WO2019012770A1 - 撮像装置及びモニタリング装置 - Google Patents

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洋平 小倉
堅誠 城
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • G06T2207/30204—Marker

Definitions

  • a distance to the object is determined based on sensing data of a sensor unit that emits light to an object and detects the light reflected by the object.
  • a distance calculating unit to calculate, a specular reflector positioned on the opposite side of the sensor unit with the object interposed therebetween, the light having traveled a first path from the sensor unit toward the object, and the sensor
  • a correction unit that corrects an error included in the calculated distance, which is caused by interference with the light reflected from the unit by the specular reflector and traveled along the second path toward the object;
  • a distance calculation unit that calculates a distance, the light that follows a first path from the sensor unit to the object, and a mirror surface located on the opposite side of the sensor unit from the sensor unit across the object
  • An image pickup apparatus comprising: a correction unit that corrects an error included in the calculated distance caused by interference with the light reflected by a reflector and tracing a second path toward the object; Be done.
  • the specular reflector 20 is included in the distance measuring system 1 according to this embodiment. It does not have to be done.
  • Patent Document 1 discloses a method of measuring the back surface or the like of the object 50 by using a plurality of distance measurement cameras 10 in this manner. According to the said method, since the several ranging camera 10 is needed, it is difficult to suppress the increase in the cost for construction of the ranging system 1.
  • the irradiation unit 102 includes a laser light source (not shown), an optical element (not shown), and a photoelectric element (not shown).
  • a laser diode is used as the laser light source, and the wavelength of light to be irradiated can be changed by selecting the laser diode as appropriate.
  • the irradiating unit 102 is described as irradiating infrared light near a wavelength of 785 nm.
  • a plurality of laser light sources may be provided in the irradiation unit 102.
  • the optical element has, for example, a collimator lens or the like, and has a function of emitting light from a laser light source as substantially parallel light.
  • the light receiving unit 104 has a condensing lens (not shown) and a light receiving element (not shown).
  • the condenser lens has a function of collecting the received light on the light receiving element.
  • the light receiving element is, for example, a CMOS image sensor having a plurality of pixels, and generates a light receiving signal for each pixel based on the intensity of the received light, and in detail, approximately proportional to the intensity of the received light Generate a signal that Therefore, the ranging camera 10 can acquire the intensity of light corresponding to each pixel. Further, the light receiving element outputs the generated signal to a phase difference calculation unit 110 described later.
  • an amplifier (not shown) or the like may be provided in the light receiving unit 104, and the generated signal may be amplified and then output to the phase difference calculating unit 110.
  • the light receiving unit 104 may have a light collecting unit (not shown) or the like.
  • the distance calculation unit 300 calculates the distance from the distance measurement camera 10 to the object 50 based on the phase difference output from the distance measurement camera 10 described above.
  • Control unit 350 The control unit 350 is realized by, for example, hardware such as a CPU, a ROM, and a RAM, and controls each functional unit of the processing device 30.
  • Step S109 The processing device 30 inverts the three-dimensional point group for the mirror image 602 corrected at step S107 with respect to the plane of the specular reflector 20, and corrects the mirror image 602 inverted for the three-dimensional image 600. Match the point cloud.
  • the information on the position and orientation of the specular reflector 20 acquired in step S105 is used.
  • step S105 Details of measurement of the position and orientation of the specular reflector 20 in step S105, details of correction in step S107, and details of determination of the presence or absence of an error in step S111 will be sequentially described below.
  • FIG. 9 is an explanatory view for explaining an example of a method of measuring the specular reflector 20 according to the present embodiment.
  • the light of the first path 500 and the light of the second path 502 cause interference 700 on the upper surface 50c of the object 50 or the like (multipath interference 700)
  • the ranging camera 10 receives light having a phase different from the phase to be originally received. As a result, an error (distortion) occurs in the measured distance, and the correct distance of the object 50 can not be obtained. So, in this embodiment, correction
  • the amplitude power d of the light of the first path 500 and the amplitude power r of the light of the second path 502 at the point xd are Can be expressed by equation (3) of In the formula (3), alpha d, the alpha r, at the point x d, the light and the direction vector of the light of the second path 502 of the first path 500 which enters the normal vector and the point x d It is an angle to make.
  • r m in the equation (3) represents the reflectance of the specular reflector 20 and is a constant in the range of 0 ⁇ r m ⁇ 1.
  • the reflectance r m varies depending on the material of the reflection surface of the specular reflector 20. In the present embodiment, it is assumed that the reflectance r m of the specular reflector 20 is known.
  • the interference light that has interfered at the point xd of the object 50 then reaches the distance measuring camera 10.
  • the phase P 0 of the light at the time of reaching the distance measuring camera 10 is It will be further shifted by Pd. That is, the phase P 0 of light in the case where the interference light travels along the first path 500 is represented by the following Expression (5).
  • the above-described correction is performed on all observed three-dimensional point groups including the real image 600 and the mirror image 602.
  • the corrected mirror image 602 is inverted with respect to the plane of the specular reflector 20 so that the inverted mirror image 602 matches the corrected real image 600.
  • the positions and shapes of the inverted mirror image 602 and the real image 600 coincide.
  • the position and the shape of the inverted mirror image 602 and the real image 600 will not match due to excessive correction.
  • the three-dimensional point group of the object 50 can be calculated from the distance image including the distance value of each pixel acquired by the distance measuring camera 10. That is, since each pixel included in the distance image is in one-to-one correspondence with the three-dimensional point group, the three-dimensional point group can be projected onto the two-dimensional distance image. Therefore, in the present embodiment, the three-dimensional point group obtained from the real image 600 of the object 50 and the three-dimensional point group obtained from the mirror image 602 are projected on the distance image.
  • the area is determined as an area where interference 700 due to multipath occurs.
  • the area including the coincidence point less than the threshold value it is estimated that the real image 600 and the inverted mirror image 602 do not coincide, and the area is determined as an area where the interference 700 due to multipath does not occur.
  • the area division is not limited to the color segmentation, and the area division may be performed based on the texture or the like obtained from the image of the object 50.
  • the method of determining the region in which the interference 700 due to multipath is generated is not limited to the method described above.
  • the user may specify the area corresponding to the area where the interference 700 due to multi-pass occurs in the color image or the like of the object 50 by specifying the area.
  • the user may specify a specific area from among the areas divided by the color segmentation to specify the area.
  • FIG. 11 is an explanatory view for explaining an application example 1 of the present embodiment, and specifically shows a state in which the shape of the dentition 810 in the oral cavity of a patient etc. is scanned using the present embodiment. .
  • a device consisting of a small mirror (mirror top) and a handle (mirror handle), which is called a mirror (dentoscope), is used to observe an area in the oral cavity that is difficult to see from the outside. It is done. Therefore, it is possible to consider an application example such as a monitoring device that scans the dentition 810 once by combining the distance measuring camera 10 according to the present embodiment with the mirror.
  • the intensity of the light emitted from the distance measuring camera 10 is too strong, and the sensitivity of the light receiving unit 104 of the distance measuring camera 10 is saturated. there is a possibility. Therefore, in the present application example, in order to avoid such saturation, it is preferable to set the intensity of the light emitted from the distance measuring camera 10 to a condition suitable for short distance measurement.
  • the distance measuring system 1 is applied to a monitoring device that recognizes the hand gesture 830 in the vehicle.
  • a hand gesture 830 by a finger tip or the like that has been blocked and could not be recognized is recognized by the distance measuring camera 10 installed on the ceiling in the vehicle 820.
  • the distance measurement system 1 can be applied.
  • the movement of the person 50 d) can be scanned three-dimensionally with high accuracy.
  • the processing device 900 includes, for example, a CPU 950, a ROM 952, a RAM 954, a recording medium 956, an input / output interface 958, and an operation input device 960. Furthermore, the processing device 900 comprises a display device 962, a communication interface 968 and a sensor 980. In addition, the processing device 900 connects the respective components by, for example, a bus 970 as a data transmission path.
  • the CPU 950 includes, for example, one or more processors configured by arithmetic circuits such as a CPU, various processing circuits, and the like, and as a control unit (eg, the control unit 350 described above) that controls the entire processing apparatus 900. Function. Specifically, the CPU 950 performs the functions of, for example, the distance calculation unit 300, the correction unit 310, the determination unit 320, the image processing unit 330, and the control unit 350 in the processing device 900.
  • each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized to the function of each component. Such configuration may be changed as appropriate depending on the level of technology to be implemented.
  • a distance for calculating a distance to the target based on sensing data of a sensor that detects the light reflected by the target by emitting light to the target, and sensing data of the sensor.
  • the sensor unit includes: an irradiating unit for irradiating the light; a light receiving unit for receiving the reflected light; and a phase difference calculating unit for calculating a phase difference between the irradiated light and the received light.
  • Reference Signs List 1 ranging system 10 ranging camera 20, 20a to 20c specular reflector 20d mirror 20e mirror 30, 900 processing device 50 target 50a front surface 50b rear surface 50c upper surface 50d person 50e obstacle 60 communication cable 100 sensor unit 102 irradiation unit 104 Light receiving unit 110 Phase difference calculating unit 120 Imaging unit 150, 350 Imaging unit 150, 360 Control unit 160, 360 Communication unit 200, 200a to 200c Marker 300 Distance calculating unit 310 Correction unit 320 Determination unit 330 Image processing unit 500 First route 502 Second route 600 Real Image 602 Mirror Image 700 Interference 800 Dental Instruments 802 Handle Part 804 Joint Part 806 Fixing Part 810 Teeth 820 Vehicle 822 Dashboard 824 Front Window 830 Hand Gesture 840 Wall 842 Ceiling 850 Robot 860 Floor 950 CPU 952 ROM 954 RAM 956 recording medium 958 input / output interface 960 operation input device 962 display device 968 communication interface 970 bus

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Abstract

【課題】１台の測距カメラで直接的に測定することが難しい対象物の領域に対して正確に距離及び形状を測定することが可能な、撮像装置及びモニタリング装置を提供する。 【解決手段】対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、前記対象物を挟んで、前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体と、前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から前記鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、を備える、撮像装置を提供する。

Description

撮像装置及びモニタリング装置
　本開示は、撮像装置及びモニタリング装置に関する。
　対象物に対して赤外光等を出射して、当該対象物で反射された赤外光を受光することにより、対象物の距離や表面形状を測定する測距カメラが知られている。このような測距カメラとしては、例えば、下記特許文献１に開示の技術が挙げられる。
　ところで、上記測距カメラにより対象物を測定しようとする際、１台の測距カメラによって測定できない領域、具体的には、対象物自身による遮断によって直接的に測定できない背面等が存在する場合がある。このような場合、１台の測距カメラと鏡面反射体とを組み合わせて用いて、対象物の背面等を測定することが考えられる。このような方法としては、例えば、下記特許文献２に開示の技術を挙げることができる。
特開２０１２－５７９６０号公報 特表２０１２－５０９４７０号公報
　ところで、鏡面反射体を用いて測定を行う場合には、２つの経路の光が存在する。１つ目の経路の光は、測距カメラから対象物に到達し、当該対象物で直接反射されて測距カメラに戻る光である。一方、２つ目の経路の光は、測距カメラから鏡面反射体に到達し、鏡面反射体で反射されて対象物に到達し、さらに同じ経路で鏡面反射体を介して当該対象物から測距カメラに戻る光である。そして、対象物の形状によっては、これら異なる２つの経路の光が対象物の同一点（面）上で干渉する場合があり（このような現象をマルチパスによる干渉と呼ぶ）、このような場合、干渉光を受光することにより、測距カメラが正しく対象物の距離及び形状を測定することができない場合がある。しかしながら、上記特許文献２に開示の技術においては、上述のようなマルチパスによる干渉を考慮して測定するものではないことから、正確に対象物の距離及び形状を測定することが難しい。
　そこで、本開示では、上記事情を鑑みて、１台の測距カメラで直接的に測定することが難しい対象物の領域に対して正確に距離及び形状を測定することが可能な、新規且つ改良された撮像装置及びモニタリング装置を提案する。
　本開示によれば、対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、前記対象物を挟んで、前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体と、前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から前記鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、を備える、撮像装置が提供される。
　また、本開示によれば、対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から、前記対象物を挟んで前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、を備える、撮像装置が提供される。
　さらに、本開示によれば、対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から、前記対象物を挟んで前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、を有する撮像装置が搭載されたモニタリング装置が提供される。
　以上説明したように本開示によれば、１台の測距カメラで直接的に測定することが難しい対象物の領域に対して正確に距離及び形状を測定することが可能な、撮像装置及びモニタリング装置を提供することができる。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の実施形態に係る測距システム１の構成例を示す図である。 同実施形態に係る鏡面反射体２０を用いた対象物５０に対する測定を説明する説明図（その１）である。 同実施形態に係る鏡面反射体２０を用いた対象物５０に対する測定を説明する説明図（その２）である。 同実施形態に係る鏡面反射体２０を用いた対象物５０に対する測定を説明する説明図（その３）である。 同実施形態に係る鏡面反射体２０を用いた対象物５０に対する測定を説明する説明図（その４）である。 同実施形態に係る測距カメラ１０の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る処理装置３０の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る測定方法の一例を説明するフローチャート図である。 同実施形態に係る鏡面反射体２０の測定方法の一例を説明する説明図である。 同実施形態に係る補正方法の一例を説明する説明図である。 同実施形態の適用例１を説明する説明図である。 同実施形態の適用例２を説明する説明図である。 同実施形態の適用例３を説明する説明図である。 同実施形態の適用例４を説明する説明図である。 同実施形態に係る処理装置９００のハードウェア構成の一例を示す説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　　１．　本開示の実施形態に係る測距システム１の概要
　　２．　本発明者らが本開示に係る実施形態を創作するに至る背景
　　３．　本開示の実施形態に係る測距システム１に含まれる各装置の詳細
　　　　３．１　　測距カメラ１０の詳細構成
　　　　３．２　　処理装置３０の詳細構成
　　４．　本開示の実施形態に係る測定方法
　　　　４．１　　鏡面反射体の測定
　　　　４．２　　マルチパスの干渉による誤差の補正
　　　　４．３　　マルチパスの発生有無の判定
　　５．　本開示の実施形態の適用例
　　　　５．１　　適用例１
　　　　５．２　　適用例２
　　　　５．３　　適用例３
　　　　５．４　　適用例４
　　６．　まとめ
　　７．　ハードウェア構成について
　　８．　補足
　＜＜１．　本開示の実施形態に係る測距システム１の概要＞＞
　まずは、本開示の実施形態に係る測距システム（撮像装置）１の概要について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る測距システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る測距システム１は、測距カメラ１０と、鏡面反射体２０と、処理装置３０とを含む。また、図１においては、測距の対象となる対象物５０が示されており、測距カメラ１０と鏡面反射体２０とは、対象物５０を挟んで向かい合うように配置されている。言い換えると、鏡面反射体２０は、対象物５０を挟んで測距カメラ１０と反対側に位置する。本開示の実施形態に係る測距システム１は、測距カメラ１０が一台であっても、鏡面反射体２０を利用することで、例えば、測距カメラ１０から見て背面にあたる対象物５０の面を測距カメラ１０で捉えることができる。なお、図１においては、鏡面反射体２０は、平面的な形状をもち、鏡面反射体２０の鏡面が床面と直交するように設置されているものとする。以下に、測距システム１に含まれる各装置の概要について説明する。
　（測距カメラ１０）
　本実施形態に係る測距カメラ１０は、赤外光等を用いて対象物５０の距離及び形状（深さ）を測定する距離測定装置である。詳細には、例えば、測距カメラ１０は、対象物５０に照射光を出射し、対象物５０で反射された反射光を受光し、照射光と反射光との位相差を検出することで、対象物５０の距離及び形状を測定する。このような距離の測定方法は、インダイレクトＴＯＦ（Ｔｉｍｅ　Ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）方式と呼ばれている。当該方法は、例えば、室内等の３ｍ程度までの距離にある対象物５０を測定する際に好適である。
　また、本実施形態においては、測距カメラ１０は、照射光を出射した時点から、当該出射光が対象物５０で反射されて反射光として受光されるまでの光の往復時間を検出することで、対象物５０の距離及び形状を測定してもよい。このような距離の測定方法は、ダイレクトＴＯＦ方式と呼ばれている。当該方法は、例えば、野外等の５ｍ程度までの距離にある対象物５０を測定する際に好適である。また、測距カメラ１０は、ストラクチャード　ライト（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ｌｉｇｈｔ）法により、対象物５０までの距離（奥行き）を測定する装置であってもよい。ストラクチャード　ライト法は、対象物５０の表面に所定のパターンを持つ光を投影し、投影された光のパターンの変形を解析することにより、対象物５０までの距離を推定する方法である。
　なお、以下の説明においては、測距カメラ１０は、インダイレクトＴＯＦ方式に対応した測距カメラであるものとして説明する。さらに、測距カメラ１０には、対象物５０を撮像する撮像部１２０（図６　参照）等が設けられているものとする。また、測距カメラ１０の詳細構成については後述する。
　（鏡面反射体２０）
　鏡面反射体２０は、光を鏡面反射させる面を持ち、例えば、銀やアルミニウム等の金属や金属膜等からなる面を持つ。また、上述した測距カメラ１０から照射される光が赤外線である場合には、鏡面反射体２０は、赤外線を反射するフィルムであってもよい。
　図１に示すように、鏡面反射体２０は、対象物５０を挟んで、測距カメラ１０と向かい合うように設置される。なお、本実施形態においては、鏡面反射体２０の鏡面と測距カメラ１０との間の距離や、鏡面反射体２０の姿勢は、対象物５０の距離を測定する前に既知である、もしくは測定されているものとする。また、本実施形態においては、例えば、鏡面反射体２０を既知の距離に固定するために、測距カメラ１０と鏡面反射体２０との間を固定する固定部材８０６（図１１　参照）が設けられていてもよい。さらに、本実施形態においては、鏡面反射体２０の距離及び姿勢を測定するために、その鏡面にマーカ２００が設けられていてもよい。なお、固定部材８０６やマーカ２００の詳細については後述する。
　また、測定を行う空間の壁面８４０（図１３　参照）に、鏡面反射体２０として予め鏡等が設置されている場合には、鏡面反射体２０は、本実施形態に係る測距システム１に含まれていなくてもよい。
　（処理装置３０）
　処理装置３０は、測距カメラ１０によって検出された位相差に基づいて、対象物５０の距離及び形状を算出する装置である。処理装置３０は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等のような端末であり、本実施形態を実施するためのアプリケーションが実装されている。図１に示されているように、処理装置３０は、測距カメラ１０からのセンシングデータを受け取るために、通信ケーブル６０によって測距カメラ１０と接続されている。なお、本実施形態においては、図１に示されるような有線で処理装置３０と測距カメラ１０とが接続されていることに限定されるものではなく、無線通信を介して接続されていてもよい。
　また、本実施形態においては、処理装置３０での処理は測距カメラ１０で行われてもよく、すなわち、測距カメラ１０がスタンドアロンで処理を行ってもよい。また、本実施形態に係る処理装置３０は、例えばクラウドコンピューティング等のようなネットワークへの接続を前提とした、複数の装置からなるシステムであってもよい。
　＜＜２．　本発明者らが本開示に係る実施形態を創作するに至る背景＞＞
　次に、本開示に係る実施形態の詳細を説明する前に、本発明者らが本開示に係る実施形態を創作するに至る背景について、図２から図５を参照して説明する。図２から図５は、本実施形態に係る鏡面反射体２０を用いた対象物５０に対する測定を説明する説明図である。
　例えば、測距カメラ１０により測定したい対象物５０において、１台の測距カメラ１０によって測定できない領域（例えば、対象物５０の背面）が存在した場合には、複数の測距カメラ１０が必要となる。例えば、このように複数の測距カメラ１０を用いて対象物５０の背面等を測定する方法が上記特許文献１に開示されている。当該方法によれば、複数の測距カメラ１０が必要となることから、測距システム１の構築のためのコストの増加を抑えることが難しい。また、複数の測距カメラ１０によって得られた距離情報を含む画像を合成して３次元画像を得る場合には、各測距カメラ１０で取得した点群情報を適切に位置合わせする必要があることから、複数の測距カメラ１０で測定する領域の一部が互いに重なっていることが求められる。その結果、上記特許文献１に開示の技術においては、測距カメラ１０の設置位置に制約があることから、自由に移動する対象物５０に追従して測定することは容易ではない。また、上記特許文献１に開示の技術では、複数の測距カメラ１０の間での干渉をさけるため、これら測距カメラ１０の間で同期をとる必要もある。
　上記コストの増加を抑えるために、１台の測距カメラ１０が対象物５０の周囲を回るように移動して測定する、もしくは、対象物５０自身を回転させて測定することが考えられる。このような場合、測定に時間がかかり、さらには、対象物５０が時間とともに動的に変化する場合（例えば、対象物５０が時間とともに形状変化する場合）には対応できない。
　また、１台の測距カメラ１０と鏡面反射体２０とを組み合わせて用いて、測距カメラ１０によって測定できない領域を測定することが考えられる。このような方法としては、上記特許文献２に開示の技術を挙げることができる。詳細には、図１を側面側から見た図２に示すように、鏡面反射体２０は、床面に対して垂直になるように設置されており、測距カメラ１０と鏡面反射体２０との間には、対象物５０が設置されている。この際、測距カメラ１０の光軸は、図中の右方向へ向いている。そして、測距カメラ１０は、対象物５０に向けて光を照射する。照射された光の一部は、対象物５０の前面５０ａ（図中の左側面）に到達し、前面５０ａで反射されて測距カメラ１０によって受光される。なお、以下の説明においては、このような光の経路を第１の経路５００と呼ぶ。一方、照射された光の他の一部は、鏡面反射体２０に到達して、鏡面反射体２０で反射して対象物５０の背面５０ｂ（図中の右側面）に到達する。さらに、当該光は、対象物５０の背面５０ｂで反射された後、再び鏡面反射体２０へ到達し、そこで反射されて測距カメラ１０によって受光される。なお、以下の説明においては、このような光の経路を第２の経路５０２と呼ぶ。このような第２の経路は、光が鏡面反射していることから、一意に定まることとなる。
　従って、測距カメラ１０は、対象物５０の背面５０ｂの距離を測定する場合には、測距カメラ１０から鏡面反射体２０までの距離ではなく、測距カメラ１０から鏡面反射体２０で反射して対象物５０に届くまでの距離を測定することとなる。
　そして、第２の経路の光によって測定される対象物５０の背面５０ｂの像は、測距カメラ１０によって、図３に示すように鏡面反射体２０の向こう側に存在するように観測される。なお、以下の説明においては、鏡面反射体２０の向こう側に存在するように観測される像を鏡像６０２と呼ぶ。また、以下の説明においては、対象物５０の前面５０ａのように鏡面反射体２０の手前側に存在するように観測される像を実像６００と呼ぶ。
　すなわち、上述の実像６００と鏡像６０２とは、鏡写しの関係にある。この際、測距カメラ１０から見て鏡面反射体２０の位置及び姿勢が既知であれば、図４に示すように、鏡像６０２を鏡面反射体２０の平面に対して反転させ、実像６００と一致させることにより、対象物５０の３次元像（３次元画像）を得ることができる。
　ところで、図５に示すように、対象物５０の上面５０ｃのように、対象物５０の形状によっては、第１の経路５００の光と第２の経路５０２の光との両方が到達し、両者が反射する面が存在することがある。第１の経路５００の光と、第２の経路５０２の光とは、経路の長さが互いに異なることから互いに位相が異なり、第１の経路５００の光と、第２の経路５０２の光とは、対象物５０の上面５０ｃ等の上で干渉７００を起こすこととなる。その結果、測距カメラ１０は、このように生じた干渉光を受光することとなる。従って、測距カメラ１０で受光した光は、上記干渉７００により、本来受光されるべき位相とは異なる位相を持っていることとなる。その結果、測定される距離に誤差（歪み）が生じ、本来測定されるべき正しい距離を得ることができない。なお、以下の説明においては、このような現象をマルチパスによる干渉７００と呼ぶ。すなわち、以下の説明においてマルチパスによる干渉７００とは、互いに異なる経路の光によって干渉７００が生じることをいい、対象物５０の形状にもよるが、鏡面反射体２０を設けることにより生じる現象である。
　しかしながら、先に説明したように、上記特許文献２に開示の技術においては、上述したマルチパスによる干渉７００を考慮して測定するものではないことから、正確に対象物５０の距離及び形状を測定することが難しい。
　そこで、本発明者らは、上記状況を鑑みて、対象物５０自身による遮断等によって、１台の測距カメラ１０で直接的に測定することが難しい対象物５０の領域に対して、正確に距離及び形状を測定することが可能な、本開示の実施形態を創作するに至った。詳細には、以下に説明する本開示の実施形態によれば、鏡面反射体２０を設けることによりマルチパスによる干渉７００が生じた場合であっても、対象物５０の距離及び形状を正確に測定することができる。以下、このような本開示の実施形態の詳細を順次詳細に説明する。
　＜＜３．　本開示の実施形態に係る測距システム１に含まれる各装置の詳細＞＞
　次に、本開示の実施形態に係る測距システム１に含まれる各装置の詳細を説明する。詳細には、先に説明したように、本実施形態に係る測距システム１は、測距カメラ１０と、鏡面反射体２０と、処理装置３０とを含む。以下においては、本実施形態に係る測距カメラ１０及び処理装置３０の詳細について説明する。
　＜３．１　　測距カメラ１０の詳細構成＞
　まずは、図６を参照して、測距カメラ１０の詳細構成について説明する。図６は、本実施形態に係る測距カメラ１０の構成を示すブロック図である。図６に示すように、測距カメラ１０は、センサ部１００と、位相差算出部１１０と、撮像部（カラーセンサ部）１２０と、制御部１５０と、通信部１６０とを主に有する。以下に、測距カメラ１０の各機能部の詳細について説明する。
　（センサ部１００）
　センサ部１００は、対象物５０に対して光を照射する照射部１０２と、反射された光を受光（検知）する受光部１０４とを主に有する。
　詳細には、照射部１０２は、レーザ光源（図示省略）と光学素子（図示省略）と光電素子（図示省略）とを有している。レーザ光源としては、例えば、レーザダイオードが用いられ、照射される光の波長は、レーザダイオードを適宜選択することにより、変えることができる。なお、本実施形態においては、照射部１０２は、波長７８５ｎｍ付近の赤外光を照射するものとして説明する。また、レーザ光源は、照射部１０２に複数設けられていてもよい。また、光学素子は、例えば、コリメーターレンズ等を持ち、レーザ光源からの光を略平行光として出射する機能を有する。さらに、受光素子は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等からなり、出射した光の一部を受光して、受光した光の強度に基づいて受光信号を生成し、詳細には、受光した光の強度に略比例する信号を生成する。そして、当該受光素子は、生成した信号を後述する位相差算出部１１０に出力する。
　なお、レーザ光源は、後述する制御部１５０による駆動され、光を対象物５０へ照射する。さらに、レーザ光源から出射される光の強度も、後述する制御部１５０によって制御される。また、照射部１０２は、投光用ミラー（図示省略）等を有していてもよい。
　受光部１０４は、集光レンズ（図示省略）と受光素子（図示省略）とを有している。集光レンズは、受光した光を受光素子に集める機能を有する。また、受光素子は、例えば、複数の画素を持つＣＭＯＳイメージセンサ等からなり、画素ごとに、受光した光の強度に基づいて受光信号を生成し、詳細には、受光した光の強度に略比例する信号を生成する。従って、測距カメラ１０は、各画素に対応する光の強度を取得することはできる。さらに、当該受光素子は、生成した信号を後述する位相差算出部１１０に出力する。この際、受光部１０４に、増幅アンプ（図示省略）等を設け、生成した信号を増幅した後に、位相差算出部１１０に出力してもよい。なお、受光部１０４は、集光ユニット（図示省略）等を有していてもよい。
　（位相差算出部１１０）
　位相差算出部１１０は、照射部１０２及び受光部１０４から出力された信号間の位相差、すなわち、照射部１０２から照射された光と受光部１０４で受光下光との位相差を算出し、算出した位相差（センシングデータ）を後述する処理装置３０へ出力する。なお、当該位相差算出部１１０の機能は、後述する処理装置３０において行われてもよい。
　（撮像部１２０）
　撮像部１２０は、対象物５０のカラー撮像画像を取得する。詳細には、撮像部１２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子（図示省略）と、撮像素子で光電変換された信号に対して撮像信号処理を施す信号処理回路（図示省略）とを含んで構成される。上記撮像素子は、対象物５０からの入射光を光学像として集光し、上記信号処理回路は、結像された光学像を画素単位で光電変換し、各画素の信号を撮像信号として読み出し、画像処理することにより撮像画像を取得することができる。撮像部１２０は、例えば、撮像して得られた撮像画像を処理装置３０へ出力する。さらに、撮像部１２０は、撮像レンズ、絞り機構、ズームレンズ、及びフォーカスレンズ等により構成される光学系機構（図示省略）及び、上記光学系機構の動作を制御する駆動系機構（図示省略）をさらに有する。なお、撮像部１２０は、測距カメラ１０のセンサ部１００との相対位置及び姿勢が既知であれば、測距カメラ１０と分離して設けられていてもよい。
　（制御部１５０）
　制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等のハードウェアにより実現され、測距カメラ１０の各機能部を制御する。
　（通信部１６０）
　通信部１６０は、データの送受信を行う機能を有する通信インターフェースであって、処理装置３０等の外部装置との間で情報の送受信を行うことができる。通信部１６０は、通信ポートや、通信アンテナ、送受信回路等の通信デバイスにより実現される。
　なお、測距カメラ１０は、超音波等を用いて鏡面反射体２０の距離及び姿勢を測定する鏡面反射体センサ部（図示省略）をさらに有していてもよい。
　＜３．２　　処理装置３０の詳細構成＞
　次に、図７を参照して、処理装置３０の詳細構成について説明する。図７は、本実施形態に係る処理装置３０の構成を示すブロック図である。図７に示すように、処理装置３０は、距離算出部３００と、補正部３１０と、判定部３２０と、画像処理部３３０と、制御部３５０と、通信部３６０とを主に有する。以下に、処理装置３０の各機能部の詳細について説明する。
　（距離算出部３００）
　距離算出部３００は、上述の測距カメラ１０から出力された位相差に基づいて、測距カメラ１０から対象物５０までの距離を算出する。
　（補正部３１０）
　補正部３１０は、上述の第１の経路の光と第２の経路の光との干渉７００（マルチパスによる干渉７００）に起因する、算出された上記距離に含まれる誤差を補正する。なお、補正部３１０の処理の詳細については、後述する。
　（判定部３２０）
　判定部３２０は、上述したマルチパスの干渉７００に起因する誤差の発生の有無を判定する。例えば、判定部３２０は、反転させた対象物５０の鏡像６０２と、当該対象物５０の実像６００の一致の有無により、誤差の発生の有無を判定する。なお、判定部３２０の処理の詳細については、後述する。
　（画像処理部３３０）
　画像処理部３３０は、上述の距離算出部３００で得られた対象物５０における画素（点）ごとの距離情報に基づき、対象物５０の３次元点群を取得する。また、画像処理部３３０は、鏡面反射体２０の位置及び姿勢に基づき、対象物５０の鏡像６０２の３次元点群に対して反転処理を行うこともできる。
　（制御部３５０）
　制御部３５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアにより実現され、処理装置３０の各機能部を制御する。
　（通信部３６０）
　通信部３６０は、データの送受信を行う機能を有する通信インターフェースであって、測距カメラ１０等の外部装置との間で情報の送受信を行うことができる。通信部３６０は、上述の通信部１６０と同様に、通信ポートや、通信アンテナ、送受信回路等の通信デバイスにより実現される。
　＜＜４．　本開示の実施形態に係る測定方法＞＞
　以上、本開示の実施形態に係る測距システム１に含まれる各装置の詳細について説明した。続いて、本実施形態に係る測定方法について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る測定方法の一例を説明するフローチャート図である。図８に示すように、本実施形態に係る測定方法には、ステップＳ１０１からステップＳ１１５までの複数のステップが含まれている。以下に、本実施形態に係る測定方法に含まれる各ステップの詳細を説明する。
　（ステップＳ１０１）
　まずは、処理装置３０は、測距カメラ１０からのセンシングデータに基づいて算出された、対象物５０の各点の座標情報及び距離情報を含む３次元点群を取得する。
　（ステップＳ１０３）
　次に、処理装置３０は、測距カメラ１０から見た鏡面反射体２０の位置及び姿勢の情報を既に取得しているかどうか確認する。処理装置３０は、既に取得していない場合には、ステップＳ１０５へ進み、既に取得している場合には、ステップＳ１０７へ進む。
　（ステップＳ１０５）
　処理装置３０は、測距カメラ１０から見た鏡面反射体２０の位置及び姿勢の情報を取得する。例えば、測距カメラ１０が、鏡面反射体２０の位置及び姿勢を測定し、処理装置３０は、当該測定結果を取得する。なお、鏡面反射体２０の位置及び姿勢の測定の詳細については、後述する。
　（ステップＳ１０７）
　続いて、処理装置３０は、鏡面反射体２０を設けることにより生じるマルチパスによる干渉７００に起因した誤差を補正し、補正を施した対象物５０の３次元点群を取得する。なお、補正の詳細については後述する。
　（ステップＳ１０９）
　処理装置３０は、ステップＳ１０７にて補正を施した鏡像６０２についての３次元点群を鏡面反射体２０の平面に対して反転させ、反転させた鏡像６０２を、補正を施した実像６００の３次元点群と一致させる。なお、鏡像６０２の反転の際には、ステップＳ１０５で取得した鏡面反射体２０の位置及び姿勢の情報が用いられることとなる。
　（ステップＳ１１１）
　処理装置３０は、ステップＳ１０９での実像６００と鏡像６０２との一致の有無に基づき、マルチパスによる干渉７００の有無を対象物５０の領域(点)ごとに判定する。処理装置３０は、干渉７００の発生が無いと判定した場合には、ステップＳ１１３へ進み、干渉７００の発生がある場合には、ステップＳ１１５へ進む。なお、マルチパスによる干渉７００の有無の判定の詳細については後述する。
　（ステップＳ１１３）
　処理装置３０は、ステップＳ１０７で行った補正を解除し、補正を施していない３次元点群を取得する。
　（ステップＳ１１５）
　処理装置３０は、上述した一連のステップを対象物５０の全ての領域（点）に対して行い、最終的にマルチパスによる干渉７００の影響を受けていない対象物５０の３次元点群を取得し、例えば、ユーザ等に出力する。なお、この際に得られる３次元点群においては、マルチパスによる干渉７００の有無に応じて補正されている、もしくは補正されていない状態であるため、対象物５０の実像６００と反転させた鏡像６０２とが一致することとなる。これまで、実像６００と反転させた鏡像６０２と位置合わせにおいては、ユーザによる入力操作によってずれを解消させてから位置合わせを行うことが求められる場合があったが、本実施形態においては、このような入力操作が不要となる。また、これまで、実像６００と反転させた鏡像６０２と位置合わせにおいては、実像６００と鏡像６０２との両方において共通して観測される共通領域を設けて、当該共通領域に基づく位置合わせを行うことが求められる場合があったが、本実施形態においては、このようなことも不要となる。
　なお、図８に示される測定方法においては、補正された実像６００と鏡像６０２との一致により干渉の有無を判定しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、補正される前の実像６００と鏡像６０２との一致により干渉の有無を判定し、判定結果に基づいて補正を行うか否かを選択してもよい。
　以下に、ステップＳ１０５における鏡面反射体２０の位置及び姿勢の測定の詳細、ステップＳ１０７における補正の詳細、及び、ステップＳ１１１における誤差の有無の判定の詳細を順次説明する。
　＜４．１　　鏡面反射体の測定＞
　まずは、ステップＳ１０５における鏡面反射体２０の位置及び姿勢の測定の詳細について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る鏡面反射体２０の測定方法の一例を説明する説明図である。
　ところで、鏡面反射体２０の鏡面では鏡面反射を起こすことから、鏡面反射体２０に入射する入射光と鏡面反射体２０で反射した反射光は同じ経路を辿らない。従って、測距カメラ１０によって、鏡面反射体２０までの距離を直接的に測定することができない。そこで、本実施形態においては、鏡面反射体２０の鏡面に、例えば光沢の少ない表面を持つマーカ２００を貼り付ける。そして、このようなマーカ２００の表面では、鏡面反射が生じないことから、測距カメラ１０により、当該マーカ２００までの距離を測定することができるようになり、従って鏡面反射体２０の位置及び姿勢を測定することができる。なお、この際のマーカ２００の検出方法は、マーカ２００の撮像画像に対してユーザが手動で選択してもよく、マーカ２００の形状が既知であれば、測距カメラ１０が当該形状に基づいて自動的に検出してもよく、特に限定されるものではない。
　詳細には、図９の左側に示すように、鏡面反射体２０ａの表面の四隅に沿って、非光沢表面を持つマーカ２００ａが貼付されている。この場合、４つのマーカ２００ａに対して測定を行うことにより、鏡面反射体２０ａの位置及び姿勢を測定することができる。なお、図９の左側に示すように、マーカ２００ａは、円形であることに限定されるものではなく、また、４つに限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、マーカ２００は、互いに離間して設けられた３つ以上のマーカ（マーカ部）を含んでいてもよい。
　また、本実施形態においては、マーカ２００ｂは、図９の中央に示すように三角形であってもよく、この場合、マーカ２００ｂの各頂点に対して測定を行うことにより、鏡面反射体２０ｂの位置及び姿勢を測定することができる。さらに、本実施形態においては、マーカ２００ｃは、図９に右側に示すように、鏡面反射体２０ｃの平面の４隅に沿った枠状の形状を持っていてもよく、この場合、マーカ２００ｃの各頂点に対して測定を行うことにより、鏡面反射体２０ｃの位置及び姿勢を測定することができる。
　さらに、本実施形態においては、鏡面反射体２０の位置及び姿勢を測定することができれば、上述のようなマーカ２００を用いる方法に限定されるものではない。例えば、本実施形態によれば、測距カメラ１０から超音波を鏡面反射体２０に向けて出射する鏡面反射体測定部（鏡面反射体センサ部）を設けることにより、鏡面反射体２０の位置及び姿勢を測定してもよい。また、本実施形態によれば、鏡面反射体２０の撮像画像を利用したモーションキャプチャ法によって、鏡面反射体２０の位置及び姿勢を測定してもよく、特に限定されるものではない。なお、本実施形態において、鏡面反射体２０と測距カメラ１０とがそれぞれ固定されており、相対的な位置及び姿勢の関係が既知であれば、上述したマーカ２００や鏡面反射体測定部等は不要となる。
　本実施形態においては、測距カメラ１０と鏡面反射体２０との相対的な位置関係が撮像フレームごとに既知あればよい。従って、本実施形態においては、測距カメラ１０と鏡面反射体２０との相対的な位置関係が動的に変化する場合には、撮像フレーム毎に上述の方法を用いて測距カメラ１０と鏡面反射体２０との相対的な位置関係の取得を行えばよい。
　＜４．２　　マルチパスの干渉による誤差の補正＞
　次に、ステップＳ１０７における補正の詳細について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る補正方法の一例を説明する説明図である。詳細には、図１０は、測距カメラ１０のカメラ中心Ｏと、鏡面反射体２０と、測距カメラ１０によって本来測定されるべき対象物５０の位置ｘｄ（マルチパスによる干渉７００の影響を受けていない場合に測定されるべき対象物５０の位置）と、マルチパスによる干渉７００に起因する誤差を含む観測された対象物５０の位置ｘｏｂｓとの位置関係を模式的に示す。
　先に説明したように、対象物５０の形状によっては、第１の経路５００の光と第２の経路５０２の光とは、対象物５０の上面５０ｃ等で干渉７００を起こし（マルチパスによる干渉７００）、測距カメラ１０は、本来受光されるべき位相とは異なる位相を持つ光を受光することとなる。その結果、測定される距離に誤差（歪み）が生じ、対象物５０の正しい距離を得ることができない。そこで、本実施形態においては、鏡面反射体２０を設置したことによって生じたマルチパスによる干渉７００に起因する誤差の補正を実施し、対象物５０の正しい距離を取得する。
　詳細には、本実施形態においては、鏡面反射体２０を設置したことによるマルチパスによる干渉７００の影響を受けた場合に生じると推定される位相、すなわち、測距カメラ１０で測定されるであろう位相を後述するモデル（推定値）によって表現する。そして、本実施形態においては、当該モデルから推定される位相と実際に観測された位相との差分を最小することにより、測距カメラ１０により本来受光されるべき位相、すなわちマルチパスによる干渉７００の影響を受けていない位相を推定する。さらに、本実施形態においては、当該推定に基づいて上記誤差を補正し、対象物５０の距離を算出する。
　まず、本実施形態における、第１の経路５００の光と第２の経路５０２の光とが干渉した場合、すなわち、マルチパスによって干渉した場合に得られる位相を推定するモデルについて、図１０を参照して説明する。
　本実施形態においては、第１の経路５００の光も、第２の経路５０２の光も、同一の測距カメラ１０から出射しているため、同一の周波数であると考えることができる。そのため、マルチパスによって干渉した場合に得られる干渉光は、同一の周波数で、且つ、位相及び振幅が異なる波形同士の合成波であると考えることができる。そこで、測距カメラ１０から光が照射され、対象物５０の表面の点ｘｄに到達した時点での、第１の経路５００の光の位相をＰｄとし、第２の経路５０２の光の位相をＰｒとした場合には、点ｘｄにおける干渉光の位相Ｐｉは、以下の式（１）で表わされる。なお、Ｐｄ、Ｐｒは、片道分の位相であり、鏡面反射体２０によって生じるマルチパスの干渉７００の影響を受けていない理想的な位相であるとする。また、以下の式（１）においては、第１の経路５００の光と第２の経路５０２の光とが干渉する対象物５０の点ｘｄにおける、第１の経路５００の光の振幅と第２の経路５０２の光の振幅とをそれぞれｐｏｗｅｒｄ、ｐｏｗｅｒｒとしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、位相Ｐｄ、Ｐｒと、第１の経路５００の片道分の経路長ｌｄと第２の経路５０２の片道分の経路長ｌｒとの関係は、以下の式（２）で表される。なお、式（２）において、ｆは測距カメラ１０から照射された光の周波数を示し、ｃは光速を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ところで、実際には、第１の経路５００の光と、第２の経路５０２の光とが干渉した時点では、第１の経路５００の光と第２の経路５０２の光とが辿ってきた経路長ｌｄ、ｌｒの長さが異なる。従って、ある点における光の振幅（ｐｏｗｅｒ）は、逆２乗の法則に従い、光源からその点までの距離の２乗に反比例することから、第１の経路５００の光の振幅と、第２の経路５０２の光の振幅とは互いに異なることとなる。さらに、対象物５０上で光がランバート反射するものと仮定すると、これら２つの光が干渉する対象物５０の点ｘｄにおける、法線ベクトルの向きに対する入射光（第１の経路５００の光と第２の経路５０２の光）の向きを考慮することが求められる。
　そこで、測距カメラ１０の照射時の光の振幅を１とした場合、点ｘｄにおける、第１の経路５００の光の振幅ｐｏｗｅｒｄと第２の経路５０２の光の振幅ｐｏｗｅｒｒは、以下の式（３）によって表すことができる。なお、式（３）においては、αｄ、αｒは、点ｘｄにおける、法線ベクトルと点ｘｄに入射した第１の経路５００の光及び第２の経路５０２の光の方向ベクトルがなす角度である。また、式（３）におけるｒｍは、鏡面反射体２０の反射率を示し、０≦ｒｍ≦１の範囲にある定数である。当該反射率ｒｍは、鏡面反射体２０の反射面の材質によって異なる。なお、本実施形態においては、鏡面反射体２０の反射率ｒｍは既知であるとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ところで、第１の経路５００の光と第２の経路５０２の光とが干渉する対象物５０の点ｘｄにおいては、両方の光はランバート反射が生じていることから、式（３）中のｃｏｓαｄとｃｏｓαｒとは１に近似できるものとして考える。
　従って、点ｘｄにおける干渉光の位相Ｐｉは、上述の式（１）は、数式（２）及び（３）をあてはめることにより、Ｐｄ、Ｐｒの関数として以下の式（４）で表されることとなる。なお、式（４）においては、Ａ＝ｃ/２πｆとしている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　上記式（４）で示されるモデルを用いることにより、点ｘｄにおける干渉光の位相Ｐｉを推定することができるようになる。
　ところで、対象物５０の点ｘｄで干渉した干渉光は、その後、測距カメラ１０に到達する。このとき、第１の経路５００と同様の経路を辿った場合、すなわち、直接対象物５０から測距カメラ１０に到達した場合には、測距カメラ１０に到達した時点の光の位相Ｐ０は、さらにＰｄだけずれることとなる。つまり、干渉光が、第１の経路５００を辿って進んだ場合の光の位相Ｐ０は、以下の式（５）のように示されることとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　このように、式（５）によって、鏡面反射体２０を設置したことによるマルチパスで干渉７００が生じた場合に観測される光の位相Ｐ０をモデル化することができる。
　そして、本実施形態においては、上記式（５）で示されるモデルによって表される位相Ｐ０と、実際に観測された位相Ｐｏｂｓとの差分を最小することにより、マルチパスによる干渉７００が発生しない場合に観測される理想的な位相Ｐｄ、Ｐｒを求める。ここで、実際に、測距カメラ１０によって観測された、鏡面反射体２０を設置したことによるマルチパスで干渉７００に起因した誤差を含む位相をＰｏｂｓとする。なお、当該位相Ｐｏｂｓは、測距カメラ１０のカメラ中心Ｏから点ｘｏｂｓまでのいわゆる片道での位相であり、式（５）で示される位相Ｐｏは、測距カメラ１０のカメラ中心Ｏから点ｘｏｂｓまでの往復分の位相である。従って、上記式（５）で示されるモデルによって表される位相Ｐ０と、実際に観測された位相Ｐｏｂｓの差分ｆ１（Ｐｄ、Ｐｒ）は、下記式（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、上述と同様に、干渉光が測距カメラ１０に到達するとき、第２の経路５０２と同様の経路を辿った場合、すなわち、対象物５０から鏡面反射体２０を介して測距カメラ１０に到達した場合には、位相がさらにＰｒだけずれることとなる。つまり、干渉光が、第２の経路５０２を辿って進んだ場合の光の位相Ｐｐは、以下の式（７）のように示されることとなる。なお、この場合、測距カメラ１０から見て点ｘｒに対象物５０が存在するように、すなわち、点ｘｒに鏡像６０２が存在するように観測される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　そして、上述と同様に、上記式（７）で示されるモデルによって表される位相Ｐｐと、実際に観測された位相Ｐｏｂｓの差分ｆ２（Ｐｄ、Ｐｒ）は、下記式（８）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　そして、上記式（６）及び（８）で示される差分ｆ１（Ｐｄ、Ｐｒ）及び差分ｆ２（Ｐｄ、Ｐｒ）を最小化することにより、すなわち、実測値である位相Ｐｏｂｓとマルチパスによる干渉７００の影響を受けた場合に生じると推定される位相の推定値とを比較することにより、Ｐｄ、Ｐｒを求めることができる。なお、上記の式（２）からわかるように、測距カメラ１０から照射された光の周波数ｆと、光速ｃが既知であれば、Ｐｄ、Ｐｒから、測距カメラ１０のカメラ中心Ｏから点ｘｄまでの距離ｌｄ、ｌｒを求めることができる。そして、観測された位相ＰｏｂｓをＰｄ、Ｐｒに置き換えることにより、マルチパスによる干渉７００に起因する誤差の補正を行うことができる。
　また、測距カメラ１０から得られた対象物５０の３次元点群の情報から、測距カメラ１０のカメラ中心Ｏから点ｘｏｂｓを通過する直線の式を得ることができる。ところで、鏡面反射体２０を設置することにより生じるマルチパスの干渉７００は、観測される位相、すなわち距離値に関して影響を与え、光が進む方向に対しては影響しない。さらに、鏡面反射体２０の位置及び姿勢は既知であることから、点ｘｄの位置がわかれば、点ｘｒの位置も一意に定まることとなる。詳細には、測距カメラ１０のカメラ中心Ｏと、点ｘｄ、点ｘｏｂｓは、いずれも同一の直線上に存在する。さらに、点ｘｒは、鏡面反射体２０の平面に対して点ｘｄと対象となる位置に存在する。従って、カメラ中心Ｏから観測された対象物５０に向かって直線上を走査しつつ、上記式（６）及び（８）を最小化する点を求めることにより、理想的な観測点ｘｄの位置、すなわち距離ｌｄを求めることができる。また、点ｘｄに基づいて点ｘｒの位置も定まることから、カメラ中心Ｏから点ｘｒまでの距離ｌｒを求めることができる。
　＜４．３　　マルチパスの発生有無の判定＞
　次に、ステップＳ１１１における誤差の有無の判定の詳細を順次説明する。ところで、マルチパスによる干渉７００の発生の説明の際にも述べたが、対象物５０の形状によっては、マルチパスによる干渉７００が発生しないこともある。また、同一の対象物５０においても、マルチパスによる干渉７００が発生する領域と、マルチパスによる干渉７００が発生しない領域とが混在することもある。このような場合に、観測データの全ての点に対して上述の補正を行うと、マルチパスによる干渉７００が発生していない領域については過剰に補正されていることとなることから、実際の対象物５０とはかけ離れた３次元点群が取得される可能性がある。そこで、本実施形態においては、マルチパスによる干渉７００が発生しているか否か、詳細には、マルチパスによる干渉７００が発生する領域と、マルチパスによる干渉７００が発生しない領域との判別を行う。
　まず、本実施形態においては、上述した補正を、実像６００及び鏡像６０２を含む観測された全ての３次元点群に対して実施する。次に、補正が施された鏡像６０２を鏡面反射体２０の平面に対して反転させ、反転させた鏡像６０２を補正が施された実像６００に一致させる。この時、マルチパスによる干渉７００が発生している領域であれば、反転した鏡像６０２と実像６００との位置及び形状は一致する。一方、マルチパスによる干渉７００が発生していない領域であれば、過剰な補正により、反転した鏡像６０２と実像６００との位置及び形状は一致しなくなる。
　本実施形態においては、測距カメラ１０のカメラパラメータ（焦点距離等）はすべて既知であるとする。従って、測距カメラ１０によって取得した各画素の距離値が含まれる距離画像から、対象物５０の３次元点群を算出することができる。すなわち、距離画像に含まれる各画素と３次元点群とは一対一対応であることから、３次元点群は、二次元の距離画像に投影することができる。そこで、本実施形態においては、対象物５０の実像６００から得られた３次元点群と、鏡像６０２から得られた３次元点群とを距離画像に投影する。反転した鏡像６０２の３次元点群を投影する際に、各画素に対応する座標がずれ、同一の距離画像に投影された実像画像の３次元点群の画素との対応が取れない場合がある。その場合には、反転した鏡像６０２の３次元点群における各画素は、近傍に位置する画素と対応するものとして取り扱う。各画素の対応の取り方としては、例えば、最近傍補間、バイリニア補間等の様々な保管方法を選択することができる。このようにして、本実施形態においては、実像６００の３次元点群と、反転した鏡像６０２の３次元点群との対応を取る。
　この際、対応する実像６００の３次元点群の点と、反転した鏡像６０２の３次元点群の点との距離が、予め設定した閾値未満であれば、適切に対応が取れているものとして、上述の補正の適用を維持する。一方、対応する実像６００の３次元点群の点と、反転した鏡像６０２の３次元点群の点との距離が、上記閾値以上であれば、適切に対応が取れていないと判断する。この場合、過剰に補正したことにより対応が取れていないと推定し、すなわち、当該点においては、マルチパスによる干渉７００が発生していないとして、補正を解除し、測距カメラ１０で観測された値をそのまま採用して得られた情報に入れ替える。すなわち、本実施形態によれば、実像６００の３次元点群と、反転した鏡像６０２の３次元点群との一致状態に基づいて、マルチパスによる干渉７００が発生する領域と、マルチパスによる干渉７００が発生しない領域との判別を行うことができる。
　また、本実施形態においては、上述の判別の際に、測距カメラ１０の撮像部１２０で得られたカラー画像を用いてもよい。このようにすることで、マルチパスによる干渉７００の発生の判別を、より容易に、且つ、精度良く行うことができる。
　詳細には、測距カメラ１０のセンサ部１００と撮像部１２０との相対位置関係が既知であり、両者のカメラパラメータ等が既知であるとする。この際、センサ部１００によって取得された距離画像の各画素と、撮像部１２０によって取得されたカラー画像の各画素との対応を特定することができる。従って、本実施形態においては、各画素に対する距離値及び色情報を取得することができる。そこで、本実施形態においては、実像６００のカラー画像と鏡像６０２のカラー画像とを比較し、両方のカラー画像に含まれる対象物５０の領域を特定する。このように両方のカラー画像に含まれる領域は、第１の経路５００の光による実像６００と第２の経路５０２の光による鏡像６０２との両者に対応することから、マルチパスによる干渉７００が生じている領域に該当する可能性が高い。そこで、本実施形態においては、カラー画像によりこのような領域を特定し、さらに、特定された領域の画素に対応する三次元点群を抽出することにより、マルチパスによる干渉７００が生じている領域を取得することができる。すなわち、本実施形態によれば、カラー画像をも参照することにより、マルチパスによる干渉７００の発生の判別を、より容易に、且つ、精度良く行うことができる。例えば、実像６００と反転させた鏡像６０２との一致の有無によってマルチパスによる干渉７００が生じる領域を判別した際に、判別漏れが生じた場合でも、カラー画像を用いた判別を行い補完することができることから、高精度での漏れのない判別が可能となる。
　また、実像６００と、反転させた鏡像６０２とにおいて特徴点マッチングを実施し、両者において一致点が検出できた場合には、実像６００と反転させた鏡像６０２とが一致したと推定してもよい。この際、全ての画素において、特徴点がマッチングするとは限らない。そこで、このような場合には、本実施形態においては、撮像部１２０によって取得したカラー画像に基づいて、実像６００と反転させた鏡像６０２とに対してカラーセグメンテーションによる領域分割を行う。そして、分割された領域ごとに、特徴点が一致する点の数をカウントし、予め設定した閾値以上の一致点を含む領域では、実像６００と反転させた鏡像６０２とが一致したと推定し、当該領域を、マルチパスによる干渉７００が生じる領域と判別する。一方、上記閾値未満の一致点を含む領域では、実像６００と反転させた鏡像６０２とが一致していないと推定し、当該領域を、マルチパスによる干渉７００が生じていない領域と判別する。なお、領域分割については、カラーセグメンテーションに限定されるものではなく、対象物５０の画像から得られるテクスチャ等に基づき領域分割を行ってもよい。
　本実施形態においては、マルチパスによる干渉７００が発生している領域の判別方法は、上述のような方法に限定されるものではない。例えば、ユーザによって、対象物５０のカラー画像等に対して、マルチパスによる干渉７００が発生している領域に該当する部分を指定することにより、当該領域を特定してもよい。また、カラーセグメンテーションによって分割された領域の中からユーザが特定の領域を指定することにより、当該領域を特定してもよい。
　＜＜５．　本開示の実施形態の適用例＞＞
　以上、本開示の実施形態の詳細について説明した。以下では、具体的な適用例を示しながら、本開示の実施形態の一例について説明する。なお、以下に示す適用例は、本開示の実施形態のあくまでも一例であって、本開示の実施形態が下記の適用例に限定されるものではない。
　＜５．１　　適用例１＞
　まず、図１１を参照して、本開示の実施形態の適用例１を説明する。図１１は、本実施形態の適用例１を説明する説明図であって、詳細には、本実施形態を用いて患者等の口腔内の歯列８１０の形状をスキャンする状態を図示している。
　例えば、歯科治療において、患者の歯型を取得する場合には、歯型を形成する材料の準備や硬化に時間がかかることがあり、患者にとっては負担となっていた。そこで、このような歯型を取得するのではなく、直接的に歯列８１０をスキャンして歯列８１０の三次元形状を取得することができれば、歯型の取得に係る患者への負担を軽減することができる。口腔内は狭く、三次元形状を取得するためのカメラを複数台同時に挿入することは困難である。従って、歯列８１０の一方の側面をスキャンし、他方の側面をスキャンし、さらに上面をスキャンするといった、上記カメラにより歯列８１０を複数回スキャンすることが考えられる。しかしながら、複数回歯列８１０をスキャンすることも、患者への負担が大きい。
　ところで、歯科治療においては、外部から視認が難しい口腔内の領域を観察するためにミラー（歯鏡）と呼ばれる、小型の鏡部（ミラートップ）とハンドル部（ミラーハンドル）とからなる器具が利用されている。そこで、当該ミラーに本実施形態に係る測距カメラ１０を組み合わせて歯列８１０を一度のスキャンするモニタリング装置といった適用例を考えることができる。
　より具体的には、図１１に示すように、本開示の実施形態の適用例１に係る歯科器具８００は、歯医者が握るためのハンドル部８０２と、測距カメラ１０と、小型の鏡部（鏡面反射体）２０ｄとを有する。さらに、当該歯科器具８００は、測距カメラ１０と鏡部２０との距離を固定する固定部材８０６と、ハンドル部８０２と固定部材８０６とを接続するジョイント部８０４とを有する。図１１の例では、固定部材８０６によって、測距カメラ１０と鏡部２０ｄとの距離が所定の距離に固定されており、さらに鏡部２０の姿勢も固定されていることから、鏡部２０ｄの位置及び姿勢の測定が不要となる。従って、鏡部２０ｄの表面には上述したマーカ２００を貼付しなくてもよい。また、図１１の例では、ジョイント部８０４は、回転可能な構造を持っており、測距カメラ１０と鏡部２０ｄとが、互いの相対位置が固定されつつ、ジョイント部８０４を回転軸として回転することにより、様々な位置にある歯列８１０（対象物５０）をスキャンすることができる。
　また、本適用例においては、非常に近距離における測定であることから、測距カメラ１０から照射される光の強度が強すぎて、測距カメラ１０の受光部１０４の感度が飽和してしまう可能性がある。そこで、本適用例においては、このような飽和を避けるべく、測距カメラ１０から照射される光の強度を近距離測定に好適な条件に設定することが好ましい。
　また、本適用例においては、マーカ２００等を用いて、鏡部２０ｄの位置及び姿勢が測定可能であれば、測距カメラ１０と鏡部２０ｄとの距離を固定しなくてもよい。この場合、例えば、測距カメラ１０と鏡部２０ｄとが分離されていてもよく、もしくは、互いに自由に可動させることができるような構成を持っていてもよい。
　以上のように、本開示の実施形態を適用することにより、複数の測距カメラ１０が必要ないことから、複数の測距カメラ１０を容易に挿入しにくい口腔内等の狭い空間での測定が容易となる。また、口腔内だけでなく、患者さんの体内の様々な部位をスキャンすることが求められる治療等において、本実施形態を適用することも可能である。また、測距カメラ１０と鏡部２０ｄとの距離を固定する固定部材８０６を用いることにより、鏡部２０ｄの位置及び姿勢の測定が不要となる。
　＜５．２　　適用例２＞
　次に、図１２を参照して、本開示の実施形態の適用例２を説明する。図１２は、本実施形態の適用例２を説明する説明図であって、詳細には、本実施形態を用いて車両８２０に乗車するユーザのジャスチャを認識する例を図示している。なお、図１２においては、わかりやすくするために、車両８２０に乗車するユーザの手（ハンドジェスチャ）８３０のみを図示し、ユーザの他の身体の部分の図示は省略している。
　より具体的には、車両８２０内において、ユーザ（運転手等）が車両８２０のオーディオ、カーナビゲーション、エアーコンディショナー等への操作をハンドジェスチャ８３０によって行う場合を考える。この場合、図１２に示すように、本適用例においては、車両８２０内の天井に測距カメラ１０を設置して、当該測距カメラ１０によりハンドジェスチャ８３０を認識することとなる。この際、図１２に示すように、ユーザが人差し指をダッシュボード８２２側へ伸ばすようなハンドジェスチャ８３０を行った場合には、測距カメラ１０の位置、或いはユーザの手の向きによっては、ユーザの手の甲に人差し指が隠れてしまう。その結果、測距カメラ１０から人差し指によるハンドジェスチャ８３０を認識できないことがある。
　そこで、本適用例においては、図１２に示すように、ダッシュボード８２２に鏡面反射体２０を設置する。このようにすることで、測距カメラ１０は、鏡面反射体２０を用いて、手の甲によって遮断された人差し指によるハンドジェスチャ８３０（対象物５０）を認識することができる。この際、鏡面反射体２０は、例えば、測距カメラ１０から照射された赤外線を反射させることができればよいことから、赤外線を反射するフィルムであってもよい。また、実像６００に対して鏡像６０２が出現する位置が既知であれば、本開示の実施形態を実施することができる。従って、本適用例においては、曲率が既知のフロントウィンドウ８２４に赤外線を反射するフィルムを貼り付けることにより、フロントウィンドウ８２４を鏡面反射体２０として用いてもよい。
　以上のように、本適用例においては、上述の本実施形態に係る測距システム１を車内おけるハンドジェスチャ８３０を認識するモニタリング装置に適用する。このようにすることで、本適用例によれば、遮断されて認識することができなかった指先等のよるハンドジェスチャ８３０が、車両８２０内の天井に設置された測距カメラ１０によって認識することができる。従って、本適用例によれば、より複雑なハンドジェスチャ８３０を判別することが可能になることから、１台の測距カメラ１０であっても、判別可能なハンドジェスチャ８３０の種類を増やすことができ、より様々な車両８２０内の装置等をユーザが操作することが容易となる。
　＜５．３　　適用例３＞
　次に、図１３を参照して、本開示の実施形態の適用例３を説明する。図１３は、本実施形態の適用例３を説明する説明図であって、詳細には、本実施形態を用いて、例えば、運動中の人物５０ｄの全身の動きをスキャンする３次元モーションモニタリングシステムを説明する説明図である。
　運動中の人物の動きを３次元的にスキャンする際には、モーショントラッキング装置と呼ばれるシステムを用いることが一般的である。モーショントラッキング装置においては、例えば、人物に再帰性反射材からなる複数のマーカを装着し、人物の動きに起因した複数のマーカの動きをトラッキングすることにより、人物の動きを３次元的にスキャンすることができる。しかしながら、このような装置は高価であり、人物に複数のマーカを装着することから人物の動きが阻害される可能性がある。そこで、本適用例においては、上述の３次元モーションモニタリングシステム（モニタリング装置）に上述の測距システム１を適用して、人物に複数のマーカを装着することなく、人物の動きを３次元的にスキャンすることを考える。
　より具体的には、図１３に示すように、スポーツジム等の施設においては、人物５０ｄが自身の動きを確認するために壁面８４０の一面に大型の鏡２０ｅが設けられていることがある。そこで、本適用例においては、このような大型の鏡２０ｅを鏡面反射体２０として利用する。さらに、図１３に示すように、上記施設の天井８４２、あるいは対象物５０となる人物５０ｄの背後に向けて測距カメラ１０を設置する。そして、測距カメラ１０により、人物５０ｄの実像６００と鏡像６０２とを連続的に取得することにより、運動中の人物５０ｄの動きを３次元的にスキャンすることができる。
　上述の本開示の実施形態においては、人物５０ｄが運動する場合であっても、すなわち、対象物５０の形状等が時間とともに変化する場合であっても、時間によって変化する要素に基づいて、マルチパスによる干渉７００に起因する誤差を補正していない。従って、対象物５０である人物５０ｄが運動する場合、すなわち、時間によって対象物５０が変化する場合であっても、本実施形態に係る測距システム１を適用することができ、対象物５０（人物５０ｄ）の動きを精度よく３次元的にスキャンすることができる。
　なお、上述においては、図１３に示すように、１台の測距カメラ１０と１枚の鏡２０ｅとを設置するように説明したが、本適用例においては、鏡２０ｅは１枚に限定されることなく、対象物５０である人物５０ｄを囲む３枚の鏡２０ｅを設置してもよい。この場合、人物５０ｄの正面及び背面だけでなく、人物５０ｄの側面に対してもスキャンすることができる。なお、この際、複数の鏡２０ｅによって生じるマルチパスによる干渉７００に起因する誤差を補正するために、実像６００に対する各鏡像６０２の位置が既知であることが求められる。
　＜５．４　　適用例４＞
　次に、図１４を参照して、本開示の実施形態の適用例４を説明する。図１４は、本実施形態の適用例４を説明する説明図であって、詳細には、ロボット８５０によりロボット８５０の周囲環境を３次元的にスキャンする環境モニタリングシステムを説明する説明図である。
　近年、ロボット８５０に関する技術が飛躍的に進歩し、ロボット８５０は、決められたルートのみを移動するのではなく、ある領域内を自律的に移動することが可能である。このような場合、ロボット８５０は、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ　Ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ）等を用いて、ロボット８５０の自己位置を推定する場合がある。さらに、ＳＬＡＭでは自己位置の推定と同時に、ロボット８５０の周囲のマップの生成も同時に行う。なお、ＳＬＡＭは、視差を利用したステレオカメラ、上述のＴＯＦ方式の測距カメラ１０、レーザファインダ等の装置によって実現することができる。以下の説明においては、ロボット８５０とは、自律的に移動し、作業等を行うことができる装置のことを言う。
　そこで、本適用例においては、図１４に示すように、ＴＯＦ方式の測距カメラ１０を利用してＳＬＡＭを実行するロボット８５０を、家庭や工場等の室内で利用する場合を考える。これまで説明したように、ＴＯＦ方式の測距カメラ１０では、鏡面反射体２０が周囲に存在した場合には、マルチパスによる干渉７００が発生し、対象物５０の測定に誤差が生じる。例えば、ロボット８５０が移動する室内の壁面８４０に大型の鏡２０ｅが設置されていた場合を考える。ロボット８５０の測距カメラ１０は、床面８６０（対象物５０）が本来平坦であるにもかかわらず、鏡２０ｅによって生じたマルチパスによる干渉７００に起因してゆがんだ形状の床面８６０であると認識することがある。同様に、室内に存在する障害物５０ｅ（対象物５０）の形状についても、ロボット８５０の測距カメラ１０は、正しく認識できない場合がある。その結果、ロボット８５０により、ロボット８５０の周囲のマップが正確に生成できないことがある。
　そこで、本適用例においては、ロボット８５０の周囲環境をスキャンするモニタリング装置として上述の本実施形態を適用する。このようにすることで、鏡２０ｅによって生じるマルチパスによる干渉７００に起因した誤差を補正することができることから、本適用例においては、ロボット８５０の周囲のマップが正確に生成することができる。なお、上述の場合には、鏡２０ｅの位置及び姿勢が既知であることが前提である。
　また、人間が容易に入ることはできない空間においては、２台のロボット８５０を用いて当該空間に関するマップを生成してもよい。当該変形例においては、一方のロボット８５０には、上述したような本実施形態に係る測距カメラ１０を搭載し、他方のロボット８５０には、本実施形態に係る鏡面反射体２０を搭載する。これら２台のロボット８５０が、測距カメラ１０と鏡面反射体２０とが互いに向かい合うように移動することにより、上記空間にある物体等のスキャンを行うことができ、人間が容易に入ることはできない空間内であっても正確なマップを生成することができる。なお、上述の場合、測距カメラ１０を搭載したロボット８５０と、鏡面反射体２０を搭載したロボット８５０との相対的な位置関係や姿勢を予め把握した上で物体等のスキャンを行うこととなる。
　＜＜６．　まとめ＞＞
　本開示の実施形態によれば、鏡面反射体２０と設けることにより、１台の測距カメラ１０で、対象物５０の実像６００と鏡像６０２を同時に測定することができる。従って、本実施形態によれば、対象物５０自身による遮断等によって、１台の測距カメラ１０で直接的に測定することが難しい対象物５０の背面等の領域を測定することができる。また、本実施形態によれば、１台の測距カメラ１０で構成することが可能であることから、測距システム１の構築のためのコストの増加を抑えることができる。
　ところで、１台の測距カメラ１０であっても、対象物５０の周囲を回転移動させる等により、対象物５０の正面と背面とを同時に測定することもできるが、このような場合、対象物５０が時間とともに動的に変化する場合には測定することができない。しかしながら、本実施形態によれば、このような対象物５０であっても、１台の測距カメラ１０で対応することができる。
　また、複数台の測距カメラ１０の使用を前提としていないことから、本実施形態によれば、測距カメラ１０同士で同期をとる必要がなく、従って、同期回路等を設ける必要がない。さらに、本実施形態によれば、複数台の測距カメラ１０を使用する場合と比べて、狭い空間での利用が容易である。
　さらに、複数の測距カメラ１０によって得られた画像を合成して３次元画像を得る場合には、各測距カメラ１０で取得した３次元点群を適切に位置合わせするために、複数の測距カメラ１０で測定する領域の一部が互いに重なっていることが求められる。すなわち、上述のような場合には、複数の測距カメラ１０の設置位置には制約がある。しかしながら、本実施形態によれば、１台の測距カメラ１０で構成可能であることから、位置合わせの必要もなく、従って測距カメラ１０の位置を自由に設定することができる。
　また、本実施形態においては、鏡面反射体２０を設置したことにより、マルチパスによる干渉７００が発生するが、このような干渉７００の影響を受けた光の位相を示すモデルを用いることにより、当該干渉７００に起因した誤差の補正を行うことができる。従って、本実施形態によれば、正確に対象物５０の距離及び形状を測定することが可能になる。さらに、対象物５０の形状によっては、マルチパスによる干渉７００が生じる領域と、マルチパスによる干渉７００が生じない領域とが混在する場合がある。このような場合であっても、本実施形態によれば、干渉７００の発生の有無を判別して補正を行うことができることから、補正の必要のない領域に対する過剰補正によって正確な測定値の取得ができないといったことを避けることができる。
　　＜＜７．　ハードウェア構成について＞＞
　図１５は、本実施形態に係る処理装置９００のハードウェア構成の一例を示す説明図である。図１５では、処理装置９００は、上述の処理装置３０のハードウェア構成の一例を示している。
　処理装置９００は、例えば、ＣＰＵ９５０と、ＲＯＭ９５２と、ＲＡＭ９５４と、記録媒体９５６と、入出力インターフェース９５８と、操作入力デバイス９６０とを有する。さらに、処理装置９００は、表示デバイス９６２と、通信インターフェース９６８と、センサ９８０とを有する。また、処理装置９００は、例えば、データの伝送路としてのバス９７０で各構成要素間を接続する。
　（ＣＰＵ９５０）
　ＣＰＵ９５０は、例えば、ＣＰＵ等の演算回路で構成される、１または２以上のプロセッサや、各種処理回路等で構成され、処理装置９００全体を制御する制御部（例えば、上述の制御部３５０）として機能する。具体的には、ＣＰＵ９５０は、処理装置９００において、例えば、距離算出部３００、補正部３１０、判定部３２０、画像処理部３３０、及び制御部３５０等の機能を果たす。
　（ＲＯＭ９５２及びＲＡＭ９５４）
　ＲＯＭ９５２は、ＣＰＵ９５０が使用するプログラムや演算パラメータ等の制御用データ等を記憶する。ＲＡＭ９５４は、例えば、ＣＰＵ９５０により実行されるプログラム等を一時的に記憶する。
　（記録媒体９５６）
　記録媒体９５６は、例えば、本実施形態に係る測定方法に係るデータや、各種アプリケーション等様々なデータを記憶する。ここで、記録媒体９５６としては、例えば、ハードディスク等の磁気記録媒体や、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリが挙げられる。また、記録媒体９５６は、処理装置９００から着脱可能であってもよい。
　（入出力インターフェース９５８、操作入力デバイス９６０、及び表示デバイス９６２）
　入出力インターフェース９５８は、例えば、操作入力デバイス９６０や、表示デバイス９６２等を接続する。入出力インターフェース９５８としては、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）端子や、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ-Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（登録商標）端子、各種処理回路等が挙げられる。
　操作入力デバイス９６０は、例えば、ユーザの処理装置９００に対する操作を受け付ける入力部として機能し、処理装置９００の内部で入出力インターフェース９５８と接続される。
　表示デバイス９６２は、例えばユーザに対して画像等の出力する出力部として機能し、処理装置９００上に備えられ、処理装置９００の内部で入出力インターフェース９５８と接続される。表示デバイス９６２としては、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。
　なお、入出力インターフェース９５８は、処理装置９００の外部の操作入力デバイス（例えば、キーボードやマウス等）や外部の表示デバイス等の、外部デバイスと接続することも可能である。また、入出力インターフェース９５８は、ドライブ（図示省略）と接続されていてもよい。当該ドライブは、磁気ディスク、光ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体のためのリーダライタであり、処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。当該ドライブは、装着されているリムーバブル記録媒体に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９５４に出力する。また、当該ドライブは、装着されているリムーバブル記録媒体に記録を書き込むこともできる。
　（通信インターフェース９６８）
　通信インターフェース９６８は、例えば上述の通信ケーブル６０を介して（あるいは、直接的に）、測距カメラ１０等の外部装置と、無線または有線で通信を行うための通信部３６０として機能する。ここで、通信インターフェース９６８としては、例えば、通信アンテナ及びＲＦ（Ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路（無線通信）や、ＩＥＥＥ８０２．１５．１ポート及び送受信回路（無線通信）、ＩＥＥＥ８０２．１１ポート及び送受信回路（無線通信）、あるいはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）端子及び送受信回路（有線通信）等が挙げられる。
　以上、処理装置９００のハードウェア構成の一例を示した。なお、処理装置９００のハードウェア構成は、図１５に示す構成に限られない。詳細には、上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成してもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成してもよい。かかる構成は、実施する時々の技術レベルに応じて適宜変更されうる。
　例えば、処理装置９００は、接続されている外部の通信デバイスを介して測距カメラ１０等と通信を行う場合や、スタンドアロンで処理を行う構成である場合には、通信インターフェース９６８を備えていなくてもよい。また、通信インターフェース９６８は、複数の通信方式によって、１または２以上の外部装置と通信を行うことが可能な構成を有していてもよい。また、処理装置９００は、例えば、記録媒体９５６や、操作入力デバイス９６０、表示デバイス９６２等を備えない構成をとることも可能である。
　また、本実施形態に係る処理装置９００は、例えばクラウドコンピューティング等のように、ネットワークへの接続（または各装置間の通信）を前提とした、複数の装置からなるシステムであってもよい。つまり、上述した本実施形態に係る処理装置９００は、例えば、複数の装置により本実施形態に係る測定方法に係る処理を行う処理システムとして実現することも可能である。
　＜＜８．　補足＞＞
　上述した実施形態に係る測定方法における各ステップは、必ずしも記載された順序に沿って処理されなくてもよい。例えば、各ステップは、適宜順序が変更されて処理されてもよい。また、各ステップは、時系列的に処理される代わりに、一部並列的に又は個別的に処理されてもよい。さらに、各ステップの処理についても、必ずしも記載された方法に沿って処理されなくてもよく、例えば、他の機能ブロックによって他の方法で処理されていてもよい。
　さらに、上記の実施形態に係る測定方法の少なくとも一部は、コンピュータ（処理装置３０、９００）を機能させる情報処理プログラムとして、ソフトウェアで構成することが可能であり、ソフトウェアで構成する場合には、これらの方法の少なくとも一部を実現するプログラムを記録媒体に収納し、処理装置３０（９００）等、もしくは、処理装置３０（９００）と接続された他の装置に読み込ませて実行させてもよい。また、当該処理方法の少なくとも一部を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、前記対象物を挟んで、前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体と、前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から前記鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、を備える、撮像装置。
（２）前記センサ部と前記鏡面反射体との間の距離を固定する固定部材をさらに備える、上記（１）に記載の撮像装置。
（３）対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から、前記対象物を挟んで前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、を備える、撮像装置。
（４）前記センサ部は、前記光を照射する照射部と、反射された前記光を受光する受光部と、照射した前記光と受光した前記光と位相差を算出する位相差算出部と、を有し、前記距離算出部は、前記位相差に基づいて前記距離を算出する、上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）前記補正部は、前記センサ部の前記センシングデータと、前記干渉によって生じると推定される推定値とを比較することにより、前記誤差を補正する、上記（１）に記載の撮像装置。
（６）前記干渉による前記誤差の発生の有無を判定する判定部をさらに備える、上記（１）～（５）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）前記判定部は、前記補正が施された前記対象物の実像と、前記補正が施された、前記対象物の前記鏡面反射体に投影された鏡像との一致の有無により、前記誤差の発生の有無を判定する、上記（６）に記載の撮像装置。
（８）前記対象物のカラー画像を取得するカラーセンサ部をさらに備え、前記判定部は、前記対象物の前記実像のカラー画像と前記鏡像のカラー画像とを比較することにより、前記誤差の有無を判定する、上記（７）に記載の撮像装置。
（９）前記鏡面反射体には、非光沢表面を持つマーカが設けられている、上記（１）～（８）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１０）前記マーカは、互いに離間して設けられる３つ以上のマーカ部からなる、上記（９）に記載の撮像装置。
（１１）前記鏡面反射体までの距離を測定する鏡面反射体センサ部をさらに備える、上記（１）～（８）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１２）対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から、前記対象物を挟んで前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、を有する撮像装置が搭載されたモニタリング装置。
　１　　測距システム
　１０　　測距カメラ
　２０、２０ａ～ｃ　　鏡面反射体
　２０ｄ　　鏡部
　２０ｅ　　鏡
　３０、９００　　処理装置
　５０　　対象物
　５０ａ　　前面
　５０ｂ　　背面
　５０ｃ　　上面
　５０ｄ　　人物
　５０ｅ　　障害物
　６０　　通信ケーブル
　１００　　センサ部
　１０２　　照射部
　１０４　　受光部
　１１０　　位相差算出部
　１２０　　撮像部
　１５０、３５０　　制御部
　１６０、３６０　　通信部
　２００、２００ａ～ｃ　　マーカ
　３００　　距離算出部
　３１０　　補正部
　３２０　　判定部
　３３０　　画像処理部
　５００　　第１の経路
　５０２　　第２の経路
　６００　　実像
　６０２　　鏡像
　７００　　干渉
　８００　　歯科器具
　８０２　　ハンドル部
　８０４　　ジョイント部
　８０６　　固定部材
　８１０　　歯列
　８２０　　車両
　８２２　　ダッシュボード
　８２４　　フロントウィンドウ
　８３０　　ハンドジェスチャ
　８４０　　壁面
　８４２　　天井
　８５０　　ロボット
　８６０　　床面
　９５０　　ＣＰＵ
　９５２　　ＲＯＭ
　９５４　　ＲＡＭ
　９５６　　記録媒体
　９５８　　入出力インターフェース
　９６０　　操作入力デバイス
　９６２　　表示デバイス
　９６８　　通信インターフェース
　９７０　　バス

Claims (12)

  1. 　対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、
    　前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
    　前記対象物を挟んで、前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体と、
    　前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から前記鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、
    　を備える、
    　撮像装置。
  2. 　前記センサ部と前記鏡面反射体との間の距離を固定する固定部材をさらに備える、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、
    　前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
    　前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から、前記対象物を挟んで前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、
    　を備える、
    　撮像装置。
  4. 　前記センサ部は、
    　前記光を照射する照射部と、
    　反射された前記光を受光する受光部と、
    　照射した前記光と受光した前記光と位相差を算出する位相差算出部と、
    　を有し、
    　前記距離算出部は、前記位相差に基づいて前記距離を算出する、
    　請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　前記補正部は、前記センサ部の前記センシングデータと、前記干渉によって生じると推定される推定値とを比較することにより、前記誤差を補正する、請求項１に記載の撮像装置。
  6. 　前記干渉による前記誤差の発生の有無を判定する判定部をさらに備える、請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　前記判定部は、前記補正が施された前記対象物の実像と、前記補正が施された、前記対象物の前記鏡面反射体に投影された鏡像との一致の有無により、前記誤差の発生の有無を判定する、請求項６に記載の撮像装置。
  8. 　前記対象物のカラー画像を取得するカラーセンサ部をさらに備え、
    　前記判定部は、前記対象物の前記実像のカラー画像と前記鏡像のカラー画像とを比較することにより、前記誤差の有無を判定する、請求項７に記載の撮像装置。
  9. 　前記鏡面反射体には、非光沢表面を持つマーカが設けられている、請求項１に記載の撮像装置。
  10. 　前記マーカは、互いに離間して設けられる３つ以上のマーカ部からなる、請求項９に記載の撮像装置。
  11. 　前記鏡面反射体までの距離を測定する鏡面反射体センサ部をさらに備える、請求項１に記載の撮像装置。
  12. 　対象物に対して光を照射して、前記対象物によって反射された前記光を検知するセンサ部と、
    　前記センサ部のセンシングデータに基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出部と、
    　前記センサ部から前記対象物に向かう第１の経路をたどった前記光と、前記センサ部から、前記対象物を挟んで前記センサ部の反対側に位置する鏡面反射体で反射して前記対象物に向かう第２の経路をたどった前記光との干渉に起因する、算出された前記距離に含まれる誤差を補正する補正部と、
    　を有する撮像装置が搭載されたモニタリング装置。
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