JP7472136B2 - イメージング装置およびその照明装置、車両、車両用灯具 - Google Patents
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Description
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、1つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。またこの概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、実施形態の欠くべからざる構成要素を限定するものではない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態(実施例や変形例)または複数の実施形態(実施例や変形例)を指すものとして用いる場合がある。
照明装置は、複数のパターニングデータのシーケンスにもとづいて参照光の強度分布を変化させる。この間に、二次元イメージセンサは複数の画像を撮影する。演算処理装置は、複数の画像それぞれについて複数の画素の積算値に応じた光検出強度を計算し、複数の画像に対応する複数の光検出強度と複数のパターニングデータとの相関計算を行い、第1出力画像を出力する。
(ii)第2モード
演算処理装置は、二次元イメージセンサが撮影した画像にもとづく第2出力画像を出力するように構成される。
ハイブリッドモードにおいて、照明装置は、参照光の第1部分の強度分布を変化させ、参照光の第2部分の強度分布を均一とし、演算処理装置は、参照光の第1部分の照射範囲について、相関計算により第1出力画像を生成し、参照光の第2部分の照射範囲については、二次元イメージセンサが撮影した画像にもとづく第2出力画像を生成する。
これにより、局所的に視界が悪いような状況において、視界が悪い領域のみ、量子レーダとして動作させることができる。
図1は、実施形態1に係るイメージング装置100を示す図である。イメージング装置100はゴーストイメージングの原理を用いた相関関数イメージセンサであり、照明装置110、光検出器120、演算処理装置130を備える。イメージング装置100を、量子レーダカメラとも称する。
X=ax
Y=by
(a,bは自然数であり、少なくとも一方は二以上)
実施形態では、第2画像データIMG2を構成する画素の大きさおよび形状を均一としたが、不均一としてもよい。すなわち局所的に画素サイズを大きくしてもよいし、小さくしてもよい。図10(a)~(c)は、変形例1.1に係る第2画像データIMG2を示す図である。たとえば復元画像の中央において高い解像度が必要な場合、図10(a)に示すように、第2画像データIMG2の中央の画素の大きさを小さくすればよく、復元画像の下方において高い解像度が必要な場合、図10(b)に示すように、第2画像データIMG2の下方の画素の大きさを小さくすればよく。また図10(c)に示すように、第2画像データIMG2は、長方形の画素を含んでもよい。
実施形態では、第2画像データIMG2を生成した後に、それを第1画像データIMG1に変換したが、順序を入れ替えてもよい。すなわち、1ビット二階調で第1画素数(X×Y)のランダムな第1画像データIMG1を生成した後に、それを第2画像データIMG2に変換してもよい。この場合、第1画像データIMG1の、あるピクセル群PG(i,j)の画素数がLであり、値が1である画素の個数がlであるとき、対応する第2画像データIMG1の画素Pm(i,j)の値(正規化値)を、l/Lとすればよい。
図12は、実施形態2に係るイメージング装置100を示す図である。イメージング装置100は、照明装置110、二次元イメージセンサ120、演算処理装置130を備える。
第1モードにおいてイメージング装置100は、量子レーダとして動作する。照明装置110は、疑似熱光源として動作し、実質的にランダムとみなしうる強度分布I(x,y)を有する参照光S1を生成し、物体OBJに照射する。第1モードにおいてパターン発生器116は、実質的にランダムなM個のパターニングデータPTN1~PTNMのシーケンスを生成する。したがって物体OBJへの参照光S1の照射は、その強度分布を、複数のM個のパターニングデータPTN1~PTNMのシーケンスに応じて変化させながら行われる。
演算処理装置130は、二次元イメージセンサ120が撮影した画像IMG0にもとづく第2出力画像IMG2を出力するように構成される。より具体的には照明装置110は均一な強度分布を有する赤外光の参照光S1を照射する。二次元イメージセンサ120は、物体OBJからの参照光S1の反射光S2を検出するアクティブセンサとして動作する。第2モードにおいても二次元イメージセンサ120には赤外光のみが入射し、可視光はフィルタによって除去される。第2モードにおいて、イメージング装置100は暗視カメラとして動作する。
演算処理装置130は、二次元イメージセンサ120が撮影した画像IMG0にもとづく第3出力画像IMG3を出力するように構成される。第3モードと第2モードとでは、照明装置110の動作が異なっており、第3モードにおいて照明装置110は発光を停止する。また第3モードにおいて二次元イメージセンサ120には可視光のみが入射し、赤外光はフィルタによって除去される。すなわち、第3モードにおいてイメージング装置100は可視光のパッシブセンサ、言い換えれば一般的なカメラとして動作する。
実施形態2では、照明装置110を、光源112とパターニングデバイス114の組み合わせで構成したがその限りでない。たとえば照明装置110は、マトリクス状に配置される複数の半導体光源(LED(発光ダイオード)やLD(レーザダイオード))のアレイで構成し、個々の半導体光源のオン、オフ(あるいは輝度)を制御可能に構成してもよい。
実施形態では、第1~第3モードをサポートしたが、イメージング装置100は、第1モードと第2モードのみ、あるいは第1モードと第3モードのみをサポートしてもよい。
イメージング装置100が第1モード(あるいはハイブリッドモード)で動作する際に、二次元イメージセンサ120が撮影した画像IMG0の一部分の画素値が飽和した場合、飽和した画素を除外して相関計算を行うようにしてもよい。従来のシングルピクセルの光検出器を用いたゴーストイメージングでは、光検出器の出力が飽和すると、画像を復元できなくなる。これに対して二次元イメージセンサ120を用いた量子レーダでは、飽和した画素を除外することにより、その他の部分については、画像を復元することが可能となる。
実施形態では、第3モードにおいて、二次元イメージセンサ120によって可視光画像を撮影したがその限りでなく、二次元イメージセンサ120は赤外線画像を撮影してもよい。すなわちイメージング装置100を、赤外線のパッシブセンサとして動作させてもよい。
複数のモードの切りかえは、運転者がマニュアルで操作するようにしてもよい。
あるいは、周囲の明るさや霧の有無等にかかわらず、複数のモード(第1モード~第3モード)を周期的に自動で切り替えてもよい。
続いてイメージング装置100の用途を説明する。図16は、物体識別システム10のブロック図である。この物体識別システム10は、自動車やバイクなどの車両に搭載され、車両の周囲に存在する物体OBJの種類(カテゴリ)を判定する。
10 物体識別システム
40 演算処理装置
42 分類器
100 イメージング装置
110 照明装置
112 光源
114 パターニングデバイス
116 コントローラ
120 光検出器
130 演算処理装置
134 再構成処理部
200 車両用灯具
202 光源
204 点灯回路
206 光学系
300 自動車
302 前照灯
310 灯具システム
304 車両側ECU
IMG1 第1画像データ
IMG2 第2画像データ
Claims (11)
- 相関計算を利用したイメージング装置であって、
均一な強度分布を有する光ビームを生成する光源と、
二階調の第1画像データに応じて、前記光ビームの強度分布を変調するパターニングデバイスと、
物体からの反射光を測定する光検出器と、
前記光検出器の出力にもとづく検出強度と、m階調(m≧2)の第2画像データとの相関計算を行い、前記物体の復元画像を再構成する演算処理装置と、
を備え、
前記第1画像データの画素数は前記第2画像データの画素数より多く、
前記第2画像データの1画素は、前記第1画像データの複数L個の画素を含むピクセル群に対応付けられ、
前記第2画像データのある画素の正規化された階調値をk、それと対応する前記ピクセル群に含まれる値が1である画素の個数をlとするとき、l=L×kが成り立つことを特徴とするイメージング装置。 - 前記第2画像データを生成するコントローラをさらに備え、
前記コントローラは、前記第2画像データを変換して、前記第1画像データを生成することを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。 - 前記コントローラは、所定の配置規則にしたがって、前記ピクセル群に値1,0を割り当てることを特徴とする請求項2に記載のイメージング装置。
- 前記配置規則は、前記ピクセル群の中央の画素から優先的に値1が埋まるように定められることを特徴とする請求項3に記載のイメージング装置。
- 前記配置規則は、前記ピクセル群において、値1が均一に配置されるように定められることを特徴とする請求項3に記載のイメージング装置。
- 前記ピクセル群において、値1と0はランダムに配置されることを特徴とする請求項2に記載のイメージング装置。
- 前記第2画像データを構成する画素のサイズは、位置に応じて異なることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のイメージング装置。
- 前記パターニングデバイスはDMD(Digital Micromirror Device)であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のイメージング装置。
- 請求項1から8のいずれかに記載のイメージング装置を備えることを特徴とする車両用灯具。
- 請求項1から8のいずれかに記載のイメージング装置を備えることを特徴とする車両。
- 相関計算を利用したイメージング装置に用いられる照明装置であって、
均一な強度分布を有する光ビームを生成する光源と、
第1画素数の画素のアレイを含み、前記第1画素数を有し、かつ二階調の第1画像データに応じて前記光ビームの強度分布を変調するパターニングデバイスと、
前記第1画素数より少ない第2画素数を有し、ランダムなm階調(m≧2)の第2画像データを生成して相関計算に提供するとともに、前記第2画像データを前記第1画像データに変換し、前記パターニングデバイスに供給するコントローラと、
を備えることを特徴とする照明装置。
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