(57)【要約】【課題】  一つの撮像装置によって、撮像対象の物体と撮像装置との距離を簡易な画像処理で検出する。【解決手段】  距離測定装置１０Ａは、位置、撮像方向の角度、撮像範囲が既知の撮像装置１１と、撮像装置１１からの映像情報を基準画像として記憶保持する基準画像記憶装置１２と、撮像装置１１からの新たな映像情報と基準画像記憶装置１２からの基準画像の映像情報をの差分絶対値を映像情報１ライン毎に加算して１ライン毎の総計を出力する差分画像合算装置１３と、１画面のライン数分の差分画像合算データから対象判定閾値以上の値を有する最大のライン番号Ｙを出力する第１ライン演算器１４と、最大ライン番号Ｙをアドレスとして撮像対象の物体と撮像位置との距離を示す距離データを算出する距離テーブルメモリ１５とを有している。【選択図】  図１
2006266848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像位置、撮像方向の角度および撮像範囲の各情報が既知である撮像手段と、
該撮像手段からの映像情報を基準画像として記憶保持する基準画像記憶手段と、
該基準画像記憶手段による基準画像の記憶処理終了後、該撮像手段から得られる新たな映像情報と既に該基準画像記憶手段に記憶保持した基準画像の映像情報を入力画像として、両者の映像情報の差分絶対値を１ライン毎に加算して１ライン毎の総計データを出力する差分画像合算手段と、
該差分画像合算手段から１画面のライン数ｙ分の各総計データを受け取って、その中で対象判定閾値以上の値を示す最大ライン番号Ｙ１を得る第１ライン演算手段と、
該第１ライン演算手段からの最大ライン番号に基づいて、接地している撮像対象の物体と該撮像位置との距離を示す距離データＬを得る距離データ獲得手段とを有する距離測定装置。
【請求項２】
前記撮像位置情報は、前記撮像手段の地面からの高さＨであり、
前記撮像方向の角度情報は、該撮像手段の受光面の法線と地面とがなす角度θ２であり、
前記撮像範囲情報は、該撮像手段の縦方向の画角θ１および、この画角θ１における上限の角度の向きと地面とのなす角度θ４である請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記距離データ獲得手段は、
Ｌ＝Ｈ ÷（ｔａｎ（Ｙ１×θ１ ÷ｙ＋θ４）） 
上記式によって距離データＬを算出する請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記距離データ獲得手段は、前記最大ライン番号Ｙ１と前記距離データＬとが対応付けられた距離テーブルメモリによって構成され、該最大ライン番号をアドレスとしてこれに対応した該距離データＬを出力する請求項１または２に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記距離テーブルメモリには、前記最大ライン番号Ｙ１に対応するように、前記距離データＬが、
Ｌ＝Ｈ ÷（ｔａｎ（Ｙ１×θ１ ÷ｙ＋θ４）） 
上記式によって予め算出されて登録されている請求項４に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記差分画像合算手段から１画面のライン数ｙ分の各総計データを受け取って、その中で対象判定閾値以上の値を示す最小ライン番号Ｙ２を得る第２ライン演算手段と、
前記最大ライン番号Ｙ１と該最小ライン番号Ｙ２を用いて、撮像対象の物体の地面からの高さを示す高さデータを得る高さデータ獲得手段とを更に有する請求項１〜５のいずれかに記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記高さデータ獲得手段は、
ｈ＝  Ｈ−Ｌ×ｔａｎ（（Ｙ１−Ｙ２）÷ｙ×θ1＋θ4 ）                                  
上記式によって高さデータｈを算出する請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記高さデータ獲得手段は、前記最大ライン番号Ｙ１および該最大ライン番号Ｙ１−前記最小ライン番号Ｙ２と高さデータｈとが対応付けられた高さテーブルメモリによって構成され、該最大ライン番号Ｙ１と該最大ライン番号Ｙ１−該最小ライン番号Ｙ２をアドレスとして、それに対応した該高さデータｈを出力する請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記高さテーブルメモリには、前記最大ライン番号Ｙ１と該最大ライン番号Ｙ１−前記最小ライン番号Ｙ２に対応するように、前記高さデータｈが、
ｈ＝  Ｈ−Ｌ×ｔａｎ（（Ｙ１−Ｙ２）÷ｙ×θ1＋θ4 ）                              
上記式によって予め算出されて登録されている請求項８に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記差分画像合算手段は、前記撮像手段から得られる新たな映像情報と、既に前記基準画像記憶手段に記憶保持されている基準画像の映像情報とを入力画像として、両者の映像情報の差分絶対値を、該差分絶対値が対象判定閾値未満のときに「０」、該差分絶対値が対象判定閾値以上のときに「１」として、１画面のライン数ｙ分の１ライン毎の総計データを出力する請求項１に記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内をランダムに自走する掃除機や、監視カメラなどに搭載することによって、同じ物体を撮像しても距離によって変化する画像のサイズを元にして、撮像対象の物体までの距離と撮像対象の大きさ（地面からの高さ）を判断することを可能とする距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像画像を用いて距離を求める距離測定装置として、最も一般的なものには、例えば特許文献１に開示されているものがある。この従来技術では、撮像装置を二つ以上並べて車両などに搭載し、それらの撮像装置によって同時に撮像された映像情報を比較する。同じパターンの映像情報間の座標のずれから、三角測量法を用いて撮像装置から撮像対象の物体までの距離を検出するというものである。
【０００３】
特許文献２には、撮像装置を二つ並べたステレオ視カメラではなく、一つのカメラによって、撮像対象の物体までの距離を検出する装置が開示されている。この従来技術では、一つのカメラによって端点間の間隔が既知の破線状物体を撮像して、三つ以上の端点に対して画像上の座標値を求める。求められた座標値と既知の端点間の間隔とカメラの焦点距離とから、最小二乗法などによりカメラの路面に対する高さおよび角度を算出し、算出された値を用いて任意物体の距離Ｙをその画像上の座標値から算出する。
【特許文献１】特開平６−２６６８２８号公報
【特許文献２】特開平７−１２０２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されているように、三角測量法などで距離を求める場合には、以下のような問題点がある。
【０００５】
（１）二つ以上の撮像装置が必要であるため、距離測定装置のコストが高くなるという問題がある。
【０００６】
（２）撮像装置間で撮像タイミングを合わせる必要があり、動画処理を行う場合には両者のタイミングを合わせる必要がある。このタイミング合わせを充分に行わないと、演算精度が低下するという問題がある。
【０００７】
（３）撮像装置から得られる複数の映像情報の中で対応する座標を算出するために膨大な演算量が必要である。片方の映像情報の中の一つのパターンを、もう片方の映像情報に対して、少しずつ位置をずらしながら探索する場合、例えばＮ画素の映像情報では、片方の映像情報の一つの画素ともう片方の映像情報の一つの画素との対応を探索するためにＮ×Ｎ通りの比較を行う必要がある。このため、画像全体では、Ｎ×Ｎ×Ｎ通りの比較が必要である。したがって、処理速度が低下するか、または、処理速度向上のために演算器に必要なコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
特許文献２に開示されている方法では、既知の大きさの撮像対象が必要であり、このような撮像対象がない場合には、距離を測定することができない。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、二つ以上の撮像装置を必要とせず、既知の大きさの撮像対象がなくても、撮像対象の物体と撮像装置との距離を簡易な画像処理で検出できる距離測定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】
本発明の距離測定装置は、撮像位置、撮像方向の角度および撮像範囲の各情報が既知である撮像手段と、該撮像手段からの映像情報を基準画像として記憶保持する基準画像記憶手段と、該基準画像記憶手段による基準画像の記憶処理終了後、該撮像手段から得られる新たな映像情報と既に該基準画像記憶手段に記憶保持した基準画像の映像情報を入力画像として、両者の映像情報の差分絶対値を１ライン毎に加算して１ライン毎の総計データを出力する差分画像合算手段と、該差分画像合算手段から１画面のライン数ｙ分の各総計データを受け取って、その中で対象判定閾値以上の値を示す最大ライン番号Ｙ１を得る第１ライン演算手段と、該第１ライン演算手段からの最大ライン番号に基づいて、接地している撮像対象の物体と該撮像位置との距離を示す距離データＬを得る距離データ獲得手段とを有し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の距離測定装置における撮像位置情報は、前記撮像手段の地面からの高さＨであり、前記撮像方向の角度情報は、該撮像手段の受光面の法線と地面とがなす角度θ２であり、前記撮像範囲情報は、該撮像手段の縦方向の画角θ１および、この画角θ１における上限の角度の向きと地面とのなす角度θ４である。
【００１２】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置における距離データ獲得手段は、
Ｌ＝Ｈ÷（ｔａｎ（Ｙ１×θ１÷ｙ＋θ４））
上記式によって距離データＬを算出する。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置における距離データ獲得手段は、前記最大ライン番号Ｙ１と前記距離データＬとが対応付けられた距離テーブルメモリによって構成され、該最大ライン番号をアドレスとしてこれに対応した該距離データＬを出力する。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置における距離テーブルメモリには、前記最大ライン番号Ｙ１に対応するように、前記距離データＬが、
Ｌ＝Ｈ÷（ｔａｎ（Ｙ１×θ１÷ｙ＋θ４））
上記式によって予め算出されて登録されている。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置において、前記差分画像合算手段から１画面のライン数ｙ分の各総計データを受け取って、その中で対象判定閾値以上の値を示す最小ライン番号Ｙ２を得る第２ライン演算手段と、前記最大ライン番号Ｙ１と該最小ライン番号Ｙ２を用いて、撮像対象の物体の地面からの高さを示す高さデータを得る高さデータ獲得手段とを更に有する。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置における高さデータ獲得手段は、
ｈ＝ｈ＝Ｈ−Ｈ÷ｔａｎ（Ｙ１×θ1÷ｙ＋θ４）×ｔａｎ（（Ｙ１−Ｙ２）÷ｙ×θ1＋θ4                                    
上記式によって高さデータｈを算出する。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置における高さデータ獲得手段は、前記最大ライン番号Ｙ１および該最大ライン番号Ｙ１−前記最小ライン番号Ｙ２と高さデータｈとが対応付けられた高さテーブルメモリによって構成され、該最大ライン番号Ｙ１と該最大ライン番号Ｙ１−該最小ライン番号Ｙ２をアドレスとして、それに対応した該高さデータｈを出力する。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置における高さテーブルメモリには、前記最大ライン番号Ｙ１と該最大ライン番号Ｙ１−前記最小ライン番号Ｙ２に対応するように、前記高さデータｈが、
ｈ＝  Ｈ−Ｌ×ｔａｎ（（Ｙ１−Ｙ２）÷ｙ×θ1＋θ4                              
上記式によって予め算出されて登録されている。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の距離測定装置における差分画像合算手段は、前記撮像手段から得られる新たな映像情報と、既に前記基準画像記憶手段に記憶保持されている基準画像の映像情報とを入力画像として、両者の映像情報の差分絶対値を、該差分絶対値が対象判定閾値未満のときに「０」、該差分絶対値が対象判定閾値以上のときに「１」として、１画面のライン数ｙ分の１ライン毎の総計データを出力する。
【００２０】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００２１】
本発明にあっては、撮像位置、撮像方向の角度および撮像範囲の各情報が既知である撮像手段により基準画像を撮像して基準画像記憶手段に記憶させる。次に、撮像手段により撮像対象の物体Ａを撮像して、その新たな映像情報と基準画像の映像情報との差分絶対値を差分画像合算手段により映像情報１ライン毎に加算させて１ライン毎の総計データを出力させる。さらに、１画面のライン数ｙ分の総計データから、第１ライン演算手段により対象判定閾値以上の値を示す最大ライン番号Ｙ１を算出させる。地面が平面であり、撮像対象が接地していることを前提とすると、その最大ライン番号Ｙ１は撮像対象の物体Ａの足元の座標と考えることができるため、その最大ライン番号Ｙ１から距離データ算出手段により撮像対象の物体Ａと撮像位置との距離を示す距離データＬを算出することが可能となる。この距離データＬの算出は、演算処理により行うこともできるが、最大ライン番号Ｙ１と距離データＬの情報とが対応付けられた距離テーブルメモリを用いることによって、処理をより簡単かつ迅速に行うことが可能となる。
【００２２】
また、差分画像合算手段からの１画面のライン数ｙ分の各総計データから、第２ライン演算手段により対象判定閾値以上の値を示す最小ライン番号Ｙ２を算出させ、最大ライン番号Ｙ１と、最大ライン番号Ｙ１−最小ライン番号Ｙ２によって、高さデータ算出手段により撮像対象の物体Ａの地面からの高さを示す高さデータｈを算出することが可能となる。この高さデータｈの算出は、演算処理により行うこともできるが、最大ライン番号Ｙ１と、最大ライン番号Ｙ１−最小ライン番号Ｙ２に対する高さデータ情報とが対応付けられた距離テーブルメモリを用いることによって、処理をより簡単に行うことができる。
【００２３】
さらに、差分画像合算手段において、差分絶対値が対象判定閾値未満のときに「０」、差分絶対値が対象判定閾値以上のときに「１」として、１ライン毎に加算して得た１ライン毎の総計データによっても、同様に、対象判定閾値以上の値を示す最大ライン番号Ｙ１および最小ライン番号Ｙ２を得て、距離データＬおよび／または高さデータｈを得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上により、本発明によれば、撮像対象の物体と撮像位置との距離および撮像対象の物体の地面からの高さを、簡易な画像処理により検出することが可能となり、処理速度を向上させることができる。さらに、二つ以上の撮像手段を必要とせず、撮像手段間の撮像タイミングを取る必要も無いため、演算精度の低下を防ぐことが可能である。さらに、撮像手段が一つで良く、高速処理のための演算器も不要であるため、装置の低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明の距離測定装置の実施形態１，２について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る距離測定装置の要部構成例を示すブロック図である。なお、図１では矢印はデータおよび処理の流れを示している。
【００２６】
図１において、距離測定装置１０Ａは、撮像手段としての撮像装置１１と、基準画像記憶手段としての基準画像記憶装置１２と、差分画像合算手段としての差分画像合算装置１３と、第１ライン演算手段としての第１ライン演算器１４と、距離データ獲得手段としての距離テーブルメモリ１５とを有している。これらの基準画像記憶装置１２、差分画像合算装置１３、第１ライン演算器１４および距離テーブルメモリ１５により距離演算装置２０Ａが構成されている。
【００２７】
撮像装置１１は、基本的に奥行きを除く横および縦の２次元の映像情報を撮像する撮像装置であり、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどが挙げられる。この撮像装置は、後述するように、撮像位置（撮像装置１１の設置位置）、撮像方向の角度および撮像範囲が既知であるように配置されている。
【００２８】
基準画像記憶装置１２は、撮像装置１１からの映像情報を基準画像として記憶保持する画像メモリによって構成されている。この基準画像記憶装置１２は、基準画像として、例えば撮像装置１１からの最初の１画面分を保持するが、撮像装置１１の撮像条件によっては、２画面目以降の場合もあり得る。
【００２９】
差分画像合算装置１３は、二つの入力画像の映像情報の差分絶対値を算出し、映像情報１ライン毎にデータを加算して１ライン毎の総計を出力する合算装置である。上記二つの入力画像のうち、一方は基準画像記憶装置１２に記憶保持されている基準画像の映像情報であり、他方は撮像装置１１によって撮像された新たな映像情報である。差分画像合算装置１３は、基準画像記憶装置１２の基準画像の記録保持処理が終了した後に作動し、保持された映像情報の次の画面以降について、その基準画像との差分画像合算処理を行うものである。
【００３０】
第１ライン演算器１４は、差分画像合算装置１３から１画面のライン数ｙ分のｙ座標付きデータを受け取り、対象判定閾値以上の値を示すラインのデータの中で、最大ライン番号Ｙ１を出力する。ここで、１ラインのデータとは、ｙ座標を同じくするデータの集合である。
【００３１】
距離テーブルメモリ１５は、第１ライン演算器１４から出力される最大ライン番号Ｙ１に基づいて、接地している撮像対象の物体Ａと撮像位置（撮像装置１１の設置位置）との距離を示す距離データＬを算出する。本実施形態１では、最大ライン番号Ｙ１をアドレスとして、内部に登録されている距離データＬにアクセスして、最大ライン番号Ｙ１に応じた距離データＬを出力する。
【００３２】
図２は、本実施形態１の距離測定装置１０Ａの設置環境を説明するための模式図である。
【００３３】
図２において、撮像対象の物体Ａは、距離が求められる対象である。なお、図２では人型で示しているが、特に人型に制限する必要はない。
【００３４】
撮像装置１１としてのカメラＣとしては、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどが挙げられるが、基本的に奥行きを除く横および縦の２次元の映像情報を基準画像記憶装置１２および差分画像合算装置１３に供給することができる撮像装置１１であればよい。
【００３５】
θ１は画角であり、撮像装置１１の縦方向の画角（撮像範囲）を示している。
【００３６】
θ２は撮像装置１１の受光面の法線と地面とがなす撮像方向の角度であり、通常は、カメラＣのレンズの光軸の向きと地面との角度である。
【００３７】
θ３は地面から撮像対象（人など）の足元と、その足元からカメラを結ぶ線とのなす角度である。距離テーブルメモリ１５では、この角度の画像が映像情報中で位置するｙ座標Ｙ１を基に、撮像対象の物体Ａまでの距離Ｌを求める。
【００３８】
θ４は画角であり、θ１の上限の角度の向きと地面（水平方向）とのなす角度である。
【００３９】
Ｈは撮像装置１１の設置位置の地面からの高さである。
【００４０】
図３は、図２の撮像対象の物体Ａと撮像画像との関係を示す模式図であって、（ａ）〜（ｃ）は、撮像対象の物体Ａと撮像装置１１との間の距離によって、同じ撮像対象を撮像した場合でも、撮像対象の足元の位置が映像情報上で異なっていることを示している。
【００４１】
図３（ａ）〜図３（ｃ）はそれぞれ、撮像装置１１と撮像対象の物体Ａ間の距離が撮像装置１１（カメラＣ）から１０ｍ付近、５ｍ付近、１ｍ付近というように順に距離を短くした場合に足元のｙ座標Ｙ１がどのように変化するかを示している。また、各図３（ａ）〜図３（ｃ）の左側に、基準画像との差分絶対値がどのように分布するかというグラフを付加している。
【００４２】
図３（ｄ）は基準画像Ｂを示し、撮像対象の物体Ａが存在しない状態の映像を基準画像として最初に基準画像記憶装置１２に保存しておく。
【００４３】
図３（ｅ）は撮像装置１１からの入力画像であり、撮像対象の物体Ａが存在する状態の映像を示している。
【００４４】
図３（ｆ）は、基準画像と撮像装置１１からの入力画像との差分絶対値を算出した後の差分画像Ｇを示している。ここで、差分画像Ｇ（Ｘ，Ｙ）は、横座表Ｘ、縦座標Ｙとして、各座標の差分結果を表している。この図の左側にも、基準画像との各ライン毎の差分絶対値の総計データ（投影データＴ）がどのように分布するかというグラフを付加している。また、ここで、投影データＴ（Ｙ）は、Ｇ（Ｘ，Ｙ）を入力として各ライン（Ｙ）毎に集計したものである。
【００４５】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、撮像対象の物体Ａが同じ大きさである場合、撮像装置１１と撮像対象の物体Ａとの距離によって、撮像対象の下限の座標（点線で図示）が変わることが分かる。ここで、地面が平面であることを前提とし、撮像対象の物体Ａが地面上に接地していることを前提とすると、Ｙ１は撮像対象の足元の座標とすることができる。この座標Ｙ１と距離Ｌとの関係については、下記式（６）のように表される。
【００４６】
撮像位置の情報として撮像装置１１の地面からの高さＨを有し、撮像方向の角度情報として撮像装置１１の受光面の法線と地面とがなす角度θ２を有し、撮像範囲の情報として撮像装置１１の縦方向の画角θ１における上限の角度の向きと地面とのなす角度θ４を有し、映像情報の縦幅ｙを有し、これらの撮像位置、撮像方向の角度、撮像範囲および映像情報の縦幅ｙが既知である場合に、映像情報上の撮像対象の足元の座標Ｙ１、撮像対象の物体Ａと撮像位置との距離Ｌとすると、
θ３＝ａｔａｎ（Ｈ÷Ｌ）・・・（１）
（但し、ａｔａｎはｔａｎの逆関数）
Ｙ１＝ｙ×（（θ３−θ４）÷θ１）・・・（２）
が成り立つ。上記式（１）および（２）から、
Ｙ１＝ｙ×（（ａｔａｎ（Ｈ÷Ｌ）−θ４）÷θ１）・・・（３）
が成り立つ。この式（３）を整理すると、
Ｙ１×θ１÷ｙ＋θ４＝ａｔａｎ（Ｈ÷Ｌ）・・・（４）
となる。さらに、この式（４）を整理すると、
ｔａｎ（Ｙ１×θ１÷ｙ＋θ４）＝Ｈ÷Ｌ・・・（５）
となる。よって、撮像対象の物体Ａの足元の座標Ｙ１と、撮像対象の物体Ａと撮像装置１１との距離Ｌは、
Ｌ＝Ｈ÷（ｔａｎ（Ｙ１×θ１÷ｙ＋θ４））・・・（６）
によって算出することができる。ただし、ｙは１画面のライン数である。
【００４７】
したがって、撮像対象の物体Ａと撮像装置１１との距離を求めるためには、まず、撮像対象の物体Ａの足元の座標Ｙ１を求める必要がある。
【００４８】
上記構成により、本実施形態１の距離測定装置１０Ａの動作について説明する。
【００４９】
まず、撮像装置１１からの最初の映像情報を基準画像記憶装置１２に基準画像として記憶させ、その記憶処理が終了後、撮像装置１１から得られる新たな次の映像情報と既に基準画像記憶装置１２に記憶保持されている基準画像の映像情報とを差分画像合算装置１３に入力する。
【００５０】
次に、両者の映像情報の差分絶対値を映像情報１ライン毎に加算させて１ライン毎の総計データを差分画像合算装置１３から出力させる。第１ライン演算器１４によって１画面のライン数分のデータの中で対象判定閾値以上の値を示す最大ライン番号をＹ１として算出することによって、映像情報上の撮像対象の物体Ａの足元座標を得ることができる。この足元座標算出処理について、図３を用いて説明する。
【００５１】
撮像対象の物体Ａの横幅によって、ライン毎の差分絶対値の合算値は、図３（ａ）〜図３（ｃ）の左側に示す斜線部のようなグラフとして表される。ノイズやその他の誤差の要因がない理想的な状態では、このグラフが１以上（対象判定閾値以上）を示す一番下の部分（最大ライン番号）が、撮像対象の物体Ａの下限部（足元座標）となる。
【００５２】
差分画像合算装置１３では、図３（ｄ）に示す基準画像記憶装置１２からの基準画像Ｂと、図３（ｅ）に示す撮像装置１１からの新たな映像情報とを入力画像として、両者の映像情報の差分絶対値を１ライン毎に加算して１ライン毎の総計データを、図３（ｆ）に示す差分絶対画像Ｇとして出力する。
【００５３】
第１ライン演算器１４では、差分画像合算装置１３から各ラインＹ毎に出力される投影データＴ（Ｙ）の中から、対象判定閾値よりも大きいという条件のもとで、最大ライン番号Ｙ１を求めて出力する。
【００５４】
距離テーブルメモリ１５では、第１ライン演算器１４からの出力データ（最大ライン番号Ｙ１）をアドレスとして、内部（距離テーブル）に登録された距離データＬをアクセスし、その最大ライン番号Ｙ１に応じた距離データＬを出力する。  
【００５５】
図４は、図１の距離テーブルメモリ１５の距離テーブル構成例を示す図であり、ｙ座標が４８０ラインである場合の一例を示している。
【００５６】
図４に示すように、距離テーブルメモリ１５は、ライン番号Ｙと距離データ情報とが上記式（６）にしたがって対応付けられて予め計算されて登録されており、図に向かって左側のライン番号Ｙをアドレスとして右側の距離データ情報（Ｌ）が参照されて出力されるようになっている。なお、この距離テーブルで参照されるデータは、撮像装置１１やその取付条件（撮像位置、撮像方向の角度および撮像範囲など）、その他のシステムが変わる毎に変更される。
【００５７】
以上のように、本実施形態１によれば、映像情報上の撮像対象の物体Ａの下限座標（最大ライン番号Ｙ１）を検出することによって、撮像対象の物体Ａと撮像位置との距離データＬを、簡易な画像処理だけにより検出することが可能となり、処理速度を向上させることができる。本発明の場合には、従来のように二つ以上の撮像装置を必要とせず、各撮像装置間の撮像タイミングを取る必要もないため、演算精度の低下を防ぐことが可能である。さらに、撮像装置１１が一つでよく、高速処理のための演算器も不要であるため、装置の低コスト化を図ることができる。さらに、１眼の撮像装置１１でも、撮像装置１１の焦点距離や位置を変化させて距離を測定するシステムに比べて（これは三角測量を一つの撮像装置で行うということである）、はるかに安価なシステムを実現することができる。
【００５８】
なお、本実施形態１では、簡単のため、距離テーブルメモリ１５を用いているが、距離データ獲得手段は、上記式（６）の演算処理を行う演算器（距離データ算出手段）としてもよい。
【００５９】
また、差分画像合算装置１３は、撮像装置１１からの新たな映像情報と基準画像記憶装置１２に記憶保持されている基準画像の映像情報とを入力画像として、両者の映像情報の差分絶対値を映像情報１ライン毎に加算して、１ライン毎の総計データを出力しているが、両者の情報の差分絶対値を、差分絶対値が対象判定閾値未満のときに「０」、差分絶対値が対象判定閾値以上のときに「１」として、映像情報１ライン毎に加算して１ライン毎の総計データを出力するようにしてもよい。
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係る距離測定装置の要部構成例を示すブロック図である。なお、図５では、図１の構成部材と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
図５において、本実施形態２の距離測定装置１０Ｂは、撮像手段としての撮像装置１１と、基準画像記憶手段としての基準画像記憶装置１２と、差分画像合算手段としての差分画像合算装置１３と、第１ライン演算手段としての第１ライン演算器１４と、距離データ獲得手段としての距離テーブルメモリ１５と、第２ライン演算手段としての第２ライン演算器１６と、高さデータ獲得手段としての高さテーブルメモリ１７とを有している。これらの基準画像記憶装置１２、差分画像合算装置１３、第１ライン演算器１４、距離テーブルメモリ１５、第２ライン演算器１６および高さテーブルメモリ１７により距離・高さ演算装置２０Ｂが構成されている。
【００６１】
第２ライン演算器１６は、差分画像合算装置１３から１画面のライン数ｙ分のｙ座標付き総計データを受け取り、対象判定閾値以上の値を示すラインデータの中で、最小ライン番号Ｙ２を出力する。
【００６２】
高さテーブルメモリ１７は、第１ライン演算器１４から出力される最大ライン番号Ｙ１および第２ライン演算器１６から出力される最小ライン番号Ｙ２から、撮像対象の物体Ａの地面からの高さを示す高さデータｈを算出する。本実施形態２では、これらの最大ライン番号Ｙ１および最小ライン番号Ｙ２をアドレスとして、内部に登録されている高さデータｈをアクセスして出力する。
【００６３】
図６は、図５の高さテーブルメモリ１７の構成例を示す図であり、ｙ座標が４８０ライン（ｙ＝４８０）である場合の一例を示している。
【００６４】
図６において、高さテーブルメモリ１７は、最大ライン番号Ｙ１および最大ライン番号Ｙ１−最小ライン番号Ｙ２と高さデータｈとが対応付けられており、図左側の最大ライン番号Ｙ１および最大ライン番号Ｙ１−最小ライン番号Ｙ２をアドレスとして図右側の高さデータｈ（高さデータ情報）が参照されて出力される。なお、参照される高さデータｈは、撮像装置１１およびその設置条件（撮像位置、撮像方向の角度および撮像範囲など）や、その他のシステムが変わる毎に変更される。
【００６５】
以上のように、本実施形態２によれば、映像情報上の撮像対象の物体Ａの下限座標Ｙ１と上限座標Ｙ２とを検出することによって、撮像対象の物体Ａと撮像位置との距離（距離データＬ）、および撮像対象の物体Ａの地面からの高さ（高さデータｈ）を、簡易な画像処理により容易に検出することが可能となり、処理速度を向上させることができる。さらに、従来のように二つ以上の撮像装置を必要とせず、各撮像装置間の撮像タイミングを取る必要もないため、演算精度の低下を防ぐことが可能である。さらに、撮像装置１１が一つあればよく、高速処理のための演算器も不要であるため、装置の低コスト化を図ることができる。さらに、１眼の撮像装置でも、撮像装置の焦点距離や位置を変化させて距離を測定するシステムに比べて（これは三角測量を一つの撮像装置で行うということである）、はるかに安価なシステムを実現することが可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態２では、構成を簡単にするために、高さテーブルメモリ１７を用いているが、高さデータ獲得手段は、最大ライン番号Ｙ１および最小ライン番号Ｙ２を用いて演算処理により撮像対象の物体Ａの地面からの高さを算出する演算器としてもよい。
【００６７】
この場合、演算器は、
ｈ＝  Ｈ−Ｌ×ｔａｎ（（Ｙ１−Ｙ２）÷ｙ×θ1＋θ4 ）                                  
上記式によって高さデータｈを算出することができる。
【００６８】
また、前述したように、高さテーブルメモリ１７は、最大ライン番号Ｙ１および該最大ライン番号Ｙ１−最小ライン番号Ｙ２と高さデータｈとが対応付けられた高さテーブルメモリによって構成され、最大ライン番号Ｙ１と最大ライン番号Ｙ１−最小ライン番号Ｙ２をアドレスとして、それに対応した高さデータｈを出力するが、この高さテーブルメモリ１７には、最大ライン番号Ｙ１と最大ライン番号Ｙ１−最小ライン番号Ｙ２に対応するように、高さデータｈが、前述した上記式によって予め算出されて登録されている。
【００６９】
また、危険回避処理装置として、車両などに搭載して、撮像対象の物体Ａとの距離が所定の危険範囲内になったときに警報報知や進行方向変更処理などの危険回避処理を行う場合にも、上記実施形態１，２の距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂを用いることができる。
【００７０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１，２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１，２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１，２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、室内をランダムに自走する掃除機や、監視カメラなどに搭載することによって、同じ物体を撮像しても距離によって変化する画像のサイズを元にして、撮像対象の物体までの距離と撮像対象の大きさ（地面からの高さ）を判断することを可能とする距離測定装置およびこれを用いた危険回避処理装置の分野において、撮像対象の物体Ａと撮像位置との距離Ｌ、および撮像対象の物体Ａの地面からの高さｈを、簡易な画像処理により検出することが可能となり、処理速度を向上させることができる。さらに、従来のように二つ以上の撮像装置を必要とせず、各撮像装置間の撮像タイミングを取る必要もないため、演算精度の低下を防ぐことが可能である。さらに、撮像装置が一つあればよく、高速処理のための演算器も不要であるため、装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態１に係る距離測定装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の距離測定装置の設置環境を示す模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、図１の距離測定装置における撮像対象の物体と撮像画像との関係を説明するための図である。
【図４】図１の距離テーブルメモリの構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る距離測定装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図６】図５の高さテーブルメモリの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０Ａ、１０Ｂ  距離測定装置
１１  撮像装置
１２  基準画像記憶装置
１３  差分画像合算装置
１４  第１ライン演算器
１５  距離テーブルメモリ
１６  第２ライン演算器
１７  高さテーブルメモリ
２０Ａ，２０Ｂ  距離演算装置
Ａ  撮像対象の物体
Ｂ  基準画像
Ｃ  カメラ
Ｇ  差分画像（Ｘ，Ｙ）
Ｔ  投影データ（Ｙ）
θ１  撮像装置の縦方向の画角
θ２  撮像装置の受光面の法線と地面とのなす角度
θ３  地面と撮像対象（人など）の足元とカメラとの間を結ぶ直線のなす角度
θ４  画角θ１の上限の角度の向きと地面とのなす角度
【図１】
2006266848.tif 000003
【図２】
2006266848.tif 000004
【図３】
2006266848.tif 000005
【図４】
2006266848.tif 000006
【図５】
2006266848.tif 000007
【図６】
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