(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発するように、調光発射装置を制御するステップと、
前記検出すべき目標及び前記背景の画像収集を行うように、複数の画像収集領域が含まれる画像センサを制御し、まず、前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、当該画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得、続いて、再び前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて次の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、次の画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得ることを繰り返して行い、各画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存するステップと、
前記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、前記第１フレームの画像及び前記第２フレームの画像を得るとともに、前記第１フレームの画像及び前記第２フレームの画像を用いて前記検出すべき目標を前記背景と区別するステップとを含む、
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項２】
前記複数の画像収集領域は、前記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の目標検出方法。
【請求項３】
前記第２フレームの画像から前記第１フレームの画像を引いた差分画像によって、前記検出すべき目標を前記背景と区別する、
ことを特徴とする請求項１記載の目標検出方法。
【請求項４】
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発するように、調光発射装置を制御するステップと、
前記検出すべき目標及び前記背景の画像収集を行うように、複数の画像収集領域が含まれる画像センサを制御し、まず、前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、当該画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得、続いて、再び前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて次の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、次の画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得ることを繰り返して行い、各画像収集領域の第１の光強度画像と第２の光強度画像との差分画像をそれぞれ求め、得られた差分画像をそれぞれフレーム差分画像の対応する位置に保存するステップと、
前記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、前記フレーム差分画像を得るとともに、さらに前記フレーム差分画像を用いて前記検出すべき目標を前記背景と区別するステップとを含む、
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項５】
前記複数の画像収集領域は、前記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている、
ことを特徴とする請求項４記載の目標検出方法。
【請求項６】
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発する調光発射装置と、
複数の画像収集領域が含まれ、前記検出すべき目標及び前記背景に対して画像収集を行う画像センサと、
まず、前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、当該画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得、続いて、再び前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて次の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、次の画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得ることを繰り返して行い、各画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存し、さらに、前記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、前記第１フレームの画像及び前記第２フレームの画像を得るとともに、前記第１フレームの画像及び前記第２フレームの画像を用いて前記検出すべき目標を前記背景と区別するように、前記画像センサを制御する制御ユニットとを備えている、
ことを特徴とする目標検出機器。
【請求項７】
前記複数の画像収集領域は、前記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている、
ことを特徴とする請求項６記載の目標検出機器。
【請求項８】
前記第２フレームの画像から前記第１フレームの画像を引いた差分画像によって、前記検出すべき目標を前記背景と区別する、
ことを特徴とする請求項６記載の目標検出機器。
【請求項９】
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発する調光発射装置と、
複数の画像収集領域が含まれ、前記検出すべき目標及び前記背景の画像収集を行う画像センサと、
まず、前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、当該画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得、続いて、再び前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて次の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、次の画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得ることを繰り返して行い、各画像収集領域の第１の光強度画像と第２の光強度画像との差分画像をそれぞれ求め、得られた差分画像をそれぞれフレーム差分画像の対応する位置に保存し、さらに、前記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、前記フレーム差分画像を得るとともに、前記フレーム差分画像を用いて前記検出すべき目標を前記背景と区別するように、前記画像センサを制御する制御ユニットとを備えている、
ことを特徴とする目標検出機器。
【請求項１０】
前記複数の画像収集領域は、前記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている、
ことを特徴とする請求項９記載の目標検出機器。
【請求項１１】
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発する調光発射装置と、
複数の画像収集領域が含まれ、前記検出すべき目標及び前記背景の画像収集を行う画像センサと、
まず、前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、当該画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得、続いて、再び前記第１の光強度及び前記第２の光強度のそれぞれにおいて次の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、次の画像収集領域の第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るように、前記画像センサを制御する制御ユニットとを備えている、
ことを特徴とする画像収集装置。
【請求項１２】
前記制御ユニットは、さらに前記第１の光強度画像及び前記第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存する、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像収集装置。
【請求項１３】
前記述制御ユニットは、さらに、前記第１の光強度画像と前記第２の光強度画像との差分画像を形成するとともに、前記差分画像をフレーム差分画像の対応する位置に保存する、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像収集装置。
【請求項１４】
前記複数の画像収集領域は、前記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標検出分野に関して、具体的には、目標検出方法及び機器並びにそれに用いられる画像収集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標検出技術は、これまで画像処理及びコンピュータービジョンにおける重要な研究課題であり、多くの分野に広く用いられている。また、目標検出は、先端的な処理リンクとして、キーテクノロジーかつ難しい問題の１つである。背景における目標が適時に検出されなければ、目標の追跡及び識別などの後続する一連の処理作業が順調に行うことは保証できない。
【０００３】
また、目標検出技術は外部光、特に日光の影響を受けやすいので、目標検出機器は、室外で用いられると、検出目標の背景光が明るくなり、特に日光又は強光の直射を受けるときに、その測定精度が大きな影響を受けることがある。また、検出において、検出すべき目標の揺れ又は移動状態による位置ばらつきは、検出精度に大きな影響を与えることがある。
【０００４】
また、比較的強い光による目標検出に対する妨害を解消するための方法、及び移動目標の検出によるばらつきをなくすための方法は、目標検出システムの実用性を阻害し制約するボトルネック問題及び技術的難題として、解決すべき課題である。現在、この課題は、国内外の専門家に大いに注目され、かつそれを中心として広範囲にわたって徹底的な検討が行われている。本発明は、主としてこの二つの問題点について、解決手段を提案している。
【０００５】
従来、本発明に関連している目標検出技術における日光妨害及び物体移動による影響を解决するための技術的対策には、下記の３つの方法がある。
【０００６】
第１の方法は、フィルター又は日光遮断素子を追加することである。特許文献１は、室外日光下で用いられるライトカーテンを開示している。上記ライトカーテンは、ＩＲレシーバー及びＩＲトランスミッタのそれぞれと接続されているマイクロコントローラを備えている。上記ＩＲレシーバーにおける本体の前側には、可視光を除去してかつ赤外線及び遠赤外線シグナルのみを保持するための遮光部材が取り付けられている。しかしながら、上述の方法は、上記のような問題を徹底的に解决できないとともに、物体移動の目標検出に対する影響を排除できず、また、フィルタリングが感度の低下を引き起こすことがある。したがって、フィルタリングによる感度の低下を相殺するために、システムの送信電力を向上させる必要がある。さらに、システムにフィルター又は遮断素子を追加することは、コストの上昇及び使用上の不便を引き起こすことがある。
【０００７】
第２の方法は、バックグラウンド除去法に基づく目標検出方法である。バックグラウンド除去法の基本的な考え方は、以下の通りである。すなわち、背景における１枚又は複数枚の画像の平均を選定して背景画像とし、その後、現在のフレームと背景の差を求め、さらに求められた差の画像を適当に処理する。得られた画素数が所定の閾値よりも大きい場合に、背景において目標物が存在すると判定できる。このようにして、目標は正確に抽出されることができる。しかしながら、その方法は、背景における照明及び背景物体の移動などの要素による影響を受けやすいので、移動物体の影は検出精度に大きな影響を与えることがある。
【０００８】
第３の方法は、３フレーム差分法（ｔｈｒｅｅ−ｆｒａｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｍｅｔｈｏｄ）である。特許文献２は、デジタル画像処理技術分野に属し、複雑な背景において赤外線画像シーケンスにおける移動目標の検出方法を開示している。すなわち、最初は、赤外線画像シーケンスにおける前のフレーム及び現在のフレームの差分画像と、現在のフレーム及び後のフレームの差分画像とをそれぞれ計算する。次に、その二つの差分画像から変化検出テンプレートをそれぞれ抽出する。その後、二つの変化検出テンプレートの和集合演算を実行し、移動目標テンプレートを得る。最後に、移動目標テンプレートに連結領域のラベルを付け、移動目標を得る。ここで、変化検出テンプレートの抽出方法は、具体的に、柱状図表の両端から中間部に逐次代入する手段で平均値及び分散が含まれる差分画像のノイズパラメーターを推定することによって、最初の変化検出テンプレートを抽出するステップと、小構造ユニットに対して浸食及び膨張が行われた後に演算を実行するとともに、大構造ユニットに対して閉じた演算（ｃｌｏｓｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を実行する形態学的処理方式を採用するステップとを含む。しかしながら、３フレーム差分法は、移動において生じた目標のばらつきを効果的に除去して、かつ移動目標の検出を正確に実行することができるが、強光による妨害の目標検出に対する影響を解決することができない。また、３フレーム差分法は、実行されたアルゴリズムが複雑であって、かつ後期においてノイズを減少させるために、画像に多量の形態学的処理を施す必要がある。
【０００９】
移動目標の検出において、スキャニング時間によって検出された結果に大きな影響を与えることが多い。上記のような検出方法及びその他の検出方法において、一般的に、１フレームの画像をスキャニングするのに約１５ｍｓかかるが、この期間において、移動物体はすでに大きな変位を起こした可能性がある。このようにして、収集された画像及び後期の画像処理には、大きなばらつきが生じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】中国特許出願第２００８２００５２２９９号
【特許文献２】中国特許出願第２００６１００２１０６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、強光の背景において正確に目標物を検出して物体移動によるばらつきを減少させるために、従来技術に存在する、上記システムはコストが高く、構造が複雑であってかつばらつきが大きいという問題について、目標検出方法及び機器並びにそれに用いられる画像収集装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題を解決するための技術的手段は、画像センサを複数の画像収集領域に分け、上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域の１回スキャニングを行い、それらを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るとともに、第１の光強度画像及び第２の光強度画像に基づいて上記検出すべき目標を上記背景と区別することである。
【００１３】
本発明にかかる目標検出方法は、
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発するように、調光発射装置を制御するステップと、
上記検出すべき目標及び上記背景の画像収集を行うように、複数の画像収集領域が含まれる画像センサを制御し、さらに、上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るとともに、上記第１の光強度画像及び上記第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存するステップと、
上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記第１フレームの画像及び上記第２フレームの画像を得るとともに、上記第１フレームの画像及び第２フレームの画像を用いて上記検出すべき目標を上記背景と区別するステップとを含む。
【００１４】
本発明にかかる目標検出方法において、上記複数の画像収集領域は、上記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている。
【００１５】
本発明にかかる目標検出方法において、上記第２フレームの画像から上記第１フレームの画像を引いた差分画像によって、上記検出すべき目標を上記背景と区別する。
【００１６】
また、本発明に提供されているもう１つの目標検出方法は、
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発するように、調光発射装置を制御するステップと、
上記検出すべき目標及び上記背景の画像収集を行うように、複数の画像収集領域が含まれる画像センサを制御し、さらに、上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るとともに、上記第１の光強度画像と上記第２の光強度画像との差分画像を得、さらに、得られた差分画像をフレーム差分画像（ｆｒａｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｍａｇｅ）の対応する位置に保存するステップと、
上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記フレーム差分画像を得るとともに、上記フレーム差分画像を用いて上記検出すべき目標を上記背景と区別するステップとを含む。
【００１７】
本発明にかかるもう１つの目標検出方法において、上記複数の画像収集領域は、上記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている。
【００１８】
また、本発明に提供されている目標検出機器は、
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発する調光発射装置と、
複数の画像収集領域が含まれ、上記検出すべき目標及び上記背景に対して画像収集を行う画像センサと、
上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るとともに、上記第１の光強度画像及び上記第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存し、さらに、上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記第１フレームの画像及び上記第２フレームの画像を得るとともに、上記第１フレームの画像及び第２フレームの画像を用いて上記検出すべき目標を上記背景と区別するように、上記画像センサを制御するための制御ユニットとを備えている。
【００１９】
本発明にかかる目標検出機器において、上記複数の画像収集領域は、上記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている。
【００２０】
本発明にかかる目標検出機器において、上記第２フレームの画像から上記第１フレームの画像を引いた差分画像を用いて、上記検出すべき目標を上記背景と区別する。
【００２１】
また、本発明に提供されているもう１つの目標検出機器は、
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発する調光発射装置と、
複数の画像収集領域が含まれ、上記検出すべき目標及び上記背景に対して画像収集を行う画像センサと、
上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るとともに、上記第１の光強度画像と上記第２の光強度画像との差分画像を得、かつ、得られた差分画像をフレーム差分画像の対応する位置に保存し、さらに、上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記フレーム差分画像を得るとともに、上記フレーム差分画像を用いた上記検出すべき目標を上記背景と区別するように、上記画像センサを制御する制御ユニットとを備えている。
【００２２】
本発明にかかるもう１つの目標検出機器において、上記複数の画像収集領域は、上記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている。
【００２３】
また、本発明に提供されている画像収集装置は、
光強度がそれぞれ異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力が異なる検出すべき目標及び背景に発するための調光発射装置と、
複数の画像収集領域が含まれ、上記検出すべき目標及び上記背景に対して画像収集を行う画像センサと、
上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るように、上記画像センサを制御する制御ユニットとを備えている。
【００２４】
本発明にかかる画像収集装置において、上記制御ユニットは、さらに上記第１の光強度画像及び上記第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存するようになっている。
【００２５】
本発明にかかる画像収集装置において、上記述制御ユニットは、さらに、上記第１の光強度画像と上記第２の光強度画像との差分画像を形成するとともに、上記差分画像をフレーム差分画像の対応する位置に保存するようになっている。
【００２６】
本発明にかかる画像収集装置において、上記複数の画像収集領域は、上記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応して連続的に設けられている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる目標検出方法及び機器並びにそれに用いられる画像収集装置によれば、検出すべき目標と背景とは光パルス信号に対する反射能力が異なるので、検出すべき目標は背景からよく区別されることで、強光の検出すべき目標に対する影響を弱めるという優れた効果がある。同時に、本発明は、領域に区分して連続的にスキャニングすることによって、各領域に対する二回のスキャニングは、お互いの間におけるタイムスロットが小さくなっている。その期間において移動している検出すべき目標は、変位のばらつきが小さくなるので、一般的な画像センサだけで、目標ひいては移動目標を正確に検出することができる。したがって、本発明によって、専門の高速度カメラが必要することなく、コストを大幅低下させ、かつ機器の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本発明にかかる目標検出方法の第１の実施形態のフローチャートである。
【図２】図２は本発明にかかる目標検出方法の第２の実施形態のフローチャートである。
【図３】図３は本発明にかかる目標検出機器又は画像収集装置の構造図である。
【図４ａ】図４ａは本発明にかかる目標検出方法における１つの領域に区分されるスキャニング方法を示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは本発明にかかる目標検出方法におけるもう１つの領域に区分されるスキャニング方法を示す図である。
【図５】図５は本発明にかかる目標検出方法のプロセス図である。
【図６ａ】図６ａは領域に区分されない目標検出結果を示す図である。
【図６ｂ】図６ｂは本発明の目標検出結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる目標検出方法のフローチャートである。図１に示すように、その目標検出方法は、ステップＳ１と、ステップＳ２と、ステップＳ３と、ステップＳ４とを含む。
【００３１】
ステップＳ１において、光強度が異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、前記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発するように、調光発射装置を制御する。反射能力の差は、反射率、距離、又は他の反射能力に影響する要素によるものであると考えられている。本実施形態において、反射能力を向上させるために、検出すべき目標の表面に高性能反光材料の層がコーティングされており、又はアルミメッキされた反射ポリエステルフィルムなどの反射フィルムが直接に貼り付けられている。
【００３２】
ステップＳ２において、上記検出すべき目標及び上記背景に対して画像収集を行うように、複数の画像収集領域が含まれる画像センサを制御し、さらに、上記第１の光強度及び上記第２の光強度においてそれぞれ同一の画像収集領域を連続的に１回スキャニングすることによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得る。
【００３３】
ステップＳ３において、上記第１の光強度画像及び上記第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存すると同時に、スキャニングが完了したかどうかということを検出する。そのスキャニングが完了していない場合には、ステップＳ１に移行して次の領域をスキャニングする。
【００３４】
ステップＳ４において、上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記第１フレームの画像及び上記第２フレームの画像を得るとともに、上記第１フレームの画像及び第２フレームの画像を用いて上記検出すべき目標を上記背景と区別する。
【００３５】
本発明にかかる方法において、検出すべき目標の光パルス信号に対する反射能力が背景の光パルス信号に対する反射能力よりも強い。このため、第１の光強度において結像した検出すべき目標に対する領域の灰度と、第２の光強度において結像した検出すべき目標に対する領域の灰度とは大きく異なっている。しかしながら、２つの光強度において結像した背景に対する領域の灰度差は小さい。ということわけで、例えば上記第２フレームの画像から上記第１フレームの画像を引いた差分画像などの対応する画像特定方法を用いて、上記検出すべき目標を上記背景と区別することができる。
【００３６】
図２は、本発明にかかる目標検出方法の第２の実施形態のフローチャートである。図２に示すように、その目標検出方法は、ステップＳ１０と、ステップＳ２０と、ステップＳ３０と、ステップＳ４０とを含む。これらのステップＳ１０〜Ｓ４０は、それぞれ、第１の実施形態におけるステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ４に対応している。その違いは以下の二つのみである。ステップＳ３０において、上記第１の光強度画像と上記第２の光強度画像との差分画像を計算し、得られた差分画像をフレーム差分画像の対応する位置に保存すると同時に、スキャニングが完了したかどうかということを検出し、そのスキャニングが完了していないときにステップＳ１０に移行して次の領域をスキャニングすることである。さらに、ステップＳ４０において、上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記フレーム差分画像を得るとともに、上記フレーム差分画像を用いて上記検出すべき目標を上記背景と区別することである。
【００３７】
図３に示すように、さらに、本発明は、調光発射装置１０１と、画像センサ１０２と、制御ユニット１０３とを備えている目標検出機器１００を提供する。ここで、調光発射装置１０１は、光強度が異なる第１の光強度及び第２の光強度を有する光パルス信号を、上記光パルス信号に対する反射能力がそれぞれ異なる検出すべき目標及び背景に発することに用いられる。画像センサ１０２は、複数の画像収集領域が含まれ、上記検出すべき目標及び上記背景の画像収集を行うことに用いられる。制御ユニット１０３は、上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るとともに、上記第１の光強度画像及び上記第２の光強度画像をそれぞれ第１フレームの画像及び第２フレームの画像の対応する位置に保存し、さらに、上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記第１フレームの画像及び上記第２フレームの画像を得るとともに、上記第１フレームの画像及び第２フレームの画像を用いて上記検出すべき目標を上記背景と区別するように、上記画像センサを制御することに用いられる。その実施形態の１つにおいて、制御ユニット１０３は、上記第２フレームの画像から上記第１フレームの画像を引いた差分画像によって、上記検出すべき目標を上記背景と区別することができる。
【００３８】
もう１つの実施形態において、目標検出機器１００は、構造が上述の目標検出機器と同じであり、かつ調光発射装置１０１及び画像センサ１０２の機能が上述の機能と同じである。その違いは、制御ユニット１０３は画像センサを制御して、上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて、同一の画像収集領域に対する１回のスキャニングを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るとともに、上記第１の光強度画像と上記第２の光強度画像との差分画像を得ること、得られた差分画像をフレーム差分画像の対応する位置に保存すること、さらに、上記複数の画像収集領域のスキャニングが完了した後、上記フレーム差分画像を得るとともに、上記フレーム差分画像を用いて上記検出すべき目標を上記背景と区別するように、上記画像センサを制御することである。
【００３９】
さらに、本発明は、画像収集装置を提供している。ここで、その画像収集装置は、構造が上述の目標検出機器と同じであり、かつ調光発射装置１０１及び画像センサ１０２の機能が上述の機能と同じである。その違いは、制御ユニット１０３は、上記第１の光強度及び上記第２の光強度のそれぞれにおいて同一の画像収集領域を１回スキャニングし、それらを連続的に行うことによって、第１の光強度画像及び第２の光強度画像を得るように、上記画像センサ１０２を制御することである。
【００４０】
上述の目標検出機器又は画像収集装置は、ともに、目標検出結果又は画像収集結果を汎用コンピューター２００に転送して後続の処理を施すように、データ伝送装置１０４に接続されてもよい。
【００４１】
なお、上述の方法、機器及び装置において、第１の光強度と第２の光強度とは異なっており、かつ第１の光強度と第２の光強度との差によって、画像収集を行うときにその２つの光強度が区別されることができる。後の画像識別を容易にするために、第１の光強度と第２の光強度との差が最大値に達するように、第１の光強度及び第２の光強度の１つはゼロであることが好ましい。本発明の実施形態において、第２の光強度は、第１の光強度よりも大きくなるように選択される。本発明の方法、機器及び装置には、波長が異なる光、例えば赤外光や紫外光などを発する調光発射装置１０１が選択されてもよく、好ましくは赤外光である。本発明の方法、機器及び装置に用いられる画像センサ１０２は、一般的なＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤ画像センサであってもよい。
【００４２】
図４ａ及び図４ｂは、本発明にかかる目標検出方法のうちの二つの領域に区分されるスキャニング方法を示す図である。上述したように、本発明にかかる方法及び機器並びにそれに用いられる画像収集装置における画像センサは、複数の画像収集領域を含む。また、実施形態によって、画像収集領域の区画は異なる可能性がある。本出願において、二つの具体的な区画方法が例示されているが、本発明は、画像収集領域のその区画方式及び数に限られるものではない。その理由は、二つ又は二つ以上の領域を有する場合、その形状にかかわらず、各領域のそれぞれに対して連続的にスキャニングするときの第１の光強度での画像スキャニングと第２の光強度での画像スキャニングとの間の時間差は、先に全ての領域に対して第１の光強度での画像をスキャニングした後、再び全ての領域に対して第２の光強度での画像をスキャニングするときの第１の光強度での画像スキャニングと第２の光強度での画像スキャニングとの間の時間差よりも確実に短い。その結果、前者の方は、検出すべき目標の変位が後者よりも小さくなり、かつ、それに対応するように目標の検出がもっと正確になる。また、画像収集領域の異なる区画及び対応する露光形式について、それに対応する画像センサをカスタマイズすることが必要になる可能性があるかもしれない。
【００４３】
図４ａに示すように、図４ａにおける領域１、２、３、、、は、それぞれ複数の画像収集領域を示している。それらの画像収集領域は、１つの方向に連続的に設けられており、かつ上記画像センサにおける正整数の画素行又は画素列にそれぞれ対応している。例えば、本実施形態において、領域１、２、３、、、は、Ｎ個の画素行又は画素列であり、ここで、そのＮは正整数である。これは、最も簡単な実施方式であり、市販している一般的な画像センサにも適用されている。調光発射装置１０１は、連続的な時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、、、においてそれぞれ第１の光強度、第２の光強度、第１の光強度、、、を順に発する一方、画像センサは、連続的な時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、、、においてそれぞれ領域１、２、３、、、を順にスキャニングする。また、全ての画像収集領域のスキャニングが完了するまで、第１の光強度においてスキャニングされた画像を第１フレームの画像Ｉ１に保存し、かつ第２の光強度においてスキャニングされた画像を第２フレームの画像Ｉ２に保存する。最後に、第２フレームの画像Ｉ２から第１フレームの画像Ｉ１を引いた差分画像は、検出すべき目標画像となっている。このようにして、領域１は２フレームの画像における時間差がＴ２−Ｔ１であり、領域２は２フレームの画像における時間差がＴ４−Ｔ３であり、他の領域も同じようになる。しかも、領域に区分せずにスキャニングする場合、先に第１の光強度において全ての領域をスキャニングした後、再び第２の光強度において全ての領域をスキャニングすると、領域１の２フレームの画像における時間差は、一枚の画像のスキャニングが完了した時間であるＴｍ+１−Ｔ１となっており、ここで、Ｍは領域の数である。当該値はＴ２−Ｔ１の値よりも明らかに大きいので、本発明にかかる方法及び機器は、移動物体の変位ばらつきを減少させることができる。
【００４４】
図４ｂに示すように、図４ｂにおける領域１、２、３、、、は、２つの列に分布している複数の画像収集領域を示している。ここで、領域１、３、５、、、は第１列の領域であり、領域２、４、６、、、は第２列の領域である。調光発射装置１０１は、連続的な時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、、、においてそれぞれ第１の光強度、第２の光強度、第１の光強度、、、を順に発する一方、画像センサは、連続的な時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、、、においてそれぞれ領域１、２、３、、、を順にスキャニングする。また、全ての画像収集領域のスキャニングが完了するまで、第１の光強度においてスキャニングされた画像を第１フレームの画像Ｉ１に保存し、かつ第２の光強度においてスキャニングされた画像を第２フレームの画像Ｉ２に保存する。最後に、第２フレームの画像Ｉ２から第１フレームの画像Ｉ１を引いた差分画像は、検出すべき目標画像となっている。
【００４５】
図５は本発明にかかる目標検出方法のプロセス図である。そのプロセスは以上の通りである。第１フレームの画像Ｉ１及び第２フレームの画像Ｉ２が得られた後、第２フレームの画像Ｉ２から第１フレームの画像Ｉ１を引いた差分画像は、検出すべき目標画像となっている。
【００４６】
なお、以下は注意すべきことである。
【００４７】
（１）図４ａ及び図４ｂに基づいて見ると、Ｉ２−Ｉ１は、実際的に、２フレームの画像における対応する各領域の間で減算した差である。すなわち、Ｉ２−Ｉ１は、画像Ｉ２における領域１から画像Ｉ１における領域１を引いて、画像Ｉ２における領域２から画像Ｉ１における領域２を引いて、他も同じようにする。
【００４８】
（２）Ｎ値の選択については、Ｎ値が小さいほど、スキャニング画素行が小さくなり、領域が小さくなり、２フレームの画像の間のタイムスロットが短くなり、かつ物体移動によるオフセット誤差が小さくなると同時に、画像の品質がやや悪化することがある。したがって、実際の応用において、Ｎ値の選択は、画像品質の向上及び物体移動によるオフセット誤差の減少という２つの要素を比較して考える必要がある。その２つの要素の間でバランスを取るように、Ｎ値を選択することになる。好ましくは、Ｎ値が１画素行〜７２画素行の範囲にある。より好ましくは、Ｎ値が８である。この場合、８行ごとにスキャニングして一つの領域とし、一枚の４８０＊６８０の画像は、６０領域の間で減算することになる。
【００４９】
図６ａ及び図６ｂは、本発明の目標検出結果と領域に区分されない目標検出結果との対比図である。図６ａは、領域に区分されない従来の画像全体のフレーム差分法による画像収集結果である。図６ａにおいて、破線は検出すべき目標の元の位置を示し、実線は画像スキャニングが完了した後の検出すべき目標の位置を示す。画像全体をスキャニングするのに要する時間は、本発明における１つの領域をスキャニングするのに要する時間よりも大幅に長いので、１フレームの画像スキャニングが完了した後、検出すべき目標は２フレームの画像の間で大きなばらつきを生じることで、検出精度に大きな影響を与えるようになる。図６ｂは、本発明にかかる方法及び機器によりスキャニングされた２フレームの画像を示す。図６ｂにおいて、破線は画像Ｉ１における目標の位置を示し、実線は画像Ｉ２における目標の実際位置を示す。図６ｂから、検出すべき目標のばらつきは、肉眼でほぼ見えない程度小さいことが分かる。
【００５０】
以上の比較によると、本発明にかかる目標検出方法において、検出すべき目標のばらつきが小さいことが分かる。これに対して、従来の画像全体のフレーム差分法では、高価な高速度カメラを用いて、画像に表れるばらつきを最大限度に減少させると同時に画像を収集する結果、実際の応用に大いに制限が生じる。本発明にかかる方法及び機器は、物体移動によるばらつきを徹底的に解决することができるので、一般的な画像センサだけで、非常に優れた検出効果を達成することができ、コストを大幅に削減することができる。
【００５１】
なお、上記の実施形態は、本発明の好ましい実施形態を例示するものだけである。本発明は、その実施形態の詳しい説明に限定されるものではない。当業者は、本発明の技術的手段を改正又は等価的に置き換えを行うことができるということを理解すべきである。本発明の範囲内で実施される全ての等価的な変形及び改良は、依然として本発明の特許請求の範囲に属するべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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