(57)【要約】      （修正有）【課題】演算量を抑えつつ、高分解能で距離を取得可能な情報取得装置および当該情報取得装置を備えた物体検出装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ２１は、基準画像上の所定のセグメント領域（対象セグメント領域）と、実測画像上におけるセグメント領域に対応する比較領域（対象比較領域）との間の、投射光学系１００と受光光学系２００の並び方向における相対的な画素ずれ量Ｄを取得する。さらに、ＣＰＵ２１は、対象セグメント領域に含まれるドットの当該対象セグメント領域上における分布位置と、対象比較領域に含まれるドットの当該対象比較領域上における分布位置との間の相対的な画素ずれ量の平均値Δｄ１を取得する。そして、ＣＰＵ２１は、画素ずれ量Ｄと平均値Δｄ１とを加算して、当該対象セグメント領域に対する画素ずれ量を取得する。【選択図】図１０
2014085257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された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、
基準面に前記光を照射したときに前記イメージセンサにより撮像された基準画像と、実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測画像とに基づいて、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、
前記基準画像上の第１の領域と、前記実測画像上における前記第１の領域に対応する第２の領域との間の、前記投射光学系と前記受光光学系の並び方向における相対的な位置ずれ量を第１の位置ずれ量として取得し、
前記第１の領域に含まれる第１のドットの前記第１の領域上における分布位置と前記第２の領域に含まれる第２のドットの前記第２の領域上における分布位置との間の相対的な位置ずれ量を第２の位置ずれ量として取得し、
前記第１の位置ずれ量と前記第２の位置ずれ量に基づいて、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、
前記第１のドットと前記第２のドットは、それぞれ、前記第１の領域と前記第２の領域に複数含まれ、
前記距離取得部は、複数の前記第１のドットと前記第２のドットについてそれぞれ計測した相対的な位置ずれ量を平均化することにより、前記第２の位置ずれ量を取得する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報取得装置において、
前記距離取得部は、複数の前記第１のドットと複数の前記第２のドットのうち、互いの間隔が所定の値よりも短い前記第１のドットと前記第２のドットとを組として、前記第１のドットと前記第２のドットとの間の相対的な位置ずれ量を計測する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項４】
請求項３に記載の情報取得装置において、
前記距離取得部は、前記第１のドットに対して前記所定の値よりも短い間隔を持つ前記第２のドットが複数存在する場合、当該第１のドットに対し何れの前記第２のドットも組み合わせない、
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、
前記距離取得部は、
前記第１のドットを含む第１の重心領域と、前記第２のドットを含む第２の重心領域を設定し、
前記第１の重心領域の画素値の分布と前記第２の重心領域の画素値の分布から、前記第１のドットの第１の重心位置と、前記第２のドットの第２の重心位置を演算し、前記第１の重心位置と前記第２の重心位置を、それぞれ、前記第１のドットと前記第２のドットの分布位置として、前記第２の位置ずれ量を取得する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源であり、
前記投射光学系は、前記レーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が
入射するコリメータレンズと、前記コリメータレンズを透過した前記レーザ光を前記ドットパターンのレーザ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情報取得装置として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。この種の情報取得装置では、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。
【０００３】
かかる距離画像センサとして、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が知られている（非特許文献１）。かかる距離画像センサでは、基準面にレーザ光を照射したときのドットパターンがイメージセンサにより撮像され、撮像されたドットパターンが基準ドットパターンとして保持される。そして、基準ドットパターンと、実測時に撮像された実測ドットパターンとが比較され、距離情報が取得される。具体的には、基準ドットパターン上に設定された参照領域の実測ドットパターン上における位置に基づいて、三角測量法により、当該参照領域に対する距離情報が取得される。
【０００４】
この場合、参照領域に含まれるドットが、実測ドットパターン上において探索され、参照領域に含まれるドットに最もマッチングするドットを含む領域が、参照領域の移動位置として取得される。
【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】
上記物体検出装置では、イメージセンサ上の画素の間隔に応じて距離分解能が決まる。距離分解能とは、検出可能な距離変化の細かさのことである。したがって、イメージセンサの画素の間隔を狭めることにより、距離分解能を向上させることができる。反面、イメージセンサの画素の間隔を狭めると、画素の密度が高まり、探索を行う参照領域の数が増加する。このため、参照領域の探索処理が増大し、距離検出に係る演算量が増大するとの問題が生じる。
【０００７】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、演算量を抑えつつ、高分解能で距離を取得可能な情報取得装置および当該情報取得装置を備えた物体検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、情報取得装置に関する。この態様に係る情報取得装置は、光源から出射された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、基準面に前記光を照射したときに前記イメージセンサにより撮像された基準画
像と、実測時に前記イメージセンサにより撮像された実測画像とに基づいて、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、前記基準画像上の第１の領域と、前記実測画像上における前記第１の領域に対応する第２の領域との間の、前記投射光学系と前記受光光学系の並び方向における相対的な位置ずれ量を第１の位置ずれ量として取得する。また、前記距離取得部は、前記第１の領域に含まれる第１のドットの前記第１の領域上における分布位置と前記第２の領域に含まれる第２のドットの前記第２の領域上における分布位置との間の相対的な位置ずれ量を第２の位置ずれ量として取得する。そして、前記距離取得部は、前記第１の位置ずれ量と前記第２の位置ずれ量に基づいて、前記距離情報を取得する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、物体検出装置に関する。この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】
【００１０】
本発明によれば、演算量を抑えつつ、高分解能で距離を取得可能な情報取得装置および当該情報取得装置を備えた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】実施の形態に係るセグメント領域と比較領域のドットを示す図である。
【図７】実施の形態に係る輝点の抽出方法と重心領域の設定について説明する図である。
【図８】実施の形態に係る輝点の抽出方法と重心領域の設定について説明する図である。
【図９】実施の形態に係る重心位置の算出方法について説明する図である。
【図１０】実施の形態に係る距離取得処理を示すフローチャートである。
【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。
【００１４】
以下に示す実施の形態において、レーザ光源１１０は、請求項に記載の「光源」に相当する。ＤＯＥ１４０は、請求項に記載の「回折光学素子」に相当する。ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、請求項に記載の「イメージセンサ」に相当する。セグメント領域Ｓｉは、請求項に記載の「第１の領域」に相当する。比較領域Ｃｊは、請求項に記載の「第２の領域」に相当する。画素ずれ量Ｄは、請求項に記載の「第１の位置ずれ量」に相当する。平均値Ｄ１は、請求項に記載の「第２の位置ずれ量」に相当する。重心領域Ａｓ１〜Ａｓ６は、請求項に記載の「第１の重心領域」に相当する。重心領域Ａｃ１〜Ａｃ６は、請求項に記載の「第２の重心領域」に相当する。ただし、上記請求項と本実施の形態との対応の記載はあくまで一例であって、請求項に係る発明を本実施の形態に限定するものではない。
【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１に示すように、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、目標領域に存在する物体各部までの距離（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、ステップ型の回折格子が所定のパターンで
形成された構造とされる。回折格子は、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】
本実施の形態において、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域（センサとして信号を出力する領域）は、ＶＧＡ（横６４０画素×縦４８０画素）のサイズである。ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域は、ＸＧＡ（横１０２４画素×縦７６８画素）のサイズや、ＳＸＧＡ（横１２８０画素×縦１０２４画素）のサイズ等、他のサイズであっても良い。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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から検出対象物体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。
【００３４】
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、図２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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。機能制御部３１ｂは、物体検出部３１ａによる検出結果に基づき、上記のように、テレビ４の機能を制御する。
【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】
なお、図２に示す投射光学系１００の構成は、請求項６に記載の構成の一例である。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。ドットは、レーザ光源１１０からのレーザ光がＤＯＥ１４０によって分岐されることにより生成される。
【００４３】
目標領域に平坦な面（スクリーン）と人物が存在すると、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。図３（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、図３（ｂ）に示すＤｔ０’の位置に入射する。スクリーンの前の人物の像は、ＣＭＯＳ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（ａ）〜（ｃ）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、反射平面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」、反射平面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（ａ）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】
本実施の形態では、セグメント領域の大きさは、横１５画素×縦１５画素に設定される。
【００５０】
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。
【００５１】
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。セグメント領域に含まれるドットの間隔は、一つの画素に２つのドットが同時に掛ることを抑制するため、２．５画素〜３．５画素程度に設定される。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
セグメント領域Ｓｎに対する領域Ｓｎ’の変位方向と変位量（図４（ａ）に示す画素ずれ量Ｄ）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。
【００５６】
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が検出される。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。
【００５７】
図５（ａ）〜（ｃ）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）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）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。
【００５８】
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、実測画像上において、セグメント領域Ｓｉと同じ位置にある領域Ｓｉ０を中心にＸ軸方向に＋α画素および−α画素の範囲が探索範囲Ｌ０に設定される。探索時には、セグメント領域Ｓｉが探索範囲Ｌ０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。探索範囲Ｌ０には、セグメント領域Ｓｉと同じサイズの比較領域が１画素おきに設定される。探索範囲Ｌ０は、取得しようとする距離の範囲に応じて設定される。取得しようとする距離の範囲が広い程、探索範囲Ｌ０は広くなる。
【００５９】
こうして設定された探索範囲Ｌ０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、セグメント領域Ｓｉのドットパターンと、各送り位置の比較領域のドットパターンと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を探索範囲Ｌ０内においてＸ軸方向にのみ送るのは、上記のように、通常、セグメント領域のドットパターンは、実測時において、Ｘ軸方向でのみ変位するためである。
【００６０】
上記マッチング度合いの検出時には、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。
【００６１】
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。
【００６２】
こうして、セグメント領域Ｓｉについて、探索範囲Ｌ０内の全ての比較領域に対して値Ｒｓａｄが求められる。そして、求めた値Ｒｓａｄが最小の比較領域が、セグメント領域Ｓｉの移動領域として検出される。なお、このとき、たとえば、値Ｒｓａｄの最小値と２番目に小さい値との差分が所定の閾値を超えない場合、値Ｒｓａｄが最小の比較領域がセ
グメント領域Ｓｉの移動領域である確からしさが低いとして、セグメント領域Ｓｉの探索がエラーとされる。なお、かかる確からしさの判定方法には、他の基準を用いても良い。
【００６３】
図５（ｂ）の例では、セグメント領域Ｓｉに含まれるドットは、実測画像上において、比較領域Ｃｊの位置に移動している。したがって、この場合、比較領域Ｃｊに対する値Ｒｓａｄが最小となり、比較領域Ｃｊがセグメント領域Ｓｉの移動領域として検出される。そして、比較領域Ｃｊと、セグメント領域Ｓｉと同じ位置にある領域Ｓｉ０との間の、Ｘ軸方向における画素ずれ量が取得される。この画素ずれ量は、図４（ａ）に示す画素ずれ量Ｄに相当する。その後、この画素ずれ量Ｄをもとに、上記のように三角測量法に基づいて、セグメント領域Ｓｉに対する距離情報が取得される。
【００６４】
図６（ａ）、図６（ｂ）は、セグメント領域Ｓｉと比較領域Ｃｊのドットと画素値の一例を模式的に示す図である。図６（ａ）、図６（ｂ）中、ドットが黒丸で示されており、画素値の高低が、ハッチングの濃淡で示されている。ハッチングが濃いほど、画素値が高く、ハッチングが薄いほど、画素値が低い。なお、図６（ｂ）には、セグメント領域Ｓｉ中の各ドットに対応する位置が、破線の丸で示されている。
【００６５】
また、図６（ａ）、図６（ｂ）には、セグメント領域Ｓｉよりも上下左右に１画素だけ広い領域、および比較領域Ｃｊよりも上下左右に１画素だけ広い領域が示されている。図６（ａ）および図６（ｂ）において、横方向に並ぶ数は、この領域におけるＸ軸方向の画素位置（Ｘ軸方向の座標値）を示し、縦方向に並ぶ数は、この領域におけるＹ軸方向の画素位置（Ｙ軸方向の座標値）を示している。これらは、図７〜図１０についても同様である。
【００６６】
図６（ａ）を参照して、セグメント領域Ｓｉには、６つのドットが含まれており、それぞれのドットが入射した位置の画素値が最も高く、その周辺の画素値が徐々に低くなっている。
【００６７】
上述の距離検出手法では、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、セグメント領域Ｓｉのドットパターンと、各送り位置の比較領域のドットパターンとのマッチング度合いが求められる。したがって、この距離検出手法では、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の物理的な１画素の間隔がＺ軸方向の距離検出可能な最小単位となる。
【００６８】
しかし、図６（ｂ）に示すように、ドットは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の画素を跨いで入射することも起こり得る。この場合、厳密には、比較領域Ｃｊのドットは、セグメント領域Ｓｉのドットに対して、１画素未満の細かさでずれており、このずれ量が、取得されるべき距離に反映されるべきである。しかしながら、上述の距離検出手法のみでは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の物理的な１画素よりも細かい精度（高分解能）で距離検出を行うことができない。
【００６９】
このような場合、高分解能で距離検出を行うために、画素の間隔が短い高解像度のＣＭＯＳイメージセンサ２４０を用いることが想定され得る。しかし、こうすると、探索を行うセグメント領域の数が増大し、距離検出に係る演算量が増大するとの問題が生じる。また、高解像度のＣＭＯＳイメージセンサ２４０を用いた場合であっても、上記同様、ドットが画素を跨ぐような状況が生じ得る。この場合、上述の距離検出手法では、画素間隔よりも小さい単位で、画素ずれ量Ｄを取得することができない。
【００７０】
そこで、本実施の形態では、セグメント領域Ｓｉと、セグメント領域Ｓｉに対応する比較領域Ｃｊの画素値の分布を比較することにより、セグメント領域Ｓｉの変位位置が、Ｃ
ＭＯＳイメージセンサ２４０の物理的な１画素よりも細かい精度で検出される。具体的には、セグメント領域Ｓｉと比較領域Ｃｊについて、画素値がピークとなっている点（輝点）を抽出する。そして、抽出した輝点を中心に所定の範囲の領域を設定し、この領域に含まれる画素値の重心位置を求める。こうして求めた重心位置を、セグメント領域Ｓｉと比較領域Ｃｊとの間で比較することにより、セグメント領域Ｓｉの画素ずれ量を、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の物理的な１画素よりも細かい精度で検出する。
【００７１】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、セグメント領域Ｓｉと比較領域Ｃｊの画素値の分布から輝点を抽出する方法を説明する図である。
【００７２】
図７（ａ）を参照して、まず、セグメント領域ＳｉにおけるＸ軸方向の画素値のピークを検出するために、セグメント領域Ｓｉの左端から−１画素、セグメント領域Ｓｉの右端から＋１画素の範囲の領域Ｘｉを設定する。領域Ｘｉは、セグメント領域Ｓｉの上端から下端までＹ軸方向に１画素おきに設定される。図７（ａ）では、Ｙ座標が３画素目の位置の領域Ｘｉが例示されている。
【００７３】
図７（ｂ）は、領域Ｘｉの画素値を示す模式図である。領域Ｘｉは、画素値５０がピークとなっており、Ｐｘ１（４，３）、Ｐｘ２（７，３）の２点がＸ軸方向のピーク点として抽出される。
【００７４】
次に、セグメント領域ＳｉにおけるＹ軸方向の画素値のピークを検出するために、セグメント領域Ｓｉの上端から−１画素、セグメント領域Ｓｉの下端から＋１画素の範囲の領域Ｙｊを設定する。領域Ｙｊは、セグメント領域Ｓｉの左端か右端までＸ軸方向に１画素おきに設定される。図７（ａ）では、Ｘ座標が４画素目の位置の領域Ｙｊが例示されている。
【００７５】
図７（ｃ）は、領域Ｙｊの画素値を示す模式図である。図７（ｃ）の右側に示された数が、左側に示す画素の画素値である。領域Ｙｊは、画素値５０、２０、２０がピークとなっており、Ｐｙ１（４，３）、Ｐｙ２（４，７）、Ｐｙ３（４，１０）の３点がＹ軸方向のピーク点として抽出される。
【００７６】
こうして、セグメント領域Ｓｉと比較領域Ｃｊの全てのＸ軸方向のピーク点と、Ｙ軸方向のピーク点が抽出されると、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方において画素値がピークとなっている点が抽出される。Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方において画素値がピークとなっている点が、上述の「輝点」となる。図７（ｂ）、図７（ｃ）の例では、Ｐｘ１（４，３）とＰｙ１（４，３）が同じ画素位置でピークとなっているため、（４，３）の点が輝点Ｐｓ１として抽出される。
【００７７】
同様の処理により、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように輝点Ｐｓ２〜Ｐｓ６、Ｐｃ１〜Ｐｃ６が抽出される。図８（ａ）は、セグメント領域Ｓｉの輝点を示す図である。図８（ｂ）は、比較領域Ｃｊの輝点を示す図である。
【００７８】
なお、隣り合う画素で同じ画素値が出力されることが起こり得る。上述したように、ドットの間隔は、２．５画素〜３．５画素程度に設定されるため、隣り合う画素から同じ画素値が出力される状況は、通常、１つのドットが、隣り合う２つの画素を均等に跨いだ場合が想定される。本実施の形態では、隣り合う画素で同じ画素値が出力される場合、図８（ｂ）の輝点Ｐｃ２に示すように、Ｘ座標とＹ座標が小さい方の画素が、輝点として抽出される。
【００７９】
このようにして、輝点Ｐｓ１〜Ｐｓ６、Ｐｃ１〜Ｐｃ６が抽出されると、各輝点を中心
に、３画素×３画素の重心領域Ａｓ１〜Ａｓ６、Ａｃ１〜Ａｃ６が設定される。次に、これらの重心領域Ａｓ１〜Ａｓ６、Ａｃ１〜Ａｃ６に含まれる画素値のＸ軸方向の重心位置を演算することにより、輝点Ｐｓ１〜Ｐｓ６、Ｐｃ１〜Ｐｃ６のＸ座標が１画素単位よりも細かい精度で取得される。
【００８０】
図９、図１０は、各重心領域に含まれる画素値のＸ軸方向の重心位置を算出する方法を説明する図である。
【００８１】
図９（ａ）の左側の列には、重心領域Ａｓ１〜Ａｓ３とドットが示され、右側の列には、重心領域Ａｃ１〜Ａｃ３とドットが示されている。また、図９（ｂ）の左側の列には、重心領域Ａｓ１〜Ａｓ３の画素値が示され、右側の列には、重心領域Ａｃ１〜Ａｃ３の画素値が示されている。
【００８２】
各輝点を中心とした重心領域に含まれる画素値のＸ軸方向の重心位置Ｘ０は、以下の式（１）により算出される。
【００８３】
【数１】
2014085257.tif 000003
【００８４】
上記式（１）において、ｉは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す領域上のＸ座標、ｊは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す領域上のＹ座標である。また、Ｐ（ｉ，ｊ）は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す領域上のｉ列、ｊ行目の画素値である。さらに、ｘ０は、重心領域の左端のＸ座標、ｘｍは、重心領域の右端のＸ座標である。ｙ０は、重心領域の上端のＹ座標、ｙｎは重心領域の下端のＹ座標である。
【００８５】
重心領域Ａｓ１の場合、Ｘ座標が３の列の画素値は１０、２０、１０、Ｘ座標が４の列の画素値は２０、５０、２０、Ｘ座標が５の列の画素値は１０、２０、１０である。それぞれの列の画素値をＸ座標の値と乗算し、乗算した結果の総和を重心領域Ａｓ１の画素値の総和と除算することにより、Ｘ軸方向の重心位置Ｘ０は、３と算出される。この場合、重心位置Ｘ０が整数であるため、重心領域Ａｓ１のドットは、１つの画素に入射していることが検出される。
【００８６】
また、重心領域Ａｃ１の場合、Ｘ座標が３の列の画素値は５、１５、５、Ｘ座標が４の列の画素値は２０、５０、２０、Ｘ座標が５の列の画素値は１５、２５、１５である。式（１）により、Ｘ軸方向の重心位置Ｘ０は、３．１８と算出される。この場合、重心位置Ｘ０が小数点以下の数を含むため、重心領域Ａｃ１のドットは、２つの画素に跨っており、Ｘ座標が３の画素に近い位置であることが検出される。
【００８７】
同様にして、重心領域Ａｓ２〜Ａｓ６、Ａｃ２〜Ａｃ６のＸ軸方向の重心位置が算出される。算出された重心位置は、それぞれ、対応する輝点に対応づけられる。
【００８８】
こうして、重心領域Ａｓ１〜Ａｓ６、Ａｃ１〜Ａｃ６のＸ軸方向の重心位置が算出されると、次に、セグメント領域Ｓｉの輝点Ｐｓ１〜Ｐｓ６と比較領域Ｃｊの輝点Ｐｃ１〜Ｐ
ｃ６の対応付けが行われる。
【００８９】
上述したセグメント領域のマッチングにより、１画素の精度で画素ずれ量Ｄが得られているため、通常、セグメント領域Ｓｉ中の各ドットと、このドットに対応する比較領域Ｃｊ中のドットとの間のＸ軸方向のずれ量の絶対値は、１画素以下に収まることが想定される。また、上記のように、通常、ドットは、Ｘ軸方向にのみ変位するため、セグメント領域Ｓｉに含まれるドットと比較領域Ｃｊに含まれるドットのＹ軸方向のずれは、理想的には生じないことが想定される。
【００９０】
したがって、セグメント領域Ｓｉ中の輝点に対応する比較領域Ｃｊ中の輝点は、セグメント領域Ｓｉ中の各輝点の画素位置に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のずれ量の絶対値が１画素以下の画素位置に存在することとなる。この条件を満たすように、セグメント領域Ｓｉ中の輝点Ｐｓ１〜Ｐｓ６と、比較領域Ｃｊ中の輝点Ｐｃ１〜Ｐｃ６とが、互いに対応づけられる。
【００９１】
たとえば、図８（ａ）、（ｂ）の例では、セグメント領域Ｓｉ中の輝点Ｐｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３が、それぞれ、比較領域Ｃｊの輝点Ｐｃ１〜Ｐｃ３に対応づけられる。セグメント領域Ｓｉ中の輝点Ｐｓ５、Ｐｓ６は、１画素以内の位置に、比較領域Ｃｊ中の輝点が無いため、何れの輝点とも対応づけられない。また、セグメント領域Ｓｉ中の輝点Ｐｓ４については、１画素以内の位置に、比較領域Ｃｊ中の２つの輝点Ｐｃ４、Ｐｃ５が存在するが、これら輝点Ｐｃ４、Ｐｃ５のうち何れが、輝点Ｐｓ４に対応するものであるかが不明である。このため、セグメント領域Ｓｉ中の輝点Ｐｓ４は、比較領域Ｃｊ中の何れの輝点とも対応付けられない。
【００９２】
こうして、セグメント領域Ｓｉの輝点Ｐｓ１〜Ｐｓ６と比較領域Ｃｊの輝点Ｐｃ１〜Ｐｃ６とが対応づけられると、次に、互いに対応付けられた２つの輝点間において、Ｘ軸方向における重心位置の差分が求められ、求めた全ての差分から、差分の平均値が取得される。この平均値は、セグメント領域Ｓｉ中のドットと、比較領域Ｃｊ中のドットとの間の、１画素未満のＸ軸方向のずれ量を表している。したがって、上述のマッチング処理により求めた画素ずれ量Ｄに、この平均値を加算することで、セグメント領域ＳｉのＸ軸方向のずれ量を、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の物理的な１画素よりも細かい精度で検出することができる。
【００９３】
たとえば、輝点Ｐｓ１と輝点Ｐｃ１の組み合わせの場合（図９（ｂ）を参照）、重心領域Ａｓ１のＸ軸方向の重心位置と重心領域Ａｃ１のＸ軸方向の重心位置との差分は、０．１８となり、上述したセグメント領域のマッチングにより得られる画素ずれ量Ｄから＋０．１８画素だけＸ軸正方向にずれていることを検出することができる。
【００９４】
また、輝点Ｐｓ２と輝点Ｐｃ２の組み合わせの場合、重心領域Ａｓ２のＸ軸方向の重心位置と重心領域Ａｃ２のＸ軸方向の重心位置との差分は、＋０．３５となり、さらに、輝点Ｐｓ３と輝点Ｐｃ３の組み合わせの場合には、重心領域Ａｓ３のＸ軸方向の重心位置と重心領域Ａｃ３のＸ軸方向の重心位置との差分は、＋０．８２となる。
【００９５】
したがって、これら差分の平均値は、＋０．４５となり、上述したマッチングにより得られる画素ずれ量Ｄに、＋０．４５を加算した値が、セグメント領域Ｓｉの画素ずれ量として取得される。
【００９６】
なお、図８（ｂ）の例において、輝点Ｐｃ５、Ｐｃ６は、たとえば、ＤＯＥ１４０の汚れや経年劣化等によって、ドットが所期の位置からずれたために生じたものと想定され得る。このような場合、これらの輝点は、セグメント領域Ｓｉ中の何れのドットを組み合わ
せるのが適正であるかが不明であるため、上記のように、重心位置の差分の検出対象から除外される。
【００９７】
図１０（ａ）は、１画素未満の画素ずれ量をマッチング処理による画素ずれ量Ｄに加算して画素ずれ量を取得する場合の距離取得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。
【００９８】
なお、図１０（ａ）に記載の処理フローは、請求項１に記載の構成の一例である。
【００９９】
図１０（ａ）を参照して、ＣＰＵ２１は、まず、処理対象のセグメント領域（以下、「対象セグメント領域」という）について、上述のマッチング処理を実行し、かかるマッチング処理により、１画素単位の分解能の画素ずれ量Ｄが取得されたか否かを判定する（Ｓ１０１）。ここで、マッチング処理がエラーの場合には、次の対象セグメント領域について、Ｓ１０１の処理が実行される。
【０１００】
対象セグメント領域について画素ずれ量Ｄが取得されると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明した処理により、対象セグメント領域に含まれる輝点を抽出し（Ｓ１０２）、さらに、マッチング処理によりセグメント領域Ｓｉに対応する領域として検出された比較領域（以下、「対象比較領域」という）に含まれる輝点を抽出する（Ｓ１０３）。そして、ＣＰＵ２１は、対象セグメント領域と対象比較領域に対して、それぞれ、輝点を中心に所定の範囲の重心領域を設定する（Ｓ１０４）。
【０１０１】
各輝点に重心領域が設定されると、ＣＰＵ２１は、上記式（１）の演算処理により、各重心領域のＸ軸方向の重心位置を演算し、各輝点のＸ座標を、１画素よりも細かい精度（高分解能）で取得する（Ｓ１０５）。
【０１０２】
なお、Ｓ１０４、Ｓ１０５の処理は、請求項５に記載の構成の一例である。
【０１０３】
次に、ＣＰＵ２１は、対象セグメント領域の輝点と対象比較領域の輝点の対応付け処理を行う（Ｓ１０７）。
【０１０４】
図１０（ｂ）は、かかる対応付け処理を示すフローチャートである。
【０１０５】
ＣＰＵ２１は、対象セグメント領域中の輝点から、未処理の輝点を一つ選択する（Ｓ２０１）。次に、ＣＰＵ２１は、選択された起点に対して１画素以内の範囲にある輝点を、対象比較領域から抽出する（Ｓ２０２）。そして、ＣＰＵ２１は、Ｓ２０２の処理により、対象比較領域から輝点が抽出されたかを判定し（Ｓ２０３）、さらに、Ｓ２０２に処理により抽出された輝点の数が１であるかを判定する（Ｓ２０４）。
【０１０６】
Ｓ２０２の処理により対象比較領域から輝点が抽出されず（Ｓ２０３：ＮＯ）、または、対象比較領域から複数の輝点が抽出された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ、Ｓ２０４：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、Ｓ２０１において選択された輝点に対応づけられる輝点が対象比較領域中に存在しないとして、処理をＳ２０６に進める。他方、Ｓ２０２の処理により対象比較領域から輝点が１つだけ抽出された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ、Ｓ２０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、抽出された輝点を、Ｓ２０１において選択された輝点に対応づける（Ｓ２０５）。
【０１０７】
なお、Ｓ２０３の処理は、請求項３に記載の構成の一例である。また、Ｓ２０４の処理は、請求項４に記載の構成の一例である。
【０１０８】
こうして、対象セグメント領域中の輝点から選択された未処理の輝点に対する処理が終了すると、ＣＰＵ２１は、対象セグメント領域中に未処理の輝点が残っているかを判定する（Ｓ２０６）。ここで、未処理の輝点が残っていると（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、Ｓ２０１に戻り、他の未処理の輝点に対して、同様の処理を実行する。対象セグメント領域中に未処理の輝点が残っていなければ、ＣＰＵ２１は、対応付け処理を終了し、処理をＳ１０８に進める。
【０１０９】
こうして、対象セグメント領域中の輝点と対象比較領域中の輝点との対応付けが終了すると、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０８に進め、互いに対応付けられた２つの輝点について、重心位置の差分を求め、さらに、求めた差分の平均値Δｄ１を演算する。その後、ＣＰＵ２１は、対象セグメント領域に対するマッチング処理により得られた画素ずれ量Ｄと、平均値Δｄ１とを加算し、加算結果を、対象セグメント領域の画素ずれ量として取得する（Ｓ１０９）。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の１画素より細かい精度（高分解能）で対象セグメント領域の画素ずれ量が取得される。こうして、対象セグメント領域に対する処理が終了すると、ＣＰＵ２１は、再び、Ｓ１０１に戻り、次の対象セグメント領域に対する処理を実行する。
【０１１０】
なお、Ｓ１０８の処理は、請求項２に記載の構成の一例である。
【０１１１】
＜実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、以下の効果が奏され得る。
【０１１２】
マッチング処理により求められた画素ずれ量Ｄに、１画素未満の画素ずれ量を示す値（平均値Δｄ１）を加算することにより、セグメント領域に対する画素ずれ量が取得されるため、マッチング処理のみから画素ずれ量が取得される場合に比べ、距離検出の分解能を高めることができる。また、セグメント領域中の各輝点の重心位置とセグメント領域に対応する比較領域中の各輝点の重心位置との間のＸ軸方向の差分から１画素未満の画素ずれ量（平均値Δｄ１）が取得されるため、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の画素の間隔を狭めて距離検出の分解能を高める場合に比べ、画素ずれ量を取得するための演算量を抑えることができる。
【０１１３】
また、１画素未満の画素ずれ量は、重心位置の差分を複数取得し、これらを平均化して取得されるため、１画素未満の画素ずれ量の傾向を適正に反映したものとなる。よって、１画素未満の画素ずれ量を適切に取得することができ、距離情報を精度の良く取得することができる。
【０１１４】
また、セグメント領域中の輝点と比較領域中の輝点が、互いに、１画素よりも大きく離れている場合、これら輝点は、重心位置の差分の取得処理に用いられないため、対応関係が不明確な輝点の組み合わせを用いることによる画素ずれ量（平均値Δｄ１）の劣化を防ぐことができる。これにより、より適正な距離値を取得することができる。
【０１１５】
また、セグメント領域中の所定の輝点に対し、１画素以内に存在する輝点が比較領域から複数検出された場合、これら輝点は、重心位置の差分の取得処理に用いられないため、対応関係が不明確な輝点の組合せを用いることによる画素ずれ量（平均値Δｄ１）の劣化を防ぐことができる。これにより、より適正な距離値を取得することができる。
【０１１６】
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。
【０１１７】
たとえば、上記実施の形態では、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、画素値がピー
クとなる点を抽出することにより、輝点が抽出されたが、この他、ラプラシアンフィルタ等の２次微分フィルタ等、種々の輝点抽出手法が用いられ得る。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、重心領域は３画素×３画素のサイズに設定されたが、その他のサイズに設定されても良い。
【０１１９】
また、上記実施の形態では、画素ずれ量Ｄと平均値Δｄ１とを加算した加算値から三角測量法を用いて距離情報が求められたが、三角測量法による演算なしに、画素ずれ量Ｄと平均値Δｄ１とを加算した加算値が、そのまま距離情報として取得されても良く、他の手法で距離情報を取得しても良い。
【０１２０】
また、上記実施の形態では、セグメント領域に対する重心位置が、距離取得の際に演算により求められたが、予め、各セグメント領域に対する重心位置を求めておき、メモリ２５に保持しておいても良い。
【０１２１】
また、図１０（ａ）のフローチャートでは、Ｓ１０６において、対象セグメント領域と対象比較領域に対する重心位置を求めた後、Ｓ１０７において、輝点の対応付け処理が行われたが、先に輝点の対応付け処理を行った後、互いに対応付けられた輝点について、重心位置を求めるようにしても良い。
【０１２２】
また、上記実施の形態では、セグメント領域中の輝点に対して、１画素の範囲内に比較領域の輝点が存在するかによって、輝点の対応付けが行われたが、セグメント領域中の輝点の重心位置に対して、所定の距離の範囲内に比較領域の輝点の重心位置が存在するかによって、輝点の対応付けが行われても良い。
【０１２３】
また、上記実施の形態では、セグメント領域中の輝点に対して、１画素の範囲内に比較領域の輝点が複数存在する場合、図１０（ｂ）のＳ２０４において、輝点の対応付けが行われないように処理された。しかし、この処理に代えて、セグメント領域中の輝点に対して、１画素の範囲内に存在する比較領域中の複数の輝点のうち、たとえば、最も左側かつ最も右側に位置する輝点等、何れか一つの輝点を、セグメント領域中の輝点に対応付けても良い。
【０１２４】
また、上記実施の形態では、基準画像に設定されたセグメント領域を、実測画像上において探索するようにしたが、実測画像上に設定された領域のドットパターンに対応するセグメント領域を、基準画像上で探索するようにしても良い。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。また、上記実施の形態では、光源として、レーザ光源１１０を用いたが、これに替えて、ＬＥＤ等の他の光源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。
【０１２７】
この他、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】
【０１２８】
１  …  物体検出装置
２  …  情報取得装置
３  …  情報処理装置
２１ｂ  …  距離取得部
１００  …  投射光学系
１１０  …  レーザ光源（光源）
１２０  …  コリメータレンズ
１４０  …  ＤＯＥ（回折光学素子）
２００  …  受光光学系
２４０  …  ＣＭＯＳイメージセンサ（イメージセンサ）
Ｓｉ  …  セグメント領域（第１の領域）
Ｃｊ  …  比較領域（第２の領域）
Ｄ  …  画素ずれ量（第１の位置ずれ量）
Ｐｓ１〜Ｐｓ６  …  輝点（第１のドット）
Ｐｃ１〜Ｐｃ６  …  輝点（第２のドット）
Δｄ１  …  平均値（第２の位置ずれ量）
Ａｓ１〜Ａｓ６  …  重心領域（第１の重心領域）
Ａｃ１〜Ａｃ６  …  重心領域（第２の重心領域）
【図１】
2014085257.tif 000004
【図２】
2014085257.tif 000005
【図３】
2014085257.tif 000006
【図４】
2014085257.tif 000007
【図５】
2014085257.tif 000008
【図６】
2014085257.tif 000009
【図７】
2014085257.tif 000010
【図８】
2014085257.tif 000011
【図９】
2014085257.tif 000012
【図１０】
2014085257.tif 000013