(57)【要約】【課題】本発明は、誤差画素に起因する測定誤差の影響を抑制し、対象物の３次元位置認識の精度を向上させることができる誤差画素検出装置、方法、およびプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、距離画素から構成される距離画像と、各距離画素に対応するＴＯＦ画素から構成されるＴＯＦ画像と、撮像画素から構成される撮像画像とを取得する取得部２と、各ＴＯＦ画素に対し対応する各距離画素に基づく補正を加えた距離補正ＴＯＦ画素と、各距離補正ＴＯＦ画素に対応する各撮像画素とを比較する比較部４と、比較結果に基づいて、各撮像画素との明度差が閾値以上であった各距離補正ＴＯＦ画素について当該距離補正ＴＯＦ画素に対応する各距離画素を誤差画素として検出する検出部５とを備える。【選択図】図１
2014070936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部から発光されたビーム光が対象物の表面で反射し受光部で受光されるまでの時間に基づいて算出された前記対象物の表面までの距離に応じてそれぞれ生成される画素としての距離画素から構成される距離画像と、前記受光部で受光された前記ビーム光の光強度に基づく明度に応じてそれぞれ生成される、各前記距離画素に対応する画素としての第１明度画素から構成される第１明度画像と、分散照明環境で検出される前記対象物の表面の明度に応じてそれぞれ生成される画素としての第２明度画素から構成される第２明度画像とを取得する取得部と、
各前記第１明度画素に対応する各前記距離画素に基づいて、前記発光部から前記対象物の表面の各部までの距離に応じた補正を加えた距離補正第１明度画素と、各前記距離補正第１明度画素に対応する各前記第２明度画素とを比較する比較部と、
前記比較部における比較結果に基づいて、各前記第２明度画素との明度差が閾値以上であった各前記距離補正第１明度画素について、当該距離補正第１明度画素に対応する各前記距離画素を誤差画素として検出する検出部とを備えることを特徴とする、
誤差画素検出装置。
【請求項２】
前記検出部が、前記誤差画素から構成される誤差画像を作成することを特徴とする、
請求項１に記載の誤差画素検出装置。
【請求項３】
各前記第１明度画素に対応する各前記距離画素に基づいて各前記第１明度画素に補正を加え、それによって得られる各画素を前記距離補正第１明度画素とする距離補正第１明度画像を生成する生成部をさらに備えることを特徴とする、
請求項１または２に記載の誤差画素検出装置。
【請求項４】
前記第２明度画像を生成し出力する撮像カメラをさらに備え、
前記撮像カメラが、前記分散照明環境で前記対象物を撮像することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の誤差画素検出装置。
【請求項５】
前記検出部において検出された前記誤差画素を除外した前記距離画像に基づいて、前記対象物の３次元位置を認識する認識部をさらに備えることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載の誤差画素検出装置。
【請求項６】
（ａ）発光部から発光されたビーム光が対象物の表面で反射し受光部で受光されるまでの時間に基づいて算出された前記対象物の表面までの距離に応じてそれぞれ生成される画素としての距離画素から構成される距離画像と、前記受光部で受光された前記ビーム光の光強度に基づく明度に応じてそれぞれ生成される、各前記距離画素に対応する画素としての第１明度画素から構成される第１明度画像と、分散照明環境で検出される前記対象物の表面の明度に応じてそれぞれ生成される画素としての第２明度画素から構成される第２明度画像とを取得する工程と、
（ｂ）各前記第１明度画素に対応する各前記距離画素に基づいて、前記発光部から前記対象物の表面の各部までの距離に応じた補正を加えた距離補正第１明度画素と、各前記距離補正第１明度画素に対応する各前記第２明度画素とを比較する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）における比較結果に基づいて、各前記第２明度画素との明度差が閾値以上であった各前記距離補正第１明度画素について、当該距離補正第１明度画素に対応する各前記距離画素を誤差画素として検出する工程とを備えることを特徴とする、
誤差画素検出方法。
【請求項７】
前記工程（ｃ）が、前記誤差画素から構成される誤差画像を作成する工程であることを特徴とする、
請求項６に記載の誤差画素検出方法。
【請求項８】
（ｄ）前記工程（ａ）の前に、前記分散照明環境で撮像カメラを用いて前記対象物を撮像することによって前記第２明度画像を生成する工程をさらに備えることを特徴とする、
請求項６または７に記載の誤差画素検出方法。
【請求項９】
（ｅ）前記工程（ｃ）において検出された前記誤差画素を除外した前記距離画像に基づいて、前記対象物の３次元位置を認識する工程をさらに備えることを特徴とする、
請求項６〜８のいずれかに記載の誤差画素検出方法。
【請求項１０】
（ｆ）前記工程（ａ）の前に、前記距離画像、前記第１明度画像、および前記第２明度画像を生成するためにカメラを用いて前記対象物を撮像する際、前記カメラから見た前記対象物の後方に、ついたてを配置する工程をさらに備えることを特徴とする、
請求項６〜９のいずれかに記載の誤差画素検出方法。
【請求項１１】
コンピュータにインストールされて実行されることにより、前記コンピュータを、請求項１〜５のいずれかに記載の誤差画素検出装置として機能させることを特徴とする、
誤差画素検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誤差画素検出装置、誤差画素検出方法、および誤差画素検出プログラムに関し、特に、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）方式の距離測定における誤差画素の検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３次元空間における対象物の３次元位置を認識するため、３次元空間の基準点から対象物までの距離を測定する様々な方法が提案されている。
【０００３】
例えば、対象物を３次元空間における異なる方向から撮像した画像をステレオマッチングさせて視差画像を作成し、三角測量によって対象物の３次元位置を取得する方法がある。
【０００４】
また他の方法として、ある点から発光されたビーム光が、対象物で反射して戻ってくるまでの時間を測定することで、その時間情報に基づいて対象物までの距離を測定するＴＯＦ方式の測定方法がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したＴＯＦ方式の測定方法では、ビーム光が対象物で反射し、測定装置に戻ってくるまでの時間を測定することになる。
【０００７】
戻ってきたビーム光を受光する受光部は、例えば撮像素子のように半導体上に多数配列された、各々が測定機能を有する受光素子（画素）から構成することができる。このような構成の受光部を用いれば、各受光素子においてビーム光を受光した時間情報から距離画像を生成し、受光部全体として対象物の距離分布を生成することができる。よって、対象物の３次元形状を比較的容易に認識することができる。
【０００８】
しかし、ＴＯＦ方式の測定方法では、様々な理由から距離の測定誤差が生じ得る。例えば、光が往復する時間という非常に短い時間を測定することに起因する測定誤差、対象物の表面の材質（鏡面、金属光沢等）および角度により光が正しく反射されないことに起因する測定誤差、受光した光が測定装置の測定可能距離を超えた距離から反射してきた光であることに起因する測定誤差等である。
【０００９】
このような測定誤差を含む距離画像の各画素（誤差画素とする）がその後の処理に用いられることで、対象物の３次元位置認識の精度が低下してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、誤差画素に起因する測定誤差の影響を抑制し、対象物の３次元位置認識の精度を向上させることができる誤差画素検出装置、誤差画素検出方法、および誤差画素検出プログラム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】
【００１１】
本発明の一態様に関する誤差画素検出装置は、発光部から発光されたビーム光が対象物の表面で反射し受光部で受光されるまでの時間に基づいて算出された前記対象物の表面までの距離に応じてそれぞれ生成される画素としての距離画素から構成される距離画像と、前記受光部で受光された前記ビーム光の光強度に基づく明度に応じてそれぞれ生成される、各前記距離画素に対応する画素としての第１明度画素から構成される第１明度画像と、分散照明環境で検出される前記対象物の表面の明度に応じてそれぞれ生成される画素としての第２明度画素から構成される第２明度画像とを取得する取得部と、各前記第１明度画素に対応する各前記距離画素に基づいて、前記発光部から前記対象物の表面の各部までの距離に応じた補正を加えた距離補正第１明度画素と、各前記距離補正第１明度画素に対応する各前記第２明度画素とを比較する比較部と、前記比較部における比較結果に基づいて、各前記第２明度画素との明度差が閾値以上であった各前記距離補正第１明度画素について、当該距離補正第１明度画素に対応する各前記距離画素を誤差画素として検出する検出部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出装置は、前記検出部が、前記誤差画素から構成される誤差画像を作成することを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出装置は、各前記第１明度画素に対応する各前記距離画素に基づいて各前記第１明度画素に補正を加え、それによって得られる各画素を前記距離補正第１明度画素とする距離補正第１明度画像を生成する生成部をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出装置は、前記第２明度画像を生成し出力する撮像カメラをさらに備え、前記撮像カメラが、前記分散照明環境で前記対象物を撮像することを特徴とする。
【００１５】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出装置は、前記検出部において検出された前記誤差画素を除外した前記距離画像に基づいて、前記対象物の３次元位置を認識する認識部をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様に関する誤差画素検出方法は、（ａ）発光部から発光されたビーム光が対象物の表面で反射し受光部で受光されるまでの時間に基づいて算出された前記対象物の表面までの距離に応じてそれぞれ生成される画素としての距離画素から構成される距離画像と、前記受光部で受光された前記ビーム光の光強度に基づく明度に応じてそれぞれ生成される、各前記距離画素に対応する画素としての第１明度画素から構成される第１明度画像と、分散照明環境で検出される前記対象物の表面の明度に応じてそれぞれ生成される画素としての第２明度画素から構成される第２明度画像とを取得する工程と、（ｂ）各前記第１明度画素に対応する各前記距離画素に基づいて、前記発光部から前記対象物の表面の各部までの距離に応じた補正を加えた距離補正第１明度画素と、各前記距離補正第１明度画素に対応する各前記第２明度画素とを比較する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）における比較結果に基づいて、各前記第２明度画素との明度差が閾値以上であった各前記距離補正第１明度画素について、当該距離補正第１明度画素に対応する各前記距離画素を誤差画素として検出する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出方法は、前記工程（ｃ）が、前記誤差画素から構成される誤差画像を作成する工程であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出方法は、（ｄ）前記工程（ａ）の前に、前記分散照明環境で撮像カメラを用いて前記対象物を撮像することによって前記第２明度画像を生成する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出方法は、（ｅ）前記工程（ｃ）において検出された前記誤差画素を除外した前記距離画像に基づいて、前記対象物の３次元位置を認識する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の別の態様に関する誤差画素検出方法は、（ｆ）前記工程（ａ）の前に、前記距離画像、前記第１明度画像、および前記第２明度画像を生成するためにカメラを用いて前記対象物を撮像する際、前記カメラから見た前記対象物の後方に、ついたてを配置する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の一態様に関する誤差画素検出プログラムは、コンピュータにインストールされて実行されることにより、前記コンピュータを、上記のいずれかに記載の誤差画素検出装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の上記態様によれば、各前記第１明度画素に対応する各前記距離画素に基づいて前記発光部から前記対象物の表面までの距離に応じた補正を加えた距離補正第１明度画素と、各前記距離補正第１明度画素に対応する各前記第２明度画素とを比較し、当該比較結果に基づいて、各前記第２明度画素との明度差が閾値以上であった各前記距離補正第１明度画素について、当該距離補正第１明度画素に対応する各前記距離画素を誤差画素として検出する。第２明度画素は分散照明環境で検出されているため、画素位置による照度のばらつきが少なく、対象物の表面の明度に対応している。このため、距離補正第１明度画素が示す明度と第２明度画素が示す明度との差が大きいときは、距離画素の取得の際の誤差が大きいと判断できる。よって距離画素のうち、測定誤差を含む誤差画素を効果的に除外し、測定誤差の影響を抑制して対象物の３次元位置認識処理を行うことができるため、当該処理による３次元位置認識の精度を向上させることができる。
【００２３】
特に本発明の一態様に関する誤差画素検出装置によれば、前記撮像カメラが、分散照明環境で前記対象物を撮像することにより、撮像画像における対象物の各表面の明度が、撮像カメラから対象物の各表面までの距離に依存せず、各表面の本来の明度のみに依存した明度として表示されるため、距離補正第１明度画像との比較処理において明度の基準として用いることができる。
【００２４】
特に本発明の一態様に関する誤差画素検出方法によれば、前記カメラから見た前記対象物の後方に、ついたてを配置する工程をさらに備えることにより、反射してきた光の区別が容易になり、光の認識精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に関する誤差画素検出装置の構成を概念的に示した図である。
【図２】本発明の実施形態に関するＴＯＦカメラの構成を例示した図である。
【図３】本発明の実施形態に関する誤差画素検出装置のハードウェア構成を例示した図である。
【図４】本発明の実施形態に関する誤差画素検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に関する変調波の位相変化から光が受光されるまでの時間を算出する方法を説明する図である。
【図６】距離補正ＴＯＦ画素と対応する撮像画素とで明度を比較する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜実施形態＞
＜構成＞
図１は、本実施形態に関する誤差画素検出装置１００の構成を概念的に示す図である。
【００２７】
また誤差画素検出装置１００は、後述するコンピュータ（図３参照）によって機能的に実現される。
【００２８】
図１に示されるように誤差画素検出装置１００は、ＴＯＦカメラ６および撮像カメラ７から測定情報を取得する取得部２と、取得部２において取得された各測定情報を用いて、後述する距離補正ＴＯＦ画像を生成する生成部３と、取得部２および生成部３から入力された各画像を比較する比較部４と、比較部４における比較結果に基づいて誤差画素を検出する検出部５とを備える。図１に示されたＴＯＦカメラ６、撮像カメラ７、認識部１０は、誤差画素検出装置１００の必須の構成ではないが、対象物２０の３次元位置を認識するために、誤差画素検出装置１００に備えられていてもよい。また生成部３は、ＴＯＦカメラ６から直接的に距離補正ＴＯＦ画像が出力される場合には、備えられなくてもよい。
【００２９】
ＴＯＦカメラ６とは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を備える発光部と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサー等を備える複数の受光素子が配列された受光部とを有し、発光部が例えば波長８５０ｎｍの近赤外光を対象物２０に向けて発光し、受光部が当該ビーム光が対象物で反射して戻ってくるまでの時間を測定することで、ＴＯＦカメラ６と対象物２０との間の距離を測定する装置である。図２において、ＴＯＦカメラ６の構成を例示する。
【００３０】
図２に示されるように本実施形態で用いるＴＯＦカメラ６の主面では、受光部６１が平面視上発光部６０に囲まれて配置されており、各発光部６０から発光された近赤外光が変調され、例えば振幅変調された変調光が対象物２０で反射し受光部６１において受光される仕組みとなっている。受光部６１には、複数の受光素子が配列されている。
【００３１】
受光部６１は、受光したビーム光の光強度に基づく明度を算出し、当該明度に基づき各画素をＴＯＦ画素（第１明度画素）とするＴＯＦ画像（第１明度画像）を出力する。また受光部６１は受光した光の位相情報を取得し、当該位相情報の変化に基づいて光が往復するまでに要した時間を算出する。そして当該時間情報を対象物２０の表面までの距離情報に変換し、当該距離に基づき各画素を距離画素とする距離画像を出力する。
【００３２】
これらのＴＯＦ画像および距離画像、または、これらを用いて生成される距離補正ＴＯＦ画像が、ＴＯＦカメラ６による測定情報である。
【００３３】
なお受光部６１は、発光部６０から発光されたビーム光の受光時の波長帯に近い光のみを透過させる光フィルタを備えることで、測定における自然光等（照明光を含む）の影響を受けにくくすることができる。
【００３４】
取得部２は、撮像カメラ７からの測定情報として、対象物２０の表面の明度に応じた各画素を撮像画素（第２明度画素）とする撮像画像（第２明度画像）を取得し、ＴＯＦカメラ６からの測定情報として、対象物２０表面のＴＯＦ画像および距離画像を取得する。撮像画像、ＴＯＦ画像、距離画像についてはさらに後述する。
【００３５】
認識部１０では、検出部５において検出された誤差画素に基づいて、対象物２０の３次元位置を認識するために用いる距離画像の画素を限定し、対象物２０の３次元位置を認識する。
【００３６】
図３は、誤差画素検出装置１００のハードウェア構成を例示した図である。なお図３では、対象物２０の画像を各カメラで取得する場合の、ＴＯＦカメラ６、撮像カメラ７、コンピュータ２００、記憶媒体２０１、対象物２０、ついたて３０の位置関係を示している。ここで対象物２０は、分散照明環境（天井照明等）で照らされているものとする。ここでいう分散照明環境とは、面状照明体、線状照明体、あるいは点状照明体の分散配置による照明等、照明体からの光束が広がりを持つような照明環境一般をいい、対象物２０の各面に光（照明を含む）が同程度に照射され、カメラに撮像される各面の明度が各面本来の明度（色等）に応じて示される光条件である。自然光（太陽光）もまた、「分散照明環境」の１種として扱う。
【００３７】
コンピュータ２００は、誤差画素検出装置１００および認識部１０の機能を実現することができる。また記憶媒体２０１は、コンピュータ２００内部に備えられるものであってもよいが、コンピュータ２００に誤差画素検出装置１００としての機能を実現させるためのプログラムを記憶している。
【００３８】
ついたて３０は、各カメラにおいて対象物２０で反射された光とそれ以外の光とを容易に区別するために用いることができる。ついたて３０で反射される光は既知の色に応じた反射率であり、また、ついたて３０で反射される光は既知の距離を伝わってくる光であるため、対象物２０で反射された光との判別が容易となる。
【００３９】
明度の観点では、ついたて３０には、対象物２０の表面の色とは異なる一様な色（例えば白等）のものを用いるとよい。距離の観点では、全ての面がＴＯＦカメラ６から等距離となるように、カメラから見て対象物２０の後方についたて３０の面を設定するとよい。なおついたて３０は、必ずしも必須の構成ではない。
【００４０】
ここで、ＴＯＦカメラ６で取得されるＴＯＦ画像について説明する。
【００４１】
ＴＯＦカメラ６の受光部６１で受光されるビーム光の光強度は、対象物２０の表面の明度（色等）に基づいてその値が定まるものであるが、ＴＯＦカメラ６の発光部６０から反射が生じる対象物２０の表面までの距離によってもその値が変化する。これは、ＴＯＦカメラ６の発光部６０から発光されたビーム光の反射率は光の伝わる距離に応じて減衰していくため、当該距離が長いほど受光部６１で受光されるビーム光の光強度が弱くなるからである。ＴＯＦ画素は、受光部６１で受光されるビーム光の光強度に基づく明度に応じて生成される。よってＴＯＦ画像においては、例えば、図３の表面Ａの明度と表面Ｂの明度とが実際には同じ場合でも、ビーム光の反射率の減衰によって、受光部６１からの距離が長い表面Ｂの方が、当該距離が短い表面Ａよりも明度が低く表示される。
【００４２】
次に、撮像カメラ７で取得される撮像画像について説明する。
【００４３】
通常のカメラである撮像カメラ７は、上述の分散照明環境（天井照明等）で撮像し得られた対象物２０の表面の明度に応じた画像を撮像する。
【００４４】
対象物２０の各表面は同程度の光強度の光で照らされているため、撮像カメラ７は対象物２０の各表面の実際の明度（色等）に応じた光強度の光を受光する。すなわち撮像画像に表示される明度には、撮像カメラ７から対象物２０の表面までの距離（光の伝わる距離）に応じた光強度の減衰による寄与はほとんど含まれない。よって撮像画像においては、例えば、図３の表面Ａと表面Ｂとの明度が実際に同じ場合には、撮像カメラ７までの光の伝わる距離が異なっていても、表面Ｂの明度および表面Ａの明度は等しく表示される。
【００４５】
よって図１における生成部３は、撮像画像については特に補正等を行わず、ＴＯＦ画像については、距離画像に基づいた補正を行い距離補正ＴＯＦ画像（距離補正第１明度画像）を生成する。
【００４６】
さらに図１における比較部４は、撮像画像と生成部３において生成された距離補正ＴＯＦ画像とを比較する。そして図１における検出部５は、比較部４における比較結果に基づいて、距離画像のうち測定誤差が含まれる各画素を誤差画素として検出する。
【００４７】
＜動作＞
次に、図４を参照しつつ、本実施形態に関する誤差画素検出装置１００の動作を説明する。図４は、本実施形態に関する誤差画素検出装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００４８】
図４に示されるように誤差画素検出装置１００の取得部２が、各カメラから測定情報を取得する。すなわち取得部２は、ＴＯＦカメラ６から対象物２０の距離画像およびＴＯＦ画像を取得し、撮像カメラ７から対象物２０の撮像画像を取得する（ステップＳ１）。
【００４９】
ここで、ＴＯＦカメラ６の距離画像の各距離画素は、ＴＯＦ画像の各ＴＯＦ画素と受光素子ごとに対応づけられている。
【００５０】
ＴＯＦカメラ６から得られる距離画像は、ＴＯＦカメラ６の発光部６０から発光されたビーム光が対象物２０で反射されＴＯＦカメラ６の受光部６１に受光されるまでの時間と、光が進む速度（光速）とから算出されたものであるが、光が受光されるまでの時間は、例えば、発光された光が変調（例えば振幅変調）された変調波の位相変化を測定することにより、時間情報に変換して算出される。
【００５１】
図５は、変調波の位相変化から光が受光されるまでの時間を算出する方法を説明する図である。図５では、横軸が時間、縦軸が変調波の強度をそれぞれ示している。
【００５２】
まず、既知の周波数を有する変調波が対象物２０へ向けて出光される。その強度変化は、例えば図５に示されるような、所定のバックグラウンドノイズを重畳したサイン波形とすることができる。
【００５３】
対象物２０で反射し、受光部６１に戻ってくる光の強度変化も同様の波形（例えばサイン波形）であるので、この波形を復調することで光の往復時間を算出することができる。
【００５４】
ただし、変調周波数によって決まる測定可能距離を超える距離から反射された光については、測定可能距離内の距離との区別ができないため、測定誤差となり得る。
【００５５】
例えば３０ＭＨｚの変調周波数とした場合に、測定可能距離を約５ｍと設定することができる（測定可能距離＝光速／（２×変調周波数））が、光の強度変化の波形が繰り返し波形であるため、測定可能距離を超える距離（例えば５．５ｍ）と測定可能距離内の距離（例えば０．５ｍ）との区別ができないためである。
【００５６】
次に誤差画素検出装置１００の生成部３が、各ＴＯＦ画素について対応する距離画素に基づく距離補正を行い、距離補正ＴＯＦ画素（距離補正第１明度画素）から構成される距離補正ＴＯＦ画像を生成する（ステップＳ２）。
【００５７】
ＴＯＦカメラ６から得られたＴＯＦ画像の各ＴＯＦ画素には、光の伝わる距離に応じた光強度の減衰の寄与が含まれている。よって、当該減衰の寄与を打ち消すように、光の伝わる距離に応じた補正を行う。
【００５８】
具体的には、距離補正ＴＯＦ画素＝ＴＯＦ画素×（距離画素／基準距離）２となるように、対応する画素ごとに補正を行う。
【００５９】
ここで基準距離は、測定可能距離内の特定の距離に設定すればよい。例えば、測定可能距離が５ｍであった場合に、２．５ｍに設定することができる。
【００６０】
なお、距離補正ＴＯＦ画像が直接的にＴＯＦカメラ６から出力される場合には、その値をそのまま用いることができる。よってその場合には、生成部３による生成動作は行われなくてもよい。
【００６１】
次に誤差画素検出装置１００の比較部４が、距離補正ＴＯＦ画素と対応する撮像画素との比較を行う（ステップＳ３）。
【００６２】
対応する画素を特定する方法としては、撮像画像と距離補正ＴＯＦ画像とを画像マッチングする等の方法がある。画像マッチングとは、画像における特徴点を抽出する等により画像間の類似度を調べ、画像内における対応する箇所を特定する方法である。
【００６３】
図３に示されるような、ＴＯＦカメラ６と撮像カメラ７とがほぼ同じ３次元位置に配置されている場合には、画像内における対応する箇所を特定することが容易となる。
【００６４】
さらに、距離補正ＴＯＦ画像および撮像画像のうちの少なくとも一方の画像について、他方の画像における対応する特定の画素の明度に応じて、当該画像全体に一定の明度補正を行う。これは、距離補正ＴＯＦ画素と対応する撮像画素とは理想的には同一の明度となるはずであるが、双方の画像における明度間に一定のオフセットがある場合を考慮したためである。当該補正の方法は、双方の画像全体の明度の平均値を一致させる方法であってもよい。
【００６５】
そして、距離補正ＴＯＦ画素と対応する撮像画素とで明度を比較する。
【００６６】
ここで距離補正ＴＯＦ画像は、距離による減衰の寄与を受けたＴＯＦ画像を距離画像を用いて補正した画像であるため、距離画像の各距離画素に測定誤差がある場合、本来の明度（撮像画像での明度）からずれた値となる。
【００６７】
よって、ある距離補正ＴＯＦ画素と対応する撮像画素との間の明度の差が所定の閾値以上となった場合に、当該距離補正ＴＯＦ画素に対応する距離画素が、測定誤差を含むと判断することができる。また、このような測定誤差を含む距離画素の集合を誤差画像とする。
【００６８】
特に、上述した測定可能距離を超える距離から反射された光に起因する測定誤差が支配的となる場合には、測定可能距離分に対応する明度差を閾値として設定すればよい。
【００６９】
図６に、距離補正ＴＯＦ画素と対応する撮像画素とで明度を比較する場合の例を示す。図６（ａ）が距離補正ＴＯＦ画像であり、図６（ｂ）が撮像画像である。点線で結ばれた距離補正ＴＯＦ画素Ｘ１と撮像画素Ｙ１とが対応する画素であり、同様に点線で結ばれた距離補正ＴＯＦ画素Ｘ２と撮像画素Ｙ２とが対応する画素であるとする。
【００７０】
図６に示されるように、距離補正ＴＯＦ画素Ｘ２と撮像画素Ｙ２とでは明度は等しいが、距離補正ＴＯＦ画素Ｘ１と撮像画素Ｙ１とでは明度が大きく異なっている。
【００７１】
よって、距離補正ＴＯＦ画素Ｘ２に対応する距離画素（図示せず）は、測定誤差を含まない適切な距離情報から生成されたと判断でき、距離補正ＴＯＦ画素Ｘ１に対応する距離画素（図示せず）は、測定誤差を含む距離情報（誤差画素）から生成されたと判断できる。
【００７２】
なお図６において、距離補正ＴＯＦ画素Ｘ１が誤差画素に基づいて生成された画素であるか否かは図６（ａ）の距離補正ＴＯＦ画像だけを観察しても容易には判断できず、図６（ｂ）の撮像画像を基準とした比較処理が必要となる。
【００７３】
次に誤差画素検出装置１００の検出部５が、比較部４における比較結果に基づいて、距離画素のうちの誤差画素を検出する（ステップＳ４）。さらには、誤差画素から構成される誤差画像を作成する。
【００７４】
認識部１０は、検出された誤差画素を除外した距離画素のみからなる距離画像を用いれば、各画素における３次元位置を精度よく取得することができる。このようにして、対象物２０の３次元位置を精度よく認識することができる。
【００７５】
＜効果＞
本発明に関する実施形態によれば、誤差画素検出装置が、距離画素から構成される距離画像と、各距離画素に対応するＴＯＦ画素（第１明度画素）から構成されるＴＯＦ画像（第１明度画像）と、分散照明環境で検出される対象物２０の表面の明度に応じてそれぞれ生成される撮像画素（第２明度画素）から構成される撮像画像（第２明度画像）とを取得する取得部２と、各ＴＯＦ画素に対し、対応する各距離画素に基づき発光部６０から対象物２０の表面の各部までの距離に応じた補正を加えた距離補正ＴＯＦ画素（距離補正第１明度画素）と、各距離補正ＴＯＦ画素に対応する各撮像画素とを比較する比較部４と、比較部４における比較結果に基づいて、各撮像画素との明度差が閾値以上であった各距離補正ＴＯＦ画素について、当該距離補正ＴＯＦ画素に対応する各距離画素を誤差画素として検出する検出部５とを備える。
【００７６】
このような構成によれば、ＴＯＦ方式で測定し生成した距離画素のうち、測定誤差を含む誤差画素を効果的に除外し、測定誤差の影響を抑制して対象物の３次元位置認識処理を行うことができるため、当該処理による３次元位置認識の精度を向上させることができる。
【００７７】
また、距離補正を行った距離補正ＴＯＦ画像と、基準となる撮像画像とを用いて比較を行うことで、距離補正ＴＯＦ画像を単独で観察するだけでは見分けることができないような複雑な模様等における誤差画素であっても検出することができる。
【００７８】
また、本発明に関する実施形態によれば、撮像カメラ７が、分散照明環境で対象物２０を撮像する。
【００７９】
このような構成によれば、撮像画像における対象物２０の各表面の明度が、撮像カメラ７から対象物２０の各表面までの距離に依存せず、各表面の本来の明度のみに依存した明度として表示されるため、距離補正ＴＯＦ画像との比較処理において明度の基準として用いることができる。
【００８０】
また、本発明に関する実施形態によれば、誤差画素検出装置が、検出部５において検出された誤差画素を除外した距離画像に基づいて、対象物２０の３次元位置を認識する認識部１０を備える。
【００８１】
このような構成によれば、誤差画素による測定誤差の影響を抑制し、高い精度で対象物２０の３次元位置を認識することができる。
【００８２】
また、本発明に関する実施形態によれば、距離画像、第１明度画像、および第２明度画像を生成するためにカメラを用いて対象物２０を撮像する際、カメラから見た対象物２０の後方に、ついたてを配置する。
【００８３】
このような構成によれば、測定可能距離内で反射してきた光と測定可能距離外で反射してきた光との区別が容易になり、光の認識精度が高まる。
【００８４】
なお本発明は、その発明の範囲内において、本実施形態における任意の構成要素の変形もしくは省略が可能である。
【符号の説明】
【００８５】
２  取得部
３  生成部
４  比較部
５  検出部
６  ＴＯＦカメラ
７  撮像カメラ
１０  認識部
２０  対象物
６０  発光部
６１  受光部
１００  誤差画素検出装置
２００  コンピュータ
２０１  記憶媒体
【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６】
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