JP6313617B2 - 距離画像生成装置、物体検出装置および物体検出方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態の、距離画像を生成して物体を検出する、距離画像生成物体検出装置の構成を説明する。図1は、本実施形態の距離画像生成物体検出装置100の機能ブロック図である。
ここで、光飛行時間型(TOF方式)の距離画像生成物体検出装置100における距離画像生成の原理を説明する。図3は、距離画像生成の原理を説明するための図である。
距離画像生成部170は、上述の電荷蓄積時間Tf間隔で蓄積された各電荷量C1、C2、C3、C4を用い、画素毎に、式(2)に従って位相差φを求める。そして、求めた位相差φを用いて、式(1)に従って、物体113までの計算距離値Dを求める。
計算距離画像生成部171は、複数の電荷蓄積部150に蓄積された蓄積電荷に演算処理を施し、画素毎の計算距離値を得、当該計算距離値を画素値とする計算距離画像を生成する。本実施形態では、1フレーム時間Tf毎に、上記式(1)を用いて計算距離値を算出し、計算距離画像を得る。
フィルタパラメータ決定部172は、前記計算距離画像における前記対象物113の計算距離値および予め保持する当該対象物113の大きさの情報に応じて、平滑化に用いるフィルタのパラメータを画素毎に決定する。以下、本実施形態明細書では、画像上の物体113を表示する画素数を、占有画素数と呼ぶ。
次に、本実施形態のフィルタパラメータ決定部172による、フィルタパラメータ決定手法の詳細について説明する。
まず、距離画像を平滑化する空間フィルタ321の最適なサイズ(画素数)が、物体113が同一であれば、センサ120からの距離によって異なることを説明する。
p=a/((D-F)/F) ・・・(3)
次に、距離画像を平滑化する時間フィルタ322の最適なサイズ(フレーム数)が、物体113が同一(速度も同一)であれば、センサ120からの距離によって異なることを説明する。
平滑化画像生成部173は、決定したパラメータのフィルタ(空間フィルタ321および時間フィルタ322)を適用し、平滑化後の距離値を画素値とする平滑化距離画像を生成する。本実施形態では、フィルタを、距離画像算出前の、蓄積電荷からなる蓄積電荷画像に適用する。このため、フィルタで蓄積電荷を平滑化する蓄積電荷画像補正部174と、補正後の蓄積電荷画像の画素値(蓄積電荷)から、上記式(1)に従って、距離値を算出する距離値算出部175と、を備える。
蓄積電荷画像補正部174は、蓄積電荷画像に決定したパラメータのフィルタを適用して平滑化し、平滑化後の画素値として、画素毎の平滑化後の蓄積電荷を得る。
距離値算出部175は、平滑化後の差分蓄積電荷画像の画素値である蓄積電荷(C1−C3,C2−C4)を用い、画素毎の距離値(平滑化後の距離値)を算出する。距離値は、上記式(1)および式(2)を用いて算出する。
図10に、図9(a)、図9(b)、図9(c)の時間的に連続した距離画像210a、210b、210cに、本実施形態のフィルタパラメータ決定部172が決定した最適なパラメータの空間フィルタ321と時間フィルタ322とを施した後の距離画像220を示す。
次に、物体検出部180について説明する。物体検出部180は、フィルタ適用後の距離画像220上で、大きさが既知の物体113の有無を検出する。
Claims (5)
- 対象空間に変調した変調光を照射する光源を備える光源部と、
前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子を複数の画素についてそれぞれ備えるセンサ部と、
前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部と、
前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部と、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された蓄積電荷を用いて画素値が距離値である距離画像を生成する距離画像生成部と、を備え、
前記距離画像生成部は、
前記複数の電荷蓄積部の前記蓄積電荷に演算処理を施して画素毎に計算距離値を得、当該計算距離値を画素値とする計算距離画像を生成する計算距離画像生成部と、
前記計算距離画像における前記対象物の計算距離値および予め保持する当該対象物の大きさの情報に応じて、平滑化に用いるフィルタのパラメータを画素毎に決定するフィルタパラメータ決定部と、
各前記電荷蓄積部の蓄積電荷を画素値とする蓄積電荷画像に前記決定したパラメータのフィルタを適用して平滑化し、平滑化距離画像を得る平滑化画像生成部と、を備え、前記平滑化距離画像を前記距離画像とすること
を特徴とする距離画像生成装置。 - 請求項1記載の距離画像生成装置であって、
前記平滑化画像生成部は、
前記蓄積電荷画像に前記パラメータのフィルタを適用して平滑化し、画素毎の平滑化後の蓄積電荷を得る蓄積電荷画像補正部と、
前記平滑化後の蓄積電荷に前記演算処理を施して前記平滑化後の距離値を得る距離値算出部と、を備えること
を特徴とする距離画像生成装置。 - 請求項1または2記載の距離画像生成装置と、
前記平滑化距離画像を用いて物体の有無を検出する物体検出部と、を備えること
を特徴とする物体検出装置。 - 対象空間に変調した変調光を照射する光源部と、
前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子を複数の画素それぞれについて備えるセンサ部と、
前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部と、
前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部と、を備える物体検出装置における物体検出方法であって、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された蓄積電荷に演算処理を施して画素毎に計算距離値を得、当該計算距離値を画素値とする計算距離画像を生成する計算距離画像生成ステップと、
前記計算距離画像における前記対象物の計算距離値および予め保持する当該対象物の大きさの情報に応じて、平滑化に用いるフィルタのパラメータを画素毎に決定するフィルタパラメータ決定ステップと、
各電荷蓄積部の蓄積電荷を画素値とする蓄積電荷画像に前記決定したパラメータのフィルタを適用して平滑化し、画素毎の平滑化後の蓄積電荷を得る蓄積電荷画像補正ステップと、
前記平滑化後の蓄積電荷に前記演算処理を施して平滑化後の距離値を得る距離値算出ステップと、
前記平滑化後の距離値を画素値とする平滑化距離画像を用いて物体の有無を検出する物体検出ステップと、を含むこと
を特徴とする物体検出方法。 - 対象空間に変調した変調光を照射する光源を備える光源部と、
前記光源部から照射され、前記対象空間内の対象物の表面で反射した反射光を含む光を受光して電荷に変換する光電変換素子を複数の画素それぞれについて備えるセンサ部と、
前記光電変換素子ごとに複数設けられた電荷蓄積部と、
前記変調光の変調に同期して、前記光電変換素子により変換された電荷を前記複数の電荷蓄積部に振り分ける電荷振分部と、を備える物体検出装置のコンピュータに、
前記複数の電荷蓄積部に蓄積された蓄積電荷に演算処理を施して画素毎に計算距離値を得、当該計算距離値を画素値とする計算距離画像を生成する計算距離画像生成手順、
前記計算距離画像における前記対象物の計算距離値および予め保持する当該対象物の大きさの情報に応じて、平滑化に用いるフィルタのパラメータを画素毎に決定するフィルタパラメータ決定手順、
各電荷蓄積部の蓄積電荷を画素値とする蓄積電荷画像に前記決定したパラメータのフィルタを適用して平滑化し、画素毎の平滑化後の蓄積電荷を得る蓄積電荷画像補正手順、
前記平滑化後の蓄積電荷に前記演算処理を施して平滑化後の距離値を得る距離値算出手順、
前記平滑化後の距離値を画素値とする平滑化距離画像を用いて物体の有無を検出する物体検出手順、を実行させるためのプログラム。
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