特許 5989443 半導体集積回路および物体距離計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5989443

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】半導体集積回路および物体距離計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 3/06 20060101AFI20160825BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   G01C3/06 110Z

   G01B11/00 H

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-169102(P2012-169102)

(22)【出願日】2012年7月31日

(65)【公開番号】特開2014-29268(P2014-29268A)

(43)【公開日】2014年2月13日

【審査請求日】2015年5月8日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 第３０条第２項適用、平成２４年２月２日川崎市国際交流センターにおいて開催された１８ｔｈ Ｋｏｒｅａ−Ｊａｐａｎ Ｊｏｉｎｔ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ（ＦＣＶ２０１２）で発表

(73)【特許権者】

【識別番号】508236240

【氏名又は名称】公立大学法人公立はこだて未来大学

(73)【特許権者】

【識別番号】302062931

【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080001

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 大和

(74)【代理人】

【識別番号】100113642

【弁理士】

【氏名又は名称】菅田 篤志

(74)【代理人】

【識別番号】100117008

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 章子

(74)【代理人】

【識別番号】100147430

【弁理士】

【氏名又は名称】坂次 哲也

(72)【発明者】

【氏名】長崎 健

(72)【発明者】

【氏名】戸田 真志

(72)【発明者】

【氏名】大塚 聡

【審査官】 居島 一仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０３０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７４８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５２７１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ３／００−３／３２

Ｇ０１Ｂ１１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源からの拡散光が照射された物体をカメラにより撮像して得た撮像データにおける撮像面上に、棒状物に前記拡散光が照射された状態とみなせる第１の領域が存在するか否かを判定する補正対象物判定部と、
前記補正対象物判定部が、前記撮像面上に前記第１の領域が存在することを判定した場合に、前記撮像データにおける前記第１の領域の輝度分布に基づいて前記拡散光の光源中心位置を推定し、前記光源中心位置を第１の測量点とする測量点計算部と、
前記撮像データにおける撮像面の中央と前記第１の測量点との間の水平方向距離と、前記カメラと前記光源の位置、および前記カメラの撮像方向角度とに基づいて、三角測量により前記第１の測量点における前記物体と前記カメラもしくは前記光源との間の距離を計算する距離計算部とを有する、半導体集積回路。

【請求項2】

前記測量点計算部は、前記補正対象物判定部が、前記撮像面上に前記第１の領域が存在しないことを判定した場合に、前記撮像データにおける水平方向の複数の走査線上での前記拡散光の輝度分布の頂点位置をそれぞれ第２の測量点とし、
前記距離計算部は、前記撮像データにおける撮像面の中央と前記各第２の測量点との間の水平方向距離と、前記カメラと前記光源の位置、および前記カメラの撮像方向角度とに基づいて、三角測量により前記各第２の測量点における前記物体と前記カメラもしくは前記光源との間の距離を計算する、請求項１に記載の半導体集積回路。

【請求項3】

前記補正対象物判定部は、前記撮像データにおける所定の閾値以上の輝度を有する注目画素について、前記注目画素を通る直線のうち、直線上の画素の輝度分布に基づいて推定した正規分布曲線の幅が最も広くなる場合の角度を推定軸角度として算出し、
前記各注目画素について、最頻の前記推定軸角度と同じ値の前記推定軸角度を有する前記注目画素を抽出し、抽出した前記注目画素の位置について直線近似が可能である場合に、前記撮像データにおける前記第１の領域が存在するものと判断する、請求項１に記載の半導体集積回路。

【請求項4】

前記補正対象物判定部は、抽出した前記注目画素から直線近似により得た物体推定軸について、前記物体推定軸上の画素の輝度分布の頂点に対応する位置を通り前記物体推定軸と直交する法線と、予め得ている、物体の距離に応じた前記拡散光の光源中心の照射位置の前記撮像面上における軌跡を示す直線との交点を、前記光源中心位置として推定する、請求項３に記載の半導体集積回路。

【請求項5】

物体に対して拡散光を照射する光源と、
前記拡散光が照射された前記物体を撮像して撮像データを得るカメラと、
前記光源および前記カメラの動作を制御する制御部と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体集積回路とを有する、物体距離計測装置。

【請求項6】

前記半導体集積回路により計算された、前記物体と前記カメラもしくは前記光源との間の距離に係る情報を所定の方式で出力する出力部をさらに有する、請求項５に記載の物体距離計測装置。

【請求項7】

前記光源は、車両に設置されているバックランプもしくはブレーキランプもしくはテールランプもしくは前記車両の外部を照射する他のランプを構成するＬＥＤランプであり、
前記カメラは、前記車両に設置されている後方認識用カメラである、請求項５に記載の物体距離計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光切断法を利用した物体との間の距離の計測技術に関し、例えば、車載環境における周辺監視手段等での利用に適した物体距離計測装置および当該装置における処理を行う半導体集積回路に適用して有効な技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両において、運転の補助や事故の削減に資するため、車両の周辺物体の存在を認識・検知できるようにする技術が検討されている。例えば、スリット光による光切断法を用いたものとして、特開２０１１−７７１１号公報（特許文献１）には、光源列と、監視領域を撮像するカメラと、画像認識部とを有し、車両周辺の立体物の形状を光切断法により計測する三次元形状計測装置が記載されている。

【0003】

特許文献１に記載された技術では、光源列から照射された光を各光源から照射された光の光源中心を結ぶ線分を含む照射パターンで照射する擬似スリット光とみなす。画像認識部では、擬似スリット光が照射された監視領域について撮像された画像データから、各画素ラインの輝度データに基づいて推定した擬似スリット光の照射位置の情報と照射パターンとの差分に基づいて、三角測量の原理により立体物上での照射位置におけるカメラからの距離を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−７７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された技術では、擬似スリット光の光源として、レーザ等の光源ではなく既存の車載のランプ等を用いることができ、また、擬似スリット光が照射された領域を撮影するカメラについても、後方認識用カメラなどの既存の車載カメラを利用することが可能であるため、安全かつ低コストで計測装置を構築することが可能である。

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、光源として車載ランプ等の拡散光を用いて、ここから擬似的なスリット光を得ている。このため、計測対象の物体の形状（例えば棒状物など）や位置によっては、拡散光が物体に照射されることにより擬似スリット光の正しい照射位置を把握できず、距離計測の結果に誤差が生じる場合があるという課題を有する。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施の形態による物体距離計測装置は、光源からの拡散光が照射された物体をカメラにより撮像して得た撮像データにおける撮像面上に、棒状物に前記拡散光が照射された状態とみなせる領域が存在するか否かを判定する補正対象物判定部と、前記撮像データにおける前記拡散光の輝度分布の情報に基づいて前記拡散光の光源中心位置を推定し、前記光源中心位置を測量点とする測量点計算部と、前記撮像データにおける撮像面の中央と前記測量点との間の水平方向距離と、前記カメラと前記光源の位置、および前記カメラの撮像方向角度とに基づいて、三角測量により前記測量点における前記物体と前記カメラもしくは前記光源との間の距離を計算する距離計算部とを有する。

【発明の効果】

【0008】

前記一実施の形態によれば、光源に拡散光を用いるために計測対象の物体の形状や位置によって生じ得る距離計測の結果の誤差を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施の形態による物体距離計測装置の構成例について概要を示した図である。

【図2】一実施の形態による擬似スリット光の取り扱いと測量点の概要について説明する図である。

【図3】一実施の形態による光切断法における三角測量の概要について説明する図である。

【図4】一実施の形態による物体との間の距離の測定の例について概要を示した図である。

【図5】（ａ）〜（ｃ）は、一実施の形態による測量点のずれの例について説明する図である。

【図6】従来技術における距離計測の誤差を生ずる例について概要を示した図である。

【図7】一実施の形態による光源の中心位置を推定する手法の例について概要を説明する図である。

【図8】一実施の形態による棒状の物体の軸を推定する手法の例について概要を説明する図である。

【図9】一実施の形態による物体との間の距離を計測する処理の流れの例について示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0011】

本実施の形態の物体距離計測装置は、拡散光の光源と、当該光源からの光が照射する領域を撮像して画像データを得るカメラとを用いて、光が照射される領域に存在する物体とカメラとの間の距離を、拡散光から得た擬似的なスリット光を利用して光切断法により計測するものである。光源としては、例えば、自動車等の車両に搭載されているテールランプやブレーキランプ、バックランプ等を用いることができ、また、カメラとしては、車両の後方確認用として搭載されているカメラがある場合にはこれを用いることができる。従って、当該物体距離計測装置を、自動車等の車両に搭載された既存の装備を用いて低コストで構築することが可能である。

【0012】

さらに、本実施の形態の物体距離計測装置は、後述するように、物体の形状が例えば棒状物等である場合や、物体の位置が擬似的なスリット光の位置からずれている場合など、拡散光が物体に照射されることにより距離計測の結果に誤差が生じ得る場合を検知し、所定の補正を行った上で距離を計測することで誤差を低減することが可能である。

【0013】

図１は、本実施の形態による物体距離計測装置の構成例について概要を示した図である。物体距離計測装置１は、例えば、半導体集積回路やソフトウェアとして実装される制御部１０、画像処理部２０および出力部３０などの各部と、光源１１およびカメラ１２を有し、光切断法を用いて周辺の物体２との間の距離を計測する装置である。計測結果を表示するモニタ３１をさらに有していてもよい。当該物体距離計測装置１は、上述したように、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両周辺の監視領域にある物体２との間の距離を計測し、計測結果をモニタ３１に表示する。表示に限らず、計測結果に基づいて当該車両が自身の挙動を制御するようにしてもよい。

【0014】

光源１１は、例えば、車載のランプ等にも利用が拡がっているＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明などによって構成され、光切断法を行うためのスリット光を発生して監視領域を照射する。光源１１から照射される光はレーザ光とは異なり拡散光であるため、後述する手法によりこれをスリット光と見立てた擬似スリット光として取り扱うものとする。カメラ１２は、監視領域において光源１１が物体２を照射している状況を撮影し、画像データとして取得することができるデジタルビデオカメラやデジタルカメラであり、例えば、車載の後方監視カメラなどを流用することが可能である。制御部１０は、上記の光源１１やカメラ１２の動作（例えば、光源１１の点灯・消灯やカメラ１２の撮影）を制御する。

【0015】

画像処理部２０は、例えば、補正対象物判定部２１、測量点計算部２２、および距離計算部２３などの各部を有する。これら各部により、カメラ１２によって撮像した画像データ（物体２に光源１１からの光が照射されている状態が撮像されている画像データ）について解析し、光切断法を用いて三角測量の原理によって物体２との間の距離を計算するという、物体距離計測装置１における中心的な処理を行う。

【0016】

補正対象物判定部２１は、カメラ１２によって撮像した画像データを解析して、物体２について距離計測の結果に誤差が生じ得る状態であるか否か（補正が必要な物体２であるか否か）を判定する。測量点計算部２２は、カメラ１２によって撮像した画像データについて解析し、水平方向の走査線毎に、物体２に光源１１からの擬似スリット光が照射されている位置を特定し、この位置を三角測量により距離を計測するための測量点とする。補正対象物判定部２１において距離計測の結果に誤差が生じ得る状態であると判定された場合は、測量点について所定の補正を行う。距離計算部２３は、測量点計算部２３により計算した各測量点に基づいて、三角測量により物体２との間の距離を計算する。画像処理部２０の各部での処理内容の詳細については後述する。

【0017】

出力部３０は、画像処理部２０での物体２との間の距離計測の結果をモニタ３１等に対して出力する。モニタ３１には、例えば、カメラ１２によって撮像した（している）車両後方の監視領域の画像と合わせて、計測した距離の情報等を表示することができる。また、例えば、図示しない車両の挙動制御を行う機構等に対して距離計測の結果を出力することで、物体２に車両が接近し過ぎている場合に車両を停止させたり等の制御を行うことも可能である。

【0018】

図２は、本実施の形態による擬似スリット光の取り扱いと測量点の概要について説明する図である。なお、以降の図も含めて、光源１１が光を照射する方向をｚ方向とし、これに垂直な平面をｘｙ平面（ｘ軸は水平方向）として説明する。図２の例では、ｘｙ平面上に平板状の物体２が存在するような場合、すなわち、ｘｙ平面上に光源１１からの拡散光全体が光源中心１１ｂを中心として照射されている場合における、カメラ１２により撮像した画像データを示している。

【0019】

このような拡散光のままではスリット光を用いた光切断法は適用することができない。そこで、本実施の形態では、光源１１からの拡散光のうち、中心付近の最も輝度が高い部分の垂直方向（ｙ方向）のラインを擬似スリット光１１ａとして取り扱い、光切断法を適用する。

【0020】

すなわち、拡散光の輝度はｘｙの二次元の正規分布であると仮定し、ｘ方向に沿って複数の走査線１２ａをとり、各走査線１２ａ上での輝度分布１２ｂ（正規分布）を算出する。ここでは、走査線１２ａ上の各画素の実際の輝度データの分布から、例えば、ＥＭ（Expectation-maximization）アルゴリズム等を使用して正規分布曲線を最尤推定する。さらに、各走査線１２ａ上での正規分布の頂点に対応する位置を算出し、これらを結んだものを擬似スリット光１１ａとして取り扱う。従って、物体２に擬似スリット光１１ａを照射した場合、各走査線１２ａ上での輝度の正規分布の頂点に対応する位置が、三角測量における測量点１２ｃ（擬似スリット光１１ａの物体２に対する照射位置）となる。

【0021】

図３は、本実施の形態による光切断法における三角測量の概要について説明する図である。図では、ｘｚ平面上の状態を示しており、光源１１とカメラ１２がｘ軸方向に沿って位置Ｌと位置Ｃにそれぞれ配置されており、光源１１は、ｘ軸と直行するｚ軸方向に図２に示したような擬似スリット光１１ａを照射することを示している。カメラ１２は、光源１１の擬似スリット光１１ａの照射方向を撮像するように向きが調整されており、カメラ１２の撮像面１３上における画像中心Ｆが、三角測量による距離計測の基準点となる。

【0022】

すなわち、測量点１２ｃが画像中央（図３の例では画像中心Ｆとしている）の位置にある場合は、物体２はＯ_０の位置にあることになり、カメラ１２と物体２との間の距離ＣＯ_０は、光源１１とカメラ１２の間の距離ＬＣと、カメラ１２の撮像方向の角度θという既知のパラメータから算出することができる既知の値となる（焦点位置が擬似スリット光１１ａの光軸上にある場合は焦点距離ＣＦと同じになる）。

【0023】

一方、測量点１２ｃが画像中央よりも水平方向左側のＯ_１’の位置にある場合は、物体２はよりカメラ１２に近いＯ_１の位置にあることになり、カメラ１２と物体２との間の距離ＣＯ_１は、距離ＬＣと角度（θ−φ_１）から算出することができる。なお、角度φ_１は、撮像面１３上での画像中央と位置Ｏ_１’との間の水平方向距離ｌ_１と焦点距離ＣＦから算出することができる。同様に、測量点１２ｃが画像中心Ｆよりも水平方向右側のＯ_２’の位置にある場合は、物体２はよりカメラ１２から遠いＯ_２の位置にあることになり、カメラ１２と物体２との間の距離ＣＯ_２は、距離ＬＣと角度（θ＋φ_２）から算出することができる。なお、本実施の形態では、物体２との距離をカメラ１２からの距離として計測しているが、光源１１からの距離として計測してもよい。

【0024】

図４は、本実施の形態による物体２との間の距離の測定の例について概要を示した図である。図４の例では、本実施の形態による物体距離計測装置１を車両３に実装し、テールランプを光源１１、後方確認用カメラをカメラ１２として用いている。また、物体２の形状が棒状物であることを示している。このような棒状の障害物が車両周辺に存在することは珍しいことではない。なお、図４に示すような、光源１１からの光の投影面上に棒状物である物体２が存在する場合に限らず、投影面上に棒状物として投影される状態（光源１１からの光が棒状物に照射されているのと同様である状態）であってもよい。これらの状態では、光源１１からの擬似スリット光１１ａが実際には拡散光であることから、測量点１２ｃの把握にずれが生じて距離計測に誤差が生じる場合がある。

【0025】

図５は、本実施の形態による測量点１２ｃのずれの例について説明する図である。図５（ａ）は、図２と同様に、例えば、撮像面１３のｘｙ平面上にある平板状の物体２に対して光源１１からの拡散光を照射した状態を示している。この場合、各測量点１２ｃは擬似スリット光１１ａとして把握される部分に算出される。すなわち、各測量点１２ｃは、擬似スリット光１１ａが実際に物体２に照射されたことにより得られたものであるため、これ基づいて平板状の物体２までの距離を適切に計測することができる。

【0026】

一方、図５（ｂ）は、図４の例に示したような状態で存在する棒状物の物体２に対して光源１１からの拡散光を照射した状態を示している。この場合、各走査線１２ａ上において、擬似スリット光１１ａとして把握される部分に物体２の領域が存在せず、他の部分に物体２の領域が存在するという箇所が生じる。これらの箇所は、拡散光ではない本来のスリット光であれば照射されることがないため、測量点１２ｃとして算出されるべきではなく、従って、これらの各走査線１２ａ上では測量点１２ｃがない状態となるべきである。しかしながら、擬似スリット光１１ａが実際は拡散光であることから、図示するように、物体２に拡散光の拡散部分が照射された位置を測量点１２ｃとして算出してしまうことになる。

【0027】

その結果、これらの測量点１２ｃが画像中心より右側の位置にくることから、従来技術では、図３に示すように、より遠い位置に物体２が存在するものと判断してしまうことになり、距離計測の結果に誤差が生じてしまう。図６は、従来技術における距離計測の誤差を生ずる例について概要を示した図である。すなわち、上記の図５（ｂ）の例の場合は、図６に示すように、例えば、平板状の物体４が光源１１およびカメラ１２側に上部を傾けた状態で存在しているのと同様の計測結果となってしまう。

【0028】

図５（ｂ）では、物体２が棒状物の場合を例として示しているが、棒状物ではない場合であってもこのような状況は生じ得る。図５（ｃ）は、棒状ではない形状として、例えば直方体状の物体２が擬似スリット光１１ａとして把握される部分から右側にずれて存在している状態を示している。この場合も、上記と同様に、擬似スリット光１１ａが実際には拡散光であることから、擬似スリット光１１ａとして把握される部分には含まれない物体２の左側端部を測量点１２ｃとして算出してしまうことになり、その結果、上記と同様に、距離計測の結果に誤差が生じてしまう。

【0029】

このように、撮像面１３の各走査線１２ａ上において、擬似スリット光１１ａとして把握される部分の照射位置に物体２の領域が存在せず、他の部分に物体２の領域が存在する状態が生じるような、物体２の形状もしくは配置状況では、三角測量で距離を計測する際の測量点１２ｃを正しく計測することができない。その結果として、走査線１２ａの高さ位置における物体２の距離の計測結果に誤差を生じることになる。

【0030】

そこで、本実施の形態では、物体２に対する拡散光の照射の状況（輝度分布）から、光源１１の照射の中心位置を推定し、これを測量点１２ｃとする。すなわち、物体２の位置に図５（ａ）の例のような平板が存在したと仮定した場合に、当該平板に照射される光源１１からの拡散光の中心（擬似スリット光１１ａの中心）となる位置を推定し、これを物体２についての測量点１２ｃとする。これにより、従来技術を用いた場合に各走査線１２ａ上に算出されることになる複数の測量点１２ｃは、１つの測量点１２ｃ（光源１１の中心位置）に変換されることになる。

【0031】

図７は、本実施の形態による光源１１の中心位置を推定する手法の例について概要を説明する図である。例えば、撮像面１３上に、図５（ｂ）の例のように棒状の物体２が存在する（撮像されている）場合、棒状の物体２の軸方向に沿って輝度分布を正規分布推定して軸上輝度分布１２ｄを得る。物体２の軸上における軸上輝度分布１２ｄの頂点の位置を通り、物体２の軸方向に直交する法線と、撮像面１３上において光源１１の中心位置がとり得る軌跡を示す光源中心軌跡１２ｅとの交点を、当該物体２についての推定光源中心１２ｆ（すなわち測量点１２ｃ）とする。

【0032】

ここで光源中心軌跡１２ｅは、物体２の距離に応じた光源中心の照射位置の軌跡を示す直線であり、例えば、図５（ａ）の例のように、仮に平板状の物体２をｘｙ平面上に配置して光源１１からの拡散光を照射した状態で、物体２の距離を変えた（例えば、平板状の物体２をｚ軸に沿って移動させた）場合の、光源１１の中心位置の移動軌跡を示している。例えば、事前に少なくとも距離が異なる２ヶ所以上で平板状の物体２に対して光源１１からの拡散光を照射した場合の光源１１の中心位置をそれぞれ求めておくことで、これらの中心位置から近似的に光源中心軌跡１２ｅの直線を求めることができる。

【0033】

図８は、本実施の形態による棒状の物体２の軸を推定する手法の例について概要を説明する図である。図７の例に示した手法により推定光源中心１２ｆ（すなわちこの場合の測量点１２ｃ）を求める際、棒状の物体２の軸を推定する必要がある。本実施の形態では、例えば、撮像面１３上での棒状の物体２の領域の輝度分布は物体２の軸方向に最も長くなる特徴を有することを利用し、輝度分布の幅が最も広くなる角度から物体２の軸を推定する。

【0034】

具体的には、例えば、各画素について輝度値が所定の閾値を超えるものを注目画素１２ｇとして抽出し、各注目画素１２ｇについて、当該注目画素１２ｇを中心とする０度から１７９度の回転角（例えば１度単位）を有する複数の直線を考える。各直線について、それぞれ直線上の画素の輝度分布を正規分布推定し、正規分布の幅が最も広くなる角度を求めて、これを当該注目画素１２ｇの推定軸角度１２ｈとする。

【0035】

各注目画素１２ｇについて推定軸角度１２ｈを求め、最も出現頻度の高い推定軸角度１２ｈの値（もしくはこれを中心とした一定範囲の値）と同じ値を推定軸角度１２ｈとして有する注目画素１２ｇを抽出する。抽出した注目画素１２ｇの集合を直線近似することで物体推定軸２’を求めることができる。その後は、上述したように、物体推定軸２’上の輝度分布を正規分布推定して軸上輝度分布１２ｄを取得し、正規分布の頂点に対応する位置から物体推定軸２’に対する法線を引く。当該法線と光源中心軌跡１２ｅとの交点を推定光源中心１２ｆとする。

【0036】

上記の手法では、各注目画素１２ｇを通る直線上での輝度分布に基づいて棒状の物体２の軸を推定している。当該手法によれば、物体２が直線状の棒状物である場合に限らず、曲線や折れ曲がりなどを有していても、直線近似により仮想的に物体推定軸２’を求めることができる。また、図５（ｃ）の例に示すような、物体２の位置により補正が必要となる場合であっても、測量点１２ｃを含む位置にあたかも棒状の物体２があるものとみなして、同様の手法により物体推定軸２’および推定光源中心１２ｆを求めることができる。なお、上記の推定光源中心１２ｆの推定手法（物体推定軸２’などの推定手法も含む）は一例であり、他の推定手法を用いてもよいことは当然である。

【0037】

図９は、本実施の形態による物体２との間の距離を計測する処理の流れの例について示したフローチャートである。距離計測の処理を開始すると、まず、物体距離計測装置１は、制御部１０により、光源１１を点灯して監視領域にある物体２を照射するとともに、照射されている物体２の状態をカメラ１２により撮影する（Ｓ０１）。得られた撮像データは、画像処理部２０に受け渡す。光源１１やカメラ１２の動作は必要に応じて継続させてもよいし、停止させてもよい。

【0038】

撮像データを取得した画像処理部２０は、補正対象物判定部２１により、図８に示した手法により、撮像データの中に補正対象となる棒状の物体２が存在するかを判定する。具体的には、上述したように、まず、撮像データの各画素について、輝度値が所定の閾値以上であるものを注目画素１２ｇとして抽出する（Ｓ０２）。次に、ステップＳ０２で抽出した各注目画素１２ｇについて、それぞれ当該注目画素１２ｇを中心とする０度から１７９度の回転角（１度単位）を有する複数の直線を設定し、各直線上の輝度分布を正規分布推定して、正規分布の幅が最も広くなる角度を当該注目画素１２ｇにおける推定軸角度１２ｈとして決定する（Ｓ０３）。

【0039】

その後、ステップＳ０３で抽出した注目画素１２ｇについて、最も出現頻度の高い推定軸角度１２ｈの値（もしくはこれを中心とした一定範囲の値）と同じ値を推定軸角度１２ｈとして有する注目画素１２ｇを抽出する（Ｓ０４）。さらに、ステップＳ０４で抽出した注目画素１２ｇの集合を任意の手法により直線近似することで、物体推定軸２’を算出する（Ｓ０５）。その後、ステップＳ０５で推定した物体推定軸２’が妥当なものであるか否かを判定する（Ｓ０６）。

【0040】

例えば、得られた近似直線からの各注目画素１２ｇの分散の程度が所定の閾値以上に大きい場合や、抽出された注目画素１２ｇの数が所定の数より少ない場合など、直線近似が妥当でないような場合は、棒状の物体２に拡散光が照射された状態であるとみなせる領域が検出できない（補正対象となる棒状の物体２が存在しない）ものとして、本実施の形態による補正を行わず、従来技術と同様の手法で物体２の距離を計測するものとする。すなわち、測量点計算部２２により、各走査線１２ａ上での画素の輝度分布を正規分布推定し、正規分布の頂点の位置を測量点１２ｃとして（Ｓ０７）、距離計算部２３により、各測量点１２ｃについてそれぞれ三角測量により物体２との間の距離を計算する（Ｓ１０）。

【0041】

一方、ステップＳ０５で推定した物体推定軸２’が妥当なものである場合（もしくは妥当でないもの以外の場合）は、棒状の物体２に拡散光が照射された状態であるとみなせる領域が検出できたものとして、次に、測量点計算部２２により、物体推定軸２’上の画素の輝度分布を正規分布推定して軸上輝度分布１２ｄを取得し、正規分布の頂点に対応する位置を計算する（Ｓ０８）。さらに、ステップＳ０８で得た頂点位置から物体推定軸２’に対する法線を算出し、当該法線と、予め算出されている光源中心軌跡１２ｅの直線との交点から推定光源中心１２ｆを求め、これを測量点１２ｃとして設定する（Ｓ０９）。

【0042】

その後、距離計算部２３により、測量点１２ｃについて三角測量により物体２との間の距離を計算する（Ｓ１０）。得られた距離の情報は、例えば、カメラ１２での撮像データと合わせて出力部３０によってモニタ３１上に表示したり、車両の制御に用いたりすることができる。

【0043】

このように、物体２が棒状物であったり、配置位置がずれていたり等の状況に応じて、光源１１の中心位置を推定して測量点１２ｃとする補正を行うことで、物体２との間の距離をより適切に測定することが可能となる。この点を確認すべく、本願の出願人は上記の補正処理の手法を用いた場合と用いなかった場合（従来技術を用いた場合）とで物体２との間の距離をそれぞれ計測する実験を行った。

【0044】

実験では、光源１１に一般的なＬＥＤランプを用い、また、カメラ１２にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）によりＰＣ等に接続して使用する一般的なＷｅｂカメラ（１２８×９６ピクセルで撮像データを取得）を用いた。これらを図２の例に示したのと同様な位置関係で相互に１７ｃｍ離れた位置に固定し、（１）カメラ１２から４４ｃｍ離れた位置に棒状の物体２を配置した場合と、（２）３５ｃｍ離れた位置に配置した場合とについて、従来技術による距離の計測と、本実施の形態の補正手法を用いた距離の計測とをそれぞれ行なって計測結果を比較した。

【0045】

なお、物体２の配置状況は、上記（１）の実験では、図５（ｂ）と同様であり、擬似スリット光１１ａとして把握される部分よりも右側に物体２の部分が存在する場合である。また、上記（２）の実験では、図５（ｂ）とは左右逆とし、擬似スリット光１１ａよりも左側に物体２の部分が存在する場合としている。

【0046】

距離計測の結果、従来技術では、各走査線１２ａ上の測量点１２ｃ毎に異なる距離が計測されるため、（１）の実験では、８６ｃｍ〜１３７ｃｍ、（２）の実験では２４ｃｍ〜３７ｃｍとバラツキが生じる結果となった。また、（１）の実験では誤差も非常に大きくなった。これに対し、本実施の形態の手法では、測量点１２ｃが推定光源中心１２ｆの１点となるためバラツキはなく、（１）の実験では４７ｃｍ、（２）の実験では２９ｃｍと少ない誤差で距離を計測することができた。

【0047】

以上に説明したように、本実施の形態による物体距離計測装置１によれば、例えば、自動車等の車両に搭載されているテールランプ等を光源１１として擬似スリット光１１ａを得て監視領域に存在する物体２を照射し、同じく車両に搭載されている後方確認用等のカメラをカメラ１２として用いて、光切断法により物体２とカメラ１２との間の距離を計測することができる。このとき、例えば、物体２の形状が棒状である場合や、物体２の位置が擬似スリット光１１ａの位置からずれている場合など、距離計測の結果に誤差が生じ得る場合を検知し、測量点１２ｃの位置を推定光源中心１２ｆの位置に補正することで、これらの場合における誤差を低減することが可能となる。

【0048】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0049】

１…物体距離計測装置、２…物体、２’…物体推定軸、３…車両、４…物体、
１０…制御部、１１…光源、１１ａ…擬似スリット光、１１ｂ…光源中心、１２…カメラ、１２ａ…走査線、１２ｂ…輝度分布、１２ｃ…測量点、１２ｄ…軸上輝度分布、１２ｅ…光源中心軌跡、１２ｆ…推定光源中心、１２ｇ…注目画素、１２ｈ…推定軸角度、１３…撮像面、
２０…画像処理部、２１…補正対象判定部、２２…測量点計算部、２３…距離計算部、
３０…出力部、３１…モニタ。

【図3】

【図9】

【図1】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】