(57)【要約】一つのシーン（場面）内の距離値ｄを４タップ３Ｄイメージセンサの出力から、該イメージセンサの画素に所定の積分時間間隔Ｔintg中に累積される電荷に基づいて決定する方法が開示される。本発明によれば、所定の積分時間間隔Ｔintgは多数の部分積分時間間隔（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4）に分割され、距離値ｄが上記部分積分時間間隔（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4）の各々の端における４タップの個々のタップ応答に基づいて計算される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのシーン内の距離値ｄを４タップ３Ｄイメージセンサの出力から、該イメージセンサの画素に所定の積分時間間隔Ｔintg中に蓄積される電荷に基づいて決定する方法であって、上記所定積分時間間隔Ｔintgを多数の部分積分時間間隔（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4）に分割し、上記距離値ｄを上記部分積分時間間隔（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4）の各々の端における４タップの個々のタップ応答に基づいて計算することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記部分積分時間間隔の時間長が略同一である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
部分積分時間間隔の数が４である、請求項１〜２の何れか１つに記載の方法。
【請求項４】
前記シーンを照明発生光源で照射し、該照明の位相が前記部分積分時間間隔の各々ごとに異なる、請求項１〜３の何れか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記シーンを照明発生光源で照射し、該照明の位相が２つの連続する部分積分時間間隔間で９０°移相される、請求項１〜４の何れか１つに記載の方法。
【請求項６】
次の工程、即ち
ａ）前記所定積分時間間隔Ｔintgを４つの部分積分時間間隔Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4に分割し、ここで該部分積分時間間隔の時間長は実質的に同一（Ｔ1=Ｔ2＝Ｔ3＝Ｔ4＝Ｔintg/４）であり、
ｂ）第１の積分時間間隔Ｔ1の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_0(Ｔap0)、Ａ1_0(Ｔap1)、Ａ2_0(Ｔap2)、Ａ3_0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ1中に蓄積される電荷に比例し、
ｃ）第１の積分時間間隔Ｔ1の端で、且つ第２の積分時間間隔Ｔ2の開始前に、シーン照明の位相をＴ1中に印加される照明に対して９０°移相し、
ｄ）第２の時間間隔Ｔ2の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_９0(Ｔap0)、Ａ1_９0(Ｔap1)、Ａ2_９0(Ｔap2)、Ａ3_９0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ2中に蓄積される電荷に比例し、
ｅ）第２の積分時間間隔Ｔ２の端で、且つ第３の積分時間間隔Ｔ３の開始前に、シーン照明の位相をＴ1中に印加される照明に対して１８０°移相し、
ｆ）第３の時間間隔Ｔ３の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_１８0(Ｔap0)、Ａ1_１８0(Ｔap1)、Ａ2_１８0(Ｔap2)、Ａ3_１８0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ３中に蓄積される電荷に比例し、
ｇ）第３の積分時間間隔Ｔ３の端で、且つ第４の積分時間間隔Ｔ４の開始前に、シーン照明の位相をＴ1中に印加される照明に対して２７０°移相し、
ｈ）第４の時間間隔Ｔ４の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_２７0(Ｔap0)、Ａ1_２７0(Ｔap1)、Ａ2_２７0(Ｔap2)、Ａ3_２７0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ４中に蓄積される電荷に比例する
を含んで成る、請求項１〜５の何れか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記修正距離値ｄ（ｍ）を次式
【数１】
2008520988.tif 000004
（ここで、ａｔａｎ２（ｘ，ｙ）はエレメントｘ及びｙの実数部の４クワドラント逆正接関数、ｃは光の速度（ｍ/ｓ）、ｆは照明の変調周波数（Ｈｚ）である）で決定する工程を含んで成る、請求項１〜６の何れか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記和及び差操作がディジタルハードウェア加算及び減算機構として実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
除法及びａｔａｎ操作がディジタル逐次近似装置による直交座標から極座標への変換として実行される、請求項７又は８の何れか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に撮像システムに基づく自動車用占有者感知システム、特に３Ｄ伝搬（飛行）時間型カメラによる距離測定を改良する方法と、３Ｄカメラ用の誤差補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車におけるエアバッグ等の二次拘束システムを適切に制御するには、この二次拘束システムが随伴する車両シートの占有状態を確実に感知することが要求される。二次拘束システムはその配置が車両シートの実際の占有状態に適している場合、極めて有効である。更に、可能な占有者の位置を確実に感知することは、占有者が間違った位置にあるとき、例えばエアバッグの展開が結果としておそらく搭乗者に重傷を負わすことになる位置に占有者がいるとき、エアバッグを無効にするために極めて重要である。
【０００３】
一つの占有者感知システムは、占有者の存在及び／又はその現在の着座位置及び／又は例えば占有者の頭部位置付けを測定する光学的撮像システムに基づく。そのような光学的撮像システムは、例えば特定感知部を監視するＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラと、カメラの撮る画像を評価する随伴制御装置とを含む。この制御装置は、例えば搭乗者の存在を表す所定パターンを検出し、また特定部、例えば搭乗者の頭部の位置を検出する適宜の画像処理アルゴリズムを用いる。この位置に基づいて、制御装置は搭乗者の着座位置に付き決定を下し、エアバッグ制御装置のための対応制御信号を発生することができる。
【０００４】
搭乗者の位置は３次元空間内に決定されなければならないので、状況画像の記録と同時に深さ情報を記録する３Ｄカメラを用いるのが有利である。そのような３Ｄカメラは一般に、対象までの距離が、撮像器の画素内の特定の積分時間中に蓄積される電荷に基づいて決定される飛行時間（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）原理に基づいている。従って、そのようなカメラによれば、3次元空間内の位置の決定を可能にする必須のデータが直ちに提供される。
【０００５】
だが、現在知られている４タップ画像化センサには、固有のゲイン及びオフセット誤差が付き纏う。これ等の誤差は結果として、３Ｄ−ＴＯＦカメラによる距離測定における誤差となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、修正距離値を３Ｄカメラのセンサ応答から決定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を克服するため、本発明はシーン（場面）内の距離値ｄを４タップ３Ｄイメージセンサの出力から、該イメージセンサの画素に所定の積分時間間隔Ｔintg中に蓄積される電荷に基づいて決定する方法であって、上記所定積分時間間隔Ｔintgを多数の部分積分時間間隔（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4）に分割し、上記距離値ｄを上記部分積分時間間隔（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4）の各々の端における４タップの個々のタップ応答に基づいて計算する方法を提供する。
【０００８】
この方法の好適な実施例では、部分積分時間間隔の数が４であり、該部分積分時間間隔の時間長が略同一である。
【０００９】
シーンの記録中に、該シーンは通常、照明発生光源で照射される。本発明の好適な実施例では、該照明の位相は前記部分積分時間間隔の各々ごとに異なる。上記シーンは例えば、照明発生光源で照射され、該照明の位相が２つの連続する部分積分時間間隔間で９０°移相されようにする。
【００１０】
修正距離値を決定する方法は好ましくは、次の工程、即ち
ａ）前記所定積分時間間隔Ｔintgを４つの部分積分時間間隔Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4に分割し、ここで該部分積分時間間隔の時間長は略同一（Ｔ1=Ｔ2＝Ｔ3＝Ｔ4＝Ｔintg/４）であり、
ｂ）第１の積分時間間隔Ｔ1の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_0(Ｔap0)、Ａ1_0(Ｔap1)、Ａ2_0(Ｔap2)、Ａ3_0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記４タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ1中に蓄積される電荷に比例し、
ｃ）第１の積分時間間隔Ｔ1の端で、且つ第２の積分時間間隔Ｔ2の開始前に、シーン照明の位相をＴ1中に印加される照明に対して９０°移相し、
ｄ）第２の時間間隔Ｔ2の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_９0(Ｔap0)、Ａ1_９0(Ｔap1)、Ａ2_９0(Ｔap2)、Ａ3_９0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ2中に蓄積される電荷に比例し、
ｅ）第２の積分時間間隔Ｔ２の端で、且つ第３の積分時間間隔Ｔ３の開始前に、シーン照明の位相をＴ1中に印加される照明に対して１８０°移相し、
ｆ）第３の時間間隔Ｔ３の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_１８0(Ｔap0)、Ａ1_１８0(Ｔap1)、Ａ2_１８0(Ｔap2)、Ａ3_１８0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ３中に蓄積される電荷に比例し、
ｇ）第３の積分時間間隔Ｔ３の端で、且つ第４の積分時間間隔Ｔ４の開始前に、シーン照明の位相をＴ1中に印加される照明に対して２７０°移相し、
ｈ）第４の時間間隔Ｔ４の端で、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧を決定し、これ等決定電圧をＡ0_２７0(Ｔap0)、Ａ1_２７0(Ｔap1)、Ａ2_２７0(Ｔap2)、Ａ3_２７0(Ｔap3)として蓄積し、ここで上記出力電圧値は上記タップの各々における部分積分時間間隔Ｔ４中に蓄積される電荷に比例する
を含んで成る。
【００１１】
修正距離値ｄ（ｍ）は次式で決定される。
【数１】
2008520988.tif 000002
（ここで、ａｔａｎ２（ｘ，ｙ）はエレメントｘ及びｙの実数部の４クワドラント（四分円）逆正接関数、ｃは光の速度（ｍ/ｓ）、ｆは照明の変調周波数（Ｈｚ）である。
【００１２】
好適な実施態様では、合計及び差操作がディジタルハードウェア加算及び減算機構として実行され、そして/或いは除法及びａｔａｎ操作がディジタル逐次近似装置による直交座標から極座標への変換として実行される。
【００１３】
従って、本発明の基礎をなす思想は、積分時間間隔を４つの同じ長さの短い積分時間間隔に分割し、各短い積分間隔の端における４つの積分タップ応答を記録し、誤差の少ない距離計算としてこれ等１６値を用いることである。
【００１４】
その利点は、この方法に基づく距離計算が結果として誤差の少ない距離出力を生ずることである。時間に亘って一定のゲイン及びオフセット誤差が完全に除かれる。
【００１５】
従来技術において３Ｄ画像を測定するには、撮像器は変調の数周期に亘る、即ち複数の照明周期からなる積分時間間隔Tintgを必要とする。ここで述べられる改良方法はこの時間間隔を４つの時間間隔Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4に分割し、ここで該時間間隔の時間長は略同一、即ちＴ1=Ｔ2＝Ｔ3＝Ｔ4＝Tintg/４）である。
【００１６】
第1の積分時間間隔T1の端において、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力電圧が測定され、Ａ0_0＝Ｔap0、Ａ1_0＝Ｔap1、Ａ2_0＝Ｔap2、Ａ3_0＝Ｔap3として蓄積される。これ等出力電圧は、積分時間間隔T1中に累積される電荷に比例する。
【００１７】
次の積分期間間隔T2中に、照明の位相はT1中に印加される照明に対して９０°移相される。第２の時間間隔T2の端において、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力が測定され、Ａ0_９0＝Ｔap0、Ａ1_９0＝Ｔap1、Ａ2_９0＝Ｔap2、Ａ3_９0＝Ｔap3として蓄積される。これ等出力電圧は、積分時間間隔T２中に累積される電荷に比例する。
【００１８】
次の積分期間間隔T３中に、照明の位相はT1中に印加される照明に対して１８０°移相される。第３の時間間隔T３の端において、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力が測定され、Ａ0_１８０＝Ｔap0、Ａ1_１８０＝Ｔap1、Ａ2_１８０＝Ｔap2、Ａ3_１８０＝Ｔap3として蓄積される。これ等出力電圧は、積分時間間隔T３中に累積される電荷に比例する。
【００１９】
次の積分期間間隔T４中に、照明の位相はT1中に印加される照明に対して２７０°移相される。第４の時間間隔T４の端において、４タップＴap0、Ｔap1、Ｔap2、Ｔap3の出力が測定され、Ａ0_２７０＝Ｔap0、Ａ1_２７０＝Ｔap1、Ａ2_２７０＝Ｔap2、Ａ3_２７０＝Ｔap3として蓄積される。これ等出力電圧は、積分時間間隔T４中に累積される電荷に比例する。
【００２０】
次いで、これ等蓄積値を用い、修正距離ｄ（ｍ）が次の式で計算される：
【数１】
2008520988.tif 000003
（ここで、ａｔａｎ２（ｘ，ｙ）はエレメントｘ及びｙの実数部の４クワドラント（四分円）逆正接関数、ｃは光の速度（ｍ/ｓ）、ｆは照明の変調周波数（Ｈｚ）である）である。
【国際調査報告】
2008520988.tif 000005
2008520988.tif 000006
2008520988.tif 000007