特表 2017-516110 物体をリアルタイムで追跡するためのデバイス、システム、および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2017-516110(P2017-516110A)

(43)【公表日】2017年6月15日

(54)【発明の名称】物体をリアルタイムで追跡するためのデバイス、システム、および方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/58 20060101AFI20170519BHJP

   G01S 17/32 20060101ALI20170519BHJP

【ＦＩ】

   G01S17/58

   G01S17/32

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-568577(P2016-568577)

(86)(22)【出願日】2015年5月20日

(85)【翻訳文提出日】2017年1月13日

(86)【国際出願番号】US2015031772

(87)【国際公開番号】WO2015179515

(87)【国際公開日】20151126

(31)【優先権主張番号】62/001,544

(32)【優先日】2014年5月21日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/030,988

(32)【優先日】2014年7月30日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/716,467

(32)【優先日】2015年5月19日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】516181066

【氏名又は名称】ディーエスシージー ソルーションズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100097456

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 徹

(72)【発明者】

【氏名】リチャード セバスティアン

(72)【発明者】

【氏名】ケンドール ベルスレイ

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA07

5J084AA09

5J084AA13

5J084AA20

5J084AB07

5J084BA05

5J084BA38

5J084CA08

5J084EA23

(57)【要約】

１つの一般的な態様において、物体の運動を決定するためのシステムは、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値を生成するように構成されたレーザーシステムと、プロセッサーとを含む。プロセッサーは、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値から、物体の回転を決定するように構成されている。いくつかの態様において、プロセッサーは、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値および物体の回転から、第１の時刻と第２の時刻の間に物体が移動した距離を決定するようにも構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の運動を決定するためのシステムであって、
該物体上の複数のポイントの各々の少なくとも距離測定値および速度測定値を生成するように構成されたレーザーシステムと；
該物体上の該複数のポイントの距離と速度の測定値から、第１の時刻と第２の時刻の間の該物体の回転を決定し、
該物体の回転から、該第１の時刻と該第２の時刻の間に該物体が移動した距離を決定し、
該物体上の該複数のポイントの距離と速度の測定値から、該レーザーシステムによって出射されたレーザービームに直交する方向において、第１の時刻と第２の時刻の間に該物体が移動した距離を決定するように構成された
分析モジュールと、
を含む、前記システム。

【請求項2】

前記物体が、個人の顔である、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記レーザーシステムが、該物体の５個以上のポイントの距離と速度の測定値を生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記レーザーシステムが、該物体の５個以上のポイントの距離と速度の測定値を同時に生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記レーザーシステムが、５本以上のレーザービームを出射するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記分析モジュールが、該物体上の該複数のポイントの距離と速度の測定値から、前記レーザーシステムによって出射されたレーザービームに直交する軸を中心とした前記物体の回転を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

実行した場合に、１つまたは複数のプロセッサーに処理を行わせる命令を格納する非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体であって、該処理は、
物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値を生成すること；
該物体上の該複数のポイントの距離と速度の測定値から、第１の時刻と第２の時刻の間の該物体の回転を決定すること；
該第１の時刻と該第２の時刻の間に該物体が移動した距離および方向を決定すること、
を含む、前記非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体。

【請求項8】

前記物体が、個人の顔である、請求項７に記載の非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体。

【請求項9】

前記生成することが、レーザーシステムから少なくとも４つのレーザービームを出射することを含む、請求項７に記載の非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体。

【請求項10】

前記生成することが、物体上の少なくとも４個のポイントの距離と速度の測定値を生成することを含む、請求項７に記載の非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体。

【請求項11】

前記決定することが、該物体上の該複数のポイントの距離と速度の測定値から、第１の軸を中心とした前記物体の回転と第２の軸を中心とした前記物体の回転とを決定することを含む、請求項７に記載の非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体。

【請求項12】

前記処理が、
前記物体上の前記複数のポイントの距離と速度の測定値および前記物体の回転から、少なくとも５本のビームを出射するように構成されているレーザーシステムを用いて、第１の時刻と第２の時刻の間に前記物体が移動した距離および方向を決定すること
をさらに含む、請求項７に記載の非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体。

【請求項13】

物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値を生成すること；
該物体上の該複数のポイントの距離と速度の測定値から、第１の時刻と第２の時刻の間の該物体の回転を決定すること；および
該第１の時刻と該第２の時刻の間に該物体が移動した距離を決定すること
を含む、方法。

【請求項14】

前記生成することが、少なくとも４本のレーザービームを出射するように構成されているレーザーシステムを用いて、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値を生成することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記生成することが、物体上の少なくとも４個のポイントの距離と速度の測定値を生成することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記物体の少なくとも一部の形状を決定することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

前記物体の三次元画像を取得することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項18】

前記物体が、個人の顔である、請求項１３に記載の方法。

【請求項19】

前記第１の時刻と前記第２の時刻の間に前記物体が移動した方向を決定することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願）
本出願は、「物体をリアルタイムで追跡するためのデバイス、システム、および方法」と題された２０１５年５月１９日出願の米国特許出願第１４／７１６，４６７号に基づく優先権を主張し、かつその継続出願であり、かつ、「物体を追跡するためのデバイス、システム、および方法」と題された２０１４年５月２１日出願の米国仮特許出願第６２／００１，５４４号、および「物体をリアルタイムで追跡するためのデバイス、システム、および方法」と題された２０１４年７月３０日出願の米国仮特許出願第６２／０３０，９８８号に基づく優先権ならびに利益を主張するものであり、当該出願の各々を参照することによりそれら全体を本明細書中に援用する。

【0002】

（技術分野）
本発明は、物体を追跡するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0003】

（背景）
いくつかの公知のシステムでは、物体は、ビデオシステムと組み合わせたレーザー光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）システムを用いて追跡することができる。そのような公知のシステムのいくつかは、複雑かつ使用が難しい場合がある。さらに、そのような公知のシステムのいくつかにおいて、ビデオシステムは、追跡すべき物体を検出するために光を必要とする場合がある。このため、現状の技術の不足に対応し、他の新規および革新的な特徴を提供するシステム、方法、および装置の必要性が存在する。

【発明の概要】

【0004】

１つの一般的な態様において、物体の運動を決定するためのシステムは、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値を生成するように構成されたレーザーシステムと、プロセッサーとを含む。プロセッサーは、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値から、物体の回転を決定するように構成されている。いくつかの態様において、プロセッサーは、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値および物体の回転から、第１の時刻と第２の時刻の間に物体が移動した距離および方向を決定するようにも構成されている。いくつかの実施形態において、プロセッサーは、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値から、レーザーシステムによって出射されたレーザービームに直交する方向において、第１の時刻と第２の時刻の間に物体が移動した距離および方向を決定するように構成されている。いくつかの実施形態において、物体は、剛体を有する物体である。

【0005】

別の一般的な態様において、実行した場合に、１つまたは複数のプロセッサーに処理を行わせる命令を格納する非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体を提供する。処理は、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値を生成することと；物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値から、物体の回転を決定することとを含む。いくつかの実施形態において、処理は、第１の時刻と第２の時刻の間に物体が移動した距離および方向を決定することを含む。

【0006】

別の一般的な態様において、方法は、物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値を生成することと；物体上の複数のポイントの距離と速度の測定値から、物体の回転を決定することとを含む。いくつかの実施形態において、方法は、第１の時刻と第２の時刻の間に物体が移動した距離および方向を決定することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

（図面の簡単な説明）

【図1】図１は、実施形態によるＬＩＤＡＲシステムを示す概略図である。

【0008】

【図2】図２は、実施形態によるプロセッサーの一例を示す概略図である。

【0009】

【図3-4】図３および４は、実施形態によって追跡され得る物体を示す。

【0010】

【図5-7】図５乃至７は、実施形態によって追跡され得る別の物体を示す。

【0011】

【図8】図８は、実施形態による物体を追跡するための方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（詳細な説明）
図１は、本発明の態様によるＬＩＤＡＲシステム１００を概略的に示す図である。ＬＩＤＡＲシステム１００は、レーザーシステム１０５と、分析モジュール１３０とを含む。レーザーシステム１０５は、レーザーセット１１０と、受信機セット１２０とを含む。

【0013】

ＬＩＤＡＲシステム１００は、物体１０を追跡するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで物体１０を追跡するように構成されている。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間の軸を中心とした物体１０の回転を決定するように構成されている。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、少なくとも２つの異なる軸を中心にした物体１０の回転を決定するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間に互いに垂直または直交する少なくとも２つの異なる軸を中心にした物体の回転を決定するように構成されている。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、暗がりで（または、物体が人間の目に見えるように物体を光源内に配置せずに）物体の回転を決定するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、物体の回転を決定するように構成されているが、物体は、１０ルーメン未満の光照射野内である。

【0014】

いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間の物体１０の移動を決定するようにも構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ｘｙ平面などの平面内で、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間の物体１０の移動を決定するように構成されている。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、暗がりで（または、物体が人間の目に見えるように物体を光源内に配置せずに）物体の回転を決定するように構成されている。

【0015】

物体１０は、任意の形状または形態であってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、物体１０は、剛性の固体物体である。いくつかの実施形態において、物体１０は、ヒト対象または個人、または、ヒト対象または個人の頭部または顔などのヒト対象または個人の身体の一部である。いくつかの実施形態において、物体１０は、目標または目標物体と呼ぶことができる。

【0016】

ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステム１００に対して静止または動くことができる物体１０の距離（または距離推定値）および／または速度（または速度推定値）を生成または測定するために、レーザーシステム１０５および分析モジュール１３０を使用するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、生成または測定する速度は、放射ビーム（以下により詳細に説明する）の方向における速度である。言い換えると、測定する速度は、ＬＩＤＡＲシステム１００に向かうかまたは離れる物体の速度である。いくつかの実施形態において、距離は、距離推定値であってもよく、速度は、速度推定値であってもよい。いくつかの実施形態において、距離は、正確な距離推定値であってもよく、速度は、正確な速度推定値であってもよい。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、例えば、レーザー１１０からの電磁放射および／または測定中に生じ得る他の干渉に関連付けられたマルチパス効果にもかかわらず、正確な距離推定値および／または正確な速度推定値を生成するように構成されている。

【0017】

いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、レーザーシステム１０５および分析モジュール１３０を使用して、物体１０上の種々の異なるポイントの距離および／または速度を生成または測定するように構成されている。例えば、図示の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、物体１０上の５個のポイント（または位置）１１、１２、１３、１４、および１５の距離および／または速度を生成または測定するように構成されている。他の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、物体上の６個以上のポイントの距離および／または速度を任意の所与の時間で生成または測定するように構成されている。例えば、ＬＩＤＡＲシステム１００は、物体上の１６個のポイントまたは１７個以上のポイントの距離および／または速度を生成または測定するように構成されていてもよい。

【0018】

ＬＩＤＡＲシステム１００のレーザーシステム１０５は、レーザーセット１１０を含む。図示の実施形態において、レーザーセット１１０は、レーザービーム１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａ、１１４Ａ、および１１５Ａを出射するかまたは方向付けるように構成されている。他の実施形態において、レーザーセット１１０は、５本未満のレーザービームを出射するかまたは方向付けるように構成されている。例えば、一実施形態において、レーザーセット１１０は、４本のレーザービームを出射するかまたは方向付けるように構成されている。さらに他の実施形態において、レーザーセット１１０は、４〜１６本のレーザービームを出射するように構成されている。さらなる実施形態において、レーザーセットは、１７本以上のレーザービームを出射するかまたは方向付けるように構成されている。

【0019】

図示の実施形態において、レーザーセット１１０は、レーザービームを出射するかまたは方向付けるためのレーザー１１１、１１２、１１３、１１４、および１１５を含む。他の実施形態において、単一レーザーを使用して、レーザービーム１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａ、１１４Ａ、および１１５Ａを出射するかまたは方向付けてもよい。他の実施形態において、レーザーセット１１０は、ほぼ５本のレーザーを含む。例えば、いくつかの実施形態において、レーザーセット１１０は、少なくとも５本のレーザーを含む。他の実施形態において、レーザーセット１１０は、少なくとも４本のレーザーを含む。他の実施形態において、レーザーセット１１０は、５〜１６本のレーザーを含む。他の実施形態において、レーザーセット１１０は、４〜１６本のレーザーを含む。さらに他の実施形態において、セット１１０は、１７本以上のレーザーを含む。

【0020】

レーザー１１１、１１２、１１３、１１４、および１１５の各々は、例えば、コヒーレント光出射（例えば、単色光出射）またはビームであってもよい１つまたは複数の周波数での電磁放射を出射する（例えば、生成する、伝播する）ように構成されている。いくつかの実施形態において、レーザーは、複数のコヒーレント光出射（例えば、単色光出射）またはビームを出射する（例えば、生成する、伝播する）ように構成されている。レーザーからの出射は、電磁放射出射、出射電磁放射、または透過電磁放射と呼んでもよい。

【0021】

具体的に、レーザーシステム１０５のレーザーの各々は、ＬＩＤＡＲシステム１００から物体１０上のポイントに向かってコヒーレント光出射（例えば、単色光出射）またはビームを出射する（例えば、生成する、伝播する）ように構成されている。いくつかの実施形態において、レーザーシステム１０５のレーザーの各々は、物体１０上の異なるポイントに向かって光ビームを出射するように構成されている。いくつかの実施形態において、レーザーシステム１０５のレーザーシステム１０５のレーザーは、２本以上の光ビームを物体１０に向かって出射するかまたは方向付けるように構成されている。例えば、単一レーザーを使用して、複数（例えば、４本、５本、または６本以上）の光ビームを物体１０上の異なるポイントに向かって出射するかまたは方向付けてもよい。

【0022】

図示の実施形態において、レーザー１１１は、物体１０上のポイント１１に向かって光または電磁放射ビーム１１１Ａを出射するように構成されている。レーザー１１２は、物体１０上のポイント１２に向かって光または電磁放射ビーム１１２Ａを出射するように構成されている。レーザー１１３は、物体１０上のポイント１３に向かって光または電磁放射ビーム１１３Ａを出射するように構成されている。レーザー１１４は、物体１０上のポイント１４に向かって光または電磁放射ビーム１１４Ａを出射するように構成されている。レーザー１１５は、物体１０上のポイント１５に向かって光または電磁放射ビーム１１５Ａを出射するように構成されている。

【0023】

ＬＩＤＡＲシステム１００は、物体の距離および速度を検出するように構成されている任意の種類のシステムであってもよい。

【0024】

ＬＩＤＡＲシステム１００のレーザーシステム１０５は、受信機セット１２０を含む。図示の実施形態において、受信機セット１２０は、受信機１２１、１２２、１２３、１２４、および１２５を含む。他の実施形態において、受信機セット１２０は、５台程度の受信機を含む。例えば、いくつかの実施形態において、受信機セット１２０は、少なくとも５台の受信機を含む。他の実施形態において、受信機セット１２０は、５〜１６台の受信機を含む。さらに他の実施形態において、受信機セット１２０は、１７台以上の受信機を含む。いくつかの実施形態において、受信機セット１２０は、レーザーセット１１０においてレーザーごとに受信機を含む。いくつかの実施形態において、受信機セット１２０は、レーザーセット１１０によって出射されるレーザービームごとに受信機を含む。いくつかの実施形態において、受信機セット１２０は、レーザーセット１１０の各レーザーによって出射されるレーザービームごとに受信機を含む。いくつかの実施形態において、受信機セット１２０は、観察されている物体１０上のポイントまたは測定位置ごとに受信機を含む。

【0025】

受信機１２１、１２２、１２３、１２４、および１２５の各々は、物体１０に向かってレーザーから出射された電磁放射に応答して、物体１０から反射した電磁放射（反射電磁放射とも呼んでもよい）を受信するように構成されている。例えば、図示の実施形態において、受信機１２１は、物体１０のポイント１１から反射する電磁放射１１１Ｂを受信するように構成されている。受信機１２２は、物体１０のポイント１２から反射する電磁放射ビーム１１２Ｂを受信するように構成されている。受信機１２３は、物体１０のポイント１３から反射する電磁放射ビーム１１３Ｂを受信するように構成されている。受信機１２４は、物体１０のポイント１４から反射する電磁放射ビーム１１４Ｂを受信するように構成されている。受信機１２５は、物体１０のポイント１５から反射する電磁放射ビーム１１５Ｂを受信するように構成されている。

【0026】

ＬＩＤＡＲシステム１００の分析モジュール１３０は、レーザーの各々からの出射電磁放射（例えば、出射電磁放射ビーム１１１Ａ〜１１５Ａ）と、受信器の各々で受信された反射電磁放射（例えば、反射電磁放射１１１Ｂ〜１１５Ｂ）との組み合わせを分析するように構成されている。出射電磁放射は、アップチャープ、次いで、ダウンチャープ（またはダウンチャープ、次いで、アップチャープ）を含むパターンに従って出射することができる。レーザーの各々からの出射電磁放射の周波数と受信機で受信された反射電磁放射の周波数との組み合わせを分析モジュール１３０によって分析し、物体１０の各観察ポイントの距離（ＬＩＤＡＲシステムからの距離）および速度を決定することができる。具体的に、図示の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、第１の時刻Ｔ１から第２の時刻Ｔ２までの物体１０のポイント１１、１２、１３、１４、および１５の各々の距離および／または速度を決定するように構成されている。

【0027】

いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、毎秒約１００回で、物体１０上のポイント１１、１２、１３、１４、および１５の各々を追跡、観察、あるいは監視するように構成されている。そのような実施形態において、Ｔ１とＴ２の時間差は、約０．０１秒である。他の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、毎秒１００回よりも頻繁に、例えば、毎秒１０００回またはそれ以上で、各ポイントを追跡または観察するように構成されている。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、毎秒１００回未満で、各ポイントを追跡または観察するように構成されている。

【0028】

以下に詳述されるように、分析モジュール１３０は、物体の回転と、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間に物体が移動した距離および方向とを決定するようにも構成されている。

【0029】

図２は、分析モジュール１３０の概略図である。分析モジュール１３０は、画像モジュール１３２、比較モジュール１３４、回転モジュール１３６、および距離モジュール１３８を含む。画像モジュール１３２は、物体１０の三次元画像を取得するように構成されている。場合によっては、物体１０は、既知の人物など既知の物体または対象である。そのような場合、物体１０は、既知の三次元構造を有し、画像モジュール１３２は、データベース、メモリー、または任意の他の格納デバイスもしくはメモリーデバイス１３９から構造を取得することができる。いくつかの実施形態において、物体の三次元構造は、データベース、メモリー、または他の格納もしくはメモリーデバイス１３９から画像モジュール１３２に提供してもよい。いくつかの実施形態において、データベース、メモリー、または他の格納デバイスは、分析モジュール１３０にローカルである。他の実施形態において、三次元構造は、例えば、インターネットまたはイントラネットを介して、遠隔格納デバイスから分析モジュール１３０によって受信してもよい。

【0030】

場合によっては、物体１０は、既知の三次元構造を持たない。そのような場合、画像モジュール１３２は、レーザーシステム１１０から受信したデータを用いて、物体の三次元構造を作成するように構成されている。例えば、画像モジュール１３２は、例えば、レーザーシステム１０５によって生成された距離データを用いて、物体１０の三次元構造（または物体１０の一部の三次元構造）を作成してもよい。

【0031】

比較モジュール１３４は、物体１０の距離および／または速度を決定するように構成されている。より具体的には、比較モジュール１３４は、物体１０の種々のポイント（例えば、１１、１２、１３、１４、および１５）の距離および／または速度を決定するように構成されている。上述したように、一実施形態において、比較モジュール１３４は、レーザーの各々からの出射電磁放射と受信機の各々で受信した反射電磁放射との組み合わせを分析し、第１の時刻Ｔ１から第２の時刻Ｔ２までの物体１０のポイント１１、１２、１３、１４、および１５の距離および／または速度を決定するように構成されている。

【0032】

回転モジュール１３６は、物体１０の回転を決定するように構成されている。いくつかの実施形態において、回転モジュール１３６は、２つ以上の軸を中心とした物体１０の回転を決定するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、回転モジュール１３６は、互いに非平行（例えば、直交）している２つの軸を中心とした物体１０の回転を決定するように構成されている。例えば、一実施形態において、レーザーシステムは、軸（Ｚ軸）に沿って物体１０に向かって放射を出射するように構成されており、回転モジュール１３６は、Ｚ軸（Ｘ軸）に直交する第１の軸とＺ軸（Ｙ軸）に直交する第２の軸とを中心とした物体の回転を決定するように構成されている。いくつかの実施形態において、回転モジュール１３６は、第１の時刻Ｔ１と第２の時刻Ｔ２の間の物体の回転量を決定するように構成されている。

【0033】

いくつかの実施形態において、剛性の固体物体において、１つのデカルト方向の速度場成分は、その方向に直交する空間座標において線形に変化する。また、成分の空間方向において、その成分の変動は生じない。例えば、ｚ方向における速度成分、Ｖｚを考えてみる。任意の所与の時間では、ｚ方向におけるＶｚの変動は起こり得ないかまたは、物体は、伸長し、剛性の固形物の定義を破るであろう。回転成分Ｗｘ、Ｗｙ、およびＷｚに起因するｚ運動の三角法／ベクトル解析を調べる場合、回転成分ごとに、運動Ｖｚは、一次方程式で記述され得ることが分かる：
Ｖｚ＝Ｖｚ（ｘ、ｙ）＝Ａ×ｘ＋Ｂ×ｙ＋Ｃ、ここで、Ａ、Ｂ、およびＣは、所与の時間での定数であり、
ここで、
Ａ＝−Ｗｙ、
Ｂ＝Ｗｘ、および
Ｃは、座標システムの原点の位置による。
Ｗｚは、速度のｚ成分を伝えない。

【0034】

従って、所与の時間で、多くの（ｘ、ｙ）位置（例えば、物体１０上の多くのポイント）での速度Ｖｚを測定した場合、値Ｗｘ、Ｗｙ、および並進一定速度Ｃ＝Ｖｚ０は、一連の一次方程式で解くことができる。いくつかの実施形態において、一次方程式が実質的に過剰決定する十分な空間（ｘ、ｙ）ポイントがある。

【0035】

距離モジュール１３８は、物体１０がｘｙ平面でどのくらい移動しているかを決定するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態において、距離モジュール１３８は、物体１０が、ｚ軸（レーザーシステム１０５の放射ビームの軸）に直交するｘｙ平面内で時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間にどのくらい移動しているかを決定するように構成されている。

【0036】

いくつかの実施形態において、物体の配向が既知で、傾きｄｚ／ｄｘおよびｄｚ／ｄｙは、物体上の（ｘ、ｙ）位置の関数として知られる。ＬＩＤＡＲ距離値（レーザーシステム１０５で決定した）の配列を使用して、多くのポイント（ｘ、ｙ）での傾きペア（ｄｚ／ｄｘ、ｄｚ／ｄｙ）を決定することができる。例えば、いくつかの実施形態において、物体の表面の傾きおよび／または曲率は、ｘ方向およびｙ方向の各々において決定し、傾きおよび／または曲率勾配を取得することができる。いくつかの表面では、物体の配向情報さらに傾きペアにより、物体の表面上の位置を一意的に決定する。例えば、人物または個人の顔などの複雑な表面では、同じ傾きペアが顔全体で２回以上見ることができても、傾きペアは、ローカル領域で位置を一意的に決定しがちである。いくつかの実施形態において、複数の傾きペアは、位置を重複して推定し、ノイズの多い距離データからの位置推定の誤差を減らすのに使用することができる。

【0037】

物体上のＬＩＤＡＲビームの絶対位置を傾きペアと利用可能な現在の回転物体モデルとから推定した状態で、距離モジュール１３８は、物体１０の位置変化を決定することができる。例えば、物体の回転（決定または算出した）は、（物体がその元の配向に戻るように）反転させ、除去し、または取り消す（ｂａｃｋｅｄ ｏｕｔ）ことができる。ビームをそれらの所望の位置に回復させるのに必要なビーム位置変化についても決定することができる。その後、並進速度（ｄｘ／ｄｔ、ｄｙ／ｄｔ）は、物体の位置ロケーションデータを用いて決定することができる。いくつかの実施形態において、目標の回転および並進速度が既知の状態で、ビームの再配置は、ビームの運動が滑らか、かつ、ビーム位置が将来の時点で所望の位置に近くなるように行うことができる。

【0038】

いくつかの実施形態において、スキャニングせずに位置を維持するためには、比較的少数のビームポイントが必要な場合がある。いくつかの実施形態において、スキャニングせずに位置を維持することができ、ＬＩＤＡＲシステムを使用して、振動を監視することができる。

【0039】

ＬＩＤＡＲシステム１００（例えば、分析モジュール１３０）の構成要素（例えば、モジュール、プロセッサー（例えば、シリコン基板などの基板内で定義付けされたプロセッサー））は、１つまたは複数の種類のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、オペレーティングシステム、ランタイムライブラリー、などを含んでもよい１つまたは複数のプラットフォーム（例えば、１つまたは複数の同様のまたは異なるプラットフォーム）に基づいて作動するように構成してもよい。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００の構成要素は、クラスターデバイス（例えば、サーバーファーム）内で作動するように構成してもよい。

【0040】

いくつかの実施形態において、図１および／または図２のＬＩＤＡＲシステム１００に示す構成要素の１つまたは複数の部分は、ハードウェアベースモジュール（例えば、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、メモリー）、ファームウェアモジュール、および／またはソフトウェアベースモジュール（例えば、コンピューターコードのモジュール、コンピューターで実行することができる一連のコンピューター読み取り可能な命令）であってもよく、あるいは、これらを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００の１つまたは複数の部分は、少なくとも１つのプロセッサー（不図示）によって実行するように構成されたソフトウェアモジュールであってもよく、あるいは、これを含んでもよい。いくつかの実施形態において、構成要素の機能性は、図１および／または図２に示すものとは異なるモジュールおよび／または異なる構成要素に含むことができる。

【0041】

いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００の１つまたは複数の構成要素は、メモリーに格納された命令を処理するように構成されたプロセッサーであってもよく、あるいは、これを含んでもよい。例えば、分析モジュール１３０（および／またはその一部）は、１つまたは複数の機能を実施する処理に関する命令を実行するように構成されたプロセッサーおよびメモリーの組み合わせであってもよい。

【0042】

不図示であるが、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００（またはその一部）の構成要素は、例えば、データセンター（例えば、クラウドコンピューティング環境）、コンピューターシステム、１つまたは複数のサーバー／ホストデバイス、など内で作動するように構成してもよい。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００（またはその一部）の構成要素は、ネットワーク内で作動するように構成してもよい。このため、ＬＩＤＡＲシステム１００（またはその一部）は、１つまたは複数のデバイスおよび／または１つまたは複数のサーバーデバイスを含み得る種々の種類のネットワーク環境内で機能するように構成してもよい。例えば、ネットワークは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、などであってもよく、あるいは、これらを含んでもよい。ネットワークは、例えば、ゲートウェイデバイス、ブリッジ、スイッチ、などを用いて実現されるワイヤレスネットワークおよび／またはワイヤレスネットワークであってもよく、あるいは、これらを含んでもよい。ネットワークは、インターネットプロトコル（ＩＰ）および／または専用通信プロトコルなどの種々のプロトコルに基づいて１つまたは複数のセグメントを含んでもよく、および／または部分を有してもよい。ネットワークは、インターネットの少なくとも一部を含んでもよい。

【0043】

いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、メモリーを含んでもよい。メモリーは、ランダムアクセスメモリー、ディスクドライブメモリー、フラッシュメモリー、などのいずれの種類のメモリーであってもよい。いくつかの実施形態において、メモリーは、ＬＩＤＡＲシステム１００の構成要素に関連付けられた２つ以上のメモリー構成要素（例えば、２つ以上のＲＡＭ構成要素またはディスクドライブメモリー）として実装してもよい。

【0044】

図３および４に最良に示すように、一実施形態において、物体２０は、ＬＩＤＡＲシステム１００によって観察（例えば、標的化）することができる。物体２０は、任意の形状を有し得るが、円形として図３および４で示す。図３では、時刻Ｔ１で、物体２０上のポイント２２は、ＬＩＤＡＲシステム１００によって観察されている。時刻Ｔ１で、ポイント２２は、ｘ，ｙ平面の（３，３）に位置する。図４に示すように、時刻Ｔ２で、ポイント２２は、ｘ，ｙ平面の（４，３）に位置する。ポイントの移動は、物体２０の異なる種類の移動の結果であってもよい。例えば、物体２０は、ある位置から別の位置（並進移動）に移動していてもよいし、または物体２０は、（例えば、ｘｙ平面のｙ軸に平行な軸を中心にして）回転していてもよい。

【0045】

図５、６、および７に示すように、個人の頭部または顔３０は、ＬＩＤＡＲシステム１００によって追跡または観察してもよい。具体的に、頭部または顔３０のポイントまたは位置３２を観察してもよい。図５に示すように、時刻Ｔ１で、ポイント３２は、ｘｙ平面の（３，２）に位置する。時刻Ｔ２で、ポイント３２は、（４，２）で観察してもよい。ポイントの移動は、異なる種類の運動の結果であってもよい。例えば、人物または個人は、図６に示すように、（例えば、ｙ軸に平行な軸を中心にして）頭部が回転していてもよい。あるいは、人物または個人は、図７に示すように、（回転せずに）頭部が移動していてもよい。

【0046】

上述したように、物体上のいくつかのポイントの距離および速度を観察することによって、回転モジュール１３６は、物体の回転を決定するように構成されている。
物体の回転が知られると、上述したように、距離モジュール１３８は、物体がｘｙ平面でどのくらい移動したかを決定するように構成されている。従って、一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、人物の顔または頭部が時刻Ｔ２で図６に示すように配向しているかまたは時刻Ｔ２で図７に示すように配向しているかを決定するように構成されている。

【0047】

図８は、本発明の実施形態による方法８００のフローチャートである。方法８００を使用して、第１の時刻Ｔ１と第２の時刻Ｔ２の間の物体の回転および／または運動（または移動した距離）を決定することができる。方法８００を何回も連続して使用して、長期間にわたる物体の回転または運動を決定することができる。例えば、方法を毎秒数百回使用して、物体を追跡または監視することができる。

【0048】

８１０で、物体の三次元画像を取得する。例えば、いくつかの実施形態において、画像モジュール、例えば、画像モジュール１３２は、データベースまたは他のリソースから（物体が既知の物体である場合に）物体の三次元画像を取得することができる。他の実施形態において、画像モジュール１３２は、レーザーシステム１０５からのスキャニング情報を用いて物体（または物体の一部）の三次元画像を取得し、物体（または物体の一部）の三次元画像を開発することができる。

【0049】

８２０で、物体上の複数のポイントを第１の時刻Ｔ１で観察する。例えば、いくつかの実施形態において、レーザーシステム１０５は、物体上の複数のポイントの各々の距離および／または速度を観察および検出することができる。例えば、いくつかの実施形態において、物体上の５個のポイントを任意の所与の時間で観察する。他の実施形態において、６個以上のポイントを観察する。例えば、５〜１６個のポイントを観察してもよい。他の実施形態において、１７個以上のポイントを観察する。

【0050】

上述のように、レーザーシステム１０５は、放射ビームを出射して、物体上の複数のポイントの各々によるかかる放射の反射を受光することによって、複数のポイントを観察してもよい。上述のように、出射放射と反射放射の比較により、物体のｚ方向（放射ビームの方向）における距離および／または速度を提供することができる。

【0051】

８３０で、複数のポイント（または複数のポイントと同じ位置に実質的に位置するポイント）を第２の時刻Ｔ２で観察する。いくつかの実施形態において、物体上の同じポイントは、三次元画像（既知の三次元画像またはシステムが開発した三次元画像のいずれか）の分析または比較によって同定される。第２の時刻Ｔ２は、第１の時刻Ｔ１と異なる。いくつかの実施形態において、第２の時刻Ｔ２は、第１の時刻Ｔ１よりも後の時刻である。複数のポイントは、上述のように、レーザーシステム１０５によって観察してもよい。

【0052】

８４０で、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間の物体の回転を決定する。例えば、いくつかの実施形態において、上述のように、回転モジュール１３６は、距離および速度情報を分析し、物体の回転を決定するように構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、１つの軸を中心とした物体の回転を決定する。いくつかの実施形態において、互いに直交する少なくとも２つの軸を中心とした物体の回転を決定する。いくつかの実施形態において、ｚ軸（放射のビームの方向または軸）に直交する２つの軸を中心とした物体の回転を決定する。

【0053】

８５０で、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間に物体が移動した距離および／または方向を決定する。例えば、いくつかの実施形態において、ｚ軸（放射のビームの軸）に直交するｘｙ平面での物体の運動を決定する。上述したように、距離モジュール１３８は、観察している物体の一部の回転判断および傾きを介して、ｘｙ平面での物体の運動または物体が移動した距離を決定することができる。具体的に、観察している物体の固有の一部は、物体の傾きまたは傾き分析によって同定してもよい。物体の一部の位置を特定してもよい。ポイントの位置または回転データに沿った位置により、ｘｙ平面における物体の判断または運動が得られる場合がある。いくつかの実施形態において、決定または観察された回転は、物体がＴ２で、Ｔ１での配向と同じ配向に配置されるように、取り消すかまたは除去してもよい。その後、物体上の一意的に同定されたポイントを同定してもよく、そのようなポイントがｘｙ平面（例えば、ｘ方向でどのくらい、かつ、ｙ方向でどのくらい）でどのくらい移動したかを決定することができる。いくつかの実施形態において、スキャンサイクルを反復させた密集ＬＩＤＡＲビームを使用して、ビーム方向に垂直な目標運動を検出してもよい。ビームが十分に近い場合、表面までの距離は、ビーム間の距離の一次関数として近似してもよい。上で詳しく説明したように、物体または目標１０の位置は、マルチポイントＬＩＤＡＲ情報を用いて、Ｖｚ（ｚ方向における速度）、Ｗｘ（ｘ軸を中心にした回転）およびＷｙ（ｙ軸を中心にした回転）運動についてすでに補正されており、Ｖｘ、Ｖｙ、およびＷｚによる運動を決定することができる。以下に詳しく説明するように、これらの運動の各々は、別々に決定することができる。

【0054】

いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、追跡している物体に対してパターンまたは複数のパターンで動くように構成されているレーザーまたはレーザービームを含むレーザーシステムを含む。例えば、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００のレーザーシステム１０５は、追跡している物体に対してパターンまたは複数のパターンで動くように構成されている複数のレーザーまたはビームを含む。

【0055】

例えば、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、レーザービームを固定または静止させる１つのモードと、レーザービームが形状などのパターンまたは複数のパターンで動く第２のモードとを有し得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムが第２のモードである場合、２本以上のレーザービームは、パターンまたは複数のパターンで動く。いくつかの実施形態において、異なるレーザービームは、異なるパターンに独立して動いてもよい。

【0056】

他の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、いくつかのレーザーを含むかまたは、静止しているいくつかのレーザービーム、およびパターン（または複数のパターン）または形状で動くように構成されているいくつかのレーザービームを生成する。

【0057】

レーザーまたはビームは、任意のパターンまたは形状で動くことができる。例えば、いくつかの実施形態において、レーザーまたはビームは、楕円形状で動くように構成されている。他の実施形態において、レーザーまたはビームは、ライン、円形、四角形、長方形、三角形、または任意の他の形状で動くように構成されている。いくつかの実施形態において、レーザーまたはビームが動く形状またはパターンは、追跡している物体によって指示または決定される。例えば、いくつかの実施形態において、レーザー移動のパターンまたは形状は、追跡している物体の形状と同様であってもよい。例えば、個人の顔は一般的に楕円形状であるため、個人の顔を追跡する場合には、楕円形状またはパターンを使用してもよい。さらに、いくつかの実施形態において、レーザーまたはビームは、追跡している物体とともに動くように、または追跡している物体を追尾するように構成されている。そのような実施形態において、レーザーまたはビームは、わずかに異なる方向に誘導して、追跡している物体の移動を追尾または考慮してもよい。

【0058】

いくつかの実施形態において、分析モジュール１３０（分析モジュール１３０の距離モジュール１３８など）は、物体１０が移動した距離および／または物体１０の速度を決定するように構成されている。例えば、分析モジュール１３０は、レーザービーム運動の方向に垂直または直交する方向において物体が移動した距離を決定または算出してもよい。

【0059】

一実施形態において、レーザービームは、それらのパターンまたは形状に沿って一方向に動いているが、分析モジュール１３０は、レーザービームが動いている方向に平行な方向において、かつ、ビームが動いている方向に垂直な方向において、物体１０の運動（距離および／または速度）を検出するように構成されている。いくつかの実施形態において、分析モジュール１３０は、レーザービーム（Ｚ方向）に平行な軸を中心にした物体の回転を検出または決定するようにも構成されている。

【0060】

いくつかの実施形態において、パターンまたは形状に沿って動いているレーザービームは、互いに非常に短い距離で目標上に配置されるかまたは目標に命中する。言い換えると、ビームは密集している。いくつかの実施形態において、ビームは、互いに数センチメートル未満である。他の実施形態において、ビームは、互いに数ミリメートル未満である。

【0061】

ｘ方向（Ｖｘまたはｖｘとも呼ばれる）における物体１０の速度は、以下のように決定することができる。期間中に測定した複数のポイントを使用して、上述のように、ｚ、Ｗｘ、およびＷｙにおける、物体運動を算出し、除去する。一対のＬＩＤＡＲ（またはレーザー）ビームは、指標（ｋ）を有する反復スキャンパターン（例えば、楕円）である。ビームの運動のほとんどがほぼｙ方向であるスキャンサイクルの一部がある。いくつかの実施形態において、２本のビームは、所与の距離で、ほぼ同じ横方向の分離Δｘを維持し、かつ、所与の時間で、ほぼ同じ垂直のｙ位置（ｙ１≒ｙ２≒ｙ）を有する同じポインティングデバイスを有する。目標の距離およびビームの横方向の位置は、指標（ｊ）でサンプリングする。２本のビームの各々において、一連の測定したポイント（ｘ１（ｊ）、ｙ１（ｊ）、ｚ１（ｊ））および（ｘ２（ｊ）、ｙ２（ｊ）、ｚ２（ｊ））は、表面ｚ（ｘ、ｙ）をサンプリングする。目標表面の傾きが線形として近似される場合、この傾きｄｚ／ｄｘは、以下のものとしてｙごとに測定する：

【0062】

ｄｚ／ｄｘ（ｊ）＝ｄｚ／ｄｘ（ｙ（ｊ））＝（ｚ２（ｊ）−ｚ１（ｊ））／（ｘ２（ｊ）−ｘ１（ｊ））＝（ｚ２（ｊ）−ｚ１（ｊ））／Δｘ。

【0063】

後続のスキャンサイクルで、ビームは、そのｙ位置への先の訪問時刻からほぼ同じ遅延Ｔサイクルで各ｙ位置を再訪するであろう。反復スキャンサイクルで、目標は、ｘ方向に移動しているかもしれない。目標が、サイクル期間中に距離δｘ＝ｖｘ×Ｔサイクルを移動している場合、

【0064】

ｚ１（ｙ、ｋ＋１）＝ｚ１（ｙ、ｋ）−ｄｚ／ｄｘ（ｙ、ｋ）×δｘ、または

【0065】

［ｚ１（ｙ、ｋ＋１）−ｚ１（ｙ、ｋ）］×［ｘ２（ｙ、ｋ）−ｘ１（ｙ、ｋ）］＝−［ｚ２（ｙ、ｋ）−ｚ１（ｙ、ｋ）］×δｘ
である。

【0066】

各遅延Ｔサイクルで、サイクル（ｋ）におけるサンプル（ｊ）ごとに推定誤差が存在する：

【0067】

ｅｘ（ｊ）＝［ｚ１（ｙ（ｍ）、ｋ＋１）−ｚ１（ｙ（ｊ）、ｋ）］×［ｘ２（ｙ（ｊ）、ｋ）−ｘ１（ｙ（ｊ）、ｋ）］＋［ｚ２（ｙ（ｊ）、ｋ）−ｚ１（ｙ（ｊ）、ｋ）］×δｘ（ｌ、ｊ），

【0068】

ここで、ｙ（ｍ）は、サイクル（ｋ＋１）のサンプルであり、その値は、サイクル（ｋ）のｙ（ｊ）に最も近い状態である。いくつかの実施形態において、誤差Ｅｘ＝ｓｕｍ（ｅｘ（ｊ）×ｅｘ（ｊ））を最小にするのが望ましい。従って、場合によっては、最小限の誤差に対応するかまたは相関する遅延Ｔサイクルを選択し、使用してもよい。

【0069】

あるいは、ｚ１（ｙ、ｋ＋１）は、ｚ１（ｙ（ｍ）、ｋ＋１）およびｚ１（ｙ（ｍ±１、ｋ＋１）を用いた補間値であってもよい。Ｔサイクルが、一連のペアサンプルであるｊおよびｍにわたってほぼ一定であり、かつ、ｘ方向においてそれと分かるような加速（または速度の変化）がない（例えば、Ｔサイクルが非常に短い期間であるため）と想定した場合、δｘは、種々のｊおよびｍペアにおいて一定であり、δｘに対して標準最小二乗解を実装することができる。他の実施形態において、δｘに対して異なる解を使用してもよい。

【0070】

以下の解が得られる。

【0071】

【数1】

【0072】

次に、ｖｘ＝δｘ／Ｔサイクル＝Ａｘ×Δｘ／Ｔサイクル

【0073】

物体のｘ成分または目標速度ｖｘは、スキャンサイクルで一定であるという近似をすることもできる。この近似を維持しない場合、加速項ａｘを導入することができ、その結果、

【0074】

ｖｘ＝ｖｘ（０）＋ａｘ×Ｔサイクル

【0075】

となり、ｖｘ（０）およびａｘの両方について解く。

【0076】

ビームがスキャンサイクル間にｘ距離ΔＸビーム移動する場合、このビームオフセットは、ビーム位置変化の後続のスキャンサイクルにおけるｚ値を調整することによって補正し、前回のスキャンサイクルの（ｘ（ｊ）、ｙ（ｊ））位置で得られていたであろう測定値を得ることができる。

【0077】

ｚ１調整済（ｙ（ｍ）、ｋ＋１）＝ｚ１（ｙ（ｍ）、ｋ＋１）−ｄｚ／ｄｘ（ｙ（ｊ）、ｋ）×ΔＸビーム。

【0078】

この調整を行った状態で、ｖｘの最小二乗解は、前述のように進める。

【0079】

同様に、ｙ方向における速度（Ｖｙまたはｖｙとも呼ばれる）は、以下のように決定することができる。ビームの運動のほとんどがほぼｘ方向であるスキャンサイクルの一部がある。そのようなｘ方向におけるスキャンサイクルセグメント中に、誤差を最小にすることができる。

【0080】

Ｅｙ＝ｓｕｍ（ｅｙ（ｊ）×ｅｙ（ｊ））、ここで、

【0081】

ｅｙ（ｊ）＝ｚ１（ｙ（ｊ）−ｖｙ×Ｔサイクル、ｋ）−ｚ１（ｙ（ｍ）、ｋ＋１）。

【0082】

場合によっては、密集したスキャンラインの表面形状が類似しているため、このアプローチは、プログレッシブラインスキャンがある場合であっても、うまく作用する場合がある。

【0083】

Ｚ軸を中心とした回転（Ｗｚまたはωｚとも呼ばれる）は、スキャンサイクルごとに起こるｖｘおよびｖｙの観察された値に線形勾配を導入するため、決定することができる。ｗｚの非ゼロ値により、ｙの関数としてｖｘおよびｘの関数としてｖｙの線勾配が得られるであろう。追加項をｖｘおよびｖｙの最小二乗解に加えて、ｗｚを得ることもできる。また、決定において多数のビームを使用してもよい。例えば、ｖｙの解は、上述の方法を用いて異なるｘ値で決定することができ、ｘによるｖｙの勾配は、ωｚを生じる：

【0084】

ｖｙ２＝ｖｙ１−ωｚ×（ｘ２−ｘ１）。

【0085】

ωｚ＝（ｖｙ２−ｖｙ１）／（ｘ２−ｘ１）。

【0086】

いくつかの実施形態において、算出または決定は、Ｔサイクルが一定ではない場合に行ってもよい。さらに、場合によっては、算出または決定は、ビーム間隔が一定ではないまたは一定である場合に行ってもよい。

【0087】

本明細書に記載の種々の技術の実施形態は、デジタル電子回路、またはコンピューターハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実装してもよい。実施形態は、情報担体、例えば、機械読み取り可能な記憶デバイス（コンピューター読み取り可能な媒体、非一時的なコンピューター読み取り可能な記憶媒体、タンジブルコンピューター読み取り可能な記憶媒体）、または、データ処理装置、例えば、プログラマブルプロセッサー、コンピューター、またはマルチコンピューターで処理するための、または該データ処理装置の操作を制御するための伝播信号に物理的に組み込まれたコンピュータープログラム製品、すなわち、コンピュータープログラムとして実装してもよい。上述のコンピュータープログラム（複数を含む）などのコンピュータープログラムは、コンパイル言語またはインタプリタ言語を含むプログラミング言語の任意の形態で書き込んでもよく、スタンドアロンプログラムまたはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境での使用に適した他のユニットを含む任意の形態で配布してもよい。コンピュータープログラムを配布して、１サイトに配置されまたは複数サイトをまたがって分散し、かつ、通信ネットワークによって相互接続配置された１台のコンピューターまたは複数台のコンピューターによって処理することができる。

【0088】

方法ステップは、コンピュータープログラムを実行する１つまたは複数のプログラマブルプロセッサーで行い、入力データ上で運動し、出力を生成することによって機能を実施してもよい。方法ステップは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（用途特定集積回路）などの特定用途論理回路によって実施してもよく、装置は、これら回路として実装してもよい。

【0089】

コンピュータープログラムを処理するのに適したプロセッサーは、一例として、汎用および特定用途マイクロプロセッサーの双方、および任意の種類のデジタルコンピューターの任意の１つまたは複数のプロセッサーを含む。一般に、プロセッサーは、読取専用メモリーまたはランダムアクセスメモリーまたはこれら双方から命令とデータを受信する。コンピューターの要素は、命令を実行する少なくとも１つのプロセッサーと、命令およびデータを格納する１つまたは複数のメモリーデバイスを含んでもよい。一般に、コンピューターはさらに、データを格納する１つまたは複数の大規模記憶デバイス、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスクを備え、またはこれらと運動可能に連結されて、データを受信または送信するまたは送受信する。コンピュータープログラム命令とデータを格納するのに適した情報担体は、一例として、例えば、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭのような半導体メモリーデバイス、フラッシュメモリーデバイス；例えば、内部ハードディスクやリムーバブルディスクのような磁気ディスク；光磁気ディスク；ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む不揮発性メモリーの全ての形態を含む。プロセッサーとメモリーは、特定用途論理回路内によって補充され、またはその内部に設けてもよい。

【0090】

ユーザーとの相互作用を提供するために、実施形態は、ユーザーに対して情報を表示する表示デバイス、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤまたはLED）モニター、タッチスクリーンディスプレイ、およびキーボード、ならびにユーザがコンピューターに対して入力を提供することができるマウスまたはトラックボールなどのポインティングデバイスを有するコンピューター上で実装してもよい。その他の種類の装置もユーザーとの相互作用を提供するために使用してもよく；例えば、ユーザに対して提供されるフィードバックは、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックなどの感覚フィードバックの任意の形態であってもよく；ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、または触覚入力を含む任意の形態で受信可能である。

【0091】

実施形態は、例えば、データサーバーのようなバックエンドコンポーネントを含む、またはミドルウェアコンポーネント、例えば、アプリケーションサーバーを含む、またはフロントエンドコンポーネント、例えば、実施形態、またはそのようなバックエンド、ミドルウェア、もしくはフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを用いてユーザが相互作用することができる、グラフィカルユーザーインタフェースもしくはウェブブラウザーを有するクライアントコンピューターを含む、コンピューティングシステムで実装してもよい。コンポーネントは、デジタルデータ通信の任意の形式または媒体、例えば、通信ネットワークによって相互接続してもよい。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、例えば、インターネットが挙げられる。

【0092】

いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、対象または個人の顔の動きのミリメートル範囲の精度性能を達成することができる。しかしながら、いくつかの実施形態において、固体物体の速度推定値は、音声および他の生体成分から重要な速度成分を除去するために、多数のサンプルの処理を必要とする。０．０５ｍｍ（５０ミクロン）の振幅を有する５００Ｈｚ振動は、約１６ｃｍ／秒の最大速度（２×π×５００×５Ｅ−５＝０．１５７ｍ／秒）を有する。振動の振幅が、対象または個人の顔の追跡処理に重要ではない距離変化であっても、瞬時速度は重要な場合があり、振動速度は除去してもよい。いくつかの実施形態において、振動速度を除去するには、除去すべき振動の期間よりも著しく長い速度データサンプルの処理と、ノイズまたはバイアスを回避するための配慮を必要とする場合がある。例えば、速度（例えば、Ｚ方向における速度）のノイズは、物体の回転または物体のＺ速度を検出または決定するための能力をもたらすかまたは劣化させることがある。いくつかの実施形態において、振動ノイズまたは速度ノイズは、比較的小さく、その効果を除去するために平均化することができる。

【0093】

上記の実施形態のある特徴を本明細書に記載のように説明してきたが、当業者は多くの修正、置き換え、変更、均等物を思い浮かべるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、実施形態の範囲内にあるものとしてそのような修正および変更の全てを網羅することが意図されていると理解すべきである。それらは、限定としてではなく一例としてのみ提示されており、形態および詳細の種々の変更を行ってもよいと理解すべきである。本明細書に記載の装置および／または方法の任意の部分は、相互排他的な組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。本明細書に記載の実施形態は、記載された異なる実施形態の機能、構成要素、および／または特徴の種々の組み合わせおよび／または２次的組み合わせを含んでもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】