JP3010610B2 - 空間フィルタを用いた移動距離測定法 - Google Patents
空間フィルタを用いた移動距離測定法Info
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- JP3010610B2 JP3010610B2 JP4122406A JP12240692A JP3010610B2 JP 3010610 B2 JP3010610 B2 JP 3010610B2 JP 4122406 A JP4122406 A JP 4122406A JP 12240692 A JP12240692 A JP 12240692A JP 3010610 B2 JP3010610 B2 JP 3010610B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空間フィルタを用い移
動物体の移動距離を測定する方法に関し、特に移動距離
の測定範囲の拡大に係るものである。
動物体の移動距離を測定する方法に関し、特に移動距離
の測定範囲の拡大に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】位相直交形空間フィルタ（以下、単に
「空間フィルタ」という。）を用いた移動距離の測定
は、図１に示すような測定装置が使用されている。すな
わち、路面からの反射光を、移動物体（図示せず）の下
面に取り付けられている光学系（レンズ）１、及び移動
物体の進行方向に沿って配列されたｎ個の画素のＣＣＤ
ラインセンサ２とからなるカメラ３によって検出し、所
定の周期でサンプリングし読出回路４で読出しＡ／Ｄ
変換して路面の明暗パターンに応じたデータ信号Ｄiを
得、そのデータ信号Ｄiの各デ−タと荷重関数６（Ｃi：
余弦荷重関数、Ｓi：正弦荷重関数）との積和演算をし
て空間周波数成分を抽出し、その前回サンプリングの積
和演算値と今回サンプリングの積和演算値から、位相演
算部７において図２に示すような位相空間上における前
回検出ベクトルＺ1,及び今回検出ベクトルＺ2 を求め、
移動物体の移動距離に比例したベクトルＺ1とＺ2との位
相移動角Δφから、実際の移動距離Ｘ(m)を求めるもの
である。
「空間フィルタ」という。）を用いた移動距離の測定
は、図１に示すような測定装置が使用されている。すな
わち、路面からの反射光を、移動物体（図示せず）の下
面に取り付けられている光学系（レンズ）１、及び移動
物体の進行方向に沿って配列されたｎ個の画素のＣＣＤ
ラインセンサ２とからなるカメラ３によって検出し、所
定の周期でサンプリングし読出回路４で読出しＡ／Ｄ
変換して路面の明暗パターンに応じたデータ信号Ｄiを
得、そのデータ信号Ｄiの各デ−タと荷重関数６（Ｃi：
余弦荷重関数、Ｓi：正弦荷重関数）との積和演算をし
て空間周波数成分を抽出し、その前回サンプリングの積
和演算値と今回サンプリングの積和演算値から、位相演
算部７において図２に示すような位相空間上における前
回検出ベクトルＺ1,及び今回検出ベクトルＺ2 を求め、
移動物体の移動距離に比例したベクトルＺ1とＺ2との位
相移動角Δφから、実際の移動距離Ｘ(m)を求めるもの
である。
【０００３】 Ｘ＝（Ｌ／ｆ）×（１／2π）×Δφ ……………‥ Ｌ：視野（ＣＣＤ画素数ｎ×１画素分の長さ）（ｍ） ｆ：空間周波数（視野Ｌ内の波数） Δφ：位相移動角(rad)
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の空間フィルタを
用いた移動距離測定法は、上式から明らかのように、
その測定範囲は視野(Ｌ)と空間周波数(ｆ)で決まること
がわかる。また空間フィルタの測定範囲は正負両方向で
あるから、特に高速移動時においては、図３に示すよう
に位相移動角Δφ正方向でπ(rad)を越えると、逆方向
（負方向）に移動したものとみて誤った位相移動角Δ
φ’を検出してしまい誤測定となるので位相移動角Δφ
で測定できる移動位相範囲も空間周波位相角の −π〜
π である。
用いた移動距離測定法は、上式から明らかのように、
その測定範囲は視野(Ｌ)と空間周波数(ｆ)で決まること
がわかる。また空間フィルタの測定範囲は正負両方向で
あるから、特に高速移動時においては、図３に示すよう
に位相移動角Δφ正方向でπ(rad)を越えると、逆方向
（負方向）に移動したものとみて誤った位相移動角Δ
φ’を検出してしまい誤測定となるので位相移動角Δφ
で測定できる移動位相範囲も空間周波位相角の −π〜
π である。
【０００５】したがって、空間フィルタを用いた移動距
離測定法における測定可能な移動距離範囲は、空間周波
数(ｆ)の波長で決まることになり、位相移動角を位相角
の−π〜πの範囲内で、移動距離範囲を拡大するために
は、上式からみて視野Ｌを大きくするか、空間周波数
（ｆ）を小さくすればよいことがわかる。
離測定法における測定可能な移動距離範囲は、空間周波
数(ｆ)の波長で決まることになり、位相移動角を位相角
の−π〜πの範囲内で、移動距離範囲を拡大するために
は、上式からみて視野Ｌを大きくするか、空間周波数
（ｆ）を小さくすればよいことがわかる。
【０００６】しかしながら、視野Ｌを拡げるにはハード
ウェアの構成から限度があり、また空間周波数ｆを小さ
くすることも限度があるので、誤測定なしに移動距離の
測定範囲を拡大することは困難である。
ウェアの構成から限度があり、また空間周波数ｆを小さ
くすることも限度があるので、誤測定なしに移動距離の
測定範囲を拡大することは困難である。
【０００７】本発明は、以上の点に鑑み、ＣＣＤライン
センサの視野（Ｌ）及び空間周波数（ｆ）を変えること
なく、移動距離の測定範囲を拡大することができる空間
フィルタを用いた移動距離測定法を得るものである。
センサの視野（Ｌ）及び空間周波数（ｆ）を変えること
なく、移動距離の測定範囲を拡大することができる空間
フィルタを用いた移動距離測定法を得るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段・作用】図１に示す空間フ
ィルタ演算装置において、路面の明暗パターンに基づく
データ信号Ｄiの各データ値と積和演算される荷重関数
（Ｃi：余弦荷重関数、Ｓi：正弦荷重関数）を、前回サ
ンプリング時における荷重関数（図５、Ｂ）から適切な
位相角Θだけ移動させた荷重関数（図５、Ｃ）として、
図４に示すように前回検出ベクトルＺ1及び今回検出ベ
クトルＺ2'を得、その相対的位相移動角Δφ'を検出す
る。
ィルタ演算装置において、路面の明暗パターンに基づく
データ信号Ｄiの各データ値と積和演算される荷重関数
（Ｃi：余弦荷重関数、Ｓi：正弦荷重関数）を、前回サ
ンプリング時における荷重関数（図５、Ｂ）から適切な
位相角Θだけ移動させた荷重関数（図５、Ｃ）として、
図４に示すように前回検出ベクトルＺ1及び今回検出ベ
クトルＺ2'を得、その相対的位相移動角Δφ'を検出す
る。
【０００９】その時の実際の移動距離Ｘは、 Ｘ＝（Ｌ／ｆ）×（１／2π）×（Θ＋Δφ') …… Ｌ：視野（ＣＣＤ画素数ｎ×１画素分の長さ)（m） ｆ：空間周波数（視野Ｌ内の波数） Θ：荷重関数の移動位相角(rad) Δφ'：検出された相対位相移動角（rad) （Θ＋Δφ')：実際の位相移動角(rad) となる。すなわち、検出された相対的位相移動角Δφ'
で、荷重関数を移動しない場合の位相移動角Δφ（Δφ
＝Θ＋Δφ'）に相当した移動距離を算出、測定するこ
とができる。
で、荷重関数を移動しない場合の位相移動角Δφ（Δφ
＝Θ＋Δφ'）に相当した移動距離を算出、測定するこ
とができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳しく
説明する。
説明する。
【００１１】図１は、本発明の移動距離測定方法が適用
される空間フィルタ演算装置の実施例を示すものであ
る。
される空間フィルタ演算装置の実施例を示すものであ
る。
【００１２】図１では示す空間フィルタ演算装置におい
て、光学系（レンズ）１及び移動方向に沿って配列され
たｎ個の画素のＣＣＤラインセンサ２からなる視野Ｌ
（視野Ｌ＝ＣＣＤ画素数ｎ×１画素の長さ）を有するカ
メラ３によって、路面の明暗（図５、Ｄ）に応じた反射
信号が検出される。検出された反射信号は所定の周期で
サンプリングされ読出回路４で読出され、Ａ／Ｄ変換器
５を介して路面の明暗パターンに応じたデ−タ信号Ｄi
（デ−タＤ1,Ｄ2………Ｄn 、ｎ：画素数）に変換され
る。一方、空間フィルタとしての透過率分布を模擬する
空間荷重関数（Ｃi：余弦荷重関数、Ｓi：正弦荷重関
数）は、図５に示すように空間周波数の余弦関数，正弦
関数（図５、Ａ）とハニング関数（図５、Ｂ）との積で
得られる。
て、光学系（レンズ）１及び移動方向に沿って配列され
たｎ個の画素のＣＣＤラインセンサ２からなる視野Ｌ
（視野Ｌ＝ＣＣＤ画素数ｎ×１画素の長さ）を有するカ
メラ３によって、路面の明暗（図５、Ｄ）に応じた反射
信号が検出される。検出された反射信号は所定の周期で
サンプリングされ読出回路４で読出され、Ａ／Ｄ変換器
５を介して路面の明暗パターンに応じたデ−タ信号Ｄi
（デ−タＤ1,Ｄ2………Ｄn 、ｎ：画素数）に変換され
る。一方、空間フィルタとしての透過率分布を模擬する
空間荷重関数（Ｃi：余弦荷重関数、Ｓi：正弦荷重関
数）は、図５に示すように空間周波数の余弦関数，正弦
関数（図５、Ａ）とハニング関数（図５、Ｂ）との積で
得られる。
【００１３】そして、図２で示す移動物体（図示なし）
の移動距離に対応する位相空間上のベクトルＺ1,Ｚ2の
位相移動角Δφを求めるために、まず前回検出のデ−タ
信号Ｄiと荷重関数Ｃi,Ｓiの積和演算を行ない前回検出
の位相ベクトルＺ1の実数値Ｒe1，及び虚数値Ｉm１を求
める。
の移動距離に対応する位相空間上のベクトルＺ1,Ｚ2の
位相移動角Δφを求めるために、まず前回検出のデ−タ
信号Ｄiと荷重関数Ｃi,Ｓiの積和演算を行ない前回検出
の位相ベクトルＺ1の実数値Ｒe1，及び虚数値Ｉm１を求
める。
【００１４】 Ｒe１＝Ｄ1・Ｃ1 ＋Ｄ2・Ｃ2 ＋‐‐‐‐＋Ｄn・Cn Ｉm１＝Ｄ1・Ｓ1 ＋Ｄ2・Ｓ2 ＋‐‐‐‐＋Ｄn・Sn ……… 次に、移動物体が移動し、今回検出のデ−タ信号Ｄi'と
荷重関数Ｃｉ，Ｓｉの積和演算を行ない今回検出の位相
ベクトルＺ2 の実数値Ｒe2 及び虚数値Ｉm2 を求める。 Ｒe2 ＝Ｄ1'・Ｃ1 ＋Ｄ2'・Ｃ2 ＋‐‐‐‐＋Ｄn'・Cn Ｉm2 ＝Ｄ1'・Ｓ1 ＋Ｄ2'・Ｓ2 ＋‐‐‐‐＋Ｄn'・Sn …… このとき、前回検出された路面の明暗パターンに応じた
デ−タ信号Ｄiと今回検出された路面の明暗に応じたデ
ータ信号Ｄi'とは移動物体の移動によりその値が異なる
（Ｄi'≠Ｄi）が、荷重関数Ｃi,Ｓi はＣＣＤラインセ
ンサ２の視野内の各画素に対応して決まっている値（図
５、Ｂ）を有するものであるから移動物体が移動しても
変わることはない。上，式の演算により得られた前
回検出ベクトルＺ1と今回検出ベクトルＺ2から、移動物
体の移動距離に比例する位相空間上における位相移動角
Δφが次式によって求められる。 Δφ＝arc.tan[(Ｒe1・Ｉm2 −Ｒe2・Ｉm1) ／(Ｒe1・Ｒe2 ＋Ｉm1・Ｉm2)] ………… いま、今回検出ベクトルＺ2 を得るとき、荷重関数Ｃi,
Ｓiを図５-C で示すように、移動方向に沿って位相角Θ
(rad)だけ移動させると ＣＣＤライセンサ２の視野内の
各画素に対応する荷重関数Ｃi,Ｓiが変化してＣi',Ｓi'
となる。
荷重関数Ｃｉ，Ｓｉの積和演算を行ない今回検出の位相
ベクトルＺ2 の実数値Ｒe2 及び虚数値Ｉm2 を求める。 Ｒe2 ＝Ｄ1'・Ｃ1 ＋Ｄ2'・Ｃ2 ＋‐‐‐‐＋Ｄn'・Cn Ｉm2 ＝Ｄ1'・Ｓ1 ＋Ｄ2'・Ｓ2 ＋‐‐‐‐＋Ｄn'・Sn …… このとき、前回検出された路面の明暗パターンに応じた
デ−タ信号Ｄiと今回検出された路面の明暗に応じたデ
ータ信号Ｄi'とは移動物体の移動によりその値が異なる
（Ｄi'≠Ｄi）が、荷重関数Ｃi,Ｓi はＣＣＤラインセ
ンサ２の視野内の各画素に対応して決まっている値（図
５、Ｂ）を有するものであるから移動物体が移動しても
変わることはない。上，式の演算により得られた前
回検出ベクトルＺ1と今回検出ベクトルＺ2から、移動物
体の移動距離に比例する位相空間上における位相移動角
Δφが次式によって求められる。 Δφ＝arc.tan[(Ｒe1・Ｉm2 −Ｒe2・Ｉm1) ／(Ｒe1・Ｒe2 ＋Ｉm1・Ｉm2)] ………… いま、今回検出ベクトルＺ2 を得るとき、荷重関数Ｃi,
Ｓiを図５-C で示すように、移動方向に沿って位相角Θ
(rad)だけ移動させると ＣＣＤライセンサ２の視野内の
各画素に対応する荷重関数Ｃi,Ｓiが変化してＣi',Ｓi'
となる。
【００１５】従って、今回検出された路面の明暗パター
ンに応じたデータ信号Ｄi'と荷重関数Ｃi'，Ｓi'との積
和演算は、 Ｒe2'＝Ｄ1'・Ｃ1'＋Ｄ2'・Ｃ2'＋‐‐‐＋Ｄn'・Ｃn' Ｉm2'＝Ｄ1'・Ｓ1'＋Ｄ2'・Ｓ2'＋‐‐‐＋Ｄn'・Ｓn' …… となり、図４で示すように、前回検出ベクトルＺ1 に対
し、位相角Δφだけ移動した今回検出ベクトルＺ2'が得
られる。
ンに応じたデータ信号Ｄi'と荷重関数Ｃi'，Ｓi'との積
和演算は、 Ｒe2'＝Ｄ1'・Ｃ1'＋Ｄ2'・Ｃ2'＋‐‐‐＋Ｄn'・Ｃn' Ｉm2'＝Ｄ1'・Ｓ1'＋Ｄ2'・Ｓ2'＋‐‐‐＋Ｄn'・Ｓn' …… となり、図４で示すように、前回検出ベクトルＺ1 に対
し、位相角Δφだけ移動した今回検出ベクトルＺ2'が得
られる。
【００１６】そして、その位相移動角Δφは、上式と
同様に次式によって求めることができる。 Δφ'＝arc.tan[(Ｒe1・Ｉm2'−Ｒe2'・Ｉm1) ／(Ｒe1・Ｒe2'＋Ｉm1・Ｉm2')] …‥‥ 今回検出ベクトルＺ2 を求めるとき、荷重関数Ｃi，Ｓi
を位相角Θだけ移動させない場合の今回検出ベクトルＺ
2 の位相移動角Δφは、上式で求まり、その位相関係
は、図４に示すとおりになる。すなわち荷重関数Ｃi，
Ｓiの移動は，ＣＣＤラインセンサ（２）のｎ個の画素
の位置を位相値Θに相当する量だけ強制的に移動方向に
沿って移動させたことに相当するから、今回検出ベクト
ルＺ2 の相対的な位相移動角Δφ'は、Δφ'＝Δφ−Θ
となり、実際の移動距離Ｘ'(m)は，上式で求めること
ができる。
同様に次式によって求めることができる。 Δφ'＝arc.tan[(Ｒe1・Ｉm2'−Ｒe2'・Ｉm1) ／(Ｒe1・Ｒe2'＋Ｉm1・Ｉm2')] …‥‥ 今回検出ベクトルＺ2 を求めるとき、荷重関数Ｃi，Ｓi
を位相角Θだけ移動させない場合の今回検出ベクトルＺ
2 の位相移動角Δφは、上式で求まり、その位相関係
は、図４に示すとおりになる。すなわち荷重関数Ｃi，
Ｓiの移動は，ＣＣＤラインセンサ（２）のｎ個の画素
の位置を位相値Θに相当する量だけ強制的に移動方向に
沿って移動させたことに相当するから、今回検出ベクト
ルＺ2 の相対的な位相移動角Δφ'は、Δφ'＝Δφ−Θ
となり、実際の移動距離Ｘ'(m)は，上式で求めること
ができる。
【００１７】このことは、同一の移動距離Ｘをより小さ
な位相移動角Δφ'(Δφ'＝Δφ−Θ）の検出で測定す
ることができるということであるから、移動距離の測定
範囲の拡大が図れるとともに、高速に移動した場合な
ど、π（位相角）以上の移動に対してもπより小さい位
相移動角Δφをもって、誤測定なしに正確に移動距離が
測定できるということである。ただ、高速で移動する場
合、ラインセンサ２がＣＣＤであるから、その移動速度
がＣＣＤの電荷蓄積時間に比して速いとき、ラインセン
サ２の検出出力が低下、すなわち狂いが生じ正確な測定
が不可能となる。このような場合においては、照明光源
８をストロボ状に点滅して発光させる光源とすることに
より正確な測定が可能となる。
な位相移動角Δφ'(Δφ'＝Δφ−Θ）の検出で測定す
ることができるということであるから、移動距離の測定
範囲の拡大が図れるとともに、高速に移動した場合な
ど、π（位相角）以上の移動に対してもπより小さい位
相移動角Δφをもって、誤測定なしに正確に移動距離が
測定できるということである。ただ、高速で移動する場
合、ラインセンサ２がＣＣＤであるから、その移動速度
がＣＣＤの電荷蓄積時間に比して速いとき、ラインセン
サ２の検出出力が低下、すなわち狂いが生じ正確な測定
が不可能となる。このような場合においては、照明光源
８をストロボ状に点滅して発光させる光源とすることに
より正確な測定が可能となる。
【００１８】また、荷重関数Ｃi,Ｓi の移動位相角Θの
決定には、前回の実際の位相移動角Δφに基づいて算出
することにより、より適切で広範囲な測定をすることが
できる。
決定には、前回の実際の位相移動角Δφに基づいて算出
することにより、より適切で広範囲な測定をすることが
できる。
【００１９】なお、図６は、荷重関数の移動量の決定か
ら、移動距離を算出するまでの空間フィルタ演算装置が
なす動作のフロチャ−トである。
ら、移動距離を算出するまでの空間フィルタ演算装置が
なす動作のフロチャ−トである。
【００２０】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、空間フ
ィルタのラインセンサの視野及び空間周波数を変えるこ
となく、荷重関数の位相を移動させるだけで、誤測定も
なく広範囲の距離の測定が正確に行なうことができる。
ィルタのラインセンサの視野及び空間周波数を変えるこ
となく、荷重関数の位相を移動させるだけで、誤測定も
なく広範囲の距離の測定が正確に行なうことができる。
【００２１】また、照明光源をストロボ状に点滅して発
光させることにより高速移動体に対しても正確に移動距
離の測定ができる。
光させることにより高速移動体に対しても正確に移動距
離の測定ができる。
【図１】本発明の移動距離測定法が適用される空間フィ
ルタ演算装置
ルタ演算装置
【図２】空間位相上のベクトルの移動を説明するベクト
ル図
ル図
【図３】空間位相上のベクトルの移動を説明するベクト
ル図
ル図
【図４】本発明の移動距離測定法によるベクトルの移動
を説明するベクトル図
を説明するベクトル図
【図５】本発明の移動距離測定法による荷重関数の移動
を説明する関数波形図
を説明する関数波形図
【図６】本発明の移動距離測定法のフローチャート
１：光学レンズ ２：ＣＣＤラインセンサ ３：ＣＣＤカメラ ４：読出回路 ５：Ａ／Ｄ変換器 ６：荷重関数発生回路 ７：位相差演算部 ８：路面（移動面）照明用光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 22/00 G01B 11/00 G01P 3/36
Claims (2)
- 【請求項１】移動方向に沿って配置され、ｎ個の画素か
らなる視野を有するラインセンサによって検出された移
動面の明暗パターンに応じた検出出力をサンプリングし
てｎ個の検出データ値とし、該検出データ値と前記ライ
ンセンサの視野に相当する位相角内に配された空間荷重
関数との積和演算によって得られる位相空間上のベクト
ルの位相移動角を求めることにより、移動体の移動距離
を測定する位相直交形空間フィルタを用いた移動距離測
定法において、前回サンプリングして得られたｎ個の検
出データ値と空間荷重関数との積和演算によって得られ
る位相空間上のベクトルと、今回サンプリングして得ら
れたｎ個の検出データ値と空間荷重関数の位相を移動方
向に沿って所定の角度だけ位相的に移動させて積和演算
して得られた位相空間上のベクトルと、の相対的な位相
移動角を求めることにより、移動体の移動距離を測定す
ることを特徴とした位相直交形空間フィルタを用いた移
動距離測定法。 - 【請求項２】前記空間荷重関数の所定角度の決定は、前
回サンプリングにより得られた位相空間上のベクトルの
位相移動角に基づいて決定することを特徴とした請求項
１記載の位相直交形空間フィルタを用いた移動距離測定
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4122406A JP3010610B2 (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 空間フィルタを用いた移動距離測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4122406A JP3010610B2 (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 空間フィルタを用いた移動距離測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312587A JPH05312587A (ja) | 1993-11-22 |
| JP3010610B2 true JP3010610B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=14835014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4122406A Expired - Lifetime JP3010610B2 (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 空間フィルタを用いた移動距離測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010610B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5177075B2 (ja) * | 2009-02-12 | 2013-04-03 | ソニー株式会社 | 動作認識装置、動作認識方法、プログラム |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP4122406A patent/JP3010610B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05312587A (ja) | 1993-11-22 |
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