KR101891907B1 - 거리 측정 장치 및 시차 연산 시스템 - Google Patents

거리 측정 장치 및 시차 연산 시스템 Download PDF

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Abstract

거리 측정 장치는 복수의 촬상부와, 상기 복수의 촬상부에 의해 촬영된 촬영 화상으로부터 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제1 거리 정보 취득부와, 전자파를 방출하는 전자파 방출부와, 상기 전자파 방출부로부터 방출된 전자파의 반사파를 수신하는 반사파 수신부와, 상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파로부터 상기 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제2 거리 정보 취득부를 포함하며, 상기 전자파 방출부로부터 방출되는 전자파는 상기 복수의 촬상부의 광축보다 아래쪽으로 조사되는 것을 특징으로 한다.

Description

거리 측정 장치 및 시차 연산 시스템{DISTANCE MEASURING DEVICE AND PARALLAX CALCULATION SYSTEM}
본 발명의 일 양태는 시차 연산 시스템 및 거리 측정 장치 중 적어도 하나에 관한 것이다.
일반적으로, 스테레오 카메라 등의 복수의 촬상부를 이용하여 촬영된 촬영 화상(스테레오 화상)에 포함되는 대상물에 대해 시차 연산을 행하는 것으로써 해당 대상물까지의 거리를 산출하는 거리 측정 기술이 알려져 있다(예, 일본 특허 출원 공개 제2000-329852호 참조).
그러나, 상기 거리 측정 기술의 경우, 시차 연산되는 스테레오 화상 내에 횡방향의 반복 패턴이 포함되어 있으면, 시차 연산시 오차의 발생 빈도가 높아지는 특성이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 거리 측정 장치는, 복수의 촬상부와, 상기 복수의 촬상부에의해 촬영된 촬영 화상으로부터 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제1 거리 정보 취득부와, 전자파를 방출하는 전자파 방출부와, 상기 전자파 방출부로부터 방출된 전자파의 반사파를 수신하는 반사파 수신부와, 상기 반사파 수신부에의해 수신된 반사파로부터 상기 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제2 거리 정보 취득부를 포함하며, 상기 전자파 방출부로부터 방출되는 전자파는 상기 복수의 촬상부의 광축보다 아래쪽으로 조사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 촬상부에 의해 촬영되는 촬영 화상에 기초하여 시차 연산을 행하는 시차 연산 시스템이 제공되며, 해당 시차 연산 시스템은, 상기 복수의 촬상부의 촬영 방향으로 위치된 노면의 화상을 촬영하는 것으로 얻어지는 촬영 화상 내에서 노면 화상으로서 렌더링되는 영역을 조사 대상으로 삼아 전자파를 조사하여 해당 영역으로부터의 반사파를 수신하는 측정 수단과, 상기 측정 수단에서의 수신 결과에 기초하여 상기 조사 대상에서의 노면 표시의 유무를 판정하는 판정 수단을 포함하고, 상기 판정 수단에 의한 판정 결과에 따라 상기 시차 연산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 시차 연산 시스템을 구성하는 화상 처리부의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 신호 처리부의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 스테레오 카메라부에 의한 촬영 범위 및 레이저 투광 및 수광부로부터의 레이저 광의 조사 범위를 나타낸 도면이다.
도 6은 스테레오 카메라부에 의해 촬영된 촬영 화상에 있어서의 레이저 광의 조사 범위(노면 화상 상의 조사 범위)를 나타낸 도면이다.
도 7은 스테레오 카메라부에 의해 촬영된 촬영 화상에 있어서의 레이저 광의 조사 범위(노면 화상 상의 조사 범위)를 나타낸 도면이다.
도 8은 시차 연산 시스템에서의 시차 연산 처리의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 레이저 레이더 거리 측정부에 의한 노면 측정 처리의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 10a 및 도 10b는 노면 측정 처리시에 레이저 레이더 거리 측정부에서 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다.
도 11은 제1 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 화상 처리부에서의 스테레오 화상 처리의 내용을 나타낸 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 스테레오 화상 처리에서 설정된 시차 탐색 범위를 나타낸 도면이다.
도 13은 제2 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 스테레오 카메라부에 의한 촬영 범위 및 레이저 투광 및 수광부로부터의 레이저 광의 조사 범위를 나타낸 도면이다.
도 14는 스테레오 카메라부에 의해 촬영된 촬영 화상에서의 레이저 광의 조사 범위(노면 화상 상의 조사 범위)를 나타낸 도면이다.
도 15는 제3 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 스테레오 카메라부에 의한 촬영 범위 및 레이저 투광 및 수광부로부터의 레이저 광의 조사 범위를 나타낸 도면이다.
도 16은 스테레오 카메라부에 의해 촬영된 촬영 화상에서의 레이저 광의 조사 범위(노면 화상 상의 조사 범위)를 나타낸 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 제4의 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부에서의 노면 측정 처리시에 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 제5 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부에서의 노면 측정 처리시에 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다.
도 19는 제6 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부에서의 노면 측정 처리시에 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다.
도 20은 제7 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부에서의 노면 표시의 유무 판정 처리의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 21은 제7 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부에서의 노면 측정 처리시에 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다.
도 22는 제8 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부에서의 노면 표시의 유무 판정 처리의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 23은 제8 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부에서의 노면 측정 처리시에 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조로 하여 설명한다. 여기서, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능적 구성을 가지는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여함으로써 중복적인 설명을 생략한다.
[제1 실시 형태]
제1 실시 형태는 주로, 노면 상에 횡방향의 반복 패턴이 포함되어 있는 경우에 시차 연산시 오차의 발생 빈도가 높아진다는 과제를 해결한다.
노면 상에 횡방향의 반복 패턴이 포함되어 있는 경우는, 예컨대, 횡단 보도의 노면 표시가 포함되어 있는 경우를 들 수 있다. 횡단 보도의 노면 표시는 백색으로, 시인성을 좋게 하기 위해 빛을 잘 반사하는 도료로 그려지고 있는 경우가 많아서, 시차 연산을 행하는 경우, 오차의 발생 빈도가 증가하는 경향이 특히 높은 것으로 간주된다. 이하, 횡단 보도의 노면 표시를 예로서 제공하는 제1 실시 형태를 설명한다.
<1. 시차 연산 시스템의 전체 구성>
우선, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템의 전체 구성을 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 시차 연산 시스템(100)은 스테레오 카메라부(110)와, 레이저 레이더 거리 측정부(120)와, 화상 처리부(130)를 구비한다.
스테레오 카메라부(110)는 단안형(monocular) 카메라부(촬상부)(111)와, 단안형 카메라부(촬상부)(112)를 구비하는 데, 단안형 카메라부(111, 112)는 각각 소정의 프레임 주기로 촬영을 행하고, 해당 촬영 화상을 화상 처리부(130)로 송신한다.
레이저 레이더 거리 측정부(120)는 레이저 투광 및 수광부(121)와 레이저 신호 처리부(122)를 구비한다. 레이저 투광 및 수광부(121)는 스테레오 카메라부(110)의 촬영 방향과 동일한 방향으로 레이저 광을 방출하고, 그 반사광을 수광 하는 것으로 레이저 수광 신호를 출력한다. 레이저 신호 처리부(122)는 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 출력된 레이저 수광 신호에 기초하여 노면 상에 제공되는 노면 표시의 유무를 판정한다. 또한, 판정 결과를 화상 처리부(130)로 송신한다.
화상 처리부(130)는 스테레오 카메라부(110)로부터 송신된 촬영 화상을 이용하여 시차 연산을 행하여 시차 화상을 생성한다. 여기서, 화상 처리부(130)는 시차 연산을 수행함에 있어서 레이저 레이더 거리 측정부(120)로부터 송신되는 판정결과를 이용한다. 즉, 화상 처리부(130)는 노면 표시의 유무에 따른 시차 연산을 수행하도록 구성된다(상세한 것은 후술됨).
따라서, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)에서는 레이저 레이터 거리 측정부(120)가 시차 연산시의 오차의 발생 요인이 되는 노면 표시의 유무를 판정하고, 화상 처리부(130)가 노면 표시의 유무에 따른 시차 연산을 수행한다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따르면, 시차 연산시의 오차의 발생 빈도를 저감시킬 수 있다.
<2. 시차 연산 시스템의 하드웨어 구성>
다음에, 시차 연산 시스템(100)의 하드웨어 구성을 설명한다. 도 2는 시차 연산 시스템(100)의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 시차 연산 시스템(100)은 카메라 스테이(230)와 제어 기판 수납부(240)를 포함한다.
카메라 스테이(230)에는 단안형 카메라부(111, 112)와 레이저 투광 및 수광부(121)가 일체로 설치된다. 이에 따라, 시차 연산 시스템(100)의 소형화 및 저비용화가 가능하다.
제어 기판 수납부(240)에는 레이저 신호 처리부(122)와 화상 처리부(130)가 수납된다. 레이저 신호 처리부(122)를 레이저 투광 및 수광부(121)와 별개로 구성함으로써, 레이저 투광 및 수광부(121)의 크기를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 본 실시 형태에 따르면, 단안형 카메라부(111)와 단안형 카메라부(112) 사이에 레이저 투광 및 수광부(121)를 배치시키는 것이 가능하다.
여기서, 도 2의 예에서는 레이저 신호 처리부(122)와 화상 처리부(130)를 별도의 회로 기판으로서 구성하고 있지만, 레이저 신호 처리부(122)와 화상 처리부(130)는 공통의 회로 기판에 의해 구성될 수 있다. 즉, 회로 기판의 매수가 감소되기 때문에 저비용화를 달성할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 단안형 카메라부(111)는 카메라 렌즈(201)와, 촬상 소자(202)와, 센서 기판(203)을 포함한다. 카메라 렌즈(201)에 입사된 외부 광은 촬상 소자(202)에 의해 수광되어, 소정의 프레임 주기로 광전 변환된 후, 센서 기판(203)에서 1 프레임마다 촬영 화상이 생성된다. 생성된 촬영 화상은 순차적으로 화상 처리부(130)로 송신된다.
여기서, 단안형 카메라부(112)도 단안형 카메라부(111)와 같은 구성을 가지며, 단안형 카메라부(111)와 동기로 생성된 촬영 화상이 순차적으로 화상 처리부(130)로 송신된다. 화상 처리부(130)는 단안형 카메라부(111, 112)로부터 송신된 촬영 화상을 이용하여 시차 연산을 행하여 시차 화상을 생성한다.
레이저 투광 및 수광부(121)는 광원 구동 회로(221)와, 레이저 광원(222)과, 투광 렌즈(223)를 구비한다. 광원 구동 회로(221)는 레이저 신호 처리부(122)로부터의 지시에 따라 동작하여, 레이저 광원(222)에 대하여 변조 전류(광원 발광 신호)를 인가한다. 이에 따라, 레이저 광원(222)은 레이저 광을 방출한다. 레이저 광원(222)으로부터 방출된 레이저 광은 투광 렌즈(223)를 통해 외부로 방출된다.
여기서. 본 실시 형태에서는 레이저 광원(222)으로서 적외선 반도체 레이저 다이오드(LD)가 이용되어, 레이저 광으로서 파장 800 nm~950 nm의 근적외선 광이 방출된다. 또한, 레이저 광원(222)은 광원 구동 회로(221)에 의해 인가된 변조 전류(광원 발광 신호)에 따라서 펄스형의 파형을 갖는 레이저 광을 주기적으로 방출하는 방식으로 제어된다. 여기서, 본 실시 형태에 있어서, 레이저 광원(222)은 수 나노 초로부터 수 백 나노 초 정도로 짧은 펄스 폭을 갖는 펄스형의 레이저 광을 주기적으로 방출하는 방식으로 제어된다.
레이저 광원(222)으로부터 방출된 펄스형의 레이저 광은, 투광 렌즈(223)를 통해, 소정의 확대 각을 가지고 투사 빔으로서 외부로 방출된 후 소정의 위치(소정의 조사 대상)를 조사하는 광 빔을 제공한다. 그러나, 레이저 광원(222)으로부터 방출되는 레이저 광은 투광 렌즈(223)에 의해 대략 평행광으로 시준되므로, 조사된 위치에 있어서의 조사 범위를 미리 설정된 미소 표면적으로 제공할 수 있다.
레이저 투광 및 수광부(121)는 수광 렌즈(224)와, 수광 소자(225)와, 수광 신호 증폭 회로(226)를 더 포함한다. 소정의 위치에 조사된 레이저 광은 균일한 방향으로 산란되어 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 방출된 레이저 광과 동일한 광로로 통과되어 반사되는 광 성분만이 반사광으로서 레이저 투광 및 수광부(121)의 수광 렌즈(224)를 통해 수광 소자(225) 내로 유도된다.
여기서, 본 실시 형태에서는 수광 소자(225)로서 실리콘 PIN 광 다이오드 또는 애밸란시(avalanche) 광 다이오드가 사용된다. 수광 소자(225)는 반사광을 광전 변환하는 것으로 레이저 수광 신호를 생성하고, 수광 신호 증폭 회로(226)는 생성된 레이저 수광 신호를 증폭한 후, 레이저 신호 처리부(122)로 송신한다. 레이저 신호 처리부(122)는 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 송신된 레이저 수광 신호에 기초하여 노면 상에 제공되는 노면 표시의 유무를 판정한다. 또한, 판정 결과를 화상 처리부(130)로 송신한다.
<3. 화상 처리부의 구성>
다음에, 화상 처리부(130)의 구성을 설명한다. 상술한 바와 같이, 화상 처리부(130)는 시차 화상을 생성한다. 여기서, 생성된 시차 화상은 예컨대, 촬영 화상에 포함되는 각 대상물의 거리를 산출하는 데 이용된다.
이하에서는 화상 처리부(130)의 구성을 설명함에 있어서 처음에, 화상 처리부(130)에 의해 생성된 시차 화상에 기초하여 촬영 화상에 포함되는 각 대상물의 거리를 산출하는 거리 측정 기술(스테레오 거리 측정 기술)의 개요를 간단히 설명한다.
<3.1 스테레오 거리 측정 기술의 개요>
일반적으로, 스테레오 거리 측정 기술에서는 좌우에 배치된 2대의 단안형 카메라부로부터 송신되는 한 쌍의 촬영 화상의 상관성(유사도)을 동일한 지점을 추출하여 구하고, 추출된 동일 지점에 대한 시차를 연산하는 것으로써 삼각 측량의 방식으로 해당 동일 지점의 거리를 산출한다.
구체적으로, 2대의 단안형 카메라부로부터 송신되는 한 쌍의 촬영 화상으로부터 동일한 대상물화 되어 있는 부분을 추출한다. 2대의 단안형 카메라부가 좌우에 설치되어 있는 경우, 한 쌍의 촬영 화상에 있어서 동일한 대상물화되어 있는 위치는 좌우로 변위된다. 이후, 한편의 촬영 화상을 다른 편의 촬영 화상에 대하여 좌우 방향으로 소정의 범위(시차 탐색 범위) 내에서 1화소씩 시프트시키면서, 가장 중합되는(유사한) 위치를 구함으로써 한 쌍의 촬영 화상 내의 해당 동일 대상물 내의 동일 지점을 대응하여 설치할 수 있다. 그러면, 대응하는 동일 지점 사이의 편차량(시차)을 연산하고, 2대의 단안형 카메라부의 광축 사이의 거리와의 관계로부터 해당 동일 지점의 거리를 산출한다.
여기서, 다음의 수학식에 따라 동일 대상물 내의 동일 지점의 거리 Z를 산출할 수 있다:
Figure 112016079872969-pct00001
이때, n은 여기서 시프트된 화소수이고, f는 단안형 카메라부의 카메라 렌즈의 초점 거리이고, B는 기선 길이(단안형 카메라의 광축 사이 거리)이고, d는 화소의 피치이다. 여기서, 수학식 1의 분모(n × d)는 시차이다.
<3.2 스테레오 거리 측정 기술을 실현하기 위한 시차 연산을 행하는 화상 처리부의 구성>
다음에, 상기 스테레오 거리 측정 기술을 실현하기 위한 시차 연산을 행하는 화상 처리부(130)의 구성을 설명한다. 도 3은 상기 스테레오 거리 측정 기술을 실현하기 위한 시차 연산을 행하는 화상 처리부(130)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 화상 처리부(130)는 중앙 처리 유닛(CPU)(301), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(302), 기억 장치(303), 입출력부(304)를 포함한다. 여기서, 화상 처리부(130)의 각부는 버스(305)를 통해 서로 접속되어 있다.
CPU(301)는 기억 장치(303)에 기억된 프로그램(스테레오 화상 처리부(310)로서 기능하는 프로그램)를 실행하는 컴퓨터이다. CPU(301)가 해당 프로그램을 실행함으로써, 화상 처리부(130)는 스테레오 카메라부(110)로부터 송신된 촬영 화상을 보정하고, 보정한 촬영 화상에 기초하여 시차 연산을 행함으로써 시차 화상을 생성한다.
RAM(302)은 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 등의 주기억 장치이다. RAM(302)은 기억 장치(303)에 기억된 프로그램이CPU(301)에 의해 실행되는 경우에 전개되는 작업 영역으로서 기능한다.
기억 장치(303)는 EPROM 또는 EEPROM 등의 메모리이며, CPU(301)를 스테레오 화상 처리부(310)로서 기능시키기 위한 프로그램을 기억한다. 스테레오 화상 처리부(310)는 화상 보정부(311)와 시차 화상 생성부(312)를 더 포함한다.
화상 보정부(311)는 센서 기판(203 또는 213)으로부터 송신된 촬영 화상에 대하여 감마 보정이나 왜곡 보정 등의 각종 보정 처리를 수행한다.
시차 화상 생성부(312)는 화상 보정부(311)에 의해 보정된 촬영 화상 내의 시차 탐색 범위 내에서 대응하는 동일 지점을 제공함으로써 시차를 연산한다. 그러면, 촬영 화상 내의 각 화소에 대해 시차를 연산하는 것으로 시차 화상을 생성한다. 여기서, 시차 화상 생성부(312)는 시차의 연산에 있어서 레이저 신호 처리부(122)로부터 출력되는 판정 결과에 기초하여 시차 탐색 범위를 변경한다.
입출력부(304)는 센서 기판(203 또는 213) 또는 레이저 신호 처리부(122)와 통신하기 위한 인터페이스부이다.
<4. 레이저 신호 처리부의 구성>
다음에, 레이저 신호 처리부(122)의 구성을 설명한다. 도 4는 레이저 신호 처리부(122)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 레이저 신호 처리부(122)는 CPU(401), RAM(402), 기억 장치(403), 입출력부(404)를 포함한다. 여기서, 화상 처리부(130)의 각부는 버스(405)를 통해 서로 접속된다.
CPU(401)는 기억 장치(403) 기억된 각 프로그램(노면 측정부(410)로서 기능하기 위한 프로그램)를 실행하는 컴퓨터이다. CPU(401)가 해당 프로그램을 실행함으로써, 레이저 신호 처리부(122)는 레이저 투광 및 수광부(121)에 의한 펄스형의 레이저 광의 투광 또는 수광을 제어하여, 레이저 투광 및 수광부(121)에서 생성된 레이저 수광 신호에 기초하여 노면 표시의 유무를 판정한다.
RAM(402)은 DRAM 또는 SRAM 등의 주기억 장치이다. RAM(402)은 기억 장치(403)에 기억된 프로그램이 CPU(401)에 의해 실행되는 경우에 전개되는 작업 영역으로서 기능한다.
기억 장치(403)는 EPROM 또는 EEPROM 등의 메모리이며, CPU(401)를 노면 측정부(410)로서 기능시키기 위한 프로그램을 기억한다.
노면 측정부(410)는 광원 구동 회로(221)에 대하여 펄스형의 레이저 광의 방출을 지시히며, 수광 신호 증폭 회로(226)로부터 레이저 수광 신호를 취득한다. 또한, 취득한 레이저 수광 신호의 강도에 기초하여 레이저 광이 조사된 위치에서의 노면 표시의 유무를 판정한다. 또한, 판정 결과를 화상 처리부(130)로 송신한다.
입출력부(404)는 광원 구동 회로(221), 수광 신호 증폭 회로(226), 화상 처리부(130)와 통신하기 위한 인터페이스부이다.
<5. 시차 연산 시스템의 배치 및 설정 방법>
다음에, 시차 연산 시스템(100)의 배치 및 시차 연산 시스템(100)를 구성하는 스테레오 카메라부(110) 및 레이저 투광 및 수광부(121)의 설정 방법을 설명한다.
도 5는 시차 연산 시스템(100)의 배치 방법과, 스테레오 카메라부(110) 및 레이저 투광 및 수광부(121)의 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이 중, 도 5a는 시차 연산 시스템(100)이 탑재된 차량(501)을 그 진행 방향에 대해 측면으로부터 바라본 모습을 나타내며, 도 5b는 시차 연산 시스템(100)이 탑재된 차량(501)을 그 진행 방향으로 대해 상부로부터 바라본 모습을 나타낸다. 이하, 도 5를 참조로 시차 연산 시스템(100)의 배치 방법과 스테레오 카메라부(110) 및 레이저 투광 및 수광부(121)의 설정 방법을 설명한다.
<5.1 시차 연산 시스템의 배치 방법(위치 및 방향)>
도 5a에 나타낸 바와 같이, 시차 연산 시스템(100)은 차량(501) 내의 천장 부분 상에 앞유리 근처(노면(530)부터 높이(H)에 있는 위치)에 배치된다. 또한, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 차량(501)의 차폭에 대해 대략 중앙의 위치에 배치가 행해진다.
더욱이, 시차 연산 시스템(100)은 스테레오 카메라부(110)의 각 단안형 카메라부(111 또는 112)의 촬영 방향이 차량(501)의 진행 방향 전방이 되도록 설치된다.
여기서, 레이저 투광 및 수광부(121)는 레이저 광의 방출 방향이 단안형 카메라부(111 또는 112)의 촬영 방향과 동일하게 되도록 카메라 스테이(230) 상에 설치되므로, 레이저 광의 방출 방향도 차량(501)의 진행 방향 전방이 된다.
<5.2 스테레오 카메라부 및 레이저 투광 및 수광부의 설정 방법(앙각 및 선회각)>
다음에, 시차 연산 시스템(100)을 구성하는 스테레오 카메라부(110) 및 레이저 투광 및 수광부(121)의 설정 방법(앙각 및 선회각)을 설명한다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 스테레오 카메라부(110)의 촬영 방향의 앙각(x 축 주위의 각도)은 촬영 범위(510)가, 스테레오 카메라부(110)의 설치 위치를 통과하면서 노면(530)에 평행한 직선(502)을 포함하고, 또한, 노면(530)을 포함하도록 설정되어 있다. 여기서, 도 5a의 예에서는 추가로 촬영 범위(510)의 중심선(단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축)(512)이 직선(502)의 아래쪽으로 위치하도록 설정되어 있다.
또한, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터의 레이저 광의 방출 방향의 앙각(x 축 주위의 각도)은 레이저 광의 조사 범위(520)가, 스테레오 카메라부(110)의 촬영 범위(510) 내에 포함되고, 또한, 직선(502)에 대하여 아래쪽으로 각도(θVR)가 되도록 설정되어 있다. 여기서, 각도(θVR)는 제로보다 크고, 또한, 직선(502)에 대하여 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축의 각도보다 큰 값이다. 즉, 레이저 광의 광축은 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축보다 더 하측을 향한다.
또한, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 스테레오 카메라부(110)의 촬영 방향의 선회각(y축 주위의 각도)은 촬영 범위(511)가, 차량(501)의 폭 방향의 중심을 통하는 종축(도시 생략)에 대하여 대칭이 되도록 설정되어 있다. 구체적으로는 차량(501)의 폭 방향의 중심을 통하는 종축과 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축이 평행하게 되도록 설정되어 있다.
또한, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터의 레이저 광의 방출 방향의 선회각(y축 주위의 각도)은 레이저 광의 조사 범위(521)가 스테레오 카메라부(110)의 촬영 범위(510) 내에 포함되도록 설정되어 있다. 여기서, 도 5b의 예에서는 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축과 레이저 광의 조사 범위(521)의 중심선(도시 생략)이 평행하게 되도록 레이저 투광 및 수광부(121)로부터의 레이저 광의 방출 방향의 선회각이 설정되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
<5.3 스테레오 카메라부의 촬영 범위 및 레이저 투광 및 수광부의 레이저 광의 조사 범위>
본 실시 형태에 있어서 스테레오 카메라부(110)의 촬영 범위(510)의 화각은 도 5a에 나타낸 바와 같이 수직 방향(y축 방향)으로 약 15~20 도로 설정된다. 또한, 또한, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 수평 방향(x축 방향)으로 약 40~60 도가 되도록 설정이 행해진다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 레이저 투광 및 수광부(121)의 레이저 광의 조사 범위(520)의 확산각은 수직 방향(y축 방향) 및 수평 방향(x축 방향)으로 스테레오 카메라부(110)의 촬영 범위(510, 511)보다 좁게 되도록 설정된다.
여기서, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 차량(501)의 진행 방향 전방으로 Lc[m]의 위치에 있는 노면 표시(횡단 보도(531))를 검출하는 경우, 하기 수학식이 성립한다:
Figure 112016079872969-pct00002
또한, 하기 수학식에 따라 레이저 광의 수직 방향(y축 방향)의 조사 범위(520)의 확산각(ΔθVR)을 구할 수 있다:
Figure 112016079872969-pct00003
여기서, ΔL은 전방의 노면(530) 상에 놓을 수 있는 레이저 광의 조사 범위(523)의 깊이 방향(z축 방향)의 길이이다.
따라서, 예컨대, H= 1.4[m]이고 LC= 10[m]에서, ΔL=2[m](노면 표시의 검출에 알맞은 깊이 방향(z축 방향)의 길이)이면, θVR=0.14[rad](8 도)에서는 ΔθVR=0.028[rad](1.6 도)이 된다.
한편, 레이저 투광 및 수광부(121)에 의한 레이저 광의 수평 방향(x축 방향)의 조사 범위(521)의 확산각(ΔθhR)은 노면 상의 조사 범위(523)의 수평 방향(x축 방향)의 길이가 노면 표시에 따른 적절한 길이가 되도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 수평 방향(x축 방향)으로 다소 조사 범위의 중심이 변동된 경우에도, 반복 패턴을 갖는 노면 표시(횡단 보도(531))의 유무를 판정할 수 있기 때문이다.
예컨대, 횡단 보도(531)는 0.5 m 정도의 폭을 갖는 백선과 아스팔트 면이 등간격으로 나란히 정렬되고 반복 패턴의 기준 피치가 약 1 m 정도이다. 따라서, 진행 방향 전방 10 m의 위치에 있는 횡단 보도를 확실하게 검출하기 위해서는 레이저 광의 노면 상의 조사 범위(523)의 수평 방향의 길이를 1 [m] 정도로 하는 것이 바람직하다. 즉, 레이저 광의 수평 방향(x축 방향)의 조사 범위(521)의 확산각(ΔθhR)을 예컨대, 6 [도] 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
<5.4 촬영 화상과의 관계>
상술한 바와 같이, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터의 레이저 광의 방출 방향의 앙각은:
* 레이저 광의 조사 범위(520)가, 스테레오 카메라부(110)의 촬영 범위(510)의 범위 내에 포함되고; 또한,
* 레이저 광의 조사 범위(520)의 중심선(522)이 시차 연산 시스템(100)을 통하고 노면(530)에 평행한 직선(502)에 대하여 아래쪽으로 θvR의 각도(단, θvR>0)로 향하는 것으로
설명되었다.
또한, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터의 레이저 광의 방출 방향의 선회각은:
* 레이저 광의 조사 범위(521)가 스테레오 카메라부(110)의 촬영 범위(511)의 범위 내에 포함되는 것으로
설명되었다.
그러나, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터의 레이저 광의 방출 방향의 앙각및 선회각의 설정 방법은 상기한 바와 같이 한정되지 않으며, 스테레오 카메라부(110)에서 촬영된 촬영 화상과의 관계에 기초하여 더욱 특정될 수 있다.
도 6은 레이저 투광 및 수광부(121)로부터의 레이저 광의 방출 방향의 앙각 및 선회각을 더욱 특정한 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 촬영 화상(600)에 나타낸 바와 같이, 스테레오 카메라부(110)를 전술한 설정 방법으로 설정한 경우, 촬영 화상(600)에는 노면 화상(610)(음영부)이 렌더링된다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 레이저 레이더 거리 측정부(120)는 스테레오 카메라부(110)에 의해 촬영된 촬영 화상에 기초하여 시차 연산의 오차의 발생 요인인 노면 표시를 검출할 수 있으면 충분하다. 따라서, 차량(501)의 진행 방향 전방의 노면(530)의 촬영 화상에서 노면 화상(610)으로서 렌더링되는 영역 내의 일 위치가 노면 상의 조사 범위 내에 있도록(조사 대상이 되도록), 레이저 광의 방출 방향의 앙각 및 선회각이 설정되어 있으면 충분하다.
도 7은 이와 같이 앙각 및 선회각이 설정된 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 레이저 광이 방출된 경우의 노면 상의 조사 범위(523)를 촬영 화상(600) 내의 조사 범위 화상(701)으로서 나타낸 도면이다.
촬영 화상(600) 내의 노면 화상(610)으로서 렌더링되는 영역 내의 일 위치가 노면 상의 조사 범위가 되도록 하는 것으로써, 도 7의 예에서 조사 범위 화상(701)은 촬영 범위(510)의 중심선(512)보다 하측(앙각(θvR)에 대응하는 위치)에 배치된다. 다시 말하면, 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축보다 하측으로 조사 범위가 되도록 하는 것으로써, 조사 범위 화상(701)은 노면화된 위치에 배치된다. 또한, 촬영 범위(511)의 중심선 상에 배치가 행해진다. 여기서, 조사 범위 화상(701)의 크기는 레이저 광의 수직 방향의 조사 범위(520)의 확산각(ΔθvR) 및 수평 방향의 조사 범위(521)의 확산각(Δθvh)에 따른 크기이다.
<6. 시차 연산 시스템의 처리의 흐름 >
다음에, 시차 연산 시스템(100)의 시차 연산 처리의 흐름을 설명한다. 도 8은 시차 연산 시스템(100)의 시차 연산 처리의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
시차 연산 시스템(100)에 의한 시차 연산 처리가 시작되면, S801 단계에서 화상 처리부(130)로부터의 지시에 기초하여 단안형 카메라부(111, 112)가 상호 동기하여 촬영을 실행한다.
또한, S802 단계에서, 레이저 레이더 거리 측정부(120)가 노면 측정 처리를 실행한다. 구체적으로는 우선, 레이저 투광 및 수광부(121)가 레이저 신호 처리부(122)(레이저 신호 처리부(122)의 노면 측정부(410), 이하에서도 동일함)로부터의 지시에 기초하여 펄스형의 레이저 광의 투광 또는 수광을 행한다. 또한, 레이저 광의 투광 또는 수광에 의해 레이저 투광 및 수광부(121)에서 생성된 레이저 수광 신호에 기초하여 레이저 신호 처리부(122)가 노면 표시의 유무를 판정하고, 판정 결과를 화상 처리부(130)로 송신한다.
여기서, S801 단계에서의 촬영 처리와 S802 단계에서의 노면 측정 처리는 병행하여 실행된다. 즉, 단안형 카메라부(111, 112)가 1 프레임분의 촬영 화상의 촬영을 하는 사이에 레이저 투광 및 수광부(121)가 펄스형의 레이저 광 1 펄스분의 투광 또는 수광을 행한다.
S803 단계에서는 화상 처리부(130)가 1 프레임분의 촬영 화상에 기초하여 시차 연산 처리를 행하여, 시차 화상을 생성하는 스테레오 화상 처리를 실행한다. 이 때, 해당 프레임의 촬영 처리에 대응하여 실행된 노면 측정 처리에 있어서 노면 표시가 존재하는 판정 결과가 화상 처리부(130)로 송신되는 경우, 해당 판정 결과에 기초하여 시차 탐색 범위를 변경한다.
S804 단계에서는 시차 연산 처리의 종료 지시의 입력 여부를 판정하여, 미입력으로 판정된 경우에는 S801 단계 및 S802 단계로 복귀한다. 그리고, 다음 프레임에 대한 촬영 처리를 실행하고, 펄스형의 레이저 광에 대한 다음 차수의 투광 또는 수광을 행함으로써 노면 측정 처리를 실행한다.
이후, 시차 연산 처리의 종료 지시가 입력될 때까지, 프레임 단위로 촬영 처리를 실행하여, 각 프레임마다 1 펄스분의 노면 측정 처리를 실행하면서, 프레임 단위로 스테레오 화상 처리를 실행한다.
한편, S804 단계에서, 시차 연산 처리의 종료 지시가 입력되었다고 판정된 경우에는 처리를 종료한다.
<7. 노면 측정 처리의 흐름>
다음에, 레이저 레이더 거리 측정부(120)에서의 노면 측정 처리(S802 단계)의 상세한 흐름을 도 9, 도 10a 및 도 10b를 참조로 설명한다. 도 9는 레이저 레이더 거리 측정부(120)에서의 노면 측정 처리(S802 단계)의 상세한 흐름을 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 10a 및 도 10b는 노면 측정 처리시에 레이저 레이더 거리 측정부(120)에서 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다. 이 중, 도 10a는 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위(523)에 노면 표시가 있는 상태로 노면 측정 처리가 실행되었을 때의 각 신호를 보이고 있다. 또한, 도 10b는 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위(523)에 노면 표시가 없는 상태로 노면 측정 처리가 실행되었을 때의 각 신호를 보이고 있다.
이하, 도 10a 및 도 10b를 참조로 도 9의 흐름도에 따른 노면 측정 처리의 흐름을 설명한다.
S901 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)에 대한 지시(도 10a 및 도 10b에 나타낸 트리거 신호(1001))에 기초하여 레이저 투광 및 수광부(121)가 광원 발광 신호(도 10a 및 도 10b에 나타낸 광원 발광 신호(1002))를 생성한다. 이에 따라, 레이저 투광 및 수광부(121)는 펄스형의 레이저 광을 방출한다.
S902 단계에서는 레이저 투광 및 수광부(121)가, 펄스형의 레이저 광을 방출하고 나서 소정 시간 경과한 후에, 노면으로부터의 반사광을 수광하여, 레이저 수광 신호를 생성한다. 그리고, 생성된 레이저 수광 신호를 레이저 신호 처리부(122)로 출력한다.
도 10a의 레이저 수광 신호(1003)는 레이저 광이 조사된 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 존재하는 경우 반사광에 기초하여 생성된 신호이다. 한편, 도 10b의 레이저 수광 신호(1013)는 레이저 광이 조사된 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 없는 경우의 반사광에 기초하여 생성된 신호이다.
레이저 수광 신호(1003)와 레이저 수광 신호(1013) 간의 비교로부터 분명한 바와 같이, 노면 표시의 유무에 따라 레이저 수광 신호의 강도가 다르다. 구체적으로는 노면 표시가 있는 경우의 레이저 수광 신호(1003) 측이 노면 표시가 없는 경우의 레이저 수광 신호(1013)보다 강도가 높다.
S903~S905 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)가 노면 표시의 유무를 판정하는 처리를 행한다. 우선, S903 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)가, S902 단계에서 생성된 레이저 수광 신호가 소정의 임계값 이상인지 여부를 판정한다. 구체적으로는 레이저 수광 신호(1003 또는 1013)를 소정의 임계값이 설정되어 있는 비교기로 입력한다.
S903 단계에서, 소정의 임계값(비교기의 임계값) 이상이다고 판정한 경우에는(비교기로의 입력을 통해 수광 시간 신호(1004)가 출력된 경우), S904 단계로 진행한다. S904 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)가 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 존재함을 판정한다.
한편, S903 단계에서, 소정의 임계값(비교기 임계값) 미만이다고 판정한 경우에는(비교기로의 입력을 통해 수광 시간 신호가 출력되지 않은 경우(도 10b의 수광 시간 신호(1014) 참조)), S905 단계로 진행한다. S905 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)가 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 존재하지 않음을 판정한다.
S906 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)가 판정 결과(수광 시간 신호(1004 또는 1014))를 화상 처리부(130)로 출력한다.
<8. 화상 처리부에서의 스테레오 화상 처리>
다음에, 화상 처리부(130)에서의 스테레오 화상 처리(S803 단계)의 상세한 흐름을 도 11, 도 12a 및 도 12b를 참조로 설명한다. 도 11은 화상 처리부(130)에서의 스테레오 화상 처리(S803 단계)의 상세한 흐름을 나타낸 흐름도이다. 또한, 도 12a 및 도 12b는 소정의 화소에 대한 시차를 산출하기 위해 한 쌍의 촬영 화상 중 한편의 촬영 화상(참조 화상)을 다른 편의 촬영 화상(기준 화상)에 대하여 1 화소씩 시프트시키면서, 각 시프트 위치에서 산출한 유사도의 변화의 일례를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 12a 및 도 12b에 나타낸 종축은 유사도가 높을수록 작은 값이 되고 유사도가 낮을수록 큰 값이 되도록 규격화되어 있다.
도 11에서, S1101 단계에서는 화상 보정부(311)가 촬영된 1 프레임분의 촬영 화상을 단안형 카메라부(111, 112) 각각으로부터 취득한다.
S1102 단계에서는 S1101 단계에서 취득된 1 프레임분의 촬영 화상(한 쌍의 촬영 화상)에 대해 화상 보정부(311)가 감마 보정 또는 왜곡 보정 등의 보정 처리를 행한다.
S1103 단계에서는 시차 화상 생성부(312)가, 참조 화상에 포함되는 화소 중 시차 연산을 하는 대상이 되는 타겟인 타겟 화소를 설정한다.
S1104 단계에서는 주제 화소가 참조 화상 내에서의 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 대응하는 화소(조사 범위 화상(701)을 이루는 화소) 근방의 화소인지 여부를 시차 화상 생성부(312)가 판정한다. 더욱이, 해당 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 존재의 판정의 유무 여부를, 레이저 신호 처리부(122)로부터 출력된 판정 결과(수광 시간 신호)에 기초하여, 시차 화상 생성부(312)가 판정한다.
구체적으로는 참조 화상 내에서의 조사 범위 화상(701)을 이루는 각 화소의 좌표를 알고 있으면, S1104 단계에서는 해당 좌표에 기초하여 S1103 단계에서 설정된 타겟 화소가 알고 있는 해당 화소 근방의 화소인지 여부를 판정한다.
또한, S1101 단계에서 취득된 촬영 화상이 촬영되었을 때에, 레이저 신호 처리부(122)로부터 수광 시간 신호(1004)의 송신되었는지 여부 또는 수광 시간 신호(1014)의 송신 여부를 판정한다.
타겟 화소가 참조 화상 내의 조사 범위 화상 근방의 화소라고 판정되고, 또한, 해당 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 존재하고 있음을 판정하는 경우에는 S1105 단계로 진행한다.
S1105 단계에서는 시차 화상 생성부(312)가 시차 탐색 범위를 좁게 설정한다. 도 12a의 시차 탐색 범위(1200)는 S1105 단계에서 설정된 시차 탐색 범위의 일례를 나타낸다.
따라서, 노면 표시가 존재하고 있는 경우에서는 복수의 로켈 최소 지점이 존재하므로(복수의 시차 후보가 존재하기 때문에), 종래에는 추출되는 시차 후보(도 12a의 시차 후보 1)와 다른 시차 후보(도 12a의 시차 후보 2)의 추출 가능성이 있었다. 다른 한편, 본 실시 형태에서는 노면 표시가 존재하고 있다고 판정한 경우에, 시차 탐색 범위를 좁게 설정한다. 이 결과, 추출되는 시차 후보(도 12a의 시차 후보 1)와 다른 시차 후보(도 12a의 시차 후보 2)가 추출되는 것을 회피하는 것이 가능하게 된다.
여기서, S1104 단계에서, 타겟 화소가 참조 화상 내의 조사 범위 화상(701) 근방의 화소가 아니다고 판정된 경우, 또는 해당 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 존재하지 않는 경우라고 판정된 경우에는 S1106 단계로 진행한다.
S1106 단계에서는 화상 처리부(130)가 디폴트의 시차 탐색 범위(1210)(S1105 단계에서 설정된 시차 탐색 범위(1200)보다 넓은 시차 탐색 범위)를 설정한다.
노면 표시가 존재하지 않는 위치에서는 복수의 로컬 최소 지점도 발생되지 않는다(복수의 시차 후보가 존재하는 것도 없다). 이 때문에, 도 12b에 나타낸 바와 같이, 디폴트의 시차 탐색 범위(1210)를 설정한 경우에도, 추출되는 시차 후보 하나만을 추출할 수 있다.
S1107 단계에서는 S1105 또는 S1106 단계에서 설정된 시차 탐색 범위에 대해 시차 탐색을 행하여, 추출한 시차 후보를 시차로 한다.
S1108 단계에서는 S1101 단계에서 취득한 1 프레임분의 촬영 화상 내의 화소전부에 대해 시차 탐색을 행하였는 지 여부를 판정한다. S1108 단계에서 시차 탐색을 행하지 않은 화소가 존재한다고 판정된 경우에는 S1103 단계로 복귀하여 다음 화소를 타겟 화소로서 설정하여 S1104~S1107 단계의 처리를 실행한다.
다른 한편, S1108 단계에서, 모든 화소에 대해 시차 탐색을 실행한 것으로 판정된 경우에는 S1109 단계로 진행하여, 해당 촬영 화상에 대해 시차 화상을 출력한다.
<9. 요약>
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)은:
* 레이저 레이더 거리 측정부를, 레이저 레이더 거리 측정부로부터 방출되는 레이저 광의 광축이 단안형 카메라부의 광축보다 아래로 오게 설정하도록 배치되게 구성된다.
이에 따라, 시차 연산에서의 오차 발생의 원인이 되는 노면 표시를 검출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)은:
* 노면 상에 조사된 레이저 광의 반사광에 기초하여 생성된 레이저 수광 신호의 강도로부터, 노면 표시의 존재 여부를 판정하도록 구성되고;
* 노면 표시가 존재한다고 판정된 경우에, 스테레오 카메라부에 의해 촬영된 촬영 화상에 기초하여 하는 시차 연산에 있어서 시차 탐색 범위를, 노면 표시가 존재한다고 판정되지 않은 경우에 이용되는 시차 탐색 범위보다 좁게 설정하도록 구성된다.
이에 따라, 시차 연산에 이용되는 촬영 화상에 노면 상의 반복 패턴인 노면표시가 포함되는 경우에도, 시차 탐색에서 추출되어서는 안 되는 시차 후보가 추출되는 상황을 회피하는 것이 가능하게 된다.
즉, 복수의 단안형 카메라부를 이용하여 촬영된 촬영 화상을 이용하여 시차 연산을 행하는 경우 오차의 발생 빈도를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
[제2 실시 형태]
상기 제1 실시 형태는 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 펄스형의 레이저 광을 1 펄스 방출하도록 구성하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 펄스형의 레이저 광을 복수펄스 방출하도록 구성될 수 있다.
펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 방출하도록 구성함으로써 1 프레임분의 촬영 화상 내에서, 예컨대, 깊이 방향(z축 방향)으로 다른 위치(자체 차량에 가까운 위치와 먼 위치)에, 복수의 조사 범위를 제공하는 것이 가능하게 된다. 즉, 시차 탐색 범위를 변경하는 횟수를 늘리는 것이 가능하게 된다.
여기서, 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 방출하는 구성의 경우, 예컨대, 이하와 같은 구성을 고려할 수 있다.
* 시차 연산 시스템에 레이저 투광 및 수광부를 복수대 탑재한다.
* 레이저 투광 및 수광부에, 다각형 미러 또는 MEMS 미러 등의 레이저 광 주사 장치를 배치하여, 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안에 차량의 진행 방향 전후로 주사를 실시하여 각각의 주사 위치에서 펄스형의 레이저 광을 방출한다.
* 레이저 투광 및 수광부에, 빔 스플리터와 레이저 광의 방출 방향을 다르게 하도록 조정된 복수의 조정 렌즈를 배치한다. 그러면, 투광 렌즈(223)로 대략 평행화된 빔을 생성한 후, 빔 스플리터로 빔을 분할하여, 각각의 조정 렌즈를 통해 펄스형의 레이저 광을 방출한다.
여기서, 펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 방출하는 구성에 따라, 레이저 투광 및 수광부(121)에는 수광 소자가 복수개 배치된다.
도 13은 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안, 노면 상의 2개의 조사 범위 각각에 펄스형의 레이저 광(제1 레이저 광과 제2 레이저 광)을 조사하는 구성으로 한 경우의 시차 연산 시스템(100)의 설정 방법을 나타낸 도면이다. 여기서, 도 13에 나타낸 제1 레이저 광의 방출 방향의 앙각, 선회각 및 수직 방향과 수평 방향의 조사 범위의 확산각은 도 5에 나타낸 레이저 광에서와 동일하기 때문에, 동일한 참조 번호 또는 문자를 부여하고 여기서는 그 설명을 생략한다. 또한, 제2 레이저 광의 수직 방향과 수평 방향의 조사 범위의 확산각 및 제2 레이저 광의 방출 방향의 선회각은 제1 레이저 광의 수직 방향과 수평 방향의 조사 범위의 확산각 및 제1 레이저 광의 방출 방향의 선회각과 동일한다. 따라서, 여기서는 설명을 생략한다.
도 5와의 차이는 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 방출되는 제2 레이저 광의 방출 방향의 앙각과 노면 상의 조사 범위(1323)이다.
도 13a에 나타낸 바와 같이, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 방출되는 제2 레이저 광의 방출 방향의 앙각(x축 주위의 각도)은 제2 레이저 광의 조사 범위(1320)가 스테레오 카메라부(110)의 촬영 범위(510) 내에 포함되도록 설정되어 있다. 더욱이, 조사 범위(1320)의 중심선(1322)이 직선(502)에 대하여 아래쪽으로 각도(θvR2)가 되도록 설정되어 있다. 여기서, 각도(θvR2)는 제로보다 크고, 또한, 직선(502)에 대하여 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축의 각도보다 큰 값이며, θvR>θvR2로 제공된다. 즉, 제2 레이저 광의 광축도 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축에 대해 하방을 향한다.
여기서, 도 13b의 예에서는 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축과 제1 및 제2 레이저 광의 방출 방향이 동일하도록 제1 및 제2 레이저 광의 방출 방향의 선회각(y축 주위의 각도)이 설정되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 제1 및 제2 레이저 광의 방출 방향 중 어느 한편 또는 양방이, 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축과 다르게 되도록 설정될 수 있다.
여기서, 도 13a에 나타낸 바와 같이, 차량(501)의 전방 LC2 [m]의 위치에 있는 노면 표시(횡단 보도(531))를 검출하는 경우, 하기 수학식이 성립한다:
Figure 112016079872969-pct00004
또한, 다음의 수학식에 따라 제2 레이저 광의 수직 방향(y축 방향)의 조사 범위(1320)의 확산각(ΔθvR2)을 구할 수 있다:
Figure 112016079872969-pct00005
여기서, ΔL2은 전방의 노면(530) 상에 놓을 수 있는 조사 범위(1323)의 깊이 방향(z축 방향)의 길이이다.
여기서, H= 1.4 [m], LC2=20 [m], θVR2=0.07 [rad](4 도), ΔθVR2=0.028 [rad](1.6 도)인 경우, 노면 상의 조사 범위의 깊이 방향(z축 방향)의 길이는 4.0 [m]이다. 즉, ΔL2=4.0 [m]이다.
다른 한편, 레이저 투광 및 수광부(121)의 제2 레이저 광의 수평 방향(x축 방향)의 조사 범위(1321)의 확산각(ΔθhR2)을 6 [도]라고 하면, 노면 상의 조사 범위(1323)는 수평 방향으로 2.0 [m]가 된다.
도 14는 상기 설정에 기초하여, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 제1 및 제2 레이저 광이 방출된 경우의 노면 상의 조사 범위(523, 1323)를 촬영 화상(1400) 내의 조사 범위 화상(1401, 1402)으로서 나타낸 도면이다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 도 13에 나타낸 설정 방법에 따르면, 조사 범위 화상(1401, 1402)은 촬영 화상(1400) 내에서 촬영 범위(510)의 중심선(512)보다 하측(앙각(θvR2, θvR)에 대응하는 위치)에 배치된다. 또한, 촬영 범위(511)의 중심선 상에 배치가 행해진다. 다시 말하면, 단안형 카메라부(111 또는 112)의 광축 아래로 조사 범위가 제공됨으로써 조사 범위 화상(1401 또는 1402)은 노면으로 렌더링된 위치에 배치된다.
여기서, 제1 레이저 광과 제2 레이저 광은 서로 조사 범위의 확산각이 동일하기 때문에, 촬영 화상(1400) 내에서 조사 범위 화상(1401, 1402)은 동일한 크기로 렌더링된다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 방출하는 구성으로 함으로써 1 프레임분의 촬영 화상 내에서 예컨대, 깊이 방향이 다른 위치(자체 차량에 가까운 위치와 먼 위치)에 복수의 조사 범위를 제공하는 것이 가능하게 된다. 이 결과로부터, 시차 탐색 범위를 변경하는 횟수를 늘리는 것이 가능하여 오차의 발생 빈도를 더욱 저감시키는 것이 가능하게 된다.
[제3 실시 형태]
상기 제2 실시 형태는 펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 방출함에 있어 복수 펄스의 레이저 광을 조사 범위의 확산각을 동일하게 설정하고, 앙각의 설정만을 변경하도록 구성된다.
따라서, 복수 펄스의 레이저 광에 있어서 노면 상의 조사 범위의 크기가 다른 구성으로 되어 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 복수 펄스의 레이저 광에 있어서 노면 상의 조사 범위의 크기가 동일하게 되도록(즉, 노면 표시에 따른 적절한 크기가 되도록) 수평 방향 및 수직 방향의 조사 범위의 확산각을 설정하도록 구성될 수 있다.
도 15는 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 제1 및 제2 레이저 광을 방출하는 구성으로 한 경우의 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)을 구성하는 스테레오 카메라부(110) 및 레이저 투광 및 수광부(121)의 설정 방법을 나타낸 도면이다. 이하, 도 15를 참조로 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)에 있어서의 레이저 투광 및 수광부(121)의 설정 방법을 설명한다.
여기서, 도 15에 나타낸 스테레오 카메라부(110)의 설정 방법은 상기 제1 실시 형태와 동일하기 때문에, 이하 그 설명을 생략한다. 또한, 제1 레이저 광의 방출 방향의 앙각, 선회각 및 수직 방향과 수평 방향의 조사 범위의 확산각도 도 13에서와 동일하기 때문에, 이하 그 설명을 생략한다. 더욱이, 제2 레이저 광의 방출 방향의 앙각, 선회각도 도 13에서와 동일하기 때문에, 이하 그 설명을 생략한다.
<1. 레이저 투광 및 수광부로부터의 레이저 광의 조사 범위>
도 15에 나타낸 바와 같이, 레이저 투광 및 수광부(121)의 제2 레이저 광의 수직 방향 및 수평 방향의 조사 범위(1520, 1521)의 확산각(ΔθvR2, Δθvh2)은 노면 상의 조사 범위(1523)의 크기가 노면 표시에 따른 적절한 크기가 되도록 설정된다. 즉, 제2 레이저 광의 노면 상의 조사 범위(1523)의 크기가 제1 레이저 광의 노면 상의 조사 범위(523)의 크기와 같은 정도가 되도록 설정된다.
구체적으로는 제2 레이저 광의 수직 방향(y축 방향)의 조사 범위(1320)의 확산각(ΔθvR2)은 0.6 [도] 정도로 설정되고 있다. 또한, 수평 방향(x축 방향)의 조사 범위(1521)의 확산각(Δθvh2)은 3 [도] 정도로 설정되고 있다. 이에 따라, 노면 상의 조사 범위(1523)는 수평 방향의 길이가 1.0 [m], 수직 방향의 길이가 2.0 [m](즉, Δ L2= 2.0 [m])가 된다.
여기서, 도 16은 상기 설정에 기초하여, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 제1 및 제2 레이저 광이 방출된 경우의 노면 상의 조사 범위(523, 1523)를 촬영 화상(1600) 내에서 조사 범위 화상(1601, 1602)으로서 나타낸 도면이다.
제1 레이저 광과 제2 레이저 광은 서로 수직 방향 및 수평 방향의 조사 범위의 확산각이 다르기 때문에, 도 16에 나타낸 바와 같이, 촬영 화상(1600) 내에서는 다른 높이 및 폭으로 조사 범위 화상(1601, 1602)이 렌더링된다.
<2. 요약>
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)은:
* 스테레오 카메라부에서, 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 방출하도록 구성되며;
* 노면 상의 복수의 조사 범위가 각각 노면 표시에 따른 적절한 크기가 되도록, 레이저 광의 수평 방향 및 수직 방향의 조사 범위의 확산각을 설정하도록 구성된다.
이에 따라, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)은 상기 제1 실시 형태에 의한 효과를, 촬영 화상 내의 복수 개소에서 향유하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 오차의 발생 빈도를 저감시키는 것이 가능하게 된다.
[제4의 실시 형태]
상기 제2 및 제3 실시 형태에서는 스테레오 카메라부에서 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 조사하는 구성을 설명하고 있다. 이때, 레이저 레이더 거리 측정부(120)에서의 노면 측정 처리의 상세를 언급하지 않았지만, 예컨대, 각각의 반사광에 기초하여 생성된 레이저 수광 신호에 대하여 레이저 레이더 거리 측정부(120)가 다른 노면 측정 처리를 실행하도록 구성될 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)의 레이저 레이더 거리 측정부(120) 내에서 처리되는 각 신호의 상세를 나타낸 도면이다. ㅇ여기서 도 17a는 제1 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 있는 경우를 나타내며, 도 17b는 제2 레이저 광의 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 있는 경우를 나타낸다. 이 중에서, 도 17a는 도 10a와 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
여기서, 노면 표시는 측정 거리(레이저 광의 방출 위치로부터의 거리)가 다르더라도 반사 특성은 거의 변하지 않는다. 노면 표시로부터 반사된 반사광은 통상은 전 방향으로 확산하여, 그 확산광의 일부가 레이저 투광 및 수광부(121)에 의해 수광된다. 따라서, 측정 거리가 커질수록 레이저 투광 및 수광부(121)에 수광되는 반사광의 강도는 작아진다(도 17b의 레이저 수광 신호(1703) 참조).
따라서, 제2 레이저 광의 반사광에 기초하여 노면 표시의 유무를 판정하기 위한 비교기의 임계값은 제1 레이저 광의 반사광에 기초하여 노면 표시의 유무를 판정하기 위한 비교기의 임계값보다 낮게 설정된다.
도 17b에 나타낸 비교기 임계값은 제2 레이저 광의 반사광에 기초하여 노면 표시의 유무를 판정하기 위한 비교기의 임계값을 나타낸다. 따라서, 제1 레이저 광과 제2 레이저 광은 다른 비교기 임계값이 설정되므로 노면 표시가 없는 경우의 레이저 수광 신호(1003' 또는 1703')와 노면 표시가 있는 경우의 레이저 수광 신호(1003 또는 1703)를 구별할 수 있다. 즉, 수광 시간 신호(1004 또는 1704)를 검출하여, 노면 표시의 유무를 판정하는 것이 가능하다.
[제5 실시 형태]
상기 제4 실시 형태에서는 복수의 레이저 광의 반사광 각각에 기초하여 노면 표시의 유무를 판정할 수 있도록 각 레이저 수광 신호의 강도에 따른 비교기 임계값을 설정하는 구성으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
예컨대, 공통의 비교기 임계값을 설정할 수 있도록 복수의 레이저 광 각각의 측정 거리에 따라 복수의 레이저 광 각각의 광원 발광 신호의 강도를 변경하도록 구성될 수 있다.
여기서, 복수의 레이저 광의 광원 발광 강도를 변경하기 위한 방법의 경우, 이하와 같은 방법이 제공된다.
* 레이저 투광 및 수광부를 복수대 탑재시킨 경우에 있어서는 각각의 레이저 투광 및 수광부의 광원 발광 강도를 독립적으로 설정한다.
* 레이저 투광 및 수광부에 레이저 광 주사 장치를 배치하여, 각각의 주사 위치에 있어서 펄스형의 레이저 광을 방출시키는 구성으로 한 경우에 있어서는 각각의 주사 위치에 있어서 인가 전류(광원 발광 신호)를 변경한다.
빔 스플리터로 빔을 분할하는 경우에 있어서는 광량 분기 비율을 제어한다.
도 18a 및 도 18b는 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 복수의 펄스형의 레이저 광(제1 레이저 광과 제2 레이저 광)을 방출하는 구성으로 한 경우에, 레이저 레이더 거리 측정부(120) 내에서 처리되는 각 신호를 설명하기 위한 도면이다. 이 중, 도 18a는 도 17a와 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.
도 18b에 나타낸 바와 같이, 트리거 신호(1701)에 기초하여 생성되는 제2 레이저 광의 광원 발광 신호(1802)의 강도(P2)는 트리거 신호(1701)에 기초하여 생성되는 제1 레이저 광의 광원 발광 신호(1002)의 강도(P1)보다 크다. 이에 따라, 제2 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 있는 경우의 레이저 수광 신호(1803)의 강도는 제1 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위에 노면 표시가 있는 경우의 레이저 수광 신호(1003)의 강도와 대략 동일하다.
이 결과, 레이저 수광 신호(1003)에 기초하여 노면 표시의 유무를 판정하기 위한 비교기 임계값과 레이저 수광 신호(1803)에 기초하여 노면 표시의 유무를 판정하기 위한 비교기 임계값을 대략 같은 값으로 설정할 수 있다.
[제6 실시 형태]
상기 제2 내지 제5 실시 형태에서는 펄스형의 레이저 광을 복수 펄스 방출하는 구성에 따라 레이저 투광 및 수광부(121)에 수광 소자를 복수 개 배치하도록 구성된다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 레이저 투광 및 수광부(121)의 수광 소자를 공통화하여, 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 방출된 복수 펄스의 레이저 광에 대한 반사광을 해당 공통화한 수광 소자로 수광하도록 구성될 수 있다.
여기서, 복수 펄스의 레이저 광에 대한 반사광을 공통화한 수광 소자로 수광하도록 구성된 경우, 각각의 반사광을 구별하여 검출할 수 있도록 펄스 폭을 제한하는 것이 필요하다.
그래서, 이하에서는 제1 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위의 거리(Lc1)를 10 m로 하고, 제2 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위의 거리(Lc2)를 20 m로 한 경우의 펄스 폭을 검토한다.
도 19는 거리(Lc1)를 10 m, 거리(Lc2)를 20 m로 하고, 공통화한 수광 소자를 이용하여 반사광을 수광하는 경우에, 레이저 레이더 거리 측정부(120)에서 처리되는 각 신호를 나타낸 도면이다.
여기서, 도 19의 예에서는 제1 레이저 광에 기초하는 레이저 수광 신호(1003)의 강도와 제2 레이저 광에 기초하는 레이저 수광 신호(1803)의 강도가 동일하게 되도록 제1 및 제2 레이저 광의 광원 발광 강도(P1, P2)가 설정된다.
여기서, 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위까지의 왕복에 요한 시간을 "레이저 수광 시간"으로 칭하고, 제1 및 제2 레이저 광이 각각 조사되는 노면 상의 조사 범위까지의 왕복에 요한 시간을 레이저 수광 시간(T1, T2)으로 칭한다.
제1 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위의 거리(제1 측정 거리)와 제2 레이저 광이 조사되는 노면 상의 조사 범위의 거리(제2 측정 거리) 사이의 차가 10 m인 경우, 레이저 수광 시간의 차(T2-T1)는 약 67 nsec이다. 따라서, 레이저 수광 신호(1003)와 레이저 수광 신호(1803)를 구별하여 검출할 수 있도록 하기 위해서는 펄스 폭(tp)을 레이저 수광 시간의 차(T2-T1) 이하(예컨대, 40 nsec 정도 이하)로 하는 것이 바람직하다.
따라서, 복수의 펄스형의 레이저 광에 대한 반사광을 공통화한 수광 소자로 수광하는 구성으로 하는 경우에서는 레이저 수광 시간의 차에 따라 펄스 폭을 설정 하는 것으로 각각의 반사광을 구별하여 검출할 수 있게 된다.
[제7 실시 형태]
상기 제1 내지 제6 실시 형태에서는 레이저 수광 신호의 강도가 소정의 임계값 이상인지 여부에 따라 노면 표시의 유무를 판정하는 구성으로 하고 있다. 그러나, 소정의 임계값 이상의 강도를 갖는 레이저 수광 신호에 기초하여 검출된 수광 시간 신호 모두가 노면 표시에 기초하여 검출된 것것으로는 한정되지 않는다.
다른 한편, 레이저 투광 및 수광부(121)로부터 방출된 펄스형의 레이저 광은 광로 상에 장해물이 없는 경우에는 노면(530)에 도달하여 그 노면(530)으로부터 반사된다. 따라서, 노면 표시에 기인하여 검출된 수광 시간 신호의 레이저 수광 시간은 측정 거리에 기초하여 예비 산출될 수 있다. 즉, 예비 산출된 레이저 수광 시간(여기서는 "Tref"로 한다)를 참조함으로써, 수광 시간 신호가 노면 표시에 기인하여 검출된 것인지 여부를 판정할 수 있다.
예컨대, 수광 시간 신호는 측정 거리에 기초하여 예비 산출된 레이저 수광 시간(Tref)과 다른 타이밍에 검출된다. 이 경우, 이 경우, 해당 수광 시간 신호는 노면(530)으로부터 반사된 광을 수광한 것에 의해 생성된 수광 시간 신호가 아니라고 판정할 수 있다.
환언하면, 레이저 신호 처리부(122)는 수광 시간 신호를 검출한 경우, 레이저 수광 시간(여기서는 T)이 측정 거리에 따라 산출되는 레이저 수광 시간(Tref)과 대략 동일한지 여부를 판정한다. 그리고, 대략 동일하다고 판정한 경우에, 해당 수광 시간 신호는 노면 표시로부터 반사된 것에 의해 생성된 수광 시간 신호인 것으로 판정한다. 다른 한편, 수광 시간 신호를 검출한 경우에도, 레이저 수광 시간(T)이 측정 거리에 따라 산출되는 레이저 수광 시간(Tref)과 크게 다르면, 해당 수광 시간 신호는 노면 표시로부터 반사된 것에 의해 생성된 수광 시간 신호가 아니라고 판정한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)을 구성하는 레이저 레이더 거리 측정부(120)에서의 노면 표시의 유무를 판정하는 처리(도 9의 S903~S905 단계에 대응하는 처리)의 흐름을 도 21과 도 20의 흐름도를 참조로 설명한다.
도 20은 레이저 레이더 거리 측정부(120)의 레이저 신호 처리부(122)에 의한 노면 표시의 유무를 판정하는 처리의 흐름을 나타낸 흐름도이다. 도 21은 레이저 레이더 거리 측정부(120) 내에서 처리되는 각 신호의 상세를 나타낸 도면이다.
도 20에서, S2001 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)가 레이저 수광 신호의 강도가 임계값 이상이고 수광 시간 신호(2104)가 검출된 지 여부를 판정한다. S2001 단계에서, 수광 시간 신호(2104)가 검출되었다고 판정한 경우에는 S2002 단계로 진행한다.
S2002 단계에서는 S2001 단계에서 검출된 수광 시간 신호(2104)의 레이저 수광 시간(T)이 소정의 시간 범위(2110)(TA와 TB 사이)에 있는 지 여부를 레이저 신호 처리부(122)가 판정한다. S2002 단계에서, 수광 시간 신호(2104)의 레이저 수광 시간(T)이 소정의 시간 범위(TA와 TB 사이)에 있다고 판정된 경우에는 S2003 eksrPf로 진행하여 노면 표시라고 판정한다.
다른 한편, S2002 단계에서, 수광 시간 신호(2104)의 레이저 수광 시간(T)이 소정의 시간 범위(2110)(TA와 TB 사이)에 없다고 판정된 경우에는 노면 표시가 아니라고 판정한다. 도 21의 예에서는 수광 시간 신호(2104)가 소정의 시간 범위(2110)((TA와 TB 사이)에 없기 때문에, 노면 표시에 기인하여 생성된 수광 시간 신호가 아니다고 판정한다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 비교기 임계값 이상의 레이저 수광 신호가 노면 표시 이외의 요인에 의해 생성됨으로써 수광 시간 신호가 검출된 경우에도, 노면 표시에 기인하여 검출된 수광 시간 신호와 구별하는 것이 가능하다.
이에 따라, 노면 표시의 유무를 오판하는 상황을 회피하는 것이 가능하다.
[제8 실시 형태]
상기 제7 실시 형태에서는 수광 시간 신호의 레이저 수광 시간(T)에 기초하여 노면 표시인지 여부를 구별하는 구성으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 레이저 수광 신호의 강도 범위에 기초하여 노면 표시인지 여부를 구별하도록 구성될 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 따른 시차 연산 시스템(100)에서의 레이저 신호 처리부(122)에 의한 노면 표시의 유무를 판정하는 처리의 흐름을 도 22의 흐름도와 도 23을 참조로 설명한다.
도 22는 레이저 신호 처리부(122)에 의한 노면 표시의 유무를 판정하는 처리의 흐름을 나타낸 흐름도이다. 도 23은 레이저 레이더 거리 측정부(120) 내에서 처리되는 각 신호의 상세를 나타낸 도면이다.
도 22에서, S2201 단계에서는 레이저 신호 처리부(122)가 레이저 수광 신호의 강도가 임계값(PA) 이상에서 수광 시간 신호(2304)가 검출되었는 지 여부를 판정한다. S2201 단계에서, 수광 시간 신호(2304)가 검출되었다고 판정한 경우에는 S2202 단계로 진행한다.
S2202 단계에서는 수광 시간 신호(2304)에 대응하는 레이저 수광 신호(2303)의 강도가 임계값(PB) 이하인지 여부를 레이저 신호 처리부(122)가 판정한다(즉, 소정의 강도 범위(2310)의 범위 내에 있는지 여부를 판정한다). S2202 단계에서, 수광 시간 신호(2304)에 대응하는 레이저 수광 신호(2303)의 강도가 임계값(PB) 이하인 것으로 판정된 경우(즉, 소정의 강도 범위(2310)의 범위 내에 있는 경우)에는 S2203 단계로 진행하여 노면 표시이라고 판정한다.
다른 한편, S2202 단계에서, 수광 시간 신호(2304)에 대응하는 레이저 수광 신호의 강도가 임계값(PB) 이하가 아니라고 판정된 경우에는 노면 표시가 아니라고 판정한다. 도 23의 예에서는 레이저 수광 신호(2303)의 강도가 임계값(PB) 이하가 아니기 때문에, 노면 표시에 기인하여 생성된 수광 시간 신호가 아니라고 판정한다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 비교기 임계값 이상의 레이저 수광 신호가 노면 표시 이외의 요인에 의해 생성됨으로써 수광 시간 신호가 검출된 경우에도 노면 표시에 기인하여 송신된 수광 시간 신호와 구별하는 것이 가능하다.
이에 따라, 노면 표시의 유무를 오판하는 것을 회피하는 것이 가능하다.
여기서, 상기 설명에서는 레이저 수광 신호의 강도 범위만을 이용하여 노면 표시인지 여부를 구별하는 구성으로 하고 있지만, 상기 제7 실시 형태와 조합된 구성으로 할 수 있다. 즉, 수광 시간 신호가 소정의 시간 범위에 있고, 또한, 레이저 수광 신호의 강도가 소정의 강도 범위에 있는 경우에, 노면 표시라고 판정하는 구성으로 하여도 좋다.
[기타 실시 형태]
상기 각 실시 형태에서는 노면 표시가 있다고 판정된 경우에 조사 범위 화상 근방의 화소에 대해 시차 탐색 범위를 변경하는 구성으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 촬영 화상 내에서 조사 범위 화상과 떨어진 위치에 있는 화소로서 조사 범위 화상과 동일한 높이 위치에 있는 화소에 대해 시차 탐색 범위를 변경하는 구성으로 하여도 좋다.
상기 각 실시 형태에서는 레이저 레이더 거리 측정부(120)에 의해 레이저 광을 방출한 경우의 반사광에 기초하여 수광 결과(판정 결과)로서 수광 시간 신호를 출력하는 구성으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 레이저 레이더 거리 측정부 이외의 전자파 거리 측정부에 의해 전자파를 조사한 경우의 반사파에 기초하여 수신 결과(판정 결과)로서 수신 시간 신호를 출력하는 구성으로 하여도 좋다.
이 경우, 레이저 광원(222) 대신에 전자파를 방출하는 전자파 방출부를 배치하고, 수광 소자(225) 대신에 전자파의 반사파를 수신하는 반사파 수신부를 설치한다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는 화상 처리부(130)로부터 시차 화상을 출력하는 구성으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 생성된 시차 화상에 기초하여 대상물(측정 대상)의 거리를 산출하여 거리 정보를 출력하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 화상 처리부(130)는 제1 거리 정보 취득부로서 ㄱ기능하고, 레이저 신호 처리부(122)는 제2 거리 정보 취득부로서 기능한다. 또한, 시차 연산 시스템(100)은 거리 측정 장치로서 기능한다.
여기서, 상기 실시 형태 등을 다른 요소 등과 조합한 구성을 제공할 수 있으며, 본 발명은 여기 예시된 구성에 한정되지 않는다. 이들 지침을 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경할 수 있고, 그 응용 형태에 따라 적절히 정할 수 있다.
[부록]
<시차 연산 시스템 및 거리 측정 장치의 예시적인 실시 형태(들)>
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시 형태는 시차 연산 시스템 및 거리 측정 장치에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시 형태는 전술한 문제점을 고려하는 것으로 제공되며 복수의 촬영부를 이용하여 촬영된 촬영 화상을 이용하는 것으로 시차 연산을 수행하는 경우 에러 발생 요인을 검출하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시 형태에 따르면, 아래 제공되는 구성을 갖는 거리 측정 장치를 제공할 수 있다. 즉, 복수의 촬상부와, 상기 복수의 촬상부에 의해 촬영된 촬영 화상으로부터 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제1 거리 정보 취득부와, 전자파를 방출하는 전자파 방출부와, 상기 전자파 방출부로부터 방출된 전자파의 반사파를 수신하는 반사파 수신부와, 상기 반사파 수신부에의해 수신된 반사파로부터 상기 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제2 거리 정보 취득부를 포함하며, 상기 전자파 방출부로부터 방출되는 전자파는 상기 복수의 촬상부의 광축보다 아래쪽으로 조사되는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치를 제공할 수 있다.
예시적인 실시 형태(1)는 거리 측정 장치이고, 해당 거리 측정 장치는 복수의 촬상부와, 상기 복수의 촬상부에 의해 촬영된 촬영 화상으로부터 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제1 거리 정보 취득부와, 전자파를 방출하는 전자파 방출부와, 상기 전자파 방출부로부터 방출된 전자파의 반사파를 수신하는 반사파 수신부와, 상기 반사파 수신부에의해 수신된 반사파로부터 상기 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제2 거리 정보 취득부를 포함하며, 상기 전자파 방출부로부터 방출되는 전자파는 상기 복수의 촬상부의 광축보다 아래쪽으로 조사되는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(2)는 예시적인 실시 형태(1)에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파에 기초하여 상기 전자파가 조사된 위치에서의 노면 표시의 유무를 판정하는 판정부를 더 포함하고, 상기 제1 거리 정보 취득부는 상기 판정부에 의한 판정 결과에 따른 시차 연산을 행함으로써 상기 거리 정보를 취득하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(3)는 예시적인 실시 형태(2)에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 시차 연산을 위해 시차 탐색을 수행하는 경우 시차 탐색 범위를 상기 판정부에 의한 판정 결과에 따라 변경하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(4)는 예시적인 실시 형태(3)에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 판정부에 의해 노면 표시가 있다고 판정된 경우, 상기 판정부에 의해 노면 표시가 없다고 판정된 경우보다 상기 시차 탐색 범위를 좁게 설정하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(5)는 예시적인 실시 형태(1-4) 중 어느 한 실시 형태에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 복수의 촬상부가 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 상기 전자파 방출부는 복수의 거리 측정 대상에 전자파를 조사하고, 상기 반사파 수신부는 반사파를 수신하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(6)는 예시적인 실시 형태(5)에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 전자파 방출부는 서로 다른 거리에 있는 상기 복수의 거리 측정 대상 각각에 상기 전자파를 조사하는 경우의 조사 범위가 대략 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(7)는 예시적인 실시 형태(6)에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 전자파 방출부는 상기 복수의 거리 측정 대상 각각으로부터 수신한 반사파의 강도가 대략 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(8)는 예시적인 실시 형태(5-7) 중 어느 한 실시 형태에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 전자파 방출부는 상기 복수의 거리 측정 대상 각각의 거리의 차에 따라 상기 복수의 거리 측정 대상에 조사되는 펄스형의 전자파의 펄스 폭을 설정하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(9)는 예시적인 실시 형태(2)에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 판정부는 상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파의 강도에 기초하여 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(10)는 예시적인 실시 형태(2)에 기술된 바와 같은 거리 측정 장치이고, 상기 판정부는 상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파의 강도가 소정의 임계값 이상이라고 판정되는 타이밍이 소정의 시간 범위 내에 포함되는 지 여부에 기초하여 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(11)는 복수의 촬상부에 의해 촬영되는 촬영 화상에 기초하여 시차 연산을 행하는 시차 연산 시스템이며, 해당 시차 연산 시스템은, 상기 복수의 촬상부의 촬영 방향으로 위치된 노면의 화상을 촬영하는 것으로 얻어지는 촬영 화상 내에서 노면 화상으로서 렌더링되는 영역을 조사 대상으로 삼아 전자파를 조사하여 해당 영역으로부터의 반사파를 수신하는 측정 수단과, 상기 측정 수단에서의 수신 결과에 기초하여 상기 조사 대상에서의 노면 표시의 유무를 판정하는 판정 수단을 포함하고, 상기 판정 수단에 의한 판정 결과에 따라 상기 시차 연산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(12)는 예시적인 실시 형태(11)에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 시차 연산을 위해 시차 탐색을 행하는 경우 시차 탐색 범위를 상기 판정 수단에 의한 판정 결과에 따라 변경하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(13)는 예시적인 실시 형태(12)에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 판정 수단에 의해 노면 표시가 있다고 판정된 경우, 상기 판정 수단에 의해 노면 표시가 없다고 판정된 경우보다 상기 시차 탐색 범위를 좁게 설정하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(14)는 예시적인 실시 형태(11-13) 중 어느 한 실시 형태에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 복수의 촬상부가 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안 상기 측정 수단은 복수의 조사 대상에 전자파를 조사하여 반사파를 수신하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(15)는 예시적인 실시 형태(14)에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 측정 수단은 서로 다른 거리에 있는 상기 복수의 조사 대상 각각에 상기 전자파를 조사하는 경우 조사 범위가 대략 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(16)는 예시적인 실시 형태(15)에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 측정 수단은 상기 복수의 조사 대상 각각으로부터 수신한 반사파의 강도가 대략 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(17)는 예시적인 실시 형태(14-16) 중 어느 한 실시 형태에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 측정 수단은 상기 복수의 조사 대상 각각의 거리의 차에 따라 상기 복수의 조사 대상에 조사되는 펄스형의 전자파의 펄스 폭을 설정하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(18)는 예시적인 실시 형태(11-17) 중 어느 한 실시 형태에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 판정 수단은 상기 측정 수단에 의해 수신된 반사파의 강도에 기초하여 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시 형태(19)는 예시적인 실시 형태(11-18) 중 어느 한 실시 형태에 기술된 바와 같은 시차 연산 시스템이고, 상기 판정 수단은 상기 측정 수단에 의해 수신된 반사파의 강도가 소정의 임계값 이상이라고 판정되는 타이밍이 소정의 시간 범위 내에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적어도 각각의 예시적인 실시 형태에 따르면, 복수의 촬상부를 사용하여 촬영한 촬영 화상을 이용하는 것으로 시차 연산을 수행하는 경우 에러 발생 원인을 검출하는 것이 가능할 수 있다.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 예시적인 실시 형태(들) 및 특정 예(들)를 설명하였지만, 본 발명은 예시적인 실시 형태(들)와 특정 예(들) 어떤 것에도 한정되지 않으며, 해당 예시적인 실시 형태(들) 및 특정 예(들)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변경, 변형 또는 조합될 수 있다.
본 출원은 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된, 2014년 2월 25일자 출원된 일본 특허 출원 제2014-033681호와 2015년 2월 19일자 출원된 일본 특허 출원 제2015-030368호에 기초한 우선권의 이익을 주장한다.

Claims (19)

  1. 거리 측정 장치로서,
    복수의 촬상부들과;
    상기 복수의 촬상부들에 의해 촬영된 촬영 화상으로부터 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제1 거리 정보 취득부와;
    전자파를 방출하는 전자파 방출부와;
    상기 전자파 방출부로부터 방출된 전자파의 반사파를 수신하는 반사파 수신부와;
    상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파로부터 상기 거리 측정 대상의 거리 정보를 취득하는 제2 거리 정보 취득부와;
    상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파에 기초하여 상기 전자파가 조사된 위치에서의 노면 표시의 유무를 판정하는 판정부
    를 포함하고,
    상기 전자파 방출부로부터 방출되는 전자파는 상기 복수의 촬상부들의 광축보다 아래쪽으로 조사되며,
    상기 제1 거리 정보 취득부는 상기 판정부에 의한 판정 결과에 따라 시차(parallax) 연산을 수행함으로써 상기 거리 정보를 취득하고,
    상기 시차 연산을 위해 시차 탐색을 수행하는 경우, 상기 판정부에 의한 판정 결과에 따라 시차 탐색 범위를 변경하는 것인, 거리 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 판정부에 의해 노면 표시가 있다고 판정된 경우, 상기 판정부에 의해 노면 표시가 없다고 판정된 경우보다 상기 시차 탐색 범위를 좁게 설정하는 것인, 거리 측정 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수의 촬상부들이 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안, 상기 전자파 방출부는 복수의 거리 측정 대상들에 전자파를 조사하고, 상기 반사파 수신부는 반사파를 수신하는 것인, 거리 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전자파 방출부는, 서로 다른 거리에 있는 상기 복수의 거리 측정 대상들 각각에 상기 전자파를 조사하는 경우 조사 범위가 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것인, 거리 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전자파 방출부는, 상기 복수의 거리 측정 대상들 각각으로부터 수신한 반사파의 강도가 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것인, 거리 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 전자파 방출부는, 상기 복수의 거리 측정 대상들의 각각의 거리의 차에 따라 상기 복수의 거리 측정 대상들에 조사되는 펄스형의 전자파의 펄스 폭을 설정하는 것인, 거리 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파의 강도에 기초하여 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것인, 거리 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 반사파 수신부에 의해 수신된 반사파의 강도가 미리 정해진 임계값 이상이라고 판정되는 타이밍이 미리 정해진 시간 범위 내에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것인, 거리 측정 장치.
  11. 복수의 촬상부들에 의해 촬영되는 촬영 화상에 기초하여 시차 연산을 수행하는 시차 연산 시스템으로서,
    상기 복수의 촬상부들의 촬영 방향으로 위치된 노면의 화상을 촬영하는 것으로 얻어지는 촬영 화상 내에서 노면 화상으로서 렌더링(rendering)되는 영역을 조사 대상으로 삼아 전자파를 조사하여 상기 영역으로부터의 반사파를 수신하는 측정부와;
    상기 측정부에서의 수신 결과에 기초하여 상기 조사 대상에서의 노면 표시의 유무를 판정하는 판정부
    를 포함하고,
    상기 판정부에 의한 판정 결과에 따라 상기 시차 연산을 수행하며,
    상기 시차 연산을 위해 시차 탐색을 수행하는 경우, 상기 판정부에 의한 판정 결과에 따라 시차 탐색 범위를 변경하는 것인, 시차 연산 시스템.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 판정부에 의해 노면 표시가 있다고 판정된 경우 상기 판정부에 의해 노면 표시가 없다고 판정된 경우보다 상기 시차 탐색 범위를 좁게 설정하는 것인, 시차 연산 시스템.
  14. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 복수의 촬상부들이 1 프레임분의 촬영 화상을 촬영하는 동안, 상기 측정부는 복수의 조사 대상들에 전자파를 조사하여 반사파를 수신하는 것인, 시차 연산 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 측정부는, 서로 다른 거리에 있는 상기 복수의 조사 대상들 각각에 상기 전자파를 조사하는 경우 조사 범위가 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것인, 시차 연산 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 측정부는, 상기 복수의 조사 대상들 각각으로부터 수신한 반사파의 강도가 동일한 크기가 되도록 설정되어 있는 것인, 시차 연산 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 측정부는, 상기 복수의 조사 대상들 각각의 거리의 차에 따라 상기 복수의 조사 대상들에 조사되는 펄스형의 전자파의 펄스 폭을 설정하는 것인, 시차 연산 시스템.
  18. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 측정부에 의해 수신된 반사파의 강도에 기초하여 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것인, 시차 연산 시스템.
  19. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 측정부에 의해 수신된 반사파의 강도가 미리 정해진 임계값 이상이라고 판정되는 타이밍이 미리 정해진 시간 범위 내에 포함되는지 여부에 기초하여, 상기 노면 표시의 유무를 판정하는 것인, 시차 연산 시스템.
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