(57)【要約】  背景光が入射した場合においても、目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供する。情報取得装置（１）は、投射光学系（１１）と、ＣＭＯＳイメージセンサ（１２４）を有する受光光学系（１２）と、実測時にＣＭＯＳイメージセンサによって目標領域を撮像したときの撮像画像を複数の補正領域に区分し、補正領域内の各画素の画素値のうち最小の画素値によって当該補正領域内の画素の画素値を補正して補正画像を生成する撮像画像補正部（２１ｂ）と、補正画像に基づいて、目標領域に存在する物体の３次元情報を取得する距離演算部（２１ｃ）とを備える。撮像画像補正部により、撮像画像から背景光が除去され、ＣＭＯＳイメージセンサに背景光が入射するような場合にも、精度よく距離が検出される。
2012147496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置において、
前記目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する投射光学系と、
前記投射光学系に対して所定の距離だけ離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する撮像素子を有する受光光学系と、
実測時に前記撮像素子によって前記目標領域を撮像したときの撮像画像を複数の補正領域に区分し、前記補正領域内の各画素の画素値のうち最小の画素値によって当該補正領域内の画素の画素値を補正して補正画像を生成する補正部と、
前記補正部によって生成された補正画像に基づいて、前記目標領域に存在する物体の３次元情報を取得する情報取得部と、を備える、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報取得装置において、
前記情報取得部は、基準面に前記ドットパターンを照射したときに撮像素子によって撮像される基準ドットパターンを含む撮像画像に複数のセグメント領域を設定し、前記補正画像から前記セグメント領域に対応する対応領域を探索し、探索した前記対応領域の位置に基づいて、前記目標領域に存在する物体の３次元情報を取得する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の情報取得装置において、
前記補正部は、前記補正領域内の各画素の画素値のうち最小の画素値を、当該補正領域内の全ての画素の画素値から減算する処理を含む、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記補正部は、前記ドットパターンのドットが入射しない画素が１つ以上含まれるような大きさに、設定される、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記投射光学系は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記コリメータレンズによって平行光に変換された前記レーザ光を回折によりドットパターンの光に変換する回折光学素子と、を備える、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の情報取得装置を有する物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域に光を投射したときの反射光の状態に基づいて目標領域内の物体を検出する物体検出装置および当該物体検出装置に用いて好適な情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を用いた物体検出装置が種々の分野で開発されている。いわゆる距離画像センサを用いた物体検出装置では、２次元平面上の平面的な画像のみならず、検出対象物体の奥行き方向の形状や動きを検出することができる。かかる物体検出装置では、レーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）から、予め決められた波長帯域の光が目標領域に投射され、その反射光がＣＭＯＳイメージセンサ等の受光素子により受光される。距離画像センサとして、種々のタイプのものが知られている。【０００３】
所定のドットパターンを持つレーザ光を目標領域に照射するタイプの距離画像センサでは、目標領域から反射されたドットパターンをイメージセンサで受光し、イメージセンサ上におけるドットパターンの受光位置に基づいて、三角測量法を用いて、検出対象物体の各部までの距離が検出される（たとえば、非特許文献１）。【０００４】
この方式では、たとえば、レーザ光の照射部から所定の距離の位置に反射平面が配置された状態で、ドットパターンを持つレーザ光が出射され、そのときにイメージセンサ上に照射されたレーザ光のドットパターンがテンプレートとして保持される。そして、実測時にイメージセンサ上に照射されたレーザ光のドットパターンとテンプレートに保持されたドットパターンとが照合され、テンプレート上のドットパターンのセグメント領域が実測時のドットパターン上のどの位置に移動したかが検出される。この移動量に基づいて、各セグメント領域に対応する目標領域の各部までの距離が算出される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】第１９回日本ロボット学会学術講演会（２００１年９月１８−２０日）予稿集、Ｐ１２７９−１２８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成の物体検出装置では、実測時に、ドットパターン以外の光（たとえば、室内照明や太陽光など）が、イメージセンサに入射することが起こり得る。この場合、イメージセンサの出力に、ドットパターン以外の光が背景光として重畳され、テンプレートに保持されたドットパターンとの照合を適正に行えず、検出対象物体の各部までの距離の検出精度が劣化するとの問題が生じる。【０００７】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、背景光が入射した場合においても、目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、光を用いて目標領域の情報を取得する情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、前記目標領域に所定のドットパターンでレーザ光を投射する投射光学系と、前記投射光学系に対して所定の距離だけ離れて並ぶように配置され、前記目標領域を撮像する撮像素子を有する受光光学系と、実測時に前記撮像素子によって前記目標領域を撮像したときの撮像画像を複数の補正領域に区分し、前記補正領域内の各画素の画素値のうち最小の画素値によって当該補正領域内の画素の画素値を補正して補正画像を生成する補正部と、前記補正部によって生成された補正画像に基づいて、前記目標領域に存在する物体の３次元情報を取得する情報取得部と、を備える。【０００９】
本発明の第２の態様は、物体検出装置に関する。本態様に係る物体検出装置は、上記第１の態様に係る情報取得装置を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、背景光が入射した場合においても、目標領域の情報を精度よく取得できる情報取得装置およびこれを搭載する物体検出装置を提供することができる。【００１１】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る物体検出装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る情報取得装置と情報処理装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係る目標領域に対するレーザ光の照射状態とイメージセンサ上のレーザ光の受光状態を示す図である。
【図４】実施の形態に係る基準テンプレートの設定方法を説明する図である。
【図５】実施の形態に係る距離検出方法を説明する図である。
【図６】実施の形態に係る背景光が入射したときの撮像画像およびマッチング結果を示す図である。
【図７】実施の形態に係る撮像画像の補正処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態に係る撮像画像の補正処理を示す図である。
【図９】変更例に係る補正領域の分割例を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る撮像画像の補正後の画像およびマッチング結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態には、所定のドットパターンを持つレーザ光を目標領域に照射するタイプの情報取得装置が例示されている。
【００１４】
まず、図１に本実施の形態に係る物体検出装置の概略構成を示す。図示の如く、物体検出装置は、情報取得装置１と、情報処理装置２とを備えている。テレビ３は、情報処理装置２からの信号によって制御される。
【００１５】
情報取得装置１は、目標領域全体に赤外光を投射し、その反射光をＣＭＯＳイメージセンサにて受光することにより、目標領域にある物体各部の距離（以下、「３次元距離情報」という）を取得する。取得された３次元距離情報は、ケーブル４を介して情報処理装置２に送られる。
【００１６】
情報処理装置２は、たとえば、テレビ制御用のコントローラやゲーム機、パーソナルコンピュータ等である。情報処理装置２は、情報取得装置１から受信した３次元距離情報に基づき、目標領域における物体を検出し、検出結果に基づきテレビ３を制御する。
【００１７】
たとえば、情報処理装置２は、受信した３次元距離情報に基づき人を検出するとともに、３次元距離情報の変化から、その人の動きを検出する。たとえば、情報処理装置２がテレビ制御用のコントローラである場合、情報処理装置２には、受信した３次元距離情報からその人のジェスチャを検出するとともに、ジェスチャに応じてテレビ３に制御信号を出力するアプリケーションプログラムがインストールされている。この場合、ユーザは、テレビ３を見ながら所定のジェスチャをすることにより、チャンネル切り替えやボリュームのＵｐ／Ｄｏｗｎ等、所定の機能をテレビ３に実行させることができる。
【００１８】
また、たとえば、情報処理装置２がゲーム機である場合、情報処理装置２には、受信した３次元距離情報からその人の動きを検出するとともに、検出した動きに応じてテレビ画面上のキャラクタを動作させ、ゲームの対戦状況を変化させるアプリケーションプログラムがインストールされている。この場合、ユーザは、テレビ３を見ながら所定の動きをすることにより、自身がテレビ画面上のキャラクタとしてゲームの対戦を行う臨場感を味わうことができる。
【００１９】
図２は、情報取得装置１と情報処理装置２の構成を示す図である。
【００２０】
情報取得装置１は、光学系として、投射光学系１１と受光光学系１２とを備えている。投射光学系１１と受光光学系１２は、Ｘ軸方向に並ぶように、情報取得装置１に配置される。
【００２１】
投射光学系１１は、レーザ光源１１１と、コリメータレンズ１１２と、アパーチャ１１３と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１１４とを備えている。また、受光光学系１２は、フィルタ１２１と、アパーチャ１２２と、撮像レンズ１２３と、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４とを備えている。この他、情報取得装置１は、回路部の構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、レーザ駆動回路２２と、撮像信号処理回路２３と、入出力回路２４と、メモリ２５を備えている。
【００２２】
レーザ光源１１１は、波長８３０ｎｍ程度の狭波長帯域のレーザ光を出力する。コリメータレンズ１１２は、レーザ光源１１１から出射されたレーザ光を平行光から僅かに広がった光（以下、単に「平行光」という）に変換する。アパーチャ１１３は、レーザ光の光束断面を所定の形状に調整する。
【００２３】
ＤＯＥ１１４は、入射面に回折パターンを有する。この回折パターンによる回折作用により、ＤＯＥ１１４に入射したレーザ光は、ドットパターンのレーザ光に変換されて、目標領域に照射される。回折パターンは、たとえば、ステップ型の回折ホログラムが所定のパターンで形成された構造とされる。回折ホログラムは、コリメータレンズ１１２により平行光とされたレーザ光をドットパターンのレーザ光に変換するよう、パターンとピッチが調整されている。
【００２４】
ＤＯＥ１１４は、コリメータレンズ１１２から入射されたレーザ光を、放射状に広がる略３万個のドットパターンのレーザ光として、目標領域に照射する。ドットパターンの各ドットの大きさは、ＤＯＥ１１４に入射する際のレーザ光のビームサイズに応じたものとなる。ＤＯＥ１１４にて回折されないレーザ光（０次光）は、ＤＯＥ１１４を透過してそのまま直進する。
【００２５】
目標領域から反射されたレーザ光は、フィルタ１２１とアパーチャ１２２を介して撮像レンズ１２３に入射する。
【００２６】
フィルタ１２１は、レーザ光源１１１の出射波長（８３０ｎｍ程度）を含む波長帯域の光を透過し、可視光の波長帯域をカットするバンドパスフィルタである。フィルタ１２１は、８３０ｎｍ近傍の波長帯域のみを透過する狭帯域のフィルタではなく、８３０ｎｍを含む比較的広い波長帯域の光を透過させる安価なフィルタからなっている。
【００２７】
アパーチャ１２２は、撮像レンズ１２３のＦナンバーに合うように、外部からの光に絞りを掛ける。撮像レンズ１２３は、アパーチャ１２２を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ１２４上に集光する。
【００２８】
ＣＭＯＳイメージセンサ１２４は、撮像レンズ１２３にて集光された光を受光して、画素毎に、受光量に応じた信号（電荷）を撮像信号処理回路２３に出力する。ここで、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４は、各画素における受光から高レスポンスでその画素の信号（電荷）を撮像信号処理回路２３に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。ＣＭＯＳイメージセンサ１２４の解像度は、ＶＧＡ（Video Graphics Array）に対応しており、有効画素数は６４０×４８０画素である。
【００２９】
ＣＰＵ２１は、メモリ２５に格納された制御プログラムに従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、ＣＰＵ２１には、レーザ光源１１１を制御するためのレーザ制御部２１ａと、撮像信号処理回路２３によって得られた撮像画像から背景光を除去する撮像画像補正部２１ｂと、３次元距離情報を生成するための距離演算部２１ｃの機能が付与される。
【００３０】
レーザ駆動回路２２は、ＣＰＵ２１からの制御信号に応じてレーザ光源１１１を駆動する。撮像信号処理回路２３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４で生成された各画素の信号（電荷）をライン毎に順次取り込む。そして、取り込んだ信号を順次ＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２３から供給される信号（撮像信号）をもとに、背景光を除去した補正画像を、撮像画像補正部２１ｂによる処理によって生成する。その後、補正画像をもとに、情報取得装置１から検出対象物の各部までの距離を、距離演算部２１ｃによる処理によって算出する。入出力回路２４は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３１】
情報処理装置２は、ＣＰＵ３１と、入出力回路３２と、メモリ３３を備えている。なお、情報処理装置２には、同図に示す構成の他、テレビ３との通信を行うための構成や、ＣＤ−ＲＯＭ等の外部メモリに格納された情報を読み取ってメモリ３３にインストールするためのドライブ装置等が配されるが、便宜上、これら周辺回路の構成は図示省略されている。
【００３２】
ＣＰＵ３１は、メモリ３３に格納された制御プログラム（アプリケーションプログラム）に従って各部を制御する。かかる制御プログラムによって、ＣＰＵ３１には、画像中の物体を検出するための物体検出部３１ａの機能が付与される。かかる制御プログラムは、たとえば、図示しないドライブ装置によってＣＤ−ＲＯＭから読み取られ、メモリ３３にインストールされる。
【００３３】
たとえば、制御プログラムがゲームプログラムである場合、物体検出部３１ａは、情報取得装置１から供給される３次元距離情報から画像中の人およびその動きを検出する。そして、検出された動きに応じてテレビ画面上のキャラクタを動作させるための処理が制御プログラムにより実行される。
【００３４】
また、制御プログラムがテレビ３の機能を制御するためのプログラムである場合、物体検出部３１ａは、情報取得装置１から供給される３次元距離情報から画像中の人およびその動き（ジェスチャ）を検出する。そして、検出された動き（ジェスチャ）に応じて、テレビ３の機能（チャンネル切り替えやボリューム調整、等）を制御するための処理が制御プログラムにより実行される。
【００３５】
入出力回路３２は、情報取得装置１とのデータ通信を制御する。
【００３６】
図３（ａ）は、目標領域に対するレーザ光の照射状態を模式的に示す図、図３（ｂ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４におけるレーザ光の受光状態を模式的に示す図である。なお、同図（ｂ）には、便宜上、目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在するときの受光状態が示されている。
【００３７】
投射光学系１１からは、ドットパターンを持ったレーザ光（以下、このパターンを持つレーザ光の全体を「ＤＰ光」という）が、目標領域に照射される。同図（ａ）には、ＤＰ光の光束領域が実線の枠によって示されている。ＤＰ光の光束中には、ＤＯＥ１１４による回折作用によってレーザ光の強度が高められたドット領域（以下、単に「ドット」という）が、ＤＯＥ１１４による回折作用によるドットパターンに従って点在している。
【００３８】
なお、図３（ａ）では、便宜上、ＤＰ光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。各セグメント領域には、ドットが固有のパターンで点在している。一つのセグメント領域におけるドットの点在パターンは、他の全てのセグメント領域におけるドットの点在パターンと相違する。これにより、各セグメント領域は、ドットの点在パターンをもって、他の全てのセグメント領域から区別可能となっている。
【００３９】
目標領域に平坦な面（スクリーン）が存在すると、これにより反射されたＤＰ光の各セグメント領域は、同図（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上においてマトリックス状に分布する。たとえば、同図（ａ）に示す目標領域上におけるセグメント領域Ｓ０の光は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上では、同図（ｂ）に示すセグメント領域Ｓｐに入射する。なお、図３（ｂ）においても、ＤＰ光の光束領域が実線の枠によって示され、便宜上、ＤＰ光の光束が、マトリックス状に並ぶ複数のセグメント領域に区分されている。
【００４０】
上記距離演算部２１ｃでは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上における各セグメント領域の位置が検出され、検出された各セグメント領域の位置から、三角測量法に基づいて、検出対象物体の各セグメント領域に対応する位置までの距離が検出される。かかる検出手法の詳細は、たとえば、上記非特許文献１（第１９回日本ロボット学会学術講演会（２００１年９月１８−２０日）予稿集、Ｐ１２７９−１２８０）に示されている。
【００４１】
図４は、上記距離検出に用いられる基準テンプレートの生成方法を模式的に示す図である。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、基準テンプレートの生成時には、投射光学系１１から所定の距離Ｌｓの位置に、Ｚ軸方向に垂直な平坦な反射平面ＲＳが配置される。この状態で、投射光学系１１からＤＰ光が所定時間Ｔｅだけ出射される。出射されたＤＰ光は、反射平面ＲＳによって反射され、受光光学系１２のＣＭＯＳイメージセンサ１２４に入射する。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４から、画素毎の電気信号が出力される。出力された画素毎の電気信号の値（画素値）が、図２のメモリ２５上に展開される。なお、以下では、便宜上、メモリ２５に展開された画素値に代えて、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上に照射されたＤＰ光の照射状態をもとに説明を行う。
【００４３】
こうしてメモリ２５上に展開された画素値に基づいて、図４（ｂ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上におけるＤＰ光の照射領域を規定する基準パターン領域が設定される。さらに、この基準パターン領域が、縦横に区分されてセグメント領域が設定される。上記のように、各セグメント領域には、固有のパターンでドットが点在する。よって、セグメント領域の画素値のパターンは、セグメント領域毎に異なっている。なお、各セグメント領域は、他の全てのセグメント領域と同じサイズである。
【００４４】
基準テンプレートは、このようにＣＭＯＳイメージセンサ１２４上に設定された各セグメント領域に、そのセグメント領域に含まれる各画素の画素値を対応付けて構成される。
【００４５】
具体的には、基準テンプレートは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上における基準パターン領域の位置に関する情報と、基準パターン領域に含まれる全画素の画素値と、基準パターン領域をセグメント領域に分割するための情報を含んでいる。基準パターン領域に含まれる全画素の画素値は、基準パターン領域に含まれるＤＰ光のドットパターンに相応するものになる。また、基準パターン領域に含まれる全画素の画素値のマッピング領域をセグメント領域に区分することで、各セグメント領域に含まれる画素の画素値が取得される。なお、基準テンプレートは、さらに、各セグメント領域に含まれる画素の画素値を、セグメント領域毎に保持していても良い。
【００４６】
こうして構成された基準テンプレートは、図２のメモリ２５に、消去不可能な状態で保持される。メモリ２５に保持された基準テンプレートは、投射光学系１１から検出対象物体の各部までの距離を算出する際に参照される。
【００４７】
たとえば、図４（ａ）に示すように距離Ｌｓよりも近い位置に物体がある場合、基準パターン上の所定のセグメント領域Ｓｎに対応するＤＰ光（ＤＰｎ）は、物体によって反射され、セグメント領域Ｓｎとは異なる領域Ｓｎ’に入射する。投射光学系１１と受光光学系１２はＸ軸方向に隣り合っているため、セグメント領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向はＸ軸に平行となる。同図の場合、物体が距離Ｌｓよりも近い位置にあるため、領域Ｓｎ’は、セグメント領域Ｓｎに対してＸ軸正方向に変位する。物体が距離Ｌｓよりも遠い位置にあれば、領域Ｓｎ’は、セグメント領域Ｓｎに対してＸ軸負方向に変位する。
【００４８】
セグメント領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向と変位量をもとに、投射光学系１１からＤＰ光（ＤＰｎ）が照射された物体の部分までの距離Ｌｒが、距離Ｌｓを用いて、三角測量法に基づき算出される。同様にして、他のセグメント領域に対応する物体の部分について、投射光学系１１からの距離が算出される。
【００４９】
かかる距離算出では、基準テンプレートのセグメント領域Ｓｎが、実測時においてどの位置に変位したかを検出する必要がある。この検出は、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ１２４上に照射されたＤＰ光のドットパターンと、セグメント領域Ｓｎに含まれるドットパターンとを照合することによって行われる。
【００５０】
図５は、かかる検出の手法を説明する図である。同図（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上における基準パターン領域の設定状態を示す図、同図（ｂ）は、実測時におけるセグメント領域の探索方法を示す図、同図（ｃ）は、実測されたＤＰ光のドットパターンと、基準テンプレートのセグメント領域に含まれるドットパターンとの照合方法を示す図である。なお、ここでは、セグメント領域が、縦９画素×横９画素で構成されている。
【００５１】
たとえば、同図（ａ）のセグメント領域Ｓ１の実測時における変位位置を探索する場合、同図（ｂ）に示すように、セグメント領域Ｓ１が、範囲Ｐ１〜Ｐ２において、Ｘ軸方向に１画素ずつ送られ、各送り位置において、セグメント領域Ｓ１のドットパターンと、実測されたＤＰ光のドットパターンのマッチング度合いが求められる。この場合、セグメント領域Ｓ１は、基準パターン領域の最上段のセグメント領域群を通るラインＬ１上のみをＸ軸方向に送られる。これは、上記のように、通常、各セグメント領域は、実測時において、基準パターン領域上の位置からＸ軸方向にのみ変位するためである。すなわち、セグメント領域Ｓ１は、最上段のラインＬ１上にあると考えられるためである。このように、Ｘ軸方向にのみ探索を行うことで、探索のための処理負担が軽減される。
【００５２】
なお、実測時には、検出対象物体の位置によっては、セグメント領域が基準パターン領域の範囲からＸ軸方向にはみ出すことが起こり得る。このため、範囲Ｐ１〜Ｐ２は、基準パターン領域のＸ軸方向の幅よりも広く設定される。
【００５３】
上記マッチング度合いの検出時には、ラインＬ１上に、セグメント領域Ｓ１と同じサイズの領域（比較領域）が設定され、この比較領域とセグメント領域Ｓ１との間の類似度が求められる。すなわち、セグメント領域Ｓ１の各画素の画素値と、比較領域の対応する画素の画素値との差分が求められる。そして、求めた差分を比較領域の全ての画素について加算した値Ｒｓａｄが、類似度を示す値として取得される。
【００５４】
たとえば、図５（ｃ）のように、一つのセグメント領域中に、ｍ列×ｎ行の画素が含まれている場合、セグメント領域のｉ列、ｊ行の画素の画素値Ｔ（ｉ，ｊ）と、比較領域のｉ列、ｊ行の画素の画素値Ｉ（ｉ，ｊ）との差分が求められる。そして、セグメント領域の全ての画素について差分が求められ、その差分の総和により、値Ｒｓａｄが求められる。すなわち、値Ｒｓａｄは、次式により算出される。
【００５５】
【数１】
2012147496.tif 000003
【００５６】
値Ｒｓａｄが小さい程、セグメント領域と比較領域との間の類似度が高い。
【００５７】
探索時には、比較領域が、ラインＬ１上を１画素ずつずらされつつ順次設定される。そして、ラインＬ１上の全ての比較領域について、値Ｒｓａｄが求められる。求めた値Ｒｓａｄの中から、閾値より小さいものが抽出される。閾値より小さい値Ｒｓａｄが無ければ、セグメント領域Ｓ１の探索はエラーとされる。そして、抽出されたＲｓａｄの中で最も値が小さいものに対応する比較領域が、セグメント領域Ｓ１の移動領域であると判定される。ラインＬ１上のセグメント領域Ｓ１以外のセグメント領域も、上記と同様の探索が行われる。また、他のライン上のセグメント領域も、上記と同様、そのライン上に比較領域が設定されて、探索が行われる。
【００５８】
こうして、実測時に取得されたＤＰ光のドットパターンから、各セグメント領域の変位位置が探索されると、上記のように、その変位位置に基づいて、三角測量法により、各セグメント領域に対応する検出対象物体の部位までの距離が求められる。
【００５９】
かかる距離検出では、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４上におけるＤＰ光（各ドット位置の光）の分布状態を正確に検出する必要がある。しかしながら、実測時に、ＤＰ光以外の光、たとえば、室内照明や太陽光などが、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４に入射することが起こり得る。この場合、ドットパターン以外の光が背景光としてＣＭＯＳイメージセンサ１２４の撮像画像に写り込み、これにより、ＤＰ光の分布状態を正確に検出できないことが起こり得る。
【００６０】
図６は、背景光がＣＭＯＳイメージセンサ１２４に入射したときの距離の測定例を示す図である。
【００６１】
同図（ａ）は、ドットパターン以外の光が背景光として写り込んだ撮像画像を示す図である。図中、白に近いほど輝度（画素値）が高く、黒に近いほど輝度が低い。撮像画像中央の黒い物体は、黒い試験紙片の画像である。目標領域には、黒い試験紙片以外、物体が存在していない。黒い試験紙片の背後の所定の距離の位置には、平坦なスクリーンが配置されている。
【００６２】
同図（ａ）中には、背景光により認識できなくなっている領域も含め、略３万個のドットが微小な白い点で示されている。図中左中央部分は、非常に明るい背景光が入射しており、円状に白くなっている。この領域は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４が飽和しており（画素の輝度が最大）、ドットによる微小な白い点が認識できなくなっている。また、本画像は、入射した背景光の中心から遠ざかるにつれて、背景光の強度が弱くなっており、徐々に黒が濃くなっている。
【００６３】
同図（ｂ）は、同図（ａ）に示した撮像画像中の破線で囲ったＭａの領域における比較領域の例を模式的に示す図である。同図（ｂ）中、１マスが撮像画像中の１画素を示し、また、黒い丸がＤＰ光のドットを示す。マスの色が濃いほど、背景光の強度が大きい。なお、各比較領域とマッチングされる基準テンプレートのセグメント領域は、あらかじめ、同図（ａ）の背景光がない状態でドットパターンのみが撮像されたものである。
【００６４】
同図（ｂ）中、比較領域Ｔａは、同図（ａ）のＭａ領域中、左端の背景光が強く入射している部分の一領域を示している。
【００６５】
比較領域Ｔａには、背景光が強く入射しており、ドットが入射する位置を含め、全ての画素の輝度値が高くなっている。したがって、比較領域Ｔａは、基準テンプレートのセグメント領域との差分の総和Ｒｓａｄが非常に大きいものとなり、正確なマッチング判定が期待できない。
【００６６】
比較領域Ｔｂは、同図（ａ）のＭａ領域中、背景光が徐々に暗くなっている部分の一領域を示している。
【００６７】
比較領域Ｔｂには、背景光の強度が強い領域と弱い領域が含まれている。この場合、背景光が強い領域の画素の輝度が高く、背景光が弱い領域の画素の輝度は低い。この場合においても、比較領域Ｔｂは、基準テンプレートのセグメント領域との差分の総和Ｒｓａｄが非常に大きいものとなり、正確なマッチング判定が期待できない。
【００６８】
比較領域Ｔｃは、同図（ａ）のＭａ領域中、強度の弱い背景光が一様に入射している部分の一領域を示している。
【００６９】
比較領域Ｔｃには、強度の弱い背景光が一様に入射しているため、全ての画素において輝度が若干上げられる。比較領域Ｔｃの場合、基準テンプレートのセグメント領域との１画素単位の差分は小さいものの、セグメント領域内の全画素の差分の総和Ｒｓａｄは、ある程度、大きいものとなる。よって、この場合も、正確なマッチング判定が行われ難い。
【００７０】
比較領域Ｔｄは、同図（ａ）のＭａ領域中、背景光の影響を受けていない右端の部分の一領域を示している。
【００７１】
比較領域Ｔｄは、背景光の影響を受けていないため、基準テンプレートの比較領域との差分の総和Ｒｓａｄは小さいものとなり、正確なマッチング判定が行われ得る。
【００７２】
同図（ｃ）は、上記検出手法（図５）を用いて、同図（ａ）に示す撮像画像に対しマッチング処理を行って距離を測定したときの測定結果を示す図である。なお、この測定では、上述のマッチング処理において、上記差分の総和値Ｒｓａｄが、全ての比較領域について、閾値を超えてエラーになった場合にも、そのうちの値Ｒｓａｄが最も小さい比較領域をセグメント領域の移動位置として、距離が求められている。同図では、測定された距離が遠いほど黒に近く、測定された距離が近いほど白に近い色が各セグメント領域に対応する位置に示されている。
【００７３】
上記のように、本測定では、目標領域には、黒い試験紙片を含めて、平坦なスクリーンが配置されている。したがって、適正にマッチングが行われた場合、測定結果は、スクリーン全体を等距離と判断するため、一様に黒に近い色となる。これに対し、図６（ｃ）に示す測定結果では、強い背景光が入射された領域とその周りの領域は、白に近い色となっており、誤ったマッチングがなされて、距離が誤測定されている。
【００７４】
同図（ｃ）中、破線で囲ったＤａ領域は、同図（ａ）中のＭａ領域におけるマッチング結果であり、左にいくほど、マッチングが取れておらず、右にいくほど、マッチングが取れていることがわかる。特に、背景光が強く入射した左端の部分（比較領域Ｔａ）だけでなく、背景光が強く入射した位置の周辺の領域（比較領域Ｔｂ、Ｔｃ）まで、広い範囲においてマッチングが取れていないことがわかる。
【００７５】
このように、強い背景光が入射すると、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４が飽和する領域だけではなく、その周辺の領域も、マッチング率が著しく減少する。
【００７６】
したがって、本実施の形態では、背景光の影響を抑え、マッチング率を上昇させるための撮像画像の補正処理が、撮像画像補正部２１ｂによって行われる。
【００７７】
図７ないし図９は、撮像画像の補正処理を説明する図である。
【００７８】
図７（ａ）は、ＣＰＵ２１における撮像処理から距離演算までの処理のフローチャートである。ＣＰＵ２１は、図２に示すレーザ駆動回路２２によりレーザ光を発光し、撮像信号処理回路２３によってＣＭＯＳイメージセンサ１２４から出力された各画素の信号から撮像画像を生成する（Ｓ１０１）。その後、撮像画像補正部２１ｂにより、撮像画像から背景光を除去するための補正処理が行われる（Ｓ１０２）。
【００７９】
その後、距離演算部２１ｃにより、補正された撮像画像を用いて、情報取得装置１から検出対象物の各部までの距離が算出される（Ｓ１０３）。
【００８０】
図７（ｂ）は、同図（ａ）におけるＳ１０２の撮像画像補正処理を示すフローチャートである。
【００８１】
撮像画像補正部２１ｂは、撮像信号処理回路２３によって生成された撮像画像を読込み（Ｓ２０１）、撮像画像を、所定の画素数×画素数の補正領域に分割する（Ｓ２０２）。
【００８２】
図８（ａ）、（ｂ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４で実測された撮像画像と、補正領域の設定状態を示す図である。図８（ｂ）は、図６の比較領域Ｔｂの位置における補正領域の分割例を示す図である。
【００８３】
図８（ａ）に示す如く、ドットパターンが示された撮像画像は、６４０×４８０の画素からなり、撮像画像補正部２１ｂにより、所定の画素数×画素数の補正領域Ｃに分割される。ここで、ＤＯＥ１１４によって作成されたドットの数は略３万であり、撮像画像の総画素数は略３０万である。すなわち、撮像画像の１０画素に対し、略１個のドットが含まれることとなる。したがって、補正領域Ｃを３画素×３画素（総画素数９）の大きさとすると、ドットの影響が受けない画素が、補正領域Ｃ中に少なくとも１つ以上は含まれる可能性が高い。このことから、本実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、撮像画像が、３画素×３画素（総画素数９）の補正領域Ｃごとに分割される。
【００８４】
図７（ｂ）に戻り、撮像画像を補正領域に分割した後、各補正領域内の画素の最小輝度値を算出し（Ｓ２０３）、算出した最小輝度値で当該補正領域内の全画素の輝度値を減算する（Ｓ２０４）。
【００８５】
図８（ｃ）ないし図８（ｅ）は、図８（ｂ）に示した補正領域Ｃ１ないしＣ３における補正処理を説明する図である。同図（ｃ）ないし同図（ｅ）中、左の図は、補正領域の輝度値を明暗で示した図であり、ハッチング濃度が薄いほど、輝度値が高いことを示す。図中の丸は、ドットの照射領域を示す。中央の図は、補正領域の各画素位置の輝度値を数値で示した図であり、輝度値が高いほど数値が大きい。右の図は、補正後の輝度値を数値で示した図である。
【００８６】
同図（ｃ）の左の図を参照して、同図（ｂ）における補正領域Ｃ１には、強度がやや強い背景光が一様に入射しているため、全体の画素の輝度がやや高くなっており、ドットが入射している画素とその画素に隣接した画素の輝度が、さらに高くなっている。
【００８７】
同図（ｃ）の中央の図を参照して、補正領域Ｃ１において、輝度値が一番小さい（輝度値＝８０）の画素には、ドットが入射しておらず、その画素は、ドットに隣接していない。補正領域Ｃ１中の各画素の輝度値のうち最小の輝度値８０で、補正領域Ｃ１内の各画素の輝度値を減算すると、図８（ｃ）の右の図のように、ドットが入射している画素とその画素に隣接している画素以外の画素の輝度値は０となる。これにより、補正領域Ｃ１内の各画素の輝度値に対する背景光の影響が除去される。
【００８８】
同図（ｄ）の左の図を参照して、同図（ｂ）における補正領域Ｃ２には、強度がやや強い背景光と強度が弱い背景光が入射しており、ドットが入射した画素の輝度が一番高く、その画素に隣接した画素の輝度と、背景光がやや強い部分の画素の輝度が同程度となっている。
【００８９】
同図（ｄ）の中央の図を参照して、補正領域Ｃ２において、輝度値が一番小さい（輝度値＝４０）画素には、ドットが入射しておらず、その画素は、ドットに隣接していない。補正領域Ｃ２中の各画素の輝度値のうち最小輝度値４０で、補正領域Ｃ２内の各画素の輝度値を減算すると、図８（ｄ）の右の図のように、背景光が弱い部分の画素の輝度値は０となり、これらの画素の輝度値に対する背景光の影響が除去される。また、これらの画素以外の画素では、ドットが入射する画素以外の画素において、輝度値が低下され、背景光の影響が抑制される。また、ドットが入射する画素においても、背景光の影響が除去される。
【００９０】
同図（ｅ）の左の図を参照して、同図（ｂ）における補正領域Ｃ３には、強度の弱い背景光が一様に入射しているため、全体の画素の輝度値が少し高めとなり、ドットが入射している画素とその画素に隣接した画素は、さらに輝度が高くなっている。
【００９１】
同図（ｅ）の中央の図を参照して、補正領域Ｃ３において、輝度値が一番小さい（輝度値＝４０）の画素には、ドットが入射しておらず、その画素は、ドットに隣接していない。補正領域Ｃ３中の各画素の輝度値のうち最小輝度値４０で、補正領域Ｃ３内の各画素の輝度値を減算すると、図８（ｅ）の右の図のように、ドットが入射している画素とその画素に隣接している画素以外の画素の輝度値は０となり、これらの画素の輝度値に対する背景光の影響が除去される。
【００９２】
図８（ｃ）〜（ｅ）を参照して説明したように、補正領域内の画素の輝度値のうち最小の輝度値で、各画素の輝度値を減算することにより、各画素の輝度値に対する背景光の影響を除去することができる。したがって、このような補正処理を行った後の画素値を用いて、上述のマッチング処理を行うと、差分の総和値Ｒｓａｄに、背景光の輝度値が含まれなくなり、その分、値Ｒｓａｄが小さくなる。
【００９３】
たとえば、図８（ｃ）の中央の図において、輝度値が８０の画素は、背景光が入射しなければ、輝度値がゼロである。したがって、本来的には、この画素と、セグメント領域の対応する画素との間の輝度値の差分は、ゼロでなければならない。しかしながら、図８（ｃ）の中央の図では、背景光のために、この画素の差分が８０となる。このように誤った差分が、全ての画素について加算されると、差分の総和値Ｒｓａｄは、背景光が入射しない場合に比べて、数段大きくなる。その結果、セグメント領域のマッチングがエラーとなる。
【００９４】
これに対し、図８（ｃ）の右の図では、本来輝度値がゼロであるべき６つの画素の輝度値が、全てゼロに補正される。また、輝度値４０の画素も、図８（ｃ）の中央の場合に比べて、輝度値が抑えられる。よって、差分の総和値Ｒｓａｄは、図８（ｃ）の中央の場合に比べて低められ、本来の値に近づく。その結果、セグメント領域のマッチングが適正に行われ得る。
【００９５】
なお、図８（ｄ）の場合のように、補正領域内で、背景光の強度が変わるような場合には、強度の強い背景光が入射する画素の輝度値から当該背景光の影響を完全に除去することはできない。しかしながら、このような場合でも、当該画素の輝度値から、強度が弱い背景光による輝度値が減じられるため、当該画素の輝度値に対する背景光の影響を有る程度除去される。よって、セグメント領域のマッチング精度を高めることができる。
【００９６】
ところで、たとえば、図６（ｂ）の比較領域Ｔｄのように、補正領域Ｃに背景光が入射しない場合は、一番小さい輝度値は０であるため、補正によっても、全ての画素の輝度値は変化しない。よって、このような比較領域Ｔｄに対して上記のような補正処理を行ったとしても、セグメント領域のマッチング処理に影響はない。
【００９７】
また、図６（ｂ）の比較領域Ｔａのように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４が飽和するほどの強度の背景光が補正領域Ｃに一様に入射した場合、全ての画素の輝度値は最大レベル（２５５）となり、補正によって、全ての画素の輝度値は０となる。したがって、このように光強度の背景光がＣＭＯＳイメージセンサ１２４に入射した場合には、上記補正処理を行っても、マッチングを取ることはできない。
【００９８】
このように、撮像画像を所定の画素数×画素数の補正領域Ｃに分割した後、補正領域Ｃ内の最小輝度値で補正領域Ｃ内の全画素を減算することにより、効果的に、背景光を除去することができる。したがって、撮像画像に背景光が入射した領域と入射していない領域が混在していても、同一の閾値で、背景光がない環境下で作成されたセグメント領域とマッチングさせることができる。
【００９９】
なお、本実施の形態では、撮像画像を分割する補正領域Ｃのサイズを３画素×３画素としたが、補正領域Ｃのサイズを他のサイズとすることも可能である。
【０１００】
図９は、補正領域の他の分割例を示す図である。
【０１０１】
同図（ａ）は、撮像画像が、４画素×４画素の補正領域Ｃに分割された場合の補正処理の図である。
【０１０２】
この場合、強度の弱い背景光が入射する画素が、１画素のみ補正領域Ｃａ１内に含まれ、この画素の輝度値が補正領域Ｃａ１内の最小値４０となる。したがって、この１画素以外の画素については、背景光を完全に除去することができず、セグメント領域の対応する画素との差分が大きくなる。
【０１０３】
このように、補正領域Ｃを大きく設定すると、強度の異なる背景光が同一補正領域Ｃ内に含まれやすくなり、背景光の影響を完全に除去できない画素が増加し易い。
【０１０４】
同図（ｂ）は、撮像画像が、２画素×２画素の補正領域Ｃに分割された場合の補正処理の図である。
【０１０５】
この場合、補正領域Ｃｂが小さいため、補正領域Ｃｂ内で背景光が変化する確率が低くなる。このため、補正領域に背景光が一様に入射し易くなり、補正領域内の全ての画素について背景光を完全に除去できる確率が高まる。同図（ｂ）の例では、補正後の全ての画素の輝度値は０となる。
【０１０６】
しかし、補正領域を小さくすると、ドットの密度によっては、複数のドットが一つの補正領域に含まれることが起こり得る。たとえば、同図（ｃ）に示すように、ドットの密度が高くなると、２画素×２画素のような小さい補正領域Ｃｃでは、ドットの影響を受けない画素が１画素も含まれないようなことが起こり得る。この場合、ドットの影響受けた画素の非常に高い輝度値によって、補正領域Ｃｃ内の全画素の輝度値が減算されることとなり、背景光のみを適正に除去することができない。
【０１０７】
このように、補正領域Ｃのサイズは、できるだけ小さい方が背景光の除去において有利であるが、補正領域Ｃ内に、ＤＰ光のドットによる影響を受けない画素が少なくとも１つ含まれる必要がある。すなわち、補正領域Ｃ内に入射するＤＰ光のドットの密度に応じて、補正領域Ｃのサイズが決定される。本実施の形態のように、撮像画像の総画素数が略３０万であり、ＤＯＥ１１４によって作成されるドット数が略３万の場合では、３画素×３画素程度で補正領域Ｃが設定されることが望ましい。
【０１０８】
図７（ｂ）に戻り、以上のようにして、全ての補正領域において、撮像画像の補正処理が完了した後、補正画像をメモリ２５に保存する（Ｓ２０５）。これにより、撮像画像の補正処理が完了する。
【０１０９】
図７（ｂ）の処理によって、撮像画像に背景光が重畳された場合であっても、背景光を除去した補正画像を作成することができる。そして、この補正画像を用いてマッチング処理と距離測定を行うことで、検出対象物体までの距離を精度よく検出することができる。
【０１１０】
図１０は、撮像画像を撮像画像補正部２１ｂにより補正した補正画像を用いて距離検出を行った場合の測定例を示す図である。
【０１１１】
同図（ａ）は、図７、図８に示す処理により図６（ａ）の撮像画像を補正した補正画像である。図中、白に近いほど画素の輝度が高く、黒に近いほど画素の輝度が低い。
【０１１２】
図６（ａ）の撮像画像と比較して、補正画像では、強度の高い背景光による白い領域（輝度が最大）が、補正により、黒くなっている（輝度が０）。便宜上、強度の高い背景光の領域は、図６（ａ）中に一点鎖線で示されている。また、図６（ａ）の撮像画像では、強度の高い背景光から離れるにしたがって、背景光の強度が小さくなり、徐々に薄い黒に近づいたが、補正画像では、背景光が除去され、全体的に一様に黒くなっている。
【０１１３】
同図（ｂ）は、同図（ａ）に示した補正画像中の破線で囲ったＭｂの領域における比較領域の例を模式的に示す図である。同図（ｂ）中、１マスが補正画像中の１画素を示し、また、黒い丸がＤＰ光のドットを示し、マスの色が濃いほど、背景光が強く入射されていることを示す。補正画像のＭｂの領域は、図６（ａ）の撮像画像のＭａの領域に相当するものである。
【０１１４】
比較領域Ｔａは、図６（ｂ）の場合と比較して、強度の強い背景光は除去されているものの、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４が飽和していたため、ＤＰ光のドットの位置を把握することができず、全ての画素において、輝度値が０となっている。したがって、上記検出手法にて、比較領域Ｔａの正確な移動位置を検出することができない。
【０１１５】
比較領域Ｔｂは、図６（ｂ）の場合と比較して、大半の背景光は、除去することができており、残った背景光も弱いものとなっている。したがって、基準テンプレートのセグメント領域と比較領域Ｔｂの差分の総和Ｒｓａｄは、ある程度小さいものとなる。よって、図６（ｂ）の場合よりも、上記検出手法にて、対応するセグメント領域が比較領域Ｔｂに正常にマッチングされ易く、正確な距離が測定され得る。
【０１１６】
比較領域Ｔｃは、図６（ｂ）と比較して、一様に入射されていた強度の弱い背景光が除去されている。したがって、基準テンプレートのセグメント領域と比較領域Ｔｃの差分の総和Ｒｓａｄは小さいものとなり、上記検出手法にて、対応するセグメント領域が比較領域Ｔｃに正常にマッチングされ、正確な距離が測定され得る。
【０１１７】
さらに、比較領域Ｔｄは、背景光の影響を受けておらず、補正によっても、輝度値の変化はない。したがって、図６（ｂ）と同様に、基準テンプレートのセグメント領域と比較領域Ｔｄとの差分の総和Ｒｓａｄは小さいものとなり、上記検出手法にて、対応するセグメント領域が比較領域Ｔｄに正常にマッチングされ、正確な距離が測定され得る。
【０１１８】
同図（ｃ）は、上記検出手法を用いて、同図（ａ）に示す補正画像についてマッチングを行ったときの距離の測定結果である。同図（ｃ）は、図６（ｃ）に対応するものである。
【０１１９】
図１０（ｃ）を参照すると、距離が誤検出された領域が、強い背景光が照射された領域に制限されており、それ以外の領域では、適正に距離が測定されていることが分かる。なお、中央の黒い試験紙片についても距離が得られている。
【０１２０】
同図（ｃ）中、破線で囲ったＤｂ領域は、同図（ａ）中のＭｂ領域におけるマッチング結果であり、同図（ａ）中の黒く塗りつぶされた領域（円形一点鎖線）以外については、ほぼマッチングが取れていることがわかる。
【０１２１】
このように、図１０（ｃ）の測定結果では、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４が飽和している領域以外の領域は、ほぼ一様に黒くなっており、図６（ｃ）と比較して、マッチング率が顕著に改善されたことがわかる。
【０１２２】
以上、本実施の形態によれば、撮像画像補正部２１ｂにより、撮像画像から背景光が除去されるため、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４に背景光が入射するような場合にも、精度よく距離を検出することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態によれば、補正領域内に、ＤＰ光のドットによる影響を受けない画素が１つ以上含まれるように、補正領域のサイズが３画素×３画素に設定されているため、精度よく撮像画像を補正することができる。
【０１２４】
また、本実施の形態によれば、３画素×３画素と補正領域が小さく設定されているため、補正領域内に強度の異なる背景光が含まれる可能性が低く、精度よく撮像画像を補正することができる。
【０１２５】
また、本実施の形態によれば、背景光が入射した領域と入射していない領域が混在していても、図７、図８に示すように撮像画像を補正することにより、画素の輝度値から背景光の成分を除去することができ、背景光が入射したかに拘わらず、値Ｒｓａｄに対して同じ閾値を用いて、距離検出のマッチング処理を行うことができる。
【０１２６】
また、本実施の形態によれば、撮像画像の補正により、背景光を除去することができるため、比較的広い透過波長帯域の光を透過させる安価なフィルタを用いても、精度よく距離検出することができる。
【０１２７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記の他に種々の変更が可能である。
【０１２８】
たとえば、上記実施の形態では、説明の便宜上、ＤＰ光の１つのドットの径の大きさが、撮像画像の１画素程度のものを用いたが、ＤＰ光のドットの径は、撮像画像の１画素に対し、大きくても良いし、小さくても良い。なお、１画素に対して、ＤＰ光のドットの径が大きい場合は、ＤＰ光のドットによる影響を受けない画素が１つ以上含まれるよう、補正領域の大きさを設定する必要がある。すなわち、補正領域のサイズは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４の総画素数とＤＯＥ１１４によって作成されるドット数に加え、ＤＰ光のドット径と撮像画像の１画素のサイズとの比率に応じて、決定される。補正領域は、これらのパラメータから、ＤＰ光のドットによる影響を受けない画素が１つ以上含まれるよう設定される。これにより、上記実施の形態と同様、精度よく撮像画像から背景光を除去することができる。
【０１２９】
また、上記実施の形態では、目標領域に対してドットを略均等に分布させるようなＤＯＥ１１４が用いられたが、たとえば、周辺部のみのドットの密度が大きくなるような不均等な分布のドットパターンを生成するＤＯＥが用いられても良い。この場合、最もドット密度が高い領域に応じて、補正領域のサイズが設定されてもよいし、ドット密度が高い領域とドット密度が低い領域で異なるサイズの補正領域が設定されてもよい。たとえば、ドット密度が高い領域では、大きい補正領域が設定され、ドット密度が低い領域では、小さい補正領域が設定される。これにより、上記実施の形態同様、精度よく撮像画像から背景光を除去することができる。
【０１３０】
また、上記実施の形態では、補正領域のサイズを３画素×３画素としたが、ＤＰ光のドットによる影響を受けない画素が１つ以上あれば、補正領域のサイズを他のサイズとしてもよい。また、補正領域はできるだけ小さい方が望ましいため、上記実施の形態のように、補正領域の形状は、正方形が望ましいが、長方形等、その他の形状であっても良い。
【０１３１】
また、上記実施の形態では、補正領域中の画素の輝度値（画素値）のうち、最も小さい輝度値（画素値）で当該補正領域内の全ての輝度値（画素値）を減算することにより補正画像を生成したが、最小の輝度値（画素値）に所定の係数を乗算した値で補正領域内の輝度値（画素値）を減算する等、最小の輝度値（画素値）に基づく値で補正領域内の輝度値（画素値）を補正するようにしても良い。
【０１３２】
また、上記実施の形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４は、解像度がＶＧＡ（６４０×４８０）に対応するものが用いられたが、ＸＧＡ（１０２４×７６８）、ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）等、その他の解像度に対応するものが用いられても良い。
【０１３３】
また、上記実施の形態では、略３万個のドット数のＤＰ光を生成するＤＯＥ１１４が用いられたが、ＤＯＥによって作成されるドットの数は他の数であってもよい。
【０１３４】
また、上記実施の形態では、隣り合うセグメント領域が互いに重ならないように、セグメント領域が設定されたが、左右に隣り合うセグメント領域が、互いに重なるように、セグメント領域が設定されても良く、また、上下に隣り合うセグメント領域が、互いに重なるように、セグメント領域が設定されても良い。
【０１３５】
また、上記実施の形態では、受光素子として、ＣＭＯＳイメージセンサ１２４を用いたが、これに替えて、ＣＣＤイメージセンサを用いることもできる。さらに、受光光学系１２の構成も、適宜変更可能である。また、情報取得装置１と情報処理装置２は一体化されても良いし、情報取得装置１と情報処理装置２がテレビやゲーム機、パーソナルコンピュータと一体化されても良い。
【０１３６】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  …  情報取得装置
１１  …  投射光学系
１２  …  受光光学系
１１１  …  レーザ光源
１１２  …  コリメータレンズ
１１４  …  ＤＯＥ（回折光学素子）
１２４  …  ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）
２１ｂ…  撮像画像補正部（補正部）
２１ｃ…  距離演算部（情報取得部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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