(57)【要約】      （修正有）【課題】視差により受光光学系がドットパターンを受光できない領域についても、適正に距離情報を取得可能な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。【解決手段】情報取得装置１は、投射光学系１００と、受光光学系２００と、基準面にレーザ光を照射したときに受光光学系２００により撮像された基準画像を保持するメモリ２６と、実測時に受光光学系２００により撮像された実測画像にセグメント領域を設定し、基準画像とセグメント領域内のドットとを照合することにより、セグメント領域に対応する目標領域内の位置について距離に関する情報を取得する距離取得部２１ｃと、を有する。基準画像のドットパターンと実測画像のセグメント領域内のドットとを照合することにより、視差により受光光学系２００がドットパターンを受光できない領域についても、適正に距離情報を取得できる。【選択図】図２
2014194341.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、
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横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を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を保持する記憶部と、
実測時に前記受光光学系により撮像された実測ドットパターンにセグメント領域を設定し、前記基準ドットパターンと前記セグメント領域内のドットとを照合することにより、前記セグメント領域に対応する前記目標領域内の位置について距離に関する情報を取得する距離取得部と、を有する、
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、
前記距離取得部は、前記基準ドットパターン上に前記セグメント領域の探索範囲を設定し、前記探索範囲内のドットと前記セグメント領域内のドットとを照合することにより、前記セグメント領域について距離に関する情報を取得する、
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、
前記距離取得部は、前記セグメント領域のドットと、前記基準ドットパターン内の照合対象とされる比較領域のドットとの照合率を、前記比較領域毎に取得し、取得した前記照合率が所定の基準を満たさない場合に、前記セグメント領域に対してエラーの情報を設定する、
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、前記比較領域毎に取得した前記照合率のうち最も高い第１照合率と２番目に高い第２照合率との差分を算出し、前記差分が所定の閾値未満のときに、前記セグメント領域に対して前記エラーの情報を設定する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の情報取得装置において、
前記距離取得部は、前記エラーの情報として、前記距離に関する情報が取り得る範囲の極値を設定する、
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、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、ドットの受光素子上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、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
上記物体検出装置では、所定距離だけ離れた位置に基準面を配したときに光検出器に受光されるドットパターンと、実測時に光検出器により受光されるドットパターンとが比較されて、距離の検出が行われる。たとえば、基準面に対するドットパターンに複数の領域が設定される。物体検出装置は、各領域に含まれるドットが実測時に受光したドットパターン上のどの位置に移動したかに基づいて、領域毎に、対象物体までの距離を検出する。
【０００６】
また、上記構成の物体検出装置では、ドットパターンのレーザ光を投射するための投射光学系と、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を受光するための受光光学系が、検出対象の目標物までの距離に応じて、離れて配置される。
【０００７】
検出対象の目標物がある場合、視差により、投射光学系から目標領域に投射されたドットパターンの一部が、受光光学系によって受光されないことが起こり得る。すなわち、基準面に対するドットパターンには含まれるが、実測時に受光したドットパターンには含まれないドットが生ずる。
【０００８】
この場合、基準面に対するドットパターンにしか含まれないドットを用いて、実測時に受光したドットパターンとの比較を行うと、不正確な位置のドットを検出し、適正な距離情報を得られない惧れがある。
【０００９】
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、視差により受光光学系がドットパターンを受光できない領域についても、適正に距離情報を取得可能な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】
【００１０】
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、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横方向に離れて並ぶように配置され、前記目標領域を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を保持する記憶部と、実測時に前記受光光学系により撮像された実測ドットパターンにセグメント領域を設定し、前記基準ドットパターンと前記セグメント領域内のドットとを照合することにより、前記セグメント領域に対応する前記目標領域内の位置について距離に関する情報を取得する距離取得部と、を有する。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明によれば、視差により受光光学系がドットパターンを受光できない領域についても、適正に距離情報を取得可能な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。
【００１３】
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】
【００１４】
【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】実施の形態に係る投射光学系と受光光学系の外観を示す斜視図である。
【図４】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５】比較例に係る参照パターンの生成方法を説明する図である。
【図６】比較例に係る距離検出手法を説明する図である。
【図７】比較例に係る距離検出結果を示す図である。
【図８】比較例に係る投射光学系による影の領域と受光光学系から見えない領域の距離検出結果を説明する図である。
【図９】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１０】実施の形態に係る参照パターンの生成方法の流れを示す図である。
【図１１】実施の形態に係る距離検出手法を説明する図である。
【図１２】実施の形態に係る距離検出処理の流れを示す図である。
【図１３】実施の形態に係る距離検出結果を示す図である。
【図１４】実施の形態に係る投射光学系による影の領域と受光光学系が撮像できない領域の距離検出結果を説明する図である。
【図１５】実施の形態に係る極値の割合のグラフおよび比較例に係る極値の割合のグラフである。
【図１６】変更例に係る距離検出手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
情報取得装置１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１に配置される。
【００２３】
投射光学系１００は、レーザ光源１１０と、コリメータレンズ１２０と、リーケージミラー１３０と、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）１４０と、ＦＭＤ（FrontMonitor Diode）１５０とを備えている。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、ＰＤ信号処理回路２３と、撮像信号処理回路２４と、入出力回路２５と、メモリ２６を備えている。
【００２４】
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。
【００２５】
リーケージミラー１３０は、誘電体薄膜の多層膜からなり、反射率が１００％よりも若干低く、透過率が反射率よりも数段小さくなるように膜の層数や膜厚が設計されている。
リーケージミラー１３０は、コリメータレンズ１２０側から入射されたレーザ光の大部分をＤＯＥ１４０に向かう方向（Ｚ軸方向）に反射し、残りの一部分をＦＭＤ１５０に向かう方向（Ｘ軸負方向）に透過する。
【００２６】
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、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１２０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。
【００２７】
ＤＯＥ１４０は、リーケージミラー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。ドットパターンの各ドットの大きさは、ＤＯＥ１４０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。
【００２８】
ＦＭＤ１５０は、リーケージミラー１３０を透過したレーザ光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。
【００２９】
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。
【００３０】
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ＩＲフィルタ（Infrared Filter）である。
【００３１】
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２４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２４に出力できるよう、信号の出力速度が高速化されている。
【００３２】
ＣＰＵ２１は、メモリ２６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、ＦＭＤ１５０から出力された信号量に応じてレーザ光源１１０の光量の自動制御を行う、いわゆるＡＰＣ（Auto Power Control）制御を行うＡＰＣ制御部２１ｂと、３次元距離情報を生成するための距離取得部２１ｃの機能が付与される。
【００３３】
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。ＰＤ信号処理回路２３は、ＦＭＤ１５０から出力された受光量に応じた電圧信号を増幅およびデジタル化してＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、ＰＤ信号処理回路２３から供給される信号をもとに、ＡＰＣ制御部２１ｂによる処理によって、レーザ光源１１０の光量を増幅もしくは減少させる判断を行う。ＡＰＣ制御部２１ｂにより、レーザ光源１１０の光量を変化させる必要があると判断された場合、レーザ制御部２１ａは、レーザ光源１１０の発光量を変化させる制御信号をレーザ駆動回路２２に送信する。これにより、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光のパワーが略一定に制御される。
【００３４】
撮像信号処理回路２４は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を制御して、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０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２４から
供給される信号（撮像信号）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、距離取得部２１ｃによる処理によって算出する。入出力回路２５は、情報処理装置２とのデータ通信を制御する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図３は、投射光学系１００と受光光学系２００の設置状態を示す斜視図である。
【００４１】
投射光学系１００と受光光学系２００は、ベースプレート３００に配置される。投射光学系１００を構成する光学部材は、ハウジング１００ａに設置され、このハウジング１００ａがベースプレート３００上に設置される。これにより、投射光学系１００がベースプレート３００上に配置される。１５０ａ、２４０ａは、それぞれ、ＦＭＤ１５０、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０からの信号を回路基板（図示せず）に供給するためのＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）である。
【００４２】
受光光学系２００を構成する光学部材は、ホルダ２００ａに設置され、このホルダ２００ａが、ベースプレート３００の背面からベースプレート３００に取りつけられる。これにより、受光光学系２００がベースプレート３００に配置される。なお、受光光学系２００は、Ｚ軸方向に光学部材が並ぶため、投射光学系１００と比べ、Ｚ軸方向の高さが高くなっている。ベースプレート３００は、Ｚ軸方向の高さを抑えるために、受光光学系２００の配置位置周辺がＺ軸方向に一段高くなっている。
【００４３】
図３に示す設置状態において、投射光学系１００の射出瞳と受光光学系２００の入射瞳の位置は、Ｚ軸方向において、略一致する。また、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。
【００４４】
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１と目標領域の基準面との距離に応じて、設定される。どの程度離れた目標物を検出対象とするかによって、基準面と情報取得装置１との間の距離が変わる。検出対象の目標物までの距離が近くなるほど、投射光学系１００と受光光学系２００の設置間隔は狭くなる。逆に、検出対象の目標物までの距離が遠くなるほど、投射光学系１００と受光光学系２００の設置間隔は広くなる。
【００４５】
図４（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４（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、同図（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。
【００４６】
図４（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４（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、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。
【００４７】
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４（ｂ）のように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に分布する。図４（ｂ）には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上のＤＰ光の受光領域が破線の枠によって示されている。たとえば、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、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。
【００４８】
ここで、まず、図５〜図８を参照して、比較例における距離検出の方法と距離検出結果の例を説明する。
【００４９】
図５は、比較例における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。
【００５０】
図５（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、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２６上に展開される。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５（ｂ）に示すように、基準画像上に、基準画像のサイズよりも小さい所定の領域が「参照パターン領域」として設定される。なお、図５（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６以降の図においても同様である。
【００５１】
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とＣＰＵ２１に対する距離検出の演算量の負荷を考慮して決定される。図５（ｃ）には、便宜上、各セグメント領域の大きさが５画素×５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。
【００５２】
セグメント領域は、図５（ｃ）に示すように、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。
【００５３】
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２６に記憶される。メモリ２６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。
【００５４】
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。
【００５５】
たとえば、図５（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５（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。
【００５６】
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。
【００５７】
比較例における距離の算出では、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。
【００５８】
図６（ａ）〜（ｅ）は、比較例における距離検出の手法を説明する図である。図６（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６（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６（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、図６（ａ）、（ｂ）は、便宜上、一部のセグメント領域のみが示されている。また、図６（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。
【００５９】
図６（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６（ｂ）に示すように、実測画像上に、セグメント領域Ｓｉに対して探索範囲Ｒｉが設定される
。探索範囲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が探索範囲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。探索範囲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。
【００６０】
探索範囲Ｒｉは、検出対象物体が基準面よりも情報取得装置１に離れる方向、および近づく方向にどの程度の距離を検出可能な範囲とするかによって決定される。図６中では、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画素ずれた位置の範囲が探索範囲Ｒｉに設定されている。
【００６１】
比較領域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を探索範囲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。
【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が２値化されて、メモリ２６に保持される。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の画素値のうち、所定の閾値以上の画素が、画素値１に、所定の閾値未満の画素が、画素値０に変換されて、メモリ２６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、比較領域に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６（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、図６（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６（ｄ）に示すように、セグメント領域Ｓｉについて、探索範囲Ｒｉの全ての比較領域に対して値Ｒｓａｄが求められる。図６（ｅ）は、探索範囲Ｒｉの各送り位置における値Ｒｓａｄの大小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、探索範囲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Ｂｔ１が参照される。次に、求めた値Ｒｓａｄの中から、２番目に小さい値Ｂｔ２が参照される。最小値Ｂｔ１と２番目に小さい値Ｂｔ２との差分値Ｅｓが閾値未満であれば、セグメント領域Ｓｉの探索はエラーとされる。他方、差分値Ｅｓが閾値以上であれば、最小値Ｂｔ１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。図６（ｄ）のように、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ＳｉよりもＸ軸正方向に変位したためである。
【００６５】
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。
【００６６】
次に、比較例による手法を用いて本願発明者がマッチングの測定を行った測定例について説明する。この測定例では、セグメント領域Ｓｉが検出された場合、上記画素位置Ｓｉ０に対するセグメント領域Ｓｉの検出位置のずれ量（以下、「画素ずれ量」という）に応じて白から黒の階調で表現された値が、セグメント領域Ｓｉの距離情報として、メモリ２６に記憶される。セグメント領域Ｓｉの検出位置が上記画素位置Ｓｉ０に近いほど白に近く、セグメント領域Ｓｉの検出位置が探索範囲Ｒｉにおいて上記画素位置Ｓｉ０からＸ軸正または負方向にずれるほど黒に近い色の階調が割り当てられる。また、セグメント領域Ｓｉの探索がエラーとなった場合、探索範囲Ｒｉにおいて最もＸ軸正または負方向にずれた位置に対応する階調、すなわち、最も黒い色の階調がメモリ２６に記憶される。以下、セグメント領域Ｓｉの探索がエラーとなったときの最も黒い色の階調を、「極値」と称する。比較例では、極値は、Ｘ軸正方向または負方向に最もずれた位置にセグメント領域Ｓｉがマッチングしたときの階調に相当する。
【００６７】
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。
【００６８】
図７、図８は、上記比較例における距離検出の手法を用いた場合の距離測定例を示す図である。
【００６９】
図７（ａ）は、情報取得装置１から距離７００ｍｍの位置に基準面として平坦なスクリーンのみが配置された状態でＤＰ光を照射し、反射されたＤＰ光を撮像した画像である。本画像が上記比較例の距離検出手法における基準画像に相当する。図中、ドットが微小な白い点で示されている。
【００７０】
図７（ｂ）は、情報取得装置１から距離１２００ｍｍの位置に平坦なスクリーンが配置され、情報取得装置１から距離７００ｍｍの位置（基準面と同じ位置）に検出対象物体が配置された状態でＤＰ光を照射し、反射されたＤＰ光を撮像した画像である。本画像が比較例の距離検出手法における実測画像に相当する。図中、中央付近に、脚のついた長方形状の検出対象物体とこの検出対象物体によって生じる影が写りこんでいる。
【００７１】
ここで、図７（ｄ）に示すように、スクリーンよりも前に検出対象物体が存在すると、投射光学系１００から照射されるＤＰ光が検出対象物体によって反射され、検出対象物体の後方には、影が発生する。スクリーンは、基準面よりも遠い位置にあるため、スクリーンで反射されたドットは、上述のように、基準面にドットが反射されたときよりもＸ軸負方向にずれて受光光学系２００に撮像される。他方、検出対象物体は、基準面と略同じ距離にあるため、検出対象物体で反射されたドットは、基準面で反射されたドットと略同じ位置で受光光学系２００に撮像される。受光光学系２００で撮像される影は、投射光学系１００から離れる方向（Ｘ軸負方向）に生ずる。たとえば、図７（ａ）の基準画像におけるＰｔの領域のドットは、図７（ｂ）の実測画像におけるＣｔの領域のドットに相当する。領域Ｐｔの左部分のドットは、領域Ｃｔでは、Ｘ軸負方向にずれており、領域Ｃｔの中央には、影が写りこんでいる。領域Ｃｔの影の部分には、ドットが含まれていない。
【００７２】
また、図７（ｄ）に示すように、投射光学系１００と受光光学系２００の視差により、影の位置よりＸ軸負側の位置に受光光学系２００が撮像できない領域が生ずる。受光光学系２００が撮像できない領域には、投射光学系１００のＤＰ光の照射領域が含まれる。すなわち、図７（ａ）の基準画像には含まれるが、図７（ｂ）の実測画像には含まれないド
ットが生ずることとなる。たとえば、図７（ａ）の基準画像におけるＰｕの領域のドットは、図７（ｂ）の実測画像におけるＣｕの領域にドットに相当する。領域Ｃｕは、領域Ｐｕの一部のドットが撮像できず、ドットが撮像できない領域が欠落することにより領域Ｐｕよりも小さくなっている。
【００７３】
図７（ｃ）は、図７（ａ）の基準画像と図７（ｂ）の実測画像を用いて、上記比較例における距離検出の手法を行ってマッチングを測定したときの測定結果を示す図である。同図では、上記のように、図６に示した各セグメント領域の画素ずれ量が小さいほど白に近く、Ｘ軸正または負方向の画素ずれ量が大きいほど黒に近い色が示されている。また、マッチング処理においてエラーになったセグメント領域は、最も黒く示されている。なお、エラーの領域の黒色は、スクリーンによって得られた距離情報を示す黒色よりも濃い黒色となっており、スクリーンの距離情報と、エラーの情報が区別可能となっている。
【００７４】
上記のように、本測定では、目標領域には、平坦なスクリーンとスクリーンの前に長方形状の検出対象物体が配置されている。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、検出対象物体の長方形状に沿って、白に近い色となり、その他の部分は、黒に近い色になる。これに対し、図７（ｃ）に示す測定結果では、検出対象物体の右方（Ｘ軸正方向）の部分（Ｅｒ１）にグレーと黒の領域が混在している。この領域Ｅｒ１では、エラーだけでなく、誤ったマッチングがなされて、距離が誤測定されていることがわかる。Ｐｔの領域をマッチングした結果が領域Ｄｔに相当し、Ｐｕの領域をマッチングした結果が領域Ｄｕに相当する。
【００７５】
図８（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）の基準画像の領域Ｐｔのマッチング例を説明する図である。
【００７６】
図８（ａ）は、基準画像の領域Ｐｔに含まれるドットパターンが模式的に示された図、図８（ｂ）は、実測画像の領域Ｃｔに含まれるドットパターンが模式的に示された図である。また、図８（ｃ）は、セグメント領域Ｓｔの探索範囲における値Ｒｓａｄの大小が模式的に示されたグラフである。
【００７７】
図８（ａ）を参照して、基準画像の領域Ｐｔには、１５画素×１５画素のセグメント領域Ｓｔが設定されている。また、基準画像の領域Ｐｔには、複数のドットを有するＰｔ１とＰｔ２の領域が示されている。Ｐｔ１に含まれる画素数は、Ｐｔ２に含まれる画素数よりも多い。
【００７８】
Ｐｔ２の領域に含まれるドットは、検出対象物体に照射され、図８（ｂ）における実測画像Ｃｔでは、Ｃｔ２の位置に相当する。Ｐｔ１の領域に含まれるドットは、後方に配置されたスクリーンに照射され、図８（ｂ）における実測画像Ｃｔでは、Ｘ軸負方向に９画素ずれたＣｔ１の位置に相当する。図８（ｂ）における実測画像Ｃｔの影の部分はＸ軸方向に略９画素に相当し、この領域には、ドットが含まれていない。
【００７９】
この場合、基準画像のセグメント領域Ｓｔに含まれるドットパターンを実測画像上の比較領域とマッチングすると、たとえば、図８（ｃ）に示すような値Ｒｓａｄが得られる。画素ずれ量０の位置で、Ｐｔ２のドットパターンが、Ｃｔ２のドットパターンにマッチングし、Ｒｓａｄの値が他の部分と比べ、やや小さくなっている。また、画素ずれ量−９の位置で、Ｐｔ１のドットパターンが、Ｃｔ１のドットパターンにマッチングし、Ｒｓａｄの値が最も小さくなっている。Ｐｔ１に含まれる画素数は、Ｐｔ２に含まれる画素数よりもかなり多いため、画素ずれ量が−９の位置の値Ｒｓａｄは、画素ずれ量０の位置の値Ｒｓａｄよりも、かなり小さい。したがって、Ｒｓａｄの最小値と２番目に小さい値の差分は、閾値を超え、エラーとならず、適正に距離情報を得ることができる。
【００８０】
なお、セグメント領域Ｓｔに対して数画素だけＸ軸正方向にずれたセグメント領域Ｓｔ１＋ｋでは、対応する実測画像において、影を挟んで左右に区分される領域の画素数が同じになるため、画素ずれ量−９の位置の値Ｒｓａｄと画素ずれ量０の位置の値Ｒｓａｄが同じになる。したがって、セグメント領域Ｓｔ１＋ｋと、このセグメント領域Ｓｔ１＋ｋに対してＸ軸正負の方向に数画素のセグメント領域では、Ｒｓａｄの最小値と２番目に小さい値の差分が閾値を超えず、マッチングがエラーとなる。しかし、このエラーは、Ｘ軸方向に数画素分のセグメント領域で生じるのみである。
【００８１】
このように、比較例における上記距離検出手法の場合、探索領域に影の領域が含まれていても、Ｘ軸方向に数画素の範囲を除いて、セグメント領域の変位位置を適正に検出することができる。よって、図７（ｃ）のＤｔの領域では、スクリーンの距離情報と、検出対象物体の距離情報を示す画素ずれ量（階調）が適正に得られている。
【００８２】
図８（ｄ）〜（ｆ）は、図７（ａ）の基準画像の領域Ｐｕのマッチング例を説明する図である。
【００８３】
図８（ｄ）は、基準画像の領域Ｐｕに含まれるドットパターンが模式的に示された図、図８（ｅ）は、実測画像の領域Ｃｕに含まれるドットパターンが模式的に示された図である。また、図８（ｆ）は、セグメント領域Ｓｕの探索範囲における値Ｒｓａｄの大小が模式的に示されたグラフである。
【００８４】
図８（ｄ）を参照して、基準画像の領域Ｐｕには、１５画素×１５画素のセグメント領域Ｓｕが設定されている。また、基準画像の領域Ｐｕには、複数のドットを有するＰｕ１とＰｕ２の領域が示されている。Ｐｕ１に含まれるドットの数と、Ｐｕ２に含まれるドットの数は、略同程度である。また、Ｐｕ１とＰｕ２は、境界が接する状態でＸ軸方向に隣り合っている。セグメント領域Ｓｕは、Ｐｕ２の領域に一致している。
【００８５】
Ｐｕ１の領域に含まれるドットは、検出対象物体に照射され、図８（ｅ）における実測画像の領域Ｃｕでは、Ｃｕ１の位置に相当する。Ｐｕ２の領域に含まれるドットは、後方に配置されたスクリーンに照射され、図８（ｅ）における実測画像の領域Ｃｕでは、Ｘ軸負方向に９画素ずれたＣｕ２の位置に相当する。
【００８６】
Ｐｕ２に含まれるＸ軸負方向の９画素分の領域Ｐｕ３のドットは、上述のごとく、視差により、受光光学系２００のＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に照射されず、実測画像の領域Ｃｕ２には存在しない。図８（ｅ）中の領域Ｃｕ２には、便宜上、視差によって、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に検出されないドットパターンが点線の円で示されている。この点線で示されたドットパターンが、図７（ｄ）における投射光学系１００のＤＰ光の照射領域であって、受光光学系２００の撮像できない領域のドットパターンに相当する。
【００８７】
この場合、基準画像のセグメント領域Ｓｕに含まれるドットパターンを実測画像上の比較領域とマッチングすると、実測画像上に存在しないドットパターンＰｕ３を比較することとなるため、適正なマッチングを行うことができない。たとえば、図８（ｆ）に示すように、実測画像上の探索範囲において、偶然、画素ずれ量が−５の位置でＰｕ３のドットパターンに類似性の高いドットパターンが検出され、Ｒｓａｄが最も小さくなることが起こり得る。また、図８（ｆ）に破線で示すように、画素ずれ量が７の位置でＰｕ３のドットパターンに類似性の高いドットパターンが検出されるようなことも起こり得る。この他、類似性の高いドットパターンが検出されず、エラーとなることも起こり得る。
【００８８】
このように、比較例における上記距離検出手法の場合、実測画像上に含まれないドット
パターンを用いて、セグメント領域の探索が行われるため、図７（ｃ）のＤｕの領域では、エラーだけでなく、誤ったマッチングがなされて、誤った距離が測定されている。
【００８９】
距離が誤測定されると、検出対象物体とスクリーンの境界を適正に検出することができず、検出対象物体の輪郭を正常に検出することが困難となる。たとえば、図７（ｃ）のＤｕの領域内において、Ｘ軸負方向からＸ軸正方向に１画素ずつ距離情報（画素ずれ量を示す階調）を参照していくと、まず、検出対象物体の距離情報として、画素ずれ量が小さい領域（図中、白に近い色の領域）が続く。そして、本来、検出対象物体とスクリーンの境界となる付近において、エラーにより画素ずれ量（階調）が極値となるセグメント領域と、画素ずれ量が誤検出された多数のセグメント領域が混在する。このため、検出対象物体の輪郭を決定することが困難となる。
【００９０】
なお、エラーとなった極値を持つセグメント領域は、輪郭抽出のためのセグメント領域から除外される。この場合、図７（ｃ）のように、検出対象物体の右部分（Ｘ軸正方向）の形状が、Ｙ軸方向に延びていることを検出することができず、検出対象物体が長方形状であることを認識することができない。
【００９１】
このような問題を解消するため、本実施の形態では、比較例とは逆に、実測画像上にセグメント領域を設定し、基準画像上の所定の探索範囲で実測画像上のドットパターンを探索する手法を用いて距離検出が行われる。以下、便宜上、比較例における距離検出手法を「正マッチング」と称し、本実施の形態における距離検出手法を「逆マッチング」と称する。なお、本実施の形態では、基準画像にセグメント領域が設定されることはないが、基準画像のドットパターンは、上記比較例と同様、予めメモリ２６に記憶されている。
【００９２】
図９、図１０は、本実施の形態における逆マッチングの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。
【００９３】
図９（ａ）は、実測時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に照射されたＤＰ光から得られた実測画像である。実測画像は、便宜上、図６（ｂ）と同様に、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。図９（ｂ）は、セグメント領域の設定例を示す図である。
【００９４】
図１０は、逆マッチングにおけるセグメント領域の設定処理の流れを示す図である。
【００９５】
図１０を参照して、まず、実測画像上に、実測画像のサイズよりも小さい所定の範囲の領域が参照パターン領域として設定され（Ｓ１）、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）がメモリ２６に記憶される（Ｓ２）。
【００９６】
次に、ＣＰＵ２１は、変数ｉに１をセットし（Ｓ３）、参照パターン領域の左上の角を頂点とし、規定された縦横幅の四角形の領域を指定して、最初のセグメント領域Ｓｉ（Ｓｉ＝Ｓ１）を設定する（Ｓ４）。なお、規定された縦横の幅は、あらかじめ、メモリ２６に保持された値が参照され、本実施の形態では、縦１５、横１５の値が参照される。
【００９７】
そして、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上におけるセグメント領域Ｓｉの位置に関する情報がメモリ２６に記憶される（Ｓ５）。
【００９８】
次に、ＣＰＵ２１は、セグメント領域Ｓｉの位置が参照パターン領域の右端に到達したかどうかを判定する（Ｓ６）。セグメント領域Ｓｉの位置が参照パターン領域の右端に到達していないと（Ｓ６：ＮＯ）、ｉに１を加算し（Ｓ７）、セグメント領域Ｓｉの位置か
らＸ軸正方向に１画素ずらした領域を指定して、セグメント領域Ｓｉを設定する（Ｓ８）。その後、ＣＰＵ２１は、処理をＳ５に戻す。
【００９９】
参照パターン領域の左端から右端まで１画素間隔でセグメント領域Ｓｉが設定され、セグメント領域Ｓｉの位置情報がメモリ２６に記憶されると（Ｓ６：ＹＥＳ）、セグメント領域Ｓｉの位置が参照パターン領域の下端に到達したかどうかを判定する（Ｓ９）。
【０１００】
セグメント領域Ｓｉの位置が参照パターン領域の下端に到達していないと（Ｓ９：ＮＯ）、ｉに１を加算し（Ｓ１０）、セグメント領域Ｓｉの位置をＹ軸正方向に１画素ずらし、かつ、参照パターン領域の左端の領域を指定し、セグメント領域Ｓｉを設定する（Ｓ１１）。その後、ＣＰＵ２１は、処理をＳ５に戻す。
【０１０１】
参照パターン領域の上端の左端から下端の右端までセグメント領域Ｓｉが設定され、セグメント領域Ｓｉの位置情報がメモリ２６に記憶されると（Ｓ９：ＹＥＳ）、図９（ｂ）に示すように、参照パターン領域に対してセグメント領域が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、処理が終了する。なお、上記比較例同様、各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。
【０１０２】
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位置に関する情報が参照テンプレートとして、メモリ２６に記憶される。なお、セグメント領域の情報として、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の位置に関する情報のみがメモリ２６に記憶されたが、セグメント領域内の画素値が記憶されてもよい。
【０１０３】
そして、図２のＣＰＵ２１は、投射光学系１００から検出対象物体までの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。距離の算出方法は、上記比較例と同様に、セグメント領域の変位量を用いて、三角測量法に基づき算出される。
【０１０４】
図１１、図１２は、本実施の形態における距離検出の手法を説明する図である。図１１（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における基準画像を示す図であり、図１１（ｂ）は、実測時のＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における実測画像に設定された参照パターン領域を示す図であり、図１１（ｃ）〜（ｅ）は、基準画像に含まれる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、図１１（ａ）、（ｂ）は、便宜上、一部のセグメント領域のみが示されている。また、図１１（ｂ）の実測画像には、便宜上、検出対象物体として人物の像が写り込んでいることが示されている。
【０１０５】
上記比較例では、基準画像上に設定されたセグメント領域に含まれるドットパターンを実測画像上の所定の探索範囲で探索したが、本実施の形態では、上記比較例とは逆に、実測画像上に設定されたセグメント領域に含まれるドットパターンを基準画像上の所定の探索範囲で探索する。
【０１０６】
図１１（ｂ）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１１（ａ）に示すように、セグメント領域Ｓｉに対して探索範囲Ｒｉが設定される。探索範囲Ｒｉは、上記比較例と同様に、実測画像上のセグメント領域Ｓｉの画素位置と同位置の基準画像上の画素位置を中心としてＸ軸正負方向にｘ画素の範囲に設定される。
【０１０７】
そして、探索範囲Ｒｉ内に比較領域が設定される。隣り合う比較領域は、互いに、Ｘ軸
正または負の方向に１画素だけずれている。各比較領域において、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、基準画像の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。
【０１０８】
図１２（ａ）、（ｂ）は、逆マッチングの距離検出の処理の流れを示す図である。
【０１０９】
図１２（ａ）を参照して、まず、ＣＰＵ２１は、図９（ｂ）で示した処理によってメモリ２６に記憶された参照テンプレートより、実測画像の画素情報（参照パターン）と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を読み込む（Ｓ１１）。次に、ＣＰＵ２１は、変数ｉに１をセットし（Ｓ１２）、セグメント領域ＳｉのＣＭＯＳイメージセンサ２４０上における位置情報をメモリ２６から読み込み、読み込んだセグメント領域Ｓｉの位置情報とＳ１１で読み込んだ実測画像の画素情報をもとに、実測画像上のセグメント領域Ｓｉの画素情報を設定する（Ｓ１３）。なお、セグメント領域Ｓｉの画素情報は、上記比較例と同様に２値化されて設定される。そして、読み出したセグメント領域Ｓｉの位置情報をもとに、実測画像上のセグメント領域Ｓｉの位置と同位置の基準画像上の位置を設定する（Ｓ１４）。
【０１１０】
次に、ＣＰＵ２１は、変数ｊに−ｘをセットし（Ｓ１５）、Ｓ１４で設定された基準画像上の位置からＸ軸方向にｊ画素離れた位置の比較領域の画素情報を読み込む（Ｓ１６）。なお、比較領域の画素情報は、上記比較例と同様に２値化されて設定される。そして、Ｓ１６で読み込んだ比較領域の画素情報と、Ｓ１３で読み込んだセグメント領域Ｓｉの画素情報を比較し、図１１（ｅ）で示した式により値Ｒｓａｄが算出される（Ｓ１７）。算出された値Ｒｓａｄは、セグメント領域Ｓｉの画素ずれ量ｊと関連付けられてメモリ２６に記憶される。その後、ＣＰＵ２１は、変数ｊがｘに等しいかを判定する（Ｓ１８）。変数ｊがｘに等しくない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、変数ｊに１を加算し（Ｓ１９）、処理をＳ１６に戻す。
【０１１１】
変数ｊがｘに等しくなると（Ｓ１８：ＹＥＳ）、図１１（ｃ）示すように、探索範囲Ｒｉでのセグメント領域Ｓｉの探索が完了し、セグメント領域Ｓｉの画素ずれ量に関連付けられた値Ｒｓａｄをもとに、セグメント領域Ｓｉの距離取得処理が行われる（Ｓ２０）。
【０１１２】
図１２（ｂ）を参照して、距離取得処理において、ＣＰＵ２１は、まず、セグメント領域Ｓｉについて、画素ずれ量ｊと関連付けられてメモリ２６に記憶された値Ｒｓａｄから、最小値Ｂｔ１と、２番目に小さい値Ｂｔ２を読み込み、それらの差分値Ｅｓを算出する（Ｓ２０１）。そして、ＣＰＵ２１は、算出した差分値Ｅｓが閾値以上であるかが判定する（Ｓ２０２）。
【０１１３】
差分値Ｅｓが閾値以上である場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、最小値Ｂｔ１の画素ずれ量に対応する比較領域がセグメント領域Ｓｉにマッチングしたとみなし、最小値Ｂｔ１の画素ずれ量に応じた距離を算出する（Ｓ２０３）。セグメント領域Ｓｉに対応する距離は、上述のように、画素ずれ量に基づいて、三角測量法により求められる。
【０１１４】
図１１（ｄ）は、探索範囲Ｒｉの各送り位置における値Ｒｓａｄの大小が模式的に示されたグラフである。実測画像上のセグメント領域Ｓｉに対応する比較領域Ｃｉは、図６（ｅ）の比較例の場合とは逆に、実測画像上のセグメント領域Ｓｉの画素位置と同位置の基準画像上の画素位置Ｓｉ０（画素ずれ量０）よりもＸ軸負方向に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、ドットパターンがＸ軸正方向に変位した後の実測画像上にセグメント領域Ｓｉを用いて、基準画像上のドットパターンをマッチングしたためである。
【０１１５】
図１２（ｂ）に戻り、差分値Ｅｓが閾値未満である場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、セグメント領域Ｓｉのドットパターンにマッチングする領域がなかったとして、エラーの情報を設定する（Ｓ２０４）。ここで、ＣＰＵ２１は、エラーの情報として、取得可能な距離の範囲の極値を設定する。すなわち、セグメント領域Ｓｉが探索範囲Ｒｉの最もＸ軸正方向または最もＸ軸負方向にある比較領域とマッチングしたときに得られる距離がエラー情報として設定される。
【０１１６】
こうして、セグメント領域Ｓｉの比較結果をもとに距離取得処理が終了する。
【０１１７】
図１２（ａ）に戻り、セグメント領域Ｓｉについて、距離取得処理が完了すると、ＣＰＵ２１は、変数ｉがｎに等しいか判定する（Ｓ２１）。変数ｉがｎに等しくない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、変数ｉに１を加算し（Ｓ２２）、処理をＳ１３に戻す。ｎには、参照パターン領域に設定されたセグメント領域の数が設定され、参照パターン領域に設定された全てのセグメント領域について、処理Ｓ１３〜Ｓ２０の処理が繰り返される。参照パターン領域に設定されたセグメント領域の数は、たとえば、図１０の参照パターン設定処理終了時における変数ｉをメモリ２６に保持しておき、その値を読み込むことにより設定される。変数ｉがｎに等しい場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、全てのセグメント領域について、距離検出が完了し、処理が終了する。
【０１１８】
図１３、図１４は、逆マッチングの距離検出の手法を用いた場合の距離測定例を示す図である。
【０１１９】
図１３（ａ）は、図７（ａ）と同じ基準画像であり、図１３（ｂ）は、図７（ｂ）と同じ実測画像である。図７（ｂ）の領域Ｃｔ、Ｃｕと同様に、領域Ｐｗには、検出対象物体の影の領域が含まれ、領域Ｐｖには、投射光学系１００によって照射されたドットパターンの一部が、視差により、受光光学系２００によって撮像できない領域が含まれる。
【０１２０】
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の基準画像と図１３（ｂ）の実測画像を用いて、逆マッチングによる手法で距離を測定したときの測定結果を示す図である。同図では、図１１に示した各セグメント領域の画素ずれ量に応じて、白から黒の色が示されている。図７（ｃ）に示した正マッチングの手法とは逆に、画素ずれ量がゼロに近いほど黒に近く、画素ずれ量が大きいほど白に近い色が示されている。したがって、図７（ｃ）の場合と、図１３（ｃ）の場合とでは、検出対象物体の測定結果を示す白と黒の階調が反転している。さらに、エラーとなった領域は、最も黒く示されている。なお、エラーの領域の黒色は、検出対象物体によって得られた距離情報を示す黒色よりも濃い黒色となっており、検出対象物体の距離情報と、エラーの情報が区別可能となっている。
【０１２１】
図７（ｃ）に示す正マッチングによる測定結果では、検出対象物体の右方（Ｘ軸正方向）の部分にグレーと黒が混在した領域が生じたが、図１３（ｃ）に示す逆マッチングによる測定結果では、検出対象物体の右方（Ｘ軸正方向）の部分にグレーと黒が混在した領域が生じておらず、この部分において距離が誤測定されていないことがわかる。また、図１３（ｃ）に示す測定結果では、検出対象物体の左方（Ｘ軸負方向）の部分が略一様に黒くなっている。すなわち、この領域では、ほぼ一様にマッチングがエラーとなっており、距離が誤測定されていないことがわかる。Ｐｗの領域をマッチングした結果が領域Ｄｗに相当し、Ｐｖの領域をマッチングした結果が領域Ｄｖに相当する。
【０１２２】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１３（ｂ）の実測画像の領域Ｐｗのマッチング例を説明する図である。
【０１２３】
図１４（ａ）は、実測画像の領域Ｐｗに含まれるドットパターンが模式的に示された図
、図１４（ｂ）は、基準画像の領域Ｃｗに含まれるドットパターンが模式的に示された図である。また、図１４（ｃ）は、セグメント領域Ｓｗの探索範囲における値Ｒｓａｄの大小が模式的に示されたグラフである。
【０１２４】
図１４（ａ）を参照して、実測画像の領域Ｐｗには、複数のドットを有するＰｗ１とＰｗ２の領域と影の領域が示されている。Ｐｗ１に含まれる画素数は、Ｐｗ２に含まれる画素数よりも多い。Ｐｗ１の領域に含まれるドットは、後方に配置されたスクリーンに照射されたドットであり、図１４（ｂ）におけるＣｗ１の領域の位置からＸ軸負方向に９画素ずれたものである。影の領域では、検出対象物体によって、ＤＰ光が遮られ、ドットが含まれていない。Ｐｗ２の領域に含まれるドットは、検出対象物体に照射されたドットであり、図１４（ｂ）におけるＣｗ１の領域の位置と同じである。
【０１２５】
実測画像の領域Ｐｗには、１５画素×１５画素のセグメント領域Ｓｗが設定されており、セグメント領域Ｓｗには、Ｐｗ２の領域と、影の領域と、Ｐｗ１の領域のうち右方（Ｘ軸正方向）の３画素×１５画素分の領域Ｐｗ３が含まれている。影の領域は、Ｘ軸方向に略９画素に相当し、Ｐｗ２の領域と、Ｐｗ３の領域に含まれる画素数は略均等となっている。
【０１２６】
このセグメント領域Ｓｗに含まれるドットパターンを基準画像上の比較領域とマッチングすると、たとえば、図１４（ｃ）に示すような値Ｒｓａｄが得られる。画素ずれ量が０の位置でＰｗ２のドットパターンが、Ｃｗ２のドットパターンにマッチングし、Ｒｓａｄの値が他の部分と比べ、やや小さくなっている。また、画素ずれ量が９の位置で、Ｐｗ１の領域のうち右３画素分の領域Ｐｗ３のドットパターンが、Ｃｗ１の領域のうち右３画素分の領域のドットパターンにマッチングし、Ｒｓａｄの値が他の部分と比べ、やや小さくなっている。しかし、Ｐｗ２に含まれる画素数と、Ｐｗ３に含まれる画素数は、略同じであるため、それぞれの位置でのＲｓａｄの値は、略同じ程度となりやすい。したがって、それぞれの位置でのＲｓａｄの差分Ｅｓ１は、閾値を超えず、マッチングはエラーとなる。
【０１２７】
また、片方の領域について、マッチングされなかったとしても、１５画素×１５画素のセグメント領域中、９画素×１５画素の領域が影の領域となり、Ｒｓａｄの値は、全体的にかなり大きいものとなる。よって、画素ずれ量が０の位置、および画素ずれ量が９の位置において、Ｒｓａｄは、他の部分よりもやや小さいものとなるものの、他の部分のＲｓａｄとの差分Ｅｓ２は、かなり小さい。したがって、差分Ｅｓ２は、閾値を超えず、マッチングはエラーとなる。
【０１２８】
さらに、影の部分を含むセグメント領域を逆マッチングしても、図７（ａ）のＰｕの領域を正マッチングした場合のように、比較領域に存在しないドットを用いてセグメント領域が探索されることはないので、距離が誤測定される可能性は低い。
【０１２９】
以上のようなことから、図１３（ｂ）のＰｗの領域では、距離の誤測定はなされず、ほぼ一様にマッチングがエラーとなる。このため、図１３（ｃ）のＤｗの領域では、大部分が極値の黒色となる。
【０１３０】
図１４（ｄ）〜（ｆ）は、図１３（ａ）の実測画像の領域Ｐｖのマッチング例を説明する図である。
【０１３１】
図１４（ｄ）は、実測画像の領域Ｐｖに含まれるドットパターンが模式的に示された図、図１４（ｅ）は、基準画像の領域Ｃｖに含まれるドットパターンが模式的に示された図である。また、図１４（ｆ）は、セグメント領域Ｓｖの探索範囲における値Ｒｓａｄの大
小が模式的に示されたグラフである。
【０１３２】
図１４（ｄ）を参照して、実測画像の領域Ｐｖには、複数のドットを有するＰｖ１とＰｖ２の領域が示されている。Ｐｖ１の領域に含まれるドットは、検出対象物体に照射されたものであり、図１４（ｅ）におけるＣｖ１の位置に相当する。Ｐｖ２の領域に含まれるドットは、後方に配置されたスクリーンに照射されたものであり、図１４（ｅ）におけるＣｖ２の領域のＸ軸正方向の６画素分の領域に相当する。図１４（ｅ）におけるＣｖ２の領域のＸ軸負方向の９画素分の領域に含まれるドットは、視差により、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上に照射されず、実測画像上の領域Ｐｖでは、検出されていない。図１４（ｄ）中の領域Ｐｖには、便宜上、視差によって、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に検出されないドットパターンが点線の円で示されている。
【０１３３】
実測画像の領域Ｐｖには、１５画素×１５画素のセグメント領域Ｓｖが設定されており、セグメント領域Ｓｖには、Ｐｖ２の領域と、Ｐｖ１の領域のうち右方（Ｘ軸正方向）の９画素×１５画素分の領域Ｐｖ３が含まれている。このセグメント領域Ｓｖに含まれるドットパターンを基準画像上の比較領域とマッチングすると、たとえば、図１４（ｆ）に示すような値Ｒｓａｄが得られる。画素ずれ量０の位置でＰｖ３のドットパターンがＣｖ１の領域のうち右９画素分のドットパターンにマッチングし、Ｒｓａｄの値が最も小さくなっている。また、画素ずれ量９の位置で、Ｐｖ２のドットパターンが、Ｃｖ２の領域のうち右６画素分の領域のドットパターンとマッチングし、Ｒｓａｄの値が他の部分と比べ、やや小さくなっている。Ｐｖ３に含まれる画素数は、Ｐｖ２に含まれる画素数よりも多いため、画素ずれ量０の位置の値Ｒｓａｄは、画素ずれ量−９の位置の値Ｒｓａｄよりも、かなり小さい。したがって、Ｒｓａｄの最小値と２番目に小さい値の差分は、閾値を超え、エラーとならず、適正に距離情報を得ることができる。
【０１３４】
なお、セグメント領域Ｓｖに対して１〜２画素だけＸ軸正方向にずれたセグメント領域では、Ｐｖ２の領域の画素数とＰｖ３の領域の画素数の差が１画素であるため、画素ずれ量が９の位置の値Ｒｓａｄと画素ずれ量が０の位置の値Ｒｓａｄの差が小さくなり、マッチングがエラーとなる可能性がある。しかし、このエラーは、Ｘ軸方向に僅か２画素分のセグメント領域で生じるのみである。
【０１３５】
このように、逆マッチングを用いて距離検出を行った場合、視差によりドットパターンが検出されない領域が含まれていても、距離が誤測定されることがなく、セグメント領域の変位位置を適正に検出することができる。よって、図１３（ｃ）のＤｖの領域では、スクリーンの距離情報と、検出対象物体の距離情報を示す階調が適正に得られている。
【０１３６】
以上のように、逆マッチングを用いて距離検出を行った場合には、視差により受光光学系２００がスクリーンに照射されたドットパターンを一部撮像できない領域（検出対象物体の右側）について、正マッチングを用いた場合よりも適正に距離情報を得ることができる。
【０１３７】
なお、逆マッチングを用いた場合には、図１３（ｃ）に示すように、検出対象物体の左側にエラーの領域（Ｅｒ２）が生じる。しかしながら、このＥｒ２の領域には、上記のように、距離が誤検出されたセグメント領域が殆ど含まれない。このため、正マッチングにおけるＥｒ１の領域のように、距離が誤検出されたセグメント領域が多数含まれることにより、物体の輪郭が適正に抽出されにくくなることはない。
【０１３８】
以下に、Ｅｒ１の領域とＥｒ２の領域に含まれるエラーとなったセグメント領域の割合に関する測定結果を示す。
【０１３９】
図１５（ａ）は、図７（ｃ）に示す正マッチングにおける測定結果のＥｒ１の領域に含まれる階調（画素ずれ量）の割合を示すグラフである。図１５（ｂ）は、図１３（ｃ）に示した逆マッチングにおける測定結果のＥｒ２の領域に含まれる階調（画素ずれ量）の割合を示すグラフである。グラフの横軸は、階調を示しており、０が極値である。また、グラフの縦軸は、階調ごとのセグメント領域の出現頻度（数）を示している。Ｅｒ１とＥｒ２の領域の大きさはそれぞれ、３画素×３００画素であり、それぞれの領域内には、合計２４００個のセグメント領域が対応する。
【０１４０】
図１５（ａ）を参照して、正マッチングの場合、階調が０（極値）となるセグメント領域の数は、１７００個である。なお、グラフには、便宜上、階調の単位が１０で示されているが、０〜１０の範囲に含まれる階調は、すべて０であった。残り７００個のセグメント領域は、図示のように、他の階調に分散している。
【０１４１】
このように、正マッチングの場合、Ｅｒ１の領域の略７０％が極値となっている。したがって、残りの略３０％の部分では、距離が誤測定されて、Ｅｒ１の領域には、様々な誤った距離情報が含まれていることがわかる。このため、Ｅｒ１の領域では、検出対象物体の輪郭を適正に抽出することができない。
【０１４２】
次に、図１５（ｂ）を参照して、逆マッチングの場合、階調が０（極値）となるセグメント領域の数は、２３７３個である。図１５（ａ）と同様、０〜１０の範囲に含まれる階調は、すべて０であった。階調が極値とならないセグメント領域の数は僅か２７個であった。
【０１４３】
このように、逆マッチングの場合、Ｅｒ２の領域の略９９％が極値となっている。Ｅｒ２の領域には、距離が誤検出されたセグメント領域が殆ど含まれていないことが分かる。このため、Ｅｒ２の領域では、検出対象物体の輪郭を適正に抽出することができる。
【０１４４】
以上のように、逆マッチングでは、検出対象物体の左側にエラーとなる領域（Ｅｒ２）が生じるが、この領域の距離検出結果は、略一様にエラーとなる。このため、検出対象物体に対応する領域と、スクリーンに対応する領域と、エラーの領域とが区別可能となり、適正に検出対象物体の輪郭抽出することが可能となる。
【０１４５】
以上、図７（ｃ）に示した正マッチングの測定結果、および図１３（ｃ）に示した逆マッチングの測定結果から、以下の事項が導かれる。
【０１４６】
（１）正マッチングを用いて距離検出を行った場合、物体の影の領域については、適正に距離情報が得られる。しかしながら、視差により受光光学系２００がスクリーンに照射されたドットパターンを一部撮像できない領域については、エラーの他、距離が誤測定され、物体の輪郭抽出が困難となる。
【０１４７】
（２）逆マッチングを用いて距離検出を行った場合、物体の影の領域については、距離情報を得ることができないものの、距離検出結果が略一様にエラーとなり、物体の輪郭抽出が容易となる。また、視差により受光光学系２００がスクリーンに照射されたドットパターンを一部撮像できない領域については、適正に距離情報が得られる。
【０１４８】
このように、逆マッチングを用いて距離検出を行った場合の方が、全体としてのエラー発生率が高くなるが、距離が誤測定されにくく、物体の輪郭抽出が容易となる。したがって、特に、物体検出装置のように、物体の動きの検出を主目的とするような場合には、逆マッチングを用いた距離検出手法が好適である。
【０１４９】
以上、本実施の形態によれば、実測画像上のドットパターンに基づいて、基準画像上のドットパターンが照合されるため、視差により、受光光学系２００がスクリーンに照射されたドットパターンを一部撮像できない領域についても、適正に距離情報を得ることができる。
【０１５０】
また、本実施の形態によれば、影の領域について、距離情報を得ることができないものの、距離検出結果を略一様にエラーとすることができる。したがって、検出対象物体全体の輪郭抽出を容易に行うことができる。
【０１５１】
また、本実施の形態によれば、エラーの情報として、取得可能な距離の範囲の極値が設定されるため、エラーの領域を削除しなくても、物体の輪郭を適正に抽出することができる。すなわち、エラーの情報として、取得可能な距離の範囲の極値が設定されるため、検出対象物体に対応する領域と、この領域に隣接するエラーの領域と、背景の領域との間に距離の段差を持たせることができ、この段差を検出することで、検出対象物体の輪郭を抽出することができる。たとえば、図１３（ｃ）においては、Ｅｒ２の領域が極値を持つことにより、Ｅｒ２の領域と、これに隣接する左右の領域との間に、画素ずれ量（階調）の段差が現れる。この段差を検出することで、検出対象物体の左側の輪郭を抽出することができる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
たとえば、上記実施の形態では、検出対象とする全ての領域について、逆マッチングを用いて距離検出を行ったが、一部の領域についてのみ逆マッチングを用いて距離検出を行ってもよい。前述の如く、視差の関係上、受光光学系２００が撮像できない領域は、検出対象物体から右側の方向（Ｘ軸正方向）において、発生しやすい。したがって、たとえば、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、検出対象物体が撮像領域の略中央に位置するような場合は、右半分の領域について、逆マッチングを用い、左半分の領域について、正マッチングを用いて距離検出を行ってもよい。こうすると、受光光学系２００が撮像できない領域で、逆マッチングが用いられやすく、検出対象物体の影となる領域で、正マッチングが用いられやすいため、全体として距離検出のエラー発生率を減少させることができる。
【０１５４】
しかし、検出対象物体が人物のような複雑な形状の場合、検出対象物体の左部分でも、受光光学系２００が撮像できない領域が発生し得る（たとえば、図中、人物の右手周辺部等）。受光光学系２００が撮像できない領域で、正マッチングが用いられると、距離が誤検出され、一部の輪郭の抽出が不適正となる惧れがある。したがって、本変更例よりも、上記実施の形態のように、検出対象とする全ての領域について、逆マッチングを用いたほうが、検出対象物体全体の輪郭の抽出に適している。
【０１５５】
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、互いに重ならないように、セグメント領域が設定されてもよく、また、上下に隣り合うセグメント領域が、互いに重ならないように、セグメント領域が設定されてもよい。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、セグメント領域の大きさが１５画素×１５画素が設定されたが、検出精度に応じて、任意に設定可能である。
【０１５６】
また、上記実施の形態では、基準画像上において、Ｘ軸負方向とＸ軸正方向の所定の範囲内でセグメント領域の探索が行われたが、たとえば、基準画像上のＸ軸方向の全領域でセグメント領域の探索が行われてもよい。
【０１５７】
また、上記実施の形態では、距離検出のエラー判定として、最も照合率の高いＲｓａｄと、その次に照合率が高いＲｓａｄとの差分が閾値を超えているかに基づいて、エラーが判定されたが、最も照合率の高いＲｓａｄが所定の閾値を超えているかに基づいて、エラーが判定されてもよい。
【０１５８】
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２値化したが、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、マッチングしてもよい。また、上記実施の形態では、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２値化したが、画素値について、所定の画素の重みづけ処理、および背景光の除去処理、等の補正処理を行った後に、２値化してもよい。
【０１５９】
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２６に記憶されたが、物体の輪郭抽出を主目的とするような場合は、三角測量法を用いた距離を演算せずに、セグメント領域の変位量（画素ずれ量）が距離情報として取得されてもよい。
【０１６０】
また、上記実施の形態では、実測画像上に、実測画像のサイズよりも小さい所定の範囲の領域が参照パターン領域として設定されたが、実測画像と同じサイズで参照パターン領域が設定されてもよい。なお、この場合、参照パターン領域の左端もしくは右端のセグメント領域に対応する探索範囲は、基準画像上にドットパターンが照射されない範囲を含むこととなるため、エラーとなりやすいが、その他の領域については、上記実施の形態同様、適正に距離情報を取得することができる。
【０１６１】
また、上記実施の形態では、投射光学系１００に、ＦＭＤ１５０が用いられたが、ＦＭＤ１５０は省略されてもよい。
【０１６２】
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を省略することができる。また、アパーチャ２１０の配置位置は、何れか２つの撮像レンズの間であってもよい。
【０１６３】
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、情報取得装置１と情報処理装置２は一体化されてもよいし、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よい。
【０１６４】
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】
【０１６５】
１  …  情報取得装置
２１  …  ＣＰＵ（距離取得部）
２１ｃ  …  距離取得部
２４  …  撮像信号処理回路（距離取得部）
２６  …  メモリ（記憶部）
１００  …  投射光学系
１１０  …  レーザ光源
１２０  …  コリメータレンズ
１４０  …  ＤＯＥ（回折光学素子）
２００  …  受光光学系
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図７】
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【図１３】
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