JPS59135511A - 光学式障害物検出装置 - Google Patents
光学式障害物検出装置Info
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- JPS59135511A JPS59135511A JP58009738A JP973883A JPS59135511A JP S59135511 A JPS59135511 A JP S59135511A JP 58009738 A JP58009738 A JP 58009738A JP 973883 A JP973883 A JP 973883A JP S59135511 A JPS59135511 A JP S59135511A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 241000282373 Panthera pardus Species 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
- G05D1/0248—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means in combination with a laser
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は無人走行車の移動に際し、路面上の障害物の位
置を検出する光学式障害物検出装置に関する。
置を検出する光学式障害物検出装置に関する。
従来、無人走行車の障害物検出装置には、障害物を検知
する手段として超音波センサを用いたものがある。しか
し、超音波センナは１次元情報（障害物までの距離情報
）が得られるのみで、方向分解能が劣り、その結果、ど
れ位の距離に障害物があるかを検知することができても
、どの方向に移動すれば障害物を回避することができる
かを検知することができない。
する手段として超音波センサを用いたものがある。しか
し、超音波センナは１次元情報（障害物までの距離情報
）が得られるのみで、方向分解能が劣り、その結果、ど
れ位の距離に障害物があるかを検知することができても
、どの方向に移動すれば障害物を回避することができる
かを検知することができない。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、障害物が走
行路面上でどのように存在しているか全検出することが
できる光学式障害物検出装置を提供することを目的とす
る。
行路面上でどのように存在しているか全検出することが
できる光学式障害物検出装置を提供することを目的とす
る。
この発明によれば、光源から走行路面に平行な平面光線
を発射するとともに、視覚手段によって前記走行路面の
映像を示す映像データを所定の視野で取り出し、取り出
した１画面分の映像データのうち前記平面光線の映像デ
ータであり、かつ少なくとも障害物を特定するに充分な
障害物特徴点に対応する映像データを抽出し、この抽出
した映像データの示す障害物特徴点の位置を検出するよ
うにしている。
を発射するとともに、視覚手段によって前記走行路面の
映像を示す映像データを所定の視野で取り出し、取り出
した１画面分の映像データのうち前記平面光線の映像デ
ータであり、かつ少なくとも障害物を特定するに充分な
障害物特徴点に対応する映像データを抽出し、この抽出
した映像データの示す障害物特徴点の位置を検出するよ
うにしている。
以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明による光学式障害物検出装置の検出部の
一実施例を示すもので、Ｈｅ−Ｎｅレーザー１と２次元
イメージセンサ（例えばテレビカメラ）２とから構成さ
れている。レーザー１は第２図に示すようにその前面に
円柱状のロッドレンズ１′が設けられておシ、平面状の
レーザー光を走行路面（床面）に平行に発射する。
一実施例を示すもので、Ｈｅ−Ｎｅレーザー１と２次元
イメージセンサ（例えばテレビカメラ）２とから構成さ
れている。レーザー１は第２図に示すようにその前面に
円柱状のロッドレンズ１′が設けられておシ、平面状の
レーザー光を走行路面（床面）に平行に発射する。
２次元イメージセンサ２は、その光軸が前記平面状のレ
ーザー光と角度θで交叉するように配設され、走行路面
を所定の視野で捕捉するもので、センナ視野内に障害物
３が存在すると、その障害物３に照射されたレーザー光
の映像をセンサ内のイメージ面に結像する。
ーザー光と角度θで交叉するように配設され、走行路面
を所定の視野で捕捉するもので、センナ視野内に障害物
３が存在すると、その障害物３に照射されたレーザー光
の映像をセンサ内のイメージ面に結像する。
次に、第３図および第４図を用いて障害物の位置計測方
法を原理的に説明する。
法を原理的に説明する。
今、２次元イメージセンサ２のレンズを２ａ１イメ一ジ
面を２ｂとし、イメージ面２ｂ中心（光軸が結像する点
）を原点とするイメージ面上のｘ−ｙ座標系を想定する
（第５図参照）。そして、第３図に示すｔ 、 ｄ 、
ｆ’ 、 ｙ 、θ、θｌを、ｔ：レーザー１と障害
物３との距離 ｄ：レンズ２ａとレーザー１との距離 ｆ：レンズ２ａとイメージ面２ｂとの距離ｙ：レーザー
光が結像したイメージ面上のｙ座標θ：２次元イメージ
センサ２の光軸とレーザー光とのなす角度 θｌ ：２次元イメージセンサ２０光軸と、障害物３に
照射されたレーザー光とレンズ２ａとを結ぶ光路とのな
す角度 とすると、 一θｌ＝ ヱ ・・・・・・（１）１Ｍ（θ
−θ１）＝−・・・・・・（２）が成立する。第（２）
式の左辺を展開し、第（］）式を代入すると、 と表わすことができる。ここでｆ、θ、ｄは定数のため
、ｙが求まれば一義的にｌが決まる。すなわち、イメー
ジ面上のｙ座標を求めることにより障害物の距離を測定
することができる。
面を２ｂとし、イメージ面２ｂ中心（光軸が結像する点
）を原点とするイメージ面上のｘ−ｙ座標系を想定する
（第５図参照）。そして、第３図に示すｔ 、 ｄ 、
ｆ’ 、 ｙ 、θ、θｌを、ｔ：レーザー１と障害
物３との距離 ｄ：レンズ２ａとレーザー１との距離 ｆ：レンズ２ａとイメージ面２ｂとの距離ｙ：レーザー
光が結像したイメージ面上のｙ座標θ：２次元イメージ
センサ２の光軸とレーザー光とのなす角度 θｌ ：２次元イメージセンサ２０光軸と、障害物３に
照射されたレーザー光とレンズ２ａとを結ぶ光路とのな
す角度 とすると、 一θｌ＝ ヱ ・・・・・・（１）１Ｍ（θ
−θ１）＝−・・・・・・（２）が成立する。第（２）
式の左辺を展開し、第（］）式を代入すると、 と表わすことができる。ここでｆ、θ、ｄは定数のため
、ｙが求まれば一義的にｌが決まる。すなわち、イメー
ジ面上のｙ座標を求めることにより障害物の距離を測定
することができる。
一方、第４図に示すように障害物特徴点の方位をθ１〜
θ３、これらの方位に対応するイメージ面上のＸ座標を
ＸＩ”−Ｘ３とすると、方位θｉとＸ座標ｘ１との関係
は、次式 ％式％ （４） で表わすことができる。すなわち、イメージ面上のＸ座
標を求めることにより障害物の方位を測定することがで
きる。
θ３、これらの方位に対応するイメージ面上のＸ座標を
ＸＩ”−Ｘ３とすると、方位θｉとＸ座標ｘ１との関係
は、次式 ％式％ （４） で表わすことができる。すなわち、イメージ面上のＸ座
標を求めることにより障害物の方位を測定することがで
きる。
第６図は本発明による光学式障害物検出装置の処理部の
一実施例、を示すシステム構成図である。
一実施例、を示すシステム構成図である。
２次元イメージセンサ２は、第５図に示す画面上の映像
明暗信号を含むビデオ・コンポジット信号を同期分離回
路１０および帥変″換器１１に出力する。同期分離回路
１０は入力するビデオ・コンポジット信号から同期信号
を分離し、この同期信号に基づいてランダム・アクセス
・メモリ・アレイ（ＲＡＭアレイ）１ｉのアドレスを指
定し、指定したアドレス位置にφ変換器１１によってデ
ジター変換さ謔瑛像明暗信号を書き込む。このようにし
てＲＡＭアレイ１２には１画面分のデータが保存される
。
明暗信号を含むビデオ・コンポジット信号を同期分離回
路１０および帥変″換器１１に出力する。同期分離回路
１０は入力するビデオ・コンポジット信号から同期信号
を分離し、この同期信号に基づいてランダム・アクセス
・メモリ・アレイ（ＲＡＭアレイ）１ｉのアドレスを指
定し、指定したアドレス位置にφ変換器１１によってデ
ジター変換さ謔瑛像明暗信号を書き込む。このようにし
てＲＡＭアレイ１２には１画面分のデータが保存される
。
次に、中央処理装置（ＣＰＵ）１３は、ＲＡＴｉｌｉ
７１／イ１２中の映像明暗信号から障害物の特徴点（障
害物の左端点Ａ１右端点Ｂ１最近点Ｃ（第５図参照））
に対応するアドレスを抽出する。この抽出＋順を第７図
のフローチャートに従って説明する。
７１／イ１２中の映像明暗信号から障害物の特徴点（障
害物の左端点Ａ１右端点Ｂ１最近点Ｃ（第５図参照））
に対応するアドレスを抽出する。この抽出＋順を第７図
のフローチャートに従って説明する。
まず、ＲＡＭアレイ１２のアドレス（ｘ、ｙ）としてｘ
＝ １２８ 、 ｙ ＝ １２８を指定し、このア
ドレスにおける映像明暗信号がレーザー光に対応するも
のか否かを判別する。否の場合には、ｙを順次域じてゆ
き、７（−１２８となると、１走査が終了し、Ｘに１を
加算して次の走査を行なう。そして、！＞１２８になる
と、１画面分の走査が終了する。
＝ １２８ 、 ｙ ＝ １２８を指定し、このア
ドレスにおける映像明暗信号がレーザー光に対応するも
のか否かを判別する。否の場合には、ｙを順次域じてゆ
き、７（−１２８となると、１走査が終了し、Ｘに１を
加算して次の走査を行なう。そして、！＞１２８になる
と、１画面分の走査が終了する。
上記走査中において、映像明暗信号がレーザー光に対応
する場合には、そのアドレス（ｘ、ｙ）が障害物の左端
点か否かを判別し、左端点であればこれを５（１）に記
憶させる。同様にして、アドレス（ｘ、ｙ）が障害物の
右端点か否かあるいは最近点か否かを判別し、右端点あ
るいは最近点であれば、これらをそれぞれ５（２）およ
び５（３）に記憶させる。
する場合には、そのアドレス（ｘ、ｙ）が障害物の左端
点か否かを判別し、左端点であればこれを５（１）に記
憶させる。同様にして、アドレス（ｘ、ｙ）が障害物の
右端点か否かあるいは最近点か否かを判別し、右端点あ
るいは最近点であれば、これらをそれぞれ５（２）およ
び５（３）に記憶させる。
このようにして、障害物の特徴点に対応するアドレスが
抽出されると、ＣＰＵ １３はリード・オンリ・メモリ
（ＲＯＭ） １４に予め記憶されているｄ。
抽出されると、ＣＰＵ １３はリード・オンリ・メモリ
（ＲＯＭ） １４に予め記憶されているｄ。
ｆ、θの定数を読み出し、この定数とアドレス（ｘ、ｙ
）に基づいて前記第（３）式および第（４）式の演算を
実行し、各特徴点側に、その距離と方位を算出する。
）に基づいて前記第（３）式および第（４）式の演算を
実行し、各特徴点側に、その距離と方位を算出する。
なお、画面のＳ／Ｉ’Ｊを一層向上させるためには、２
次元イメージセンサ２の前方に光学的フィルタを取付け
ると良い。、本実施例のように、光源としてＨｅ−Ｎｅ
レーザーを用いた場合には中心波長６３２８Ｘの干渉フ
ィルタが極めて有効である。このフィルタはレーザー光
と同じ波長の光のみを透過させるため、障害物に照射さ
れるレーザー光のみを画面に写し出すことができる。
次元イメージセンサ２の前方に光学的フィルタを取付け
ると良い。、本実施例のように、光源としてＨｅ−Ｎｅ
レーザーを用いた場合には中心波長６３２８Ｘの干渉フ
ィルタが極めて有効である。このフィルタはレーザー光
と同じ波長の光のみを透過させるため、障害物に照射さ
れるレーザー光のみを画面に写し出すことができる。
以上説明したように本発明によれば、成る視野内に障害
物が存在する場合には、その障害物の位置（各障害物特
徴点の距離および方位）を確実に測定することができ、
無人走行車の視覚手段として大きな効果が期待できる。
物が存在する場合には、その障害物の位置（各障害物特
徴点の距離および方位）を確実に測定することができ、
無人走行車の視覚手段として大きな効果が期待できる。
第１図は本発明による光学式障害物検出装置の検出部の
一実施例を示す構成図、第２図は本発明に係るレーザー
の一例を示す斜視図、第３図および第４図はそれぞれ障
害物の位置計測方法を説明するだめに用いた光学系統図
、第５図は２次元イメージセンサのイメージ面上の映像
画面図、第６図は本発明による光学式障害物検出装置の
処理部の一実施例を示すブロック図、第７図は中央処理
装置の一動作を説明するために用いたフローチャートで
ある。 １・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザー、２・・・２次元イメージ
センサ、３・・・障害物、１０・・・同期分離回路、１
１・・・め変換器、１２・・・ランダム・アクセス・メ
モリ・アレイ（ＲＡＭアレイ）、１３・・・中央処理装
置（ｃｐＵ）、１４・・・リード・オンリ・メモリ、（
ＲＯＭ）。 第２日 第４図 第５図 ｇＦ ６図 手続補正歯 Ｉｌｌ和５８年６月ン３０ 特豹庁長官 殿 １、事イ９の表示 昭和５８年特許願第９７３８弓 ２、発明の名称 光学式障害物検出装置 ３、補正をする者 事件との関係 特８′１出願人 （１２３）株式会社 小松製作所 ４、代理人 （〒１０４）東京都中央区銀座２丁目１１番２号銀座大
作ビル６階 電話０３−５４５−３５０８ （代表）５
、補正の対象 特許請求の範囲 （υ 走行路面に平行あるいは特定な角度で平面光線を
発射する光源と、前記走行路面に対して所定の視野を有
し、該視野の映像を示す映像データを出力する視覚手段
と、前記視覚手段から出力される映像データを前記視野
上の位置に対応して記憶する記憶手段と、前記記憶手段
に記憶された映像データを走査し、走査した映像データ
のうち前記視覚手段の視野内に存在する物体に照射され
た前記平面光線の映像データであり、かつ少なくとも像
データを抽出する映像処理手段と、前記映像処理手段に
よって抽出された映像データの記憶位置に基づき前記物
体特徴点の位置を検出する位置検出手段とを具えた光学
式障害物検出装置。 （２） 前記視覚手段は前記光源から発射される平面
光線と同一波長の光のみを透過する光学フィルタを有し
、該光学フィルタを透過した光のみを結像する特許請求
の範囲第（１ン項記載の光学式障害物検出装置。
一実施例を示す構成図、第２図は本発明に係るレーザー
の一例を示す斜視図、第３図および第４図はそれぞれ障
害物の位置計測方法を説明するだめに用いた光学系統図
、第５図は２次元イメージセンサのイメージ面上の映像
画面図、第６図は本発明による光学式障害物検出装置の
処理部の一実施例を示すブロック図、第７図は中央処理
装置の一動作を説明するために用いたフローチャートで
ある。 １・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザー、２・・・２次元イメージ
センサ、３・・・障害物、１０・・・同期分離回路、１
１・・・め変換器、１２・・・ランダム・アクセス・メ
モリ・アレイ（ＲＡＭアレイ）、１３・・・中央処理装
置（ｃｐＵ）、１４・・・リード・オンリ・メモリ、（
ＲＯＭ）。 第２日 第４図 第５図 ｇＦ ６図 手続補正歯 Ｉｌｌ和５８年６月ン３０ 特豹庁長官 殿 １、事イ９の表示 昭和５８年特許願第９７３８弓 ２、発明の名称 光学式障害物検出装置 ３、補正をする者 事件との関係 特８′１出願人 （１２３）株式会社 小松製作所 ４、代理人 （〒１０４）東京都中央区銀座２丁目１１番２号銀座大
作ビル６階 電話０３−５４５−３５０８ （代表）５
、補正の対象 特許請求の範囲 （υ 走行路面に平行あるいは特定な角度で平面光線を
発射する光源と、前記走行路面に対して所定の視野を有
し、該視野の映像を示す映像データを出力する視覚手段
と、前記視覚手段から出力される映像データを前記視野
上の位置に対応して記憶する記憶手段と、前記記憶手段
に記憶された映像データを走査し、走査した映像データ
のうち前記視覚手段の視野内に存在する物体に照射され
た前記平面光線の映像データであり、かつ少なくとも像
データを抽出する映像処理手段と、前記映像処理手段に
よって抽出された映像データの記憶位置に基づき前記物
体特徴点の位置を検出する位置検出手段とを具えた光学
式障害物検出装置。 （２） 前記視覚手段は前記光源から発射される平面
光線と同一波長の光のみを透過する光学フィルタを有し
、該光学フィルタを透過した光のみを結像する特許請求
の範囲第（１ン項記載の光学式障害物検出装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （リ 走行路面に平行な平面光線を発射する光源と、前
記走行路面に対して所定の視野を有し、該視野の映像を
示す映像データを出力する視覚手段と、前記視覚手段か
ら出力される１画面分の映像データを前記視野上の位置
に対応して記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶さ
れた映像データを走査し、走査した映像データのうち前
記視覚手段の視野内に存在する障害物に照射された前記
平面光線の映像データであり、かつ少なくとも障害物を
特定するに充分な障害物特徴点に対応する映像データを
抽出する映像処理手段と、前記映像処理手段によって抽
出された映像データの記憶位置に基づき前記障害物特徴
点の位置を検出する位置検出手段とを具えた光学式障害
物検出装置。 （２）前記視覚手段は前記光源から発射される平面光線
と同一波長の光のみを透過する光学フィルタを有し、該
光学フィルタを透過した光のみを結像する特許請求の範
囲第（１）項記載の光学式障害物検出装置。 （３）前記障害物特徴点は障害物の両端の点と最近点で
ある特許請求の範囲第（１）項記載の光学式障害物検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58009738A JPS59135511A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | 光学式障害物検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58009738A JPS59135511A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | 光学式障害物検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59135511A true JPS59135511A (ja) | 1984-08-03 |
Family
ID=11728647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58009738A Pending JPS59135511A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | 光学式障害物検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59135511A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61255413A (ja) * | 1985-05-09 | 1986-11-13 | Mitsubishi Electric Corp | 遠隔操作式走行装置 |
| JPS61267267A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融炭酸塩形燃料電池用電極 |
| JPH01163806A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-28 | Shinichi Yuda | 移動ロボットにおける路面環境検知装置 |
| CN106687821A (zh) * | 2014-06-05 | 2017-05-17 | 软银机器人欧洲公司 | 利用水平平面探测障碍物的装置以及实施所述装置的探测方法 |
-
1983
- 1983-01-24 JP JP58009738A patent/JPS59135511A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61255413A (ja) * | 1985-05-09 | 1986-11-13 | Mitsubishi Electric Corp | 遠隔操作式走行装置 |
| JPH0433043B2 (ja) * | 1985-05-09 | 1992-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | |
| JPS61267267A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 溶融炭酸塩形燃料電池用電極 |
| JPH01163806A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-28 | Shinichi Yuda | 移動ロボットにおける路面環境検知装置 |
| CN106687821A (zh) * | 2014-06-05 | 2017-05-17 | 软银机器人欧洲公司 | 利用水平平面探测障碍物的装置以及实施所述装置的探测方法 |
| JP2017518579A (ja) * | 2014-06-05 | 2017-07-06 | ソフトバンク・ロボティクス・ヨーロッパＳｏｆｔｂａｎｋ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｅｕｒｏｐｅ | 水平面による障害物検出装置およびこのような装置を実装する検出方法 |
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