(57)【要約】      （修正有）【課題】適正に距離情報を取得可能な情報取得装置および物体検出装置を提供する。【解決手段】情報取得装置は、全体のセグメント領域Ｓの、実測ドットパターン上における変位位置を探索し、全体セグメント領域Ｓに対する距離情報を取得する第１の処理ルートを有する（Ｓ１０８〜Ｓ１１２）。また、情報取得装置は、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂの、実測ドットパターン上における変位位置を探索し、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂに対する距離情報を取得する第２の処理ルートを有する（Ｓ１０４〜Ｓ１０７）。ここで、情報取得装置は、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差に基づいて、全体のセグメント領域Ｓと照合される、実測ドットパターン上の比較領域に、異なる距離の位置から反射されたドットが含まれるか否かを判定し、第１の処理ルートと第２の処理ルートの何れかを選択する（Ｓ１０３）。【選択図】図９
2014021017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されたレーザ光を所定のドットパターンで目標領域に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横に離れて並ぶように配置され、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光光学系と、
基準面に前記レーザ光を照射したときに前記受光光学系により撮像された基準ドットパターンと、実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測ドットパターンとに基づいて、前記目標領域に含まれる物体までの距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、を備え、
前記距離取得部は、
前記基準ドットパターンに設定されたセグメント領域の、前記実測ドットパターン上における変位位置を探索し、探索された前記変位位置に基づいて、当該セグメント領域に対する前記距離情報を取得する第１の処理ルートと、
前記セグメント領域が分割された分割セグメント領域の、前記実測ドットパターン上における変位位置を探索し、探索された前記変位位置に基づいて、当該セグメント領域に対する前記距離情報を取得する第２の処理ルートと、を備え、
前記探索の際に前記セグメント領域と照合される、前記実測ドットパターン上の比較領域に、異なる距離の位置から反射されたドットが含まれるか否かを判定するための所定の判定条件が充足されるか否かに基づいて、前記第１の処理ルートと前記第２の処理ルートの何れか一方を選択して前記距離情報を取得する、
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、
前記セグメント領域が、第１の分割セグメント領域と第２の分割セグメント領域に分割され、
前記第２の処理ルートは、前記第１の分割セグメント領域による前記距離情報の取得を、前記第２の分割セグメント領域による前記距離情報の取得よりも優先的に行う、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報取得装置において、
前記距離取得部は、
前記第１および第２の分割セグメント領域のドットと前記実測ドットパターン上のドットとの間のマッチング度合いをそれぞれ演算する第１および第２のマッチング演算部と、
前記第１および第２のマッチング演算部により求めた前記マッチング度合いを加算することにより、前記セグメント領域のドットの実測ドットパターン上のドットと間のマッチング度合いを取得する加算部とを備える、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の情報取得装置において、
前記距離取得部は、前記判定条件として、前記第１の分割セグメント領域の前記実測ドットパターン上における変位位置と、前記第２の分割セグメント領域の前記実測ドットパターン上における変位位置との接近度合いが所定の閾値範囲内にあるかの条件を含み、前記接近度合いが前記閾値範囲内にあるときに、前記第２の処理ルートを選択して、前記距離情報を取得する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の情報取得装置において、
前記距離取得部は、前記判定条件として、前記分割セグメント領域に基づく前記距離情報の取得が適正ではないと判定するための条件を含み、当該条件が満たされた場合に、前
記第２の処理ルートを選択して、前記距離情報を取得する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項６】
請求項２ないし５の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記セグメント領域が、前記第１の分割セグメント領域と前記第２の分割セグメント領域を分割する第１の分割方向と異なる第２の分割方向に、第３のセグメント領域と第４のセグメント領域に分割され、
前記第２の処理ルートは、前記距離情報の取得処理の優先順位を、前記第１の分割セグメント領域、前記第２の分割セグメント領域、第３の分割セグメント領域および第４の分割セグメント領域の順に設定する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の情報取得装置と、
前記距離情報に基づいて、所定の対象物体を検出する物体検出部と、を備える、
ことを特徴とする物体検出装置。
【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、ドットパターンを持つレーザ光の目標領域からの反射光が受光素子によって受光される。そして、受光素子上におけるドット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（検出対象物体上の各ドットの照射位置）までの距離が検出される（たとえば、特許文献１、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３２３７９号公報
【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】
上記物体検出装置では、あらかじめ、目標領域の所定の距離に反射平面が設置され、当該反射平面に照射したドットパターンを撮像した基準ドットパターンがメモリに保持される。この基準ドットパターンと、実動作時に撮像された実測ドットパターンとが照合される。具体的には、基準ドットパターンが所定の大きさのセグメント領域に分割され、当該セグメント領域に含まれるドットの、実測ドットパターン上における位置が、探索される。この探索では、セグメント領域中のドットと実測ドットパターン中のドットとのマッチング度合いが求められる。
【０００７】
しかしながら、実動作時に撮像された実測ドットパターンには、部屋の床や壁等、物体検出装置からの距離が連続して変化するような面によって反射されたドットが含まれ得る。この場合、実測ドットパターンには、複数の距離にある面によって反射されたドットが含まれるため、一つのセグメント領域に対応する領域内に、異なる距離からのドットが含まれ得る。こうなると、セグメント領域中のドットと実測ドットパターン中のドットとのマッチングが不安定となり、距離取得を安定して行い得ない惧れがある。
【０００８】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、距離検出を安定して行うことが可能な情報取得装置および物体検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、情報取得装置に関する。本態様に係る情報取得装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光を所定のドットパターンで目標領域に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横に離れて並ぶように配置され、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する受光光学系と、基準面に前記レーザ光を照射したときに前記受光光学系により撮像された基準ドットパターンと、実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測ドットパターンとに基づいて、前記目標領域に含まれる物体までの距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、を備える。前記距離取得部は、前記基準ドットパターンに設定されたセグメント領域の、前記実測ドットパターン上における変位位置を探索し、探索された前記変位位置に基づいて、当該セグメント領域に対する前記距離情報を取得する第１の処理ルートと、前記セグメント領域が分割された分割セグメント領域の、前記実測ドットパターン上における変位位置を探索し、探索された前記変位位置に基づいて、当該セグメント領域に対する前記距離情報を取得する第２の処理ルートと、を備える。前記距離取得部は、前記探索の際に前記セグメント領域と照合される、前記実測ドットパターン上の比較領域に、異なる距離の位置から反射されたドットが含まれるか否かを判定するための所定の判定条件が充足されるか否かに基づいて、前記第１の処理ルートと前記第２の処理ルートの何れか一方を選択して前記距離情報を取得する。
【００１０】
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と、前記距離情報に基づいて、所定の対象物体を検出する物体検出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、適正に距離情報を取得可能な情報取得装置および物体検出装置を提供することができる。
【００１２】
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】
【００１３】
【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】実施の形態に係る参照パターンの生成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手法を説明する図である。
【図６】実施の形態に係る視差が複数含まれる状況を説明する図である。
【図７】比較例に係る距離取得結果の例を示す図である。
【図８】実施の形態に係る距離取得部の機能ブロックとセグメント領域の分割例を示す図である。
【図９】実施の形態に係る複数視差の有無判定と距離取得の処理にかかるフローチャートである。
【図１０】実施の形態に係る距離取得結果の例を示す図である。
【図１１】実施の形態に係る距離取得の回路ブロックを示す図である。
【図１２】変更例に係る複数視差の有無判定と距離取得の処理にかかるフローチャートである。
【図１３】変更例に係るセグメント領域の分割例を示す図である。
【図１４】変更例に係る複数視差の有無判定と距離取得の処理にかかるフローチャートである。
【図１５】変更例に係る複数視差の有無判定と距離取得の処理にかかるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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に本発明を適用したものである。
【００１５】
まず、図１に本実施の形態に係る物体検出装置１の概略構成を示す。図示の如く、物体検出装置１は、情報取得装置２と、情報処理装置３とを備えている。テレビ４は、情報処理装置３からの信号によって制御される。
【００１６】
情報取得装置２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５を介して情報処理装置３に送られる。
【００１７】
情報処理装置３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３は、情報取得装置２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４を制御する。
【００１８】
たとえば、情報処理装置３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３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３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４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。
【００１９】
また、たとえば、情報処理装置３がゲーム機である場合、情報処理装置３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。
【００２０】
図２は、情報取得装置２と情報処理装置３の構成を示す図である。
【００２１】
情報取得装置２は、光学部の構成として、投射光学系１００と受光光学系２００とを備えている。投射光学系１００と受光光学系２００は、Ｘ軸方向に並ぶように、情報取得装置２に配置される。
【００２２】
投射光学系１００は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、ミラー１３０と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１４０を備えている。また、受光光学系２００は、アパーチャ２１０と、撮像レンズ２２０と、フィルタ２３０と、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０とを備えている。この他、情報取得装置２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。
【００２３】
レーザ光源１１０は、受光光学系２００から離れる方向（Ｘ軸負方向）に波長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１２０は、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光を略平行光に変換する。
【００２４】
ミラー１３０は、コリメータレンズ１２０側から入射されたレーザ光をＤＯＥ１４０に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射する。
【００２５】
ＤＯＥ１４０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、ＤＯＥ１４０に入射したレーザ光は、所定の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。
【００２６】
ＤＯＥ１４０の回折パターンは、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１２０により略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。ＤＯＥ１４０は、ミラー１３０から入射されたレーザ光を、放射状に広がるドットパターンのレーザ光として、目標領域に照射する。
【００２７】
目標領域から反射されたレーザ光は、アパーチャ２１０を介して撮像レンズ２２０に入射する。
【００２８】
アパーチャ２１０は、撮像レンズ２２０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２２０は、アパーチャ２１０を介して入射された光をＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に集光する。フィルタ２３０は、レーザ光源１１０の出射波長（８３０ｎｍ程度）を含む赤外の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。
【００２９】
ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、撮像レンズ２２０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２４０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。
【００３０】
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１１０を制御するためのレーザ制御部２１ａと、３次元距離情報を生成するための距離取得部２１ｂの機能が付与される。
【００３１】
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１１０を駆動する。
【００３２】
撮像信号処理回路２３は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を制御して、所定の撮像間隔で、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０により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、情報取得装置２から検出対象物の各部までの距離を、距離取得部２１ｂ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３とのデータ通信を制御する。
【００３３】
情報処理装置３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３には、同図に示す構成の他、テレビ４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。
【００３４】
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と、物体の動きに応じて、テレビ４の機能を制御するための機能制御部３１ｂ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。
【００３５】
物体検出部３１ａは、情報取得装置２から供給される３次元距離情報から画像中の物体の形状を抽出し、抽出した物体形状の動きを検出する。ここで、物体検出部３１ａは、距離に関する閾値を基に、情報取得装置２から供給される３次元距離情報から物体の平面形状のみを抽出するため、２値化画像を生成する。その後、生成した２値化画像と、メモリ３３に格納された物体形状を抽出するための物体形状抽出テンプレートとの比較を行い、動きの抽出対象となる物体形状と３次元距離情報中の物体形状の中心位置を特定する。物体検出部３１ａは、こうして、特定した物体形状の中心位置の距離情報を、所定時間ごとに追跡することによって、物体の動きを検出する。
【００３６】
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、機能制御部３１ｂは、物体検出部３１ａによって検出された人の動き（ジェスチャ）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を実行する。また、制御プログラムがテレビ４の機能を制御するためのプログラムである場合、機能制御部３１ｂは、物体検出部３１ａから人の動き（ジェスチャ）に応じた信号に基づき、テレビ４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を実行する。
【００３７】
入出力回路３２は、情報取得装置２とのデータ通信を制御する。
【００３８】
投射光学系１００と受光光学系２００は、投射光学系１００の投射中心と受光光学系２００の撮像中心がＸ軸に平行な直線上に並ぶように、Ｘ軸方向に所定の距離をもって並んで設置される。投射光学系１００と受光光学系２００の設置間隔は、情報取得装置２と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。
【００３９】
次に、情報取得装置２による３次元距離情報の取得方法について説明する。
【００４０】
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２４０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、図３（ｂ）には、便宜上、目標領域に平坦な面（スクリーン）とスクリーンの前に人物が存在するときの受光状態が示されている。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、投射光学系１００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。図３（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、ＤＯＥ１４０による回折作用により生成されるドット領域（以下、単に「ドット」という）が、ＤＯＥ１４０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。
【００４２】
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光は、図３（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に分布する。
【００４３】
図３（ｂ）には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上のＤＰ光の全受光領域が破線の枠によって示され、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域に入射するＤＰ光の受光領域が実線の枠によって示されている。ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０がＤＰ光を受光した領域のうち、センサとして信号を出力する領域であり、たとえば、ＶＧＡ（横６４０画素×縦４８０画素）のサイズである。また、同図（ａ）に示す目標領域上におけるＤｔ０の光は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上では、同図（ｂ）に示すＤｔ’０の位置に入射する。スクリーンの前の人物の像は、Ｃ
ＭＯＳイメージセンサ２４０上では、上下左右が反転して撮像される。
【００４４】
ここで、図４、図５を参照して、上記距離検出の方法を説明する。
【００４５】
図４は、上記距離検出手法に用いられる参照パターンの設定方法を説明する図である。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、投射光学系１００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。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２００のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から、撮像有効領域内の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）は、図２のメモリ２５上に展開される。
【００４７】
以下、反射面ＲＳからの反射によって得られた全画素値からなる画像を、「基準画像」、反射面ＲＳを「基準面」と称する。そして、図４（ｂ）に示すように、基準画像上に、「参照パターン領域」が設定される。なお、図４（ｂ）には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の背面側から受光面をＺ軸正方向に透視した状態が図示されている。図５以降の図においても同様である。
【００４８】
こうして設定された参照パターン領域に対して、所定の大きさを有する複数のセグメント領域が設定される。セグメント領域の大きさは、得られる距離情報による物体の輪郭抽出精度、ＣＰＵ２１に対する距離検出の演算量の負荷および後述する距離検出手法によるエラー発生率を考慮して決定される。
【００４９】
図４（ｃ）を参照して、参照パターン領域に設定されるセグメント領域について説明する。なお、図４（ｃ）には、便宜上、各セグメント領域の大きさが横９画素×縦９画素で示され、各セグメント領域の中央の画素が×印で示されている。
【００５０】
セグメント領域は、図４（ｃ）に示すように、隣り合うセグメント領域が参照パターン領域に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に１画素間隔で並ぶように設定される。すなわち、あるセグメント領域は、このセグメント領域のＸ軸方向およびＹ軸方向に隣り合うセグメント領域に対して１画素ずれた位置に設定される。このとき、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、セグメント領域内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。隣り合うセグメント領域の間隔が狭いほど、参照パターン領域内に含まれるセグメント領域の数が多くなり、目標領域の面内方向（Ｘ−Ｙ平面方向）における距離検出の分解能が高められる。
【００５１】
こうして、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における参照パターン領域の位置に関する情報と、参照パターン領域に含まれる全画素の画素値（参照パターン）と、参照パターン領域に対して設定されるセグメント領域の情報が、図２のメモリ２５に記憶される。メモリ２５に記憶されるこれらの情報を、以下、「参照テンプレート」と称する。
【００５２】
図２のＣＰＵ２１は、投射光学系１００から検出対象物体の各部までの距離を算出する際に、参照テンプレートを参照する。ＣＰＵ２１は、距離を算出する際に、参照テンプレートから得られる各セグメント領域内のドットパターンのずれ量に基づいて、物体の各部までの距離を算出する。
【００５３】
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、参照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１００と受光光学系２００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。図４（ａ）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。
【００５４】
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１００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１００からの距離が算出される。かかる算出手法の詳細は、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。
【００５５】
かかる距離算出では、参照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。この検出は、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に照射されたＤＰ光から得られたドットパターンと、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。以下、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の撮像有効領域に照射されたＤＰ光から得られた全画素値からなる画像を、「実測画像」と称する。実測時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域は、基準画像取得時と同様に、たとえば、ＶＧＡ（横６４０画素×縦４８０画素）のサイズである。
【００５６】
図５（ａ）〜（ｅ）は、かかる距離検出の手法を説明する図である。図５（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における基準画像に設定された参照パターン領域を示す図であり、図５（ｂ）は、実測時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の実測画像を示す図であり、図５（ｃ）〜（ｅ）は、実測画像に含まれるＤＰ光のドットパターンと、参照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説明する図である。なお、便宜上、図５（ａ）、（ｂ）には、一部のセグメント領域のみが示されており、図５（ｃ）〜（ｅ）には、各セグメント領域の大きさが、横９画素×縦９画素で示されている。また、図５（ｂ）の実測画像には、便宜上、図４（ｂ）のように、検出対象物体として基準面より前に人物が存在しており、人物の像が写り込んでいることが示されている。
【００５７】
図５（ａ）のセグメント領域Ｓｉの実測時における変位位置を探索する場合、図５（ｂ）に示すように、実測画像上に、セグメント領域Ｓｉに対して探索領域Ｒｉが設定される。探索領域Ｒｉは、Ｘ軸方向に所定の幅を持っている。セグメント領域Ｓｉが探索領域Ｒｉにおいて１画素ずつＸ軸方向に送られ、各送り位置において、セグメント領域Ｓｉのドットパターンと実測画像上のドットパターンとが比較される。以下、実測画像上の各送り位置に対応する領域を、「比較領域」と称する。探索領域Ｒｉには、セグメント領域Ｓｉと同じサイズの比較領域が複数設定され、Ｘ軸方向に隣り合う比較領域は互いに１画素ずれている。
【００５８】
図５（ｄ）では、基準画像上のセグメント領域Ｓｉの画素位置に対応する実測画像上の画素位置（中心画素位置）から、Ｘ軸負方向にｘ画素ずれた位置からＸ軸正方向にｘ画素ずれた範囲（以下、「探索範囲Ｌ０」という）においてセグメント領域Ｓｉが送られるように探索領域Ｒｉが設定されている。
【００５９】
距離検出時には、探索領域Ｒｉにおいてセグメント領域ＳｉをＸ軸方向に１画素ずつ送りながら、各送り位置において、参照テンプレートに記憶されているセグメント領域Ｓｉのドットパターンと、実測画像の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。このようにセグメント領域Ｓｉを探索領域Ｒｉ内においてＸ軸方向にのみ送るのは、上記のように、通常、参照テンプレートにより設定されたセグメント領域のドットパターンは、実測時において、Ｘ軸方向の所定の範囲内でのみ変位するためである。
【００６０】
なお、実測時には、検出対象物体の位置によっては、セグメント領域に対応するドットパターンが実測画像からＸ軸方向にはみ出すことが起こり得る。この場合、セグメント領域に対応するドットパターンは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域内にないため、このセグメント領域については、適正にマッチングを行うことができない。しかし、このような端のセグメント領域以外については、適正にマッチングを行うことができるため、物体の距離検出への影響は少ない。
【００６１】
なお、端の領域についても、適正にマッチングを行う場合には、実測時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域を、基準画像取得時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域よりも、大きくすることができるものを用いれば良い。これにより、実測画像が基準画像よりも大きくなるが、端のセグメント領域についても、適正にマッチングを行うことができる。
【００６２】
上記マッチング度合いの検出時には、まず、参照パターン領域の各画素の画素値と実測画像の各セグメント領域の各画素の画素値の階調数が減少される。たとえば、基準画像および実測画像の画素値が８ビットの階調の場合、０〜２５５の画素値が、０〜１２の画素値に変換される。そして、変換された画素値がメモリ２５に保持される。その後、比較領域とセグメント領域Ｓｉとの間の類似度が求められる。すなわち、セグメント領域Ｓｉ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。
【００６３】
たとえば、図５（ｃ）のように、一つのセグメント領域中に、ｎ列×ｍ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、図５（ｃ）に示す式の値Ｒｓａｄが求められる。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。
【００６４】
こうして、図５（ｄ）に示すように、セグメント領域Ｓｉについて、探索領域Ｒｉの全ての比較領域に対して値Ｒｓａｄが求められる。
【００６５】
図５（ｅ）は、探索領域Ｒｉの各送り位置における値Ｒｓａｄが模式的に示されたグラフである。セグメント領域Ｓｉについて、探索領域Ｒｉの全ての比較領域に対して値Ｒｓａｄが求められると、まず、求めた値Ｒｓａｄの中から、最小値Ｂ１が参照される。次に、求めた値Ｒｓａｄの２番目に小さい値Ｂ２が参照される。２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさが所定の閾値以下であれば、セグメント領域Ｓｉの探索はエラーとされる。他方、２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさが閾値を超える場合、最小値Ｂ１に対応する比較領域Ｃｉがセグメント領域Ｓｉの移動領域と判定される。
【００６６】
たとえば、図５（ｄ）のように、セグメント領域Ｓｉに対応する比較領域Ｃｉは、基準画像上のセグメント領域Ｓｉの画素位置と同位置の実測画像上の画素位置Ｓｉ０よりもＸ軸正方向にα画素ずれた位置で検出される。これは、基準面よりも近い位置に存在する検出対象物体（人物）によって、実測画像上のＤＰ光のドットパターンが基準画像上のセグメント領域Ｓｉ０よりもＸ軸正方向に変位したためである。
【００６７】
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。
【００６８】
このようにして、セグメント領域Ｓ１〜セグメント領域Ｓｎまで全てのセグメント領域について、上記同様のセグメント領域の探索が行われる。
【００６９】
情報取得装置２は、上記のようにして取得された各セグメント領域に対応する検出対象物体までの距離を白から黒の階調で表現された画素値に割り当てた画像として、情報処理装置３に出力する。以下、各セグメント領域に対応する距離を画素値で表現した画像を「距離画像」と称する。上記のように、本実施の形態では、セグメント領域は、基準画像の参照パターン領域に対して、１画素間隔で設定されるため、距離画像は、基準画像と略同様のＶＧＡサイズの解像度（略６４０×略４８０）を有する。
【００７０】
なお、上記のマッチング度合いの検出方法は一例であり、これに限られるものではない。たとえば、上記では、セグメント領域Ｓｉのエラー検出の方法として、値Ｒｓａｄの２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさが用いられたが、全ての比較領域について求めた値Ｒｓａｄの平均値Ｂａと最小値Ｂ１との比（Ｂ１／Ｂａ）が所定の閾値以下のときにエラーと判定する手法が用いられても良く、または、最小値Ｂ１の大きさが所定の閾値以下のときにエラーと判定する手法が用いられても良い。
【００７１】
図６（ａ）は、室内で撮像された実測画像を示す模式図、図６（ｂ）は、投射光学系１００と受光光学系２００をＸ軸方向から見た模式図である。図６（ａ）には、基準面よりも近距離にある床の位置の比較領域Ｃｇと、基準面よりも近距離にある壁の位置の比較領域Ｃｗが示されている。また、図６（ｂ）には、比較領域Ｃｇに対応する床の領域Ｃｇ’が示されている。比較領域Ｃｇ、Ｃｗには、基準画像中のドットの位置が破線の白丸で示されており、実測画像中におけるドットの位置が黒丸で示されている。なお、図６（ｂ）の投射光学系１００と受光光学系２００は、便宜上、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向にずれて示されているが、実際は、Ｘ軸方向に直線状に並んでいる。
【００７２】
図６（ａ）の実測画像では、人物とともに、部屋の天井と、床と、壁が写り込んでいる。比較領域Ｃｇの上半分は、図６（ｂ）の領域Ｃｇ’の上半分（奥側）を撮像したものであり、比較領域Ｃｇの下半分は、領域Ｃｇ’の下半分（手前側）を撮像したものである。ここで、領域Ｃｇ’の手前側（Ｚ軸負側）は奥側（Ｚ軸正側）よりも基準面から離れている。上述したように、物体が基準面から離れるほど、ドットの左右方向（Ｘ軸方向）の変位量は大きくなる。このため、図６（ａ）の実測画像中において、比較領域Ｃｇの下半分に含まれるドットＤｔ２の変位量Ｄ２は、比較領域Ｃｇの上半分に含まれるドットＤｔ１の変位量Ｄ１よりも大きくなる。また、同様に、比較領域Ｃｗの右半分に含まれるドットＤｔ４の変位量Ｄ４は、比較領域Ｃｗの左半分に含まれるドットＤｔ３の変位量Ｄ３よりも大きくなる。
【００７３】
以下、実測時に取得されたドットの、基準画像中の対応する位置からの変位量を視差と称する。また、比較領域内において、視差の差が１画素を超える場合を、複数の視差があるという。
【００７４】
このように、床の位置の比較領域Ｃｇに含まれるドットの変位量は、図６（ａ）中、上側（Ｙ軸負側）ほど小さく、下側（Ｙ軸正側）に近いほど大きくなる。また、壁の位置の比較領域Ｃｗに含まれるドットの変位量は、図６（ａ）中、左側（Ｘ軸負側）ほど小さく、右側（Ｘ軸正側）ほど大きくなる。
【００７５】
床や壁のように、基準面（ＸＹ平面）に対して傾きを有する面の位置に対応する比較領域には、異なる距離の位置から反射されたドットが含まれている。したがって、この場合、探索範囲中の比較領域のうち、セグメント領域に対応する比較領域には、複数の視差が
含まれる可能性がある。
【００７６】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、一つの比較領域に複数の視差が含まれている場合に、所定の大きさのセグメント領域でドットパターンをマッチングする場合の比較例を示す図である。図７（ａ）は、比較例の場合における値Ｒｓａｄの分布例を示すグラフ、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、比較例の場合に得られる距離情報の例を模式的に示す図である。なお、図７（ａ）には、便宜上、正の範囲の横軸のみが示されているが、実際には、図５（ｅ）に示すように、負の範囲の横軸も存在する。また、図７（ｂ）、図７（ｃ）には、距離画像の一部が示されており、一つの升目は、距離画像の一つの画素に対応する。各升目において、黒はエラー、濃いハッチングは遠距離、薄いハッチングは近距離を示している。
【００７７】
比較領域内に複数の視差が含まれる場合に、所定の大きさのセグメント領域で値Ｒｓａｄを算出すると、図７（ａ）に示すように、複数の位置Ｎ１、Ｎ２で値Ｒｓａｄが小さくなる。たとえば、図６（ａ）の手前側の床によって反射されたドットは、図７（ａ）の例では、画素ずれ量８で実測画像のドットとマッチングし、奥側の床によって反射されたドットは、画素ずれ量１０の位置で実測画像のドットとマッチングする。したがって、図７（ａ）のグラフでは、それぞれのマッチングによって得られる値Ｒｓａｄが重畳し、このため、画素ずれ量８と１０の２つの位置で値Ｒｓａｄが小さくなっている。なお、図７（ａ）の例では、位置Ｎ１において、値Ｒｓａｄが最も小さくなっているが、場合によっては、位置Ｎ２において、値Ｒｓａｄが最も小さくなることが起こり得る。
【００７８】
こうなると、実際には、探索方向（Ｘ軸方向）に同距離で連続している床であっても、図７（ｂ）に示すように、奥側の床（遠距離）の距離情報と手前側の床（近距離）の距離情報が、探索方向に混在することが起こり得る。
【００７９】
また、一つの比較領域内に複数の視差が含まれると、比較領域内におけるドットの相対位置にズレが生じるため、比較領域内のドットがセグメント領域内のドットにマッチングし難くなる。たとえば、図７（ａ）の例では、セグメント領域内のドットのうち、値Ｂ２の位置（画素ずれ８）で実測画像のドットとマッチングするドットは、通常、最小値Ｂ１の位置（画素ずれ１０）では、実測画像のドットとマッチングしない。このため、最小値Ｂ１は比較的大きくなり、２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比もかなり小さいものとなる。
【００８０】
こうなると、上述のエラー条件に合致しやすく、図７（ｃ）に示すように、エラーの発生頻度が高くなることも想定される。
【００８１】
このように、探索方向（Ｘ軸方向）に同距離が連続している物体の面において、単一の距離情報が得られない場合、図２の物体検出部３１ａによる物体の形状抽出が適正に行えない惧れがある。また、距離取得のエラーが多数発生する場合も同様である。
【００８２】
そこで、本実施の形態では、比較領域内に複数の視差が含まれる場合には、セグメント領域を分割した領域を用いて実測画像に対する探索を行うように構成されている。
【００８３】
図８（ａ）は、距離取得部２１ｂの機能ブロックを示す図である。図８（ｂ）は、セグメント領域の分割例を示す図である。
【００８４】
なお、図８（ｂ）に示す分割セグメント領域Ｓａが請求項２に記載の第１の分割セグメント領域の一例である。また、分割セグメント領域Ｓｂが請求項２に記載の第２の分割セグメント領域の一例である。
【００８５】
図８（ａ）を参照して、距離取得部２１ｂは、２つのＲｓａｄ演算ブロック２１１ａ、２１１ｂの機能と、視差判定／距離演算ブロック２１２の機能を有している。Ｒｓａｄ演算ブロック２１１ａ、２１１ｂには、メモリ２５から参照テンプレートが、撮像信号処理回路２３から実測画像が入力される。なお、ここでは、セグメント領域Ｓは、１５画素×１５画素の大きさに設定され、参照テンプレートに保持されている。
【００８６】
セグメント領域Ｓは、上記と同様、所定の探索範囲において、各比較領域と照合される。この探索の際、Ｒｓａｄ演算ブロック２１１ａは、図８（ｂ）に示すように、セグメント領域Ｓのうち、１５画素×８画素の上半分の領域（分割セグメント領域Ｓａ）に含まれる画素情報と、実測画像中の画素情報とをマッチングすることにより、値Ｒｓａｄを演算する。また、上記探索の際、Ｒｓａｄ演算ブロック２１１ｂは、セグメント領域Ｓのうち、１５画素×７画素の下半分の領域（分割セグメント領域Ｓｂ）に含まれる画素情報と、実測画像中の画素情報とをマッチングすることにより、値Ｒｓａｄを演算する。以下、分割セグメント領域Ｓａによって演算された値ＲｓａｄをＲｓａ、分割セグメント領域Ｓｂによって演算された値ＲｓａｄをＲｓｂと称する。
【００８７】
視差判定／距離演算ブロック２１２は、Ｒｓａｄ演算ブロック２１１ａ、２１１ｂによって演算された値Ｒｓａ、Ｒｓｂからセグメント領域Ｓに対応する比較領域内に複数の視差が含まれているか否かを判定し、セグメント領域Ｓの分割要否を決定する。そして、視差判定／距離演算ブロック２１２は、分割要否に応じて適正なサイズのセグメント領域によって演算された値Ｒｓａｄを選択する。なお、全体のセグメント領域Ｓが選択される場合、視差判定／距離演算ブロック２１２は、値Ｒｓａと値Ｒｓｂを合算する。値Ｒｓａと値Ｒｓｂを合算した値は、セグメント領域Ｓの全体について取得される値Ｒｓａｄに相当する。以下、値Ｒｓａと値Ｒｓｂを合算した値を、値Ｒｓという。そして、視差判定／距離演算ブロック２１２は、適正なサイズのセグメント領域によって演算された値Ｒｓａｄにより距離情報を取得する。こうして取得された距離情報は、上述の距離画像として、入出力回路２４を介して情報処理装置３に出力される。
【００８８】
図９は、複数視差の有無判定と距離取得の処理を示すフローチャートである。この処理は、図２のＣＰＵ２１の距離取得部２１ｂにおける機能によって行われる。
【００８９】
なお、図９に記載の処理フローは、請求項２および４に記載の構成の一例である。
【００９０】
図９を参照して、撮像信号処理回路２３より実測画像が入力されると、ＣＰＵ２１は、まず、メモリ２５から参照テンプレートを参照し、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂについて、値Ｒｓａ、Ｒｓｂを演算する（Ｓ１０１）。そして、ＣＰＵ２１は、値Ｒｓａにおける最小値Ｂａ１の画素ずれ量Ｎａと、値Ｒｓｂにおける最小値Ｂｂ１の画素ずれ量Ｎｂを取得する（Ｓ１０２）。
【００９１】
図１０（ａ）は、分割セグメント領域Ｓａによって演算された値Ｒｓａの分布例を示すグラフ、図１０（ｂ）は、分割セグメント領域Ｓｂによって演算された値Ｒｓｂの分布例を示すグラフである。また、図１０（ｃ）は、値Ｒｓａと値Ｒｓｂを合算した値の分布例を示すグラフである。また、図１０（ｄ）は、本実施の形態の場合に得られる距離情報の例を模式的に示す図である。図１０（ｄ）は、上記比較例における図７（ｂ）、（ｃ）に対応するものである。なお、図１０（ｄ）において、濃いハッチングが遠距離、薄いハッチングが近距離を示している。
【００９２】
図１０（ａ）を参照して、分割セグメント領域Ｓａは、図８（ｂ）に示すセグメント領域Ｓよりも小さいため、分割セグメント領域Ｓａによって得られた値Ｒｓａは、図７（ａ）に比べ、全体的に小さくなっている。また、図７（ａ）では、複数の位置Ｎ１、Ｎ２に
おいて、値Ｒｓａｄが小さくなっていたが、図１０（ａ）では、最小値Ｂａ１の位置Ｎａ（画素ずれ量）においてのみ値Ｒｓａが小さくなっている。
【００９３】
図１０（ｂ）を参照して、分割セグメント領域Ｓｂよって得られた値Ｒｓｂも同様に、図７（ａ）に比べ、全体的に小さくなっている。また、図１０（ｂ）の場合は、最小値Ｂｂ１の位置Ｎｂ（画素ずれ量）においてのみ値Ｒｓｂが小さくなっている。なお、分割セグメント領域Ｓｂは、図８（ｂ）に示すように、分割セグメント領域Ｓａよりもやや小さく設定されているため、図１０（ｂ）の値Ｒｓｂは、図１０（ａ）の値Ｒｓａよりもやや小さい。
【００９４】
したがって、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂの最小値Ｂａ１、Ｂｂ１は、図７（ａ）に比べ、２番目に小さい値Ｂａ２、Ｂｂ２との比が大きくなり易いため、適正にマッチングされ易い。なお、図６（ａ）に示すように、比較領域Ｃｇ内における変位量Ｄ１、Ｄ２の差は、比較的大きい。しかし、本実施の形態では、セグメント領域Ｓが上記のように上下に分割されるため、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂに対応する比較領域内におけるドットの変位量（視差）の差は、セグメント領域Ｓに対応する比較領域内のドットの変位量（視差）の差よりも数段小さく、精々、０画素〜１画素程度である。したがって、分割セグメントＳａ、Ｓｂに対する値Ｒｓａ、Ｒｓｂの演算においては、ドットの変位量（視差）の差による影響は軽微である。
【００９５】
図９に戻り、ＣＰＵ２１は、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が所定の閾値Ｔｈ１を超え、且つ、所定の閾値Ｔｈ２未満であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。このステップＳ１０３により、床等の探索方向（Ｘ軸方向）に同距離である面によって比較領域内に複数の視差が含まれているかが判定される。すなわち、ステップＳ１０３の判定がＹＥＳである場合に、比較領域内に床等による複数の視差が含まれていると判定される。
【００９６】
比較領域が、床等の面を撮像する領域である場合、上記のように、比較領域の上半分における視差と下半分における視差との差が１画素を超えることが起こり得る。この場合、上半分の分割セグメント領域Ｓａが実測画像にマッチングする位置と、下半分の分割セグメントＳｂが実測画像にマッチングする位置の差も、１画素を超える。したがって、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が１を超える場合、比較領域内に複数の視差が生じているものと想定され得る。このことから、閾値Ｔｈ１は、たとえば、１に設定される。
【００９７】
また、比較領域が、床等の探索方向（Ｘ軸方向）に同距離である面を撮像する領域である場合、比較領域の上半分における視差と下半分における視差との差は、精々、数画素程度で有ると想定され、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値も、精々、数画素程度に留まるものと想定される。画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が、比較的大きい場合、比較領域は、物体と背景の境界等を撮像する領域である可能性があり、あるいは、値Ｒｓａｄの品質が悪いことも想定され得る。したがって、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が比較的大きい場合には、床等の面と同様の処理を適用すべきではないと考えられる。このことから、閾値Ｔｈ２は、たとえば、５に設定される。
【００９８】
画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が閾値Ｔｈ１を超え、且つ、閾値Ｔｈ２未満の場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、上半分の分割セグメント領域Ｓａによって得られた値Ｒｓａのうち、２番目に小さい値Ｂａ２と最小値Ｂａ１の比（Ｂａ２／Ｂａ１）が所定の閾値Ｔαを超えるか否かを判定する（Ｓ１０４）。これにより、値Ｒｓａにより得られる距離値がエラーであるか否かが判定される。
【００９９】
この比（Ｂａ２／Ｂａ１）が閾値Ｔαを超える場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、上半分の分割セグメント領域Ｓａの探索によって得られた画素ずれ量Ｎａに応じた距
離値を情報処理装置３に出力する（Ｓ１０５）。これにより、全体のセグメント領域Ｓに対応する比較領域に複数の視差が含まれる場合であって、上半分のセグメント領域Ｓａの探索結果がエラーでない場合は、必ず、上半分のセグメント領域Ｓａの探索による距離が取得される。
【０１００】
上半分の分割セグメント領域Ｓａの探索結果がエラーと判定されると（Ｓ１０４：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、下半分の分割セグメント領域Ｓｂによって得られた値Ｒｓｂのうち、２番目に小さい値Ｂｂ２と最小値Ｂｂ１の比（Ｂｂ２／Ｂｂ１）が閾値Ｔαを超えるか否かを判定する（Ｓ１０６）。これにより、値Ｒｓｂにより得られる距離値がエラーであるか否かが判定される。
【０１０１】
この比（Ｂｂ２／Ｂｂ１）が閾値Ｔαを超える場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、下半分の分割セグメント領域Ｓｂの探索によって得られた画素ずれ量Ｎｂに応じた距離値を情報処理装置３に出力する（Ｓ１０７）。これにより、全体のセグメント領域Ｓに対応する比較領域で複数の視差が含まれる場合であって、上半分の分割セグメント領域Ｓａの探索がエラーとなる場合は、下半分のセグメント領域Ｓｂの探索による距離が取得される。
【０１０２】
上記比（Ｂｂ２／Ｂｂ１）が閾値Ｔα以下の場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、値Ｒｓａと、値Ｒｓｂを加算し、値Ｒｓを取得する（Ｓ１０８）。そして、ＣＰＵ２１は、値Ｒｓのうち、２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比（Ｂ２／Ｂ１）が閾値Ｔαを超えるか否かを判定する（Ｓ１０９）。値Ｒｓは、図８（ｂ）の全体のセグメント領域Ｓについて求められる値Ｒｓｄと同等の値である。すなわち、図１０（ｃ）に示す値Ｒｓａは、図７（ａ）に示す値Ｒｓａｄと、同等のものとなる。分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂの探索結果がエラーであっても、全体のセグメント領域Ｓによる探索結果がエラーとならないことがあり得る。したがって、ＣＰＵ２１は、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂの探索結果がともにエラーである場合に（Ｓ１０５：ＮＯ）、さらに、全体のセグメント領域Ｓに相当する値Ｒｓによる距離取得の処理を行う。
【０１０３】
２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比が閾値Ｔαを超える場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、値Ｒｓにおける最小値Ｂ１の画素ずれ量Ｎ１を取得する（Ｓ１１０）。そして、ＣＰＵ２１は、値Ｒｓによって得られた画素ずれ量Ｎ１に応じた距離値を情報処理装置３に出力する（Ｓ１１１）。
【０１０４】
２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比が閾値Ｔα以下である場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、エラー値を情報処理装置３に出力する（Ｓ１１２）。なお、エラー値は、通常、距離値として取得され得ない値（たとえば、０）が用いられる。
【０１０５】
画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が閾値Ｔｈ１以下、または、閾値Ｔｈ２以上である場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０９に進め、上記同様、全体のセグメント領域Ｓの探索に相当する距離の取得処理を行う（Ｓ１０９〜Ｓ１１２）。上記のように、Ｓ１０３の判定がＮＯの場合、比較領域は、床等の探索方向（Ｘ軸方向）に同距離である面を撮像する領域ではないと想定される。したがって、この場合には、通常のセグメント領域Ｓを用いた探索と同等の探索が行われ、距離値が取得される。
【０１０６】
以上のようにして、セグメント領域Ｓの探索範囲の比較領域に、複数の視差が含まれるか否かが判定され、その判定結果に応じて、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂまたは、全体のセグメント領域Ｓのいずれかによって、距離取得が行われる。その後、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１１３に進め、次のセグメント領域の処理を行う。こうして、ＣＰＵ２１は、全てのセグメント領域について、複数の視差の有無の判定と、距離取得の処理を繰り返す。
【０１０７】
図９の処理フローによれば、図１０（ｄ）に模式的に示すように、セグメント領域Ｓが、実測画像上において、床や天井等、探索方向に同距離の面を撮像する領域を探索する場合においても、同距離の距離情報を取得することができる。
【０１０８】
すなわち、このような領域が探索される場合、図９のＳ１０３の判定がＹＥＳとなり、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂによる距離取得が行われる。分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂが用いられると、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、Ｒｓａｄの最小値と２番目に小さい値との比が大きくなるため、距離取得がエラーとなりにくい。また、Ｓ１０４の判別ステップにより、分割セグメント領域Ｓａによる距離取得が分割セグメント領域Ｓｂによる距離取得に優先して行われるため、得られた距離情報は、分割セグメント領域Ｓａにより取得された距離値に揃い易くなる。したがって、図１０（ｄ）に模式的に示すように、床や天井等、探索方向に同距離の面を撮像する領域においても、同距離の距離情報を取得することができる。
【０１０９】
なお、セグメント領域Ｓが、実測画像上において、床や天井等の面以外の領域を探索する場合には、図９のＳ１０３の判定がＮＯとなり、通常通り、セグメント領域Ｓを用いた探索が行われる。セグメント領域Ｓは、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂに比べて、含まれるドットの数が多く、ドットのユニーク性が高い。このため、セグメント領域Ｓを用いると、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂを用いる場合に比べて、変位位置の探索精度が高くなり、距離取得の精度が高くなる。よって、床や天井等の面以外の領域を探索する場合に、通常通り、セグメント領域Ｓを用いた探索が行われることで、床や天井等以外の物体の距離情報の精度を高めることができる。
【０１１０】
なお、探索範囲の比較領域に複数の視差が含まれる場合に、上半分の分割セグメント領域Ｓａの探索がエラーとなると、Ｓ１０６、Ｓ１０７の処理が行われ、下半分の分割セグメント領域Ｓｂを用いた距離取得が行われるため、距離値が多少、不連続になることも起こり得る。したがって、このような距離値の不連続をできるだけ抑制するためには、Ｓ１０６、Ｓ１０７の処理を省略し、Ｓ１０４がＮＯと判定された場合、処理をＳ１０８に進め、全体のセグメント領域Ｓによる距離取得を適用した方が望ましい。その一方、この場合には、Ｓ１０８以降の処理においてエラーとなり易いため、エラーの発生をなるべく抑制するためには、図９のように、Ｓ１０６、Ｓ１０７の処理を行い、複数視差が含まれる可能性の低い下半分の分割セグメント領域Ｓｂによる距離取得を適用した方が望ましい。
【０１１１】
また、図９に示す複数視差の判定、距離取得にかかる処理は、図２のＣＰＵ２１の機能により実行されたが、これらの処理が、回路を用いたハードウエア構成により実行されても良い。この場合、図１１に示すように、ハードウエアとして、Ｒｓａｄ演算回路２６と、視差判定／距離演算回路２７が設けられる。
【０１１２】
なお、図１１に記載の構成は、請求項３に記載の構成の一例である。図１１において、Ｒｓａｄ演算ブロック２６ａ、２６ｂが請求項３に記載の第１、第２のマッチング演算部に相当し、加算器２６ｃが請求項３に記載の加算部に相当する。
【０１１３】
図１１を参照して、Ｒｓａｄ演算回路２６は、２つのＲｓａｄ演算ブロック２６ａ、２６ｂと加算器２６ｃを有している。Ｒｓａｄ演算ブロック２６ａ、２６ｂは、図８（ａ）と同様に、値Ｒｓａと、値Ｒｓｂを演算する。加算器２６ｃは、値Ｒｓａと、値Ｒｓｂを加算して、値Ｒｓを演算する。このようにして、Ｒｓａｄ演算回路は、値Ｒｓａ、値Ｒｓｂ、値Ｒｓを演算し、視差判定／距離演算回路２７に出力する。
【０１１４】
視差判定／距離演算回路２７は、図９の処理によって、複数の視差が含まれているか否
かを判定し、セグメント領域Ｓの分割要否を決定する。そして、視差判定／距離演算回路２７は、分割要否に応じて適正なサイズのセグメント領域によって演算された値Ｒｓａｄを選択する。その後、視差判定／距離演算回路２７は、適正なサイズのセグメント領域によって演算された値Ｒｓａｄにより距離情報を取得する。こうして取得された距離情報は、上述の距離画像として、入出力回路２４を介して情報処理装置３に出力される
このように、分割セグメント領域Ｓａ用のＲｓａｄ演算ブロック２６ａと、分割セグメント領域Ｓｂ用のＲｓａｄ演算ブロック２６ｂとが別々に設けられているため、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂの値Ｒｓａ、Ｒｓｂを並列に演算することができる。したがって、情報取得装置２は、全体のセグメント領域Ｓを分割する場合であっても、距離取得の処理を迅速に行うことができる。
【０１１５】
また、加算器２６ｃが設けられているため、全体のセグメント領域Ｓを用いた場合の値Ｒｓは、上半分の分割セグメント領域Ｓａにより求めた値Ｒｓａと、下半分の分割セグメント領域Ｓｂにより求めた値Ｒｓｂとを加算することによって取得できる。したがって、全体のセグメント領域Ｓの値Ｒｓを演算する処理ブロックを省略することができ、処理ブロックの簡素化を図ることができる。
【０１１６】
＜実施の形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、探索される比較領域に複数の視差が含まれる場合に、分割されたセグメント領域を用いて距離取得が行われるため、床や天井等、探索方向に同距離の面を撮像する領域を探索する場合にも、同じ距離情報を安定的に取得することができる。また、距離取得のエラーの発生を抑えることができる。したがって、物体の検出精度を高めることができる。
【０１１７】
また、本実施の形態によれば、複数の視差の有無判定後、上半分の分割セグメント領域Ｓａの探索がエラーであった場合、下半分の分割セグメント領域Ｓｂにより距離取得が行われるため、距離取得のエラーの発生がさらに抑制される。
【０１１８】
また、本実施の形態によれば、複数の視差の有無判定後、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂの探索がエラーであった場合、全体のセグメント領域Ｓに相当する値Ｒｓにより距離取得が行われるため、距離取得のエラーの発生がさらに抑制される。
【０１１９】
さらに、本実施の形態によれば、全体のセグメント領域Ｓを用いた場合の値Ｒｓａｄが、上半分の分割セグメント領域Ｓａにより求めた値Ｒｓａと、下半分の分割セグメント領域Ｓｂにより求めた値Ｒｓｂとを加算することによって取得されるため、全体のセグメント領域Ｓの値Ｒｓａｄを演算する処理ブロックを省略することができ、処理ブロックの簡素化を図ることができる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
たとえば、上記実施の形態では、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が所定の閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の範囲内であった場合に、全体のセグメント領域Ｓに対応する比較領域に複数の視差が含まれると判定したが、その他の方法によって判定しても良い。上述したように、全体のセグメント領域Ｓに対応する比較領域に複数の視差が含まれる場合、２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさは小さくなる。したがって、２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比の大きさが所定の閾値Ｔα未満となった場合、複数の視差が含まれると想定し、セグメント領域を分割した分割セグメント領域による探索を行っても良い。
【０１２２】
図１２は、この場合の複数視差の有無判定と距離取得の処理を示すフローチャートであ
る。この処理は、図２のＣＰＵ２１の距離取得部２１ｂにおける機能によって行われる。なお、図１２は、図９のフローチャートを一部変更するものであり、変更のない処理については、同一の番号が付与されている。
【０１２３】
なお、図９に記載の処理フローは、請求項５に記載の構成の一例である。
【０１２４】
図１２を参照して、ＣＰＵ２１は、所定の分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂにより、値Ｒｓａ、Ｒｓｂの演算が完了すると（Ｓ１０１）、まず、図９のＳ１０８と同様に、値Ｒｓａと値Ｒｓｂを加算し、全体のセグメント領域Ｓに相当する値Ｒｓを取得する（Ｓ２０１）。そして、ＣＰＵ２１は、値Ｒｓのうち、２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比（Ｂ２／Ｂ１）が所定の閾値Ｔα未満であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。これにより、全体のセグメント領域Ｓに対応する比較領域に複数の視差が含まれている可能性があるか否かが判定される。
【０１２５】
この比（Ｂ２／Ｂ１）が所定の閾値Ｔα未満の場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、図９と同様にして、上半分の分割セグメント領域Ｓａと、下半分の分割セグメント領域Ｓｂのエラー判定処理が行われ（Ｓ１０４、Ｓ１０６）、エラー判定結果に応じて、距離取得の処理が行われる（Ｓ１０５、Ｓ１０７）。なお、本変更例では、事前に画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂは取得されていないため、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂにより距離取得を行うと判定されたタイミングで、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの取得が行われる（Ｓ２０３、Ｓ２０４）。また、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂの探索結果が両方エラーであった場合（Ｓ１０４：ＮＯ、Ｓ１０６：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、エラー値を情報処理装置３に出力する（Ｓ１１２）。
【０１２６】
２番目に小さい値Ｂ２と最小値Ｂ１の比が所定の閾値Ｔα以上の場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１１０に進め、全体のセグメント領域Ｓの探索に相当する距離の取得処理を行う（Ｓ１１０〜Ｓ１１１）。
【０１２７】
本変更例においても、全体のセグメント領域Ｓに対応する比較領域に複数の視差が含まれる可能性が高い場合は、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂを用いた距離取得が行われるため、床や天井等であっても、適正に距離取得を行うことができる。
【０１２８】
また、上記実施の形態では、セグメント領域Ｓを上下方向に分割したが、図１３（ａ）に示すように、セグメント領域Ｓを横方向に分割しても良い。この場合、上記実施の形態のおける分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂを、それぞれ、分割セグメント領域Ｓｃ、Ｓｄに置き換えて、図９の処理が行われる。
【０１２９】
また、セグメント領域Ｓを、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂと分割セグメント領域Ｓｃ、Ｓｄに分割する場合には、図１４に示すように、それぞれの分割セグメント領域Ｓａ〜Ｓｄを用いた探索を行うようにしても良い。
【０１３０】
なお、図１４に記載の処理フローは、請求項６に記載の構成の一例である。
【０１３１】
図１４の処理フローは、図９の処理フローのＳ１０１がＳ３０１に置き換えられ、Ｓ３０２〜Ｓ３０７が追加されている。Ｓ３０１では、分割セグメント領域Ｓａ〜Ｓｄを用いて値Ｒｓａｄ（Ｒｓａ〜Ｒｓｄ）が取得される。また、Ｓ３０２では、分割セグメント領域Ｓｃ、Ｓｄを用いて取得された値Ｒｓｃ、Ｒｓｄにおける最小値Ｂｃ１、Ｂｄ１の画素ずれ量Ｎｃ、Ｎｄが取得される。
【０１３２】
Ｓ１０３において、画素ずれ量Ｎｃ、Ｎｄの差分の絶対値が閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の範囲
にない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、分割セグメント領域Ｓｃ、Ｓｄを用いて取得された画素ずれ量Ｎｃ、Ｎｄの差分の絶対値が閾値Ｔｈ３、Ｔｈ４の範囲に有るかが判別される（Ｓ３０３）。閾値Ｔｈ３、Ｔｈ４は、たとえば、閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２と同様に設定される。また、Ｓ１０６における判定がＮＯの場合もＳ３０３の判定が行われる。
【０１３３】
Ｓ３０３の判定がＹＥＳであれば、まず、分割セグメント領域Ｓｃによって得られた値Ｒｓｃのうち、２番目に小さい値Ｂｃ２と最小値Ｂｃ１の比（Ｂｃ２／Ｂｃ１）が所定の閾値Ｔαを超えるか否かが判定される（Ｓ３０４）。これにより、値Ｒｓｃにより得られる距離値がエラーであるか否かが判定される。この比（Ｂｃ２／Ｂｃ１）が閾値Ｔαを超える場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、分割セグメント領域Ｓｃの探索によって得られた画素ずれ量Ｎｃに応じた距離値が情報処理装置３に出力される（Ｓ３０５）。
【０１３４】
Ｓ３０４の判定がＮＯであれば、分割セグメント領域Ｓｄによって得られた値Ｒｓｄのうち、２番目に小さい値Ｂｄ２と最小値Ｂｄ１の比（Ｂｄ２／Ｂｄ１）が所定の閾値Ｔαを超えるか否かが判定される（Ｓ３０６）。これにより、値Ｒｓｄにより得られる距離値がエラーであるか否かが判定される。この比（Ｂｄ２／Ｂｄ１）が閾値Ｔαを超える場合（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、分割セグメント領域Ｓｄの探索によって得られた画素ずれ量Ｎｄに応じた距離値が情報処理装置３に出力される（Ｓ３０７）。
【０１３５】
Ｓ３０３の判定がＮＯである場合、または、Ｓ３０６の判定がＮＯである場合、処理がＳ１０８に進められ、セグメント領域Ｓの全体を用いた距離取得が行われる。
【０１３６】
本変更例によれば、Ｓ３０３〜Ｓ３０７の処理により、床や天井等の他、部屋の壁等においても、適正に距離取得を行うことができる。
【０１３７】
さらに、分割セグメント領域Ｓａ〜Ｓｄを用いる場合、図１２の変更例は、図１５に示すように変更され得る。
【０１３８】
なお、図１５に記載の処理フローは、請求項６に記載の処理の他の例である。
【０１３９】
図１５の処理フローは、図１２の処理フローのＳ１０１がＳ４０１に置き換えられ、Ｓ４０２〜Ｓ４０７が追加されている。Ｓ４０１では、分割セグメント領域Ｓａ〜Ｓｄを用いて値Ｒｓａｄ（Ｒｓａ〜Ｒｓｄ）が取得される。
【０１４０】
比較領域に複数の視差が含まれている可能性があると判定され（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂにおいて、エラーと判定された場合（Ｓ１０４：ＮＯ、Ｓ１０６：ＮＯ）、分割セグメント領域Ｓｃによって得られた値Ｒｓｃのうち、２番目に小さい値Ｂｃ２と最小値Ｂｃ１の比（Ｂｃ２／Ｂｃ１）が所定の閾値Ｔαを超えるか否かが判定される（Ｓ４０２）。この比（Ｂｃ２／Ｂｃ１）が閾値Ｔαを超える場合（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、値Ｒｓｃのうち、最小値Ｂｃ１の画素ずれ量Ｎｃが取得される（Ｓ４０３）。そして、取得された画素ずれ量Ｎｃに応じた距離値が情報処理装置３に出力される（Ｓ４０４）。
【０１４１】
Ｓ４０２の判定がＮＯであれば、分割セグメント領域Ｓｄによって得られた値Ｒｓｄのうち、２番目に小さい値Ｂｄ２と最小値Ｂｄ１の比（Ｂｄ２／Ｂｄ１）が所定の閾値Ｔαを超えるか否かが判定される（Ｓ４０５）。この比（Ｂｄ２／Ｂｄ１）が閾値Ｔαを超える場合（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、値Ｒｓｄのうち、最小値Ｂｄ１の画素ずれ量Ｎｄが取得される（Ｓ４０６）。そして、取得された画素ずれ量Ｎｄに応じた距離値が情報処理装置３に出力される（Ｓ４０７）。
【０１４２】
Ｓ４０５の判定がＮＯである場合、処理がＳ１０８に進められ、セグメント領域Ｓの全体を用いた距離取得が行われる。
【０１４３】
本変更例によれば、図１４の場合と同様に、Ｓ４０２〜Ｓ４０７の処理により、床や天井等の他、部屋の壁等においても、適正に距離取得を行うことができる。
【０１４４】
また、上記実施の形態では、セグメント領域Ｓを２つの分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂに分割したが、図１３（ｂ）に示すように、４つの分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈに分割しても良い。この場合、図８（ａ）の距離取得部２１ｂは、４つのＲｓａｄ演算ブロックを有し、４つの分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈの値Ｒｓａｄが並列に演算される。
【０１４５】
このようにセグメント領域Ｓが４つの分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈに分割される場合、図１４の値Ｒｓａ〜Ｒｓｄは、分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈを用いて取得された値Ｒｓａｄ（Ｒｓｅ〜Ｒｓｈ）のうち対応する２つを加算することにより取得される。たとえば、図１３（ａ）の左半分の分割セグメント領域Ｓｃに対する値Ｒｓｃは、図１３（ｂ）の分割セグメント領域Ｓｅ、Ｓｇにより取得された値Ｒｓｅ、Ｒｓｇを加算することにより取得される。また、セグメント領域Ｓ全体に対する値Ｒｓは、分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈにより取得された値Ｒｓｅ〜Ｒｓｈを加算することにより取得される。このように４つの分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈにより個別に値Ｒｓｅ〜Ｒｓｈが取得される場合、値Ｒｓａｄの演算処理が回路により実現される場合に、回路構成を、４つのＲｓａｄ演算ブロックと、各ブロックからの出力を加算する加算回路とを備える構成とすることができる。この場合、４つのＲｓａｄ演算ブロックは、縦横の画素数が小さい分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈに対する処理を行えば良いため、演算回路の構成が比較的簡素なものとなる。よって、回路リソースを低減しながら、図１４の値Ｒｓａ〜Ｒｓｄと、セグメント領域Ｓ全体に対する値Ｒｓを取得することができる。
【０１４６】
また、これらとは別に、全体のセグメント領域Ｓの値Ｒｓａｄを演算するＲｓａｄ演算ブロックがさらに配されていても良い。この場合、図９のＳ１０８において値Ｒｓａ、Ｒｓｂを加算しなくとも、値Ｒｓを取得することができる。なお、この場合、図１３（ｃ）に示すように、各領域のサイズが同一になるように、分割セグメント領域Ｓｅ〜Ｓｈが一部重なるように設定されても良い。
【０１４７】
また、上記実施の形態では、複数視差が含まれる場合、セグメント領域Ｓを２つにした分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂを用いて距離取得が行われたが、セグメント領域Ｓよりも小さいサイズの１つのセグメント領域により、距離取得が行われても良い。たとえば、複数視差が含まれる場合、上半分の分割セグメント領域Ｓａに相当するセグメント領域によってのみ、距離取得が行われても良い。
【０１４８】
また、上記実施の形態では、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂのうち分割セグメント領域Ｓａの方を優先的に用いて距離情報の取得が行われたが、分割セグメント領域Ｓｂの方を優先的に用いて距離情報の取得が行われても良い。同様に、図１４の処理フローでは、分割セグメント領域Ｓｃ、Ｓｄのうち分割セグメント領域Ｓｃの方を優先的に用いて距離情報の取得が行われたが、分割セグメント領域Ｓｄの方を優先的に用いて距離情報の取得が行われても良い。
【０１４９】
また、上記実施の形態では、図９のＳ１０３において、２つの閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２を用いて、複数の視差が含まれるかが判定されたが、閾値Ｔｈ２を省略し、画素ずれ量Ｎａ、Ｎｂの差の絶対値が閾値Ｔｈ１を超えるか否かのみによって、Ｓ１０３の判定が行われても良い。こうすると、比較領域が物体の境界に対応する領域であるような場合にも、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓｂを用いた距離取得が行われるが、分割セグメント領域Ｓａ、Ｓ
ｂを用いて取得された距離情報も、マッチング処理により取得されるものであるため、一定の精度が保たれた距離情報となり得る。
【０１５０】
また、上記実施の形態では、実測画像の階調を減少させた画像を用いて、距離マッチングが行われたが、ドットのエッジを強調させるためのフィルタ処理が行われた後に、距離マッチングが行われても良い。
【０１５１】
また、上記実施の形態では、ドットパターンのマッチング度合いを算出するために、図５（ｃ）に示す差分値の絶対値の総和の値ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）を用いたが、差分値の２乗の総和の値ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）を用いても良い。
【０１５２】
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るように、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、互いに重ならなくても良く、また、上下に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならなくても良い。また、上下左右に隣り合うセグメント領域のずれ量は、１画素に限られるものではなく、ずれ量が他の画素数に設定されても良い。さらに、上記実施の形態では、セグメント領域は、正方形状に設定されたが、長方形であっても良い。
【０１５３】
また、上記実施の形態では、セグメント領域と比較領域のマッチング率を算出する前に、セグメント領域と比較領域に含まれる画素の画素値を０〜１２の階調に減少したが、さらに階調を減少して２値化しても良いし、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０によって得られた画素値をそのまま用いて、マッチングしても良い。
【０１５４】
また、上記実施の形態では、三角測量法を用いて距離情報が求められ、メモリ２５に記憶されたが、三角測量法による演算なしに、セグメント領域の変位量（画素ずれ量）を距離情報として取得しても良く、他の手法で距離情報を取得しても良い。
【０１５５】
また、上記実施の形態では、目標領域に照射されるレーザ光の波長帯以外の波長帯の光を除去するためにフィルタ２３０を配したが、たとえば、目標領域に照射されるレーザ光以外の光の信号成分を、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される信号から除去する回路構成が配されるような場合には、フィルタ２３０が省略され得る。  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２４０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、投射光学系１００および受光光学系２００の構成も、適宜変更可能である。また、右手を用いたテレビ等の制御入力以外の情報取得形態にも、本発明は適用可能である。
【０１５６】
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】
【０１５７】
１  …  物体検出装置
２  …  情報取得装置
２１ｂ  …  距離取得部
２１１ａ  …  Ｒｓａｄ演算ブロック（第１のマッチング演算部）
２１１ｂ  …  Ｒｓａｄ演算ブロック（第２のマッチング演算部）
２１２  …  視差判定／距離演算ブロック（距離取得部）
２３  …  撮像信号処理回路（距離取得部）
２６  …  Ｒｓａｄ演算回路（距離取得部）
２６ａ  …  Ｒｓａｄ演算ブロック（第１のマッチング演算部）
２６ｂ  …  Ｒｓａｄ演算ブロック（第２のマッチング演算部）
２６ｃ  …  加算器（加算部）
２７  …  視差判定／距離演算回路（距離取得部）
３  …  情報処理装置
３１ａ  …  物体検出部
１００  …  投射光学系
１１０  …  レーザ光源
２００  …  受光光学系
２４０  …  ＣＭＯＳイメージセンサ（イメージセンサ）
Ｓ  …  セグメント領域
Ｓａ  …  分割セグメント領域（第１の分割セグメント領域）
Ｓｂ  …  分割セグメント領域（第２の分割セグメント領域）
Ｓｃ  …  分割セグメント領域（第３の分割セグメント領域）
Ｓｄ  …  分割セグメント領域（第４の分割セグメント領域）
Ｓｅ〜Ｓｈ  …  分割セグメント領域
Ｃｗ、Ｃｇ  …  比較領域
【図１】
2014021017.tif 000003
【図２】
2014021017.tif 000004
【図３】
2014021017.tif 000005
【図４】
2014021017.tif 000006
【図５】
2014021017.tif 000007
【図６】
2014021017.tif 000008
【図７】
2014021017.tif 000009
【図８】
2014021017.tif 000010
【図９】
2014021017.tif 000011
【図１０】
2014021017.tif 000012
【図１１】
2014021017.tif 000013
【図１２】
2014021017.tif 000014
【図１３】
2014021017.tif 000015
【図１４】
2014021017.tif 000016
【図１５】
2014021017.tif 000017