JP2874574B2 - レーザ計測方法及び計測装置 - Google Patents

レーザ計測方法及び計測装置

Info

Publication number
JP2874574B2
JP2874574B2 JP6319412A JP31941294A JP2874574B2 JP 2874574 B2 JP2874574 B2 JP 2874574B2 JP 6319412 A JP6319412 A JP 6319412A JP 31941294 A JP31941294 A JP 31941294A JP 2874574 B2 JP2874574 B2 JP 2874574B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
laser
reflectance
laser beam
display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6319412A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08160137A (ja
Inventor
哲夫 細川
一光 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP6319412A priority Critical patent/JP2874574B2/ja
Publication of JPH08160137A publication Critical patent/JPH08160137A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2874574B2 publication Critical patent/JP2874574B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を利用して対象
物の存在を確認し、或いは対象物までの距離を計測する
ための装置に関し、特にヘリコプターに搭載して電線等
の障害物を認識するために用いて好適なレーザ計測方法
及び計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、ヘリコプタ等の航空機で
は、その運航に際して木や送電線等の物体が障害物とな
るために、これらの物体の位置や物体までの距離を正確
に計測することが必要となる。このような計測を行う場
合、従来では、二次元走査した電波を利用して物体に対
する三次元情報を得て、これに基づいて物体までの距離
やその位置を確認することが行われている。例えば、特
開平4−248307号公報に記載されているレーダ装
置では、電波を物体に向けて発射し、その反射電波を受
信し、これをコンピュータ解析することで物体の位置や
距離の計測を行っている。
【0003】しかしながら、このレーダ装置では電波を
利用するために、電波の利用ができない場合、或いは強
電界の地域では物体の計測を正確に行うことができない
という問題がある。また、電波の反射から得られたデー
タを全て電気処理して物体を確認するため、その処理の
アルゴリズムが複雑になるとともに、処理量が膨大なも
のとなり、コンピュータの処理能力と関係して航空機の
速度に見合った迅速な計測を行うことが難しいという問
題もある。
【0004】このため、近年ではレーザ光を利用して物
体の計測を行うことが考えられている。即ち、レーザ光
を物体に向けて二次元走査し、その反射光を検出するこ
とで三次元情報を得て、物体の位置や物体までの距離を
計測する方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
光は微細な径寸法のビームを照射しても、その径寸法の
低減には限りがあるため、レーザビーム径よりも小さな
物体、例えば電線にレーザビームが投射されたときに
は、十分な反射光が得られないために、電線の検出を見
落とすおそれがあり、特にヘリコプタの運航時において
高圧送電線を見落としたときには極めて危険なものとな
る。
【0006】また、レーザ光を利用した計測では、計測
された物体を光ドットにより表示器に表示させている
が、電線のように細い物体では光ドットが単に線状に連
続する状態に表示されるのみであるため、目立ち難く、
使用者が電線を見落とすおそれがある。このため、従来
では、例えば特開平3−251780号公報、特開平1
−61681号公報等において、物体の色を相違させる
ことで、注目する物体を目立ち易くし、その見落としを
防止するものが提案されている。
【0007】しかしながら、この方式では、計測された
物体の三次元情報に基づいてのみ色に変化を付けている
ために、計測された物体のうち注目すべき物体、例えば
電線を抽出してその色を目立つ色に処理するためのアル
ゴリズムが極めて複雑なものとなる上に、その物体が注
目すべき物体であるか否かの判断処理の時間が長くかか
り、前記したようにヘリコプタの速度との関係から迅速
な表示を行うことが難しいという問題がある。
【0008】
【発明の目的】本発明の目的は、特に電線等の微細な物
体の位置や距離の計測とその表示を迅速にしかも正確に
行うことを可能にしたレーザ計測方法及び計測装置を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ計測方法
は、対象となる物体に対してレーザ光を射出し、物体で
反射されたレーザ光を受光し、前記レーザ光の射出時と
受光時との時間差から物体までの距離を算出し、かつ前
記受光レーザ光の強度と前記物体までの距離とから物体
の反射率を算出し、前記算出された距離の3乗に基づい
て算出された反射率が所定の範囲に入るもののみを選別
して物体を計測することを特徴とする。そして、計測さ
れた物体のうち、反射率が所定値以下の物体を他の物体
よりも目立つように表示を行う。
【0010】本発明のレーザ計測装置は、対象となる物
体に対してレーザ光を射出する手段と、物体で反射され
たレーザ光を受光する手段と、前記射出したレーザ光と
受光したレーザ光との時間差から物体までの距離を算出
する手段と、前記受光手段から出力されるレーザ光の強
度と前記物体までの距離算出手段からの距離とに基づい
て物体の反射率を算出する手段と、前記算出された距離
の3乗に基づいて算出された反射率が所定の範囲に入る
もののみを選別して物体を認識する処理を行う手段とを
備える。
【0011】更に、本発明では、反射率が所定値以下の
特定の物体を他の物体よりも目立つように、その物体の
色彩を他の物体と異なる色彩として表示する表示手段を
備える。また、この表示手段は、特定の物体が近接され
たときに、その距離に応じて表示色や表示寸法を変化さ
せ、あるいは特定の記号を付すして表示を行うように機
能される。
【0012】
【作用】レーザ光のビーム径に対して微小な面積比とな
る物体では、その反射率が低い値として算出されるた
め、電線等のような物体の反射率は距離の3乗に基づい
て算出された反射率となり、これは山や林等の物体の反
射率である距離の2乗に基づいて算出された反射率とは
異なる値として算出され、その位置や距離等が計測でき
る。そして、この反射率の算出結果に基づいて表示部で
の表示を行い、特定の反射率の物体を目立つような表示
を行えば、例えば反射率の低い物体が目立つような表示
を行えば、電線等を際立って目立つ表示を行うことが可
能となる。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明のレーザ計測装置の全体構成を示す
ブロック図である。レーザ発振器1から射出されたレー
ザ光は送受信光学系2により所定の拡がり角のレーザビ
ームとされた後、光走査装置3により空間に射出され
る。このレーザ光が物体Aに投射されると、レーザ光は
反射されて光走査装置3を再び経て送受信光学系2に入
射される。送受信光学系2にて集光されたレーザ光は、
光検出器4にて電気信号に変換される。距離算出回路5
は、光検出器4の出力である電気信号の到達時間を検知
し、レーザ光の射出から受光までの時間を算出し、これ
から物体までの時間を算出し、この時間とレーザ光の光
速度とに基づいて物体までの距離を計測する。
【0014】また、前記レーザ計測装置には、反射率算
出回路6が備えられ、光検出器4において検出された電
気信号のレベルと、前記距離算出回路5において算出さ
れた物体までの距離とに基づいて物体における反射光の
強さを算出する。そして、処理回路7においては、前記
距離算出回路5と反射率算出回路6の各出力と、予め記
憶されている距離・反射率情報メモリ8からのメモリ情
報に基づいて物体の種類やその位置等を計測する。そし
て、この計測結果に基づいて表示部9を駆動し、この表
示部9においては計測した物体Aの種類毎にそれぞれ異
なる色を割り当てて表示を行う。
【0015】即ち、一般に物体Aに当たったレーザ光が
反射されて送受信光学系2において検出されたときのレ
ーザ光の強さは、物体までの距離の2乗に反比例し、物
体の反射率に比例したものとなる。したがって、距離算
出回路5において距離は正確に計測されるため、反射率
算出回路6では光検出器4からの信号の強さから物体の
反射率が算出できる。
【0016】ここで、各種の物質の反射率を考えた場
合、反射率の高いものは数十パーセントであり、逆に低
いものでも数パーセントの反射率を有している。したが
って、鏡面反射等により反射光が特定の方向にのみ反射
される場合を除き、一般に照射されたレーザビームより
大きな物体からの反射は少なくとも1〜2%はあり、極
端に低い値を示すことはない。一方、図2に示すよう
に、レーザビーム11の面積に比較して僅かな面積しか
有さない線状の物体Bでは、仮に反射率が百パーセント
としても反射するレーザ光の割合は面積比分であり、通
常はそれより大幅に小さい値となる。
【0017】仮に、1m径に広がったレーザビームの中
に太さ1cmの電線が横切った場合、横切る位置によっ
て異なるが大凡の面積比は1/100であり、反射の割
合はそれよりも小さくなる。実際の電線の太さは更に太
いものがあるが、平面的な物体とは異なりレーザビーム
と到来方向に垂直に近い部分の割合が少ないので、実効
反射面積比を考えると、ほぼこの程度の反射割合と考え
てよく、大きな物体からの反射では考えられない1%以
下の反射率として算出される。
【0018】したがって、ヘリコプタ等において電線等
を計測する場合には、前記したように物体からの反射光
を検知し、物体までの距離を計測した上でこれを利用し
て物体の反射率を求め、この反射率が1%以下の物体を
電線として認識し、これを表示部に表示することで電線
を計測し、安全な航行が可能とされる。
【0019】そして、この表示においては、危険対象物
である電線を山や林等の背景に対して強調して表示する
ことが好ましく、例えば電線のみを背景に対して顕著な
色彩で表示することにより使用者(操縦者)にとって電
線が容易に識別できるようになる。
【0020】ところで、レーザ光の物体からの反射光を
受光する場合は、通常ビーム径よりも大きな物体の場合
は距離の2乗に逆比例し、物体がビーム径より小さくな
る領域では4乗に逆比例する。また、線状の物体の場
合、線径方向についてはビーム径より遙かに小さくなる
が、線長方向はビーム径よりも長いので3乗に逆比例し
た光量を受光することになる。
【0021】したがって、この例では、物体までの距離
の3乗を基準とし、距離2乗に基づいて算出した反射率
の値が所定値の範囲に入らないが、距離3乗に基づいて
算出した反射率の値が所定の範囲に入るもののみを選別
することにより、複雑な識別手段を用いずに電線等を識
別することができる。当然のことながら物体の反射率に
は差があるが、面積比に対応した差(比)に比べると小
さいので、検出限界レベルにある程度の幅を持たせれ
ば、反射率に差が合っても前記条件を満足する計測を行
うことは可能となる。距離の3乗に対応した算出は、回
路の時定数等を適当に選定することにより容易に実現し
得る。
【0022】なお、厳密に言うと、レーザ光を発射した
ものが戻ってくるのは物体からの反射だけでなく、大気
の分子やエアロゾル等の散乱光もある。しかし、これは
1m当たり10-6のレベルであり、物体からの反射光に
比べると極めて弱いので容易に識別し得る。
【0023】一方、ヘリコプタが電線等に接近するにつ
れてレーザビームの大きさに比して電線等の実効面積が
増大すると反射の割合も増加し距離2乗に基づいて算出
した結果によっても検知してしまい、誤った計測を行う
おそれがある。そのため、距離算出回路で計測された距
離情報を加味した認識を行うことで、誤計測を回避す
る。例えば、図3(a)のように、物体Cとの距離が近
いものほど目立つ色としたり、ある範囲以内に近づいた
場合は色表示の面積を大きく、即ち線の太さを太くす
る。
【0024】あるいは、図3(b)のように、距離の3
乗に基づいて算出されたものは、距離に関係なくアスタ
リスクマーク(*)等で表示する等の工夫をする。使用
者は距離の3乗に基づいて算出された物体をアスタリス
ク表示によって知ることにより、比較的遠方での電線等
が確認できるとともに、近距離に接近した際にはその距
離が危険度に対応する色により判り、また実際の太さよ
り太く表示されたことにより危険度合いが明瞭に判るの
で対応も容易となる。
【0025】その際、距離と色の関係は固定せず、航空
機等の速度に応じて変化させ、危険度と色の関係を一定
にすることも可能である。
【0026】この装置の反射率算出機能の応用として、
地質等の差異を反射率の差として表示すれば、地質調査
や資源探査への応用も可能である。この場合は、電線等
の検知とは異なり、レーザビーム全体が反射されるの
で、反射率は反射面積比ではなく、文字通り物体の反射
率であり、地質その他が異なれば差異を生じる。同じ地
質でも水を含むか否かによっても反射率が大きく変化す
るので、水を多く含み過ぎて崩壊しそうな地点を事前に
予測するのには、距離計測機能との併用により大きな威
力を発揮する。
【0027】また、可視光での反射率の差異はカメラ等
でも識別できる場合もあるが、光線の状態で変化した
り、陰影を生じたりする場合もあり、絶対値測定はでき
ない。また、レーザ光の波長は可視光と異なる場合もあ
り、これにより異なる波長領域での反射率の差異を知る
ことも可能となる。
【0028】また、操縦者に対しては、背景となるもの
が距離に応じた色または反射率に応じた色で表示された
画面は必ずしも見易いものではない。したがって、本発
明の装置で検知して強調すべきものと判断して特殊な記
号や明るい色で表示すべきとした物体以外は、別に設け
た撮像装置からの画像を表示し、それに強調すべき記号
や太く表示した明るい色を重畳する等の手段を用いる場
合もある。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明の計測方法
は、物体に対して投射したレーザ光の射出時と受光時と
の時間差から物体までの距離を算出し、かつ受光レーザ
光の強度と物体までの距離とから物体の反射率を算出
し、前記算出された距離の3乗に基づいて算出された反
射率が所定の範囲に入るもののみを選別して物体を計測
しているので、電線等の線状物体をも正確に計測するこ
とが可能となる。また、計測された物体のうち、反射率
所定範囲に入る物体を他の物体よりも目立つように表
示を行うことで、電線等の線状物体を他の物体に対して
極めて目立つ表示を行うことができる。
【0030】また、本発明の計測装置は、対象となる物
体に対して射出したレーザ光と受光したレーザ光との時
間差から物体までの距離を算出する手段と、受光したレ
ーザ光の強度と物体までの距離距離とに基づいて物体の
反射率を算出する手段と、前記算出された距離の3乗に
基づいて算出された反射率が所定の範囲に入るもののみ
を選別して物体を認識する処理を行う手段とを備えてい
るので、電線等の反射率の値が小さく算出される物体を
正確に計測することができる。
【0031】更に、本発明では、反射率が所定値以下の
特定の物体を他の物体よりも目立つように、その物体の
色彩を他の物体と異なる色彩として表示する表示手段を
備えることで、電線等を山や林等の他の物体に対して極
めて目立つ状態で表示することができ、ヘリコプタ等の
操縦者が直ちに危険物である電線等を確認することがで
きる。
【0032】また、表示手段は、特定の物体が近接され
たときに、その距離に応じて表示色や表示寸法を変化さ
せ、あるいは特定の記号を付すして表示を行うように機
能されることで、更に危険物を際立って目立たせること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ計測装置の一実施例のブロック
構成図である。
【図2】線状物体にレーザビームが投射された状態を示
す図である。
【図3】電線を目立つように表示した例を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
1 レーザ発振器 2 送受信光学系 3 光走査装置 4 光検出器 5 距離算出回路 6 反射率算出回路 7 処理回路 8 距離・反射率情報メモリ 9 表示部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象となる物体に対してレーザ光を射出
    し、前記物体で反射されたレーザ光を受光し、前途射出
    したレーザ光と受光したレーザ光とに基づいて前記物体
    の計測を行うレーザ計測方法において、前記レーザ光の
    射出時と受光時との時間差から前記物体までの距離を算
    出し、かつ前記受光レーザ光の強度と前記物体までの距
    離とから前記物体の反射率を算出し、前記算出された距
    離の3乗に基づいて算出された反射率が所定の範囲に入
    るもののみを選別して前記物体を計測することを特徴と
    するレーザ計測方法。
  2. 【請求項2】 計測された物体のうち、反射率が前記所
    定の範囲に入る物体を他の物体よりも目立つように表示
    する請求項1のレーザ計測方法。
  3. 【請求項3】 対象となる物体に対してレーザ光を射出
    する手段と、前記物体で反射されたレーザ光を受光する
    手段と、前記射出したレーザ光と受光したレーザ光との
    時間差から前記物体までの距離を算出する手段と、前記
    受光手段から出力されるレーザ光の強度と前記物体まで
    の距離算出手段からの距離とに基づいて物体の反射率を
    算出する手段と、前記算出された距離の3乗に基づいて
    算出された反射率が所定の範囲に入るもののみを選別し
    て前記物体を認識する処理を行う手段とを備えることを
    特徴とするレーザ計測装置。
  4. 【請求項4】 反射率が前記所定の範囲に入る物体を他
    の物体よりも目立つように、その物体の色彩を他の物体
    と異なる色彩として表示する表示手段を備える請求項3
    のレーザ計測装置。
  5. 【請求項5】 前記表示手段は、特定の物体が近接され
    たときに、その距離に応じて特定の物体の表示色や表示
    寸法を変化させ、あるいは特定の記号を付して表示を行
    機能を備える請求項4のレーザ計測装置。
JP6319412A 1994-11-30 1994-11-30 レーザ計測方法及び計測装置 Expired - Lifetime JP2874574B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6319412A JP2874574B2 (ja) 1994-11-30 1994-11-30 レーザ計測方法及び計測装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6319412A JP2874574B2 (ja) 1994-11-30 1994-11-30 レーザ計測方法及び計測装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08160137A JPH08160137A (ja) 1996-06-21
JP2874574B2 true JP2874574B2 (ja) 1999-03-24

Family

ID=18109911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6319412A Expired - Lifetime JP2874574B2 (ja) 1994-11-30 1994-11-30 レーザ計測方法及び計測装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2874574B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4611412B2 (ja) * 2008-10-27 2011-01-12 富士フイルム株式会社 カメラ及び画像入力方法
JP5283516B2 (ja) * 2009-01-09 2013-09-04 シャープ株式会社 光学デバイス、この光学デバイスを用いた物体検出方法及び電子機器
JP6635382B2 (ja) * 2013-12-25 2020-01-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 画像出力装置、画像出力方法及び画像出力システム
JP6454524B2 (ja) * 2014-12-01 2019-01-16 株式会社キーエンス エリア監視センサ
US11592524B2 (en) 2018-11-02 2023-02-28 Waymo Llc Computation of the angle of incidence of laser beam and its application on reflectivity estimation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0420892A (ja) * 1990-05-15 1992-01-24 Fujitsu Ltd レーザ距離測定方式
JPH04152285A (ja) * 1990-10-16 1992-05-26 Furuno Electric Co Ltd レーダー装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08160137A (ja) 1996-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200319338A1 (en) Systems and methods for efficient multi-return light detectors
US10473763B2 (en) LiDAR scanner
US5118180A (en) Method and apparatus for determining the range of vision of a motor vehicle driver upon encountering fog or other obstacle
US9842478B2 (en) Smoke and fire detector
Hasirlioglu et al. Reproducible fog simulation for testing automotive surround sensors
FR2590681A1 (fr) Systeme de localisation d'un objet muni d'au moins une mire passive.
US5889582A (en) Image-directed active range finding system
EP3296719A1 (en) Gas concentration measurement device
CN109631782A (zh) 用于测量桥梁间隙的系统和方法
US5424823A (en) System for identifying flat orthogonal objects using reflected energy signals
JP2874574B2 (ja) レーザ計測方法及び計測装置
US20210364280A1 (en) Road surface area detection device, road surface area detection system, vehicle, and road surface area detection method
EP3640670A1 (en) Multiple-pulses-in-air laser scanning system with ambiguity resolution based on range probing and 3d point analysis
JP5511196B2 (ja) 後方乱気流検出装置
US10228812B2 (en) Device for assisting in the detection of objects placed on the ground from images of the ground taken by a wave reflection imaging device
US20210003676A1 (en) System and method
CN114578316B (zh) 确定点云中鬼影点的方法、装置、设备及存储介质
JPH0511052A (ja) 車両搭載型障害物検出装置
JP3399104B2 (ja) 先行車検出装置及び接近警報装置
US11899109B2 (en) Laser scanning sensor
US11402492B2 (en) Surroundings detection system for motor vehicles
Doneus et al. Terrestrial waveform laser scanning for documentation of cultural heritage
Pfennigbauer et al. Detection of concealed objects with a mobile laser scanning system
KR101534618B1 (ko) 유징탐지 신뢰성 향상방법 및 이를 이용하는 유징탐지장치
US20230146935A1 (en) Content capture of an environment of a vehicle using a priori confidence levels