JP4944635B2

JP4944635B2 - 環境認識装置

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Publication number: JP4944635B2
Application number: JP2007034773A
Authority: JP
Inventors: 千秋青山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: JP2008197048A; US8233079B2; EP2112466A4; US20100110280A1; EP2112466A1; EP2112466B1; WO2008099629A1

Description

この発明は環境認識装置および方法に関し、より詳しくは被測定物に向けてセンサから光パターンを照射し、その帰還信号を受光して被測定物の形状などを認識できるようにしたアクティブセンサ型の３次元視覚センサからなる環境認識装置および方法に関する。

アクティブセンサ型の３次元視覚センサからなる環境認識装置としては、例えば特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術にあっては、自律移動型ロボットに搭載すると共に、光切断法を用いてなり、被測定物にスリット光（光パターン）を照射してその像を撮影することによって物体上に着目点を設定し、スリット光の照射位置と撮像装置の位置関係から着目点までの距離を測定している。

具体的には、パルス列のデューティファクタからなるスリット光の照射タイミングをランダムに変化させ、狭い環境空間に複数のロボットが存在するような場合でも、各ロボットに搭載されたセンサ同士の干渉を回避するようにしている。より具体的には、パルス繰り返し周期Ｔが一定とされたパルス列において、周期Ｔの範囲で各パルスの立ち上がり時間をランダムに変化させることで、干渉を回避している。

尚、この種のセンサにおいては、特許文献２記載の技術のように、光を照射したときに撮影した画像と光を照射しないときに撮影した画像の差分画像を求めることで、照明光の写りこみなどの被測定物の反射の影響を低減するようにしている。
特開２００２−１５６２２６号公報特開２００１−３３７１６６号公報

上記した従来技術にあっては、パルス繰返し周期Ｔの範囲で各パルスの立ち上がり時間をランダムに変化させているため、パルス幅が短くなって照射時間も短くなる場合があることから、カメラに高い感度が要求されていた。

従ってこの発明の目的は上記した従来技術の不都合を解消し、通常の感度のカメラを用いながら、他の装置との干渉を効果的に回避するようにした環境認識装置および方法を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、環境空間に存在する被測定物に向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的に光パターンを照射する照射器、前記光パターンが照射されたときの露光で前記被測定物を撮影して第１の画像を得る一方、前記光パターンが照射されないときの露光で前記被測定物を撮影して第２の画像を得、前記第１の画像と第２の画像の差分画像を出力するカメラ、および前記出力された差分画像に基づいて前記被測定物を認識する認識手段を備えた環境認識装置において、前記１フレーム内において前記光パターンが照射されるときの露光時間の和と前記光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のまま前記パルス列のパルス繰り返し周期をランダムに変化させて前記光パターンを照射するタイミングを制御するタイミング制御器を備える如く構成した。

請求項２に係る環境認識装置にあっては、前記光パターンは、テクスチャ光パターンである如く構成した。

請求項３に係る環境認識装置にあっては、移動手段を用いて移動自在に構成される移動体に搭載される如く構成した。

請求項４に係る環境認識方法にあっては、環境空間に存在する被測定物に向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的に光パターンを照射し、前記光パターンが照射されたときの露光で前記被測定物を撮影して得た第１の画像と前記光パターンが照射されないときの露光で前記被測定物を撮影して得た第２の画像の差分画像を求め、および前記求めた差分画像に基づいて前記被測定物を認識する環境認識方法において、前記１フレーム内において前記光パターンが照射されるときの露光時間の和と前記光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のまま前記パルス列のパルス繰り返し周期をランダムに変化させて前記光パターンを照射するタイミングを制御する如く構成した。

請求項１にあっては、環境空間に存在する被測定物に向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的に光パターンを照射する照射器、その光パターンが照射されたときの露光で被測定物を撮影して第１の画像を得る一方、照射されないときの露光で撮影して第２の画像を得、第１の画像と第２の画像の差分画像を出力するカメラ、出力された差分画像に基づいて被測定物を認識する認識手段を備えた環境認識装置において、１フレーム内において光パターンが照射されるときの露光時間の和と光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のままパルス列のパルス繰り返し周期をランダムに変化させて光パターンを照射するタイミングを制御するタイミング制御器を備える如く構成したので、光パターンの照射タイミングをランダムに変化させることで従来技術と同様、他の装置のパルスの位相が一致することがなく、従ってそれとの干渉を効果的に回避することができる。

またランダムに変化させる対象をパルス繰り返し周期としたので、パルス幅が短くなって照射時間も短くなるような事態を防止でき、よってカメラに高い感度が要求されることがない。また、その光パターンが照射されたときと照射されないときの露光で撮影して得た画像の差分画像を求めるようにしたので、従来技術と同様、照明光の写りこみなどの被測定物の反射の影響を低減することができる。

請求項２に係る環境認識装置にあっては、光パターンはテクスチャ光パターンである如く構成したので、請求項１で述べた効果に加え、被測定物が無地であっても、例えば複数カメラを使用する場合に画像間で対応づけが可能となり、認識精度を向上させることができる。

請求項３に係る環境認識装置にあっては、移動手段を用いて移動自在に構成される移動体に搭載される如く構成したので、上記した効果に加え、位置する環境空間を精度良く認識することができる。

請求項４に係る環境認識方法にあっては、環境空間に存在する被測定物に向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的に光パターンを照射し、それが照射されたときの露光で被測定物を撮影して得た第１の画像と照射されないときの露光で被測定物を撮影して得た第２の画像の差分画像を求め、求めた差分画像に基づいて被測定物を認識する環境認識方法において、１フレーム内において光パターンが照射されるときの露光時間の和と光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のままパルス列のパルス繰り返し周期をランダムに変化させて光パターンを照射するタイミングを制御する如く構成したので、光パターンの照射タイミングをランダムに変化させることで従来技術と同様に他の装置との干渉を回避できると共に、ランダムに変化させる対象をパルス繰り返し周期としたので、パルス幅が短くなって照射時間も短くなるような事態を防止でき、よってカメラに高い感度が要求されることがない。

また、その光パターンが照射されたときと照射されないときの露光で撮影して得た画像の差分画像を求めるようにしたので、従来技術と同様、照明光の写りこみなどの被測定物の反射の影響を低減することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る環境認識装置および方法を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る環境認識装置および方法を模式的に示すブロック図、図２はその装置が搭載される脚式移動ロボットの斜視図である。

図１と図２を参照して説明すると、図１において符号１０は環境認識装置を示す。環境認識装置１０は、図２に示す如く、会社の社屋内などの適宜な環境空間１２を移動自在に構成される２足歩行の脚式移動ロボット１４の基体部１４ａに搭載される。

環境認識装置１０は、図２に示すような環境空間１２に存在する床面などの被測定物１２ａに向けて光パターン１６ａを照射する照射器１６と、光パターン１６ａが照射されたときの露光で被測定物１２ａを撮影して得た画像と光パターン１６ａが照射されないときの露光で被測定物１２ａを撮影して得た画像の差分画像を出力するカメラ２０と、カメラ２０から出力される差分画像に基づいて被測定物１２ａの形状や起伏あるいは距離などを認識する認識手段２２と、光パターン１６ａを照射するタイミングを制御するタイミング制御器２４を備える。このように、環境認識装置１０はアクティブセンサ型の３次元視覚センサからなる。

以下、それらを詳細に説明すると、照射器１６はレーザスキャナと回折格子とレンズからなり、図３に示す如く、１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的にレーザ光からなる光パターン１６ａを照射する。１フレームは１枚の画像を出力する時間を意味し、例えば１０ｍｓｅｃなどの固定した値とされる。尚、この明細書で「光パターン」は無地の光のパターンも含む意味で使用する。

図３は光パターン１６ａの照射タイミングや露光タイミングなどをパルス列で示すタイム・チャートである。図３において最上段のパルス列を照射パルス、その下部のそれと同一（同相）のパルス列を正露光パルス、さらにその下部で逆位相のパルス列を負露光パルスという。これらのパルスなどにおいて、Ｔ：パルス繰り返し周期、τ：パルス幅、τ／Ｔ：デューティファクタである。尚、この実施例においてデューティファクタは５０％とする。

このように、正の露光時間と負の露光時間を同じにすることで、その間に変化のない光により照射された成分は差し引き零になって影響を受けない効果がある。尚、デューティファクタはサイクルごとに厳密に５０％でなくても、正と負の露光時間の総和が同一となればよい。

また、この実施例において特徴的なことはパルス繰り返し周波数Ｔがランダムに変化される点にあるが、それについては後述する。ここで「ランダム」とは一様乱数に止まらず、擬似乱数による値も含む意味で使用する。

照射器１６は、タイミング制御器２４の指示に従い、デューティファクタに従って間欠的に光パターン１６ａを照射、より具体的には照射パルスの立ち上がり時点で照射（投光）を開始し、照射パルスが立ち上がっている間は照射を継続し、立ち下がり時点で照射を終了する。逆にいえば、照射器１６は、照射パルスの立ち下がり時点で消灯を開始し、照射パルスが立ち下がっている間は消灯を継続し、立ち上がり時点で消灯を終了する。

カメラ２０はＣＣＤカメラからなり、照明光や照射光などの光を通過させるレンズ２０ａと、レンズ２０ａを通過させた光を感光させて結像する感光部２０ｂと、感光部２０ｂの出力を入力する差分回路２０ｃとからなる。感光部２０ｂは例えば５１２×５１２からなる個数の画素を有する。レンズ２０ａを通過させた光は、それらの画素で結像する。

カメラ２０は、図４に示す如く、光パターン１６ａが照射されたとき、換言すれば照明光あるいは自然光に加えて光パターン１６ａが照射されたときの露光（以下これを「正露光」という）で被測定物１２ａを撮影して得た画像（図４（ｂ））と、光パターン１６ａが照射されないとき、換言すれば照明光あるいは自然光のみの露光（以下これを「負露光」という）で被測定物１２ａを撮影して得た画像（図４（ａ））の差分画像（図４（ｃ））を出力する。同図（ｄ）は、差分画像の濃淡を強調したものである。

即ち、この実施例において被測定物（床面）１２ａは光を反射するため、同図（ａ）に示すように天井の照明光が写りこまれてしまうことから、差分画像を求めて反射の影響を低減するようにした。また、この被測定物（床面）１２ａは無地であることから、同図（ｂ）に示すように、照射される光パターン１６ａはテクスチャ（模様）光パターンであるようにした。これにより、背景＋模様（同図（ｂ））−背景（同図（ａ））＝模様（同図（ｄ））となり、写りこみや外乱光による影が低減し、被測定物１２ａが無地であるときも、画像間の対応づけが可能となる。尚、図２では図４に示す光パターン１６ａを模式的に示した。

図１においてカメラ２０の差分回路２０ｃから出力された差分画像は、認識手段２２に送られる。認識手段２２はマイクロコンピュータからなり、図４（ｃ）（ｄ）に示すような差分画像に基づいて被測定物（床面）１２ａの形状あるいは起伏などを認識する。尚、認識手段２２の動作はこの出願の要旨ではないので、説明は省略する。

タイミング制御器２４は、図５に示す如く、パルス制御部２４ａと、パルステーブル２４ｂと、タイマ２４ｃとを備える。パルス制御部２４ａもマイクロコンピュータからなり、パルステーブル２４ｂに格納されたパルスデータに従い、タイマ２４ｃを参照しつつ、図３に示す照射パルスと正露光パルスと負露光パルスとを出力する。これについては後述する。

ここで、図３を参照して差分画像の算出について説明すると、１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って、より具体的には照射パルスが１に立ち上がっているとき、照射器１６から光パターン１６ａが照射される。

差分回路２０ｃは、図３に示す露光期間において正露光パルスが１になる度に正露光で撮影した画像について画素ごとにその濃度、明度を示す値を積分していく一方、負露光パルスが１になる度に負露光で撮影した画像について同様に画素ごとにその濃度、明度を示す値を積分していくと共に、両者の差分を差分ペア１として算出する。上記した処理を繰り返し実行して差分ペア２などを求めて差分ペア値を積分していき、露光期間が経過して露光が全て終わる時点、即ち、図３に示す読み出し期間において最終的な差分値を差分画像として出力する。尚、差分値の算出は、読み出し期間にまとめて行っても良い。

図２に示す脚式移動ロボット（移動体）１４は、基体１４ａと、基体１４ａに関節を介して連結される２本の脚部（移動手段）１４ｂと、基体１４ａに関節を介して連結される腕部１４ｃと、基体１４ａの上部に連結される頭部１４ｄなどからなる。このように、環境認識装置１０は、移動手段（脚部１４ｂ）を用いて移動自在に構成される移動体（脚式移動ロボット）１４の基体１４ａの付近に搭載される。尚、脚式移動ロボット１４の詳細は例えば特開２００６−８２２０１号公報に記載されているので、ここでの説明は省略する。

次いで上記したタイミング制御器２４のパルス制御部２４ａの動作について図を参照して説明する。

図６は、パルステーブル２４ｂに格納される照射パルスのデータの生成処理を示すフロー・チャートである。尚、照射パルスと正露光パルスは同相であり、負露光パルスもそれを逆相にすれば足りることから、図示の処理は正負露光パルスについてのデータの生成処理でもある。

以下説明すると、Ｓ１０において０から１の間で一様乱数を生成、例えば0.3,0.9,0.8,..などの乱数を生成し、Ｓ１２に進み、生成された乱数にパルス幅τの時間を乗じた積に、所定の最小のパルス幅相当の時間を加算してパルス時間を計算してパルステーブル２４ｂに格納する。例えば、パルス幅τを２０から３０μｓｅｃにする場合、パルス時間＝乱数×１０＋２０μｓｅｃとなる。

次いでＳ１４に進み、計算されたパルス時間の総和を計算し、Ｓ１６に進み、総和が総露光時間の１／２未満か否か判断する。図３に示す例でいえば１フレームの露光時間の間に照射パルスが６個生成されると共に、それらは全てデューティファクタ５０％であることから、Ｓ１６の判断は６個のパルスについての処理が終了していないか否か判断することに相当する。

Ｓ１６で肯定されるときはＳ１０に戻って上記の処理を繰り返す一方、否定されるときはＳ１８に進み、最後のパルスデータを削除し、Ｓ２０に進み、パルス時間の総和を再度計算する。

次いでＳ２２に進み、（総露光時間／２）から再計算されたパルス時間の総和を減算して得た差を計算し、それを削除した最後のパルスデータ（最後のパルスの時間）とする。これにより、総和が総露光時間の１／２に等しくなったか否か厳密に計算することなく、１フレームを規定するパルス列においてランダムに変化させたパルス繰り返し周期Ｔを得ることができる。

図７は、同様にタイミング制御器２４のパルス制御部２４ａによって行なわれる、図６の処理で得られたテーブルデータを用いた照射・露光処理を示すフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１００においてパルステーブル２４ｂから１パルスデータを読み出し、Ｓ１０２に進み、照射パルスと正露光パルスを１に立ち上げてタイマ２４ｃをリセット（スタート）する。

次いでＳ１０４に進み、タイマ値を読み込み、Ｓ１０６に進み、タイマ値がＳ１００で読み出したパルスデータの中の照射パルスと正露光パルスのパルス時間（パルス幅τの時間）未満か否か判断する。Ｓ１０６で肯定される限り、Ｓ１０４に戻って上記の処理を繰り返す。この間、照射器１６は光パターン１６ａが照射し続けると共に、カメラ２０において正露光での積分が実行される。

他方、Ｓ１０６で否定されるときはＳ１０８に進み、照射パルスと正露光パルスを０に立ち下げる。次いでＳ１１０に進み、負露光パルスを１に立ち上げてタイマ２４ｃをリセット（スタート）し、Ｓ１１２に進み、タイマ値を読み込み、Ｓ１１４に進み、タイマ値がＳ１００で読み出したパルスデータの中の負露光パルスのパルス時間（パルス幅τの時間）未満か否か判断する。

Ｓ１１４で肯定される限りＳ１１２に戻り、上記の処理を繰り返す。この間、照射器１６は光パターン１６ａの照射を停止し続けると共に、カメラ２０において負露光での積分が実行される。他方、Ｓ１１４で否定されるときはＳ１１６に進み、負露光パルスを０に立ち下げる。

次いでＳ１１８に進み、差分回路２０ｃで正露光値と負露光値の差分を算出させ、それまでの差分に加算、即ち、正露光と負露光のときの画素の値をそれぞれ加算させる。次いでＳ１２０に進み、最後のパルスデータか否か判断し、否定されるときはＳ１００に戻って上記した処理を繰り返す一方、肯定されるときはＳ１２２に進み、差分回路２０ｃから差分の総和を差分画像として出力させる。

この発明の第１実施例に係る環境認識装置１０にあっては、固定値からなる１フレーム内において光パターンが照射されるときの露光時間の和と光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のままパルス列のパルス繰り返し周期Ｔをランダムに変化させて光パターン１６ａを照射するタイミングを制御するタイミング制御器２４（より具体的にはパルス制御部２４ａ）を備える如く構成したので、光パターン１６ａの照射タイミングをランダムに変化させることで従来技術と同様、他の脚式移動ロボット１４に搭載された他の環境認識装置１０とパルスの位相が一致することがなく、従ってそれとの干渉を効果的に回避することができる。また、ランダムに変化させる対象をパルス繰り返し周期Ｔとしたので、パルス幅τが短くなって照射時間も短くなるような事態を防止でき、よってカメラ２０に高い感度が要求されることがない。

図８は干渉を回避しない場合の差分出力例を示すグラフであり、図９はこの実施例に係る手法で干渉を回避した場合の差分出力例を示すグラフである。

図８にあっては、１フレーム１０ｍｓｅｃで正負それぞれの露光時間が１０μｓｅｃのときの差分出力の平均と、その分散（誤差）を、カメラの台数を変えてプロットした。差分出力はカメラが何台あっても、５０００程度であれば理想であるが、干渉を回避しない場合、誤差範囲を示すバーは２σの範囲を示しており、他のカメラが１台あるだけでノイズに埋もれてしまうことを示す。

図９にあっては、１フレーム１０ｍｓｅｃで正負それぞれの露光時間が１０から２０μｓｅｃのときの差分出力の平均と、その分散（誤差）を、カメラ台数を変えてプロットした。図９から明らかな如く、他のカメラが１０台あっても、ノイズは１／５に低下されている。

また、図３に示す如く、その光パターンが照射されたときと照射されないときの露光で撮影して得た画像の差分画像を求めるようにしたので、従来技術と同様、照明光の写りこみなどの被測定物の反射の影響を低減することができる。

また、環境認識装置１０は、移動手段（脚部１４ｂ）を用いて移動自在に構成される移動体（脚式移動ロボット）１４の基体１４ａの付近に搭載されるように構成したので、上記した効果に加え、脚式移動ロボット１が位置する環境空間１２を精度良く認識することができる。

図１０は、この発明の第２実施例に係る環境認識装置を模式的に示す、図１と同様なブロック図である。

以下、第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第２実施例に係る環境認識装置１０は、被測定物に光パターン１６ａを照射する照射器１６と、光パターン１６ａが照射されたときの露光と照射されないときの露光で被測定物１２ａを撮影して得た画像の差分画像を出力するカメラ２０と、カメラ２０から出力される差分画像に基づいて被測定物１２ａの形状や起伏などを認識する認識手段２２と、光パターン１６ａを照射するタイミングを制御するタイミング制御器２４に加え、第２のカメラ２６を備えるようにした。

第２のカメラ２６も、カメラ２０と同様、レンズ２６ａと、感光部２６ｂと、差分回路２６ｃとを備え、差分回路２６ｃから差分画像を出力する。第２のカメラ２６の動作も、タイミング制御器２４によって制御される。

第２実施例に係る環境認識装置１０は上記の如く構成したので、被測定物１２ａの形状あるいは起伏に加え、被測定物１２ａまでの距離を一層精度良く認識することができる。また、第１実施例と同様に光パターン１６ａはテクスチャ光パターンである如く構成したので、上記した効果に加え、被測定物１２ａが無地であっても、画像間で対応づけが可能となり、認識精度を向上させることができる。尚、残余の効果および構成は、第１実施例と異ならない。

上記した如く、第１、第２実施例にあっては、環境空間１２に存在する被測定物１２ａに向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタτ／Ｔに従って間欠的に光パターン１６ａを照射する照射器１６、前記光パターンが照射されたときの露光で前記被測定物を撮影して第１の画像を得る一方、前記光パターンが照射されないときの露光で前記被測定物を撮影して第２の画像を得、前記第１の画像と第２の画像の差分画像を出力するカメラ２０、および前記出力された差分画像に基づいて前記被測定物を認識する認識手段２２を備えた環境認識装置１０において、前記１フレーム内において前記光パターンが照射されるときの露光時間の和と前記光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のまま前記パルス列のパルス繰り返し周期Ｔをランダムに変化させて前記光パターンを照射するタイミングを制御するタイミング制御器２４を備える如く構成した。

また、前記光パターン１６ａは、テクスチャ光パターンである如く構成した。

また、環境認識装置１０は、移動手段（脚部）１４ｂを用いて移動自在に構成される移動体（脚式移動ロボット）１４に搭載される如く構成した。

さらに、環境空間に存在する被測定物に向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的に光パターン１６ａを照射し（Ｓ１００からＳ１０８）、前記光パターン１６ａが照射されたときの露光で前記被測定物を撮影して得た第１の画像と前記光パターン１６ａが照射されないときの露光で前記被測定物を撮影して得た第２の画像の差分画像を求め（Ｓ１００からＳ１２２）、および前記求めた差分画像に基づいて前記被測定物を認識する環境認識方法において、前記１フレーム内において前記光パターンが照射されるときの露光時間の和と前記光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のまま前記パルス列のパルス繰り返し周期Ｔをランダムに変化させて前記光パターン１６ａを照射するタイミングを制御する（Ｓ１０からＳ２２，Ｓ１００からＳ１０８）如く構成した。

尚、上記において環境認識装置１０を図２に示すような脚式移動ロボット１４に搭載したが、それに限られるものではない。装置１０は、車輪型やクローラ型のロボットあるいは無人走行車などに搭載しても良い。

また、上記において図４に示すような光パターン１６ａを使用したが、図１１に示すようなマルチスリット光であっても良い。

また、光パターン１６ａは照射方向を示す情報を有するテクスチャ光パターン、あるいは少なくとも装置を特定する情報を有するテクスチャ光パターンとしても良い。その場合、他の装置との干渉を一層確実に回避することができる。さらには、赤外線や紫外線など可視光線でなくても良い。

また、照射器１６をレーザスキャナとしたが、レーザとホログラムを組み合わせたものであっても良く、あるいは狭照射角ＬＥＤを多数配置しても良く、あるいは集積ＬＥＤとレンズを組み合わせても良い。

この発明の第１実施例に係る環境認識装置を模式的に示すブロック図である。図１に示す環境認識装置が搭載される脚式移動ロボットの斜視図である。図１に示す環境認識装置の光パターンの照射タイミング、露光タイミングなどを示すタイム・チャートである。図１に示す環境認識装置に光パターンが照射されたときと照射されないときの差分画像などを示す説明図である。図１に示すタイミング制御部の構成を示すブロック図である。図５に示すタイミング制御部の動作を示すフロー・チャートである。同様に、図５に示すタイミング制御部の動作を示すフロー・チャートである。他の装置との干渉を回避しない場合の差分出力例を示す説明図である。この実施例に係る、他の装置との干渉を回避した場合の差分出力例を示す説明図である。この発明の第２実施例に係る環境認識装置を模式的に示す、図１と類似するブロック図である。この発明の第１、第２実施例における光パターンの別の例を示す説明図である。

符号の説明

１０環境認識装置、１２環境空間、１２ａ被測定物（床面）、１４脚式移動ロボット（移動体）、１４ｂ脚部（移動手段）脚部、１６照射器、１６ａ光パターン、２０カメラ、２０ａレンズ、２０ｂ感光部、２０ｃ差分回路、２２認識手段、２４タイミング制御器、２６カメラ、２６ａレンズ、２６ｂ感光部、２６ｃ差分回路

Claims

環境空間に存在する被測定物に向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的に光パターンを照射する照射器、前記光パターンが照射されたときの露光で前記被測定物を撮影して第１の画像を得る一方、前記光パターンが照射されないときの露光で前記被測定物を撮影して第２の画像を得、前記第１の画像と第２の画像の差分画像を出力するカメラ、および前記出力された差分画像に基づいて前記被測定物を認識する認識手段を備えた環境認識装置において、前記１フレーム内において前記光パターンが照射されるときの露光時間の和と前記光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のまま前記パルス列のパルス繰り返し周期をランダムに変化させて前記光パターンを照射するタイミングを制御するタイミング制御器を備えたことを特徴とする環境認識装置。
前記光パターンは、テクスチャ光パターンであることを特徴とする請求項１記載の環境認識装置。
移動手段を用いて移動自在に構成される移動体に搭載されることを特徴とする請求項１または２記載の環境認識装置。
環境空間に存在する被測定物に向けて固定値からなる１フレームを規定するパルス列のデューティファクタに従って間欠的に光パターンを照射し、前記光パターンが照射されたときの露光で前記被測定物を撮影して得た第１の画像と前記光パターンが照射されないときの露光で前記被測定物を撮影して得た第２の画像の差分画像を求め、および前記求めた差分画像に基づいて前記被測定物を認識する環境認識方法において、前記１フレーム内において前記光パターンが照射されるときの露光時間の和と前記光パターンが照射されないときの露光時間の和は同一のまま前記パルス列のパルス繰り返し周期をランダムに変化させて前記光パターンを照射するタイミングを制御することを特徴とする環境認識方法。