(57)【要約】【課題】ゲーテッド撮像された画像からＩＤ情報を識別する。【解決手段】本開示の第1の側面である受信装置は、所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部と、前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別する識別部とを備える。本開示は、例えば、監視システムに適用できる。【選択図】図１２
2018006860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部と、
前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別する識別部と
を備える受信装置。
【請求項２】
前記識別部は、前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ＩＤ情報が符号化されているＩＤ符号を検出し、検出した前記ＩＤ符号を復号する
請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記識別部は、さらに、ゲーテッド撮像により得られた画像における前記送信装置の位置を特定する
請求項１に記載の受信装置。
【請求項４】
ゲーテッド撮像により得られた画像における特定された前記送信装置の位置に、識別された前記ＩＤ情報を重畳してユーザに提示する提示部をさらに備える
請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】
所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部を備える受信装置の受信方法において、
前記受信装置による、
前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別する識別ステップを
含む受信方法。
【請求項６】
ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、
光信号を発光する発光部と、
送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成部と、
前記受光部による受光量の変化に基づき、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる同期検波部と
を備える送信装置。
【請求項７】
前記同期検波部は、前記受光部による受光量の変化に基づいて前記ゲーテッド撮像のサイクルの区切りを検出し、検出した前記サイクルの区切りに同期して、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる
請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が単発パルス方式である場合、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記発光部を発光させた状態を維持するように指示するか、または、前記発光部を発光させない状態を維持するように指示する制御情報を生成する
請求項６に記載の送信装置。
【請求項９】
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記受光部の受光パターンと同位相で前記発光部を明滅させるように指示するか、または、前記受光部の受光パターンと逆位相で前記発光部を明滅させるように指示する制御情報を生成する
請求項６に記載の送信装置。
【請求項１０】
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、さらに、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記受光部の発光量を制限させるように指示する制御情報を生成する
請求項９に記載の送信装置。
【請求項１１】
前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、前記生成部によって生成された前記制御情報を所定の時間だけ遅延させて前記発光部に伝達する遅延部をさらに備える
請求項９に記載の送信装置。
【請求項１２】
高度を検出する高度検出部をさらに備え、
前記遅延部は、検出された前記高度に対応する時間だけ、前記生成部によって生成された前記制御情報を遅延させて前記発光部に伝達する
請求項１１に記載の送信装置。
【請求項１３】
ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、
光信号を発光する発光部と
を備える送信装置の送信方法において、
前記送信装置による、
送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成ステップと、
前記受光部による受光量の変化に基づき、前記制御情報を前記発光部に出力させる制御ステップと
を含む送信方法。
【請求項１４】
ゲーテッド撮像を行う受信装置と、前記受信装置に対して光信号によってＩＤ情報を送信する送信装置とを含む通信システムにおいて、
前記送信装置は、
ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、
光信号を発光する発光部と、
送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成部と、
前記受光部による受光量の変化に基づき、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる同期検波部とを備え、
前記受信装置は、
所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部と、
前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する前記送信装置が光信号として送信した前記ＩＤ情報を識別する識別部とを備える
通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、受信装置、受信方法、送信装置、送信方法、および通信システムに関し、特に、ゲーテッド撮像により得られた画像からＩＤ情報を識別できるようにした受信装置、受信方法、送信装置、送信方法、および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス光を発光し、その反射光を特定の時間のみイメージセンサを露光することにより、特定の距離に位置する被写体のみを鮮明に撮像することができる技術として、ゲーテッド撮像が知られている。該ゲーテッド撮像は、Active Gated Imaging、Active ImagingやRange-gated Active Imaging等とも称される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ゲーテッド撮像の基本原理について、図１を参照して説明する。図１は、地上からの高さＤ１（例えば、１００ｍ）の位置に浮上している飛行船１０に有効視野(FOV:Field of View)を地上に向けてゲーテッド撮像装置２０を搭載し、地上に存在する建物等の監視対象物１に近づく被写体（不審者）２を検知する場合を示している。
【０００４】
図１の場合、パルス光を発してから、時刻Ｔ１＝（２×Ｄ１）／ｃ近辺の微少時間だけゲーテッド撮像装置２０に内蔵されているイメージセンサを受光（露光）させる。ここで、ｃは光速を示す。
【０００５】
上述したゲーテッド撮像によれば、地上と飛行船１０との間に霧３０や煙などが存在していても、ゲーテッド撮像装置２０から距離Ｄ１に存在する物体を鮮明な画像として撮像することができる。よって、撮像された画像に基づいて監視対象物１に近づく被写体（不審者）２を検知することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】David Monnin, Armin L. Schneider, Frank Christnacher, Yves Lutz, "A 3D Outdoor Scene Scanner Based on a Night-Vision Range-Gated Active Imaging System," 3D Data Processing Visualization and Transmission, International Symposium on, pp. 938-945, Third International Symposium on 3D Data Processing, Visualization, and Transmission (3DPVT'06), 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
なお、被写体（不審者）２が検知された場合、図２に示すように、警備会社から警備車両３やドローン（無人飛行機）４が現場に急行されることがある。このような場合、警備車両３は地上に存在するので、ゲーテッド撮像装置２０によって撮影されるが、仮に他の車両もFOVに存在して画像に写っていた場合には区別がつかない。また、ドローン４は、地上（すなわち、ゲーテッド撮像装置２０から距離Ｄ１の位置）には存在しないので、ゲーテッド撮像装置２０によって撮影される画像には写らない。
【０００８】
したがって、ゲーテッド撮像装置２０によって撮影された画像からは、警備車両３が到着したのか、または、無関係な車両が偶然そこに到着したのかを判断することができない。また、ドローン４が到着したのか否かを判断することができない。
【０００９】
なお、例えば、警備車両３やドローン４にGPS受信装置を搭載し、警備車両３やドローン４から自身の位置情報を所定の通信網を介して警備会社側に通知する方法など考えられる。しかしながら、GPSや通信網等にシステムダウンが生じた場合には、やはり上述した問題が生じるので、その場合にも対処できるようにすることが望ましい。すなわち、ゲーテッド撮像装置２０によって撮影された画像から、地上に存在する警備車両３や、上空に存在するドローン４を識別できるようにすることが望ましい。
【００１０】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ゲーテッド撮像装置によって撮影された画像に基づき、地上や上空に存在する物体を識別できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の第１の側面である受信装置は、所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部と、前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別する識別部とを備える。
【００１２】
前記識別部は、前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ＩＤ情報が符号化されているＩＤ符号を検出し、検出した前記ＩＤ符号を復号することができる。
【００１３】
前記識別部は、さらに、ゲーテッド撮像により得られた画像における前記送信装置の位置を特定することができる。
【００１４】
本開示の第１の側面である受信装置は、ゲーテッド撮像により得られた画像における特定された前記送信装置の位置に、識別された前記ＩＤ情報を重畳してユーザに提示する提示部をさらに備えることができる。
【００１５】
本開示の第１の側面である受信方法は、所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部を備える受信装置の受信方法において、前記受信装置による、前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別する識別ステップを含む。
【００１６】
本開示の第１の側面においては、ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報が識別される。
【００１７】
本開示の第２の側面である送信装置は、ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、光信号を発光する発光部と、送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成部と、前記受光部による受光量の変化に基づき、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる同期検波部とを備える。
【００１８】
前記同期検波部は、前記受光部による受光量の変化に基づいて前記ゲーテッド撮像のサイクルの区切りを検出し、検出した前記サイクルの区切りに同期して、前記生成部に対して前記制御情報を出力させることができる。
【００１９】
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が単発パルス方式である場合、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記発光部を発光させた状態を維持するように指示するか、または、前記発光部を発光させない状態を維持するように指示する制御情報を生成することができる。
【００２０】
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記受光部の受光パターンと同位相で前記発光部を明滅させるように指示するか、または、前記受光部の受光パターンと逆位相で前記発光部を明滅させるように指示する制御情報を生成することができる。
【００２１】
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、さらに、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記受光部の発光量を制限させるように指示する制御情報を生成することができる。
【００２２】
本開示の第２の側面である送信装置は、前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、前記生成部によって生成された前記制御情報を所定の時間だけ遅延させて前記発光部に伝達する遅延部をさらに備えることができる。
【００２３】
本開示の第２の側面である送信装置は、高度を検出する高度検出部をさらに備えることができ、前記遅延部は、検出された前記高度に対応する時間だけ、前記生成部によって生成された前記制御情報を遅延させて前記発光部に伝達することができる。
【００２４】
本開示の第２の側面である送信方法は、ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、光信号を発光する発光部とを備える送信装置の送信方法において、前記送信装置による、送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成ステップと、前記受光部による受光量の変化に基づき、前記制御情報を前記発光部に出力させる制御ステップとを含む。
【００２５】
本開示の第２の側面においては、送信するＩＤ情報に基づいて発光部の明滅を指示するための制御情報が生成され、受光部による受光量の変化に基づき、前記制御情報が前記発光部に出力される。
【００２６】
本開示の第３の側面である通信システムは、ゲーテッド撮像を行う受信装置と、前記受信装置に対して光信号によってＩＤ情報を送信する送信装置とを含む通信システムにおいて、前記送信装置が、ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、光信号を発光する発光部と、送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成部と、前記受光部による受光量の変化に基づき、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる同期検波部とを備える。また、前記受信装置が、所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部と、前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する前記送信装置が光信号として送信した前記ＩＤ情報を識別する識別部とを備える。
【００２７】
本開示の第２の側面においては、送信装置により、送信するＩＤ情報に基づいて発光部の明滅を指示するための制御情報が生成され、受光部による受光量の変化に基づき、前記制御情報が前記発光部に出力される。また、受信装置により、ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報が識別される。
【発明の効果】
【００２８】
本開示の第１の側面によれば、周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別することができる。
【００２９】
本開示の第２の側面によれば、ＩＤ情報をゲーテッド撮像の画像の写り得る光信号として送信することができる。
【００３０】
本開示の第２の側面によれば、ゲーテッド撮像された画像からＩＤ情報を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ゲーテッド撮像の基本原理を説明するための図である。
【図２】課題を説明するための図である。
【図３】本開示を適用したゲーテッド撮像装置の構成の概要を示す図である。
【図４】１画素分の構成例を示す図である。
【図５】パルス光の発光タイミングと露光時間の関係を表す図である。
【図６】単発パルス方式を採用した場合のゲーテッド撮像の様子を表す図である。
【図７】擬似乱数の性質を説明するための図である。
【図８】相関計算の様子を表す図である。
【図９】相関計算の具体例を表す図である。
【図１０】マンチェスタ符号化方式を説明するための図である。
【図１１】図３に示されたゲーテッド撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本開示を適用したＩＤ発光装置の構成例を示すブロック図である。
【図１３】ＩＤ符号の送信（発光）と受信（受光）の様子を示す図である。
【図１４】単発パルス方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ符号の送受信の様子を示す図である。
【図１５】単発パルス方式に対応するＩＤ符号送信処理を説明するフローチャートである。
【図１６】単発パルス方式に対応するＩＤ符号受信処理を説明するフローチャートである。
【図１７】発光パターン検出処理の様子を表す図である。
【図１８】発光パターン検出処理を詳述するフローチャートである。
【図１９】発光パターン検出処理を詳述するフローチャートである。
【図２０】発光パターン検出処理の詳述するフローチャートである。
【図２１】擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ符号の送受信の様子を示す図である。
【図２２】擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ符号の送受信の様子を示す図である。
【図２３】擬似乱数方式に対応するＩＤ符号の送信の具体例を示す図である。
【図２４】擬似乱数方式に対応するＩＤ符号送信処理を説明するフローチャートである。
【図２５】条件と制御情報の対応を示す図である。
【図２６】ゲーテッド撮像装置およびＩＤ発光装置の想定される使用例を示す図である。
【図２７】発光パターン検出処理を詳述するフローチャートである。
【図２８】発光パターン検出処理を詳述するフローチャートである。
【図２９】発光パターン検出処理の詳述するフローチャートである。
【図３０】擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合に１サイクルで４種類の情報のいずれかを送受信する様子を示す図である。
【図３１】擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合に１サイクルで４種類の情報のいずれかを送受信する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３３】
＜本実施の形態であるゲーテッド撮像装置の構成の概要＞
図３は、本実施の形態であるゲーテッド撮像装置の構成の概要を示している。このゲーテッド撮像装置１００は、図２に示されたゲーテッド撮像装置２０に代えて飛行船１０等に搭載されることを想定したものである。ゲーテッド撮像装置１００は、ゲーテッド撮像により得られる画像に基づき、監視対象物１に近づく被写体（不審者）２を検知するとともに、該画像に基づき、そのFOVに存在する警備車両３やドローン４などから通知されるＩＤ情報を識別するものである。
【００３４】
ゲーテッド撮像装置１００は、発光部１１０とイメージセンサ１２０を有する。発光部１１０は、少なくとも所定の距離Ｄ１に存在し得る被写体２に対して到達し得る発光強度でパルス光を照射する。イメージセンサ１２０は、２次元状に配置された複数の画素より成る。イメージセンサを構成する画素の数は、一般的には、縦、横ともに数百乃至数千画素存在する。
【００３５】
なお、図示は省略しているが、イメージセンサ１２０の光の入射面側にはレンズが形成されており、該レンズにより入射光が集光されることで被写体２の光学像がイメージセンサ１２０内部の受光素子１２１（図４）に投影される。
【００３６】
図４は、イメージセンサ１２０を構成する複数の画素のうちの１画素分の構成例を示している。
【００３７】
イメージセンサ１２０の各画素は、受光素子１２１、セレクタ１２２、第１電荷蓄積部(FD1)１２３、第２電荷蓄積部(FD2)１２４、スイッチ１２５、およびスイッチ１２６を有する。
【００３８】
受光素子１２１は、露光時間において受光した入射光に応じて光電変換を行い、その結果得られる電荷をセレクタ１２２に出力する。セレクタ１２２は、制御部１３０（図１１）外部からのSelect信号に従い、露光時間に受光素子１２１で生じた電荷を出力端子１２２ａから第１電荷蓄積部１２３に、または出力端子１２２ｂから第２電荷蓄積部１２４に出力する。また、セレクタ１２２は、該Select信号に従い、露光時間外に受光素子１２１から出力される電荷を出力端子１２２ｃからドレインに出力する。
【００３９】
第１電荷蓄積部１２３に蓄積された電荷は、制御部１３０からのFD1読み出し制御信号に従ってオン・オフされるスイッチ１２５およびデータ読み出し線１２７を介して、イメージセンサ１２０の外部に出力される。同様に、第２電荷蓄積部１２４に蓄積された電荷は、制御部１３０からのFD2読み出し制御信号に従ってオン・オフされるスイッチ１２６およびデータ読み出し線１２７を介して、イメージセンサ１２０の外部に出力される。
【００４０】
なお、第１電荷蓄積部１２３および第２電荷蓄積部１２４は、蓄積していた電荷を出力した段階で、制御部１３０からのリセット信号に従ってリセットされる。
【００４１】
次に、図５は、ゲーテッド撮像装置１００から距離Ｄ１に位置する被写体２を撮像する場合における、発光部１１０によるパルス光の発光タイミングと、イメージセンサ１２０の露光時間の関係を示している。
【００４２】
同時に示すように、タイミング０においてパルス光が発光されると、まず、ゲーテッド撮像装置１００と被写体２との間に存在する霧３０からの反射光がゲーテッド撮像装置１００に到達し、その後、被写体２からの反射光がゲーテッド撮像装置１００に到達することになる。
【００４３】
したがって、霧３０からの反射光がゲーテッド撮像装置１００に到達するタイミングには露光せず、被写体２からの反射光がゲーテッド撮像装置１００に到達するタイミングＴ１を中心とする微小時間を露光時間とすれば、上空の霧３０を写すことなく、地上の被写体２を鮮明に撮像することができる。
【００４４】
ところで、ゲーテッド撮像におけるパルス光の発光パターンには、単発パルス方式と擬似乱数方式がある。以下、単発パルス方式と擬似乱数方式について説明するが、本実施の形態における前提として、ゲーテッド撮像は、１／６０秒毎に連続的に実行するものとする。以下、１回のゲーテッド撮像が行われる１／６０秒を１サイクルと称する。また、ゲーテッド撮像装置１００から地上（被写体２）までの距離Ｄ１は１００ｍを想定する。
【００４５】
この想定の場合、発光部１１０から照射されたパルス光が１００ｍ離れた地上（の被写体２）に到達するまでの時間は、３３３ナノ秒（nsec）である。そして、地上（の被写体２）から反射してイメージセンサ１２０に戻ってくるには、発光してから６６６ナノ秒を要することになる。
【００４６】
＜単発パルス方式のゲーテッド撮像について＞
図６は、パルス光の発光パターンとして単発パルス方式を採用した場合のゲーテッド撮像の様子を示している。
【００４７】
単発パルス方式では、１／６０秒間の間に、例えばパルス幅５０ナノ秒のパルス光を２マイクロ秒（usec）毎に５０００回発光する。イメージセンサ１２０の各画素は、各発光から６６６ナノ秒経過したタイミングに露光を行う（より正確には、発光から（６６６―２５）ナノ秒経過後に露光を開始して、（６６６＋２５）ナノ秒経過後に露光を終了する）。これにより、ゲーテッド撮像装置１００と地上の間に霧３０や煙があったとしても、地上の鮮明な画像を得ることができる。なお、微小時間（いまの場合、２５ナノ秒）の値は適宜変更することができる。
【００４８】
なお、ここで言う「露光」とは、セレクタ１２２に対する制御信号（Select）により出力先を出力端子１２２ａとして、受光素子１２１からの電荷を第１電荷蓄積部１２３に蓄えることを意味する。単発パルス方式の場合、第２電荷蓄積部１２４は使用しない。
【００４９】
また、１回のパルス光の反射光を受光するだけでは、第１電荷蓄積部１２３の電荷蓄積が少なすぎるので、５０００回累積させている。すなわち、パルス光の発光と露光を５０００回行っている。これにより有意な電荷量となる。また、ハルス幅５０ナノ秒に比較して２マイクロ秒という長い時間毎に発光させることで、ｉ（ｉ＝１乃至４９９９）回目の発光の反射が、ｉ＋１回目の露光に影響を与えることがないようになされている。
【００５０】
２マイクロ秒毎に５０００回の「発光と露光」を実行するには１０ミリ秒（msec）を要するので、１回のゲーテッド撮像が有する時間（１／６０秒）のうち、残りの６．６マイクロ秒（＝１／６０秒−１０ミリ秒）の間に、各画素の第１電荷蓄積部１２３から電荷を読み出し、読み出した画素の電荷量から画像を構成することで、地上の鮮明な画像を得ることができる。
【００５１】
＜擬似乱数方式のゲーテッド撮像について＞
次に、擬似乱数方式のゲーテッド撮像について説明するが、その前に、擬似乱数の性質について説明する。
【００５２】
図７は、擬似乱数の性質を説明するための図である。擬似乱数は、名前が示すごとく、乱数と同じ性質を持つ。すなわち、自己相関関数は原点でのみ正の値を持ち、原点以外では０となる。なお、擬似乱数としてＭ系列を使うものとする。Ｍ系列は、ある特定の長さの信号であり、時間とともに１と−１が５０％の確率で擬似ランダムに変化する２値関数である。このＭ系列を繰り返した信号を信号Sig１とする。
【００５３】
同図Ａに示す信号Sig２は信号Sig１と同じ信号である。信号Sig１と信号Sig２の相関（積の総和）は正の値となる。
【００５４】
同図Ｂに示す信号Sig３は、信号Ｓｉｇ１を任意の時間（厳密には、Ｍ系列１個分の長さの整数倍は除く）だけ遅らせた信号である。信号Sig１と信号Sig３の相関は０となる。
【００５５】
同図Ｃに示す信号Sig４は、信号Sig１を反転させた信号である。信号Sig１と信号Sig４の相関は負の値となる。
【００５６】
同図Ｄに示す信号Sig５は、直流信号（常に一定の値（１または−１））である。信号Sig１と信号Sig５の相関は０となる。
【００５７】
同図Ａおよび同図Ｂに示された擬似乱数の性質から分かるように、発光部１１０から照射されたＭ系列の発光パターンの反射光を受光するためには、イメージセンサ１２０において時間Ｔ１だけ遅らせたＭ系列の信号と相関をとるような露光を行えばよい。これにより、距離Ｄ１にある被写体のみを鮮明に撮影することができる。なお、ここで、Ｔ１＝（２×Ｄ１）／ｃである。
【００５８】
図８は、上述した相関計算の様子を表している。実際の相関計算は、図４に示された各画素の構成により実現される。具体的には、時間Ｔ１だけ遅らせたＭ系列の信号がSelect信号としてセレクタ１２２に入力される。すなわち、Ｍ系列の２値の値に従い、例えば、Ｍ系列の信号が＋１のときには出力先に第１電荷蓄積部１２３を選択し、Ｍ系列の信号が−１のときには出力先に第２電荷蓄積部１２４を選択して、受光素子１２１からの電荷を蓄積させる。そして、「（第１電荷蓄積部１２３の電荷量）−（第２電荷蓄積部１２４の電荷量）」を計算することで、「受光素子１２１に入射する光のパターン」と「時間Ｔ１だけ遅らせたＭ系列の信号」との相関が計算される。
【００５９】
図９は、上述した相関計算の具体例を表している。例えば、Ｍ系列(M-Sequence)の信号１個分の長さを１０００ナノ秒であるとし、これを１万回繰り返した１０ミリ秒の２値信号を考える。発光部１１０は、この１０ミリ秒の２値信号の発光パターンで発光するものとする。イメージセンサ１２０の各画素は、発光に使った２値信号をＴ１＝６６６ナノ秒だけ遅らせた信号をセレクタ１２２に対する制御信号(Select)として、受光素子１２１からの電荷を第１電荷蓄積部１２３または第２電荷蓄積部１２４に蓄える。
【００６０】
１回のゲーテッド撮像が有する時間（１／６０秒）のうち、残りの６．６マイクロ秒（＝１／６０秒−１０ミリ秒）の間に、各画素の第１電荷蓄積部１２３の電荷と第２電荷蓄積部１２４の電荷を読み出し、この読み出された各画素の２つの電荷量を引き算した値（「（第１電荷蓄積部１２３の電荷量）−（第２電荷蓄積部１２４の電荷量）」）を使って、画像を構成することで、地上の鮮明な画像を得ることができる。以上で、単発パルス方式と擬似乱数方式のゲーテッド撮像の説明を終了する。
【００６１】
＜地上や上空に存在する物体が通知するＩＤ情報について＞
本実施の形態であるゲーテッド撮像装置１００のFOVに進入し得る警備車両３やドローン４などには、警備車両３等の固有のＩＤ情報を光信号としてゲーテッド撮像装置１００に送信するＩＤ発光装置２００（図１２）が搭載されている。
【００６２】
ゲーテッド撮像装置１００は、ゲーテッド撮像により得られる画像から警備車両３等のＩＤ情報を検知する。これにより、ゲーテッド撮像により得られる画像における警備車両３等の位置を特定することが可能となる。
【００６３】
なお、ＩＤ発光装置２００が警備車両３等のＩＤ情報を光信号として送信する場合、ＩＤ情報は所定の符号化方式（例えば、マンチェスタ符号化方式）によって符号化されたＩＤ符号として送信される。なお、ＩＤ情報の符号化方式は、マンチェスタ符号化方式に限るものではなく、任意の符号化方式を採用することができる。
【００６４】
ここで、マンチェスタ符号化方式について説明する。図１０は、ＩＤ情報をマンチェスタ符号化することでＩＤ符号を生成する例を示している。
【００６５】
マンチェスタ符号とは、１ビットのデータを２ビットに符号化して２サイクルかけて送る符号化方法である。すなわち、ＩＤ情報における”０”は２ビット“１０”に符号化される。また、ＩＤ情報における”１”は２ビット“０１”に符号化される。そして、符号化された２ビットを２サイクルかけて送る。マンチェスタ符号の特徴は、符号に０と１が５０％ずつ出現する事が挙げられる。これにより、ＤＣ（直流）成分が重畳されていても符号を判別できるというメリットがある。
【００６６】
例えば、警備車両３などのＩＤ情報が８ビット“１００１００１０”である場合、５ビットのスタートコード“００００１”の後に８ビットのＩＤ情報“１００１００１０”に対応する１６ビット” ０１１０１００１１０１００１１０”が配置され、これら２１ビット“００００１０１１０１００１１０１００１１０”がＩＤ符号として２１サイクルかけて送信される。
【００６７】
受信側では、時系列において“００００１”のパターン（スタートコード）を検出し、それに続く１６ビットを２ビットずつ解析して、“０１”は１に復号し、“１０”は０に復号することにより、８ビットのＩＤ情報を復元する。
【００６８】
＜本実施の形態であるゲーテッド撮像装置の構成例＞
次に、図１１は、本実施の形態であるゲーテッド撮像装置１００の構成例を示している。
【００６９】
ゲーテッド撮像装置１００は、図３に示された発光部１１０およびイメージセンサ１２０の他に、制御部１３０、時間方向符号検出部１４０、画像オーバライト部１５０、および出力端子１６０を有する。
【００７０】
制御部１３０は、発光部１１０の発光タイミングを制御する。また、制御部１３０は、イメージセンサ１２０にSelect信号を通知することによってその露光タイミングを制御する。
【００７１】
時間方向符号検出部１４０は、イメージセンサ１２０から１／６０秒毎に出力される、時系列のゲーテッド撮像の画像からＩＤ符号による光点滅パターンの存在する画像上の位置を検出し、該ＩＤ符号を復号することによりＩＤ情報を復元し、復元したＩＤ情報と該位置を画像オーバライト部１５０に出力する。
【００７２】
画像オーバライト部１５０は、イメージセンサ１２０から１／６０秒毎に出力される、時系列のゲーテッド撮像の画像（被写体２が鮮明に投影されている画像）に対して、時間方向符号検出部１４０で得られた光点滅パターンの位置に、時間方向符号検出部１４０で得られた光点滅パターンのＩＤ信号を示すマークを重畳する。ＩＤ信号を示すマークが重畳された画像は、出力端子１６０から出力される。
【００７３】
従って、出力端子１６０から出力される画像を見ることにより、被写体（不審者）２を検出することができ、かつ、光点滅パターンの位置（ＩＤ発光装置２００が搭載されている警備車両３等の位置）とそのＩＤ情報を確認することができる。
【００７４】
＜ＩＤ発光装置２００の構成例について＞
図１２は、警備車両３等に搭載されるＩＤ発光装置２００の構成例を示している。
【００７５】
ＩＤ発光装置２００は、受光部２０１、同期検波部２０２、ＩＤ符号生成部２０３、ＩＤ情報保持メモリ２０４、遅延部２０５、高度検出部２０６、およびＩＤ発光部２０７を有する。
【００７６】
受光部２０１は、ＰＤ（フォトディテクタ）等から成り、ゲーテッド撮像装置１００の発光部１１０から照射されるパルス光を受光し、受光された光量に応じた電荷を発生して同期検波部２０２に出力する。
【００７７】
同期検波部２０２は、受光部２０１から入力される電荷の時系列の変化に基づき、ＩＤ発光部２０７の発光タイミングを決定してＩＤ符号生成部２０３に出力する。
【００７８】
ＩＤ符号生成部２０３は、ＩＤ情報保持メモリ２０４に格納されている固有のＩＤ情報（８ビット）をマンチェスタ符号化することにより２１ビット（５ビットのスタートコードを含む）のＩＤ符号を生成する。さらに、ＩＤ符号生成部２０３は、同期検波部２０２から入力される発光タイミングに同期し、２１サイクルかけて２１ビットのＩＤ符号の１ビット分ずつ、ＩＤ発光部２０７を発光させるか否かを指示するための制御情報を遅延部２０５に出力する。
【００７９】
遅延部２０５は、ＩＤ符号生成部２０３から入力される符号ＩＤの１ビット分の制御情報を所定の時間だけ遅延させてＩＤ発光部２０７に伝達する。なお、遅延部２０５における所定の遅延量は、高度検出部２０６から通知される該ＩＤ発光装置２００の地上からの高度に基づいて決定される。ただし、該ＩＤ発光装置２００の地上からの高度が０である場合、遅延量は０とされ、ＩＤ符号生成部２０３から入力される制御情報は遅延なく直ちにＩＤ発光部２０７に伝達される。
【００８０】
高度検出部２０６は、該ＩＤ発光装置２００の地上からの高度を検出して遅延部２０５に通知する。高度検出の方法としては、例えばGPSを用いることができる。
【００８１】
ＩＤ発光部２０７は、遅延部２０５によって遅延された発光パターンに従い、上空に向けて発光することにより、ゲーテッド撮像装置１００の発光部１１０によるパルス光の光点滅パターンに同期したＩＤ符号をゲーテッド撮像装置１００に送信する。なお、このＩＤ符号を表すパターン化された発光は、ゲーテッド撮像装置１００のイメージセンサ１２０にて受光される。
【００８２】
図１３は、１サイクル（１／６０秒）毎に２１ビットのＩＤ符号を１ビットずつＩＤ発光装置２００から送信し、ゲーテッド撮像装置１００のイメージセンサ１２０で受光する様子を示している。
【００８３】
例えば、図１０に示された８ビットのＩＤ情報”１００１００１０”に対応する２１ビットのＩＤ符号”００００１０１１０１００１１０１００１１０”を送信する場合、１サイクル目の１／６０秒間に２１ビットのＩＤ符号の先頭から１ビット目の”０”を送信する。２サイクル目の１／６０秒間に２１ビットのＩＤ符号の先頭から２ビット目の”０”を送信する。３サイクル目の１／６０秒間に２１ビットのＩＤ符号の先頭から３ビット目の”０”を送信する。
【００８４】
以降同様にして、２１サイクル目の１／６０秒間に２１ビットのＩＤ符号の先頭から２１ビット目の”０”を送信することにより、２１サイクルをかけて２１ビットのＩＤ符号を送信する。
【００８５】
＜ゲーテッド撮像装置１００が単発パルス方式のゲーテッド撮像を行う場合のＩＤ符号の送受信について＞
次に、図１４は、ゲーテッド撮像装置１００が単発パルス方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ符号の送受信の様子を示している。
【００８６】
なお、図１４では、２１サイクルをかけて２１ビットのＩＤ符号を送信する動作のうち、Ｘ回目の１サイクル（１／６０秒）に２１ビットのＩＤ符号のうち、先頭からＸ番目の１ビットを送信する場合を示している。ただし、ＩＤ発光装置２００は、地上の警備車両３に搭載されているものとする（すなわち、ＩＤ発光装置２００の地上からの高度は０ｍ）。
【００８７】
同図に示されるように、Ｘ回目の１／６０秒間においては、ゲーテッド撮像装置１００の発光部１１０から２マイクロ秒ごとにパルス光が発せられる。Ｘ−１回目においても同様であり、Ｘ−１回目の最後の発光から６．６ミリ秒経過した後に、Ｘ回目の最初の発光が行われる。従って、発光の間隔が２マイクロ秒ではなく、６．６ミリ秒であることをＩＤ発光装置２００側で検知すれば、ゲーテッド撮像装置１００のサイクルに同期させることができる。
【００８８】
具体的には、発光部１１０からの２マイクロ秒毎の５０００回のパルス光は、３３３ナノ秒を要して地上に到達する。地上にあるＩＤ発光装置２００の受光部２０１は、受光したパルス光のうち、直前のパルス光の受光タイミングから、２マイクロ秒ではなく６．６ミリ秒間が経過しているパルス光を検知する。そして、該パルス光を検知した場合、送信すべきＩＤ符号の先頭からＸ番目の１ビットが１のときには、同図に点線で示すように、すぐにＩＤ発光部２０７から１０ミリ秒間の発光を開始する。ただし、送信すべきＩＤ符号の先頭からＸ番目の１ビットが０のときには同図に１点鎖線で示すように発光を行わない。
【００８９】
ＩＤ発光部２０７からの発光は、３３３ナノ秒を要して、１００ｍ上空のイメージセンサ１２０に到達する。イメージセンサ１２０では、制御部１３０からの制御により、２マイクロ秒毎に５０００回の露光が行われるので、地上のＩＤ発光部２０７が発光していたとき（送信されたＩＤ符号の先頭からＸ番目の１ビットが１のとき）には、その発光がゲーテッド撮像の画像上に輝点として現れる。反対に、地上のＩＤ発光部２０７が発光していないとき（送信されたＩＤ符号の先頭からＸ番目の１ビットが０のとき）には、ゲーテッド撮像の画像上に輝点は現れない。
【００９０】
ゲーテッド撮像装置１００の動作周期に同期させて、ＩＤ発光装置２００のＩＤ発光部２０７を発光させれば、ゲーテッド撮像装置１００によるゲーテッド撮像の画像から、ＩＤ発光装置２００が送信したＩＤ符号を受信することができ、ＩＤ符号からＩＤ情報を復号することができる。
【００９１】
＜単発パルス方式のゲーテッド撮像に対応するＩＤ発光装置２００によるＩＤ符号送信処理について＞
次に、図１５は、ゲーテッド撮像装置１００が単発パルス方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ発光装置２００によるＩＤ符号送信処理を説明するフローチャートである。
【００９２】
なお、以下の説明では、１サイクルの区切りを検出するための「パルス光の受光タイミングの間隔が６．６ミリ秒であるか」の判断は、マージンを考慮して、「４．６ミリ秒未満であるか４．６ミリ秒以上であるか」としてある。また、ＩＤ発光部２０７の発光時間（１０ミリ秒）についても、マージンを持たせて１１ミリ秒としている。さらに、ＩＤ発光装置２００は、地上からの高度が０に位置に存在しているものとする。
【００９３】
ステップＳ１では、ＩＤ情報保持メモリ２０４に格納されている固有の８ビットのＩＤ情報がＩＤ符号生成部２０３に読み出され、マンチェスタ符号方式に従って符号化されることにより２１ビットのＩＤ符号が生成される。該２１ビットの符号ＩＤの１ビットをＤ［ｉ］（ｉ＝１乃至２１）と称する。
【００９４】
ステップＳ２では、変数ｈに１を設定する。ここで、変数ｈは、現在のサイクルにおいて送信しているビットの番号を表す値である。
【００９５】
ステップＳ３では、受光部２０１が受光量に応じて発生した電荷が同期検波部２０２に供給される。同期検波部２０２では、受光量の時間的変化を常に確認し、受光量が増加するまで待機する。受光量が増加した場合、処理はステップＳ４に進められる。
【００９６】
ステップＳ４では、同期検波部２０２が、受光タイミングの間隔を計時するために、内蔵するタイマをリセットしてから計時を開始する。ステップＳ５では、受光部２０１がステップＳ３と同様の処理を行い、受光量が増加した場合、処理はステップＳ６に進められる。
【００９７】
ステップＳ６では、同期検波部２０２がタイマの経過時間を確認し、経過時間が４．６ミリ秒未満であれば、処理はステップＳ７に進められる。タイマの経過時間が４．６ミリ以上であれば、処理はステップＳ８に進められる。
【００９８】
ステップＳ７では、変数ｈに１が設定された後、処理がステップＳ４に戻される。なお、ステップＳ７の処理は、ＩＤ発光装置２００とゲーテッド撮像装置１００との間のＩＤ負符号の通信に不具合が生じたときのリセットの役割を担っている（詳細後述）。
【００９９】
上述したステップＳ３乃至Ｓ７により、ゲーテッド撮像における最初のパルス光の発光が検知される。そして、ゲーテッド撮像における最初のパルス光の発光が検知された後、すなわち、タイマの経過時間が４．６ミリ以上である場合、処理はステップＳ８に進められる。
【０１００】
ステップＳ８では、同期検波部２０２が、ＩＤ発光部２０７の発光時間を計時するために、タイマをリセットしてから計時を開始する。この後、処理はステップＳ９に進められる。
【０１０１】
ステップＳ９では、ＩＤ符号生成部２０３が２１ビットの符号ＩＤのうちの１ビットＤ［ｈ］の値を確認し、Ｄ［ｈ］＝０であれば、処理はステップＳ１０に進められる。
【０１０２】
ステップＳ１０では、ＩＤ符号生成部２０３が「発光しない」旨を示す制御情報を遅延部２０５に通知する。このとき、遅延部２０５は、該制御情報を遅延なくＩＤ発光部２０７に伝達する。この制御情報に従い、ＩＤ発光部２０７では、発光を行わない。この後、処理はステップＳ１２に進められる。
【０１０３】
ステップＳ８で、Ｄ［ｈ］＝１であれば、処理はステップＳ１１に進められる。ステップＳ１１では、ＩＤ符号生成部２０３が「発光する」旨を示す制御情報を遅延部２０５に通知する。該制御情報も遅延なくＩＤ発光部２０７に伝達される。この制御情報に従い、ＩＤ発光部２０７は発光を開始する。この後、処理はステップＳ１２に進められる。
【０１０４】
ステップＳ１２では、同期検波部２０２がタイマの経過時間を確認し、経過時間が１１ミリ秒未満であれば、処理をステップＳ９に戻し、１１ミリ秒以上であれば、処理をステップＳ１３に進める。
【０１０５】
上述したステップＳ８乃至Ｓ１２により、２１ビットのＩＤ符号のうち、現在のサイクル（ｈ）に対応する１ビットが０であれば、ＩＤ発光部２０７による１１ミリ秒間の発光が行われない。反対に、現在のサイクル（ｈ）に対応する１ビットが１であれば、ＩＤ発光部２０７による１１ミリ秒間の発光が行われる。ＩＤ発光部２０７による１１ミリ秒間
の発光が行われた後、処理はステップＳ１３に進められる。
【０１０６】
ステップＳ１３では、現在のサイクル（ｈ）におけるＩＤ発光部２０７の発光が終了したので、一旦、ＩＤ発光部２０７からの発光を中止する。この後、処理はステップＳ１４に進められる。
【０１０７】
ステップＳ１４では、変数ｈの値が確認され、変数ｈが２１ではないと確認された場合、処理はステップＳ１５に進められて、変数ｈが１だけインクリメントされた後、処理はステップＳ４に戻される。
【０１０８】
反対に、ステップＳ１４で、変数ｈが２１であると確認された場合、処理はステップＳ１６に進められて、変数ｈが再び１に設定された後、処理はステップＳ４に戻される。
【０１０９】
上述したステップＳ４乃至Ｓ１３の処理により、１サイクルをかけて１ビットが送信さえ、ステップＳ１４およびＳ１５の処理によってステップＳ４乃至Ｓ１３の処理が２１回繰り返されることにより、２１サイクルかけて２１ビットのＩＤ符号が送信されることになる。さらに、ステップＳ１６の処理により、同一の２１ビットのＩＤ符号が絶えず繰り返して送信し続けられるので、ゲーテッド撮像装置１００では、継続してＩＤ発光装置２００の位置を把握することができる。
【０１１０】
ステップＳ７に関し、処理がステップＳ１５またはステップＳ１６からステップＳ４に戻される場合、ゲーテッド撮像における最初のパルス光の発光から１１ミリ秒が経過している。換言すれば、次のゲーテッド撮像における最初のパルス光の発光までは５．６（＝１６．６−１１）ミリ秒の時間がある。従って、通常は、ステップＳ６からステップＳ８に進むことになる。
【０１１１】
したがって、処理がステップＳ６からステップＳ７に進められる場合は異常事態であり、既に送信済みの２１ビットのＩＤ符号のうちの１乃至ｈ−１番目までのビットの続きとして、ｈ番目のビットを送信しても無駄となる。そこで、このような異常事態の場合には、２１ビットのうちの１番目のビットから再度送信するために、ステップＳ７で変数ｈを改めて１に設定した後、処理をステップＳ４に戻している。
【０１１２】
なお、ＩＤ発光装置２００が地上よりも高い位置に存在するドローン４に搭載される場合、図１４に示された「ＩＤ符号の到達タイミング」が少しだけ早まることになる。しかしながら、単発パルス方式では、ＩＤ発光部２０７は１１ミリ秒間発光し続けているおり、この時間に比べて、到達タイミングが早まる時間は微小なので特に問題は生じない。
【０１１３】
また、ステップＳ３において、あまりに長時間待機しているときは、ゲーテッド撮像装置１００が撮影を行っていない（発光部１１０が発光していない）と判断して、ユーザに対して、ゲーテッド撮像が行われていない旨の警告を提示するようにしてもよい。
【０１１４】
以上で、ゲーテッド撮像装置１００が単発パルス方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ発光装置２００によるＩＤ符号送信処理の説明を終了する。
【０１１５】
＜単発パルス方式のゲーテッド撮像に対応するゲーテッド撮像装置１００によるＩＤ符号受信処理について＞
次に、単発パルス方式に対応するゲーテッド撮像装置１００によるＩＤ符号受信処理について、図１５乃至図２０を参照して説明する。
【０１１６】
図１６は、ゲーテッド撮像装置１００によるＩＤ符号受信処理を説明するフローチャートである。このＩＤ符号受信処理は、１サイクル（１／６０秒）毎に繰り返して実行される。
【０１１７】
ステップＳ２１では、ゲーテッド撮像装置１００が１／６０秒をかけて単発パルス方式のゲーテッド撮像を行い、その結果得られた画像を時間方向符号検出部１４０に出力する。ステップＳ２２では、時間方向符号検出部１０１が、１／６０秒毎に入力されるゲーテッド撮像された画像を時系列順に蓄え、蓄えた直近の２１枚の画像を処理対象とする。なお、直近の２１枚を処理対象とするので、それより以前の画像は破棄しても構わない。
【０１１８】
ステップＳ２３では、時間方向符号検出部１０１が発光パターン検出処理を実行する。具体的には、処理対象とされた直近の時系列の２１枚の画像上中から輝点を検出し、検出した輝点が、ＩＤ発光装置２００のＩＤ発光部２０７によるＩＤ符号の発光の投影であるか否か（すなわち、マンチェスタ符号であるか否か）を判断する。そして、ＩＤ発光部２０７による発光の投影であると判断した場合には、その旨がユーザに報告される。この後、処理はステップＳ２１に戻されて、再び該ＩＤ符号受信処理が開始される。
【０１１９】
ここで、上述した「報告」とは、画像オーバライト部１０２にて、ゲーテッド撮像された画像上に、復元された８ビットのＩＤ情報信号に対応するマークやテキスト文字を輝点があった位置に重畳してユーザに提示することを意味する。このように提示された画像を見たユーザ（例えば、警備会社の担当者）は、地上の被写体（不審者）２と鮮明に視認できるだけでなく、その現場に到着した警備車両３等の位置を直感的に把握することができる。
【０１２０】
ここで、ステップＳ２３の発光パターン検出処理について詳述する。
【０１２１】
図１７は、発光パターン検出処理の様子を示している。ただし、図１７には、処理対象とした直近の時系列の２１枚の画像のうち、先頭の１枚目から９枚目までが描かれており、１０枚目以降は省略されている。また、２１ビットのＩＤ符号が送信される２１サイクルの間、ＩＤ発光装置２００は移動しないと仮定する。
【０１２２】
上述したように、ＩＤ発光部２０７から発光が行われたサイクルにゲーテッド撮像された画像には輝点（図１７では白丸）が現れ、発光が行われなかったサイクルにゲーテッド撮像された画像には輝点は現れない（図１７では黒丸）。
【０１２３】
また、ＩＤ符号（マンチェスタ符号）の先頭の５ビットはスタートコード“００００１”とされているので、まず、このスタートコードを検出する。すなわち、図１６に示すように、まず、５枚目の画像上からスタートコード“００００１”の５ビット目の”１”に対応する輝点を検出する。
【０１２４】
次に、５枚目の画像から検出した輝点の位置について、１乃至４枚目の画像には、輝点がないことを確認し、これが確認できた場合、この輝点の位置にスタートコードがあると判断する。
【０１２５】
次に、５枚目の画像から検出した輝点の位置について、６枚目と７枚目の画像の一方にだけ輝点があり、他方には輝点がないことを確認し、これが確認できた場合、マンチェスタ符号（スタートコードは除く）の最初の２ビット（すなわち、ＩＤ情報の１ビット目）を復号する。
【０１２６】
次に、５枚目の画像から検出した輝点の位置について、８枚目と９枚目の画像の一方にだけ輝点があり、他方には輝点がないことを確認し、これが確認できた場合、マンチェスタ符号（スタートコードは除く）の次の２ビット（すなわち、ＩＤ情報の２ビット目）を復号する。
【０１２７】
以下同様にして、２０枚目と２１枚目の画像まで確認し、マンチェスタ符号（スタートコードは除く）の最後の２ビット（すなわち、ＩＤ信号の８ビット目）を復号する。
【０１２８】
なお、２枚の画像の一方にだけ輝点があり、他方には輝点がないことが確認できなかった場合には、マンチェスタ符号ではなかったと判断する。
【０１２９】
次に、図１８乃至図２０は、図１６のステップＳ２３におけるサブルーチン（時間方向符号検出部１４０による発光パターン検出処理）を詳述するフローチャートである。
【０１３０】
ただし、以下の説明では、２１ビットのＩＤ符号を２１サイクルかけて送信する間、ＩＤ発光装置２００は、移動する可能性が有るものとして説明している。
【０１３１】
ステップＳ３１では、１サイクル（１／６０秒間）におけるＩＤ発光装置２００が移動し得る移動量ｄを、ゲーテッド撮像により得られる画像の画素数を用いて設定する。例えば、移動量ｄ＝３画素に設定する。
【０１３２】
ステップＳ３２では、以降の処理で復元する８ビットのＩＤ情報を記録するためのデータ領域を確保する。すなわち、ＩＤ［ｉ］（ｉは１乃至８）を確保する。
【０１３３】
ステップＳ３３では、処理対象の２１枚の画像のうちの先頭（一番以前に撮像されたもの）から５枚目に着目し、該５枚目の画像上の輝点を検出する。
【０１３４】
ステップＳ３３の後、検出された各輝点に順次着目し、以下に説明するステップＳ３４乃至Ｓ４５の処理を実行する。
【０１３５】
すなわち、ステップＳ３４では、現在着目している５枚目の画像の輝点が２１サイクルかけて送られたマンチェスタ符号であるか否かを表すフラグIDflagをTrueに設定する。
【０１３６】
ステップＳ３５では、現在着目している５枚目の画像の輝点の位置を基準座標（ｘ０，ｙ０）とし、座標変数（ｘ，ｙ）＝（ｘ０，ｙ０）に設定する。
【０１３７】
ステップＳ３６では、処理対象の２１枚の画像のうち、ｎ（ｎは１乃至４）枚目の画像上において、（ｘ，ｙ）を中心とした一辺が（５−ｎ）×ｄの正方形内の領域に輝点があるか否かを確認する。１枚目から４枚目の画像全てにおいて輝点がないことが確認できた場合、スタートコードが検出できたことになるので、この場合、ｎを順次、６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０に設定して、順番にステップＳ３８乃至Ｓ４３の処理を行うことになる。
【０１３８】
なお、ステップＳ３６で、１枚目から４枚目の画像のいずれかに輝点があると確認できた場合、スタートコードが検出ではなかったことになるので、処理がステップＳ３７に進められて、IDflagがFalseに設定される。この後、処理はステップＳ４４に進められる。
【０１３９】
ステップＳ３８では、ｎ枚目の画像上において、（ｘ，ｙ）を中心とした一辺がｄの正方形内の領域に輝点があるか否かを確認する。かつ、ｎ＋１枚目の画像上において、（ｘ，ｙ）を中心とした一辺が２×ｄの正方形内の領域に輝点があるか否かを確認する。
【０１４０】
そして、ステップＳ３８で、ｎ枚目の画像の所定の領域に輝点が存在し、かつ、ｎ＋１枚目の画像の所定の領域に輝点がないと確認された場合、ｎ枚目とｎ＋１枚目の撮影における２サイクルでマンチェスタ符号の２ビット“１０”が送信され、受信できたことを意味するので、処理はステップＳ３９に進められる。ステップＳ３９では、マンチェスタ符号の２ビット“１０”を復号し、復号結果の”０”をＩＤ［ｎ／２−２］に格納する。また、次の処理（ｎの値が２インクリメントされたときの処理）のために、輝点の位置を更新する。
【０１４１】
すなわち、ｎ＋１枚目の画像上には輝点がなかったので、ｎ枚目の画像上に存在した輝点の位置に基づき、ｎ＋１枚目の画像上に輝点を外挿するため、処理をステップＳ４０に進める。ステップＳ４０では、ｎ枚目の画像上の輝点の位置を（ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐ）とし、（ｘ，ｙ）＋２×｛（ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐ）−（ｘ，ｙ）｝を新たに（ｘ，ｙ）とする。そして、ｎの値を２だけインクリメントした後、処理をステップＳ３８に戻してステップＳ３８乃至Ｓ４３を行う。
【０１４２】
また、ステップＳ３８で、ｎ枚目の画像の所定の領域に輝点がなく、かつ、ｎ＋１枚目の画像の所定の領域に輝点が存在することが確認された場合は、ｎ枚目とｎ＋１枚目の撮影における２サイクルでマンチェスタ符号の２ビット“０１”が送信され、受信できたことを意味するので、処理はステップＳ４１に進められる。ステップＳ４１では、マンチェスタ符号の２ビット“０１”を復号し、復号結果の”１”をＩＤ［ｎ／２−２］に格納する。また、次の処理（ｎの値が２インクリメントされたときの処理）のために、輝点の位置を更新する。
【０１４３】
すなわち、ステップ４２では、ｎ＋１枚目の画像のその輝点の位置を新たに（ｘ，ｙ）とする。そして、ｎの値を２だけインクリメントした後、処理をステップＳ３８に戻してステップＳ３８乃至Ｓ４３を行う。
【０１４４】
上述したように、ステップＳ４０およびステップＳ４２により、（ｘ，ｙ）は変更される。これにより、次のｎの値の処理（すなわち、ｎ＋２枚目とｎ＋３枚目の画像からマンチェスタ符号の次の２ビット分を検出するための処理）に使う輝点の位置の探索範囲は、この新たな（ｘ，ｙ）を中心に行われる。これにより、ＩＤ発光装置２００が移動しても追従することが可能となる。
【０１４５】
なお、ステップＳ３８で、ｎ枚目とｎ＋１の２枚の画像の所定の領域に輝点が存在することが確認されたり、反対に、ｎ枚目とｎ＋１の２枚の画像の所定の領域に輝点が存在しないことが確認されたりした場合には、ｎ枚目とｎ＋１枚目の撮影における２サイクルでマンチェスタ符号が送られてこなかったことを意味する。この場合、処理はステップＳ４３に進められ、IDflagがFalseに設定される（現在着目している画像の輝点はマンチェスタ符号の構成要素ではなかったことを意味する）。そして、ｎの値を２インクリメントした後、処理をステップＳ３８に戻してステップＳ３８乃至Ｓ４３を行う。
【０１４６】
ｎを順次６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０に設定し、ステップＳ３８乃至Ｓ４３が行われた後、または、ステップＳ３７の後、処理はステップＳ４４に進められる。
【０１４７】
ステップＳ４４では、IDflagがTrueであるかFalseであるかを確認する。Falseであると確認された場合、現在着目している輝点はマンチェスタ符号の構成要素ではなかったので、次の輝点に着目し、ステップＳ３４乃至Ｓ４５の処理を行う。５枚目の画像から検出された全ての輝点に順次着目してステップＳ３４乃至Ｓ４５の処理を行った後、該発光パターン検出処理は終了される。
【０１４８】
なお、ステップＳ４４で、IDflagがTrueであると確認された場合、現在着目している輝点はマンチェスタ符号の構成要素であったので、処理はステップＳ４５に進められる。ステップＳ４５では、画像の座標（ｘ０，ｙ０）から、ＩＤ［ｉ］（ｉ＝１乃至８）という８ビットのＩＤ情報が検出されたことを報告する。この後、次に着目する輝点に対する処理として、ステップＳ３４乃至Ｓ４５が行われる。そして、５枚目の画像から検出された全ての輝点に対してステップＳ３４乃至Ｓ４５が行われた後、該発光パターン検出処理は終了される。
【０１４９】
以上に説明したＩＤ符号受信処理とそのサブルーチンである発光パターン検出処理により、ゲーテッド撮像装置１００は、ゲーテッド撮像の画像上におけるＩＤ発光装置２００の位置をユーザに提示することが可能となる。
【０１５０】
＜ゲーテッド撮像装置１００が擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合のＩＤ符号の送受信について＞
次に、図２１および図２２は、ゲーテッド撮像装置１００が擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ符号の送受信の様子を示している。
【０１５１】
なお、図２１は、２１サイクルをかけて２１ビットのＩＤ符号を送信する動作のうち、Ｘ回目の１サイクル（１／６０秒）に２１ビットのＩＤ符号のうち、先頭からＸ番目の１ビットが”１”である場合を示している。図２２は、２１サイクルをかけて２１ビットのＩＤ符号を送信する動作のうち、Ｘ回目の１サイクル（１／６０秒）に２１ビットのＩＤ符号のうち、先頭からＸ番目の１ビットが”０”である場合を示している。また、ＩＤ発光装置２００は、地上の警備車両３に搭載されているものとする（すなわち、地上からの高度は０）。
【０１５２】
図２１および図２２に示されるように、Ｘ回目の１／６０秒間においては、ゲーテッド撮像装置１００の発光部１１０から、１回に１０００ナノ秒を要するＭ系列の発光が１０ミリ秒間連続して行われる。Ｘ−１回目においても同様であり、Ｘ−１回目の最後の発光から６．６ミリ秒経過した後に、Ｘ回目の最初の発光が行われる。従って、発光の間隔が６．６ミリ秒であることをＩＤ発光装置２００側で検知すれば、ゲーテッド撮像装置１００のサイクルに同期させることができる。
【０１５３】
発光部１１０から照射されたＭ系列の発光は、３３３ナノ秒を要して地上に到達する。地上にあるＩＤ発光装置２００の受光部２０１は、受光したパルス光のうち、直前の受光タイミングから６．６ミリ秒間が経過しているパルス光を検知する。そして、該パルス光を検知した場合、それ以降における受光部２０１での光の検知または未検知に合わせて、ＩＤ発光部２０７からＩＤ符号を送信する。
【０１５４】
具体的には、該Ｘ回目のサイクルで送信する２１ビットのＩＤ符号の先頭からＸ番目のビットが１である場合、図２１に示されるように、ＩＤ発光部２０７は受光部２０１による光の受光の有無と同位相で発行を行う。すなわち、受光部２０１で光を検知したときにはＩＤ発光部２０７が発光し、受光部２０１で光を検知していないときにはＩＤ発光部２０７が発光しない。この発光は、３３３ナノ秒を要して１００ｍ上空のイメージセンサ１２０に到達する。イメージセンサ１２０では、画素毎に受光量に応じた電荷が第１電荷蓄積部１２３(FD1)または第２電荷蓄積部１２４（FD2）に蓄えられ、それぞれの電荷蓄積量の差（ＦＤ１−ＦＤ２）が算出される。この減算結果がゲーテッド撮像された画像の画素値となるが、この画像上で絶対値が大きな正の値として検出される。
【０１５５】
反対に、該Ｘ回目のサイクルで送信する２１ビットのＩＤ符号の先頭からＸ番目のビットが０である場合、図２２に示されるように、ＩＤ発光部２０７は受光部２０１による光の受光の有無と逆位相で発行を行う。すなわち、受光部２０１で光を検知したときにはＩＤ発光部２０７は発光せず、受光部２０１で光を検知していないときにはＩＤ発光部２０７が発光する。この発光は、３３３ナノ秒を要して１００ｍ上空のイメージセンサ１２０に到達する。イメージセンサ１２０では、画素毎に受光量に応じた電荷が第１電荷蓄積部１２３（ＦＤ１）または第２電荷蓄積部１２４（ＦＤ２）に蓄えられ、それぞれの電荷蓄積量の差（ＦＤ１−ＦＤ２）が算出される。この減算結果がゲーテッド撮像された画像の画素値となるが、この画像上で絶対値が大きな負の値として検出される。
【０１５６】
上述したように、ゲーテッド撮像装置１００では、各サイクルにおいてＦＤ１−ＦＤ２の値として、絶対値が大きな正の値、または大きな負の値を得ることができ、どちらであるかを判断することにより、ゲーテッド撮像装置１００では、ＩＤ発光装置２００からＩＤ符号（マンチェスタ符号）として１を送信したのか０を送信したのかを判断することができる。
【０１５７】
次に、図２３は、擬似乱数方式に対応してＩＤ符号を送信する場合の具体例として、図１０に例示された２１ビットのＩＤ符号“００００１０１１０１００１１０１００１１０”を送信する動作を説明している。
【０１５８】
ただし、図２３では、２１ビットのＩＤ符号のうち、先頭の１ビット目から８ビット目までを送信する１回目から８回目までのサイクルを示している。また、図２３における送信側とはＩＤ発光装置２００を指し、受信側とはゲーテッド撮像装置１００を指す。さらに、図２３の受信側における説明では、絶対値が大きな正の値を「１」、絶対値が大きな負の値を「−１」と表現している。
【０１５９】
１回目から４回目のサイクルでは、ＩＤ符号の１乃至４番目の”０”を送信するために、受光部２０１が受信したＭ系列の発光パターンを反転したパターン（すなわち、逆位相のパターン）でＩＤ発光部２０７が発光を行う。受信側では、電荷蓄積量の差（ＦＤ１−ＦＤ２）を算出し、この減算結果が絶対値が大きな負の値であるので、受信したＩＤ符号の１ビットは”０”であると判断する。
【０１６０】
５回目のサイクルでは、ＩＤ符号の５番目の”１”を送信するために、受光部２０１が受信したＭ系列の発光パターンと同じパターン（すなわち、同位相のパターン）でＩＤ発光部２０７が発光を行う。受信側では、電荷蓄積量の差（ＦＤ１−ＦＤ２）を算出し、この減算結果が絶対値が大きな正の値であるので、受信したＩＤ符号の１ビットは”１”であると判断する。ここまでの動作により、ＩＤ符号の先頭に配置されている５ビットのスタートコード”００００１”が送受信されたことになる。
【０１６１】
６回目のサイクルでは、ＩＤ符号の６番目の”０”を送信するために、受光部２０１が受信したＭ系列の発光パターンを反転したパターン（すなわち、逆位相のパターン）でＩＤ発光部２０７が発光を行う。受信側では、電荷蓄積量の差（ＦＤ１−ＦＤ２）を算出し、この減算結果が絶対値が大きな負の値であるので、受信したＩＤ符号の１ビットは”０”であると判断する。
【０１６２】
以下同様に、ＩＤ符号の”１”を送信するときには、受光したＭ系列の発光パターンと同位相のパターンでＩＤ発光部２０７が発光を行うようにする。反対に、ＩＤ符号の”０”を送信するときには、受光したＭ系列の発光パターンと逆位相のパターンでＩＤ発光部２０７が発光を行うようにする。そして、受信側では、電荷蓄積量の差（ＦＤ１−ＦＤ２）を算出し、この減算結果が絶対値が大きな負の値であるか、または絶対値が大きな正の値であるかに基づき、受信したＩＤ符号の１ビットが”０”であるか”１”であるかを判断する。
【０１６３】
なお、例えば、地上の街路灯などのように継続して発光し続けている光の投影像は、電荷蓄積量の差（ＦＤ１−ＦＤ２）を算出するとその減算結果は０となる（図７Ｄに相当）。したがって、街路灯などの光とＩＤ発光部２０７からの発光とを混同することなく区別することができる。
【０１６４】
＜擬似乱数ス方式のゲーテッド撮像に対応するＩＤ発光装置２００によるＩＤ符号送信処理について＞
次に、図２４は、ゲーテッド撮像装置１００が擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ発光装置２００によるＩＤ符号送信処理を説明するフローチャートである。
【０１６５】
なお、該ＩＤ符号送信処理においても、図１５を用いて説明した単発パルス方式の対応するＩＤ符号送信処理と同様、１サイクルの区切りを検出するための「パルス光の受光タイミングの間隔が６．６ミリ秒であるか」の判断は、マージンを考慮して、「４．６ミリ秒未満であるか４．６ミリ秒以上であるか」としてある。また、ＩＤ発光部２０７の発光時間（１０ミリ秒）についても、マージンを持たせて１１ミリ秒としている。さらに、ＩＤ発光装置２００は、地上からの高度が０ｍに位置に存在しているものとする。
【０１６６】
ステップＳ６１では、ＩＤ情報保持メモリ２０４に格納されている固有の８ビットのＩＤ情報がＩＤ符号生成部２０３に読み出され、マンチェスタ符号化方式に従って符号化されることにより２１ビットのＩＤ符号が生成される。該２１ビットの符号ＩＤの１ビットをＤ［ｉ］（ｉ＝１乃至２１）と称する。
【０１６７】
ステップＳ６２では、変数ｈに１を設定する。ここで、変数ｈは、現在のサイクルにおいて送信しているビットの番号を表す値である。
【０１６８】
ステップＳ６３では、受光部２０１が受光量に応じて発生した電荷が同期検波部２０２に供給される。同期検波部２０２では、受光量の時間的変化を常に確認し、受光量が増加するまで待機する。受光量が増加した場合、処理はステップＳ６４に進められる。
【０１６９】
ステップＳ６４では、同期検波部２０２が、受光タイミングの間隔を計時するために、内蔵するタイマをリセットしてから計時を開始する。ステップＳ６５では、受光部２０１がステップＳ６３と同様の処理を行い、受光量が増加した場合、処理はステップＳ６６に進められる。
【０１７０】
ステップＳ６６では、同期検波部２０２がタイマの経過時間を確認し、経過時間が４．６ミリ秒未満であれば、処理はステップＳ６７に進められる。タイマの経過時間が４．６ミリ以上であれば、処理はステップＳ６８に進められる。
【０１７１】
ステップＳ６７では、変数ｈに１が設定された後、処理がステップＳ６４に戻される。なお、ステップＳ６７の処理は、図１５のステップＳ７の処理を同様、ＩＤ発光装置２００とゲーテッド撮像装置１００との間のＩＤ負符号の通信に不具合が生じたときのリセットの役割を担っている。
【０１７２】
上述したステップＳ６３乃至Ｓ６７により、ゲーテッド撮像における最初のパルス光の発光が検知される。そして、ゲーテッド撮像における最初のパルス光の発光が検知された後、すなわち、タイマの経過時間が４．６ミリ以上である場合、処理はステップＳ６８に進められる。
【０１７３】
ステップＳ６８では、同期検波部２０２が、ＩＤ発光部２０７の発光時間を計時するために、タイマをリセットしてから計時を開始する。この後、処理はステップＳ６９に進められる。
【０１７４】
ステップＳ６９では、ＩＤ符号生成部２０３が２１ビットの符号ＩＤのうちの１ビットＤ［ｈ］の値を確認するとともに、同期検波部２０２から通知される受光部２０１による受光量の増減に基づき、以下に説明する条件に従って、遅延部２０５に制御情報を通知する。遅延部２０５は、該制御情報を遅延なくＩＤ発光部２０７に伝達する。
【０１７５】
図２５は、ステップＳ６９において判断される条件と、それに対応する制御情報を示している。
【０１７６】
同図に示されるように、Ｄ［ｈ］＝０（送信するＩＤ符号の１ビットが”０”）であり、かつ、受光量が増加している（現時点で地上に到達する光がある）場合、ＩＤ符号生成部２０３が「発光しない」旨を示す制御情報を遅延部２０５に通知する。Ｄ［ｈ］＝０（送信するＩＤ符号の１ビットが”０”）であり、かつ、受光量が減少している（現時点で地上に到達する光がない）場合、ＩＤ符号生成部２０３が「発光する」旨を示す制御情報を遅延部２０５に通知する。
【０１７７】
Ｄ［ｈ］＝１（送信するＩＤ符号の１ビットが”１”）であり、かつ、受光量が増加している（現時点で地上に到達する光がある）場合、ＩＤ符号生成部２０３が「発光する」旨を示す制御情報を遅延部２０５に通知する。Ｄ［ｈ］＝１（送信するＩＤ符号の１ビットが”０”）＝０であり、かつ、受光量が減少している（現時点で地上に到達する光がない）場合、ＩＤ符号生成部２０３が「発光しない」旨を示す制御情報を遅延部２０５に通知する。
【０１７８】
図２４に戻る。ステップＳ７０では、同期検波部２０２が受光部２０１から光の受光量を取得し、受光量の時間的変化を常時確認して受光量が変化（増減）するまで待機し、受光量が変化（増減）した場合、現在行われているゲーテッド撮像の１サークルが終了したと判断できるので、処理をステップＳ７１に進める。ただし、同期検波部２０２は、受光量が変化（増減）しない場合であっても、タイマの経過時間が１１ミリ秒以上になったときには、現在行われているゲーテッド撮像の１サークルが終了したと判断できるので、処理をステップＳ７１に進める。
【０１７９】
ステップＳ７２では、ゲーテッド撮像の次にサークルが始まるまで発光を中止する。すなわち、ＩＤ符号生成部２０３が「発光しない」旨を示す制御情報を遅延部２０５に通知する。この後、処理はステップＳ７３に進められる。
【０１８０】
ステップＳ７３では、変数ｈの値が確認され、変数ｈが２１ではないと確認された場合、処理はステップＳ７４に進められて、変数ｈが１だけインクリメントされた後、処理はステップＳ６４に戻される。
【０１８１】
反対に、ステップＳ７３で、変数ｈが２１であると確認された場合、処理はステップＳ７５に進められて、変数ｈが再び１に設定された後、処理はステップＳ６４に戻される。
【０１８２】
上述したステップＳ６４乃至Ｓ７２の処理により、１サイクルをかけて１ビットが送信さえ、ステップ７３およびＳ７４の処理によってステップＳ６４乃至Ｓ７２の処理が２１回繰り返されることにより、２１サイクルかけて２１ビットのＩＤ符号が送信されることになる。さらに、ステップＳ７５の処理により、同一の２１ビットのＩＤ符号が絶えず繰り返して送信し続けられるので、ゲーテッド撮像装置１００では、継続してＩＤ発光装置２００の位置を把握することができる。
【０１８３】
以上で、ゲーテッド撮像装置１００が擬似乱数方式のゲーテッド撮像を行う場合におけるＩＤ発光装置２００によるＩＤ符号送信処理の説明を終了する。
【０１８４】
＜想定される使用例について＞
次に、図２６は、ゲーテッド撮像装置１００およびＩＤ発光装置２００に対して想定される使用例を示している。
【０１８５】
すなわち、ゲーテッド撮像装置１００は、地上からの距離Ｄ１＝１００ｍに浮上する飛行船１０に下向きで搭載されることが想定される。ＩＤ発光装置２００は、警備車両３やドローン４等に上向きに搭載されることが想定される。
【０１８６】
ここで、地上に位置する警備車両３に搭載されたＩＤ発光装置２００をＩＤ発光装置２００−１とし、上空に位置するドローン４に搭載されたＩＤ発光装置２００をＩＤ発光装置２００−２とする。
【０１８７】
地上に位置する警備車両３に搭載されているＩＤ発光装置２００−１は、ゲーテッド撮像装置１００との距離が１００ｍである。ＩＤ発光装置２００−１の遅延部２０５は、ＩＤ信号生成部２０３からの制御情報（発光するか否かを指示する情報）をＩＤ発光部２０７に伝達する際、遅延なしで速やかに該制御情報を伝達する。ＩＤ発光部２０７は、制御情報に即応して速やかに発光（または発行中止）する。ゲーテッド撮像装置１００のイメージセンサ１２０は、距離Ｄ１＝１００ｍに位置するＩＤ発光装置２００からの発光をタイミング良く受光できるように動作するので、ゲーテッド撮像装置１００のイメージセンサ１２０では、その発光をタイミング良く受光することができる。
【０１８８】
一方、地上から上空１０ｍで飛行するドローン４に搭載されているＩＤ発光装置２００−２は、ゲーテッド撮像装置１００との距離が９０メートルである。この場合、ＩＤ発光装置２００−１の遅延部２０５は、ＩＤ信号生成部２０３からの制御情報をＩＤ発光部２０７に伝達する際、遅延なしで速やかに該制御情報を伝達してしまうと、ゲーテッド撮像装置１００のイメージセンサ１２０では、ＩＤ発光装置２００−２からの発光をタイミング良く受光することができない。
【０１８９】
そこで、ＩＤ発光装置２００−２の遅延部２０５は、ＩＤ発光装置２００−２の地上からの距離（いまの場合、１０ｍ）を光が往復する分だけ、制御情報の伝達を遅延させる必要がある。
【０１９０】
すなわち、遅延部２０５では、ＩＤ信号生成部２０３からの制御情報を、高度検知部２０６から与えられる高度の値Ｈに基づいて２Ｈ／ｃ秒＝（６．６×Ｈ）ナノ秒だけ遅延してＩＤ発光部２０７に伝達する。これにより、ＩＤ発光装置２００−２からの発光をゲーテッド撮像装置１００のイメージセンサ１２０がタイミング良く受光することが可能となる。
【０１９１】
＜擬似乱数方式のゲーテッド撮像に対応するゲーテッド撮像装置１００によるＩＤ符号受信処理について＞
次に、擬似乱数方式に対応するゲーテッド撮像装置１００によるＩＤ符号受信処理について説明する。
【０１９２】
該ＩＤ符号受信処理は、図１６を参照して上述した単発パルス方式に対応するＩＤ符号受信処理と略同様であり、図１６におけるステップＳ２３の発光パルス検出処理を、以下に説明する擬似乱数方式に対応する発光パルス検出処理に置換すればよい。
【０１９３】
図２７乃至図２９は、擬似乱数方式に対応する発光パルス検出処理を詳述するフローチャートである。
【０１９４】
ステップＳ８１では、１サイクル（１／６０秒間）におけるＩＤ発光装置２００が移動し得る移動量ｄを、ゲーテッド撮像により得られる画像の画素数を用いて設定する。例えば、移動量ｄ＝３画素に設定する。
【０１９５】
ステップＳ８２では、以降の処理で復元する８ビットのＩＤ情報を記録するためのデータ領域を確保する。すなわち、ＩＤ［ｉ］（ｉは１乃至８）を確保する。
【０１９６】
ステップＳ８３では、処理対象の２１枚の画像のうちの先頭（一番以前に撮像されたもの）から５枚目に着目する。この画像は、各画素の第１電荷蓄積部１２３の蓄積電荷量Ｆ１から第２電荷蓄積部１２４の蓄積電荷量Ｆ２を減算した値（ＦＤ１−ＦＤ２）が画素値とされているものである。該５枚目の画像上で、画素値が「絶対値が大きな正の値である」ものを抽出する。以下、抽出した画素を輝点と称する。
【０１９７】
なお、図２７乃至図２９においては、絶対値が大きな正の値を「１」、絶対値が大きな負の値を「−１」と表現している。
【０１９８】
ステップＳ８３の後、検出された各輝点に順次着目し、以下に説明するステップＳ８４乃至Ｓ９５の処理を実行する。
【０１９９】
すなわち、ステップＳ８４では、現在着目している５枚目の画像の輝点が２１サイクルかけて送られたマンチェスタ符号であるか否かを表すフラグIDflagをTrueに設定する。
【０２００】
ステップＳ８５では、現在着目している５枚目の画像の輝点の位置を基準座標（ｘ０，ｙ０）とし、座標変数（ｘ，ｙ）＝（ｘ０，ｙ０）に設定する。
【０２０１】
ステップＳ８６では、処理対象の２１枚の画像のうち、ｎ（ｎは１乃至４）枚目の画像上において、（ｘ，ｙ）を中心とした一辺が（５−ｎ）×ｄの正方形内の領域に、画素値（すなわち、Ｆ１−Ｆ２）の絶対値が大きな負の値である画素があるか否かを確認する。１枚目から４枚目の画像全てにおいて、画素値の絶対値が大きな負の値である画素が確認できた場合、スタートコードが検出できたことになるので、この場合、ｎを順次、６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０に設定して、順番にステップＳ８８乃至Ｓ９３の処理を行うことになる。
【０２０２】
なお、ステップＳ８６で、１枚目から４枚目の画像の少なくとも１枚でも、該領域から画素値の絶対値が大きな負の値である画素が確認できない場合、スタートコードが検出ではなかったことになるので、処理がステップＳ８７に進められて、IDflagがFalseに設定される。この後、処理はステップＳ９４に進められる。
【０２０３】
ステップＳ８８では、ｎ枚目の画像上において、（ｘ，ｙ）を中心とした一辺がｄの正方形内の領域に画素値の絶対値が大きな正または負の値である画素があるか否かを確認する。かつ、ｎ＋１枚目の画像上において、（ｘ，ｙ）を中心とした一辺が２×ｄの正方形内の領域に画素値の絶対値が大きな正または負の値である画素があるか否かを確認する。
【０２０４】
そして、ステップＳ８８で、ｎ枚目の画像の所定の領域に画素値の絶対値が大きな正の値である画素が存在し、かつ、ｎ＋１枚目の画像の所定の領域に画素値の絶対値が大きな負の値である画素があると確認された場合、ｎ枚目とｎ＋１枚目の撮影における２サイクルでマンチェスタ符号の２ビット“１０”が送信され、受信できたことを意味するので、処理はステップＳ８９に進められる。
【０２０５】
ステップＳ８９では、マンチェスタ符号の２ビット“１０”を復号し、復号結果の”０”をＩＤ［ｎ／２−２］に格納する。また、次の処理（ｎの値が２インクリメントされたときの処理）のために、輝点の位置を更新する。すなわち、ｎ＋１枚目の画像上には輝点がなかったので、ｎ枚目の画像上に存在した輝点の位置に基づき、ｎ＋１枚目の画像上に輝点を外挿するため、処理をステップＳ９０に進める。
【０２０６】
ステップＳ９０では、ｎ枚目の画像上の輝点の位置を（ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐ）とし、（ｘ，ｙ）＋２×｛（ｘｔｍｐ，ｙｔｍｐ）−（ｘ，ｙ）｝を新たに（ｘ，ｙ）とする。そして、ｎの値を２だけインクリメントした後、処理をステップＳ８８に戻してステップＳ８８乃至Ｓ９３を行う。
【０２０７】
また、ステップＳ８８で、ｎ枚目の画像の所定の領域に画素値の絶対値が大きな負の値である画素が存在し、かつ、ｎ＋１枚目の画像の所定の領域に画素値の絶対値が大きな正の値である画素があると確認された場合、ｎ枚目とｎ＋１枚目の撮影における２サイクルでマンチェスタ符号の２ビット“０１”が送信され、受信できたことを意味するので、処理はステップＳ９１に進められる。
【０２０８】
ステップＳ９１では、マンチェスタ符号の２ビット“０１”を復号し、復号結果の”１”をＩＤ［ｎ／２−２］に格納する。また、次の処理（ｎの値が２インクリメントされたときの処理）のために、輝点の位置を更新する。すなわち、ステップ９２では、ｎ＋１枚目の画像のその輝点の位置を新たに（ｘ，ｙ）とする。そして、ｎの値を２だけインクリメントした後、処理をステップＳ８８に戻してステップＳ８８乃至Ｓ９３を行う。
【０２０９】
上述したように、ステップＳ９０およびステップＳ９２により、（ｘ，ｙ）は変更される。これにより、次のｎの値の処理（すなわち、ｎ＋２枚目とｎ＋３枚目の画像からマンチェスタ符号の次の２ビット分を検出するための処理）に使う輝点の位置の探索範囲は、この新たな（ｘ，ｙ）を中心に行われる。これにより、ＩＤ発光装置２００が移動しても追従することが可能となる。
【０２１０】
なお、ステップＳ８８で、ｎ枚目とｎ＋１の２枚の画像の所定の領域から画素値の絶対値が大きな正の値である画素があると確認されたり、反対に、ｎ枚目とｎ＋１の２枚の画像の所定の領域から画素値の絶対値が大きな負の値である画素が確認されたりした場合には、ｎ枚目とｎ＋１枚目の撮影における２サイクルでマンチェスタ符号が送られてこなかったことを意味する。この場合、処理はステップＳ９３に進められ、IDflagがFalseに設定される（現在着目している画像の輝点はマンチェスタ符号の構成要素ではなかったことを意味する）。そして、ｎの値を２インクリメントした後、処理をステップＳ８８に戻してステップＳ８８乃至Ｓ９３を行う。
【０２１１】
ｎを順次６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０に設定し、ステップＳ８８乃至Ｓ９３が行われた後、または、ステップＳ８７の後、処理はステップＳ９４に進められる。
【０２１２】
ステップＳ９４では、IDflagがTrueであるかFalseであるかを確認する。Falseであると確認された場合、現在着目している輝点はマンチェスタ符号の構成要素ではなかったので、次の輝点に着目し、ステップＳ８４乃至Ｓ９５の処理を行う。５枚目の画像から検出された全ての輝点に順次着目してステップＳ８４乃至Ｓ９５の処理を行った後、該発光パターン検出処理は終了される。
【０２１３】
なお、ステップＳ９４で、IDflagがTrueであると確認された場合、現在着目している輝点はマンチェスタ符号の構成要素であったので、処理はステップＳ９５に進められる。ステップＳ９５では、画像の座標（ｘ０，ｙ０）から、ＩＤ［ｉ］（ｉ＝１乃至８）という８ビットのＩＤ情報が検出されたことを報告する。この後、次に着目する輝点に対する処理として、ステップＳ８４乃至Ｓ９５が行われる。そして、５枚目の画像から検出された全ての輝点に対してステップＳ８４乃至Ｓ９５が行われた後、該発光パターン検出処理は終了される。
【０２１４】
以上に説明したＩＤ符号受信処理とそのサブルーチンである発光パターン検出処理により、ゲーテッド撮像装置１００は、ゲーテッド撮像の画像上におけるＩＤ発光装置２００の位置をユーザに提示することが可能となる。
【０２１５】
＜ＩＤ発光装置２００から１サイクルの２ビットの情報を送信する場合＞
上述したように、ＩＤ発光装置２００による擬似乱数方式に対応するＩＤ符号送信処理では、１サイクルに１ビットの情報、すなわち、０または１の２種類の一方の情報を送信していた。
【０２１６】
次に、図３０および図３１は、擬似乱数方式のゲーテッド撮像に対応し、１サイクルに２ビット分の４種類のいずれかの情報を送信する方法を示している。
【０２１７】
図３０に示すＩＤ符号の発光タイミングは、図２１に示されたＩＤ符号の１ビット”１”を送信する場合におけるＩＤ符号の発光タイミングにおける後半５ミリ秒の発光を中止したものである。この場合、前半５ミリ秒の相関は正の値となるが（図７Ａに相当）、後半５ミリ秒の相関は０となる（図７Ｄに相当）。
【０２１８】
よって、イメージセンサ１２０において計算される画素値（ＦＤ１−ＦＤ２）は、絶対値がある程度大きな正の値となるものの、図２１の場合に比較してその絶対値は小さくなるので、ＦＤ１−ＦＤ２の結果に基づいて、図２１の場合と図３０の場合を区別することができる。
【０２１９】
同様に、図３１に示すＩＤ符号の発光タイミングは、図２２に示されたＩＤ符号の１ビット”０”を送信する場合におけるＩＤ符号の発光タイミングにおける後半５ミリ秒の発光を中止したものである。この場合、前半５ミリ秒の相関は負の値となるが（図７Ｃに相当）、後半５ミリ秒の相関は０となる（図７Ｄに相当）。
【０２２０】
よって、イメージセンサ１２０において計算される画素値（ＦＤ１−ＦＤ２）は、絶対値がある程度大きな負の値となるものの、図２２の場合に比較してその絶対値は小さくなるので、ＦＤ１−ＦＤ２の結果に基づいて、図２２の場合と図３１の場合を区別することができる。
【０２２１】
したがって、ゲーテッド撮像装置１００で撮影されたゲーテッド撮像された画像において、着目している画素の値が、絶対値が大きな正の値か、絶対値がある程度大きな正の値か、絶対値がある程度大きな負の値か、または、絶対値が大きな負の値であるかを判断すれば、送信された情報を４種類に区別することができる。換言すれば、１サイクル（１／６０秒）において、２ビットの情報を送受信できることになる。
【０２２２】
なお、発光タイミングの後半の発光を中止する代わりに、発光時の光強度を図２１や図２２の場合に比較して半減させるようにしてもよい。この場合でも、イメージセンサ１２０において計算される画素値（ＦＤ１−ＦＤ２）は、絶対値がある程度大きな正または負の値となるものの、図２１および図２２の場合に比較してその絶対値は小さくなるので、ＦＤ１−ＦＤ２の結果に基づいて、送信された情報を４種類に区別することができる。
【０２２３】
＜その他の利用例＞
上述したように、本実施の形態であるゲーテッド撮像装置１００およびＩＤ発光装置２００は、飛行船１０や警備車両３等を用いた監視システム以外にも様々な利用が想定できる。
【０２２４】
例えば、デジタルサイネージシステムに利用する場合、デジタルサイネージにゲーテッド撮像装置１００を設置し、サイネージを見ている特定の距離にいる人をゲーテッド撮像する。該デジタルサイネージを見ている人は、ＩＤ発光装置２００を所有しており、ＩＤ発光装置２００をサイネージに設置されているゲーテッド撮像装置１００に向けることで、自己のＩＤ情報をデジタルサイネージに伝えることができ、自己の存在を通知することができる。
【０２２５】
また例えば、特定のドアからの入退出を管理する入出管理システムに利用する場合、
ゲーテッド撮像装置１００により特定のドア付近にいる人をゲーテッド撮像する。ドアを入出する人は、ＩＤ発光装置２００を所有しており、該ＩＤ発光装置２００をゲーテッド撮像装置１００に向けることで、自分のＩＤ情報を該入出管理システムに伝えることができる。
【０２２６】
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２２７】
本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部と、
前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別する識別部と
を備える受信装置。
（２）
前記識別部は、前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ＩＤ情報が符号化されているＩＤ符号を検出し、検出した前記ＩＤ符号を復号する
前記（１）に記載の受信装置。
（３）
前記識別部は、さらに、ゲーテッド撮像により得られた画像における前記送信装置の位置を特定する
前記（１）または（２）に記載の受信装置。
（４）
ゲーテッド撮像により得られた画像における特定された前記送信装置の位置に、識別された前記ＩＤ情報を重畳してユーザに提示する提示部をさらに備える
前記（３）に記載の受信装置。
（５）
所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部を備える受信装置の受信方法において、
前記受信装置による、
前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する送信装置が光信号として送信したＩＤ情報を識別する識別ステップを
含む受信方法。
（６）
ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、
光信号を発光する発光部と、
送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成部と、
前記受光部による受光量の変化に基づき、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる同期検波部と
を備える送信装置。
（７）
前記同期検波部は、前記受光部による受光量の変化に基づいて前記ゲーテッド撮像のサイクルの区切りを検出し、検出した前記サイクルの区切りに同期して、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる
前記（６）に記載の送信装置。
（８）
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が単発パルス方式である場合、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記発光部を発光させた状態を維持するように指示するか、または、前記発光部を発光させない状態を維持するように指示する制御情報を生成する
前記（６）または（７）に記載の送信装置。
（９）
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記受光部の受光パターンと同位相で前記発光部を明滅させるように指示するか、または、前記受光部の受光パターンと逆位相で前記発光部を明滅させるように指示する制御情報を生成する
前記（６）または（７）に記載の送信装置。
（１０）
前記生成部は、前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、さらに、同一サイクルの間、送信するＩＤ情報に基づき、前記受光部の発光量を制限させるように指示する制御情報を生成する
前記（９）に記載の送信装置。
（１１）
前記ゲーテッド撮像が擬似乱数方式である場合、前記生成部によって生成された前記制御情報を所定の時間だけ遅延させて前記発光部に伝達する遅延部をさらに備える
前記（６）乃至（１０）に記載の送信装置。
（１２）
高度を検出する高度検出部をさらに備え、
前記遅延部は、検出された前記高度に対応する時間だけ、前記生成部によって生成された前記制御情報を遅延させて前記発光部に伝達する
前記（１１）に記載の送信装置。
（１３）
ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、
光信号を発光する発光部と
を備える送信装置の送信方法において、
前記送信装置による、
送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成ステップと、
前記受光部による受光量の変化に基づき、前記制御情報を前記発光部に出力させる制御ステップと
を含む送信方法。
（１４）
ゲーテッド撮像を行う受信装置と、前記受信装置に対して光信号によってＩＤ情報を送信する送信装置とを含む通信システムにおいて、
前記送信装置は、
ゲーテッド撮像を行うために照射された照射光を受光する受光部と、
光信号を発光する発光部と、
送信するＩＤ情報に基づいて前記発光部の明滅を指示するための制御情報を生成する生成部と、
前記受光部による受光量の変化に基づき、前記生成部に対して前記制御情報を出力させる同期検波部とを備え、
前記受信装置は、
所定の距離に存在し得る被写体に向けてパルス光を照射し、照射した前記パルス光が前記所定の距離を往復する時間に基づいて露光タイミングを制御することにより、前記パルス光の前記被写体から反射光を受光することによってゲーテッド撮像を行うゲーテッド撮像部と、
前記ゲーテッド撮像部による周期的なゲーテッド撮像により得られた時系列の複数の画像に基づき、前記ゲーテッド撮像の撮像方向に存在する前記送信装置が光信号として送信した前記ＩＤ情報を識別する識別部とを備える
通信システム。
【符号の説明】
【０２２８】
１  監視対象物，  ２  被写体（不審者），  ３  警備車両，  ４  ドローン，  １０  飛行船，  ２０  ゲーテッド撮像装置，  ３０  霧，  １００  ゲーテッド撮像装置，  １１０  発光部，  １２０  イメージセンサ，  １２１  受光素子，  １２２  セレクタ，  １２３  第１電荷蓄積部，  １２４  第２電荷蓄積部，  １２５  スイッチ，  １２６  スイッチ，  １３０  制御部，  １４０  時間方向符号検出部，  １５０  画像オーバライト部，  ２００  ＩＤ発光装置，  ２０１  受光部，  ２０２  同期検波部，  ２０３  ＩＤ符号生成部，  ２０４  ＩＤ情報保持メモリ，  ２０５  遅延部，  ２０６  高度検知部，  ２０７  ＩＤ発光部
【図１】
2018006860.tif 000003
【図２】
2018006860.tif 000004
【図３】
2018006860.tif 000005
【図４】
2018006860.tif 000006
【図５】
2018006860.tif 000007
【図６】
2018006860.tif 000008
【図７】
2018006860.tif 000009
【図８】
2018006860.tif 000010
【図９】
2018006860.tif 000011
【図１０】
2018006860.tif 000012
【図１１】
2018006860.tif 000013
【図１２】
2018006860.tif 000014
【図１３】
2018006860.tif 000015
【図１４】
2018006860.tif 000016
【図１５】
2018006860.tif 000017
【図１６】
2018006860.tif 000018
【図１７】
2018006860.tif 000019
【図１８】
2018006860.tif 000020
【図１９】
2018006860.tif 000021
【図２０】
2018006860.tif 000022
【図２１】
2018006860.tif 000023
【図２２】
2018006860.tif 000024
【図２３】
2018006860.tif 000025
【図２４】
2018006860.tif 000026
【図２５】
2018006860.tif 000027
【図２６】
2018006860.tif 000028
【図２７】
2018006860.tif 000029
【図２８】
2018006860.tif 000030
【図２９】
2018006860.tif 000031
【図３０】
2018006860.tif 000032
【図３１】
2018006860.tif 000033