of the eleventh embodiment, relative information can be calculated at a higher speed as in the tenth embodiment.

なお、上記実施の形態では、光通信装置を車両に搭載した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、工場のライン等に適用してもよい。   In the above embodiment, the case where the optical communication device is mounted on a vehicle has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a factory line.

また、上記各実施形態を適宜組み合わせた構成としてもよい。   Moreover, it is good also as a structure which combined each said embodiment suitably.

また、上記実施の形態では、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムをCDROM等の記憶媒体に格納して提供することも可能である。また、各機能を実現するハードウエアにより構成してもよい。   In the above embodiment, the program has been described as an embodiment in which the program is installed in advance. However, the program can be provided by being stored in a storage medium such as a CDROM. Moreover, you may comprise with the hardware which implement | achieves each function.

1、3、4、5、6、7、9 光通信システム
10、410、510、610、710、910 光通信装置
12 撮像素子
14 受信制御部
16、616 画像情報抽出部
18、618 相対情報算出部
20 相対速度算出部
22 衝突予測算出部
24 パラメータ設定部
26 領域検出部
28 回避操舵角決定部
30 追従制御部
50、250、350、450、650、750、950 光信号送信装置
52、252、352、652、752 発光部
54 送信制御部
1, 3, 4, 5, 6, 7, 9 Optical communication system 10, 410, 510, 610, 710, 910 Optical communication device 12 Image sensor 14 Reception control unit 16, 616 Image information extraction unit 18, 618 Relative information calculation Unit 20 relative speed calculation unit 22 collision prediction calculation unit 24 parameter setting unit 26 region detection unit 28 avoidance steering angle determination unit 30 follow-up control units 50, 250, 350, 450, 650, 750, 950 optical signal transmission devices 52, 252, 352, 652, 752 Light emitting unit 54 Transmission control unit

Claims (15)

発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された複数のフレーム画像のフレーム間の画素値の変化に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段と、
前記複数のフレーム画像の少なくとも1つのフレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段と、
前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段と、
を含む光通信装置。
An imaging unit that images a region including a transmission unit that transmits communication information indicating at least one of a position, a size, and a shape of the light emitting unit by an optical signal by controlling the light emitting unit;
Communication information extraction means for extracting communication information indicated by the optical signal transmitted by the transmission means based on a change in pixel values between frames of a plurality of frame images captured by the imaging means;
Image information extracting means for extracting, from at least one frame image of the plurality of frame images, image information indicating at least one of a position, a size, and a shape of a light emitting portion region indicating the light emitting portion;
Calculation means for calculating relative information indicating a relative relationship between the transmission means and the imaging means based on the communication information extracted by the communication information extraction means and the image information extracted by the image information extraction means; ,
An optical communication device including:
受光量に応じた信号を出力する複数の第1画素と、受光量に応じた信号を出力し、かつ前記受光量の変化に対する応答速度が前記第1画素より速い複数の第2画素とを、一つの基板上に二次元配列した撮像素子を含む撮像手段であって、発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の前記第1画素を用いて撮像されたフレーム画像上の前記発光部を示す発光部領域に対応する位置の前記第2画素から出力される信号に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段と、
前記フレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段と、
前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段と、
を含む光通信装置。
A plurality of first pixels that output a signal according to the amount of received light, and a plurality of second pixels that output a signal according to the amount of received light and have a response speed to the change in the amount of received light that is faster than the first pixel, An imaging unit including an imaging device arranged two-dimensionally on a single substrate, and by controlling the light emitting unit, communication information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting unit is obtained by an optical signal. Imaging means for imaging an area including transmission means for transmitting;
Based on a signal output from the second pixel at a position corresponding to a light emitting unit area indicating the light emitting unit on a frame image captured using the first pixel of the imaging unit, the transmission unit transmits the signal. Communication information extracting means for extracting communication information indicated by the optical signal;
Image information extracting means for extracting, from the frame image, image information indicating at least one of a position, a size, and a shape of a light emitting portion region indicating the light emitting portion;
Calculation means for calculating relative information indicating a relative relationship between the transmission means and the imaging means based on the communication information extracted by the communication information extraction means and the image information extracted by the image information extraction means; ,
An optical communication device including:
前記撮像素子を、第1光電変換素子及び該第1光電変換素子で生成された電荷を画像用信号として処理する第1回路を有する第1画素と、第2光電変換素子及び該第2光電変換素子で生成された電荷を通信用信号として処理する第2回路を有する第2画素とを含んで構成するか、または、共通光電変換素子及び該共通光電変換素子で生成された電荷を画像用信号として処理する第3回路を有する第1画素と、前記共通光電変換素子及び該共通光電変換素子で生成された電荷を通信用信号として処理する第4回路を有する第1画素とを含んで構成した請求項2記載の光通信装置。   A first pixel having a first circuit that processes the image sensor as a signal for an image using a first photoelectric conversion element and a charge generated by the first photoelectric conversion element; a second photoelectric conversion element; and the second photoelectric conversion Or a second pixel having a second circuit that processes the charge generated by the element as a communication signal, or a common photoelectric conversion element and the charge generated by the common photoelectric conversion element as an image signal And a first pixel having a fourth circuit for processing the common photoelectric conversion element and a charge generated by the common photoelectric conversion element as a communication signal. The optical communication apparatus according to claim 2. 前記算出手段は、前記通信情報抽出手段により抽出した前記発光部の大きさと、前記画像情報抽出手段により抽出した前記発光部領域の大きさとに基づいて、もしくは前記通信情報抽出手段により抽出した前記発光部の位置と、前記画像情報抽出手段により抽出した前記発光部領域の位置とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との距離を算出するか、または前記通信情報抽出手段により抽出した前記発光部の形状と、前記画像情報抽出手段により抽出した前記発光部領域の形状とに基づいて、前記撮像手段に対する前記送信手段の傾きを算出する請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の光通信装置。   The calculating means is based on the size of the light emitting part extracted by the communication information extracting means and the size of the light emitting area extracted by the image information extracting means, or the light emission extracted by the communication information extracting means. A distance between the transmission unit and the imaging unit is calculated based on the position of the unit and the position of the light emitting unit region extracted by the image information extraction unit, or the light emission extracted by the communication information extraction unit The inclination of the said transmission means with respect to the said imaging means is calculated based on the shape of a part and the shape of the said light emission part area | region extracted by the said image information extraction means. Optical communication device. 前記送信手段は、該送信手段が複数の発光部を備える場合において、前記通信情報として、前記複数の発光部間の間隔を送信し、
前記画像情報抽出手段は、前記フレーム画像上から複数の発光部領域を検出し、該複数の発光部領域間の間隔を抽出する
請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の光通信装置。
In the case where the transmission unit includes a plurality of light emitting units, the transmission unit transmits the interval between the plurality of light emitting units as the communication information,
5. The optical communication device according to claim 1, wherein the image information extraction unit detects a plurality of light emitting unit regions from the frame image and extracts an interval between the plurality of light emitting unit regions. .
前記通信情報は、前記送信手段の移動速度を示す情報をさらに含み、
前記撮像手段の移動速度を検出する検出手段により検出された前記撮像手段の移動速度と、前記通信情報抽出手段により抽出された前記送信手段の移動速度とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対速度を算出し、算出された相対速度と、前記相対情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との衝突を予測する予測手段を含む
請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の光通信装置。
The communication information further includes information indicating a moving speed of the transmission unit,
Based on the moving speed of the imaging means detected by the detecting means for detecting the moving speed of the imaging means and the moving speed of the transmitting means extracted by the communication information extracting means, the transmitting means and the imaging means 6. A prediction means for predicting a collision between the transmission means and the imaging means based on the calculated relative speed and the relative information is included. 2. An optical communication device according to item 1.
前記予測手段は、前記相対速度と、前記相対情報として算出された前記送信手段と前記撮像手段との距離とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との衝突予測時間を算出する請求項6記載の光通信装置。   7. The prediction unit calculates a predicted collision time between the transmission unit and the imaging unit based on the relative speed and a distance between the transmission unit and the imaging unit calculated as the relative information. The optical communication device described. 前記相対情報に基づいて、前記撮像手段による撮像、及び撮像された画像に対する画像処理の少なくとも一方を制御するためのパラメータを設定する設定手段を含む請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の光通信装置。   8. The apparatus according to claim 1, further comprising a setting unit configured to set a parameter for controlling at least one of imaging by the imaging unit and image processing on the captured image based on the relative information. Optical communication equipment. 前記通信情報は、前記発光部を基準とした、前記送信手段が搭載された対象物の大きさを示す情報をさらに含み、
前記通信情報抽出手段により抽出された前記対象物の大きさを示す情報、前記画像情報抽出手段により抽出された発光部領域の位置、及び前記算出手段により算出された相対情報に基づいて、前記フレーム画像上の前記対象物を示す対象物領域を検出する検出手段を含む
請求項1〜請求項8のいずれか1項記載の光通信装置。
The communication information further includes information indicating a size of an object on which the transmission unit is mounted, with the light emitting unit as a reference,
Based on the information indicating the size of the object extracted by the communication information extraction unit, the position of the light emitting area extracted by the image information extraction unit, and the relative information calculated by the calculation unit, the frame The optical communication apparatus according to claim 1, further comprising a detection unit that detects an object region indicating the object on the image.
前記通信情報は、前記対象物の色を示す情報をさらに含み、
前記通信情報抽出手段により抽出された前記対象物の色を示す情報、及び前記検出手段により検出された対象物領域の色情報に基づいて、前記撮像手段のホワイトバランス及び露出制御値の少なくとも一方を調整する調整手段を含む
請求項9記載の光通信装置。
The communication information further includes information indicating the color of the object,
Based on the information indicating the color of the object extracted by the communication information extracting means and the color information of the object area detected by the detecting means, at least one of the white balance and the exposure control value of the imaging means is obtained. The optical communication apparatus according to claim 9, further comprising adjustment means for adjusting.
前記通信情報は、前記送信手段が搭載された移動体の幅を示す情報をさらに含み、
前記通信情報抽出手段により抽出された前記移動体の幅を示す情報、前記フレーム画像上の前記移動体を示す移動体領域の幅、及び前記算出手段により算出された相対情報に基づいて、前記光通信装置が搭載された移動体が、前記送信手段が搭載された移動体を回避して移動するための移動方向の角度を決定する決定手段を含む
請求項1〜請求項10のいずれか1項記載の光通信装置。
The communication information further includes information indicating a width of a mobile body on which the transmission unit is mounted,
Based on the information indicating the width of the moving object extracted by the communication information extracting means, the width of the moving object region indicating the moving object on the frame image, and the relative information calculated by the calculating means. The moving body on which the communication device is mounted includes a determining unit that determines an angle in a moving direction for moving while avoiding the moving body on which the transmitting unit is mounted. The optical communication device described.
前記算出手段により算出された前記撮像手段に対する前記送信手段の傾きがなくなるように、前記光通信装置が搭載された移動体の移動方向を制御する制御手段を含む請求項1〜請求項11のいずれか1項記載の光通信装置。   12. The control unit according to claim 1, further comprising a control unit that controls a moving direction of the moving body on which the optical communication device is mounted so that the inclination of the transmission unit with respect to the imaging unit calculated by the calculation unit is eliminated. An optical communication device according to claim 1. コンピュータを、
発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段により撮像された複数のフレーム画像のフレーム間の画素値の変化に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段、
前記複数のフレーム画像の少なくとも1つのフレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段、及び
前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段
として機能させるための光通信プログラム。
Computer
By controlling the light emitting unit, a plurality of frames captured by an imaging unit that captures an area including a transmitting unit that transmits communication information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting unit by an optical signal Communication information extraction means for extracting communication information indicated by the optical signal transmitted by the transmission means based on a change in pixel value between frames of an image;
Image information extracting means for extracting, from at least one frame image of the plurality of frame images, image information indicating at least one of a position, a size, and a shape of a light emitting portion area indicating the light emitting portion; and the communication information extraction Based on the communication information extracted by the means and the image information extracted by the image information extraction means, it functions as a calculation means for calculating relative information indicating a relative relationship between the transmission means and the imaging means. Optical communication program.
コンピュータを、
受光量に応じた信号を出力する複数の第1画素と、受光量に応じた信号を出力し、かつ前記受光量の変化に対する応答速度が前記第1画素より速い複数の第2画素とを、一つの基板上に二次元配列した撮像素子を含み、発光部を制御することにより、該発光部の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す通信情報を光信号により送信する送信手段を含む領域を撮像する撮像手段の前記第1画素を用いて撮像されたフレーム画像上の前記発光部を示す発光部領域に対応する位置の前記第2画素から出力される信号に基づいて、前記送信手段により送信された光信号が示す通信情報を抽出する通信情報抽出手段、
前記フレーム画像から、前記発光部を示す発光部領域の位置、大きさ、及び形状の少なくとも1つを示す画像情報を抽出する画像情報抽出手段、及び
前記通信情報抽出手段により抽出された通信情報と、前記画像情報抽出手段により抽出された画像情報とに基づいて、前記送信手段と前記撮像手段との相対関係を示す相対情報を算出する算出手段
として機能させるための光通信プログラム。
Computer
A plurality of first pixels that output a signal according to the amount of received light, and a plurality of second pixels that output a signal according to the amount of received light and have a response speed to the change in the amount of received light that is faster than the first pixel, Transmitting means for transmitting communication information indicating at least one of the position, size, and shape of the light emitting part by an optical signal by controlling the light emitting part by including an image pickup device arranged two-dimensionally on one substrate. The transmission based on a signal output from the second pixel at a position corresponding to the light emitting part region indicating the light emitting part on the frame image picked up using the first pixel of the image pickup means for picking up an image including the region Communication information extracting means for extracting communication information indicated by the optical signal transmitted by the means;
Image information extracting means for extracting image information indicating at least one of a position, a size, and a shape of a light emitting portion area indicating the light emitting portion from the frame image; and communication information extracted by the communication information extracting means; An optical communication program for functioning as calculation means for calculating relative information indicating a relative relationship between the transmission means and the imaging means based on the image information extracted by the image information extraction means.
コンピュータを、請求項1〜請求項12のいずれか1項記載の光通信装置を構成する各手段として機能させるための光通信プログラム。   The optical communication program for functioning a computer as each means which comprises the optical communication apparatus of any one of Claims 1-12.
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