JP2016170076A - オブジェクト検知装置、オブジェクト検知方法、およびオブジェクト検知プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】照射光と反射光との位相差の計測によって撮像した距離画像に、撮像されている検知エリア外に位置するオブジェクトを、検知エリア内に位置するオブジェクトとして誤検知するのを抑える。【解決手段】撮像装置１０が検知エリアに正弦波変調光を照射し、受光した反射光との位相差を計測することにより検知エリアの距離画像を撮像する。画像処理部３は、画像入力部２に入力された検知エリアの距離画像と、検知エリアの背景距離画像と、の距離差分画像を生成し、撮像されているオブジェクト候補を抽出する。画像処理部３は、各画素の属性情報を用いて、抽出したオブジェクト候補が撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がある第１のオブジェクト候補であるかを判定する。画像処理部３は、第１のオブジェクト候補について、撮像装置１０の測距可能範囲内に位置するか、位置しないかを判定する。【選択図】図１

Description

この発明は、検知エリアに照射した正弦波変調光と、その反射光との位相差を計測することによって撮像した検知エリアの距離画像を処理して検知エリア内に位置するオブジェクトを検知する技術に関する。

従来、撮像エリアの距離画像を取得する３Ｄセンサ(Three Dimensional Sensor)の１つとして、ＴＯＦ（Time Of Flight）センサがある（例えば、特許文献１参照）。ＴＯＦセンサは、正弦波変調光を撮像エリアに照射し、その反射光を受光することにより、同じタイミングで撮像エリアの距離画像、および受光強度画像を撮像することができる。ＴＯＦセンサは、正弦波変調光（赤外光）を撮像エリアに照射する発光素子を有する照射部、およびｎ×ｍ個の受光素子をマトリクス状に配置したイメージセンサを有する受光部、を備えている。

ＴＯＦセンサは、赤外光を撮像エリアに照射してから、各受光素子で反射光を受光するまでの時間（飛行時間）を計測する。ＴＯＦセンサは、撮像エリアに照射した赤外光と、受光した反射光と、の位相差を計測することによって、飛行時間を得る。ＴＯＦセンサは、各受光素子で得た飛行時間から、照射した赤外光を反射した反射面までの距離を算出することによって、撮像エリアの距離画像を取得する。また、ＴＯＦセンサは、各受光素子で受光した反射光の強度から、撮像エリアの受光強度画像を取得する。

また、撮像エリアをレーザ光で走査し、その反射光を受光することによって、同じタイミングで撮像した距離画像、および受光強度画像を取得する３Ｄセンサ(Three Dimensional Sensor)もある。

最近では、オブジェクトの有無を検知することができない死角が生じるのを防止する観点（オブジェクトの見逃しを防止する観点）から、透過型や反射型の光電センサを用いるのではなく、上述のＴＯＦセンサ等で撮像した距離画像を処理して、撮像されているオブジェクト（撮像エリア内に位置するオブジェクト）を検知することが検討されている(特許文献２等参照）。

特表２０１０−５３４０００号公報 特開２０１４−１７８１８６号公報

しかしながら、照射した正弦波変調光（赤外光）と、受光した反射光と、の位相差を計測することによって、照射した赤外光を反射した反射面までの距離を算出する場合、測距可能な最大距離Ｌｍａｘ（測距可能範囲Ｌｍａｘ）は、
Ｌｍａｘ＝ｃ／ｆｍ
である。但し、ｃは、光速、ｆｍは、正弦波変調光の変調周波数である。例えば変調周波数が２０ＭＨｚであれば、Ｌｍａｘは１５ｍであり、変調周波数が１０ＭＨｚであれば、Ｌｍａｘは３０ｍである。

反射面（オブジェクト）の位置がＬｍａｘを超える距離Ｌであると、計測される距離Ｌａは、
Ｌａ＝Ｌ−ｎ×Ｌｍａｘ
になる。但し、ｎは正の整数であり、０＜Ｌａ＜Ｌｍａｘの条件を満たす値である。

通常、Ｌｍａｘ（正弦波変調光の変調周波数）は、オブジェクトを検知する領域（検知領域）の大きさに応じて決定している。距離画像は、Ｌｍａｘを超える距離Ｌに位置するオブジェクト（検知エリア外に位置するオブジェクト）が、Ｌｍａｘを超えない距離Ｌａに位置するオブジェクト（検知エリア内に位置するオブジェクト）として撮像したものになることがある。したがって、距離画像を処理して撮像されているオブジェクトの検知を行うと、Ｌｍａｘを超える距離Ｌに位置するオブジェクト（すなわち検知エリア外に位置するオブジェクト）が、検知エリア内に位置するオブジェクトとして誤検知されることがある。

この発明の目的は、照射光と反射光との位相差の計測によって撮像した距離画像に、撮像されている検知エリア外に位置するオブジェクトを、検知エリア内に位置するオブジェクトとして誤検知するのを抑えることができる技術を提供することにある。

この発明のオブジェクト検知装置は、上記目的を達するために以下のように構成している。

画像入力部には、撮像装置によって撮像された検知エリアの距離画像が入力される。撮像装置は、検知エリアに正弦波変調光を照射し、この正弦波変調光と受光した反射光との位相差を計測することにより、この検知エリアの距離画像を撮像する。撮像装置は、例えばＴＯＦ（Time Of Flight）センサを利用したものであってもよいし、検知エリアをレーザ光で走査し、その反射光を受光する３Ｄセンサ(Three Dimensional Sensor)を利用したものであってもよい。

属性情報記憶部は、画像入力部に入力される検知エリアの距離画像の画素毎に、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素であるかどうかを対応づけた属性情報を記憶する。例えば、属性情報は、検知エリアの距離画像の画素毎に、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性の有無を対応付けたものである。

測距可能範囲とは、以下に示すＬｍａｘ未満の距離である。
Ｌｍａｘ＝ｃ／ｆｍ
但し、ｃは、光速、ｆｍは、検知エリアに照射する正弦波変調光の変調周波数である。

また、背景距離画像記憶部は、検知エリアの背景距離画像を記憶する。オブジェクト候補抽出部は、画像入力部に入力された検知エリアの距離画像と、背景距離画像記憶部が記憶する検知エリアの背景距離画像と、の距離差分画像を生成し、画像入力部に入力された検知エリアの距離画像に撮像されているオブジェクト候補を抽出する。

候補種別判定部は、属性情報記憶部が記憶する各画素の属性情報を用いて、オブジェクト候補抽出部が抽出したオブジェクト候補が、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がある第１のオブジェクト候補であるか、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がない第２のオブジェクト候補であるかを判定する。この候補種別判定部は、例えば、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含まないオブジェクト候補を第１のオブジェクト候補であると判定し、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含むオブジェクト候補を第２のオブジェクト候補であると判定する。

ノイズ判定部は、候補種別判定部によって判定された第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクト（すなわち、検知エリア外に位置するオブジェクト等によるノイズ）であるかを判定する。ノイズ判定部は、例えば画像入力部に入力された検知エリアの距離画像における、第１のオブジェクト候補の距離と画素数を用いて、第１のオブジェクト候補がノイズであるかどうかを判定する。また、画像入力部に入力された検知エリアの距離画像における、第１のオブジェクト候補にかかる画素の受光強度や、受光強度のばらつきを示す分散にかかる値（分散や標準偏差）を用いて、第１のオブジェクト候補がノイズであるかどうかを判定してもよい。また、ノイズ判定部は、複数項目の判定を組み合わせて、第１のオブジェクト候補がノイズであるかどうかを判定してもよい。

また、ノイズ判定部は、候補種別判定部によって判定された第１のオブジェクト候補については、例えば画像入力部に入力された検知エリアの距離画像における、第２のオブジェクト候補の距離と画素数を用いて、第２のオブジェクト候補がノイズであるかどうかを判定すればよい。

このように、オブジェクト検知装置は、撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がある第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクト等によるノイズであるかどうかの判定を行う。したがって、オブジェクト検知装置は、検知エリア外に位置するオブジェクトを、検知エリア内に位置するオブジェクトとして誤検知するのを抑えることができる。

また、オブジェクト検知装置は、検知エリア内にオブジェクトが位置していないときに、撮像装置が撮像した検知エリアの距離画像（すなわち検知エリアの背景距離画像）を用いて、背景距離画像記憶部が記憶する検知エリアの背景距離画像を更新する背景距離画像更新部を備えてもよい。この場合、背景距離画像更新部は、画像入力部に入力された検知エリアの背景距離画像を用いて、属性情報記憶部が記憶する属性情報も更新する構成とするのが好ましい。このように構成すれば、背景距離画像や属性情報の更新が、手間をかけることなく適正に行える。

この発明によれば、照射光と反射光との位相差の計測によって撮像した距離画像に、撮像されている検知エリア外に位置するオブジェクトを、検知エリア内に位置するオブジェクトとして誤検知するのを抑えることができる。

オブジェクト検知装置の主要部の構成を示すブロック図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は、オブジェクトまでの距離を求める公知の技術を説明する図である。 撮像エリアを説明する図である。 撮像エリアにおける第１の領域と、第２の領域を説明する図である。 判定条件Ａを示す図である。 判定条件Ｂを示す図である。 図７（Ａ）（Ｂ）は、判定条件Ｃを示す図である。 判定条件Ｄを示す図である。 判定条件Ｅを示す図である。 オブジェクト検知処理を示すフローチャートである。 ノイズ判定処理を示すフローチャートである。 オブジェクト候補の種別判定を説明する図である。 背景距離画像更新処理を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施形態であるオブジェクト検知装置について説明する。

図１は、この例にかかるオブジェクト検知装置の主要部の構成を示すブロック図である。オブジェクト検知装置１には、撮像装置１０が接続されている。オブジェクト検知装置１は、接続されている撮像装置１０によって撮像された検知エリアの距離画像、および受光強度画像を処理し、撮像されているオブジェクト（検知エリア内に位置するオブジェクト）を検知する。このオブジェクト検知装置１は、図１に示すように、画像入力部２と、画像処理部３と、背景画像記憶部４と、属性情報記憶部５と、判定条件記憶部６と、出力部７と、を備えている。

オブジェクト検知装置１に接続されている撮像装置１０は、ＴＯＦ（Time OfFlight）センサを有し、撮像エリアの距離画像、および受光強度画像を撮像するものである。具体的には、撮像装置１０は、撮像エリアに赤外光を照射する光源、およびｎ×ｍ個の受光素子をマトリクス状に配置した撮像素子を有する。撮像装置１０は、赤外光を撮像エリアに照射してから、その反射光を受光するまでの時間（飛行時間）を画素毎に計測する。撮像装置１０は、撮像エリアに照射した光と、受光した反射光と、の位相差を計測することにより、飛行時間を得る。撮像装置１０は、画素毎に計測した飛行時間からオブジェクト（照射光を反射したオブジェクトの反射面）までの距離を得る。撮像装置１０は、例えば、１秒間に５〜１０フレーム程度の距離画像の撮像が行える。

公知ではあるが、オブジェクトまでの距離を求める手法を簡単に説明する。光源から照射される光は、発光強度が変調されている。撮像エリアからの反射光を受光する際に伝播距離に応じて変調位相がずれる。光源からの光の一部を受光素子の一部で直接受光することで照射した光の位相をモニタし、反射光として受光した光の位相とのずれを計測する。位相ずれは、図２（Ａ）に示すように、照射した光の変調周期Ｔに対してＴ／２期間ごとにサンプリングした受光信号（Ａ０、Ａ２）と、さらに図２（Ｂ）に示すように、Ｔ／４ずらしたタイミングでサンプリングした受光信号（Ａ１，Ａ３）と、に基づいて伝播距離によって位相のずれ量φを算出する。位相のずれ量φは、
φ＝arctan{（Ａ３−Ａ１）／（Ａ０−Ａ２）}
により算出できる。

また、ここで求めた位相のずれ量φからオブジェクトまでの距離Ｌを求めることができる。オブジェクトまでの距離Ｌは、
Ｌ＝Ｌｍａｘ×φ／２π
により算出できる。ここでＬｍａｘはφ＝２πとなるときの物体までの往復距離（測距可能な最大距離）であり、変調周波数が２０ＭＨｚであればＬｍａｘは７．５ｍ、１０ＭＨｚであれば１５ｍとなる。

ここで、撮像素子について説明する。撮像素子は、上述したようにｎ×ｍ個の受光素子をマトリクス状に配置したものである。この例では、隣接する縦横それぞれ２つずつ（合計４つ）の受光素子を１組とし、これを１画素として扱う。各受光素子は、Ｔ／４期間ごとずらしたサンプリングタイミングで光電変換された電荷を蓄積する。これにより、Ｔ／４期間ごとの蓄積電荷に基づいて、前述のＡ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３の受光信号を得る方式である。なお、他の手法として、２つの受光素子を１画素として扱い、前述のＡ０〜Ａ３の受光信号を得る方式もある。

ここでいう「画素」とは、上述したように、位相のずれまたは距離を求めてオブジェクトを検知するために画像処理を行うときの単位となる受光素子のブロックであり、１つの受光素子であってもよいし、隣接する複数の受光素子（例えば、縦横２ずつの受光素子）で構成されるブロックであってもよい。

撮像装置１０は、前述の照射光の変調の１周期だけの受光電荷では量的に少なすぎるので、露光時間を適宜設定し、その期間に蓄積された電荷量を用いて位相のずれを算出し、距離画像を得る。

また、撮像装置１０は、画素毎に所定期間分（複数周期分）の蓄積電荷を全て集めることにより、画素毎にその画素が受光した反射光の強度（反射光量）を対応付けた受光強度画像を取得することもできる。すなわち、撮像装置１０は、同じ露光タイミング（露光期間)で撮像した撮像エリアの距離画像、および受光強度画像を取得することができる。

なお、撮像装置１０は、レーザ光を照射する光源、反射光を受光する受光素子、および撮像エリア内において光源から照射されたレーザ光を走査する走査部を有する構成のものであってもよい。撮像装置１０は、撮像エリアの距離画像を、位相差を計測することにより撮像する構成のものであれば、その構成は特に制限されない。

画像入力部２には、撮像装置１０が撮像した撮像エリアの距離画像と、受光強度画像が入力される。図３は、撮像装置の撮像エリアを説明する図である。ここでは、撮像装置１０の撮像エリアを駅ホームの端部とした例である。但し、図３は、撮像装置１０によって撮像される距離画像や受光強度画像を示すものではない（便宜的に可視光画像を示している。）。

この例では、撮像装置１０の撮像エリアが、オブジェクトの有無を検知する検知エリアである。但し、撮像装置１０の撮像エリアの一部を検知エリアに設定してもよい。また、検知エリアは、撮像装置１０の測距可能範囲内であり、撮像装置１０の測距可能範囲を超える領域は、検知エリア外である。

画像処理部３は、画像入力部２に入力された撮像エリアの距離画像を処理し、この距離画像に撮像されているオブジェクトを検知する。画像処理部３におけるオブジェクトの検知処理の詳細については後述する。画像処理部３が、この発明で言う、オブジェクト候補抽出部、候補種別判定部、ノイズ判定部、および背景距離画像更新部にかかる構成を有する。また、この画像処理部３が、この発明で言うオブジェクト検知方法を実行する。さらに、画像処理部３は、この発明にかかるオブジェクト検知プログラムをインストールするコンピュータを有する。

背景画像記憶部４は、撮像装置１０の撮像エリアの背景距離画像を記憶する。背景画像記憶部４が記憶する背景距離画像は、適当なタイミングで更新される。背景画像記憶部４が、この発明で言う背景距離画像記憶部に相当する。撮像装置１０によって撮像される撮像エリアの背景距離画像の画素には、測距可能な最大距離Ｌｍａｘ（測距可能範囲Ｌｍａｘ）を超える遠方が撮像される可能性がある画素が存在する。この例では、背景画像記憶部４が記憶する背景距離画像は、測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がある画素の距離は測距可能な最大距離Ｌｍａｘである。また、測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素（図３に示す例では、測距可能範囲内に位置する駅ホームの床面や、駅ホームに設置されている構造物が背景として撮像される画素）の距離は、その画素が対応する背景までの距離である。

属性情報記憶部５は、撮像装置１０によって撮像される撮像エリアの距離画像の画素毎に、その画素が測距可能範囲Ｌｍａｘを超える遠方が撮像される可能性がある画素であるかどうかを対応付けた属性情報を記憶する。上述したように、測距可能範囲Ｌｍａｘは、撮像エリアに照射する照射光の変調周波数によって決まる。図３に示す撮像エリアの場合、図４においてハッチングで示す第２の領域が撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない領域であり、その他の領域（第１の領域）が測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がある領域である。第１の領域内に位置する画素が、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がある画素であり、第２の領域に位置する画素が、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素である。すなわち、属性情報記憶部５が記憶する属性情報は、その画素が第１領域に位置するか、第２の領域に位置するかを示す情報である。

また、上述したように、背景画像記憶部４が記憶する撮像エリアの背景距離画像においては、第１の領域に位置する画素の距離が測距可能範囲Ｌｍａｘである。

判定条件記憶部６は、後述する処理で抽出したオブジェクト候補が、オブジェクトであるか、ノイズであるかを判定する判定条件Ａ〜Ｄと、撮像装置１０が測距可能な範囲を超える遠方が撮像される可能性があるかどうかを判定する判定条件Ｅを記憶している。この判定条件は、以下に示す４つである。
判定条件Ａ：オブジェクト候補が撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含み、且つオブジェクト候補の画素数ｎが第１の閾値画素数ｎ１よりも大きい。
判定条件Ｂ：オブジェクト候補が撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含まず、且つオブジェクト候補の画素数ｎが第２の閾値画素数ｎ２よりも大きい。
判定条件Ｃ：オブジェクト候補が撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含まず、且つオブジェクト候補の画素数ｎが第３の閾値画素数ｎ３（ｎ２＜ｎ３）よりも大きい、または、オブジェクト候補の画素の受光強度の標準偏差δが偏差閾値δｔｈよりも小さい。
判定条件Ｄ：オブジェクト候補が撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含まず、オブジェクト候補の画素の受光強度の平均Ｐａｖｅが第１の受光強度閾値Ｐｔｈ１よりも大きい。
判定条件Ｅ：受光強度が第２の受光強度閾値Ｐｔｈ２よりも大きい。

判定条件Ａは、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含むオブジェクト候補（後述する第２のオブジェクト候補）に対するものであり、判定条件Ｂ、Ｃ、Ｄは、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含まないオブジェクト候補（後述する第１のオブジェクト候補）に対するものである。

図５は、判定条件Ａを示す図である。第１の閾値画素数ｎ１は、距離を変数とする一次関数であり、距離が長くなるにつれて減少する。第１の閾値画素数ｎ１の最小値は、予め定められている。この最小値は、例えば３〜５画素である。図５において、ハッチングで示す領域が、判定条件Ａを満足しない領域である。

図６は、判定条件Ｂを示す図である。第２の閾値画素数ｎ２は、上述した判定条件Ａの第１の閾値画素数ｎ１と同様に、距離を変数とする一次関数であり、距離が長くなるにつれて減少する。第２の閾値画素数ｎ２の最小値も、予め定められている。この最小値は、例えば５〜１０画素である。図６において、ハッチングで示す領域が、判定条件Ｂを満足しない領域である。

なお、第１の閾値画素数ｎ１と、第２の閾値画素数ｎ２とは同じであってもよい。

図７（Ａ）、（Ｂ）は、判定条件Ｃを示す図である。図７（Ａ）は、オブジェクト候補の画素数ｎが第３の閾値画素数ｎ３（ｎ２＜ｎ３）よりも大きいとした判定条件Ｃ−１を示し、図７（Ｂ）は、オブジェクト候補の画素の受光強度の標準偏差δが偏差閾値δｔｈよりも小さいとした判定条件Ｃ−２を示している。第３の閾値画素数ｎ３は、上述した判定条件Ａの第１の閾値画素数ｎ１や、判定条件Ｂの第２の閾値画素数ｎ２と同様に、距離を変数とする一次関数であり、距離が長くなるにつれて減少する。第３の閾値画素数ｎ３の最小値も、予め定められている。例えば第３の閾値画素数ｎ３は、第２の閾値画素数ｎ２よりも常に３〜５画素大きくなるように設定している。図７（Ａ）において、ハッチングで示す領域が、判定条件Ｃ−１を満足しない領域である。また、偏差閾値δｔｈも、図７（Ｂ）に示すように、距離を変数とする一次関数であり、距離が長くなるにつれて減少する。偏差閾値δｔｈの最小値は、予め定められている。この最小値は、例えば５〜８である。図７（Ｂ）において、ハッチングで示す領域が、判定条件Ｃ−２を満足する領域である。

なお、判定条件Ｃ−２は、標準偏差δではなく、分散δ²を用いた条件にしてもよい。

図８は、判定条件Ｄを示す図である。第１の受光強度閾値Ｐｔｈ１は、距離を変数とする一次関数であり、距離が長くなるにつれて減少する。第１の受光強度閾値Ｐｔｈ１の最小値は、予め定められている。この最小値は、撮像装置１０が撮像エリアに照射する正弦波変調光の照度等に応じて定められる。図８において、ハッチングで示す領域が、判定条件Ｄを満足しない領域である。

図９は、判定条件Ｅを示す図である。第２の受光強度閾値Ｐｔｈ２は、距離を変数とする一次関数であり、距離が長くなるにつれて減少する。第２の受光強度閾値Ｐｔｈ２の最小値は、予め定められている。この最小値は、撮像装置１０が撮像エリアに照射する正弦波変調光の照度等に応じて定められる。図９において、ハッチングで示す領域が、判定条件Ｅを満足しない領域である。

なお、図５〜図９において示した、第１の閾値画素数ｎ１、第２の閾値画素数ｎ２、第３の閾値画素数ｎ３、偏差閾値δｔｈ、第１の受光強度閾値Ｐｔｈ１、および第２の受光強度閾値Ｐｔｈ２は一例である。第１の閾値画素数ｎ１、第２の閾値画素数ｎ２、第３の閾値画素数ｎ３、偏差閾値δｔｈ、第１の受光強度閾値Ｐｔｈ１、および第２の受光強度閾値Ｐｔｈ２は、距離よって変化しない一定値にしてもよいし、距離の二次関数等で設定されるものであってもよい。

出力部７は、オブジェクト検知装置１本体におけるオブジェクトの検知結果を出力する。この検知結果は、接続されている警報装置（不図示）に入力される。警報装置は、入力された検知結果に応じた音声メッセージ等を出力する。

以下、この例にかかるオブジェクト検知装置１の動作について説明する。図１０は、オブジェクト検知処理を示すフローチャートである。

オブジェクト検知装置１は、撮像装置１０によって撮像された撮像エリアの距離画像、および受光強度画像が画像入力部２に入力されると（ｓ１）、画像処理部３において入力された撮像エリアの距離画像と背景画像記憶部４に記憶している背景距離画像との差分画像（距離差分画像）を生成する（ｓ２）。

画像処理部３は、ｓ２で生成した差分画像の前景画素を撮像エリアの位置、および測距した距離に基づいてグルーピングすることにより、オブジェクト候補を抽出する（ｓ３）。画像処理部３は、ｓ３で複数のオブジェクト候補を抽出することもあれば、オブジェクト候補を抽出しないこともある。すなわち、ｓ３で抽出されるオブジェクト候補は、１つであるとは限らない。画像処理部３は、ｓ３で抽出したオブジェクト候補毎に、そのオブジェクト候補がノイズであるかどうかを判定するノイズ判定処理を行う（ｓ４）。

図１１は、ｓ４にかかるノイズ判定処理を示すフローチャートである。図１１では、ｓ３で抽出された１つのオブジェクト候補に対するノイズ判定処理を示している。すなわち、ｓ４では、ｓ３で抽出されたオブジェクト候補毎に、図１１に示す処理を行う。

画像処理部３は、処理対象であるオブジェクト候補が撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がある第１のオブジェクト候補であるか、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がない第２のオブジェクト候補であるか、を判定する（ｓ１１）。第１のオブジェクト候補は、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方に位置する場合もあれば、撮像装置１０の測距可能範囲内に位置する場合もある。第２のオブジェクト候補は、撮像装置１０の測距可能範囲内に位置する。

ｓ１１では、処理対象であるオブジェクト候補が、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含まないオブジェクト候補である場合、第１のオブジェクト候補と判定し、それ以外を第２のオブジェクト候補と判定する。具体的には、画像処理部３は、図１２に示すように、全体が第２の領域内に位置するオブジェクト候補Ｘ、および第１の領域と第２の領域とにまたがるオブジェクト候補Ｙを第２のオブジェクト候補と判定し、全体が第１の領域内に位置するオブジェクト候補Ｚを第１のオブジェクト候補と判定する。

画像処理部３は、ｓ１１で第２のオブジェクト候補であると判定すると、このオブジェクト候補が判定条件記憶部６に記憶している判定条件Ａを満足するかどうかを判定する（ｓ１２）。画像処理部３は、判定条件Ａを満足すれば、処理対象のオブジェクト候補をオブジェクトであると判定する（ｓ１３）。反対に、画像処理部３は、判定条件Ａを満足しなければ、処理対象のオブジェクト候補をオブジェクトではなく、ノイズであると判定する（ｓ１４）。

また、画像処理部３は、ｓ１１で第１のオブジェクト候補であると判定すると、このオブジェクト候補が判定条件記憶部６に記憶している判定条件Ｂ、Ｃ、Ｄを全て満足するかどうかを判定する（ｓ１５〜ｓ１７）。ｓ１６では、判定条件Ｃ−１、または判定条件Ｃ−２の少なくとも一方を満足した場合に、判定条件Ｃを満足すると判定する。逆に言えば、判定条件Ｃ−１、および判定条件Ｃ−２の両方を満足しなかった場合に、判定条件Ｃを満足しないと判定する。

画像処理部３は、処理対象のオブジェクト候補が判定条件Ｂ、Ｃ、Ｄを全て満足すると判定すると、ｓ１３で測距可能範囲内に位置するオブジェクトであると判定する。反対に、画像処理部３は、処理対象のオブジェクト候補が判定条件Ｂ、Ｃ、Ｄの少なくとも１つについて満足しないと判定すると、ｓ１４で測距可能範囲内に位置するオブジェクトではなく、ノイズであると判定する。なお、ここでノイズと判定されたオブジェクト候補は、光の乱反射等によるノイズだけに限らず、撮像装置１０の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトである場合もある。

なお、画像処理部３は、判定条件記憶部６に記憶している判定条件Ｂ、Ｃ、Ｄの２つ以上を満足したときに、ｓ１３でオブジェクトであると判定する構成にしてもよいし、判定条件記憶部６に記憶している判定条件Ｂ、Ｃ、Ｄの少なくとも１つを満足したときに、ｓ１３でオブジェクトであると判定する構成にしてもよい。

図１０に戻って、オブジェクト検知装置１は、ｓ４にかかるノイズ判定処理を完了すると、出力部７から今回のオブジェクト検知結果を出力する（ｓ５）。

このように、この例にかかるオブジェクト検知装置１は、撮像装置１０の測距可能範囲を超える位置に存在するオブジェクトを、撮像装置１０の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるとする誤検知を抑えることができる。

次に、背景画像記憶部４が記憶する背景距離画像の更新について説明する。この例にかかるオブジェクト検知装置１は、背景画像記憶部４が記憶する背景距離画像の更新時に、属性情報記憶部５が記憶する属性情報の更新も行う。図１３は、背景距離画像更新処理を示すフローチャートである。

オブジェクト検知装置１は、撮像装置１０が撮像エリア内にオブジェクトが位置していないときに撮像した撮像エリアの距離画像、および受光強度画像の入力を受け付ける（ｓ２１）。

オブジェクト検知装置１は、処理対象の画素を決定する（ｓ２２）。ｓ２２では、以下に示すｓ２３〜ｓ２５にかかる処理を行っていない画素（未処理画素）の中から、選択した１つの画素を処理対象の画素に決定する。

画像処理部３は、処理対象の画素が、判定条件記憶部６に記憶している判定条件Ｅを満足する画素であるかどうかを判定する（ｓ２３）。画像処理部３は、判定条件Ｅを満足する画素であれば、撮像装置１０が測距可能な範囲を超える遠方が撮像される可能性がない第２画素と判定し（ｓ２４）、反対に判定条件Ｅを満足しない画素であれば、撮像装置１０が測距可能な範囲を超える遠方が撮像される可能性がある第１の画素と判定する（ｓ２５）。

画像処理部３は、未処理画素があれば（ｓ２６）、ｓ２２に戻って上記処理を繰り返す。画像処理部３は、未処理画素が無ければ、属性情報を生成し、今回生成した属性情報を属性情報記憶部５に記憶する（ｓ２７）。ｓ２７で生成する属性情報は、画素毎に、ｓ２４、またはｓ２５の判定結果を対応づけたものである。

また、画像処理部３は、背景距離画像を生成し、今回生成した背景距離画像を背景画像記憶部４に記憶する（ｓ２８）。ｓ２８では、ｓ２５で第１画素と判定した画素については、撮像装置１０で測距可能範囲Ｌｍａｘを対応付け、ｓ２４で第２画素と判定した画素については、その画素について今回入力された距離画像において測距されている距離を対応づけた背景距離画像を生成する。

このように、この例にかかるオブジェクト検知装置１は、属性情報記憶部５が記憶する属性情報を自動的に更新できる。すなわち、背景距離画像や属性情報の更新が、手間をかけることなく適正に行える。

なお、属性情報については、オペレータが、図４に示した第１の領域と、第２の領域とを設定することによって、登録できる構成にしてもよい。

１…オブジェクト検知装置
２…画像入力部
３…画像処理部
４…背景画像記憶部
５…属性情報記憶部
６…判定条件記憶部
７…出力部
１０…撮像装置

Claims (11)

1. 撮像装置が検知エリアに正弦波変調光を照射し、前記正弦波変調光と受光した反射光との位相差を計測することにより撮像した、前記検知エリアの距離画像を入力する画像入力部と、
   前記検知エリアの距離画像の画素毎に、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素であるかどうかを対応づけた属性情報を記憶する属性情報記憶部と、
   前記検知エリアの背景距離画像を記憶する背景距離画像記憶部と、
   前記画像入力部に入力された前記検知エリアの距離画像と、前記背景距離画像記憶部が記憶する前記検知エリアの背景距離画像と、の距離差分画像を生成し、撮像されているオブジェクト候補を抽出するオブジェクト候補抽出部と、
   前記属性情報記憶部が記憶する各画素の属性情報を用いて、前記オブジェクト候補抽出部が抽出したオブジェクト候補が、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がある第１のオブジェクト候補であるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がない第２のオブジェクト候補であるかを判定する候補種別判定部と、
   前記候補種別判定部によって判定された前記第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトであるかを判定するノイズ判定部と、を備えたオブジェクト検知装置。
2. 前記検知エリア内にオブジェクトが位置していないときに、前記撮像装置が撮像した前記検知エリアの距離画像を用いて、前記背景距離画像記憶部が記憶する前記検知エリアの背景距離画像を更新するとともに、前記属性情報記憶部が記憶する前記属性情報を更新する背景距離画像更新部を備えた、請求項１に記載のオブジェクト検知装置。
3. 前記ノイズ判定部は、前記第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトであるかを、この第１のオブジェクト候補の距離と画素数を用いて判定する、請求項１、または２に記載のオブジェクト検知装置。
4. 前記画像入力部には、前記撮像装置が前記検知エリアの距離画像と同じタイミングで撮像した前記検知エリアの受光強度画像も入力され、
   前記ノイズ判定部は、前記第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトであるかを、この第１のオブジェクト候補にかかる画素の受光強度のばらつきを示す分散にかかる値を用いて判定する、請求項１〜３のいずれかに記載のオブジェクト検知装置。
5. 前記ノイズ判定部は、前記第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトであるかを、この第１のオブジェクト候補にかかる画素の受光強度を用いて判定する、請求項４に記載のオブジェクト検知装置。
6. 前記画像入力部には、前記撮像装置が前記検知エリアの距離画像と同じタイミングで撮像した前記検知エリアの受光強度画像も入力され、
   前記ノイズ判定部は、前記第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトであるかを、この第１のオブジェクト候補にかかる画素の受光強度を用いて判定する、請求項１〜３のいずれかに記載のオブジェクト検知装置。
7. 前記ノイズ判定部は、前記候補種別判定部によって判定された前記第２のオブジェクト候補について、この第２のオブジェクト候補の画素数を用いて、前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるかどうかを判定する、請求項１〜６のいずれかに記載のオブジェクト検知装置。
8. 前記候補種別判定部は、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含まないオブジェクト候補を、前記第１のオブジェクト候補であると判定する、請求項１〜７のいずれかに記載のオブジェクト検知装置。
9. 前記候補種別判定部は、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素を含むオブジェクト候補を、前記第２のオブジェクト候補であると判定する、請求項１〜８のいずれかに記載のオブジェクト検知装置。
10. 画像入力部に入力された検知エリアの距離画像であって、撮像装置が検知エリアに正弦波変調光を照射し、前記正弦波変調光と受光した反射光との位相差を計測することにより撮像した距離画像と、背景距離画像記憶部が記憶する前記検知エリアの背景距離画像と、の距離差分画像を生成し、撮像されているオブジェクト候補を抽出するオブジェクト候補抽出ステップと、
    属性情報記憶部が各画素について記憶する、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素であるかどうかを対応づけた属性情報を用いて、前記オブジェクト候補抽出ステップで抽出したオブジェクト候補が、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がある第１のオブジェクト候補であるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がない第２のオブジェクト候補であるかを判定する候補種別判定ステップと、
    前記候補種別判定ステップによって判定された前記第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトであるかを判定するノイズ判定ステップと、を備えたオブジェクト検知方法。
11. 画像入力部に入力された検知エリアの距離画像であって、撮像装置が検知エリアに正弦波変調光を照射し、前記正弦波変調光と受光した反射光との位相差を計測することにより撮像した距離画像と、背景距離画像記憶部が記憶する前記検知エリアの背景距離画像と、の距離差分画像を生成し、撮像されているオブジェクト候補を抽出するオブジェクト候補抽出ステップと、
    属性情報記憶部が各画素について記憶する、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方が撮像される可能性がない画素であるかどうかを対応づけた属性情報を用いて、前記オブジェクト候補抽出ステップで抽出したオブジェクト候補が、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がある第１のオブジェクト候補であるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置する可能性がない第２のオブジェクト候補であるかを判定する候補種別判定ステップと、
    前記候補種別判定ステップによって判定された前記第１のオブジェクト候補について、この第１のオブジェクト候補が前記撮像装置の測距可能範囲内に位置するオブジェクトであるか、前記撮像装置の測距可能範囲を超える遠方に位置するオブジェクトであるかを判定するノイズ判定ステップと、をコンピュータに実行させるオブジェクト検知プログラム。

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