JP7425702B2 - 距離計測装置、及び距離計測方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る距離計測装置は、レーザ光の反射光をデジタル化したデジタル信号に基づく時系列輝度信号が第1閾値に達する立ち上り時間を検出することにより、センサ出力が飽和しても反射光が対象物から戻ってくるタイミングをより安定して検出しようとしたものである。より詳しく、以下に説明する。
図5は、図4と照射順が異なる計測対象10上の照射位置を拡大して示す模式図である。図6は、縦に光が拡がる出射光学系を用いて縦一列の方向を同時に照射した例を示す図である。
図7Aは、縦に光が拡がる出射光学系を用いて、水平行別に縦一列を同時に照射した例を示す図である。
また、図7Aの様な走査をする別の手段として回転ミラー、及び2軸のMEMSなどがある。以上の走査方法はメカニカルなものであるが、別の走査する既存方法として、OPA方法(Optical Phased array)がある。本実施形態は、光を走査する方法に依存しないため、メカニカルな方法とOPA方法のどちらにより光を走査してもよい。
図8は、照射範囲の部分領域に計測対象10が存在する例を示す図である。図8に示すように、計測対象10が遠方に存在する場合には、計測対象10はレーザ光L1の照射範囲の部分領域に存在する。計測対象10の範囲外には、例えば建物10a、他の自動車10b、人、道路、空などが存在する。このため、レーザ光L1(n)(0≦n<N)が照射される反射対象物が異なると、その計測距離も異なる。
そして、計測処理部226は、補間処理部224が演算した立ち上りタイミングTrを用いて対象物10までの距離を演算する(ステップS108)。このように、時分割積算部220の平均化によりパイルアップ(pileup)が緩和され、S/Nが改善される。さらに、パイルアップしても、安定的に立ち上りタイミングを検出でるので、測距成功率が改善される。
第2実施形態に係る運転支援システム1は、環境光によるフロアノイズを減算することにより、ノイズの影響をより低減する。また、立ち下りのタイミングも考慮して、距離演算が可能である。以下では、第1実施形態に係る運転支援システム1と相違する点について説明する。
第2実施形態の変形例に係る運転支援システム1では、立ち上り、および立ち下りを検出するための閾値を、フロアノイズに基づいて求め、フロアノイズの影響を更に軽減する。図13に示すフロアレベル算出部230aが、その平均値だけでなく、その最大値も更に検出できる点で第2実施形態に係る運転支援システム1と相違する。以下では、第2実施形態に係る運転支援システム1と相違する点を説明する。
第3実施形態に係る運転支援システム1は、第1および2実施形態における時分割積算部220を、SAT処理部250に置換えたものである。SAT処理部250は、隣接する照射方向に照射して得られた輝度信号の類似性に基づき、積算することによりノイズを低減する。以下では、第1実施形態に係る運転支援システム1と相違する点にいて説明する。
第4実施形態に係る運転支援システム1は、出射部100が、出射の度に、そのタイミングを変えることが可能である。以下では、第2実施形態に係る運転支援システム1と相違する点について説明する。
Claims (13)
- 受光光学系を介して受光したレーザ光の反射光を電気信号に変換する複数の画素を有するセンサと、
前記複数の画素がそれぞれ出力する電気信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングしたデジタル信号を複数の時系列輝度信号として生成する信号生成部と、
前記複数の時系列輝度信号のうちの積算範囲における複数の時系列輝度信号を平均化し、平均化時系列輝度信号を生成する平均化処理部と、
前記レーザ光を照射していない第1期間、及び前記複数の画素がそれぞれ出力する電気信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングして前記デジタル信号を生成する際のブランキング期間のいずれかにデジタル化されたデジタル信号に基づき、環境光の強さに対応するフロアノイズを算出し、前記フロアノイズを前記平均化時系列輝度信号から低減し第2時系列輝度信号を生成するノイズ低減部と、
前記第2時系列輝度信号の値が閾値に達する立ち上り時間と、前記閾値に達した後に前記閾値未満に立ち下がる立ち下り時間とを検出する検出部と、
前記立ち上り時間及び前記立ち下り時間を、重み付け処理したピークタイミングと、前記レーザ光の照射タイミングとの時間差と、に基づいて、対象物までの距離を計測する距離計測部と、
を備え、
前記検出部は、前記第1期間、及び前記ブランキング期間のいずれかでの前記デジタル信号の最大値が大きくなるに従い値が大きくなる前記閾値を設定する、距離計測装置。 - 前記フロアノイズは、前記第1期間、及び前記ブランキング期間のいずれかにデジタル化されたデジタル信号の平均値であり、
前記検出部は、前記デジタル信号の最大値から前記平均値を減じた値を前記閾値として設定する、請求項1に記載の距離計測装置。 - 前記平均化処理部は、前記積算範囲における複数の時系列輝度信号の環境光の強さに対応するフロアノイズのレベル、及びピーク位置の少なくとも一方の相関に基づき、相関の小さい時系列輝度信号を積算せずに、前記平均化を実行するする、請求項1に記載の距離計測装置。
- 前記積算範囲における複数の時系列輝度信号のそれぞれは、異なる方向に照射されたレーザ光に対応する、請求項1に記載の距離計測装置。
- 前記第2時系列輝度信号が前記閾値を超えたタイミングの輝度信号の値と、前記タイミングよりもデジタル信号化する際の1サンプリング間隔分の時間が前の輝度信号の値と、前記1サンプリング間隔分の時間と、を用いた補間処理により、より高精度な立ち上り時間を生成する補間処理部を更に備え、
前記距離計測部は、前記補間処理部が生成した立ち上り時間を用いて距離を計測する、請求項1に記載の距離計測装置。 - 前記検出部は、前記閾値に応じて、前記立ち上り時間、及び前記立ち下り時間を補正する、請求項1に記載の距離計測装置。
- 前記検出部は、前記第2時系列輝度信号に対して、ピークの検出を行い、前記ピークよりも前の時間に対応する前記立ち上り時間を検出し、前記ピークよりも後の時間に対応する前記立ち下り時間を検出する、請求項1に記載の距離計測装置。
- 前記検出部は、前記ピーク検出、前記ピーク検出に対応する前記立ち上り時間、及び前記ピーク検出に対応する前記立ち下り時間の内の少なくとも2つの情報のくみ合わせを、複数出力する、請求項7に記載の距離計測装置。
- 前記立ち上り時間、及び前記立ち下り時間に対して前記重み付け処理をして前記ピークタイミングを生成する重み付け処理部を更に備える、請求項1に記載の距離計測装置。
- 前記時系列輝度信号のピークの信頼度生成する信頼度生成部を更に備え、
前記ピークに対応する記立ち上り時間、及び前記立ち下り時間と、信頼度とを関連付ける、請求項9に記載の距離計測装置。 - 前記レーザ光の照射方向を変更しながら計測対象物に照射する照射光学系と、
前記照射光学系が照射した前記レーザ光の反射光を受光する受光光学系と、
前記センサが出力する電気信号を前記デジタル信号に変換するAD変換器と、を更に備える、請求項1に記載の距離計測装置。 - 前記センサは、シリコンフォトマルチプライヤにより構成される、請求項1に記載の距離計測装置。
- 受光光学系を介して受光したレーザ光の反射光を電気信号に変換する複数の画素を有するセンサを用いた距離計測方法であって、
前記複数の画素がそれぞれ出力する電気信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングしたデジタル信号を複数の時系列輝度信号として生成する信号生成工程と、
前記複数の時系列輝度信号のうちの積算範囲における複数の時系列輝度信号を平均化し、平均化時系列輝度信号を生成する平均化処理工程と、
前記レーザ光を照射していない第1期間、及び前記複数の画素がそれぞれ出力する電気信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングして前記デジタル信号を生成する際のブランキング期間のいずれかにデジタル化されたデジタル信号に基づき、環境光の強さに対応するフロアノイズを算出し、前記フロアノイズを前記平均化時系列輝度信号から低減し第2時系列輝度信号を生成するノイズ低減工程と、
前記第2時系列輝度信号の値が閾値に達する立ち上り時間と、前記閾値に達した後に前記閾値未満に立ち下がる立ち下り時間とを検出する検出工程と、
前記立ち上り時間及び前記立ち下り時間を、重み付け処理したピークタイミングと、前記レーザ光の照射タイミングとの時間差と、に基づいて、対象物までの距離を計測する距離計測工程と、
を備え、
前記検出工程は、前記第1期間、及び前記ブランキング期間のいずれかでの前記デジタル信号の最大値が大きくなるに従い値が大きくなる前記閾値を設定する、距離計測方法。
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