(57)【要約】【課題】外乱光の影響を抑えることが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】目標領域に赤外光を投射する投射部１００と、目標領域をＣＭＯＳイメージセンサ２４０により撮像する撮像部２００と、投射部１００を制御する光源制御部２１ａと、撮像信号処理回路２３と、撮像信号処理回路２３により取得された輝度値に基づいて、距離情報を取得する距離取得部２１ｂと、を備える。光源制御部２１ａは、点灯タイミングｐ１で赤外光を出射し、消灯タイミングｐ２で赤外光の出射を停止する。距離取得部２１ｂは、点灯タイミングｐ１に対応して取得された点灯画像と消灯タイミングｐ２に対応して取得された消灯画像の輝度値の差に基づいて、外乱光領域Ｏを特定し、特定した外乱光領域Ｏ以外の輝度値に基づいて、距離情報を取得する。【選択図】図２
2014181949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標領域に光を投射する投射部と、
前記目標領域をイメージセンサにより撮像する撮像部と、
前記投射部を制御する光源制御部と、
前記イメージセンサ上の所定の画素の輝度値を取得する輝度取得部と、
前記輝度取得部により取得された輝度値に基づいて、前記目標領域上の物体を検出するための情報を取得する情報取得部と、を備え、
前記光源制御部は、第１のタイミングと第２のタイミングで出射光量が異なるように前記光を出射し、
前記情報取得部は、前記第１のタイミングに対応して取得された第１の輝度値と前記第２のタイミングに対応して取得された第２の輝度値に基づいて、物体検出の対象から除かれる画素範囲を特定し、特定した当該画素範囲以外の画素範囲に対応する前記第１の輝度値に基づいて、前記物体を検出するための情報を取得する、
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、
前記光源制御部は、前記第１のタイミングで前記光を出射し、前記第２のタイミングで前記光の出射を停止する、
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、
前記情報取得部は、前記第１の輝度値と前記第２の輝度値の差分値が所定の閾値以下となる画素の範囲を、前記物体検出の対象から除かれる前記画素範囲として特定する、
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、
前記情報取得部は、前記第１の輝度値に基づいて、物体の検出候補となり得る画素範囲を設定し、設定した当該画素範囲に対して、前記物体検出の対象から除かれる前記画素範囲を特定する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項５】
請求項４に記載の情報取得装置において、
前記情報取得部は、前記第１の輝度値が所定値以上となる画素範囲を、前記物体の検出候補となり得る前記画素範囲として設定する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記閾値は、予め設定された距離範囲のうち最大距離の位置に前記物体があるときに、前記輝度取得部によって取得されるべき前記第１の輝度値と前記第２の輝度値との差分値以下の値に設定される、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項７】
請求項６に記載の情報取得装置において、
前記閾値は、前記最大距離の位置に前記物体があるときに、前記輝度取得部によって取得されるべき前記第１の輝度値と前記第２の輝度値との差分値に設定される、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記光源制御部は、さらに、前記第１のタイミングおよび前記第２のタイミングとは異
なる少なくとも一つ別のタイミングで、前記第１のタイミングにおける出射光量と異なる出射光量で前記光を出射し、
前記情報取得部は、前記第１の輝度値と前記第２の輝度値とともに、前記第１の輝度値と前記別のタイミングに対応して取得された輝度値とに基づいて、物体検出の対象から除かれる前記画素範囲を特定する、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の情報取得装置において、
前記投射部は、赤外の波長帯域の光を出射する光源を含み、
前記撮像部は、前記赤外の波長帯域の光を透過するフィルタと、前記目標領域に照射された前記光を前記イメージセンサに集光する撮像レンズと、を備える、
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一項に記載の情報取得装置と、
前記情報取得装置によって取得された前記物体を検出するための情報に基づいて、前記目標領域に存在する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、目標領域内の情報を取得する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。
【０００３】
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（たとえば、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撮像素子により撮像され、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。
【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】
しかしながら、上記距離画像センサでは、ドットパターンの光を生成する必要があるため、目標領域に光を投射する投射部の構成が複雑になるとの問題がある。また、参照領域に含まれるドットを実測ドットパターン上において探索する処理が必要となるため、距離情報の取得のために、煩雑な演算処理が必要になるとの問題もある。
【０００６】
さらに、蛍光灯や太陽光等の外乱光がイメージセンサに入射すると、撮像した画像に外乱成分が含まれることが起こり得る。この場合、外乱光が入射した領域に何らかの物体があるように誤検知される惧れがある。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、外乱光の影響を抑えることが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を目的とする。
【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。本態様に係る情報取得装置は、目標領域に光を投射する投射部と、前記目標領域をイメージセンサにより撮像する撮像部と、前記投射部を制御する光源制御部と、前記イメージセンサ上の所定の画素の輝度値を取得する輝度取得部と、前記輝度取得部により取得された輝度値に基づいて、前記目標領域上の物体を検出するための情報を取得する情報取得部と、を備える。前記光源制御部は、第１のタイミングと第２のタイミングで出射光量が異なるように前記光を出射し、前記情報取得部は、前記第１のタイミングに対応して取得された第１の輝度値と前記第２のタイミングに対応して取得された第２の輝度値に基づいて、物体検出の対象から除かれる画素範囲を特定し、特定した当該画素範囲以外の画素範囲に対応する前記第１の輝度値に基づいて
、前記物体を検出するための情報を取得する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、物体検出装置に関する。本態様に係る物体検出装置は、第１の態様に係る情報取得装置と、前記情報取得装置によって取得された前記物体を検出するための情報に基づいて、前記目標領域に存在する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、外乱光の影響を抑えることが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を内蔵したパーソナルコンピュータの外観構成を示す図である。
【図２】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３】実施の形態に係る投射部と撮像部の構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係るイメージセンサの感度、および、輝度値と距離の関係を規定する距離変換関数の波形を示す図である。
【図５】実施の形態に係る撮像画像と情報取得装置を横から見た模式図である。
【図６】実施の形態に係る点灯画像と消灯画像および情報取得装置を横から見た模式図である。
【図７】実施の形態に係る点灯画像と消灯画像および情報取得装置を横から見た模式図である。
【図８】実施の形態に係る点灯画像と消灯画像および情報取得装置を横から見た模式図である。
【図９】実施の形態に係る点灯画像と消灯画像および情報取得装置を横から見た模式図である。
【図１０】実施の形態に係る点灯画像から高輝度領域を設定する方法を説明する図である。
【図１１】実施の形態に係る点灯画像から外乱光領域を設定する方法を説明する図である。
【図１２】実施の形態に係る外乱光領域の閾値を設定する方法を説明する図である。
【図１３】実施の形態に係る発光制御処理を示すフローチャート、および点灯、消灯タイミング、撮像タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１４】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。
【図１５】実施の形態に係る物体検出処理を示すフローチャートである。
【図１６】変更例に係る発光制御処理を示すフローチャート、および点灯、消灯タイミング、撮像タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１７】変更例に係る距離取得処理を示すフローチャートである。
【図１８】変更例に係る高輝度領域および外乱光領域の閾値を設定する方法を説明する図である。
【図１９】変更例に係る距離取得処理および物体検出処理を示すフローチャートである。
【図２０】変更例に係る物体検出装置の構成を示す図、である。
【図２１】変更例に係る物体検出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】
本実施の形態は、ノート型のパーソナルコンピュータに本発明に係る物体検出装置を適用したものである。この他、本発明に係る物体検出装置は、デスクトップ型のパーソナルコンピュータやテレビ等の他の機器にも適宜適用可能なものである。なお、本発明に係る物体検出装置は、必ずしも、他の機器に一体的に搭載されなくとも良く、単独で一つの装置を構成するものであっても良い。
【００１５】
以下に示す実施の形態において、距離取得部２１ｂは、請求項に記載の「情報取得部」に相当する。撮像信号処理回路２３は、請求項に記載の「輝度取得部」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。距離取得部２１ｂによって取得される距離情報は、請求項に記載の「物体を検出するための情報」に相当する。高輝度領域Ｈは、請求項に記載の「物体の検出候補となり得る画素範囲」に相当する。外乱光領域Ｏは、請求項に記載の「物体検出の対象から除かれる画素範囲」に相当する。点灯タイミングｐ１は、請求項に記載の「第１のタイミング」に相当する。消灯タイミングｐ２は、請求項に記載の「第２のタイミング」に相当する。差ΔＢは、請求項に記載の「差分値」に相当する。輝度差閾値ΔＢｓｈは、請求項に記載の「閾値」に相当する。距離取得範囲ΔＬは、請求項に記載の「距離範囲」に相当する。また、情報取得装置２と情報処理部３とを含む構成が、請求項１０に記載の物体検出装置に相当する。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。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係るパーソナルコンピュータ１の概略構成を示す図である。図１に示すように、パーソナルコンピュータ１は、情報取得装置２と、情報処理部３を備えている。この他、パーソナルコンピュータ１は、キーボード４と、操作パッド５と、モニタ６を備えている。
【００１７】
情報取得装置２は、目標領域全体に、可視光の波長帯よりも長い赤外の波長帯域の光（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までの距離（以下、「距離情報」という）を取得する。情報処理部３は、情報取得装置２により取得された距離情報に基づいて、目標領域に存在する所定の物体を検出し、さらに、当該物体の動きを検出する。そして、情報処理部３は、当該物体の動きに応じて、パーソナルコンピュータ１の機能を制御する。
【００１８】
たとえば、ユーザが手を用いて所定のジェスチャを行うと、情報取得装置２からジェスチャに応じた距離情報が情報処理部３に送信される。この情報に基づき、情報処理部３は、ユーザの手を検出対象物体として検出し、手の動きに対応付けられた機能（画面の拡大・縮小や、画面の明るさ調整、ページ送り、等）を実行する。
【００１９】
図２は、情報取得装置２と情報処理部３の構成を示す図である。
【００２０】
情報取得装置２は、光学部の構成として、投射部１００と撮像部２００とを備えている。投射部１００と撮像部２００は、Ｘ軸方向に並ぶように、配置されている。
【００２１】
投射部１００は、赤外の波長帯域の光を出射する光源１１０を備えている。
【００２２】
撮像部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、赤外光源駆動回路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】
なお、このように、投射部１００が赤外の波長帯域の光を出射する光源１１０を備え、撮像部２００が撮像レンズ２２０とフィルタ２３０とを備える構成は、請求項９に記載の構成の一例である。
【００２４】
光源１１０から目標領域に投射された光は、目標領域に存在する物体によって反射され、アパーチャ２１０を介して撮像レンズ２２０に入射する。
【００２５】
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、外部からの光を制限する。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、光源１１０の出射波長を含む波長帯域の光を透過し、可視光の波長帯域の光をカットするバンドパスフィルタである。
【００２６】
ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、後述のように、光源１１０から出射される赤外光の波長帯域に対して感度を有する。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。
【００２７】
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、たとえば、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。
【００２８】
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、光源制御部２１ａと、距離取得部２１ｂとの機能が付与される。
【００２９】
光源制御部２１ａは、赤外光源駆動回路２２を制御する。距離取得部２１ｂは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される信号に基づいて、後述のように距離情報を取得する。
【００３０】
赤外光源駆動回路２２は、ＣＰＵ２１からの制御信号に応じて光源１１０を駆動する。
【００３１】
撮像信号処理回路２３は、ＣＰＵ２１からの制御を受けてＣＭＯＳイメージセンサ２４０を駆動し、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される信号から、各画素の輝度信号を取得し、取得した輝度信号をＣＰＵ２１に出力する。後述のように、撮像信号処理回路２３は、ＣＰＵ２１により設定された露光時間をＣＭＯＳイメージセンサ２４０の各画素に適用し、さらに、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から出力される信号に対してＣＰＵ２１により設定されたゲインを適用して、画素毎に、輝度信号を取得する。
【００３２】
ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２３から供給される輝度信号をもとに、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。距離情報は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の画素毎に取得される。距離情報の取得処理については、追って、図１４を参照して説明する。
【００３３】
入出力回路２４は、情報処理部３とのデータ通信を制御する。
【００３４】
メモリ２５は、ＣＰＵ２１により実行される制御プログラムの他、距離情報の取得に用いられる距離変換関数を保持している。この他、メモリ２５は、ＣＰＵ２１における処理の際のワーク領域としても用いられる。なお、距離変換関数については、追って、図４（ｂ）を参照して説明する。
【００３５】
情報処理部３は、ＣＰＵ３１と、入出力回路３２と、メモリ３３を備えている。なお、情報処理部３には、図２に示す構成の他、パーソナルコンピュータ１の各部を駆動および制御するための構成が配されるが、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、物体検出部３１ａの機能と、当該物体検出部３１ａからの信号に応じて、パーソナルコンピュータ１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。
【００３７】
物体検出部３１ａは、距離取得部２１ｂによって取得される距離情報から物体の形状を抽出し、さらに、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により検出された物体の動きが所定の動きパターンに合致しているかを判定し、物体の動きが所定の動きパターンに合致している場合に、当該動きパターンに対応する制御を実行する。
【００３８】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、投射部１００および撮像部２００の構成を示す図である。図３（ａ）は、回路基板３００に設置された状態の投射部１００および撮像部２００を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００３９】
図３（ａ）、（ｂ）を参照して、光源１１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ：LightEmitting Diode）、半導体レーザ等からなっている。光源１１０は、赤外光の利用効率を高めるため、レンズ等によって、目標領域において赤外光が撮像範囲の近傍に集まるように調整されている。光源１１０は、回路基板３００上に実装されている。
【００４０】
撮像部２００は、上述のアパーチャ２１０、撮像レンズ２２０、フィルタ２３０およびＣＭＯＳイメージセンサ２４０の他、レンズバレル２５０と、撮像レンズホルダ２６０を備えている。ＣＭＯＳイメージセンサ２４０は、回路基板３００上に実装されている。撮像レンズ２２０は、レンズバレル２５０に装着され、レンズバレル２５０は、撮像レンズ２２０を保持した状態で撮像レンズホルダ２６０に装着される。撮像レンズホルダ２６０は、下面に凹部を有し、この凹部に、フィルタ２３０が装着される。こうして、撮像レンズ２２０とフィルタ２３０とを保持した状態で、撮像レンズホルダ２６０が、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を覆うように、回路基板３００上に設置される。
【００４１】
本実施の形態において、撮像レンズ２２０は、４枚のレンズにより構成されている。しかしながら、撮像レンズ２２０を構成するレンズの数はこれに限られるものではなく、他の枚数のレンズから撮像レンズ２２０が構成されても良い。
【００４２】
回路基板３００には、投射部１００と撮像部２００の他、情報取得装置２を構成する回路部４００が実装される。図２に示すＣＰＵ２１、赤外光源駆動回路２２、撮像信号処理回路２３、入出力回路２４およびメモリ２５は、かかる回路部４００に含まれる。
【００４３】
図３（ｃ）は、目標領域に対する赤外光の投射状態および撮像部２００による目標領域の撮像状態を模式的に示す図である。
【００４４】
図３（ｃ）の下部には、投射部１００による赤外光の投射状態と、撮像部２００による目標領域の撮像状態が示されている。また、図３（ｃ）の上部には、目標領域における赤外光の投射範囲と、目標領域に対する撮像部２００の撮像範囲が模式的に示されている。さらに、図３（ｃ）の上部には、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域に対応する領域が示されている。図３（ｃ）において、ΔＬは、情報取得装置２による距離取得範囲を示し、ＬｍａｘとＬｍｉｎは、それぞれ、情報取得装置２によって取得可能な最大距離と最小距離を示している。図３（ｃ）の上部には、目標領域が最大距離Ｌｍａｘの位置にあるときの投射範囲、撮像範囲および撮像有効領域が示されている。
【００４５】
図３（ｃ）に示すように、撮像範囲と投射範囲は、目標領域において互いに重なり合っており、撮像範囲と投射範囲とが重なる範囲に、撮像有効領域が位置付けられる。
【００４６】
目標領域をＣＭＯＳイメージセンサ２４０で撮像するためには、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像有効領域に対応する領域が、投射範囲内に含まれている必要がある。一方、距離が短くなるにつれて、投射範囲が狭くなり、やがて、投射範囲が撮像有効領域に対応する領域に掛らなくなる。したがって、最小距離Ｌｍｉｎは、少なくとも、投射範囲が撮像有効領域全体に掛かり得る最小の限界距離よりも長く設定される必要がある。
【００４７】
一方、最大距離Ｌｍａｘは、手等の検出対象物体が存在し得る距離範囲を想定して設定される。最大距離Ｌｍａｘが長すぎると、検出対象物体の背景が撮像画像に映り込み、これにより、検出対象物体の検出精度が低下する惧れがある。したがって、最大距離Ｌｍａｘは、検出対象物体の背景が撮像画像に映り込まないよう、手等の検出対象物体が存在し得る距離範囲を想定して設定される。
【００４８】
図４（ａ）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の各画素の感度を模式的に示す図である。
【００４９】
本実施の形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０として、カラーセンサが用いられる。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０には、赤、緑、青をそれぞれ検知する３種の画素が含まれる。
【００５０】
図４（ａ）において、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に含まれる赤、緑、青の画素の感度を示している。図４（ａ）に示すとおり、赤、緑、青の画素の感度は、赤外の波長帯域である８００ｎｍ以上の帯域において、略同じ感度となっている（図４（ａ）の斜線部分を参照）。したがって、図３（ｂ）に示すフィルタ２３０によって、可視光の波長帯域が除去されると、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の赤、緑、青の画素の感度は、互いに略等しくなる。このため、赤、緑、青の画素に、それぞれ、同じ光量の赤外光が入射すると、各色の画素から出力される信号の値は略等しくなる。よって、各画素からの信号を画素間で調整する必要はなく、各画素からの信号をそのまま距離情報の取得に用いることができる。
【００５１】
図４（ｂ）は、メモリ２５に保持された距離変換関数の波形を模式的に示す図である。便宜上、図４（ｂ）には、図３（ｃ）に示す最大距離Ｌｍａｘおよび最小距離Ｌｍｉｎと、距離取得範囲ΔＬが併せて示されている。
【００５２】
図４（ｂ）に示すように、距離変換関数は、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を介して取得される輝度値と、当該輝度値に対応する距離の関係を規定する。一般に、直進する光の光量は、距離の２乗に反比例して減衰する。したがって、投射部１００から出射された赤外光は、投射部１００から目標領域までの距離と目標領域から撮像部２００までの距離を加算した距離の２乗分の１に光量が減衰した状態で、撮像部２００によって受光される。
このため、図４（ｂ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０を介して取得される輝度値は、物体までの距離が長いほど小さくなり、物体までの距離が短いほど大きくなる。したがって、距離と輝度との関係を規定する距離変換関数は、図４（ｂ）に示すような曲線波形になる。
【００５３】
図５（ａ）は、光源１１０を点灯させた状態で手と窓を撮像した撮像画像を示す図である。図５（ｂ）は、この場合の情報取得装置２を横から見た模式図である。なお、図５（ａ）の撮像画像は、ハッチングが濃いほど、輝度が低く、ハッチングが薄いほど輝度が高いことが示されている。
【００５４】
図５（ｂ）に示すように、目標領域には、検出対象物体として手が距離取得範囲ΔＬに位置づけられ、最大距離Ｌｍａｘよりも遠方に壁面が配されている。壁面には、窓が備えられており、太陽光等、外部からの外乱光が入射している。
【００５５】
このように、外乱光が入射した状態で検出対象物体を撮像すると、図５（ａ）に示すように、撮像画像に外乱光が写り込み、適正に手の形状を認識することができない。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、撮像画像中における外乱光が入射した領域を特定するために、まず、光源１１０を点灯させた状態で目標領域を撮像し、その後、光源１１０の消灯させた状態で目標領域を撮像する。光源１１０を点灯させた状態で目標領域を撮像した撮像画像を「点灯画像」と称する。光源１１０を消灯させた状態で目標領域を撮像した撮像画像を「消灯画像」と称する。そして、点灯画像から高輝度領域を特定し、点灯画像の高輝度領域と消灯画像とを比較し、輝度値の変化が少ない領域を外乱領域と判定し、点灯画像から外乱領域を距離取得対象から除外する。
【００５７】
図６（ａ）は、光源１１０を点灯させた状態で窓のみを撮像した点灯画像を示す図である。図６（ｂ）は、この場合の情報取得装置２を横から見た模式図である。図６（ｃ）は、光源１１０を消灯させた状態で窓のみを撮像した消灯画像を示す図である。図６（ｄ）は、この場合の情報取得装置２を横から見た模式図である。
【００５８】
図６（ｂ）に示すように、窓は、距離取得範囲ΔＬよりも遠方に位置付けられているため、光源１１０が点灯状態であっても、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する反射光の光量は小さい。
【００５９】
これに対し、図６（ｂ）に示すように、光源１１０が点灯状態であっても、図６（ｄ）に示すように、光源１１０が消灯状態であっても、窓を介して入射する外乱光の光量は非常に大きい。
【００６０】
したがって、図６（ｃ）、図６（ｄ）に示す光源１１０が消灯状態である場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する光の光量と、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す光源１１０が点灯状態である場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する光の光量の差は、非常に小さい。
【００６１】
図７（ａ）は、窓が距離取得範囲ΔＬに位置付けられた場合の点灯画像を示す図である。図７（ｂ）は、この場合の情報取得装置２を横から見た模式図である。図７（ｃ）は、窓が距離取得範囲ΔＬに位置付けられた場合の消灯画像を示す図である。図７（ｄ）は、この場合の情報取得装置２を横から見た模式図である。
【００６２】
通常、蛍光灯、太陽光等の外乱光の光量は、光源１１０から出射される赤外光の光量に比べて非常に大きいため、図７（ｂ）に示すように、窓が距離取得範囲ΔＬに位置付けら
れるほど情報取得装置２に近付けられた場合、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の出力が飽和し、輝度値は、最大値となる。また、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、光源１１０が消灯状態であっても、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の出力が飽和し、輝度値は、最大値となる。
【００６３】
このように、外乱光の光源が情報取得装置２に近付いている場合、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の出力が飽和し易い。
【００６４】
したがって、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示す光源１１０が消灯状態である場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する光の光量と、図７（ａ）、図７（ｂ）に示す光源１１０が点灯状態である場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する光の光量の差は、略同じである。通常、光源１１０が点灯状態で外乱光が入射した領域における輝度と光源１１０が消灯状態で外乱光が入射した領域における輝度の差は、略同じまたは非常に小さいものとなる。
【００６５】
図８（ａ）は、光源１１０を点灯させた状態で手のみを撮像した点灯画像を示す図である。図８（ｂ）は、この場合の情報取得装置２を横からみた模式図である。図８（ｃ）は、光源１１０を消灯させた状態で手のみを撮像した消灯画像を示す図である。図８（ｄ）は、この場合の情報取得装置２を横から見た模式図である。
【００６６】
図８（ｂ）に示すように、手は、距離取得範囲ΔＬに位置付けられているため、光源１１０が点灯状態である場合、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する反射光の光量は大きい。
【００６７】
これに対し、図８（ｄ）に示すように、光源１１０が消灯状態である場合、距離取得範囲ΔＬには物体が位置付けられておらず、遠方に配置された壁面による反射光のみが入射するため、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する反射光の光量は小さい。
【００６８】
したがって、図８（ｃ）、図８（ｄ）に示す光源１１０が消灯状態である場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射光の光量と、図８（ａ）、図８（ｂ）に示す光源１１０が点灯状態である場合のＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射する光の光量の差は、非常に大きい。
【００６９】
このように、撮像画像中において、物体が写り込む領域は、光源１１０の点灯状態と消灯状態での輝度の差が大きく、外乱光が入射した領域は、光源１１０の点灯状態と消灯状態での輝度の差が非常に小さい、または略同じである。
【００７０】
したがって、点灯画像と消灯画像の輝度値を比較することにより、外乱光が入射した領域を判別することができる。なお、外乱光が入射した領域を外乱光領域と称する。
【００７１】
図９（ａ）は、光源１１０を点灯させた状態で手と窓を撮像した点灯画像を示す図である。図９（ｂ）は、この場合の情報取得装置２を横からみた模式図である。図９（ｃ）は、光源１１０を消灯させた状態で手と窓を撮像した消灯画像を示す図である。図９（ｄ）は、この場合の情報取得装置２を横から見た模式図である。なお、図９（ａ）、図９（ｂ）は、図５（ａ）、図５（ｂ）と同様の図が示されている。
【００７２】
図９（ａ）に示す点灯画像から外乱光領域を特定するために、図９（ｃ）に示すように、光源１１０を消灯させた状態で目標領域を撮像し、消灯画像を取得する。点灯画像と消灯画像の画素を比較するため、まず、点灯画像から高輝度の画素からなる領域を抽出する。なお、高輝度の画素からなる領域を高輝度領域と称する。
【００７３】
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、点灯画像から高輝度領域を設定する方法を説明する図である。
【００７４】
点灯画像から高輝度領域を抽出するため、点灯画像の画素ごとに輝度値を参照し、各画素の輝度値が所定の輝度閾値Ｂｓｈ以上となる画素を抽出する。そして、輝度値が所定の輝度閾値Ｂｓｈ以上となる領域が高輝度領域Ｈとして抽出される。これにより、図１０（ａ）に示すように、手の位置と外乱光が入射した領域が高輝度領域Ｈとして抽出される。
【００７５】
なお、点灯画像に高輝度領域Ｈが設定される構成は、請求項４に記載の構成の一例である。また、輝度閾値Ｂｓｈ以上の輝度値の領域が高輝度領域Ｈに設定される構成は、請求項５に記載の構成の一例である。
【００７６】
通常、物体検出時には、図１０（ｃ）に示すように、距離取得範囲ΔＬに検出対象物体が位置付けられるため、点灯画像における検出対象物体の位置の輝度値は、最大で最小距離Ｌｍｉｎの距離に相当する輝度値が、最小で最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度値が出力される。したがって、点灯画像の画素の輝度値が距離取得範囲ΔＬの最小距離Ｌｍｉｎの距離に相当する輝度以上であれば、少なくとも外乱光が入射した領域であると想定される。さらに、点灯画像の画素の輝度値が距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度以上であれば、外乱光が入射した領域、または距離取得範囲ΔＬに検出対象物体が位置付けられた領域であると想定される。
【００７７】
本実施の形態では、高輝度領域Ｈを抽出するための輝度閾値Ｂｓｈは、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度値に設定される。
【００７８】
たとえば、最大距離Ｌｍａｘが１００ｃｍに設定され、１００ｃｍに相当する輝度値が３０である場合、輝度閾値Ｂｓｈは、３０に設定される。これにより、物体が１００ｃｍ以下に近付けられた領域または外乱光が入射した領域を特定することができる。
【００７９】
このように高輝度領域Ｈを抽出すると、後述の外乱光領域を抽出するための比較演算対象から、物体も外乱光も写り込んでいない背景の領域を除外することができる。これにより、外乱光領域の抽出にかかる演算量を抑えることができる。
【００８０】
たとえば、図１０（ａ）に示す点灯画像の画素Ｎ０と、図１０（ｂ）に示す消灯画
像の画素Ｆ０は、高輝度領域Ｈ内に位置付けられていないため、外乱光領域の抽出にかかる比較演算対象から除外される。
【００８１】
また、本実施の形態では、輝度閾値Ｂｓｈは、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値に設定されるため、物体が写り込んだ位置も高輝度領域Ｈとして抽出される。したがって、外乱光の光量がやや小さく、距離取得範囲ΔＬに相当する輝度が出力されるような場合であっても（たとえば、点灯時１１０、消灯時１００）、外乱光領域の判定対象とすることができる。
【００８２】
図１１（ａ）〜図１１（ｅ）は、点灯画像から外乱光領域を設定する方法を説明する図である。
【００８３】
高輝度領域Ｈが設定されると、高輝度領域Ｈに含まれる点灯画像の各画素の輝度値と、点灯画像の各画素に対応する位置の消灯画像の画素の輝度値の差が算出される。そして、点灯画像の各画素の輝度値と消灯画像の各画素の輝度値の差が所定の輝度差閾値ΔＢｓｈ以下となる画素を抽出する。そして、輝度値の差が所定の輝度差閾値ΔＢｓｈ以下となる
領域が外乱光領域Ｏとして抽出される。
【００８４】
たとえば、点灯画像の高輝度領域Ｈに含まれる画素Ｎ１の輝度値とこの画素Ｎ１に対応する位置の消灯画像の画素Ｆ１の輝度値の差が求められる。画素Ｎ１と画素Ｆ１には、それぞれ、外乱光が入射しており、輝度値の変化は略同じ、または非常に小さい。したがって、高輝度領域Ｈの画素Ｎ１の位置は、外乱光領域Ｏであると判定される。また、たとえば、点灯画像の高輝度領域Ｈに含まれる画素Ｎ２の輝度値とこの画素Ｎ２に対応する位置の消灯画像の画素Ｆ２の輝度値の差が求められる。画素Ｎ２には、光源１１０によって出射された赤外光の反射光が入射しており、画素Ｆ２には、光が入射しないため、輝度値の変化は大きい。したがって、高輝度領域Ｈの画素Ｎ２の位置は、外乱光領域Ｏではないと判定される。同様にして、高輝度領域Ｈに含まれる全ての画素について消灯画像の輝度値と比較され、図１１（ｃ）に示すように、高輝度領域Ｈのうち、輝度値の変化が小さい領域が外乱光領域Ｏとして抽出される。
【００８５】
なお、高輝度領域Ｈのうち、輝度値の変化が小さい領域が外乱光領域Ｏとして設定される構成は、請求項１に記載の構成の一例である。また、光源１１０の点灯時と消灯時の輝度値の差に基づいて、外乱光領域Ｏが設定される構成は、請求項２に記載の構成の一例である。
【００８６】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、外乱光領域Ｏの輝度差閾値ΔＢｓｈを設定する方法を説明する図である。
【００８７】
通常、物体検出時には、図１２（ｃ）に示すように、距離取得範囲ΔＬに検出対象物体が位置付けられるため、光源１１０以外の光源がない場合、点灯画像における検出対象物体の位置（たとえば、画素Ｎ３）の輝度値は、少なくとも距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度値が出力される。また、物体検出時において、光源１１０以外の光源がない場合、消灯画像の各画素（たとえば、画素Ｆ３）の輝度値は、０が出力される。すなわち、高輝度領域Ｈ内であって、光源１１０の点灯時と消灯時の輝度の差が距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度以下であれば、外乱光が入射した領域であると想定される。
【００８８】
本実施の形態では、外乱光領域Ｏを抽出するための輝度差閾値ΔＢｓｈは、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度値に設定される。
【００８９】
なお、光源１１０の点灯時と消灯時の輝度の差が輝度差閾値ΔＢｓｈ以下となる領域が外乱光領域Ｏに設定される構成は、請求項３に記載の構成の一例である。また、光源１１０の点灯時と消灯時の輝度の差が距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度値に設定される構成は、請求項７に記載の構成の一例である。
【００９０】
たとえば、最大距離Ｌｍａｘが１００ｃｍに設定され、１００ｃｍに相当する輝度値が３０である場合、輝度差閾値ΔＢｓｈは、３０に設定される。これにより、点灯時の輝度と消灯時の輝度の差が３０以下である領域が外乱光領域Ｏとして抽出される。
【００９１】
こうして、外乱光領域Ｏが抽出されると、外乱光領域Ｏ内に含まれる各画素の輝度値がエラーに相当する値（たとえば、０）に補正される。これにより、図１１（ｄ）に示すように、点灯画像から外乱光領域Ｏが除外され、手の形状のみが写り込んだ画像が生成される。
【００９２】
このように、点灯画像から外乱光領域Ｏが除外されるため、適正に物体検出を行うことができる。
【００９３】
図１３（ａ）は、発光制御処理を示すフローチャートである。図１３（ｂ）は、光源１１０の点灯タイミングと消灯タイミング、およびＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像タイミングを示すタイミングチャートである。図１３（ａ）の処理は、図２に示すＣＰＵ２１の機能のうち、光源制御部２１ａの機能によって実行される。
【００９４】
ＣＰＵ２１は、所定の発光間隔Ｔ１で光源１１０が点灯し、所定の消灯間隔Ｔ２で光源１１０が消灯するよう、赤外光源駆動回路２２を駆動する（Ｓ１１）。これにより、図１３（ｂ）に示すように、発光間隔Ｔ１、消灯間隔Ｔ２で、光源１１０がパルス発光される。発光間隔Ｔ１、消灯間隔Ｔ２は、あらかじめ、上記のように設定されたＣＭＯＳイメージセンサ２４０の露光時間Ｐよりも長くなるよう設定される。また、発光間隔Ｔ１は、消灯間隔Ｔ２と同じ時間間隔に設定される。
【００９５】
そして、ＣＰＵ２１は、距離取得部２１ｂによる距離取得の処理が終了したか否かを判定する（Ｓ１２）。距離取得の処理が終了していない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、光源１１０のパルス発光を継続させる。距離取得処理が終了すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、光源制御の処理を終了する。
【００９６】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、距離取得処理を示すフローチャートである。図１４（ａ）、図１４（ｂ）の処理は、図２に示すＣＰＵ２１の機能のうち、距離取得部２１ｂの機能によって実行される。
【００９７】
図１４（ａ）を参照して、距離取得の処理が開始されると、まず、ＣＰＵ２１は、上記のように設定された露光時間Ｐとゲインをメモリ２５から読み出して、撮像信号処理回路２３に設定する（Ｓ１０１）。露光時間Ｐは、図１３（ｂ）に示すように、発光間隔Ｔ１、消灯間隔Ｔ２の半分の時間間隔となっている。撮像開始タイミングは、光源１１０の発光開始タイミングと一致するように設定される。これにより、光源１１０が発光したタイミングで、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０が１回目標領域を撮像し、光源１１０が消灯したタイミングで、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０が１回目標領域を撮像するように撮像処理が繰り返される。本実施の形態において、ｐ１は、光源１１０の点灯タイミング、ｐ２は、光源１１０の消灯タイミングである。
【００９８】
光源１１０の点灯タイミングｐ１が到来すると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、設定された露光時間Ｐとゲインをもって、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から点灯画像を取得し（Ｓ１０３）、取得した点灯画像から、画素毎に輝度値を取得する（Ｓ１０４）。取得された輝度値は、ＣＰＵ２１に送信される。そして、ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２３から受信した各画素の輝度値をメモリ２５に保持し、外乱光領域補正処理を実行する（Ｓ１０５）。
【００９９】
図１４（ｂ）を参照して、点灯画像を取得すると、ＣＰＵ２１は、消灯タイミングｐ２が到来したか否かを判定する（Ｓ１１１）。消灯タイミングｐ２が到来していない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、消灯タイミングｐ２が到来するまで、処理を待機する。
【０１００】
消灯タイミングｐ２が到来すると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、点灯画像取得と同様に、設定された露光時間Ｐとゲインでもって、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から消灯画像を取得し（Ｓ１１２）、取得した消灯画像から、画素毎に輝度値を取得する（Ｓ１１３）。取得された輝度値は、ＣＰＵ２１に送信される。
【０１０１】
ＣＰＵ２１は、撮像信号処理回路２３から受信した各画素の輝度値をメモリ２５に保持
し、さらに、輝度が輝度閾値Ｂｓｈ以上の点灯画像の領域を高輝度領域Ｈに設定する（Ｓ１１４）。輝度閾値Ｂｓｈは、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度値に設定される。たとえば、輝度閾値Ｂｓｈは３０に設定され、輝度値３０以上の画素のみからなる高輝度領域Ｈが抽出される。
【０１０２】
高輝度領域Ｈが抽出されると、ＣＰＵ２１は、点灯画像の高輝度領域Ｈの各画素の輝度値から消灯画像の各画素の輝度値を減算し、差ΔＢを算出する（Ｓ１１５）。そして、ＣＰＵ２１は、輝度値の差ΔＢが輝度差閾値ΔＢｓｈ以下の点灯画像の領域を外乱光領域Ｏに設定する（Ｓ１１６）。輝度差閾値ΔＢｓｈは、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘの距離に相当する輝度値に設定される。たとえば、輝度差閾値ΔＢｓｈは、３０に設定され、輝度の差ΔＢが３０以下の画素のみからなる外乱光領域Ｏが抽出される。
【０１０３】
そして、ＣＰＵ２１は、点灯画像に外乱光領域Ｏが設定できたか否かを判定する（Ｓ１１７）。点灯画像に外乱光領域Ｏが設定できなかった場合（Ｓ１１７：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、点灯画像には、外乱光が含まれないと判断し、処理を図１４（ａ）のＳ１０６に進める。点灯画像に外乱光領域Ｏが設定できた場合（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、点灯画像の外乱光領域Ｏに含まれる各画素の輝度値をエラーに相当する値（たとえば、０）に補正する（Ｓ１１８）。
【０１０４】
図１４（ａ）に戻り、ＣＰＵ２１は、点灯画像の輝度値を、メモリ２５に保持された距離変換関数に基づく演算により距離に変換し（Ｓ１０６）、かかる変換により取得された距離を、それぞれ、対応する画素に設定して距離画像を生成する（Ｓ１０７）。この際、ＣＰＵ２１は、Ｓ１１８においてエラーとなった画素は、エラーを示す値（たとえば、０）を設定する。
【０１０５】
こうして、距離画像が生成された後、ＣＰＵ２１は、距離情報の取得動作が終了したか否かを判定する（Ｓ１０８）。そして、距離情報の取得動作が終了していなければ（Ｓ１０８：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ１０１に戻して、次の距離情報の取得タイミングを待つ。
【０１０６】
図１５は、物体検出処理を示すフローチャートである。図１５の処理は、図２に示すＣＰＵ３１の機能のうち、物体検出部３１ａの機能によって実行される。
【０１０７】
図１５のＳ１１４において距離画像が取得されると（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、距離画像における最高階調の距離値（最も情報取得装置２に接近することを表す距離値）から所定の値ΔＤを減じた値を距離閾値Ｄｓｈに設定する（Ｓ２０２）。
【０１０８】
次に、ＣＰＵ３１は、距離画像上において、距離値（階調値）が距離閾値Ｄｓｈよりも高い領域を、対象領域として区分する（Ｓ２０３）。そして、ＣＰＵ３１は、輪郭抽出エンジンを実行し、区分した対象領域の輪郭と、メモリ２５に保持された物体形状抽出テンプレートとを比較して、物体形状抽出テンプレートに保持された輪郭に対応する輪郭の対象領域を、検出対象物体に対応する領域として抽出する（Ｓ２０４）。なお、Ｓ２０４において検出対象物体が抽出されない場合、当該距離画像に対する検出対象物体の抽出は、エラーとされる。
【０１０９】
こうして、検出対象物体の抽出処理が終了すると、ＣＰＵ３１は、物体検出動作が終了したか否かを判定する（Ｓ２０５）。物体検出動作が終了していない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ２０１に戻り、次の距離画像が取得されるのを待つ。そして、次の距離画像が取得されると（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、Ｓ２０２以降の処理を実行し、当該距離画像から検出対象物体を抽出する（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）。
【０１１０】
＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、点灯画像から外乱光領域Ｏが除外されるため、適正に物体検出を行うことができる。
【０１１１】
また、本実施の形態によれば、外乱光領域Ｏの抽出の前に高輝度領域Ｈが抽出されるため、外乱光領域Ｏの抽出にかかる比較演算量を抑えることができる。
【０１１２】
また、本実施の形態によれば、輝度閾値Ｂｓｈは、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値に設定されるため、外乱光の光量がやや小さい場合であっても、外乱光領域Ｏの判定対象とすることができる。
【０１１３】
また、本実施の形態によれば、メモリ２５に保持された距離変換関数に基づく演算より、距離情報が取得されるため、簡素な演算処理により距離情報を取得することができる。
【０１１４】
＜変更例＞
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、本発明の構成例も他に種々の変更が可能である。
【０１１５】
たとえば、上記実施の形態では、消灯間隔Ｔ２において消灯画像が１回取得され、１枚の消灯画像が点灯画像と比較されたが、消灯間隔Ｔ２よりも長い消灯間隔Ｔ３が設定され、２枚の消灯画像と点灯画像が比較されても良い。
【０１１６】
以下に示す変更例において、点灯タイミングｐ１は、請求項に記載の「第１のタイミング」に相当する。また、第１消灯タイミングｐ２１は、請求項に記載の「第２のタイミング」に相当し、第２消灯タイミングｐ２２は、請求項に記載の「別のタイミング」に相当する。ただし、上記請求項と変更例との対応の記載は、あくまで一例であって、請求項に係る発明を本変更例に限定するものではない。
【０１１７】
図１６（ａ）は、変更例に係る発光制御処理を示すフローチャートである。図１６（ｂ）は、この場合の光源１１０の点灯タイミングと消灯タイミング、およびＣＭＯＳイメージセンサ２４０の撮像タイミングを示すタイミングチャートである。図１６（ａ）の処理は、図２に示すＣＰＵ２１の機能のうち、光源制御部２１ａの機能によって実行される。
【０１１８】
ＣＰＵ２１は、所定の発光間隔Ｔ１で光源１１０が点灯し、所定の消灯間隔Ｔ３で光源１１０が消灯するよう、赤外光源駆動回路２２を駆動する（Ｓ２１）。これにより、図１６（ｂ）に示すように、発光間隔Ｔ１、消灯間隔Ｔ３で、光源１１０がパルス発光される。本変更例における発光間隔Ｔ１は、上記実施と同様に設定され、消灯間隔Ｔ３は、発光間隔Ｔ１の２倍の時間間隔に設定されている。
【０１１９】
そして、ＣＰＵ２１は、距離取得部２１ｂによる距離取得の処理が終了したか否かを判定する（Ｓ２２）。距離取得の処理が終了していない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、光源１１０のパルス発光を継続させる。距離取得処理が終了すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、光源制御の処理を終了する。
【０１２０】
図１７は、変更例に係る外乱光領域補正処理を示すフローチャートである。図１７の処理は、図２に示すＣＰＵ２１の機能のうち、距離取得部２１ｂの機能によって実行される。
【０１２１】
図１４（ａ）に示すように、点灯タイミングｐ１において、点灯画像が取得されると（
Ｓ１０１〜Ｓ１０４）、ＣＰＵ２１は、第１消灯タイミングｐ２１が到来したか否かを判定する（Ｓ１２１）。第１消灯タイミングｐ２１が到来すると（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、上記実施の形態と同様にして、点灯画像と第１消灯画像を比較し、外乱光領域Ｏが設定できるか否かを判定する（Ｓ１２２〜Ｓ１２７）。
【０１２２】
点灯画像と第１消灯画像を比較した結果、外乱光領域Ｏが設定できなかった場合（Ｓ１２７：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、点灯画像に外乱光が含まれないと判断し、処理を図１４（ａ）のＳ１０６に進める。
【０１２３】
点灯画像に外乱光領域Ｏが設定できた場合（Ｓ１２７：ＹＥＳ）、カメラのフラッシュ等の何らかの一時的な外乱光が入射したかどうかを判定するため、ＣＰＵ２１は、第２消灯タイミングｐ２２が到来したか否かを判定する（Ｓ１３１）。第２消灯タイミングｐ２２が到来すると（Ｓ１３１：ＹＥＳ）、上記実施の形態と同様にして、点灯画像と第２消灯画像を比較し、外乱光領域Ｏが設定できるか否かを判定する（Ｓ１３２〜Ｓ１３７）。
【０１２４】
点灯画像と第２消灯画像を比較した結果、外乱光領域Ｏが設定できなかった場合（Ｓ１３７：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、第１消灯画像と点灯画像との比較において抽出された外乱光領域Ｏは、一時的な外乱光によるものであるとして、処理を図１４（ａ）のＳ１０６に進める。
【０１２５】
点灯画像と第２消灯画像を比較した結果、外乱光領域Ｏが設定できた場合（Ｓ１３７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、太陽光等の継続的な外乱光がＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射していると判断し、点灯画像の外乱光領域Ｏに含まれる各画素の輝度値をエラーに相当する値（たとえば、０）に補正する（Ｓ１３８）。
【０１２６】
本変更例とすれば、カメラのフラッシュ等の何らかの一時的な外乱光が消灯時にＣＭＯＳイメージセンサ２４０に入射したか否かを判定することができる。したがって、点灯画像から太陽光等の継続的な外乱光領域Ｏを除外することができるため、より適正に物体検出を行うことができる。
【０１２７】
このように、点灯タイミングｐ１で取得した点灯画像と第１消灯タイミングｐ２１で取得した第１消灯画像を比較した後に、点灯画像と第２消灯タイミングｐ２２で取得した第２消灯画像を比較して、外乱光領域Ｏを設定する構成は、請求項８に記載の構成の一例である。
【０１２８】
なお、本変更例では、２枚の消灯画像と点灯画像とを比較したが、消灯画像の取得タイミングが３回以上設定され、３枚以上の消灯画像と点灯画像とが比較されても良い。こうすると、消灯期間が長くなり、演算量が大きくなるものの、消灯時に入射した外乱光が一時的な外乱光か継続的な外乱光であるかをより確実に判断することができる。
【０１２９】
また、上記実施の形態では、高輝度領域Ｈを抽出するための輝度閾値Ｂｓｈは、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値に設定されたが、これに限られるものではない。たとえば、図１８（ａ）に示すようで最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値よりもやや高い輝度値に設定されても良い。
【０１３０】
こうすると、図１８（ｂ）に示すように、点灯画像の背景が照明等によって輝度が少し大きくなっているような場合であっても、検出対象物体および外乱光が入射した領域を、背景と適正に区別できるように高輝度領域Ｈを設定することができる。
【０１３１】
また、上記実施の形態では、外乱光領域Ｏを抽出するための輝度差閾値ΔＢｓｈは、距
離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値に設定されたが、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値以下であれば、その他の値に設定されても良い。
【０１３２】
たとえば、図１８（ｃ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０の画素の輝度値の最大階調２５６の１０％の２５であっても良い。
【０１３３】
上述のように、点灯時の外乱光の輝度値と、消灯時の外乱光の輝度値の差は略同じまたは非常に小さいため、この場合であっても、適正に外乱光領域Ｏを判定することができる。
【０１３４】
なお、輝度差閾値ΔＢｓｈが、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値以下に設定される構成は、請求項６に記載の構成の一例である。
【０１３５】
しかしながら、外乱光が入射した領域であっても、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘと背景の壁面との距離が短い場合等には、光源１１０から出射された赤外光が壁面を反射し、光源１１０の点灯時と消灯時の輝度値の差は、やや大きくなることも想定され得る。したがって、輝度差閾値ΔＢｓｈは、上記実施の形態のように、距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度値に設定されるのが望ましい。
【０１３６】
また、上記実施の形態では、光源１１０の点灯時と消灯時の輝度値の差に基づいて、外乱光領域Ｏを判定したが、第１の出射パワーで赤外光を出射したときの輝度値と、第１の出射パワーと異なる第２の出射パワーで赤外光を出射したときの輝度値の差に基づいて、外乱光領域Ｏが判定されても良い。
【０１３７】
たとえば、まず、１００％の出射パワーで赤外光を出射したときの撮像画像を取得し、その後、５０％の出射パワーで赤外光を出射したときの撮像画像を取得する。それぞれの撮像画像で輝度値の差を算出し、輝度値の差が所定の輝度差閾値ΔＢｓｈ以下となる領域を外乱光領域Ｏに設定する。そして、上記実施の形態と同様に、外乱光領域Ｏに含まれる各画素の輝度値をエラーに相当する値（たとえば、０）に補正する。
【０１３８】
なお、本変更例における輝度差閾値ΔＢｓｈは、第１の出射パワーで赤外光を出射したときの距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度と第２の出射パワーで赤外光を出射したときの距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度の差以下に設定される。
【０１３９】
たとえば、１００％の出射パワーで距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度が３０に設定された場合、５０％の出射パワーで距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度は、１５となり、輝度差閾値ΔＢｓｈは、１５に設定される。
【０１４０】
このように、輝度差閾値ΔＢｓｈが、第１の出射パワーで赤外光を出射したときの距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度と第２の出射パワーで赤外光を出射したときの距離取得範囲ΔＬの最大距離Ｌｍａｘに相当する輝度の差以下に設定される構成は、請求項６に記載の構成の一例である。
【０１４１】
本変更例とすれば、上記実施の形態と同様に、撮像画像から外乱光領域Ｏが除外されるため、適正に物体検出を行うことができる。
【０１４２】
なお、本変更例の場合、輝度差閾値ΔＢｓｈは、上記実施の形態と比べ小さいものとなるため、できるだけ広い範囲で輝度差閾値ΔＢｓｈを設定するためには、上記実施の形態のように、１００％の出射パワーで赤外光を出射したときの点灯画像と、赤外光を出射し
ないときの消灯画像を比較する方が望ましい。
【０１４３】
また、本変更例では、１００％の出射パワーで赤外光を出射した場合と５０％の出射パワーで赤外光を出射した場合を例示したが、その他の出射パワーの組み合わせであっても良い。
【０１４４】
また、上記実施の形態では、点灯画像と消灯画像の比較演算の処理を軽減するため、高輝度領域Ｈが設定されたが、高輝度領域Ｈが設定されず、点灯画像の全画素の輝度値と、消灯画像の全画素の輝度値を比較することにより、外乱光領域Ｏが抽出されても良い。
【０１４５】
本変更例とすると、上記実施の形態に比べ、演算量は増大するものの、高輝度領域Ｈの設定によって誤って外乱光が入射した領域が除外されることを抑えることができる。
【０１４６】
なお、高輝度領域Ｈを設定しない場合、背景等、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０に光源１１０から出射された赤外光の反射光も外乱光も入射していない領域においても外乱光領域Ｏに設定されることが想定される。しかしながら、図１５のＳ２０２に示すように、所定の距離（輝度値）に満たない領域は、物体検出対象として抽出されないため、背景等が距離取得対象から除外されたとしても、物体検出処理に対する影響はない。
【０１４７】
また、上記実施の形態では、距離変換関数に基づいて輝度値を距離に変換して距離情報を取得したが、輝度値をそのまま距離に関する情報として取得しても良い。
【０１４８】
図１９（ａ）は、輝度値をそのまま距離に関する情報として取得する場合の輝度画像生成処理を示すフローチャートである。
【０１４９】
図１９（ａ）のフローチャートでは、図１４（ａ）のＳ１０６が省略され、さらに、図１４（ａ）のＳ１０７がＳ１０９に変更されている。すなわち、図１９（ａ）のフローチャートでは、各画素の輝度値が距離値に変換されることなく、対応する画素に輝度値が設定されて輝度画像が生成される（Ｓ１０９）。上記実施の形態と同様、Ｓ１１８においてエラーが設定された画素には、エラーを示す値（たとえば、０）が設定される。
【０１５０】
図１９（ｂ）は、物体検出処理を示すフローチャートである。図１９（ｂ）のフローチャートでは、距離画像に代えて輝度画像が参照される。
【０１５１】
すなわち、図１９（ａ）のＳ１０９において輝度画像が取得されると（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、輝度画像における最高階調の輝度値（最も情報取得装置２に接近することを表す輝度値）から所定の値ΔＢ２を減じた値を輝度閾値Ｂｓｈ２に設定する（Ｓ２１２）。
【０１５２】
次に、ＣＰＵ３１は、輝度画像上において、輝度値（階調値）が輝度閾値Ｂｓｈ２よりも高い領域を、対象領域として区分する（Ｓ２１３）。そして、ＣＰＵ３１は、区分した対象領域のうち、輝度値の平均が最も高い領域を、検出対象物体に対応する領域として抽出する（Ｓ２１４）。なお、Ｓ２１４において検出対象物体が抽出されない場合、当該輝度画像に対する検出対象物体の抽出は、エラーとされる。
【０１５３】
こうして、検出対象物体の抽出処理が終了すると、ＣＰＵ３１は、物体検出動作が終了したか否かを判定する（Ｓ２１５）。物体検出動作が終了していない場合（Ｓ２１５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ２１１に戻り、次の輝度画像が取得されるのを待つ。そして、次の輝度画像が取得されると（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ２１２以降の処理を実行し、当該距離画像から検出対象物体を抽出する（Ｓ２１２〜Ｓ２１４）。
【０１５４】
図１９（ａ）のフローチャートでは、距離変換関数に基づいて輝度値が距離に変換されないため、輝度画像上の各画素の輝度値は、正確な距離を表現するものとはならない。すなわち、図４（ｂ）に示すように、輝度と距離は、曲線状のグラフによって表わされる関係を有するため、輝度値を正確な距離として取得するためには、輝度値をこの曲線に従って調整する必要がある。図１９（ａ）のフローチャートでは、取得された輝度値がそのまま輝度画像に設定されるため、輝度画像上の各画素の輝度値は、正確な距離を表わさず、誤差を含むものとなる。
【０１５５】
しかしながら、この場合も、各画素の輝度値は、大まかな距離を表わすものとなるため、輝度画像を用いて検出対象物体を検出することは可能である。したがって、本変更例によっても、図１９（ｂ）のフローチャートによって、検出対象物体を検出することができる。
【０１５６】
なお、図１９（ａ）のフローチャートでは、Ｓ１０３で取得された輝度値が、Ｓ１２１において、そのまま輝度画像に設定されたが、輝度画像に設定される値は、輝度値でなくとも良く、輝度を表わすことが可能な情報であれば良い。
【０１５７】
また、上記実施の形態では、情報取得装置２と情報処理部３側の物体検出部３１ａによって物体検出装置が構成されたが、一つの装置によって物体検出装置が構成されても良い。
【０１５８】
図２０は、この場合の構成例を示す図である。図２０の構成例では、図２の情報取得装置２が物体検出装置７に置き換えられている。なお、説明の便宜上、図２０において、図２の構成と同一の構成には同一の符号が付されている。
【０１５９】
図２０の構成例では、ＣＰＵ３１から物体検出部３１ａの機能が除かれ、ＣＰＵ２１に物体検出部２１ｄの機能が付加されている。さらに、図２０の構成例では、図２の距離取得部２１ｂが輝度情報取得部２１ｃに置き換えられている。輝度情報取得部２１ｃは、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０から取得される輝度値に基づいて輝度画像を生成する。また、物体形状抽出テンプレートは、メモリ２５に保持される。
【０１６０】
本変更例において、輝度情報取得部２１ｃは、請求項に記載の「情報取得部」に相当する。また、物体検出装置７が、請求項１０に記載の物体検出装置に相当する。ただし、上記請求項と本変更例との対応の記載は、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。
【０１６１】
図２１は、本変更例における物体検出処理を示すフローチャートである。図２１のフローチャートのうち、Ｓ１０１〜Ｓ１０９は、図２０の輝度情報取得部２１ｃにより行われ、Ｓ２１２〜Ｓ２１４は、図１３の物体検出部２１ｄにより行われる。Ｓ１０１〜Ｓ１０９の処理は、図１９（ａ）のＳ１０１〜Ｓ１０９と同じであり、Ｓ２１２〜Ｓ２１４の処理は、図１９（ｂ）のＳ２１２〜Ｓ２１４と同じであるので、ここでは、これらステップの説明は省略する。
【０１６２】
点灯画像と消灯画像の比較により外乱光領域Ｏがエラーを示す値に補正され（Ｓ１０１〜Ｓ１０５）、輝度画像が生成されると（Ｓ１０９）、ＣＰＵ２１は、Ｓ２１２〜Ｓ２１４の処理を実行し、検出対象物体を検出する。そして、点灯画像と消灯画像の比較、輝度画像の生成および物体検出処理（Ｓ１０１〜Ｓ２１４）は、物体検出動作が終了するまで繰り返し実行される（Ｓ２１６）。
【０１６３】
本変更例とすれば、上記実施の形態同様、点灯画像から外乱光領域Ｏが除外されるため、適正に物体検出を行うことができる。
【０１６４】
また、上記実施の形態および変更例では、ＣＭＯＳイメージセンサ２４０上の全ての画素について距離および輝度値が取得されたが、必ずしも全ての画素について距離および輝度値が取得されなくとも良く、たとえば、数画素おきに距離および輝度値が取得されても良い。
【０１６５】
また、上記実施の形態では、撮像部２００のフィルタ２３０が撮像レンズ２２０とＣＭＯＳイメージセンサ２４０との間に配置されたが、フィルタ２３０の配置位置は、これに限られるものではなく、撮像レンズ２２０よりも目標領域側であっても良い。
【０１６６】
また、上記実施の形態では、ＣＰＵ２１による機能によってソフトウエア処理により距離情報が取得されたが、距離情報の取得が回路によるハードウエア処理により実現されても良い。
【０１６７】
さらに、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、赤外以外の波長帯域の光を距離取得に用いることもできる。
【０１６８】
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】
【０１６９】
１  …  パーソナルコンピュータ
２  …  物体検出装置
３  …  情報処理部
２１ａ  …  光源制御部
２１ｂ  …  距離取得部（情報取得部）
２１ｃ  …  輝度情報取得部（情報取得部）
２１ｄ  …  物体検出部
２３  …  撮像信号処理回路（輝度取得部）
３１ａ  …  物体検出部
１００  …  投射部
１１０  …  光源
２００  …  撮像部
２２０  …  撮像レンズ
２３０  …  フィルタ
２４０  …  ＣＭＯＳイメージセンサ（イメージセンサ）
Ｈ  …  高輝度領域（物体の検出候補となり得る画素範囲）
Ｌｍａｘ  …  最大距離
Ｌｍｉｎ  …  最小距離
Ｏ  …  外乱光領域（物体検出の対象から除かれる画素範囲）
ｐ１  …  点灯タイミング（第１のタイミング）
ｐ２  …  消灯タイミング（第２のタイミング）
ｐ２１  …  第１消灯タイミング（第２のタイミング）
ｐ２２  …  第２消灯タイミング（別のタイミング）
ΔＢ  …  差（差分値）
ΔＢｓｈ  …  輝度差閾値（閾値）
ΔＬ  …  距離取得範囲（距離範囲）
【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７】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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