JP5482032B2 - 距離計測装置および距離計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、距離計測装置および距離計測方法に関するものである。

従来より、計測対象までの距離を計測する技術が知られている。このような技術において、乱数を用いて非周期的な投光パターンを生成し、これを投光器により計測対象に照射して、該投光パターンが照射された計測対象を、異なる位置にある基準カメラおよび参照カメラで撮像し、基準カメラと参照カメラで撮像した画像の照射光の対応付け処理を行い、対応付けされた参照カメラと基準カメラの各画素の視差を用いて計測対象までの距離を計測する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−９１２３２号公報

しかしながら、従来技術においては、基準カメラおよび参照カメラの二台のカメラで撮像を行なうものであるため、これら二台のカメラから見た計測対象の向きや、計測対象までの距離に相違が生じてしまうこととなる。そして、従来技術においては、このような相違により、計測対象に照射された投光パターンに、ゆがみや大きさの相違が発生してしまい、結果として、基準カメラと参照カメラで撮像した画像の照射光の対応付けに誤りが発生し、これにより、距離計測精度が低下してしまうという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、計測対象までの距離を適切に計測することができる距離計測装置および距離計測方法を提供することである。

本発明は、計測対象に対して複数の投光ドットからなる投光パターンで光を照射し、前記光が照射された計測対象を撮像することで、前記計測対象までの距離を計測する際に、前記投光パターンを構成する複数の投光ドットを、前記光の光軸と垂直な面上の前記光の照射位置と撮像位置とを結ぶ直線と平行な複数の線であるグリッド線のうち、それぞれ、所定の一対のグリッド線を両端とし、かつ、その両端を画定する各投光グリッド線の組み合わせが、前記複数の投光ドットの間で互いに全て異なるものとなるようにするものとし、該投光ドットの両端を画定するグリッド線の位置、および前記撮像ドットの撮像画面上の位置に基づき、前記撮像ドットと、前記投光ドットとの対応付けを行い、対応付けた撮像ドットおよび投光ドットに基づいて前記計測対象までの距離を計測することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、投光パターンを形成する複数の投光ドットを、それそれ、所定の一対のグリッド線を両端とするものとするため、投光ドットとこれに対応する撮像ドットとの対応付けを行なう際における対応付け精度を向上させることができ、結果として、計測対象までの距離を適切に計測することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る車両１の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態に係る距離計測方法について説明するための図である。 図３は、本実施形態に係る距離計測方法について説明するための図である。 図４は、本実施形態に係る距離計測方法について説明するための図である。 図５は、本実施形態に係る距離計測方法について説明するための図である。 図６は、本実施形態に係る投光パターンの一例を示す図である。 図７は、撮像装置３０に備えられた撮像素子上に配列された撮像画素に蓄積された信号の読み出し処理順序を説明するための図である。 図８は、投光器２０と撮像装置３０との設置位置の関係を説明するための図である。 図９は、投光器２０と撮像装置３０との設置位置の関係を説明するための図である。 図１０は、本実施形態に係る距離計測処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る車両１の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る車両１は、図１に示すように、コントローラ１０、投光器２０、および撮像装置３０を備えている。そして、これらの各構成は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ＬＡＮによって接続され、相互に情報の授受を行うことができるようになっている。

投光器２０は、車両１の前方に向けて、所定の投光パターンで照射光を照射し、車両１前方に存在する計測対象物に光を照射する。投光器２０は、後述するように、光源、および光源の前方に配置された投光パターンスライド２１を少なくとも備えるものである（図２参照）。

撮像装置３０は、撮像画素が複数配列された撮像素子を有し、該撮像素子により輝度画像を撮像し、これを画像データに変換するものである。このような撮像装置３０としては、たとえば、撮像素子として、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを備えたものが挙げられる。

なお、投光器２０および撮像装置３０は、それぞれ、車両１前方に光を照射できるように、または車両１前方を撮像できるように設置すればよく、その設置位置は任意であるが、後述する理由より、撮像装置３０に備えられた撮像素子を構成する撮像画素の配列方向が、投光器２０と撮像装置３０とを結ぶ直線に対して平行となるような方向に設置することが望ましい。

コントローラ１０は、投光器２０および撮像装置３０をコントロールすることにより、車両１前方に存在する計測対象物までの距離を計測するための処理を実行する。コントローラ１０は、本実施形態に係る距離計測処理を実行するためのプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を備える。

ここで、コントローラ１０により実行される具体的な処理について説明する前に、本実施形態に係る距離計測方法について説明する。図２は、本実施形態に係る距離計測方法を説明するための図である。

図２においては、投光器２０の光源からの光が、投光器２０に備えられた投光パターンスライド２１を介して、計測対象物１００ａに照射された場面を示している。投光パターンスライド２１は、投光器２０から照射される照射光のパターン（投光パターン）を設定するために、投光器２０の光源からの光のうち一部を透過させ、一部を遮断するものであり、投光器２０の光源からの光の光軸と垂直となるように配置されている。なお、投光パターンスライド２１により設定される投光パターンは、投光パターンスライド２１上において光を透過させる部分と、光を遮断する部分とからなり、本実施形態では、この光を透過させる部分を「投光ドット」とする。

そして、図２においては、投光パターンを構成する複数の投光ドットのうち、特定の投光ドットを符号「２２ａ」で示し、この投光ドット２２ａに基づく照射光が、計測対象物１００ａに照射された場面を示している。図２に示すように、投光ドット２２ａに基づく照射光は、計測対象物１００ａに照射され、計測対象物１００ａ上において反射ドット１０１ａを生ずることとなる。

一方、本実施形態では、撮像装置３０により、投光ドット２２ａに基づく照射光が投光された計測対象物１００ａを撮像する。そして、図２示すように、撮像装置３０の撮像画面３１上において、計測対象物１００ａ上に発生した反射ドット１０１ａに基づく像が、図２中において符号「１０２ａ」で示したように撮像されることとなる。なお、本実施形態においては、撮像装置３０の撮像画面３１上に撮像された、このような反射ドットに基づく像を、「撮像ドット」とする。

そして、図２に示す場面においては、投光器２０の投光パターンスライド２１上における投光ドット２２ａの位置（すなわち、投光ドット２２ａに基づく照射光の照射方向）と撮像装置３０の撮像画面３１上における撮像ドット１０２ａの位置（すなわち、撮像装置３０上における撮像方向）、および投光器２０と撮像装置３０との幾何学的な位置関係から、三角測量による距離計測を行なうことにより、車両１から計測対象物１００ａまでの距離の計測が可能となる。

なお、図２においては、単純化のために、単一の投光ドット２２ａおよびこれに基づく撮像ドット１０２ａのみを示したものであり、そのため、図２に示す場面においては、撮像ドット１０２ａが、投光ドット２２ａに対応するものであることが明確に理解できる。しかしながら、単純化して示した例である図２の場合とは異なり、本実施形態の投光器２２により照射される光の投光パターンは、複数の投光ドットを含むものであり、これに対応する反射ドットおよび撮像ドットも複数となるため、これらを対応付けることが必要となる。以下、本実施形態における、投光ドットと、これに対応する反射ドットおよび撮像ドットとの対応付け方法について、説明する。

図３は、本実施形態に係る距離計測方法について説明するための図であり、図３においては、投光器２０(投光パターンスライド２１)からの距離がそれぞれ異なる複数の計測対象物１００ａ，１００ａ’，１００ａ’’に、投光ドット２２ａに基づく照射光が、それぞれ照射された場面を示している。

図３に示すように、投光ドット２２ａに基づく照射光が、計測対象物１００ａに照射された場合には、上述の図２の場合と同様に、計測対象物１００ａ上において反射ドット１０１ａが生じ、これが撮像装置３０の撮像画面３１上において、撮像ドット１０２ａとして検出されることとなる。

同様に、投光ドット２２ａに基づく照射光が、計測対象物１００ａ’に照射された場合にも、計測対象物１００ａ’上において反射ドット１０１ａ’が生じ、これが撮像装置３０の撮像画面３１上において、撮像ドット１０２ａ’として検出されることとなる。さらに、投光ドット２２ａに基づく照射光が、計測対象物１００ａ’’に照射された場合にも、計測対象物１００ａ’’上において反射ドット１０１ａ’’が生じ、これが撮像装置３０の撮像画面３１上において、撮像ドット１０２ａ’’として検出されることとなる。

このようにして、図３に示すように、投光器２０(投光パターンスライド２１)からの距離がそれぞれ異なる、計測対象物１００ａ，１００ａ’，１００ａ’’の反射ドット１０１ａ，１０１ａ’，１０１ａ’’に対応する撮像ドット１０２ａ，１０２ａ’，１０２ａ’’は、撮像装置３０の撮像画面３１上の異なる位置に検出されることとなる。しかしその一方で、図３からも明らかなように、これら計測対象物１００ａ，１００ａ’，１００ａ’’の反射ドット１０１ａ，１０１ａ’，１０１ａ’’に対応する撮像ドット１０２ａ，１０２ａ’，１０２ａ’’は、一つの直線Ａ上に並ぶこととなる。すなわち、単一の投光ドット２２ａに基づく照射光に基づく、撮像ドット１０２ａ，１０２ａ’，１０２ａ’’は同一直線上に並ぶこととなるという性質を有している。

そして、このことは、図４に示すように、計測対象物の、投光器２０の投光パターンスライド２１に対する角度が異なり、その結果、計測対象物１００ｂ，１００ｂ’，１００ｂ’’上に生ずる反射ドット１０１ｂ，１０１ｂ’，１０１ｂ’’のサイズが変化した場合でも、同様の傾向となるものである。

加えて、図４に示すように、計測対象物１００ｂ，１００ｂ’，１００ｂ’’上に生ずる反射ドット１０１ｂ，１０１ｂ’，１０１ｂ’’のサイズが変化した場合でも、撮像装置３０の撮像画面３１上に検出される撮像ドット１０２ｂ，１０２ｂ’，１０２ｂ’’の上端位置および下端位置は同一直線上に位置することとなる。すなわち、撮像ドット１０２ｂ，１０２ｂ’，１０２ｂ’’の撮像画面３１上における、上端位置は、図４中において、いずれも符号「３３ｂ」で示す直線上に位置することとなり、一方、下端位置は、いずれも符号「３３ｃ」で示す直線上に位置することとなる。そして、撮像ドット１０２ｂ，１０２ｂ’，１０２ｂ’’の上端位置および下端位置は、投光パターンスライド２１上における投光ドット２２ｂの上端位置（すなわち、符号「２３ｂ」で示す直線上の位置）および下端位置（すなわち、符号「２３ｃ」で示す直線上の位置）に対応するものとなる。すなわち、投光パターンスライド２１上における投光ドットと、これに基づく撮像ドットとは、その上端位置および下端位置が互いに対応するような関係となる。

そのため、本実施形態では、このような性質を利用して、投光パターンスライド２１上に、投光器２０と撮像装置３０とを結ぶ直線と平行な複数の線を、投光グリッド線２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとして設定し、一方で、撮像画面３１上においても、同様に、投光器２０と撮像装置３０とを結ぶ直線と平行な複数の線を、撮像グリッド線３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとして設定し、これらを用いて、投光ドットと撮像ドットとの対応付けを行なうものである。

すなわち、図４に示す場面において、撮像ドット１０２ｂを例示すると、撮像ドット１０２ｂは、その上端が撮像グリッド線３３ｂにより画定され、その下端位置が撮像グリッド線３３ｃにより画定されるものである。そのため、本実施形態では、撮像グリッド線３３ｂ，３３ｃに対応する、投光グリッド線２３ｂ，２３ｃを抽出し、これら投光グリッド線２３ｂ，２３ｃを上下端位置とする投光ドットとして、投光ドット２２ｂを検出することができ、これにより、撮像ドット１０２ｂと投光ドット２２ｂとの間の対応付けを行なうことができる。なお、図４において、撮像グリッド線３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、投光グリッド線２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに、それぞれ対応するものである（後述の図５も同様）。また、図４においては、撮像グリッド線および投光グリッド線を、それぞれ４本とする例を示したが、その本数については特に制限はなく、適宜設定することができる。

また、たとえば、図５に示す場面においては、計測対象物１００ｃ上に生じた反射ドット１０１ｃに対応する、撮像ドット１０２ｃは、その上端が撮像グリッド線３３ａにより画定され、その下端位置が撮像グリッド線３３ｂにより画定されるものである。そして、撮像グリッド線３３ａ，３３ｂに対応する、投光グリッド線２３ａ，２３ｂを上下端位置とする投光ドットは、投光ドット２２ｃであるため、これにより、投光ドット２２ｃが撮像ドット１０２ｃに対応する投光ドットとして検出されることとなる。

同様に、図５に示す場面において、計測対象物１００ｄ上に生じた反射ドット１０１ｄに対応する、撮像ドット１０２ｄは、その上端が撮像グリッド線３３ａにより画定され、その下端位置が撮像グリッド線３３ｃにより画定されるものである。そして、撮像グリッド線３３ａ，３３ｃに対応する、投光グリッド線２３ａ，２３ｃを上下端位置とする投光ドットは、投光ドット２２ｄであるため、これにより、投光ドット２２ｄが撮像ドット１０２ｄに対応する投光ドットとして検出されることとなる。

以上のようにして、本実施形態では、撮像ドットと、投光ドットとの対応付けを行なう。

そして、対応付けされた投光ドット２２ｃの投光パターンスライド２１上における位置（すなわち、投光ドット２２ｃに基づく照射光の照射方向）と撮像ドット３２ｃの撮像画面３１上における位置（すなわち、撮像装置３０上における撮像方向）、および投光器２０と撮像装置３０との幾何学的な位置関係から、三角測量による距離計測を行なうことにより、車両１から計測対象物１００ｃまでの距離の計測が可能となる。同様に、対応付けされた投光ドット２２ｄの投光パターンスライド２１上における位置と撮像ドット３２ｄの撮像画面３１上における位置、および投光器２０と撮像装置３０との幾何学的な位置関係から、三角測量による距離計測を行なうことにより、車両１から計測対象物１００ｄまでの距離の計測が可能となる。

以上のようにして、本実施形態では、計測対象物までの距離の計測を行なう。

そして、図１に戻り、車両１に備えられたコントローラ１０は、上述した対応付け処理および距離計測処理を実行するために、以下に説明する各種機能を備えている。
すなわち、コントローラ１０は、投光器２０による照射光の投光パターンを生成する投光パターン生成機能と、投光器２０に照射光の投光を制御する投光器制御機能と、撮像装置２０により撮像された撮像画像から、計測対象物に生じた反射ドットに基づく像を撮像ドットとして抽出する抽出機能と、抽出機能により抽出された抽出ドットと投光パターンを構成する投光ドットとの対応付けを行なう対応付け機能と、対応付けされた投光ドットと抽出ドットとに基づいて計測対象物までの距離を計測する距離計測機能と、を備える。

コントローラ１０の投光パターン生成機能は、投光器２０に備えられた投光パターンスライド２１を制御するための投光パターンを生成するための機能である。図６に、投光パターン生成機能により設定される投光パターンの一例を示す。図６においては、投光グリッド線が１４本であり、かつ、投光パターンを構成する各投光ドットが、それぞれ異なる組み合わせの投光グリッド線を上端および下端とするものを示している。すなわち、図６に示す例においては、投光パターンを生成する際に、上端位置と下端位置とが全く同じ投光ドットが存在しないように、設定されている。このように、投光パターンを構成する各投光ドットを、それぞれ異なる組み合わせの投光グリッド線を上端および下端を有するものとすることにより、各投光ドットと、撮像装置３０の撮像画面３１上で検出される撮像ドットとを精度良く一対一対応するものとすることができる。

そのため、１４本の投光グリッド線を上からＡ_１，Ａ_２，・・・Ａ_１４とし、各投光ドットの上端を画定する投光グリッド線をＡ_ｎとし、下端を画定する投光グリッド線をＡ_ｍとした場合に、各投光ドットは（Ａ_ｎ，Ａ_ｍ）で特定されることとなる。言い替えれば、（Ａ_ｎ，Ａ_ｍ）が同じとなるものは全く無いこととなる。

コントローラ１０の投光器制御機能は、投光器２０の投光照度の決定および投光器２０の投光動作の制御を行うための機能である。

コントローラ１０の抽出機能は、撮像装置３０により撮像された撮像画像から、投光器２０から照射された照射光の、計測対象物上に生じた反射ドットに基づく像を撮像ドットとして抽出するための機能である。

コントローラ１０の対応付け機能は、抽出機能により抽出された撮像ドットと、投光器２０の投光パターンを構成する投光ドットとの対応付けを行なうための機能である。具体的には、対応付け機能は、撮像ドットの上下端の撮像グリッド線を検出し、これに対応する投光ドットを検出し、これらの対応付けを行う。

たとえば、撮像装置３０の撮像画面３１について、図６に示す例と同様に、１４本の撮像グリッド線を有するものとした場合に、１４本の撮像グリッド線を上からＢ_１，Ｂ_２，・・・Ｂ_１４とし、撮像ドットの上端を画定する撮像グリッド線をＢ_ｘとし、下端を画定する撮像グリッド線をＢ_ｙとした場合に、撮像ドットは（Ｂ_ｘ，Ｂ_ｙ）と表されることとなる。そして、対応付け機能は、（Ａ_ｎ，Ａ_ｍ）で表される各投光ドットのうち、ｘ＝ｎ、ｙ＝ｍであるものを対応する投光ドットであるとして、これらの対応付けを行なう。

コントローラ１０の距離計測機能は、対応付け機能によって、対応付けされた投光ドットと抽出ドットとに基づいて計測対象物までの距離を計測する機能である。具体的には、距離計測機能は、対応付けされた投光ドットの投光パターンスライド２１上における位置（すなわち、投光ドットに基づく照射光の照射方向）と撮像ドットの撮像画面３１上における位置（すなわち、撮像装置３０上における撮像方向）、および投光器２０と撮像装置３０との幾何学的な位置関係から、三角測量による距離計測を行なうことにより、車両１から計測対象物までの距離の計測を行なう。

また、距離計測機能は、撮像画面３１上において検出された各撮像ドットについて、撮像グリッド線に対する角度を算出する。具体的には、距離計測機能は、撮像ドットの上端および下端を画定する撮像グリッド線と、撮像ドットとの接点間を結ぶ線と、撮像グリッド線との角度を算出し、これを撮像グリッド線に対する角度とする。各撮像ドットについて、撮像グリッド線に対する角度を算出することで、各撮像ドットに対応する計測対象物の、撮像グリッド線に対する傾きの検出が可能となる。

以上のように、コントローラ１０は、本実施形態に係る距離計測処理を実行するために、上述した各機能を備えるものである。

次いで、投光器２０および撮像装置３０の設置位置の関係について説明する。図７は、撮像装置３０に備えられた撮像素子上に配列された撮像画素に蓄積された信号の読み出し処理順序を説明するための図である。図７に示すように、撮像装置３０に備えられた撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号は、図７中において（１）で示した位置から順に、図７中に示す矢印の方向に沿って、読み出しが行なわれ、次いで、（２）〜（６）で示した位置から順に、図７中に示す矢印の方向に沿って、読み出しが行なわれる。

そのため、本実施形態では、投光器２０および撮像装置３０の設置位置を、図８に示すように、撮像グリッド線の方向が、撮像装置３０に備えられた撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号の読み取り方向と同じ方向となるように設定する。撮像グリッド線の方向を、撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号の読み取り方向と同じ方向とすることで、撮像ドットは、画像上を上から下の一方向にしか向かわないものとなるため、撮像素子が読み出される上から下向きに連接処理を行うことで、撮像ドットの抽出が可能となる。すなわち、撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号が読み出される毎に処理する逐次処理により連接処理が行えるため、少ない処理負荷で、撮像ドットの抽出を行うことが可能となる。

一方、図９に示すように、投光器２０および撮像装置３０の設置位置を、撮像グリッド線の方向が、撮像装置３０に備えられた撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号の読み取り方向と異なる方向に配置してしまうと、撮像ドットは、画像上を上から下、下から上と様々な方向に向かうこととなってしまうため、撮像ドットの抽出を行なう際の処理負荷が高くなってしまうため、好ましくない。そのため、本実施形態では、図８に示すように、投光器２０および撮像装置３０の設置位置を、撮像グリッド線の方向が、撮像装置３０に備えられた撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号の読み取り方向と同じ方向となるように設定する。

次いで、本実施形態の動作について説明する。図１０は、本実施形態に係る距離計測処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１では、コントローラ１０の投光パターン生成機能により、投光器２０に備えられた投光パターンスライド２１を制御するための複数の投光ドットからなる投光パターンの生成が行なわれ、生成した投光パターンが、投光器２０に送出される。そして、これに基づき、投光器２０に備えられた投光パターンスライド２１に、投光パターン生成機能により生成された投光ドットからなる投光パターンが設定される。

ステップＳ２では、コントローラ１０の投光器制御機能により、投光器２０により照射光を照射させるための信号が送出される。そして、投光器２０により、ステップＳ１で設定された複数の投光ドットからなる投光パターンからなる照射光の照射が開始される。

ステップＳ３では、投光器２０により、複数の投光ドットからなる投光パターンからなる照射光の照射が行なわれた状態において、撮像装置３０により車両１の前方の撮像が行なわれる。そして、撮像装置３０により撮像された画像データは、コントローラ１０に送信される。

ステップＳ４では、コントローラ１０の投光器制御機能により、投光器２０による照射光の照射を終了させるための信号が送出され、投光器２０は、照射光の照射を終了する。

ステップＳ５では、投光器２０により、照射光の照射が行なわれていない状態において、撮像装置３０により車両１の前方の撮像が行なわれる。そして、撮像装置３０により撮像された画像データは、コントローラ１０に送信される。

ステップＳ６では、コントローラ１０の抽出機能より、投光器２０から照射された照射光の、計測対象物上に生じた反射ドットに基づく像を、撮像ドットとして抽出するための処理が行なわれる。具体的には、抽出機能は、ステップＳ３において撮像された投光パターンからなる照射光の照射が行なわれた状態における画像データと、ステップＳ５において撮像された照射光の照射が行なわれていない状態における画像データと、に基づき、これら画像データを構成する各画素の差分を算出し、差分が検出された画素を抽出する。そして、抽出された画素について、画素間連結処理を行なうことで、差分が検出された画素が連続している領域を、反射ドットに基づく像が撮像された領域であると判断し、これを撮像ドットとして抽出する。

ステップＳ７では、コントローラ１０の対応付け機能により、ステップＳ６で抽出された各撮像ドットと、ステップＳ１で設定された投光パターンを構成する投光ドットとの対応付けが行なわれる。具体的には、対応付け機能は、ステップＳ６で抽出された各撮像ドットについて、その上下端を画定する撮像グリッド線の検出を行い、次いで、これに対応する投光ドットを検出することで、これらについて対応付けを行う。

ステップＳ８では、コントローラ１０の距離計測機能により、ステップＳ７において、対応付けされた投光ドットの投光パターンスライド２１上における位置（すなわち、投光ドットに基づく照射光の照射方向）と撮像ドットの撮像画面３１上における位置（すなわち、撮像装置３０上における撮像方向）、および投光器２０と撮像装置３０との幾何学的な位置関係から、三角測量による距離計測を行なうことにより、車両１から計測対象物までの距離の計測が行なわれる。また、この際において、距離計測機能により、撮像画面３１上において検出された各撮像ドットについて、撮像グリッド線に対する角度の算出が行なわれる。

以上のようにして、本実施形態に係る距離計測処理は行われる。

本実施形態においては、計測対象物に対して、複数の投光ドットからなる投光パターンを有する光を照射する際に、投光パターンスライド２１上に、投光器２０と撮像装置３０とを結ぶ直線と平行な複数の線を、投光ドットの上端および下端を画定するための投光グリッド線として設定し、一方で、撮像画面３１上においても、同様に、投光器２０と撮像装置３０とを結ぶ直線と平行な複数の線を、撮像グリッド線として設定し、これらを用いて、投光ドットと撮像ドットとの対応付けを行なうものである。そのため、本実施形態によれば、少ない処理負荷で、投光ドットと撮像ドットとの対応付けを確実に行なうことができ、結果として、計測対象物までの距離の計測を適切に行うことができる。

また、本実施形態によれば、投光パターンを構成する各投光ドットを、それぞれ異なる組み合わせの投光グリッド線を上端および下端を有するものとするため、撮像装置３０の撮像画面３１上で検出される撮像ドットと、各投光ドットとを精度良く一対一対応するものとすることができる。

さらに、本実施形態によれば、図８に示すように、撮像グリッド線の方向が、撮像装置３０に備えられた撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号の読み取り方向と同じ方向となるように設定しているため、撮像素子上に配列された画素に蓄積された信号が読み出される毎に処理する逐次処理により連接処理が行えるため、少ない処理負荷で、距離計測処理を行なうことができる。

加えて、本実施形態によれば、撮像画面３１上において検出された各撮像ドットについて、撮像グリッド線に対する角度の算出を行なうため、各撮像ドットに対応する計測対象物の、撮像グリッド線に対する傾きの検出が可能となる。

なお、上述した実施形態において、投光器２０は本発明の投光手段に、撮像装置３０は本発明の撮像手段に、コントローラ１０の抽出機能は本発明の抽出手段に、コントローラ１０の投光パターン生成機能は本発明の投光パターン生成手段に、コントローラ１０の対応付け機能は本発明の対応付け手段に、コントローラ１０の距離計測機能は本発明の距離計測手段に、それぞれ相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…車両
１０…コントローラ
２０…投光器
３０…撮像装置

Claims (5)

1. 計測対象に所定の投光パターンで光を照射する投光手段と、
   前記計測対象を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像した撮像画像から、前記投光手段により前記計測対象に照射された光が撮像された領域を、撮像ドットとして抽出する抽出手段と、
   前記投光手段の光軸と垂直な面を投光面とし、前記投光面上において、前記投光手段と前記撮像手段とを結ぶ直線と平行な複数の線を投光グリッド線として設定した場合に、前記複数のグリッド線のうち、所定の一対の投光グリッド線を両端とする複数の投光ドットからなるパターンを、前記投光手段により光を照射するための投光パターンとして生成する投光パターン生成手段と、
   前記抽出手段で抽出された撮像ドットの撮像画面上の位置に基づいて、前記撮像ドットと、前記投光ドットとの対応付けを行う対応付け手段と、
   互いに対応付けされた撮像ドットの撮像画面上の位置および投光ドットの投光パターン内の位置と、前記投光手段による照射光の照射方向および前記撮像手段の撮像方向と、に基づいて、前記計測対象までの距離を計測する距離計測手段と、を備え、
   前記投光パターン生成手段は、前記投光パターンを構成する前記複数の投光ドットを、その両端を画定する各投光グリッド線の組み合わせが互いに全て異なるものとなるようにすることを特徴とする距離計測装置。
2. 請求項１に記載の距離計測装置において、
   前記撮像手段の撮像画面上において、前記投光手段と前記撮像手段とを結ぶ直線と平行な複数の線を撮像グリッド線として設定した場合に、
   前記対応付け手段は、前記撮像ドットの両端を画定する一対の撮像グリッド線に対応する、一対の投光グリッド線を抽出し、前記一対の投光グリッド線により画定される投光ドットを検出することで、前記撮像ドットと、前記投光ドットとの対応付けを行うことを特徴とする距離計測装置。
3. 請求項２に記載の距離計測装置において、
   前記撮像手段は、複数の撮像画素からなる撮像素子を備え、
   前記投光グリッド線および撮像グリッド線は、前記撮像素子の撮像画素の読み取り方向と平行となるように設定されることを特徴とする距離計測装置。
4. 請求項２または３に記載の距離計測装置において、
   前記距離計測手段は、前記撮像ドットと、前記撮像ドットの両端を画定する一対の撮像グリッド線との接点間を結ぶ直線を算出し、前記一対の撮像グリッド線に対する、該直線の角度に基づいて、前記計測対象の傾き状態を検出することを特徴とする距離計測装置。
5. 計測対象に複数の投光ドットからなる投光パターンで光を照射し、
   前記光が照射された計測対象を撮像することで、前記計測対象までの距離を計測する距離計測方法であって、
   前記光の光軸と垂直な面である投光面上において、前記光の照射位置と撮像位置とを結ぶ直線と平行な複数の線をグリッド線として設定した場合に、前記投光パターンを構成する複数の投光ドットを、前記複数のグリッド線のうち、それぞれ、所定の一対の投光グリッド線を両端とし、かつ、その両端を画定する各投光グリッド線の組み合わせが、前記複数の投光ドットの間で互いに全て異なるものとなるようにするものとし、前記投光ドットの両端を画定するグリッド線の位置および前記撮像ドットの撮像画面上の位置に基づいて、前記撮像ドットと、前記投光ドットとの対応付けを行い、対応付けた撮像ドットの撮像画面上の位置および投光ドットの投光パターン内の位置と、前記光の照射方向および撮像方向と、に基づいて前記計測対象までの距離を計測する距離計測方法。

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