JP6753107B2 - 距離測定装置、距離測定方法及びプログラム - Google Patents

距離測定装置、距離測定方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、距離測定装置、距離測定方法及びプログラムに関する。
レーザ光を用いて測定対象までの距離を測定する、レーザレーダ装置とも呼ばれる、走査型の距離測定装置が提案されている。距離測定装置は、例えば一定のタイミングで発光するレーザ光源からのレーザ光(または、レーザパルス)を、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーで2次元走査して照射する投光ユニットを有する。また、距離測定装置は、投光ユニットによるレーザ光の走査に対し、測定対象からの反射光を光検出器で検出し、走査位置毎に測定対象までの距離を算出する受光ユニットを有する。
レーザ光が、ミラーで偏向されて走査角度範囲を走査する、例えばラスタ走査を行うので、距離測定装置からある距離にある地点における測定範囲内では、レーザ光によるサンプリング点(または、測距点)の間隔(以下、「サンプリング密度」とも言う)は一定である。測定範囲内のレーザ光によるサンプリング密度は、距離測定装置からの距離が短くなる程、より密となり、距離測定装置からの距離が遠くなる程、より粗となる。これは、測定範囲内のサンプリング点の数は一定であるが、距離測定装置からの距離が遠くなる程、測定範囲が広くなり、距離測定装置からの距離が短くなる程、測定範囲が狭くなるからである。
距離測定装置は、例えば人間などの生体、車両などの物体の検知にも適用可能である。距離測定装置は、例えば体操選手、バスケット選手などのスポーツ選手を検知することで、スポーツ選手のフォーム(例えば、体操演技のフォーム、バスケットのシュートのフォームなど)などを測定することもできる。スポーツ選手のフォームまたは動きは、このように距離測定装置により測定されたフォームに基づいて解析可能である。
距離測定装置から測定対象までの距離が遠い場合、測定範囲は広くなり、例えば遠くの体操選手の演技を検知するには適している。しかし、レーザ光によるサンプリング密度が粗となるため、高分解能の測定を行うことは難しい。一方、距離測定装置から測定対象までの距離に応じて測定範囲の大きさ及びサンプリング密度が異なるため、高精度の測定を安定して行うことは難しい。例えば、測定対象までの距離が短く測定範囲が狭い場合、サンプリング密度が密であっても、測定対象が測定範囲外に移動すると、測定対象までの距離を測定できなくなり、測定精度が低下してしまう。
一方、距離測定装置からの距離が遠い場合に高分解能の測定を行うためにサンプリング密度を密に設定すると、距離測定装置からの距離が短い場合のサンプリング密度が非常に密となる。この場合、発光周波数が非常に高くなることから、レーザ光源の発光回数が増大し、消費電力が大きくなる。この結果、レーザ光源の発熱などが発生して、発光が不安定になりやすい。従って、測定範囲が広い場合に高分解能の測定を行うことは難しい。
上記の如く、測定精度が測定対象までの距離に依存するので、高精度の測定を安定して行うことは難しい。さらに、測定対象までの距離に応じて測定精度が異なると、距離測定装置の測定結果に基づき、測定対象の動きを正確に解析したり、測定対象の動きに追従したりすることが難しい。
このため、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求とがある。本発明者らは、特に測定対象の動きを解析したり、測定対象の動きに追従したりする場合、これらの要求の両方を満たすことが望ましいことを見出した。
特開2014−119428号公報
従来の距離測定装置では、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことは難しい。
そこで、1つの側面では、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことのできる距離測定装置、距離測定方法及びプログラムを提供することを目的とする。
1つの案によれば、レーザ光により走査角度範囲を2次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定処理を行う距離測定装置であって、前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度を取得し、前記距離及び前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出する算出手段と、算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更する変更手段と、を備え、前記距離測定処理が終了するまで、前記算出手段による算出と前記変更手段による変更とを繰り返す距離測定装置が提供される。
一態様によれば、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことができる。
第1実施例における距離測定装置の一例を示す図である。 図1に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。 コンピュータの一例を示すブロック図である。 第1実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。 第2実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。 第3実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。 第4実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。 第5実施例における演算回路の一例を示す機能ブロック図である。 第5実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。 第6実施例における距離測定装置の一例を示す図である。 図10に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。 第6実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。 センサ本体の筐体の一例を示す図である。 床演技が行われる床と走査角度範囲を説明する模式図である。 2.3mの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図である。 17mの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図である。 測定対象の測定範囲と走査角度範囲を異なる距離について説明する模式図である。 分解能を一定にするための走査角度範囲と距離との関係を示す図である。 カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心が一致する場合を説明する図である。 カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心がずれている場合を説明する図である。
開示の距離測定装置、距離測定方法及びプログラムによれば、レーザ光により走査角度範囲を2次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する。距離測定装置から測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定、または、一定以上となるように測定範囲の大きさを変更する。
以下に、開示の距離測定装置、距離測定方法及びプログラムの各実施例を図面と共に説明する。
(第1実施例)
図1は、第1実施例における距離測定装置の一例を示す図である。図1に示す距離測定装置は、センサ本体1−1と、コンピュータ4とを有する。センサ本体1−1は、投光ユニット2と、受光ユニット3と、演算回路5−1とを有する。
投光ユニット2は、センサ駆動制御回路21、レーザ駆動回路22、レーザ光源の一例であるレーザダイオード23、例えば2次元MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーで形成された2軸の走査ミラー24、2軸のミラーコントローラ25、及び投光レンズ26を有する。センサ駆動制御回路21は、レーザダイオード23の発光タイミングを示す発光タイミング信号をレーザ駆動回路22に供給する。レーザ駆動回路22は、発光タイミング信号が示す発光タイミングで、レーザダイオード23を発光させる。また、センサ駆動制御回路21は、走査ミラー24を2軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ25に供給する。ミラーコントローラ25は、駆動制御信号に従って走査ミラー24を2軸で駆動する駆動信号を出力し、周知の駆動部(図示せず)により走査ミラー24を駆動する。走査ミラー24のミラー角度は、周知の検出部(図示せず)により検出され、ミラー角度を示す角度信号がミラーコントローラ25に供給される。図1では説明の便宜上、走査ミラー24が、上記の駆動部及び検出部を含む形で図示されている。ミラーコントローラ25は、角度信号に従って、走査ミラー24のミラー角度を表すミラー角度データを生成して演算回路5−1に供給する。これにより、レーザダイオード23から出射されたレーザ光は、走査ミラー24で偏向されて、投光レンズ26を介して走査角度範囲を走査する、例えばラスタ走査を行う。
このようなラスタ走査により、センサ本体1−1からある距離だけ離れた位置では、レーザ光(または、レーザパルス)が測定範囲を走査する。この測定範囲は、レーザ光がセンサ本体1−1からある距離だけ離れた位置において、走査角度範囲の一端から他端までを、例えば水平面(または、地面)と略平行に移動する距離に相当する幅と、当該レーザ光が例えば最下点から最上点までを、水平面とは垂直な方向に移動する距離に相当する高さを有する。つまり、測定範囲は、センサ本体1−1から一定距離だけ離れた位置でレーザ光により走査される領域全体を言う。従って、レーザ光の発光タイミングが一定であると、センサ本体1−1からの距離が短くなる程、測定範囲は狭くなり、測定範囲内のサンプリング密度がより密となる。これに対し、レーザ光の発光タイミングが一定であると、センサ本体1−1からの距離が長くなる程、測定範囲は広くなり、測定範囲内のサンプリング密度がより粗となる。
受光ユニット3は、受光レンズ31、光検出器32、及び距離計測回路33を有する。測定対象100からの反射光は、受光レンズ31を介して光検出器32で検出される。光検出器32は、検出した反射光を表す受光信号を距離計測回路33に供給する。距離計測回路33は、投光ユニット2からレーザ光を出射してから、レーザ光が測定対象100で反射されて受光ユニット3へ戻ってくるまでの往復時間(TOF:Time Of Flight)ΔTを計測することで、測定対象100までの距離を光学的に計測し、計測した距離を示す距離データを演算回路5−1に供給する。ここで、光速をc(約30万km/s)で表すと、測定対象100までの距離は、例えば(c×ΔT)/2から求めることができる。
図2は、図1に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。演算回路5−1は、例えばプロセッサにより形成可能である。プロセッサが、メモリに格納されたプログラムを実行することで、図2に示す各モジュール51〜54の機能を実行する。この例では、演算回路5−1は、3次元データ及び距離画像生成モジュール51、距離計測モジュール52、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53、及び画像処理及び対象抽出モジュール54を有する。演算回路5−1は、測定された測定対象までの距離と検知された測定対象の方位とに応じて、サンプリング密度が一定以上となるように測定範囲を変更する変更手段の一例である。測定範囲の変更は、測定範囲の大きさを広げたり狭めたりすることを意味する。測定範囲の大きさは、走査角度範囲の幅を広げることで広がり、走査角度範囲の幅を狭めることで狭められる。
3次元データ及び距離画像生成モジュール51は、ミラー角度データと、距離データとを入力し、距離データから距離画像を生成し、距離画像とミラー角度データから3次元データを生成する、距離画像生成手段の一例である。また、3次元データ及び距離画像生成モジュール51は、ミラー角度データから、レーザ光の投光角度を示す投光角度データを生成する。距離画像は、ラスター走査されたサンプル順に、各測距点における距離値を配列した画像である。3次元データは、距離値と投光角度データを用いて変換することで生成可能である。3次元データは、コンピュータ4に出力可能である。また同様に、距離画像もコンピュータ4に出力可能である。
画像処理及び対象抽出モジュール54は、ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象100が存在する場合に、この距離画像から測定対象100を抽出する、対象抽出手段の一例である。距離画像から測定対象100を抽出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により測定対象100を抽出可能である。例えば、測定対象100が人間であれば、距離画像から人間が取り得る姿勢などの形状を検知することで、測定対象100を抽出することができる。また、対象指定の別例として、取得された距離画像または3次元像をディスプレイに表示し、その画面の所望の位置をマウス等で指定(クリック)または範囲を指定する抽出方法もある。画像処理及び対象抽出モジュール54は、投光角度データと、距離データと、抽出された測定対象100のデータ(以下、「対象データ」とも言う)を距離計測モジュール52に供給し、対象データを走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53に供給する。
距離計測モジュール52は、抽出された対象データから、測定対象100の重心位置までの距離を算出し、投光角度データと抽出された対象データから、測定対象100の例えば重心位置までの方位角度を算出する、距離及び方位算出手段の一例である。測定対象100の重心を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。また、測定対象100までの方位角度を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。
走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、測定対象100の重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ4から入力している所望のサンプリング間隔(即ち、サンプリング密度)となり、測定対象100が走査角度範囲の中心付近で検知されるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、設定値をセンサ駆動制御回路21に供給して次の測定に進む。走査角度範囲をシフトすることで、走査角度範囲の中心をシフトして、走査角度範囲がカバーする領域を変更することができる。このように、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、走査ミラー24を2軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ25に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路21に設定する、設定手段の一例である。演算回路5−1は、上記の如き処理を繰り返すことで、測定対象100までの距離が変わっても、レーザ光によるサンプリング点(または、測距点)の間隔(即ち、サンプリング間隔)が一定以上の計測を行うことが可能となる。サンプリング間隔は、以下「サンプリング密度」とも言う。
ただし、測定距離が短くなり、走査角度範囲が最大走査角度範囲(即ち、走査ミラー24の最大稼働角度範囲)を超える場合は、最大走査角度範囲で測定を行うことができる。また、走査角度範囲のシフト量が大きくなり、走査角度範囲の片側が最大稼働角度範囲の対応する側(即ち、稼働限界)を超える場合には、最大稼働角度範囲の稼働限界の位置を優先させてシフト量を小さくすることができる。これらの制御は、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53で行うことができる。これにより、過度な駆動による走査ミラー24の破損を防ぐことが可能である。
走査角度範囲内に測定対象100が存在しなくなった場合、画像処理及び対象抽出モジュール54は、対象データを出力しない。この場合、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、走査角度範囲を例えば最大走査角度範囲にリセットし、最大走査角度範囲による走査を行うようにしても良い。
コンピュータ4は、例えば図3に示す構成を有しても良い。図3は、コンピュータの一例を示すブロック図である。図3に示すコンピュータ4は、バス40を介して互いに接続されたプロセッサ41と、メモリ42と、入力装置43と、表示装置44と、インタフェース(または、通信装置)45とを有する。プロセッサ41は、例えば中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)などで形成可能であり、メモリ42に記憶されたプログラムを実行して、コンピュータ4全体の制御を司る。メモリ42は、例えば半導体記憶装置、磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体などの、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体により形成可能である。メモリ42は、プロセッサ41が実行する距離測定プログラムを含む各種プログラム、各種データなどを記憶する。
入力装置43は、ユーザ(または、オペレータ)により操作される、例えばキーボードなどで形成可能であり、プロセッサ41にコマンド及びデータを入力するのに用いられる。表示装置44は、ユーザに対するメッセージ、距離測定処理の測定結果などを表示する。インタフェース45は、コンピュータ4を他のコンピュータなどと通信可能に接続する。この例では、コンピュータ4は、インタフェース45を介して演算回路5−1に接続されている。
なお、コンピュータ4は、当該コンピュータ4の構成要素がバス40を介して接続されたハードウェア構成に限定されるものではない。コンピュータ4には、例えば汎用コンピュータを用いても良い。
また、コンピュータ4の入力装置43及び表示装置44は、省略可能である。また、コンピュータ4のインタフェース45をさらに省略したモジュール、半導体チップなどの場合、センサ本体1の出力(即ち、演算回路5−1の出力)は、バス40に接続されても、プロセッサ41に直接接続されても良い。例えばコンピュータ4を半導体チップなどで形成した場合、半導体チップなどは、センサ本体1内に設けられていても良い。コンピュータ4は、例えば演算回路5−1を含んでも良い。この場合、コンピュータ4(即ち、プロセッサ41及びメモリ42)は、測定された測定対象までの距離と検知された測定対象の方位とに応じて、サンプリング密度が一定以上となるように測定範囲を変更する変更手段の一例を形成する。
図4は、第1実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図4において、ステップS1では、コンピュータ4が、距離測定処理開始し、サンプリング間隔(サンプリング密度)を含む設定データを設定する。ステップS2では、コンピュータ4が、センサ本体1−1による測定を開始する。
ステップS3では、演算回路5−1の3次元データ及び距離画像生成モジュール51が、センサ本体1−1からの測定データを取得する。取得する測定データには、距離計測回路33からの距離データと、ミラーコントローラ35からのミラー角度データが含まれる。従って、ステップS3では、3次元データ及び距離画像生成モジュール51が、距離データから3次元データを生成し、3次元データから距離画像を生成し、ミラー角度データから投光角度データを生成する。3次元データは、必要に応じてコンピュータ4へ出力可能である。
ステップS4では、演算回路5−1の画像処理及び対象抽出モジュール54が、ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象100が存在するか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS5へ進み、判定結果がYESであると処理はステップS6へ進む。ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象100が存在するか否かは、周知の方法で判定できる。
ステップS5では、画像処理及び対象抽出モジュール54から対象データが出力されないので、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、走査角度範囲を最大走査角度範囲にリセットし、処理は後述するステップS9へ進む。ステップS6では、演算回路5−1の画像処理及び対象抽出モジュール54が、ラスター走査された走査角度範囲内に測定対象100が存在する場合に、この距離画像から測定対象100を抽出し、抽出された測定対象100の対象データを求める。
ステップS7では、演算回路5−1の距離計測モジュール52が、抽出された対象データ及び投光角度データから、測定対象100の重心位置までの距離及び方位角度を算出し、必要に応じて記憶する。
ステップS8では、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、ステップS7で算出または記憶された、測定対象100の重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ4から入力している所望のサンプリング密度となるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。ステップS9では、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、走査ミラー24を2軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ25に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路21に設定する。具体的には、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、算出された走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値をセンサ駆動制御回路21に供給する。なお、ステップS5において走査角度範囲をリセットしている場合には、ステップS9では、リセットされた走査角度範囲に基づいてミラー駆動条件を設定する。
ステップS10では、コンピュータ4が、距離測定処理の終了したか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS3へ戻り、判定結果がYESであると処理は終了する。従って、ステップS10の判定結果がYESとなるまで上記の如き処理を繰り返すことで、測定対象100までの距離が変わっても、サンプリング間隔が一定以上の計測を行うことが可能となる。
本実施例によれば、測定対象までの距離が変動しても、測定範囲内で、一定、または、一定以上のサンプリング密度で測定対象までの距離を測定できる。これにより、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことが可能となる。
(第2実施例)
第2実施例における距離測定装置は、図1乃至図3と共に説明した上記第1実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。本実施例では、走査角度範囲内に測定対象100が存在しなくなった場合、過去の測定結果から測定対象100が存在するであろう位置(または、存在範囲)を予測して、この予測に応じて走査角度範囲を決定する。過去の測定結果とは、走査角度範囲内に測定対象100が存在しなくなる前に測定した、例えば測定対象100の重心位置の測定結果である。予測方法は、例えば走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、距離計測モジュール52が記憶している、走査角度範囲内に測定対象100が存在しなくなる直前の数回分(例えば、3回分)の測定結果による測定対象100の重心位置を数式化(例えば、線形予測)して、測定対象100の重心位置を予測する。3回分の測定結果による測定対象100の重心座標G1,G2,G3を、時系列順に例えばG1(X1,Y1,Z1)、G2(X2,Y2,Z2)、G3(X3,Y3,Z3)とし、時間に対する重心座標の関係G(t)=(Xt,Yt,Zt)を最小二乗法などで算出する。この予測結果を利用して、走査角度範囲とシフト量を決定することができる。予測した位置で測定を行い、走査角度範囲内で測定対象100が存在しない場合は、走査角度範囲を最大走査角度範囲にリセットし、センサ本体1−1の最大走査角度範囲で走査を行う。
図5は、第2実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図5中、図4と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図5において、ステップS11では、演算回路5−1の画像処理及び対象抽出モジュール54が、予測による測定であったか否かを判定し、判定結果がYESであると処理はステップS5へ進み、判定結果がNOであると処理はステップS12へ進む。予測による測定であるか否かは、例えばコンピュータ4からの設定データに含まれる予測測定設定に基づいて判定可能である。ステップS12では、演算回路5−1の画像処理及び対象抽出モジュール54が、距離計測モジュール52に記憶されている、走査角度範囲内に測定対象100が存在しなくなる直前の数回分(例えば、3回分)の測定結果による測定対象100の重心位置を数式化(例えば、線形予測)して測定対象100の重心位置を予測する。ステップS12の後、処理はステップS8進む。この場合、ステップS8では、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、測定対象100の予測された重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ4から入力している所望のサンプリング密度となるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。
本実施例によれば、上記第1実施例で得られる効果に加え、過去の測定結果から測定対象の位置(または、存在範囲)を予測することで、走査角度範囲内に測定対象が存在しなくなった場合にも対応することができる。
(第3実施例)
第3実施例における距離測定装置は、図1乃至図3と共に説明した上記第1実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。本実施例では、数回分(例えば3回分)の測定結果から測定対象100が存在するであろう位置(または、存在範囲)を常時予測して、この予測に応じて走査角度範囲を決定する。測定結果とは、例えば測定対象100の重心位置の測定結果である。予測方法は、上記第2実施例の場合と同様に、例えば走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、走査角度範囲内に測定対象100が存在しなくなる直前の数回分(例えば、3回分)の測定結果による測定対象100の重心位置を数式化(例えば、線形予測)して、測定対象100の重心位置を予測する。この予測結果を利用して、走査角度範囲とシフト量を決定することができる。予測した位置で測定を行い、走査角度範囲内で測定対象100が存在しない場合は、走査角度範囲を最大走査角度範囲にリセットし、センサ本体1−1の最大走査角度範囲で走査を行う。
図6は、第3実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図6中、図4と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図6において、ステップS20では、演算回路5−1の3次元データ及び距離画像生成モジュール51が図4に示すステップS3と同様の処理を実行すると共に、演算回路5−1の画像処理及び対象抽出モジュール54が図4に示すステップS4及びステップS6と同様の処理を実行すし、例えば3回分の測定結果を記憶する。ステップS21では、演算回路5−1の画像処理及び対象抽出モジュール54が、3回分の測定結果による測定対象100の重心位置を数式化(例えば、線形予測)して測定対象100の重心位置を予測し、処理はステップS8進む。この場合、ステップS8では、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、測定対象100の予測された重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ4から入力している所望のサンプリング密度となるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。ステップS10は、ステップS9の後に実行される。ステップS10の判定結果がNOであると、処理はステップS3へ進む。また、ステップS7の後、処理はステップS21へ戻る。さらに、ステップS5の後、処理はステップS22へ進む。
ステップS5の後、処理はステップS22へ進む。ステップS22では、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、走査ミラー24を2軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ25に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路21に設定する。具体的には、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、算出された走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値をセンサ駆動制御回路21に供給する。なお、ステップS5において走査角度範囲をリセットしている場合には、ステップS22では、リセットされた走査角度範囲に基づいてミラー駆動条件を設定する。ステップS22の後、処理はステップS20へ戻る。
本実施例によれば、上記第1実施例で得られる効果に加え、過去の測定結果から測定対象の範囲を常時予測することで、走査角度範囲内に測定対象が存在しなくなった場合にも対応することができる。
(第4実施例)
第4実施例における距離測定装置は、図1乃至図3と共に説明した上記第1実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。本実施例では、測定対象100までの距離が短くなり、走査角度範囲が最大走査角度範囲(即ち、走査ミラー24の最大稼働角度範囲)であっても所望のサンプリング密度を超える閾値より密である場合に、レーザダイオード23の発光タイミング(または、発光間隔)を変更して最大走査角度範囲で測定を行う。具体的には、走査角度範囲が最大走査角度範囲であっても所望のサンプリング密度を超える閾値より密であると、レーザダイオード23の発光タイミングをより粗となるように調整して、この最大走査角度範囲で測定を行うことで、所望のサンプリング密度を保つようにする。
図7は、第4実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図7中、図4と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図7において、ステップS8の後、処理はステップS31へ進む。ステップS31では、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、ステップS8で算出された走査角度範囲が、最大走査角度範囲(即ち、走査ミラー24の最大稼働角度範囲)を超えているか否かを判定し、判定結果がYESであると処理はステップS32へ進み、判定結果がNOであると処理はステップS9へ進む。ステップS32では、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、走査角度範囲を最大走査角度範囲に設定し、この最大走査角度範囲でのサンプリング密度が所望のサンプリング密度となるように、レーザダイオード23の発光タイミングを変更(即ち、より粗となるように調整)する。ステップS32の後、処理はステップS9Aへ進む。この場合、ステップS9Aでは、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、走査ミラー24を2軸で駆動する駆動制御信号をミラーコントローラ25に供給するためのミラー駆動条件を、センサ駆動制御回路21に設定する。また、ステップS9Aでは、演算回路5−1の走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53が、レーザダイオード23を調整された発光タイミングで発光させる発光タイミング信号をレーザ駆動回路22へ供給するためのレーザ駆動条件を、センサ駆動制御回路21に設定する。具体的には、走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、設定された走査角度範囲(この場合、最大走査角度範囲)及び走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値と、発光タイミングの設定値とをセンサ駆動制御回路21に供給する。
本実施例によれば、上記第1実施例で得られる効果に加え、最大走査角度範囲で所望のサンプリング密度より密となるような場合であっても、発光タイミングを調整することで、所望のサンプリング密度を保つことができる。
(第5実施例)
第5実施例における距離測定装置は、図1及び図3と共に説明した上記第1実施例における距離測定装置と同様の構成を有する。
図8は、第5実施例における演算回路の一例を示す機能ブロック図である。図8中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施例では、図1において、演算回路5−1の代わりに、図8に示す演算回路5−2を用いる。図8に示す演算回路5−2は、データ出力モジュール55を有する。本実施例では、測定対象100までの距離が短くなり、走査角度範囲が最大走査角度範囲(即ち、走査ミラー24の最大稼働角度範囲)であっても所望のサンプリング密度を超える閾値より密である場合に、最大走査角度範囲で測定を行い、分解能が高くなった分だけデータ出力モジュール55内で測定結果を間引いてからコンピュータ4へ出力する。分解能が高くなった分は、例えば走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53から得られる分解能データにより知ることができる。具体的には、分解能が高くなった分だけ3次元データを間引いてから、コンピュータ4へ出力する。演算回路5−2は、測定された測定対象までの距離と検知された測定対象の方位とに応じて、サンプリング密度が一定以上となるように測定範囲を変更する変更手段の一例である。
図9は、第5実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図9中、図4と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図9において、ステップS31の判定結果がYESであると処理はステップS41へ進み、判定結果がNOであると処理はステップS42へ進む。ステップS41では、演算回路5−2のデータ出力モジュール55が、分解能データに基づいてデータ出力間隔を変更する(粗にする)ことで、分解能が高くなった分だけ3次元データを間引くようにして、処理はステップS42へ進む。ステップS42では、演算回路5−2のデータ出力モジュール55が、3次元データをコンピュータ4へ出力する。この場合、コンピュータ4へ出力される3次元データは、処理がステップS41からステップS42へ進んだ場合のみ、データ出力モジュール55において間引かれたものである。
本実施例によれば、上記第1実施例で得られる効果に加え、最大走査角度範囲で所望のサンプリング密度より密となるような場合であっても、分解能が高くなった分だけ出力データ(例えば、3次元データ)を間引くことで、出力される測定結果は所望のサンプリング密度を保つことができる。
(第6実施例)
図10は、第6実施例における距離測定装置の一例を示す図である。図10中、図1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図10に示すセンサ本体1−2は、カメラ6を有する。カメラ6は、走査角度範囲より広い画角を撮像する撮像手段の一例である。カメラ6は、カメラレンズ6A及び撮像素子(図示せず)などを有する周知の構成を有し、センサ本体1−2の最大走査角度範囲より広い画角を有することが望ましい。カメラ6の画角がセンサ本体1−2の最大走査角度範囲より広くすることで、測定対象100がセンサ本体1−2の走査角度範囲外へずれた場合でも、測定対象100を抽出できる可能性が高くなる。カメラ6が撮影した映像を表す映像信号は、例えば1フレーム単位で演算回路5−3に入力される。本実施例では、カメラ6からの映像信号に基づいて、測定対象100を抽出する。
図11は、図10に示す演算回路の一例を示す機能ブロック図である。図11中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図11に示す演算回路5−3は、図2に示す3次元データ及び距離画像生成モジュール51の代わりに、3次元データ生成モジュール51Aを用いる。3次元データ生成モジュール51Aは、ミラー角度データからレーザの投光角度データを算出し、距離データから生成した距離画像とミラー角度データとから3次元データを生成する、3次元データ生成手段の一例である。3次元データ生成モジュール51Aは、投光角度データ及び3次元データを距離計測モジュール52に供給する。また、図11に示す演算回路5−3は、図2に示す画像処理及び対象抽出モジュール54の代わりに、画像処理及び対象抽出モジュール54Aを用いる。画像処理及び対象抽出モジュール54Aは、カメラ6が撮影した映像に測定対象100が存在する場合、映像信号から測定対象100を周知の方法で抽出する。映像信号には、カメラレンズ6Aと撮像素子との関係から、画素(または、ピクセル)毎に角度情報が存在する。そこで、画素毎の角度情報を、レーザ光の走査方向に対応付けることができる。従って、画像処理及び対象抽出モジュール54Aは、抽出した測定対象100の例えば重心の方位角度を算出し、方位角度を示す方位角度データを出力することができる。映像信号のフレーム単位の映像データは、コンピュータ4に出力されても良い。
本実施例では、画像処理及び対象抽出モジュール54Aは、映像信号の1フレーム内に測定対象100が存在する場合に、この距離画像から測定対象100を抽出する、対象抽出手段の一例である。映像信号の1フレームから測定対象100を抽出する方法は特に限定されず、例えば測定対象100が人間であれば、距離画像から人間が取り得る姿勢などの形状を検知することで、測定対象100を抽出することができる。従って、画像処理及び対象抽出モジュール54Aは、方位角度データ及び対象データを距離計測モジュール52に供給し、対象データを走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53に供給する。
距離計測モジュール52は、投光角度データと、対象データと、方位角度データから、測定対象100の重心位置までの距離と、測定対象100の重心位置までの方位角度を算出する。距離計測モジュール52は、カメラ6の撮影範囲の中心と、センサ本体1−2の測定範囲の中心とを合わせることで、カメラ6から見た方位角度データを、センサ本体1−2から見た方位角度データに変換する。距離計測モジュール52は、測定対象100の重心位置までの距離及び方位角度を算出する、距離及び方位算出手段の一例である。測定対象100の重心を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。また、測定対象100までの方位角度を算出する方法は特に限定されず、例えば周知の方法により算出可能である。
走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、測定対象100の重心位置までの距離及び方位角度に基づき、予めコンピュータ4から入力している所望のサンプリング間隔(即ち、サンプリング密度)となり、測定対象100が走査角度範囲の中心付近で検知されるように、走査角度範囲と、走査角度範囲のシフト量の夫々の設定値を算出する。走査角度範囲及びシフト量算出モジュール53は、設定値をセンサ駆動制御回路21に供給して次の測定に進む。走査角度範囲をシフトすることで、走査角度範囲の中心をシフトして、走査角度範囲がカバーする領域を変更することができる。
図12は、第6実施例における距離測定処理の一例を説明するフローチャートである。図12中、図4と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図12において、ステップS2の後、ステップS3及びステップS41は、並行して実行可能である。ステップS3は、3次元データ及び距離データ生成モジュール51ではなく、3次元データ生成モジュール51Aにより実行される。また、ステップS3の後、処理はステップS7へ進む。ステップS41では、演算回路5−3の画像処理及び対象抽出モジュール54Aが、カメラ6からの映像信号を取得する。ステップS41の後、処理はステップS4へ進む。従って、ステップS4では、演算回路5−1の画像処理及び対象抽出モジュール54Aが、取得した映像信号が表す映像内に測定対象100が存在するか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS5へ進み、判定結果がYESであると処理はステップS6へ進む。
なお、第6実施例のように、カメラ6からの映像信号に基づいて、測定対象100を抽出する方法は、上記第2乃至第5実施例にも適用可能である。従って、第6実施例のカメラ6を用いた測定対象100の抽出を、上記第2乃至第5実施例のいずれかの構成と組み合わせることで、上記第2乃至第5実施例と同様の効果が得られることは、言うまでもない。
図13は、センサ本体の筐体の一例を示す図である。図13では、説明の便宜上、距離測定装置のセンサ本体1−2が、パーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)で形成されたコンピュータ4に接続されている例を示す。センサ本体1−2は、筐体1Aを有し、投光ユニット2、受光ユニット3、演算回路5−3、及びカメラ6は、筐体1A内に収納されている。この例では、カメラレンズ6A、投光ユニット2の投光レンズ26、及び受光ユニット3の受光レンズ31が、筐体1Aの1つの側面に配置されている。
なお、図1に示す距離測定装置の場合、センサ本体1−1にはカメラ6が設けられていないので、筐体1Aに対応する筐体(図示せず)内には、投光ユニット2、受光ユニット3、及び演算回路5−3が収納される。従って、センサ本体1−1の筐体の1つの側面には、投光ユニット2の投光レンズ26及び受光ユニット3の受光レンズ31が配置される。
次に、距離測定処理の一例を、図14乃至図16と共に説明する。図14は、体操の床演技が行われる床と走査角度範囲を説明する模式図である。図15は、2.3mの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図であり、図16は、17mの距離にある測定対象とサンプリング密度を説明する模式図である。図15及び図16中、○印は、サンプリング点(または、測距点)を表す。
この例では、測定対象100が体操選手であり、体操選手の床演技のフォームを測定する場合を説明する。床演技が行われる床71の面積は、図14に示すように12m×12mであり、対角方向の距離は最大で約17mである。この場合、例えば位置P2にあるセンサ本体1(P2)から17mの距離でのサンプリング点の間隔(即ち、サンプリング密度)を例えば2cmにするための走査角度間隔(または、サンプリング角度間隔)は、0.067°となる。例えば1走査分の周波数が30Hzであり、320×240個のサンプリング点(または、測距点)で、水平方向及び垂直方向に160°×120°の範囲を測定した場合のレーザ光源の発光周波数は、約2.4MHzとなる。また、この場合の走査角度間隔は、0.5°となる。図14中、梨地で示す領域72は、位置P1にあるセンサ本体1(P1)の走査角度範囲に相当する。
しかし、約2.4MHzの発光周波数で図15に示すようにサンプリング密度を2cmとして測定する場合の、例えば位置P1にあるセンサ本体1(P1)から測定対象100までの距離は、2.3mとなる。また、発光周波数が約2.4MHzであり、例えば位置P2にあるセンサ本体1(P1)から測定対象100までの距離が17mであると、図16に示すようにサンプリング密度は約15cmとなる。図15及び図16において、100Aは、走査角度範囲で検知された測定対象100の画像である。この場合の走査角度間隔を0.067°にするためには、求められる発光周波数は0.5°/0.067°×2.4MHz=約17.2MHzとなる。レーザパルス1回に対し、瞬間的に10A以上の大きな電流が使用されるため、発熱量も発光周波数が高くなると大きくなる。
上記の如く高分解能の測定を行うため、センサ本体1からの距離が遠い場合のサンプリング密度を密に設定すると、消費電力増大による発熱のため、測定が困難となる。
一方、センサ本体から測定対象までの距離に応じて、測定範囲の大きさ及びサンプリング密度が異なる。このため、例えば距離測定装置からの距離が近い場合、測定対象までの距離が遠い場合と比べると測定範囲が狭くなり測定対象が測定範囲外に移動する可能性がある。また、距離測定装置からの距離が遠い場合のサンプリング密度を密に設定すると、上記の如く、消費電力増大による発熱のため、測定が困難となる。
つまり、測定精度が測定対象までの距離に依存するので、高精度の測定を安定して行うことは難しい。さらに、測定対象までの距離に応じて測定精度が異なると、距離測定装置の測定結果に基づき、測定対象の動きを正確に解析したり、測定対象の動きに追従したりすることが難しい。
このため、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求とがある。本発明者らは、特に測定対象の動きを解析したり、測定対象の動きに追従したりする場合、これらの要求の両方を満たすことが望ましいことを見出した。
上記の各実施例は、測定対象までの距離にかかわらず、測定範囲内のサンプリング密度を一定に保つことで、これらの要求の両方を満たすものである。
図17は、測定対象の測定範囲と走査角度範囲を異なる距離について説明する模式図である。図17中、(a)は、センサ本体1から第1の距離d1にある測定対象100を第1の走査角度範囲Ar1で走査して、測定範囲81A内において一定サンプリング密度Sdで検知される測定対象100の画像100Aを示す。図17中、(b)は、センサ本体1から第1の距離d2(d2>d1)にある測定対象100を第2の走査角度範囲Ar2(<Ar1)で走査して、測定範囲81B内において一定サンプリング密度Sdで検知される測定対象100の画像100Aを示す。図17中、(c)は、センサ本体1から第3の距離d3(<d1)にある測定対象100を第3の走査角度範囲Ar3(>Ar2)で走査して、測定範囲81C内において一定サンプリング密度Sdで検知される測定対象100の画像100Aを示す。
図18は、分解能を一定にするための走査角度範囲と距離との関係を示す図である。図18中、縦軸は走査角度範囲を任意単位で示し、横軸は測定対象100までの距離を任意単位で示す。図18中、bcmは、例えば図17(a)に示すように、センサ本体1から第1の距離d1にある測定対象100を第1の走査角度範囲Ar1で走査して、測定範囲81A内において分解能を一定にするため走査角度範囲と距離の関係を示す。また、ccmは、例えば図17(b)に示すように、センサ本体1から第2の距離d2(>d1)にある測定対象100を第2の走査角度範囲Ar2(<Ar1)で走査して、測定範囲81B内において分解能を一定にするため走査角度範囲と距離の関係を示す。さらに、acmは、例えば図17(c)に示すように、センサ本体1から第3の距離d3(<d1)にある測定対象100を第3の走査角度範囲Ar3(>Ar1)で走査して、測定範囲81C内において分解能を一定にするため走査角度範囲と距離の関係を示す。
上記の各実施例では、図17からもわかるように、測定対象100までの距離にかかわらず、測定範囲81A,81B,81C内のサンプリング密度はSdであり一定以上に保たれる。このため、図18に示すように、測定対象100までの距離にかからわず、測定範囲81A,81B,81C内の分解能を一定以上に保つことができる。
上記第6実施例の場合、カメラ6の画角は、上述の如く、センサ本体1−2の最大走査角度範囲より広く設定されている。このため、カメラ6が撮影した映像の中心と、センサ本体1−2が走査した測定範囲の中心とは、一致していることが望ましい。
図19は、カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心が一致する場合を説明する図である。図19及び後述する図20において、センサ方位(垂直)とは、例えば地面と平行に設置されたセンサ本体1から見て地面と垂直な方向を示し、センサ方位(水平)とは、センサ本体1から見て地面と平行は方向を示す。図19に示す例では、カメラ6が撮影した映像91Aの中心と、センサ本体1−2が走査した測定範囲80Aの中心とは、一致している。また、カメラ6が撮影した映像91A中、測定対象100の画像100Aは、映像91Aの中央部に収まっている。さらに、測定対象100は、センサ本体1−2が走査した測定範囲80Aの中央部で検知されている。
図20は、カメラが撮影した映像とセンサ本体の測定範囲の中心がずれている場合を説明する図である。この例では、カメラ6が撮影した映像91B中、測定対象100の画像100Aは、映像91Bに収まっているものの、映像91Bの中心から図20中左方向にずれている。一方、センサ本体1−2の走査角度範囲は、測定対象100を検知するように既にシフトされており、測定対象100は、センサ本体1−2が走査した測定範囲80Bの中央部で検知されている。
上記の各実施例によれば、測定対象までの距離が変動しても、測定範囲内で、一定以上のサンプリング密度で測定対象までの距離を測定できる。つまり、測定対象までの距離にかかわらず、測定範囲内の分解能を一定以上に保つことができる。これにより、上記の各実施例によれば、測定範囲を広げて高精度の測定を安定して行いたいという要求と、測定範囲内のサンプリング密度を密にして高い分解能の測定を行いたいという要求との両方を満たすことが可能となる。また、上記の各実施例によれば、測定対象までの距離にかかわらず、例えば距離測定装置により測定されたフォームに基づいて、例えば上記の例の如くスポーツ選手のフォームまたは動きを正確に解析することができる。さらに、測定対象100が走査角度範囲の中心付近で検知されるように、走査角度範囲をシフトすることができるので、測定対象100の動きに追従することが可能となる。
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
レーザ光により走査角度範囲を2次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定装置であって、
前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を変更する変更手段を備えたことを特徴とする、距離測定装置。
(付記2)
前記変更手段は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて、前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフトすることを特徴とする、付記1記載の距離測定装置。
(付記3)
前記変更手段は、前記レーザ光の最大走査角度範囲でサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度未満であると、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定することを特徴とする、付記1または2記載の距離測定装置。
(付記4)
前記変更手段は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、前記レーザ光の発光タイミングを制御することを特徴とする、付記3記載の距離測定装置。
(付記5)
前記変更手段は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、測定結果を間引くことを特徴とする、付記3記載の距離測定装置。
(付記6)
前記変更手段は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記レーザ光を偏向する走査ミラーのミラー角度データとに基づき、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記1乃至5のいずれか1項記載の距離測定装置。
(付記7)
前記変更手段は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記走査角度範囲より広い画角のカメラにより撮影された映像とに基づいて、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記1乃至5のいずれか1項記載の距離測定装置。
(付記8)
レーザ光により走査角度範囲を2次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定方法であって、
距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を変更する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする、距離測定方法。
(付記9)
前記変更する処理は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフトすることを特徴とする、付記8記載の距離測定方法。
(付記10)
前記変更する処理は、前記レーザ光の最大走査角度範囲でサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度未満であると、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定することを特徴とする、付記8または9記載の距離測定方法。
(付記11)
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、前記レーザ光の発光タイミングを制御することを特徴とする、付記10記載の距離測定方法。
(付記12)
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、測定結果を間引くことを特徴とする、付記10記載の距離測定方法。
(付記13)
前記変更する処理は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記レーザ光を偏向する走査ミラーのミラー角度データとに基づき、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記8乃至12のいずれか1項記載の距離測定方法。
(付記14)
前記変更する処理は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記走査角度範囲より広い画角のカメラにより撮影された映像とに基づいて、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記8乃至12のいずれか1項記載の距離測定装置。
(付記15)
距離測定装置のコンピュータに、距離測定処理を実行させるプログラムであって、
レーザ光により走査角度範囲を2次元走査した測定範囲内の測定対象を検知し、
前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度に応じて、サンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を変更する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
(付記16)
前記変更する処理は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフトすることを特徴とする、付記15記載のプログラム。
(付記17)
前記変更する処理は、前記レーザ光の最大走査角度範囲でサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度未満であると、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定することを特徴とする、付記15または16記載のプログラム。
(付記18)
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、前記レーザ光の発光タイミングを制御することを特徴とする、付記17記載のプログラム。
(付記19)
前記変更する処理は、前記走査角度範囲が最大走査角度範囲で前記一定を超える閾値のサンプリング密度を超えている場合、前記サンプリング密度が前記閾値以下となるように、測定結果を間引くことを特徴とする、付記17記載のプログラム。
(付記20)
前記変更する処理は、前記レーザ光の走査により計測された距離データと、前記レーザ光を偏向する走査ミラーのミラー角度データとに基づき、前記方位角度を算出することを特徴とする、付記15乃至19のいずれか1項記載のプログラム。
(付記21)
レーザ光により走査角度範囲を2次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定装置であって、
前記走査角度範囲より広い画角を撮像する撮像手段と、
前記距離測定装置から前記レーザ光の走査により計測された前記測定対象までの距離データと、前記撮像手段により撮像された前記走査角度範囲より広い画角の画像とに基づいて方位角度を算出し、前記走査角度範囲のサンプリング密度が一定以上となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅及び前記方位角度を変更する変更手段と、
を備えたことを特徴とする、距離測定装置。
以上、開示の距離測定装置、距離測定方法及びプログラムを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
1,1−1,1−2 センサ本体
1A 筐体
2 投光ユニット
3 受光ユニット
4 コンピュータ
5−1,5−2,5−3 演算回路
6 カメラ
6A カメラレンズ
21 センサ駆動制御回路
22 レーザ駆動回路
23 レーザダイオード
24 走査ミラー
25 ミラーコントローラ
26 投光レンズ
31 受光レンズ
32 光検出器
33 距離計測回路
41 プロセッサ
42 メモリ
51 3次元データ及び距離データ生成モジュール
51A 3次元データ生成モジュール
52 距離計測モジュール
53 走査角度範囲及びシフト量算出モジュール
54,54A 画像処理及び対象抽出モジュール
55 データ出力モジュール

Claims (7)

  1. レーザ光により走査角度範囲を2次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定処理を行う距離測定装置であって、
    前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度を取得し、前記距離及び前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出する算出手段と、
    算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更する変更手段と、
    を備え
    前記距離測定処理が終了するまで、前記算出手段による算出と前記変更手段による変更とを繰り返すことを特徴とする、距離測定装置。
  2. 前記算出手段は、前記方位角度、或いは、前記測定対象の予測位置に応じて前記レーザ光の前記走査角度範囲の中心をシフトするシフト量を算出し、
    前記変更手段は、前記シフト量に基づき、前記中心をシフトすることを特徴とする、請求項1に記載の距離測定装置。
  3. 前記変更手段は、
    算出された前記幅が前記レーザ光を偏向する走査ミラーの最大稼働角度範囲に相当する前記レーザ光の最大走査角度範囲を超えているか、或いは、前記測定対象が前記走査角度範囲内に存在しなくなった場合、前記走査角度範囲を前記最大走査角度範囲に設定する
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の距離測定装置。
  4. 前記変更手段は、
    前記走査角度範囲が前記最大走査角度範囲に設定された場合であって、かつ、前記測定範囲内のサンプリング密度が前記一定のサンプリング密度を超える場合には、前記レーザ光の発光タイミングをより粗となるように制御するか、或いは、前記最大走査角度範囲での測定結果を間引く
    ことを特徴とする、請求項3に記載の距離測定装置。
  5. コンピュータに、距離測定処理を実行させるプログラムであって、
    レーザ光により走査角度範囲を2次元走査した距離測定装置が測定範囲内で検知した測定対象のデータを取得し、
    前記データに基づき、前記距離測定装置から前記測定対象までの距離及び方位角度を算出し、
    前記距離及び前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出し、
    算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更し、
    前記距離測定処理が終了するまで、前記走査角度範囲の幅の算出と前記走査角度範囲の変更とを繰り返す
    処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
  6. レーザ光により走査角度範囲を2次元走査して測定範囲内の測定対象を検知する距離測定処理を行う距離測定装置であって、
    前記走査角度範囲より広い画角を撮像する撮像手段と、
    前記距離測定装置から前記レーザ光の走査により計測された前記測定対象までの距離と、前記撮像手段が撮像した前記画角の映像とに基づいて、前記測定対象までの方位角度を算出し、前記距離と前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出する算出手段と、
    算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更する変更手段と、
    を備え
    前記距離測定処理が終了するまで、前記算出手段による算出と前記変更手段による変更とを繰り返すことを特徴とする、距離測定装置。
  7. コンピュータに、距離測定処理を実行させるプログラムであって、
    レーザ光により走査角度範囲を2次元走査した距離測定装置が測定範囲内で検知した測定対象までの距離を取得し、
    前記走査角度範囲より広い画角を撮像したカメラからの映像を取得し、
    前記距離と前記映像とに基づいて、前記測定対象までの方位角度を算出し、前記距離と前記方位角度に応じて、前記距離測定装置から前記距離だけ離れた位置における前記測定範囲内のサンプリング密度が一定となるように前記レーザ光の前記走査角度範囲の幅を算出し、
    算出された前記幅に基づき、前記走査角度範囲を変更し、
    前記距離測定処理が終了するまで、前記走査角度範囲の幅の算出と前記走査角度範囲の変更とを繰り返す
    処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
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