JP2016031236A - Laser radar device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser radar device that can measure the installed position and the installed angle of a scanner in real time without requiring to install a target for calibration outside the laser radar device.SOLUTION: A window 5 in which a plurality of markers 6 reflecting laser beams is arrayed is arranged in a position through which laser beams radiated from a scanner 3 pass. A positional angle identifying part 12 acquires from a distance intensity image generated by a distance intensity image generating part 11 the distance values Land positional coordinates (x, y) of the plurality of markers 6, and identifies the installed position δand the installed angle θof the scanner 3 on the basis of the acquired distance values Land positional coordinates (x, y).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、測定対象物の画像を生成するレーザレーダ装置に関するものである。   The present invention relates to a laser radar device that generates an image of a measurement object.

レーザレーダ装置は、スキャナが光源から発光されたレーザ光を走査しながら、そのレーザ光を測定対象物に照射し、その測定対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受信することで、その測定対象物までの距離を算出する。
また、レーザレーダ装置は、スキャナによるレーザ光の照射方向から、測定対象物が存在している方向を特定し、測定対象物までの距離と測定対象物が存在している方向に基づいて、測定対象物までの距離と位置を示す距離画像を生成する。
The laser radar device irradiates the measurement object with the laser light while the scanner scans the laser light emitted from the light source, and receives the reflected light of the laser light returned by the measurement object. Then, the distance to the measurement object is calculated.
In addition, the laser radar device identifies the direction in which the measurement object exists from the laser light irradiation direction by the scanner, and measures based on the distance to the measurement object and the direction in which the measurement object exists. A distance image indicating the distance and position to the object is generated.

ただし、スキャナの設置位置や設置角度にずれが生じている場合、測定対象物が存在している正確な方向を特定することができず、距離画像に歪みが生じてしまうが、スキャナの設置位置や設置角度を測定することができれば、距離画像に生じている歪みを補正することができる。
スキャナの設置位置や設置角度がずれる要因として、例えば、レーザレーダ装置に加えられる振動や圧力のほか、温度変化などの外環境変化が挙げられる。
However, if there is a deviation in the scanner installation position or installation angle, the exact direction in which the measurement object exists cannot be specified, and the distance image will be distorted. If the installation angle can be measured, distortion occurring in the distance image can be corrected.
Factors that cause the scanner installation position and installation angle to deviate include, for example, vibrations and pressures applied to the laser radar apparatus, and changes in the external environment such as temperature changes.

以下の特許文献1には、スキャナの設置位置や設置角度を測定するために、形状が既知で高反射率の反射体を有する較正用ターゲットを既知の位置(レーザレーダ装置の外部)に設置する例が開示されている。
レーザレーダ装置は、スキャナがレーザ光を較正用ターゲットに放射し、受光素子が較正用ターゲットに反射されて戻ってきたレーザ光の反射光の受信レベルを検出すると、その反射光の受信レベルから較正用ターゲットの中心位置を求めるようにしている。
特許文献1のように、較正用ターゲットの中心位置を求めれば、スキャナの設置位置や設置角度を特定して、距離画像に生じている歪みを補正することができる。
In Patent Document 1 below, in order to measure the installation position and installation angle of a scanner, a calibration target having a reflector with a known shape and a high reflectance is installed at a known position (outside the laser radar device). An example is disclosed.
When the laser radar device emits laser light to the calibration target and the light receiving element detects the reception level of the reflected light of the laser beam returned to the calibration target, the laser radar device calibrates from the reception level of the reflected light. The center position of the target is obtained.
If the center position of the calibration target is obtained as in Patent Document 1, the installation position and the installation angle of the scanner can be specified, and distortion occurring in the distance image can be corrected.

特開2010−151682号公報(段落番号[0012]、図8)JP 2010-151682 A (paragraph number [0012], FIG. 8)

従来のレーザレーダ装置は以上のように構成されているので、較正用ターゲットを既知の位置に設置することができれば、スキャナの設置位置や設置角度を測定することができるが、較正用ターゲットをレーザレーダ装置の外部に設置することができない使用環境下では、スキャナの設置位置や設置角度を測定することができない課題があった。
また、較正用ターゲットの設置位置は既知の位置である必要があるため、スキャナの設置位置や設置角度を測定することができる場所は、特定の場所に限られ、レーザレーダ装置が車両等の移動体に搭載されて常に移動している状況下では、リアルタイムにスキャナの設置位置や設置角度を測定することができない課題があった。
Since the conventional laser radar apparatus is configured as described above, if the calibration target can be installed at a known position, the installation position and installation angle of the scanner can be measured. There is a problem that the installation position and the installation angle of the scanner cannot be measured in a use environment where it cannot be installed outside the radar apparatus.
Moreover, since the installation position of the calibration target needs to be a known position, the place where the installation position and the installation angle of the scanner can be measured is limited to a specific place, and the laser radar device moves in a vehicle or the like. There is a problem that the installation position and the installation angle of the scanner cannot be measured in real time under the condition that it is mounted on the body and constantly moving.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、外部に較正用ターゲットを設置することなく、リアルタイムにスキャナの設置位置及び設置角度を測定することができるレーザレーダ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a laser radar device that can measure the installation position and installation angle of a scanner in real time without installing a calibration target outside. With the goal.

この発明に係るレーザレーダ装置は、レーザ光を発光する光源と、光源から発光されたレーザ光を走査しながら、レーザ光を測定対象物に向けて放射するスキャナと、スキャナから放射されたレーザ光が通る位置に配置され、レーザ光を反射する複数のマーカが並べられているウィンドウと、測定対象物及び複数のマーカに反射されたレーザ光の反射光を受光する受光手段と、スキャナからレーザ光が放射された時刻と受光手段により反射光が受光された時刻との時刻差から、レーザ光が反射された位置までの距離を算出し、その距離とスキャナによるレーザ光の放射方向に基づいて、レーザ光が反射された位置までの距離とレーザ光が反射された位置の座標を示す距離画像を生成する画像生成手段とを設け、位置角度特定手段が、画像生成手段により生成された距離画像から複数のマーカまでの距離と複数のマーカの位置座標を取得し、その取得した距離及び位置座標に基づいてスキャナの設置位置及び設置角度を特定するようにしたものである。   A laser radar device according to the present invention includes a light source that emits laser light, a scanner that emits laser light toward a measurement object while scanning the laser light emitted from the light source, and the laser light emitted from the scanner. A window in which a plurality of markers that reflect laser light are arranged, a light receiving means that receives reflected light of the laser light reflected by the measurement object and the plurality of markers, and laser light from the scanner From the time difference between the time when the light is emitted and the time when the reflected light is received by the light receiving means, the distance to the position where the laser light is reflected is calculated, and based on the distance and the radiation direction of the laser light by the scanner, An image generation unit that generates a distance image indicating a distance to a position where the laser beam is reflected and a coordinate of the position where the laser beam is reflected is provided, and the position angle specifying unit generates the image. The distance from the distance image generated by the stage and the position coordinates of the plurality of markers are acquired, and the installation position and the installation angle of the scanner are specified based on the acquired distance and position coordinates. is there.

この発明によれば、レーザ光を反射する複数のマーカが並べられているウィンドウをスキャナから放射されたレーザ光が通る位置に配置し、位置角度特定手段が、画像生成手段により生成された距離画像から複数のマーカまでの距離と複数のマーカの位置座標を取得し、その取得した距離及び位置座標に基づいてスキャナの設置位置及び設置角度を特定するように構成したので、外部に較正用ターゲットを設置することなく、リアルタイムにスキャナの設置位置及び設置角度を測定することができる効果がある。   According to the present invention, the window in which a plurality of markers that reflect the laser beam are arranged is arranged at a position where the laser beam emitted from the scanner passes, and the position angle specifying unit generates the distance image generated by the image generating unit. Since the scanner is configured to identify the installation position and the installation angle of the scanner based on the obtained distance and position coordinates, the distance from the marker to the plurality of markers and the position coordinates of the plurality of markers are externally set. There is an effect that the installation position and the installation angle of the scanner can be measured in real time without installation.

この発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the laser radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置の信号処理部8を示す構成図である。It is a block diagram which shows the signal processing part 8 of the laser radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. レーザ光を反射する複数のマーカ6が並べられているウィンドウを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the window where the some marker 6 which reflects a laser beam was located in a line. 距離測定対象空間と距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the distance intensity | strength image produced | generated by the distance measurement object space and the distance intensity | strength image generation part 11. FIG. この発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置の位置角度特定部12の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of the position angle specific | specification part 12 of the laser radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. χ法を用いたテーブルの探査処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the search process of the table using (chi) 2 method. スキャナ3の設置位置及び設置角度に変化が生じた場合のレーザ光の放射方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the radiation | emission direction of a laser beam when a change arises in the installation position and installation angle of the scanner. この発明の実施の形態2によるレーザレーダ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the laser radar apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2によるレーザレーダ装置の信号処理部23を示す構成図である。It is a block diagram which shows the signal processing part 23 of the laser radar apparatus by Embodiment 2 of this invention. スキャナ3の走査角度に対応するウィンドウ5の内壁に反射されるレーザ光の反射光の強度を示す説明図である。6 is an explanatory diagram showing the intensity of reflected light of laser light reflected on the inner wall of the window 5 corresponding to the scanning angle of the scanner 3. FIG. χ法を用いたテーブルの探査処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the search process of the table using (chi) 2 method. この発明の実施の形態2による他のレーザレーダ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other laser radar apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による他のレーザレーダ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other laser radar apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3によるレーザレーダ装置の信号処理部8を示す構成図である。It is a block diagram which shows the signal processing part 8 of the laser radar apparatus by Embodiment 3 of this invention. スキャナ3の走査角度に対応するマーカ6の距離値の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship of the distance value of the marker 6 corresponding to the scanning angle of the scanner 3. FIG.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
図1において、レーザ光源1はレーザ光を発光する光源と、その光源から発光されたレーザ光を整形するレンズやミラーなどの光学系とから構成されている。
折り返し用ミラー2はレーザ光源1から発光されたレーザ光をスキャナ3側に反射する一方、測定対象物等に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光素子7に導く光学部品である。
スキャナ3は制御部4の指示の下、レーザ光源1から発光されたレーザ光を走査しながら、そのレーザ光を測定対象物に向けて放射する。
制御部4は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、レーザ光源1から発光されるレーザ光の周波数を制御するとともに、スキャナ3の走査速度(スキャナ3が回転する角速度)を制御する。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, a laser light source 1 includes a light source that emits laser light and an optical system such as a lens and a mirror that shapes the laser light emitted from the light source.
The folding mirror 2 is an optical component that reflects the laser light emitted from the laser light source 1 toward the scanner 3 and guides the reflected light of the laser light that has been reflected back to the measurement object and the like to the light receiving element 7.
The scanner 3 emits the laser light toward the measurement object while scanning the laser light emitted from the laser light source 1 under the instruction of the control unit 4.
The control unit 4 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted or a one-chip microcomputer, and controls the frequency of laser light emitted from the laser light source 1 and the scanning speed of the scanner 3 (scanner). 3) is controlled.

ウィンドウ5はスキャナ3によるレーザ光の放射口(スキャナ3から放射されたレーザ光が通る位置)に配置されている球面形状の窓であり、ウィンドウ5はスキャナ3から放射されたレーザ光を透過するガラスやプラスティックなどの材料で構成されている。ウィンドウ5にはスキャナ3から放射されたレーザ光を反射する複数のマーカ6が並べられている。
受光素子7はスキャナ3からレーザ光が放射されたのち、測定対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換するとともに、複数のマーカ6に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換する。なお、受光素子7は受光手段を構成している。
The window 5 is a spherical window disposed at a laser light emission port (a position through which the laser light emitted from the scanner 3 passes) by the scanner 3, and the window 5 transmits the laser light emitted from the scanner 3. Consists of materials such as glass and plastic. A plurality of markers 6 that reflect the laser light emitted from the scanner 3 are arranged in the window 5.
After the laser beam is emitted from the scanner 3, the light receiving element 7 receives the reflected light of the laser beam that has been reflected back to the measurement object, converts the reflected light into an electrical signal, and a plurality of markers 6. The reflected light of the laser light reflected and returned is received, and the reflected light is converted into an electric signal. The light receiving element 7 constitutes a light receiving means.

信号処理部8は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測定対象物及び複数のマーカ6までの距離(レーザ光が反射された位置までの距離)と測定対象物及び複数のマーカ6の位置の座標を示す距離強度画像を生成する処理、スキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する処理、距離強度画像を補正する処理などを実施する。
図2はこの発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置の信号処理部8を示す構成図である。
図2において、距離強度画像生成部11はスキャナ3からレーザ光が放射された時刻と受光素子7により反射光が受光された時刻との時刻差から、測定対象物及び複数のマーカ6までの距離を算出し、測定対象物及び複数のマーカ6までの距離とスキャナ3によるレーザ光の放射方向に基づいて、測定対象物及び複数のマーカ6までの距離と、測定対象物及び複数のマーカ6の位置の座標とを示す距離強度画像を生成する処理を実施する。なお、距離強度画像生成部11は画像生成手段を構成している。
この実施の形態1では、距離強度画像生成部11が測定対象物及びマーカ6が存在する位置での信号強度の情報を含む距離強度画像を生成する例を示すが、信号強度の情報を含まない距離画像を生成するものであってもよい。
The signal processing unit 8 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, a one-chip microcomputer, or the like, and the distance to the measurement object and the plurality of markers 6 (the distance to the position where the laser beam is reflected). ) And a process for generating a distance intensity image indicating the coordinates of the positions of the measurement object and the plurality of markers 6, a process for specifying the installation position and installation angle of the scanner 3, and a process for correcting the distance intensity image.
FIG. 2 is a block diagram showing the signal processing unit 8 of the laser radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 2, the distance intensity image generation unit 11 determines the distance to the measurement object and the plurality of markers 6 from the time difference between the time when the laser light is emitted from the scanner 3 and the time when the reflected light is received by the light receiving element 7. And the distance to the measurement object and the plurality of markers 6 and the distance to the measurement object and the plurality of markers 6 and the measurement object and the plurality of markers 6 are calculated based on the distance to the measurement object and the plurality of markers 6 and the radiation direction of the laser beam from the scanner 3. A process for generating a distance intensity image indicating the coordinates of the position is performed. The distance intensity image generation unit 11 constitutes an image generation unit.
In the first embodiment, an example is shown in which the distance intensity image generation unit 11 generates a distance intensity image including signal intensity information at a position where the measurement object and the marker 6 exist, but does not include signal intensity information. A distance image may be generated.

位置角度特定部12は距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像から複数のマーカ6までの距離と複数のマーカ6の位置座標を取得し、その取得した距離及び位置座標に基づいてスキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する処理を実施する。
即ち、位置角度特定部12は、予めスキャナ3の設置位置及び設置角度と、ウィンドウ5に並べられている複数のマーカ6までの距離及び複数のマーカ6の位置座標との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像から取得した距離及び位置座標を前記テーブルと照合して、スキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する処理を実施する。なお、位置角度特定部12は位置角度特定手段を構成している。
距離強度画像補正部13は位置角度特定部12により特定されたスキャナ3の設置位置及び設置角度に基づいて距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の歪みを補正する処理を実施する。なお、距離強度画像補正部13は画像歪補正手段を構成している。
The position angle specifying unit 12 acquires the distance to the plurality of markers 6 and the position coordinates of the plurality of markers 6 from the distance intensity image generated by the distance intensity image generating unit 11, and the scanner based on the acquired distances and position coordinates. 3 is performed to specify the installation position and the installation angle.
That is, the position angle specifying unit 12 records in advance the correspondence between the installation position and installation angle of the scanner 3, the distance to the plurality of markers 6 arranged in the window 5, and the position coordinates of the plurality of markers 6. A table is held, and the distance and position coordinates acquired from the distance intensity image generated by the distance intensity image generator 11 are collated with the table, and the installation position and the installation angle of the scanner 3 are specified. To do. The position angle specifying unit 12 constitutes a position angle specifying unit.
The distance intensity image correcting unit 13 performs a process of correcting distortion of the distance intensity image generated by the distance intensity image generating unit 11 based on the installation position and installation angle of the scanner 3 specified by the position angle specifying unit 12. The distance intensity image correction unit 13 constitutes image distortion correction means.

次に動作について説明する。
レーザ光源1は、制御部4が指示する周波数のレーザ光を発光する。
折り返し用ミラー2は、レーザ光源1がレーザ光を発光すると、そのレーザ光をスキャナ3側に反射する。
スキャナ3は、折り返し用ミラー2により反射されたレーザ光を受けると、制御部4の指示の下で、そのレーザ光を走査しながら、そのレーザ光を測定対象物に向けて放射する。
Next, the operation will be described.
The laser light source 1 emits laser light having a frequency indicated by the control unit 4.
When the laser light source 1 emits laser light, the folding mirror 2 reflects the laser light to the scanner 3 side.
Upon receiving the laser beam reflected by the folding mirror 2, the scanner 3 emits the laser beam toward the measurement object while scanning the laser beam under the instruction of the control unit 4.

スキャナ3から放射されたレーザ光は、ウィンドウ5を透過して測定対象物に照射されるが、ウィンドウ5にはレーザ光を反射する複数のマーカ6が並べられているので、マーカ6に照射されたレーザ光は、マーカ6に反射されてスキャナ3側に戻ってくる。
ここで、図3はレーザ光を反射する複数のマーカ6が並べられているウィンドウ5を示す説明図である。
図3の例では、直径rの円形状のマーカ6が、既知の間隔dij(i≠j)でa×bの既知の配置パターンでウィンドウ5の内壁に並べられている。iはマーカ6のラベルを表し、dijは異なるマーカ間の距離を表している。
The laser light emitted from the scanner 3 passes through the window 5 and irradiates the measurement object. Since the window 5 has a plurality of markers 6 that reflect the laser light, the marker 6 is irradiated. The laser beam reflected by the marker 6 returns to the scanner 3 side.
Here, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a window 5 in which a plurality of markers 6 that reflect laser light are arranged.
In the example of FIG. 3, circular markers 6 having a diameter r i are arranged on the inner wall of the window 5 in a known arrangement pattern of a × b at a known interval d ij (i ≠ j). i represents the label of the marker 6, and dij represents the distance between different markers.

例えば、スキャナ3が球面形状を有するウィンドウ5の曲率中心に設置されている場合には、スキャナ3から各マーカ6までの距離が等距離になるため、各マーカ6の距離値(マーカ6までの距離を示す値)は等しくなる。このため、各マーカ6の距離値を距離強度画像上に表現すると、距離強度画像に現れるマーカの配置パターンは原点対称(画像中心)になる。
しかし、スキャナ3の設置位置及び設置角度にずれが生じて、スキャナ3の設置位置がウィンドウ5の曲率中心からずれると、スキャナ3から各マーカ6までの距離に差が生じるため、各マーカ6の距離値が等しくなくなり、距離強度画像に現れるマーカの配置パターンが原点対称にならなくなる。
For example, when the scanner 3 is installed at the center of curvature of the window 5 having a spherical shape, the distance from the scanner 3 to each marker 6 is equal, so the distance value of each marker 6 (up to the marker 6). (Value indicating distance) is equal. For this reason, when the distance value of each marker 6 is expressed on the distance intensity image, the arrangement pattern of the markers appearing in the distance intensity image is symmetric with respect to the origin (image center).
However, if a deviation occurs in the installation position and installation angle of the scanner 3 and the installation position of the scanner 3 deviates from the center of curvature of the window 5, a difference occurs in the distance from the scanner 3 to each marker 6. The distance values are not equal, and the marker arrangement pattern appearing in the distance intensity image is not symmetric with respect to the origin.

スキャナ3から放射されたのち、ウィンドウ5を透過したレーザ光の一部は、測定対象物に反射されてレーザレーダ装置に戻ってくる。レーザレーダ装置に戻ってきたレーザ光の反射光は、折り返し用ミラー2を介して、受光素子7に到達する。
また、スキャナ3からウィンドウ5に並べられたマーカ6に当る位置に放射されたレーザ光は、そのマーカ6に反射される。マーカ6に反射されたレーザ光の反射光についても、折り返し用ミラー2を介して、受光素子7に到達する。
After being emitted from the scanner 3, a part of the laser light transmitted through the window 5 is reflected by the measurement object and returns to the laser radar device. The reflected light of the laser beam that has returned to the laser radar apparatus reaches the light receiving element 7 via the folding mirror 2.
Further, the laser light emitted from the scanner 3 to the position where it hits the marker 6 arranged in the window 5 is reflected by the marker 6. The reflected light of the laser light reflected by the marker 6 also reaches the light receiving element 7 via the folding mirror 2.

受光素子7は、測定対象物又はマーカ6に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光すると、その反射光を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号として信号処理部8に出力する。
信号処理部8の距離強度画像生成部11は、受光素子7から受信信号を受けると、下記の式(1)に示すように、スキャナ3からレーザ光が放射された時刻tと、受光素子7により反射光が受光された時刻tとの時刻差τ(=t−t)から、測定対象物又はマーカ6までの距離を示す距離値Lを算出する。

Figure 2016031236
式(1)において、Cは光速である。
なお、スキャナ3からレーザ光が放射された時刻tは、スキャナ3がレーザ光を放射する際、受光素子7が折り返し用ミラー2から内部参照用光を受光して、その内部参照用光の受信信号を距離強度画像生成部11に出力するようにして、その受信信号が出力された時刻から特定しても良い。
また、受光素子7により反射光が受光された時刻tは、受光素子7から反射光の受信信号が出力された時刻から特定することができる。 When the light receiving element 7 receives the reflected light of the laser beam reflected by the measurement object or the marker 6, the light receiving element 7 converts the reflected light into an electric signal and outputs the electric signal to the signal processing unit 8 as a received signal. To do.
When the distance intensity image generation unit 11 of the signal processing unit 8 receives the reception signal from the light receiving element 7, the time t 1 when the laser beam is emitted from the scanner 3 and the light receiving element as shown in the following formula (1): The distance value L indicating the distance to the measurement object or the marker 6 is calculated from the time difference τ (= t 2 −t 1 ) from the time t 2 when the reflected light is received by 7.
Figure 2016031236
In the formula (1), C is the speed of light.
At time t 1 when the laser light is emitted from the scanner 3, when the scanner 3 emits the laser light, the light receiving element 7 receives the internal reference light from the folding mirror 2, and the internal reference light The reception signal may be output to the distance intensity image generation unit 11 and specified from the time when the reception signal is output.
The time t 2 when the reflected light is received by the light receiving element 7, can be identified from the time when the received signal of the reflected light output from the light receiving element 7.

距離強度画像生成部11は、スキャナ3がレーザ光を走査する毎に、測定対象物又はマーカ6の距離値Lを算出するが、例えば、スキャナ3によるレーザ光の走査が2次元走査であれば、所定の距離測定対象空間における左上の領域から右下の領域に至るまでのレーザ光の走査が完了すると、距離測定対象空間での2次元の距離値Lが得られるので、レーザ光の各走査時における距離値Lと、その走査時におけるスキャナ3の走査角度(レーザ光の放射方向)とに基づいて距離強度画像(測定対象物及びマーカ6までの距離と、測定対象物及びマーカ6が存在する位置の座標と、測定対象物及びマーカ6が存在する位置の信号強度とを示す画像)を生成する。距離強度画像の生成処理自体は公知の技術であるため詳細な説明は省略する。   The distance intensity image generation unit 11 calculates the distance value L of the measurement object or the marker 6 every time the scanner 3 scans the laser beam. For example, if the scanning of the laser beam by the scanner 3 is a two-dimensional scan, When the scanning of the laser light from the upper left region to the lower right region in the predetermined distance measurement target space is completed, a two-dimensional distance value L in the distance measurement target space is obtained. The distance intensity image (the distance to the measurement object and the marker 6 and the measurement object and the marker 6 are present based on the distance value L at the time and the scanning angle (laser beam emission direction) of the scanner 3 at the time of scanning. And an image showing the signal intensity at the position where the measurement object and the marker 6 exist). Since the distance intensity image generation process itself is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

ここで、図4は距離測定対象空間と距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の一例を示す説明図である。
特に図4(a)はスキャナ3の設置位置及び設置角度が変化する前の距離強度画像を示しており、図4(b)はスキャナ3の設置位置及び設置角度が変化した後の距離強度画像を示している。
ウィンドウ5の内壁には複数のマーカ6が並べられているので、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像には、複数のマーカ6の配置パターンが出現している。
Here, FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the distance measurement target space and the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11.
4A shows a distance intensity image before the installation position and the installation angle of the scanner 3 change, and FIG. 4B shows a distance intensity image after the installation position and the installation angle of the scanner 3 change. Is shown.
Since the plurality of markers 6 are arranged on the inner wall of the window 5, the arrangement pattern of the plurality of markers 6 appears in the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11.

ここで、ウィンドウ5に並べられている複数のマーカ6の距離値及び位置座標の変化と、スキャナ3の設置位置及び設置角度の変化とは、下記のように対応している。
(1)マーカ6の距離値に変化が無く、かつ、マーカ6の位置座標に変化が無い場合、ス
キャナ3の設置位置及び設置角度に変化が生じていない。
(2)マーカ6の距離値に変化が無いが、マーカ6の位置座標に変化が生じている場合、
スキャナ3の設置角度に変化が生じている。
(3)マーカ6の距離値に変化が生じているが、マーカ6の位置座標の変化が無い場合、
スキャナ3の設置位置に変化が生じている。
(4)マーカ6の距離値に変化が生じており、かつ、マーカ6の位置座標に変化が生じて
いる場合、スキャナ3の設置位置又は設置角度に変化が生じている。
Here, the change in the distance value and position coordinate of the plurality of markers 6 arranged in the window 5 and the change in the installation position and installation angle of the scanner 3 correspond as follows.
(1) When there is no change in the distance value of the marker 6 and there is no change in the position coordinate of the marker 6, the installation position and the installation angle of the scanner 3 are not changed.
(2) When there is no change in the distance value of the marker 6, but there is a change in the position coordinate of the marker 6,
There is a change in the installation angle of the scanner 3.
(3) If the distance value of the marker 6 has changed, but the position coordinate of the marker 6 has not changed,
There is a change in the installation position of the scanner 3.
(4) When the distance value of the marker 6 has changed and the position coordinate of the marker 6 has changed, the installation position or the installation angle of the scanner 3 has changed.

図4(a)では、上述したように、スキャナ3の設置位置及び設置角度が変化する前の距離強度画像を示しているが、スキャナ3の設置位置及び設置角度が変化していないときに距離強度画像生成部11によって生成された距離強度画像である。
スキャナ3の設置位置及び設置角度が変化する前の状態から、スキャナ3の設置位置がレーザ光の放射方向に対して垂直方向に移動した場合、距離強度画像に出現する複数のマーカ6の配置パターンが変化する。
図4(b)の例では、スキャナ3の設置位置がレーザ光の放射方向に対して垂直方向(図中、上方向)に並行移動したことで、複数のマーカ6の距離値と、複数のマーカ6の間隔が変化している。
複数のマーカ6の距離値と間隔の変化は、距離強度画像から求めることが可能である。
4A shows the distance intensity image before the installation position and the installation angle of the scanner 3 are changed, as described above, the distance when the installation position and the installation angle of the scanner 3 are not changed. It is a distance intensity image generated by the intensity image generation unit 11.
When the installation position of the scanner 3 is moved in the direction perpendicular to the radiation direction of the laser light from the state before the installation position and the installation angle of the scanner 3 are changed, the arrangement pattern of the plurality of markers 6 appearing in the distance intensity image Changes.
In the example of FIG. 4B, the installation position of the scanner 3 is moved in parallel in the vertical direction (upward in the figure) with respect to the laser light emission direction, so that the distance values of the plurality of markers 6 and the plurality of markers 6 The interval between the markers 6 has changed.
Changes in the distance values and intervals of the plurality of markers 6 can be obtained from the distance intensity image.

位置角度特定部12は、距離強度画像生成部11が距離強度画像を生成すると、その距離強度画像から複数のマーカ6の距離値と位置座標を取得し、その取得した距離値及び位置座標に基づいてスキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する。
図5はこの発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置の位置角度特定部12の処理内容を示すフローチャートである。
以下、図5のフローチャートを参照しながら、スキャナ3の設置位置及び設置角度の特定処理を説明する。
When the distance intensity image generation unit 11 generates a distance intensity image, the position angle specifying unit 12 acquires distance values and position coordinates of the plurality of markers 6 from the distance intensity image, and based on the acquired distance values and position coordinates. Then, the installation position and installation angle of the scanner 3 are specified.
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the position angle specifying unit 12 of the laser radar device according to the first embodiment of the present invention.
Hereinafter, the process of specifying the installation position and the installation angle of the scanner 3 will be described with reference to the flowchart of FIG.

位置角度特定部12は、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θが変化する前の既知の時点において、ウィンドウ5に並べられている複数のマーカ6の距離値L 及びマーカ6の位置座標(x ,y )を先見情報として取得し、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θと、複数のマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )との対応関係が記録されているテーブルを保持する。
位置角度特定部12は、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを変えながら(変更後の設置位置δ及び設置角度θも既知である)、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θに対応するマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )を取得することで、予め、m個のテーブルを保持するようにする(ステップST1)。iはマーカ6のラベルを表し、mはテーブルのラベルを表している。
The position angle specifying unit 12 determines the distance values L m i of the plurality of markers 6 arranged in the window 5 and the markers 6 at a known time before the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 change. The position coordinates (x m i , y m i ) are acquired as foresight information, the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3, the distance values L m i of the plurality of markers 6, and the position coordinates (x m i , a table in which the correspondence relationship with y m i ) is recorded.
Position angle specifying unit 12, the installation position [delta] while changing the m and installation angle theta m of the scanner 3 (installation position [delta] m and the installation angle theta m after the change is also known), the installation position [delta] m and installation of the scanner 3 By acquiring the distance value L m i and the position coordinates (x m i , y m i ) of the marker 6 corresponding to the angle θ m , m tables are held in advance (step ST1). i represents the label of the marker 6, and m represents the label of the table.

ここで、複数のマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )は、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像上のマーカ6の距離値と位置座標であり、位置角度特定部12が先見情報を取得してテーブルを保持する際に、スキャナ3がレーザ光を走査しながら、受光素子7が反射光を受光することで、距離強度画像生成部11が距離強度画像を生成し、位置角度特定部12が距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像から複数のマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )を取得する。
なお、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像において、マーカ6の距離値は、測定対象物の距離値と比べて極めて小さな値(測定対象物までの距離と比べて、マーカ6までの距離は極めて短い)であるため、例えば、距離ゲート処理を実施すれば、距離強度画像上のどの距離値がマーカ6の距離値であるかを判別することができるので、距離強度画像からマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )を容易に取得することができる。
距離ゲート処理は、既知であるスキャナ3からウィンドウ5の内壁までの距離より少し長い距離を閾値として設定し、距離強度画像上の或る距離値が当該閾値より小さければ、当該距離値はマーカ6の距離値であると判別する処理である。
Here, the distance value L m i and the position coordinates (x m i , y m i ) of the plurality of markers 6 are the distance value and the position coordinates of the marker 6 on the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11. When the position angle specifying unit 12 acquires the foresight information and holds the table, the light receiving element 7 receives the reflected light while the scanner 3 scans the laser beam, so that the distance intensity image generating unit 11 Generates a distance intensity image, and the position angle specifying unit 12 uses the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11 to determine the distance values L m i and position coordinates (x m i , y m i ) of the plurality of markers 6. To get.
In the distance intensity image generated by the distance intensity image generator 11, the distance value of the marker 6 is extremely small compared to the distance value of the measurement object (up to the marker 6 compared to the distance to the measurement object). For example, if distance gating is performed, it is possible to determine which distance value on the distance intensity image is the distance value of the marker 6. The distance value L m i of 6 and the position coordinates (x m i , y m i ) can be easily acquired.
In the distance gate processing, a distance slightly longer than the known distance from the scanner 3 to the inner wall of the window 5 is set as a threshold value. If a certain distance value on the distance intensity image is smaller than the threshold value, the distance value is determined by the marker 6. It is the process which discriminate | determines that it is a distance value of.

位置角度特定部12は、予め、m個のテーブルを保持したのち、実際の測定時において、距離強度画像生成部11が距離強度画像を生成すると、その距離強度画像から複数のマーカ6の距離値L と位置座標(x ,y )を取得する(ステップST2)。
位置角度特定部12は、複数のマーカ6の距離値L と位置座標(x ,y )を取得すると、m個のテーブルの中で、測定時に取得した複数のマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )と最も一致度が高い距離値L 及び位置座標(x ,y )を記録しているテーブルを探査する(ステップST3)。
位置角度特定部12は、最も一致度が高い距離値L 及び位置座標(x ,y )を記録しているテーブルを探査すると、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを取得し、その設置位置δ及び設置角度θを距離強度画像補正部13に出力する(ステップST4)。
位置角度特定部12は、レーザレーダ装置が起動している間、ステップST2〜ST4の処理を繰り返し実施する(ステップST5)。
The position angle specifying unit 12 holds m tables in advance, and when the distance intensity image generation unit 11 generates a distance intensity image during actual measurement, the distance values of the plurality of markers 6 are generated from the distance intensity image. L o i and position coordinates (x o i , y o i ) are acquired (step ST2).
When the position angle specifying unit 12 acquires the distance values L o i and the position coordinates (x o i , y o i ) of the plurality of markers 6, the m of the plurality of markers 6 acquired at the time of measurement are obtained from the m tables. A table in which the distance value L m i and the position coordinates (x m i , y m i ) having the highest degree of coincidence with the distance value L o i and the position coordinates (x o i , y o i ) is searched ( Step ST3).
When the position angle specifying unit 12 searches the table that records the distance value L m i and the position coordinates (x m i , y m i ) with the highest degree of coincidence, the installation of the scanner 3 recorded in the table is performed. The position δ m and the installation angle θ m are acquired, and the installation position δ m and the installation angle θ m are output to the distance intensity image correction unit 13 (step ST4).
The position angle specifying unit 12 repeatedly performs the processing of steps ST2 to ST4 while the laser radar device is activated (step ST5).

ここで、図6はχ法を用いたテーブルの探査処理を示す説明図である。
位置角度特定部12は、実際の測定時の距離強度画像から複数のマーカ6の距離値L と位置座標(x ,y )を取得すると、各テーブルから順番に距離値L 及び位置座標(x ,y )を取得して、実際の測定時の距離値L 及び位置座標(x ,y )と、テーブルから取得した距離値L 及び位置座標(x ,y )を下記の式(2)に代入することで、テーブル毎のχ を算出する。

Figure 2016031236
Here, FIG. 6 is an explanatory diagram showing a table search process using the χ 2 method.
When the position angle specifying unit 12 obtains the distance values L o i and the position coordinates (x o i , y o i ) of the plurality of markers 6 from the distance intensity image at the time of actual measurement, the distance value L sequentially from each table. m i and the position coordinates (x m i, y m i ) obtains, when the actual measurement of the distance value L o i and the position coordinates (x o i, y o i ) and the distance value L obtained from the table χ m 2 for each table is calculated by substituting m i and position coordinates (x m i , y m i ) into the following equation (2).
Figure 2016031236

式(2)において、(σ,σ,σ)は測定誤差の許容値であり、複数のマーカ6の距離値L と位置座標(x ,y )を取得する際に算出される。(σ,σ,σ)の算出処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。なお、(σ,σ,σ)は予め設定される値であってもよい。
位置角度特定部12は、テーブル毎のχ を算出すると、それらのχ の中で、最小のχ に対応するテーブルが、最も一致度が高い距離値L 及び位置座標(x ,y )を記録しているテーブルとして特定し、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを距離強度画像補正部13に出力する。
In Equation (2), (σ x , σ y , σ L ) is an allowable value of measurement error, and the distance value L o i and position coordinates (x o i , y o i ) of the plurality of markers 6 are acquired. When calculated. Since the calculation process itself of (σ x , σ y , σ L ) is a known technique, detailed description thereof is omitted. Note that (σ x , σ y , σ L ) may be preset values.
Position angle specifying unit 12, calculating the chi m 2 per table, within their chi m 2, the table corresponding to a minimum chi m 2 is most matching degree is higher distance value L m i and the position coordinates (X m i , y m i ) is specified as a recorded table, and the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 recorded in the table are output to the distance intensity image correction unit 13.

距離強度画像補正部13は、位置角度特定部12からスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを受けると、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θに基づいて、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θの変化に伴う距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の歪みを補正する。
以下、距離強度画像補正部13による距離強度画像の補正処理の一例を説明する。
図7はスキャナ3の設置位置及び設置角度に変化が生じた場合のレーザ光の放射方向を示す説明図である。
ここでは、ウィンドウ5の各位置におけるレーザ光の屈折率の情報が、事前に距離強度画像補正部13に与えられているものとする。
When the distance intensity image correcting unit 13 receives the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 from the position angle specifying unit 12, the distance intensity image correcting unit 13 installs the scanner 3 based on the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3. The distortion of the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11 due to the change in the position δ m and the installation angle θ m is corrected.
Hereinafter, an example of the distance intensity image correction process by the distance intensity image correction unit 13 will be described.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the radiation direction of the laser light when the installation position and the installation angle of the scanner 3 change.
Here, it is assumed that information on the refractive index of the laser beam at each position of the window 5 is given to the distance intensity image correction unit 13 in advance.

距離強度画像補正部13は、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θとスキャナ3の走査角度が分かれば(スキャナ3の走査角度は制御部4から得られる)、スキャナ3から放射されたレーザ光が、ウィンドウ5のどの位置を透過するかが分かるので、そのレーザ光が透過する位置の屈折率から、そのレーザ光の放射方向も分かる。
したがって、距離強度画像補正部13は、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θとスキャナ3の走査角度が分かれば、スキャナ3から放射されたレーザ光に対応する距離強度画像上の位置座標を特定することができる。
そこで、距離強度画像補正部13は、実際に測定を開始する前に、スキャナ3の設置位置及び設置角度が変化していない既知の状態において、スキャナ3の各走査角度に対応する距離強度画像上の位置座標(以下、「基準位置座標」と称する)を把握する。
The distance intensity image correction unit 13 radiates from the scanner 3 if the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 and the scanning angle of the scanner 3 are known (the scanning angle of the scanner 3 is obtained from the control unit 4). Since it can be known which position of the window 5 the laser beam passes through, the radiation direction of the laser beam can also be determined from the refractive index of the position through which the laser beam passes.
Therefore, the distance intensity image correction unit 13 can determine the position coordinates on the distance intensity image corresponding to the laser light emitted from the scanner 3 if the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 and the scanning angle of the scanner 3 are known. Can be specified.
Therefore, the distance intensity image correction unit 13 performs an operation on the distance intensity image corresponding to each scanning angle of the scanner 3 in a known state in which the installation position and the installation angle of the scanner 3 are not changed before actually starting the measurement. The position coordinates (hereinafter referred to as “reference position coordinates”) are grasped.

距離強度画像補正部13は、実際の測定時に、位置角度特定部12からスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを受けると、その設置位置δ及び設置角度θとスキャナ3の走査角度から、スキャナ3から放射されたレーザ光に対応する距離強度画像上の位置座標(以下、「測定位置座標」と称する)を特定し、その距離強度画像から測定位置座標の距離値を取得する。
距離強度画像補正部13は、測定位置座標の距離値を取得すると、その測定位置座標が測定時のスキャナ3の走査角度に対応する基準位置座標と異なっていれば、基準位置座標の距離値を測定位置座標の距離値の置き換えることで、距離強度画像の距離値を補正する。
このように、距離強度画像の距離値を補正することで、スキャナ3の設置位置や設置角度の変化の影響を無くすことができる。
When the distance intensity image correction unit 13 receives the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 from the position angle specifying unit 12 during actual measurement, the distance intensity image correction unit 13 scans the installation position δ m and the installation angle θ m and the scanner 3. A position coordinate (hereinafter referred to as “measurement position coordinate”) on the distance intensity image corresponding to the laser beam emitted from the scanner 3 is specified from the angle, and a distance value of the measurement position coordinate is acquired from the distance intensity image. .
When the distance intensity image correction unit 13 acquires the distance value of the measurement position coordinates, if the measurement position coordinates are different from the reference position coordinates corresponding to the scanning angle of the scanner 3 at the time of measurement, the distance intensity image correction unit 13 calculates the distance value of the reference position coordinates. The distance value of the distance intensity image is corrected by replacing the distance value of the measurement position coordinates.
Thus, by correcting the distance value of the distance intensity image, it is possible to eliminate the influence of changes in the installation position and installation angle of the scanner 3.

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、レーザ光を反射する複数のマーカ6が並べられているウィンドウ5をスキャナ3から放射されたレーザ光が通る位置に配置し、位置角度特定部12が、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像から複数のマーカ6の距離値L と位置座標(x ,y )を取得し、その距離値L と位置座標(x ,y )に基づいてスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを特定するように構成したので、外部に較正用ターゲットを設置することなく、リアルタイムにスキャナの設置位置及び設置角度を測定することができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the first embodiment, the window 5 in which the plurality of markers 6 that reflect the laser light are arranged is arranged at a position through which the laser light emitted from the scanner 3 passes, and the position angle is set. The specifying unit 12 acquires the distance value L o i and the position coordinates (x o i , y o i ) of the plurality of markers 6 from the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11, and the distance value L o. Since the configuration is such that the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 are specified based on i and the position coordinates (x o i , y o i ), in real time without installing a calibration target outside. There is an effect that the installation position and the installation angle of the scanner can be measured.

また、この実施の形態1によれば、距離強度画像補正部13が、位置角度特定部12により特定されたスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θに基づいて距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の歪みを補正するように構成したので、スキャナ3の設置位置や設置角度の変化の影響を無くすことができる効果を奏する。
これにより、例えば、図1のレーザレーダ装置が移動体に搭載された場合、リアルタイムにスキャナ3の設置位置及び設置角度を測定することができるとともに、スキャナ3の設置位置や設置角度の変化の影響が無い距離強度画像を得ることができるため、その移動体の進行方向を正確に把握することができる。その結果、移動体の進行方向に障害物がある場合には、衝突を回避することが可能になる。
Further, according to the first embodiment, the distance intensity image correcting unit 13 causes the distance intensity image generating unit 11 to perform the setting based on the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 specified by the position angle specifying unit 12. Since the distortion of the generated distance intensity image is corrected, there is an effect that it is possible to eliminate the influence of changes in the installation position and installation angle of the scanner 3.
Thus, for example, when the laser radar device of FIG. 1 is mounted on a moving body, the installation position and installation angle of the scanner 3 can be measured in real time, and the influence of changes in the installation position and installation angle of the scanner 3 can be measured. Since a distance intensity image with no image can be obtained, the traveling direction of the moving body can be accurately grasped. As a result, when there is an obstacle in the traveling direction of the moving body, it is possible to avoid a collision.

この実施の形態1では、位置角度特定部12が、事前にm個のテーブルを保持するものを示したが、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θが変化する前の既知の時点において、ウィンドウ5に並べられている複数のマーカ6の位置座標(x ,y )でのレーザ光の反射強度を先見情報として取得し、複数のマーカ6の位置座標(x ,y )でのレーザ光の反射強度の情報をm個のテーブルに含めるようにしてもよい。
ウィンドウ5の内壁のうち、マーカ6が設けられていない位置にレーザ光が放射されたとき、そのレーザ光の全部がウィンドウ5を透過するのであれば、レーザ光の反射強度の情報をテーブルに含める必要はないが、そのレーザ光の一部がウィンドウ5の内壁に反射されて受光素子7に受光される場合、受光素子7に受光されたレーザ光が、マーカ6の反射光であるのか、ウィンドウ5の内壁の反射光であるのかを区別することができない。
In the first embodiment, the position angle specifying unit 12 holds m tables in advance, but at a known time before the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 change. , The reflection intensity of the laser beam at the position coordinates (x m i , y m i ) of the plurality of markers 6 arranged in the window 5 is obtained as foresight information, and the position coordinates (x m i , information reflecting the intensity of the laser beam in y m i) may be included in the m tables.
When the laser beam is emitted to a position on the inner wall of the window 5 where the marker 6 is not provided, if the entire laser beam passes through the window 5, information on the reflection intensity of the laser beam is included in the table. Although it is not necessary, when a part of the laser light is reflected by the inner wall of the window 5 and received by the light receiving element 7, whether the laser light received by the light receiving element 7 is reflected light of the marker 6 or the window It is impossible to distinguish whether the reflected light is from the inner wall 5.

そこで、レーザ光の一部がウィンドウ5の内壁に反射されて受光素子7に受光される場合には、マーカ6によるレーザ光の反射強度の情報を参照して、受光素子7により受光されたレーザ光の反射光が、マーカ6の反射光であるのか、ウィンドウ5の内壁の反射光であるのかを区別し、ウィンドウ5の内壁の反射光を除外して、マーカ6の反射光だけを残すようにする。
その後、前述の説明と同様に、m個のテーブルの中で、測定時に取得した複数のマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )と最も一致度が高い距離値L 及び位置座標(x ,y )を記録しているテーブルを探査すれば、レーザ光の一部がウィンドウ5の内壁に反射されて受光素子7に受光される場合でも、スキャナ3の正確な設置位置δ及び設置角度θを取得することができる。
Therefore, when a part of the laser beam is reflected by the inner wall of the window 5 and received by the light receiving element 7, the laser light received by the light receiving element 7 with reference to the information on the reflection intensity of the laser beam by the marker 6. It is discriminated whether the reflected light of the light is the reflected light of the marker 6 or the reflected light of the inner wall of the window 5, and the reflected light of the inner wall of the window 5 is excluded and only the reflected light of the marker 6 is left. To.
Thereafter, in the same manner as described above, among the m tables, the distance having the highest degree of coincidence with the distance values L o i and position coordinates (x o i , y o i ) of the plurality of markers 6 acquired at the time of measurement. the value L m i and the position coordinates (x m i, y m i ) if search a table that records, even if some of the laser light is received by the light receiving element 7 are reflected on the inner wall of the window 5 The accurate installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 can be acquired.

この実施の形態1では、m個のテーブルの中で、測定時に取得した複数のマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )と最も一致度が高い距離値L 及び位置座標(x ,y )を記録しているテーブルを探査するものを示したが、m個のテーブルを保持する代わりに、スキャナ3の設置位置及び設置角度と、距離強度画像上での複数のマーカ6の距離値及び位置座標との対応関係を示す関数を保持し、その関数を用いて、測定時に取得した複数のマーカ6の距離値L 及び位置座標(x ,y )に対応するスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを算出するようにしてもよい。
このように、対応関係を定式化することで、位置角度特定部12での処理負荷を軽減することができる。
In the first embodiment, among the m tables, the distance value L o i and the position coordinates (x o i , y o i ) of the plurality of markers 6 acquired at the time of measurement have the highest degree of coincidence. m i and the position coordinates (x m i, y m i ) showed that probing the table that records, instead of holding the m-number of tables, the installation position and installation angle of the scanner 3, the distance A function indicating a correspondence relationship between the distance values and the position coordinates of the plurality of markers 6 on the intensity image is held, and using the function, the distance values L o i and the position coordinates (a plurality of markers 6 acquired at the time of measurement). The installation position δ and the installation angle θ of the scanner 3 corresponding to x o i , y o i ) may be calculated.
Thus, the processing load in the position angle specifying unit 12 can be reduced by formulating the correspondence.

例えば、下記の式(3)のように、複数のマーカ6の位置座標と、スキャナ3の設置位置との変化量の関係を定式化するようにしてもよい。

Figure 2016031236
式(3)において、x は既知の状態(スキャナ3の配置位置及び配置角度に対して変化の無い状態)でのi番目のマーカ6のx座標、y は既知の状態(スキャナ3の配置位置及び配置角度に変化の無い状態)でのi番目のマーカ6のy座標である。δはスキャナ3の配置位置の変化分である。 For example, as in the following formula (3), the relationship between the change amounts of the position coordinates of the plurality of markers 6 and the installation position of the scanner 3 may be formulated.
Figure 2016031236
In Equation (3), x n i is the x coordinate of the i-th marker 6 in a known state (a state where there is no change with respect to the arrangement position and the arrangement angle of the scanner 3), and y n i is a known state (scanner) 3 is a y-coordinate of the i-th marker 6 in a state where there is no change in the arrangement position and the arrangement angle 3). δ is a change in the arrangement position of the scanner 3.

また、例えば、下記の式(4)のように、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θをパラメータとして、複数のマーカ6の位置座標の変化から、マーカ6の距離値fを算出するようにしてもよい。
また、その算出したマーカ6の距離値fとマーカ6の測定値であるLとの差分が0となるスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを算出するようにしてもよい。

Figure 2016031236
Further, for example, as shown in the following equation (4), the distance value f i of the marker 6 is calculated from the change in the position coordinates of the plurality of markers 6 using the installation position δ and the installation angle θ of the scanner 3 as parameters. It may be.
Alternatively, the installation position δ and the installation angle θ of the scanner 3 where the difference between the calculated distance value f i of the marker 6 and L i that is the measurement value of the marker 6 is 0 may be calculated.
Figure 2016031236

この実施の形態1では、複数のマーカ6がウィンドウ5に並べられているものを示したが、マーカ6は、レーザ光のビーム径より小さくてもよいし、レーザ光のビーム径と同等もしくはビーム径より大きくてもよい。
ビーム径より大きいマーカ6を並べる場合、上述した位置角度特定部12の距離ゲート処理によって、マーカ6によるレーザ光の反射光と、遠方に存在している測定対象物によるレーザ光の反射光とを区別することができ、マーカパターンによる遠方の測定対象からの反射光の遮蔽を回避することが可能となる。
一方、ビーム径より小さいマーカ6を並べる場合、距離強度画像上に現れる複数のマーカ6の配置パターンのサイズが小さくなるため、複数のマーカ6の位置座標の変化前後での分解能を高めることができる。
In the first embodiment, the plurality of markers 6 are arranged in the window 5. However, the marker 6 may be smaller than the beam diameter of the laser beam, or may be equal to the beam diameter of the laser beam or the beam. It may be larger than the diameter.
When arranging the markers 6 larger than the beam diameter, the reflected light of the laser beam by the marker 6 and the reflected light of the laser beam by the measurement object existing in the distance are obtained by the distance gate processing of the position angle specifying unit 12 described above. It is possible to distinguish between them, and it is possible to avoid shielding the reflected light from a distant measurement object by the marker pattern.
On the other hand, when the markers 6 smaller than the beam diameter are arranged, the size of the arrangement pattern of the plurality of markers 6 appearing on the distance intensity image is reduced, so that the resolution before and after the change of the position coordinates of the plurality of markers 6 can be increased. .

ウィンドウ5に並べるマーカ6の個数は、スキャナ3によるレーザ光の走査が1次元スキャンであれば2個以上、2次元スキャンであれば3個以上である。
ウィンドウ5に並べるマーカ6の個数を最小限とすることで、位置角度特定部12が距離ゲート機能を有していない場合でも、距離強度画像への影響を最小限に抑えることができる。
この実施の形態1では、複数のマーカ6が図3のように並べられているものを示しているが、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θが変化する前の既知の時点において、距離強度画像上に現れる複数のマーカ6の配置パターンと、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θが変化した状態で、距離強度画像上に現れる複数のマーカ6の配置パターンとを区別することができれば、どのような配置パターンでもよい。
The number of markers 6 arranged in the window 5 is two or more if the scanning of the laser beam by the scanner 3 is a one-dimensional scan, and three or more if the scanning is two-dimensional.
By minimizing the number of markers 6 arranged in the window 5, even when the position angle specifying unit 12 does not have a distance gate function, the influence on the distance intensity image can be minimized.
In the first embodiment, a plurality of markers 6 are arranged as shown in FIG. 3, but at a known time before the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 change, The arrangement pattern of the plurality of markers 6 appearing on the distance intensity image is distinguished from the arrangement pattern of the plurality of markers 6 appearing on the distance intensity image in a state where the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 are changed. Any arrangement pattern is possible as long as it is possible.

また、マーカ6の形状は、円に限るものではなく、例えば、楕円や正方形などの既知の形状であればよい。また、マーカ6は全部同じ形である必要はなく、異なる形状のマーカ6が混在しているものであってもよい。例えば、図3のように並べられている複数のマーカ6の配置において、中心付近に存在しているマーカ6の形状と、外周付近に存在しているマーカ6の形状とが異なっていてもよい。
異なる形状のマーカ6が混在している場合、複数のマーカ6の配置パターンが大きく変化しても、距離強度画像上で隣接しているマーカ6同士を区別することができる。
The shape of the marker 6 is not limited to a circle, and may be a known shape such as an ellipse or a square. Further, the markers 6 need not all have the same shape, and the markers 6 having different shapes may be mixed. For example, in the arrangement of the plurality of markers 6 arranged as shown in FIG. 3, the shape of the marker 6 present near the center may be different from the shape of the marker 6 present near the outer periphery. .
When markers 6 having different shapes are mixed, even if the arrangement pattern of the plurality of markers 6 changes greatly, the markers 6 adjacent on the distance intensity image can be distinguished from each other.

この実施の形態1では、複数のマーカ6がウィンドウ5の内壁に並べられているものを示したが、複数のマーカ6がウィンドウ5の外壁に並べられていてもよい。また、ウィンドウ5の外壁に並べられているマーカ6が取り外しできるように設けられていてもよい。
取り外しできるようにマーカ6が設けられている場合、必要に応じて複数のマーカ6の配置パターンが現れない距離強度画像を生成することができる。
距離強度画像上に複数のマーカ6の配置パターンが現れるものであれば、複数のマーカ6の材質は問わない。したがって、高反射材料で作られていてもよいし、低反射材料で作られていてもよい。
複数のマーカ6の反射率は全部同じ値で必要はなく、異なる反射率のマーカ6が混在しているものであってもよい。異なる反射率のマーカ6が混在している場合、複数のマーカ6の配置パターンが大きく変化しても、距離強度画像上で隣接しているマーカ6同士を区別することができる。
マーカ6はウィンドウ5に対して塗布する形態でもよいし、ウィンドウ5に張付する形態でもよい。
ウィンドウ5の形成時に、ウィンドウ5の表面もしくは裏面に複数のマーカ6の配置パターンに対応する凹凸上の構造を形成することで、複数のマーカ6の配置パターンと同等の距離強度画像を取得するようにしてもよい。
Although the plurality of markers 6 are arranged on the inner wall of the window 5 in the first embodiment, the plurality of markers 6 may be arranged on the outer wall of the window 5. Moreover, the marker 6 currently arranged in the outer wall of the window 5 may be provided so that removal is possible.
When the marker 6 is provided so as to be removable, a distance intensity image in which the arrangement pattern of the plurality of markers 6 does not appear can be generated as necessary.
The material of the plurality of markers 6 is not limited as long as the arrangement pattern of the plurality of markers 6 appears on the distance intensity image. Therefore, it may be made of a highly reflective material or may be made of a low reflective material.
The reflectances of the plurality of markers 6 are not necessarily the same value, and markers 6 having different reflectances may be mixed. When markers 6 having different reflectances are mixed, even if the arrangement pattern of the plurality of markers 6 changes greatly, the adjacent markers 6 on the distance intensity image can be distinguished from each other.
The marker 6 may be applied to the window 5 or may be attached to the window 5.
At the time of forming the window 5, by forming an uneven structure corresponding to the arrangement pattern of the plurality of markers 6 on the front or back surface of the window 5, a distance intensity image equivalent to the arrangement pattern of the plurality of markers 6 is acquired. It may be.

この実施の形態1では、ウィンドウ5の形状が球面状であるものを示したが、ウィンドウ5の形状は非球面状であってもよく、例えば、平板、双曲面や楕円形状であってもよい。
例えば、平板状のウィンドウ5を用いることで、球面状のウィンドウ5で生じるような距離強度画像に現れる歪を回避することができる。
In the first embodiment, the window 5 has a spherical shape. However, the window 5 may have an aspherical shape, for example, a flat plate, a hyperboloid, or an elliptical shape. .
For example, by using the flat window 5, it is possible to avoid the distortion that appears in the distance intensity image that occurs in the spherical window 5.

この実施の形態1では、距離強度画像補正部13が、位置角度特定部12により特定されたスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θに基づいて距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の歪みを補正するものを示したが、制御部4が、位置角度特定部12により特定されたスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θに基づいてスキャナ3の走査角度を補正することで、レーザ光の放射方向を調整するようにしてもよい。スキャナ3の走査角度を補正することでも、リアルタイムに距離強度画像の歪みを補正することができる。 In the first embodiment, the distance intensity image correcting unit 13 generates the distance generated by the distance intensity image generating unit 11 based on the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 specified by the position angle specifying unit 12. Although the correction of distortion of the intensity image is shown, the control unit 4 corrects the scanning angle of the scanner 3 based on the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 specified by the position angle specifying unit 12. Thus, the radiation direction of the laser light may be adjusted. Correcting the scanning angle of the scanner 3 can also correct the distortion of the distance intensity image in real time.

実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図8において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態2では、ウィンドウ5の内壁にはマーカ6が並べられていない例を説明する。
なお、ウィンドウ5はスキャナ3から放射されたレーザ光を透過する材料で構成されているが、レーザ光の一部は内壁で反射されるものとする。
Embodiment 2. FIG.
8 is a block diagram showing a laser radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG.
In the second embodiment, an example in which the markers 6 are not arranged on the inner wall of the window 5 will be described.
The window 5 is made of a material that transmits the laser light emitted from the scanner 3, but a part of the laser light is reflected by the inner wall.

受光素子21はスキャナ3からレーザ光が放射されたのち、測定対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換する。なお、受光素子21は第1の受光手段を構成している。
モニタ用受光素子22はスキャナ3からレーザ光が放射されたのち、ウィンドウ5の内壁に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換する。なお、モニタ用受光素子22は第2の受光手段を構成している。
After the laser light is radiated from the scanner 3, the light receiving element 21 receives the reflected light of the laser light reflected and returned from the measurement object, and converts the reflected light into an electric signal. The light receiving element 21 constitutes a first light receiving means.
After the laser light is emitted from the scanner 3, the monitor light receiving element 22 receives the reflected light of the laser light reflected and returned from the inner wall of the window 5 and converts the reflected light into an electric signal. The monitoring light receiving element 22 constitutes a second light receiving means.

信号処理部23は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、測定対象物までの距離と測定対象物の位置の座標を示す距離強度画像を生成する処理、スキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する処理、距離強度画像を補正する処理などを実施する。
図9はこの発明の実施の形態2によるレーザレーダ装置の信号処理部23を示す構成図であり、図9において、図2と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
位置角度特定部30は予めスキャナ3の設置位置及び設置角度と、モニタ用受光素子22により受光される反射光の強度との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、モニタ用受光素子22により受光される反射光の強度をテーブルと照合して、スキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する処理を実施する。なお、位置角度特定部30は位置角度特定手段を構成している。
The signal processing unit 23 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted or a one-chip microcomputer, and generates a distance intensity image indicating the distance to the measurement object and the coordinates of the position of the measurement object. Processing, processing for specifying the installation position and installation angle of the scanner 3, processing for correcting the distance intensity image, and the like are performed.
FIG. 9 is a block diagram showing the signal processing unit 23 of the laser radar device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG.
The position angle specifying unit 30 holds a table in which a correspondence relationship between the installation position and installation angle of the scanner 3 and the intensity of reflected light received by the monitor light receiving element 22 is recorded in advance. The process of identifying the installation position and the installation angle of the scanner 3 is performed by comparing the intensity of the reflected light received by 22 with the table. The position angle specifying unit 30 constitutes a position angle specifying unit.

次に動作について説明する。
レーザ光源1は、制御部4が指示する周波数のレーザ光を発光する。
折り返し用ミラー2は、レーザ光源1がレーザ光を発光すると、そのレーザ光をスキャナ3側に反射する。
スキャナ3は、折り返し用ミラー2により反射されたレーザ光を受けると、制御部4の指示の下で、そのレーザ光を走査しながら、そのレーザ光を測定対象物に向けて放射する。
Next, the operation will be described.
The laser light source 1 emits laser light having a frequency indicated by the control unit 4.
When the laser light source 1 emits laser light, the folding mirror 2 reflects the laser light to the scanner 3 side.
Upon receiving the laser beam reflected by the folding mirror 2, the scanner 3 emits the laser beam toward the measurement object while scanning the laser beam under the instruction of the control unit 4.

スキャナ3から放射されたレーザ光は、ウィンドウ5を透過して測定対象物に照射される。
スキャナ3から放射されたのち、ウィンドウ5を透過したレーザ光の一部は、測定対象物に反射されてレーザレーダ装置に戻ってくる。レーザレーダ装置に戻ってきたレーザ光の反射光は、折り返し用ミラー2を介して、受光素子21に到達する。
また、スキャナ3から放射されたレーザ光の一部は、ウィンドウ5の内壁に反射され、ウィンドウ5の内壁に反射されたレーザ光の反射光は、モニタ用受光素子22に到達する。
The laser light emitted from the scanner 3 passes through the window 5 and is irradiated onto the measurement object.
After being emitted from the scanner 3, a part of the laser light transmitted through the window 5 is reflected by the measurement object and returns to the laser radar device. The reflected light of the laser beam that has returned to the laser radar apparatus reaches the light receiving element 21 via the folding mirror 2.
Further, part of the laser light emitted from the scanner 3 is reflected on the inner wall of the window 5, and the reflected light of the laser light reflected on the inner wall of the window 5 reaches the monitor light receiving element 22.

受光素子21は、測定対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光すると、その反射光を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号として信号処理部23に出力する。
信号処理部23の距離強度画像生成部11は、受光素子21から受信信号を受けると、上記実施の形態1と同様に、式(1)によって、スキャナ3からレーザ光が放射された時刻tと、受光素子21により反射光が受光された時刻tとの時刻差τ(=t−t)から、測定対象物までの距離を示す距離値Lを算出する。
When the light receiving element 21 receives the reflected light of the laser light reflected and returned from the measurement object, the light receiving element 21 converts the reflected light into an electric signal and outputs the electric signal to the signal processing unit 23 as a received signal.
When the distance intensity image generation unit 11 of the signal processing unit 23 receives the reception signal from the light receiving element 21, the time t 1 when the laser beam is emitted from the scanner 3 according to the equation (1), as in the first embodiment. From the time difference τ (= t 2 −t 1 ) from the time t 2 when the reflected light is received by the light receiving element 21, the distance value L indicating the distance to the measurement object is calculated.

モニタ用受光素子22は、ウィンドウ5の内壁に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光すると、その反射光を電気信号に変換し、その電気信号を受信信号として信号処理部23に出力する。
ここで、図10はスキャナ3の走査角度に対応するウィンドウ5の内壁に反射されるレーザ光の反射光の強度を示す説明図である。
図10における実線は、スキャナ3の設置位置及び設置角度が既知の状態から変化していない場合において、スキャナ3の走査角度の変化に伴って、ウィンドウ5の内壁に反射されるレーザ光の反射光の強度が変化している様子を示している。
図10における一点鎖線は、スキャナ3の設置位置及び設置角度が既知の状態から変化した状態において、スキャナ3の走査角度の変化に伴って、ウィンドウ5の内壁に反射されるレーザ光の反射光の強度が変化している様子を示している。
図10より明らかなように、スキャナ3の設置位置及び設置角度が既知の状態から変化してない場合と、既知の状態から変化している場合とでは、スキャナ3の各走査角度に対応する反射光の強度が異なっており、モニタ用受光素子22における反射光の受光効率が変化する。
When receiving the reflected light of the laser beam reflected and returned from the inner wall of the window 5, the monitor light receiving element 22 converts the reflected light into an electric signal, and outputs the electric signal to the signal processing unit 23 as a received signal. To do.
Here, FIG. 10 is an explanatory diagram showing the intensity of the reflected light of the laser light reflected on the inner wall of the window 5 corresponding to the scanning angle of the scanner 3.
The solid line in FIG. 10 indicates the reflected light of the laser beam reflected on the inner wall of the window 5 in accordance with the change in the scanning angle of the scanner 3 when the installation position and the installation angle of the scanner 3 have not changed from the known state. It shows how the intensity of the is changing.
In the state where the installation position and the installation angle of the scanner 3 are changed from the known state, the alternate long and short dash line in FIG. 10 indicates the reflected light of the laser light reflected on the inner wall of the window 5 as the scanning angle of the scanner 3 changes. It shows how the intensity is changing.
As is clear from FIG. 10, the reflection corresponding to each scanning angle of the scanner 3 when the installation position and the installation angle of the scanner 3 are not changed from the known state and when the scanner 3 is changed from the known state. The light intensity is different, and the light receiving efficiency of the reflected light in the monitor light receiving element 22 changes.

位置角度特定部30は、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θが変化する前の既知の時点において、スキャナ3の走査角度φに対応するモニタ用受光素子22での受信信号の強度である受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を先見情報として取得し、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θと、受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)との対応関係が記録されているテーブルを保持する。
位置角度特定部30は、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを変えながら(変更後の設置位置δ及び設置角度θも既知である)、受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を取得することで、予め、m個のテーブルを保持するようにする。
ここで、受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)は、モニタ用受光素子22での受信信号の強度であり、位置角度特定部30が先見情報を取得してテーブルを保持する際に、スキャナ3がレーザ光を走査しながら、モニタ用受光素子22が反射光を受光することで、受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を取得する。
The position angle specifying unit 30 uses the intensity of the received signal at the monitor light receiving element 22 corresponding to the scanning angle φ of the scanner 3 at a known time before the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 change. A certain received signal intensity profile η m ({δ m , θ m }, φ) is acquired as foresight information, and the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 and the received signal intensity profile η m ({δ m , A table in which a correspondence relationship with θ m }, φ) is recorded is held.
Position angle specifying unit 30, the installation position while changing the [delta] m and the installation angle theta m of the scanner 3 (installation position [delta] m and the installation angle theta m after the change is also known), the received signal strength profile eta m ({[delta] m , θ m }, φ) is acquired to hold m tables in advance.
Here, the received signal intensity profile η m ({δ m , θ m }, φ) is the intensity of the received signal at the monitor light receiving element 22, and the position angle specifying unit 30 obtains the foresight information to obtain a table. When holding, the received light intensity profile η m ({δ m , θ m }, φ) is acquired by the monitor light receiving element 22 receiving the reflected light while the scanner 3 scans the laser beam.

位置角度特定部30は、予め、m個のテーブルを保持したのち、実際の測定時において、スキャナ3がレーザ光を走査しながら、モニタ用受光素子22が反射光を受光すると、モニタ用受光素子22の受信信号から受信信号強度プロファイルη を取得する。
位置角度特定部30は、実際の測定時において、受信信号強度プロファイルη を取得すると、m個のテーブルの中で、測定時に取得した受信信号強度プロファイルη と最も一致度が高い受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を記録しているテーブルを探査する。
位置角度特定部30は、最も一致度が高い受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を記録しているテーブルを探査すると、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを取得し、その設置位置δ及び設置角度θを距離強度画像補正部13に出力する。
位置角度特定部30は、レーザレーダ装置が起動している間、上記の処理を繰り返し実施する。
The position angle specifying unit 30 holds m tables in advance, and in the actual measurement, when the monitor light receiving element 22 receives the reflected light while the scanner 3 scans the laser light, the monitor light receiving element The received signal strength profile η o i is obtained from the 22 received signals.
Position angle specifying unit 30, at the time of actual measurement, acquires the received signal strength profile eta o i, in the m tables, best match degree is high and reception received signal strength profile eta o i obtained at the time of measurement A table in which the signal strength profile η m ({δ m , θ m }, φ) is recorded is searched.
When the position angle specifying unit 30 searches for a table in which the received signal intensity profile η m ({δ m , θ m }, φ) having the highest degree of coincidence is found, the installation of the scanner 3 recorded in the table is set. The position δ m and the installation angle θ m are acquired, and the installation position δ m and the installation angle θ m are output to the distance intensity image correction unit 13.
The position angle specifying unit 30 repeatedly performs the above processing while the laser radar device is activated.

ここで、図11はχ法を用いたテーブルの探査処理を示す説明図である。
位置角度特定部30は、実際の測定時において、受信信号強度プロファイルη を取得すると、各テーブルから順番に受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を取得して、実際の測定時の受信信号強度プロファイルη と、テーブルから取得した受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を下記の式(5)に代入することで、テーブル毎のχ を算出する。

Figure 2016031236
位置角度特定部30は、テーブル毎のχ を算出すると、それらのχ の中で、最小のχ に対応するテーブルが、最も一致度が高い受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を記録しているテーブルとして特定し、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを距離強度画像補正部13に出力する。 Here, FIG. 11 is an explanatory diagram showing a table search process using the χ 2 method.
When acquiring the received signal strength profile η o i during actual measurement, the position angle specifying unit 30 acquires the received signal strength profile η m ({δ m , θ m }, φ) sequentially from each table. By substituting the received signal strength profile η o i during actual measurement and the received signal strength profile η m ({δ m , θ m }, φ) obtained from the table into the following equation (5), Each χ m 2 is calculated.
Figure 2016031236
Position angle specifying unit 30, calculating the chi m 2 per table, within their chi m 2, the table corresponding to a minimum chi m 2 is most matching degree is higher received signal strength profile eta m ({m , θ m }, φ) is specified as a recording table, and the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 recorded in the table are output to the distance intensity image correction unit 13.

距離強度画像補正部13は、位置角度特定部30からスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを受けると、上記実施の形態1と同様に、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θにしたがって距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の歪みを補正する。 Distance intensity image correcting unit 13, when the position angle specifying unit 30 receives the installation position [delta] m and the installation angle theta m of the scanner 3, as in the first embodiment, the installation position of the scanner 3 [delta] m and the installation angle theta According to m, the distortion of the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11 is corrected.

以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、実際の測定時において、モニタ用受光素子22の受信信号から受信信号強度プロファイルη を取得し、予め保持しているm個のテーブルの中で、測定時に取得した受信信号強度プロファイルη と最も一致度が高い受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)を記録しているテーブルを探査して、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを特定するように構成したので、上記実施の形態1と同様に、外部に較正用ターゲットを設置することなく、リアルタイムにスキャナ3の設置位置及び設置角度を測定することができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the second embodiment, during actual measurement, the received signal intensity profile η o i is obtained from the received signal of the monitor light receiving element 22 and is stored in advance. Search the table that records the received signal strength profile η m ({δ m , θ m }, φ) having the highest degree of coincidence with the received signal strength profile η o i obtained at the time of measurement, Since the configuration is such that the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 are specified, the installation position and installation of the scanner 3 in real time without installing a calibration target outside as in the first embodiment. There is an effect that the angle can be measured.

この実施の形態2では、事前にm個のテーブルを保持するものを示したが、m個のテーブルを保持する代わりに、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θと受信信号強度プロファイルη({δ,θ},φ)の対応関係を定式化しておくようにしてもよい。
対応関係を定式化することで、位置角度特定部30での処理負荷を軽減することができる。
In the second embodiment, the m table is held in advance. However, instead of holding the m tables, the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 and the received signal intensity profile η The correspondence relationship of m ({δ m , θ m }, φ) may be formulated.
By formulating the correspondence relationship, the processing load on the position angle specifying unit 30 can be reduced.

この実施の形態2では、1個のモニタ用受光素子22が搭載されている例を示しているが、スキャナ3の走査角度によって、ウィンドウ5の内壁に反射されたレーザ光の反射光が到達する位置が変化するため、1個のモニタ用受光素子22だけでは全ての反射光を受光することができない場合がある。
そこで、スキャナ3の走査角度によって、反射光が到達する位置が大きく変化するような場合には、図12に示すように、複数個のモニタ用受光素子22を搭載するようにすればよい。
In the second embodiment, an example in which one monitor light receiving element 22 is mounted is shown. However, the reflected light of the laser light reflected on the inner wall of the window 5 arrives depending on the scanning angle of the scanner 3. Since the position changes, it may be impossible to receive all the reflected light with only one monitor light receiving element 22.
Therefore, when the position where the reflected light reaches greatly changes depending on the scanning angle of the scanner 3, a plurality of monitor light receiving elements 22 may be mounted as shown in FIG.

図12では、複数個のモニタ用受光素子22を搭載する例を示しているが、図13に示すように、モニタ用受光素子22の代わりに、複数の受光素子が1次元もしくは2次元に配列されているモニタ用受光アレイ24を搭載するようにしてもよい。
なお、複数個のモニタ用受光素子22を2次元に配置する場合や、複数の受光素子が2次元に配列されているモニタ用受光アレイ24を搭載する場合、スキャナ3の設置位置及び設置角度の2次元的な変化に対しても感度を持たせることができる。
FIG. 12 shows an example in which a plurality of monitoring light receiving elements 22 are mounted. However, as shown in FIG. 13, a plurality of light receiving elements are arranged in one or two dimensions instead of the monitoring light receiving elements 22. The monitor light receiving array 24 may be mounted.
When a plurality of monitor light receiving elements 22 are arranged two-dimensionally or when a monitor light receiving array 24 in which a plurality of light receiving elements are arranged two-dimensionally is mounted, the installation position and the installation angle of the scanner 3 are determined. Sensitivity can be given to two-dimensional changes.

この実施の形態2では、モニタ用受光素子22がウィンドウ5の内壁に反射されたレーザ光の反射光を受光するものを示したが、レーザ光の反射を高めるために、ウィンドウ5の内壁にコーティングが施されていてもよい。
この実施の形態2では、ウィンドウ5の形状が球面状であるものを示したが、ウィンドウ5の形状は非球面状であってもよく、例えば、平板、双曲面や楕円形状であってもよい。
例えば、平板状のウィンドウ5を用いることで、球面状のウィンドウ5で生じるような距離強度画像に現れる歪を回避することができる。
In the second embodiment, the monitor light receiving element 22 receives the reflected light of the laser beam reflected on the inner wall of the window 5. However, in order to increase the reflection of the laser beam, the inner wall of the window 5 is coated. May be given.
In the second embodiment, the window 5 has a spherical shape. However, the window 5 may have an aspherical shape, for example, a flat plate, a hyperboloid, or an elliptical shape. .
For example, by using the flat window 5, it is possible to avoid the distortion that appears in the distance intensity image that occurs in the spherical window 5.

この実施の形態2では、距離強度画像補正部13が、位置角度特定部30により特定されたスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θに基づいて距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の歪みを補正するものを示したが、制御部4が、位置角度特定部30により特定されたスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θに基づいてスキャナ3の走査角度を補正することで、レーザ光の放射方向を調整するようにしてもよい。スキャナ3の走査角度を補正することでも、リアルタイムに距離強度画像の歪みを補正することができる。 In the second embodiment, the distance intensity image correcting unit 13 generates a distance generated by the distance intensity image generating unit 11 based on the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 specified by the position angle specifying unit 30. Although the correction of distortion of the intensity image is shown, the control unit 4 corrects the scanning angle of the scanner 3 based on the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 specified by the position angle specifying unit 30. Thus, the radiation direction of the laser light may be adjusted. Correcting the scanning angle of the scanner 3 can also correct the distortion of the distance intensity image in real time.

実施の形態3.
図14はこの発明の実施の形態3によるレーザレーダ装置の信号処理部8を示す構成図であり、図において、図2と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
レーザレーダ装置の全体構成は、上記実施の形態1における図1のレーザレーダ装置と同じである。
測定対象距離算出部41は距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像からスキャナ3の走査角度φに対応するマーカ6からの反射光を取得した時間t(φ)及び各走査角度φでの測定対象物からの反射光を取得した時間t(φ)を算出し、その時間t(φ),t(φ)から、距離の原点校正値として、各走査角度φでの測定対象物までの距離L(φ)を算出する処理を実施する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing the signal processing unit 8 of the laser radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The overall configuration of the laser radar apparatus is the same as that of the laser radar apparatus of FIG.
The measurement target distance calculation unit 41 acquires the time t w (φ) at which the reflected light from the marker 6 corresponding to the scanning angle φ of the scanner 3 is acquired from the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11 and each scanning angle φ. The time t t (φ) at which the reflected light from the object to be measured is obtained is calculated, and from the times t w (φ) and t t (φ), the distance origin calibration value is obtained at each scanning angle φ. A process of calculating the distance L (φ) to the measurement object is performed.

距離強度画像補正部42は距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像を構成している画素のうち、スキャナ3の走査角度φに対応する画素の距離値を測定対象距離算出部41により算出された距離L(φ)に置き換えることで、その距離強度画像を補正(測定対象物の距離値を補正)する処理を実施する。
また、距離強度画像補正部42は位置角度特定部12により特定されたスキャナ3の設置位置及び設置角度に基づいて距離強度画像生成部11により生成された強度画像の歪みを補正する処理を実施する。
なお、測定対象距離算出部41及び距離強度画像補正部42から距離補正手段が構成され、距離強度画像補正部42から画像歪補正手段が構成されている。
The distance intensity image correcting unit 42 uses the measurement target distance calculating unit 41 to calculate the distance value of the pixel corresponding to the scanning angle φ of the scanner 3 among the pixels constituting the distance intensity image generated by the distance intensity image generating unit 11. By replacing with the calculated distance L (φ), the distance intensity image is corrected (distance value of the measurement object is corrected).
The distance intensity image correction unit 42 performs a process of correcting the distortion of the intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11 based on the installation position and installation angle of the scanner 3 specified by the position angle specification unit 12. .
A distance correction unit is configured by the measurement target distance calculation unit 41 and the distance intensity image correction unit 42, and an image distortion correction unit is configured by the distance intensity image correction unit 42.

次に動作について説明する。
上記実施の形態1と比べて、信号処理部8が測定対象距離算出部41を備え、距離強度画像補正部42が、測定対象距離算出部41により算出された原点校正値である距離L(φ)を用いて、測定対象物の距離値を補正している点で相違している。
Next, the operation will be described.
Compared to the first embodiment, the signal processing unit 8 includes the measurement target distance calculation unit 41, and the distance intensity image correction unit 42 is the distance L (φ that is the origin calibration value calculated by the measurement target distance calculation unit 41. ) To correct the distance value of the measurement object.

複数のマーカ6が球面形状を有するウィンドウ5の内壁に配置されており、スキャナ3がウィンドウ5の曲率中心に設置されているため、スキャナ3の設置位置及び設置角度が変化していなければ、スキャナ3から各マーカ6までの距離が等距離になる。このため、スキャナ3の走査角度φが変化しても、各マーカ6の距離値は同じ値になる。
ここで、図15はスキャナ3の走査角度に対応するマーカ6の距離値の関係を示す説明図である。
図15のAは、スキャナ3の設置位置が変化していない場合、マーカ6の距離値が一定であることを示している。
Since the plurality of markers 6 are arranged on the inner wall of the window 5 having a spherical shape and the scanner 3 is installed at the center of curvature of the window 5, if the installation position and installation angle of the scanner 3 are not changed, the scanner The distance from 3 to each marker 6 is equal. For this reason, even if the scanning angle φ of the scanner 3 changes, the distance value of each marker 6 becomes the same value.
Here, FIG. 15 is an explanatory diagram showing the relationship of the distance value of the marker 6 corresponding to the scanning angle of the scanner 3.
FIG. 15A shows that the distance value of the marker 6 is constant when the installation position of the scanner 3 is not changed.

しかし、スキャナ3の設置位置がレーザ光の出射軸と直交する方向に移動すると、スキャナ3の走査角度とマーカ6の距離値の対応関係が図15のBのように変化する(図15では、スキャナ3の設置位置が図7の点線の矢印が示す方法に移動している例を示している)。
また、スキャナ3の設置位置がレーザ光の出射軸の方向に移動すると、スキャナ3の走査角度とマーカ6の距離値の対応関係が図15のCのように変化する(図15では、スキャナ3の設置位置がウィンドウ5の内壁に近づく方法に移動している例を示している)。
However, when the installation position of the scanner 3 is moved in a direction perpendicular to the laser beam emission axis, the correspondence between the scanning angle of the scanner 3 and the distance value of the marker 6 changes as shown in FIG. This shows an example in which the installation position of the scanner 3 is moved in the method indicated by the dotted arrow in FIG.
When the installation position of the scanner 3 is moved in the direction of the laser beam emission axis, the correspondence between the scanning angle of the scanner 3 and the distance value of the marker 6 changes as shown in FIG. 15C (in FIG. 15, the scanner 3 Is shown in an example in which the installation position is moved closer to the inner wall of the window 5).

スキャナ3の走査角度とマーカ6の距離値の対応関係が図15のBやCのように変化している場合、距離の原点がずれてしまっていることに等しく、実際の測定時において、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像が示す測定対象物までの距離に誤差が生じる。
そこで、測定対象距離算出部41は、距離の原点を校正するため、距離強度画像生成部11が距離強度画像を生成すると、その距離強度画像からスキャナ3の走査角度φに対応するマーカ6からの反射光を取得するまでに要した時間t(φ)と、測定対象物からの反射光を取得するまでに要した時間t(φ)を算出する。
測定対象距離算出部41は、各走査角度φでの時間t(φ),t(φ)を算出すると、下記の式(6)に示すように、各走査角度φでの測定対象物までの距離L(φ)を算出する。

Figure 2016031236
ここで、cは測定対象物が存在する空間での光の伝播速度であり、光の伝播速度cを用いることで、距離強度画像の距離値から時間への変換や、時間から距離値への変換を行うことができる。 When the correspondence between the scanning angle of the scanner 3 and the distance value of the marker 6 is changed as shown in B and C of FIG. 15, it is equivalent to the origin of the distance being deviated. An error occurs in the distance to the measurement object indicated by the distance intensity image generated by the intensity image generation unit 11.
Therefore, when the distance intensity image generation unit 11 generates a distance intensity image in order to calibrate the origin of the distance, the measurement target distance calculation unit 41 calibrates the origin of the distance from the marker 6 corresponding to the scanning angle φ of the scanner 3 from the distance intensity image. A time t w (φ) required to acquire the reflected light and a time t t (φ) required to acquire the reflected light from the measurement object are calculated.
When the measurement target distance calculation unit 41 calculates the time t w (φ) and t t (φ) at each scanning angle φ, the measurement target at each scanning angle φ is calculated as shown in the following equation (6). Distance L (φ) is calculated.
Figure 2016031236
Here, c is the light propagation speed in the space where the measurement object exists, and by using the light propagation speed c, the distance value of the distance intensity image is converted from time to time, or from time to distance value. Conversion can be performed.

距離強度画像補正部42は、測定対象距離算出部41がスキャナ3の走査角度φ毎の測定対象物までの距離L(φ)を算出すると、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像を構成している画素のうち、スキャナ3の走査角度φに対応する画素の距離値を当該距離L(φ)に置き換えることで、その距離強度画像を補正する。
また、距離強度画像補正部42は、位置角度特定部12からスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを受けると、上記実施の形態1における距離強度画像補正部13と同様に、スキャナ3の設置位置δ及び設置角度θにしたがって距離強度画像生成部11により生成された強度画像の歪みを補正する。
The distance intensity image correction unit 42 calculates the distance L (φ) to the measurement object for each scanning angle φ of the scanner 3 when the measurement target distance calculation unit 41 calculates the distance intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11. The distance intensity image is corrected by replacing the distance value of the pixel corresponding to the scanning angle φ of the scanner 3 with the distance L (φ).
When the distance intensity image correction unit 42 receives the installation position δ m and the installation angle θ m of the scanner 3 from the position angle specifying unit 12, the distance intensity image correction unit 42 similarly to the distance intensity image correction unit 13 in the first embodiment described above. The distortion of the intensity image generated by the distance intensity image generation unit 11 is corrected according to the installation position δ m and the installation angle θ m .

以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像からスキャナ3の走査角度φに対応するマーカ6からの反射光を取得した時間t(φ)及び各走査角度φでの測定対象物からの反射光を取得した時間t(φ)を算出し、その時間t(φ),t(φ)から、距離の原点校正値として、各走査角度φでの測定対象物までの距離L(φ)を算出する測定対象距離算出部41を設け、距離強度画像補正部42が、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像を構成している画素のうち、スキャナ3の走査角度φに対応する画素の距離値を測定対象距離算出部41により算出された距離L(φ)に置き換えることで、その距離強度画像を補正するように構成したので、測定対象物までの正確な距離を把握することができる効果を奏する。
これにより、レーダレーザ装置が移動体に搭載される場合、移動体の進行方向に存在している障害物への衝突を高精度に回避することが可能になる。
As apparent from the above, according to the third embodiment, the time t when the reflected light from the marker 6 corresponding to the scanning angle φ of the scanner 3 is acquired from the distance intensity image generated by the distance intensity image generating unit 11. The time t t (φ) at which the reflected light from the measurement object at w (φ) and each scanning angle φ is acquired is calculated, and the origin calibration of the distance is performed from the times t w (φ) and t t (φ). As a value, a measurement object distance calculation unit 41 that calculates a distance L (φ) to the measurement object at each scanning angle φ is provided, and the distance intensity image correction unit 42 generates a distance generated by the distance intensity image generation unit 11. By replacing the distance value of the pixel corresponding to the scanning angle φ of the scanner 3 among the pixels constituting the intensity image with the distance L (φ) calculated by the measurement target distance calculation unit 41, the distance intensity image is changed. Since it was configured to compensate, There is an effect that an accurate distance to an elephant can be grasped.
As a result, when the radar laser apparatus is mounted on a moving body, it is possible to avoid collision with an obstacle existing in the traveling direction of the moving body with high accuracy.

この実施の形態3では、測定対象物の距離値に対して、マーカ6までの距離を基準とする方法により、測定対象物の距離値を補正する例を示しているが、これに限るものではなく、例えば、下記の式(7)に示すように、スキャナ3の走査角度φを引数とする距離値の導出関数を用意すれば、任意の走査角度φに対する距離値L(φ)を求めることができるため、任意の走査角度φに対する距離の原点を補正することが可能になる。

Figure 2016031236
式(7)において、{a,b,・・・}は関数のパラメータセットであり、図15のBやCの曲線を特定する多項式の係数である。lは測定対象物の距離値(測定値)、iはスキャナ3の走査角度を示すラベルである。 In the third embodiment, the example in which the distance value of the measurement object is corrected by the method based on the distance to the marker 6 with respect to the distance value of the measurement object is shown, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in the following equation (7), if a derivation function for the distance value using the scanning angle φ of the scanner 3 as an argument is prepared, the distance value L (φ) for an arbitrary scanning angle φ can be obtained. Therefore, it is possible to correct the origin of the distance with respect to an arbitrary scanning angle φ.
Figure 2016031236
In equation (7), {a, b,...} Is a function parameter set, and is a coefficient of a polynomial that identifies the curves B and C in FIG. l i is a distance value (measurement value) of the measurement object, and i is a label indicating the scanning angle of the scanner 3.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1 レーザ光源、2 折り返し用ミラー、3 スキャナ、4 制御部、5 ウィンドウ、6 マーカ、7 受光素子(受光手段)、8 信号処理部、11 距離強度画像生成部(画像生成手段)、12 位置角度特定部(位置角度特定手段)、13 距離強度画像補正部(画像歪補正手段)、21 受光素子(第1の受光手段)、22 モニタ用受光素子(第2の受光手段)、23 信号処理部、24 モニタ用受光アレイ(第2の受光手段)、30 位置角度特定部(位置角度特定手段)、41 測定対象距離算出部(距離補正手段)、42 距離強度画像補正部(画像歪補正手段、距離補正手段)。   1 laser light source, 2 folding mirror, 3 scanner, 4 control unit, 5 window, 6 marker, 7 light receiving element (light receiving unit), 8 signal processing unit, 11 distance intensity image generating unit (image generating unit), 12 position angle Identification unit (position angle identification unit), 13 Distance intensity image correction unit (image distortion correction unit), 21 Light receiving element (first light receiving unit), 22 Monitor light receiving element (second light receiving unit), 23 Signal processing unit , 24 Monitor light receiving array (second light receiving means), 30 Position angle specifying section (position angle specifying means), 41 Measuring object distance calculating section (distance correcting means), 42 Distance intensity image correcting section (image distortion correcting means, Distance correction means).

Claims (6)

レーザ光を発光する光源と、
前記光源から発光されたレーザ光を走査しながら、前記レーザ光を測定対象物に向けて放射するスキャナと、
前記スキャナから放射されたレーザ光が通る位置に配置され、前記レーザ光を反射する複数のマーカが並べられているウィンドウと、
前記測定対象物及び前記複数のマーカに反射された前記レーザ光の反射光を受光する受光手段と、
前記スキャナから前記レーザ光が放射された時刻と前記受光手段により反射光が受光された時刻との時刻差から、前記レーザ光が反射された位置までの距離を算出し、前記距離と前記スキャナによるレーザ光の放射方向に基づいて、前記レーザ光が反射された位置までの距離と前記レーザ光が反射された位置の座標を示す距離画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により生成された距離画像から前記複数のマーカまでの距離と前記複数のマーカの位置座標を取得し、その取得した距離及び位置座標に基づいて前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定する位置角度特定手段と
を備えたレーザレーダ装置。
A light source that emits laser light;
A scanner that emits the laser light toward the measurement object while scanning the laser light emitted from the light source;
A window in which a plurality of markers arranged to reflect the laser light are arranged at a position where the laser light emitted from the scanner passes;
A light receiving means for receiving reflected light of the laser light reflected by the measurement object and the plurality of markers;
The distance to the position where the laser beam is reflected is calculated from the time difference between the time when the laser beam is emitted from the scanner and the time when the reflected beam is received by the light receiving means. An image generating means for generating a distance image indicating a distance to a position where the laser light is reflected and a coordinate of the position where the laser light is reflected, based on a radiation direction of the laser light;
The distance to the plurality of markers and the position coordinates of the plurality of markers are acquired from the distance image generated by the image generation means, and the installation position and installation angle of the scanner are specified based on the acquired distance and position coordinates A laser radar apparatus comprising:
前記位置角度特定手段は、予め、前記スキャナの設置位置及び設置角度と、前記ウィンドウに並べられている複数のマーカまでの距離及び前記複数のマーカの位置座標との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、前記画像生成手段により生成された距離画像から取得した距離及び位置座標を前記テーブルと照合して、前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定することを特徴とする請求項1記載のレーザレーダ装置。   The position angle specifying means is a table in which a correspondence relationship between the installation position and installation angle of the scanner, the distance to the plurality of markers arranged in the window, and the position coordinates of the plurality of markers is recorded in advance. The distance and position coordinates acquired from the distance image generated by the image generation means are collated with the table to identify the installation position and installation angle of the scanner. The laser radar device described. レーザ光を発光する光源と、
前記光源から発光されたレーザ光を走査しながら、前記レーザ光を測定対象物に向けて放射するスキャナと、
前記スキャナから放射されたレーザ光が通る位置に配置されているウィンドウと、
前記測定対象物に反射された前記レーザ光の反射光を受光する第1の受光手段と、
前記ウィンドウに反射された前記レーザ光の反射光を受光する第2の受光手段と、
前記スキャナから前記レーザ光が放射された時刻と前記第1の受光手段により反射光が受光された時刻との時刻差から、前記測定対象物までの距離を算出し、前記距離と前記スキャナによるレーザ光の放射方向に基づいて、前記測定対象物までの距離と前記測定対象物の位置の座標を示す距離画像を生成する画像生成手段と、
前記第2の受光手段により受光された反射光の強度に基づいて前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定する位置角度特定手段と
を備えたレーザレーダ装置。
A light source that emits laser light;
A scanner that emits the laser light toward the measurement object while scanning the laser light emitted from the light source;
A window disposed at a position through which the laser light emitted from the scanner passes;
First light receiving means for receiving the reflected light of the laser light reflected by the measurement object;
Second light receiving means for receiving the reflected light of the laser light reflected by the window;
The distance to the measurement object is calculated from the time difference between the time when the laser light is emitted from the scanner and the time when the reflected light is received by the first light receiving means, and the distance and the laser by the scanner are calculated. Image generating means for generating a distance image indicating the distance to the measurement object and the coordinates of the position of the measurement object, based on the radiation direction of light;
A laser radar apparatus comprising: a position angle specifying unit that specifies an installation position and an installation angle of the scanner based on an intensity of reflected light received by the second light receiving unit.
前記位置角度特定手段は、予め、前記スキャナの設置位置及び設置角度と、前記第2の受光手段により受光される反射光の強度との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、前記第2の受光手段により受光された反射光の強度を前記テーブルと照合して、前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定することを特徴とする請求項3記載のレーザレーダ装置。   The position angle specifying unit holds in advance a table in which a correspondence relationship between the installation position and installation angle of the scanner and the intensity of reflected light received by the second light receiving unit is recorded, 4. The laser radar apparatus according to claim 3, wherein the intensity of the reflected light received by the second light receiving means is collated with the table to identify the installation position and installation angle of the scanner. 前記位置角度特定手段により特定されたスキャナの設置位置及び設置角度に基づいて、前記設置位置又は前記設置角度の変化に伴う前記画像生成手段により生成された距離画像の歪みを補正する画像歪補正手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のレーザレーダ装置。   An image distortion correction unit that corrects distortion of the distance image generated by the image generation unit according to a change in the installation position or the installation angle based on the installation position and the installation angle of the scanner specified by the position angle specifying unit. The laser radar device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: 前記画像生成手段により生成された距離画像から前記スキャナの走査角度に対応する前記マーカまでの距離を取得して、前記マーカまでの距離から距離の原点校正値を算出し、前記距離の原点校正値を用いて、前記画像生成手段により生成された距離画像が示す前記測定対象物までの距離を補正する距離補正手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載のレーザレーダ装置。   The distance to the marker corresponding to the scanning angle of the scanner is acquired from the distance image generated by the image generation means, the origin calibration value of the distance is calculated from the distance to the marker, and the origin calibration value of the distance 6. The apparatus according to claim 1, further comprising a distance correction unit that corrects a distance to the measurement object indicated by the distance image generated by the image generation unit. The laser radar device according to item.
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