(57)【要約】  ＴＯＦ方式を用いた測距システムにおいて、反射光の中に含まれる不要反射光の成分の抑制/除去を行う。光源部（１）は、発光制御信号が示すタイミングに従って光の照射を行い、少なくとも２つの照射領域毎に照射光量を調節可能に構成されている。受光部（２）は、対象物体（ＯＢ）を含む領域に対して露光を行い、露光量の総和から３次元情報を得る。画像処理部（３）は、受光部（２）から受けた３次元情報に基づいて、距離画像を生成する。光源部（１）は、領域光量信号が示す、各照射領域における照射光量の設定である照射パターンに従って、光の照射を行う。
2014097539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＯＦ(Timeof Flight)方式を用いた３次元測定装置であって、
発光制御信号が示すタイミングに従って光の照射を行うものであり、かつ、少なくとも２つの照射領域毎に、照射光量を調節可能に構成された光源部と、
対象物体を含む領域に対して、露光制御信号が示すタイミングに従って露光を行い、露光量の総和から３次元情報を得る受光部と、
前記受光部から受けた３次元情報に基づいて、距離画像を生成する画像処理部と、
前記発光制御信号、前記露光制御信号、および、前記各照射領域における照射光量の設定である照射パターンを示す領域光量信号を出力する制御部とを備え、
前記光源部は、前記領域光量信号が示す照射パターンに従って、光の照射を行う
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の３次元測定装置において、
前記制御部は、前記領域光量信号として、前記各照射領域において所定の基本光量を照射光量として設定する第１照射パターンと、前記各照射領域の中の少なくとも１つである第１照射領域の照射光量が前記所定の基本光量と異なっている第２照射パターンとを、時系列で示す信号を出力する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の３次元測定装置において、
前記第２照射パターンは、互いに異なる２種類以上の照射パターンを含む
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項４】
請求項２記載の３次元測定装置において、
前記画像処理部は、前記第１照射パターンに係る３次元情報と、前記第２照射パターンに係る３次元情報とから、前記第１照射領域における照射光量の反射光成分を算出し、この反射光成分を用いて３次元情報を補正する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の３次元測定装置において、
前記画像処理部は、算出した反射光成分が所定の値より大きいとき、前記第１および第２照射パターンにおける前記第１照射領域の光量を小さくするよう、前記制御部に指示する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の３次元測定装置において、
前記受光部は、前記３次元情報に加えて、２次元のＲＧＢ情報を得るものであり、
前記画像処理部は、前記受光部から受けた前記３次元情報および前記ＲＧＢ情報に基づいて、前記距離画像と２次元色画像とを生成する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項７】
請求項６記載の３次元測定装置において、
前記画像処理部は、前記ＲＧＢ情報から、前記対象物体が存在する領域を検出し、検出した領域を示す検出領域信号を出力するものであり、
前記制御部は、前記検出領域信号を受け、この検出領域信号が示す領域を含まない前記照射領域の光量を小さくするように、前記領域光量信号を設定する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項８】
請求項６記載の３次元測定装置において、
前記３次元測定装置は、光を照射する側の表面に、所定の色配列パターンを有し、
前記画像処理部は、前記ＲＧＢ情報から、前記色配列パターンのパターン認識によって鏡の存在を認識し、前記鏡が存在する領域を示す鏡領域信号を出力するものであり、
前記制御部は、前記鏡領域信号を受け、この鏡領域信号が示す領域を含む前記照射領域の光量を小さくするように、前記領域光量信号を設定する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項９】
請求項８記載の３次元測定装置において、
前記画像処理部は、前記ＲＧＢ情報が表す平面内において前記鏡が存在する領域が占める大きさから、前記鏡までの距離を算出する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項１０】
請求項１記載の３次元測定装置において、
前記画像処理部は、前記距離画像において距離が所定値以下の領域が存在するとき、前記制御部に感知信号を出力し、
前記制御部は、前記感知信号を受けたときは、前記各照射領域において所定の基本光量とする一方、前記感知信号を受けないときは、少なくとも１つの前記照射領域において前記所定の基本光量よりも下げるように、前記領域光量信号を設定する
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の３次元測定装置において、
前記制御部は、前記感知信号を受けないときは、少なくとも一つの前記照射領域の光量をゼロにする
ことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項１２】
ＴＯＦ(Timeof Flight)方式を用いた３次元測定方法であって、
発光制御信号が示すタイミングに従って光の照射を行うものであり、かつ、少なくとも２つの照射領域毎に、照射光量を調節可能に構成された光源部と、
対象物体を含む領域に対して、露光制御信号が示すタイミングに従って露光を行い、露光量の総和から３次元情報を得る受光部と、
前記受光部から受けた３次元情報に基づいて、距離画像を生成する画像処理部とを用いて、
前記光源部が、前記各照射領域において所定の基本光量を照射光量として設定する第１照射パターンに従って、光の照射を行い、
前記光源部が、前記各照射領域の中の少なくとも１つである第１照射領域の照射光量が前記所定の基本光量と異なっている第２照射パターンに従って、光の照射を行い、
前記画像処理部が、前記受光部から得られた前記第１照射パターンに係る３次元情報と前記第２照射パターンに係る３次元情報とから、前記第１照射領域における照射光量の反射光成分を算出し、この反射光成分を用いて３次元情報を補正する
ことを特徴とする３次元測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光を照射して反射光を受光することによって物体の位置情報を得る３次元測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光のパルスを送信し、物体で反射して戻ってきたパルスの受信までの飛行時間（ＴＯＦ：Time Of Flight）が距離に依存することを利用して、３次元測定を行う方式（以下、ＴＯＦ方式という）がある。ＴＯＦ方式を用いて距離測定(以下、測距という)を行う場合、対象物体の反射率や周辺環境によって測距精度が低下するという問題がある。【０００３】
この測距精度の低下を抑制する方法として、特許文献１では、一定周期でパルス光の照射を繰り返し、戻った反射パルス光の光量を一定化して撮像エリアセンサに入射させる。所定期間における露光量は反射パルス光の個数（パルス数）に比例し、飛行時間が長い遠距離ほど少なくなる。このように反射パルス光の光量を一定化することにより、対象物体の反射率に依存しない３次元測定が可能となる。【０００４】
また、特許文献２では、遠距離モードでは均一な配光分布によるＴＯＦ方式を用いた測距を行い、近距離モードでは、２種類の配光分布を交互に変えて、２つの入射光の強度比により三角測距法を用いた測距を行う。これによって、より広い距離範囲にわたって高精度の３次元測定を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３２８２７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３７１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＴＯＦ方式を用いて測定対象物の測距を行う場合、光源部からの直接光以外に、別の直接光が壁等の周辺環境によって散乱された光マルチパス（以下、散乱光という）が、測距対象物に照射される。受光部は、直接光の反射（以下、直接反射光という）に加えて、散乱光による反射（以下、不要反射光という）も受光する。このとき受光部で得られる電荷量は、直接反射光の成分に不要反射光の成分が上乗せされてしまうため、周辺環境によっては、測距対象物の３次元測定の測距精度が大きく劣化する可能性がある。【０００７】
また、照射領域内に鏡がある場合、大きな光量の不要反射光が発生し、これが原因となって、測定対象の距離画像に大きな測定誤差が発生する。【０００８】
これに対して、特許文献１，２では、不要反射光の影響による測定誤差については何ら対策が講じられておらず、不要反射光の影響を除去することができない。【０００９】
前記の問題に鑑み、本開示では、ＴＯＦ方式を用いた３次元測定において、測定する周辺環境によって発生する不要反射光の成分の除去/抑制を可能にし、高精度な３次元測定を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様では、ＴＯＦ(Time of Flight)方式を用いた３次元測定装置は、発光制御信号が示すタイミングに従って光の照射を行うものであり、かつ、少なくとも２つの照射領域毎に照射光量を調節可能に構成された光源部と、対象物体を含む領域に対して、露光制御信号が示すタイミングに従って露光を行い、露光量の総和から３次元情報を得る受光部と、前記受光部から受けた３次元情報に基づいて距離画像を生成する画像処理部と、前記発光制御信号、前記露光制御信号、および、前記各照射領域における照射光量の設定である照射パターンを示す領域光量信号を出力する制御部とを備え、前記光源部は、前記領域光量信号が示す照射パターンに従って、光の照射を行う。【００１１】
この態様によると、光源部は、少なくとも２つの照射領域毎に照射光量を調節可能に構成されており、領域光量信号が示す照射パターンに従って、光の照射を行う。このため、例えば、画像処理部は、領域光量信号が示す照射パターンと、当該照射パターンに従った照射時に受光部によって得られた３次元情報との関係から、ある照射領域における照射光の反射光成分の影響を除去することが可能となる。あるいは、制御部は、領域光量信号によって、対象物体が存在する領域を含まない照射領域の光量を小さくすることが可能となる。したがって、測定する周辺環境によって発生する不要反射光が直接反射光に混入する場合でも、不要反射光の成分除去が可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によると、測定する周辺環境によって発生する不要反射光が直接反射光に混入する場合でも、不要反射光の成分除去が可能となり、測定対象物の直接反射光の成分のみで測距演算を行うことが可能となる。これによって、周辺環境に依存することなく、測定対象物の高精度な３次元測定が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る３次元測定装置の構成を示す図
【図２】（ａ）発光制御信号と露光制御信号のタイミングチャート、（ｂ）ＵＧ期間の露光量を示す拡大図、（ｃ）Ｇ期間の露光量を示す拡大図
【図３】（ａ）発光制御信号と露光制御信号のタイミングチャート、（ｂ）不要反射光があるときのＵＧ期間の露光量を示す拡大図、（ｃ）不要反射光があるときのＧ期間の露光量を示す拡大図
【図４】（ａ）発光制御信号、露光制御信号および領域光量信号のタイミングチャート、（ｂ）照射パターンＡの例、（ｃ）照射パターンＢの例
【図５】照射パターンＡのときの動作を示す図
【図６】照射パターンＢのときの動作を示す図
【図７】（ａ）照射パターンＢのときのＵＧ期間の露光量を示す拡大図、（ｂ）照射パターンＢのときのＧ期間の露光量を示す拡大図
【図８】（ａ）照射パターンＣの例、（ｂ）照射パターンＤの例、（ｃ）領域光量信号の例
【図９】（ａ），（ｂ）照射パターンの他の例
【図１０】照射パターンの他の例
【図１１】実施形態２に係る３次元測定装置の構成を示す図
【図１２】（ａ）〜（ｃ）検出領域信号による照射光量の制御の例
【図１３】（ａ）〜（ｃ）鏡領域信号による照射光量の制御の例
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
図１は実施形態１に係る３次元測定装置の構成を示す図である。図１の３次元測定装置１０は、ＴＯＦ（Time of Flight）方式を用いたものであり、光源部１と、受光部２と、画像処理部３と、制御部４とを備えている。
【００１５】
光源部１は、発光制御信号が示すタイミングに従って、対象物体ＯＢに向けて光を照射する。受光部２は、対象物体ＯＢを含む領域に対して、露光制御信号が示すタイミングに従って露光を行い、露光期間における露光量の総和を撮像エリアセンサによって光電変換し、３次元情報として出力する。受光部２の撮像エリアセンサは、ＣＣＤセンサでもよいし、ＣＭＯＳセンサでもよい。画像処理部３は、受光部２から出力された３次元情報に基づいて距離画像を生成し出力する。制御部４は、発光制御信号および露光制御信号を出力する。
【００１６】
なお、ここでは、発光制御信号および露光制御信号は“Ｈ”“Ｌ”の２値のデジタル信号であるものとし、光源部１は発光制御信号が“Ｈ”のときに光を照射し、受光部２は露光制御信号が“Ｈ”の期間に露光を行うものとする。発光制御信号が“Ｌ”のときは光源部１は光を照射せず、露光制御信号が“Ｌ”のときは受光部２は露光を行わない。
【００１７】
また、光源部１は、少なくとも２つの照射領域毎に、照射光量を調整可能に構成されている。そして制御部４は、各照射領域における照射光量の設定である照射パターンを示す領域光量信号を出力する。光源部１は領域光量信号を受け、この領域光量信号が示す照射パターンに従って、光の照射を行う。また、この領域光量信号は画像処理部３にも与えられる。
【００１８】
光源部１における照射領域毎の光量の変更は、具体的には例えば、照射領域が定まった複数の光源を切り替えることで実現すればよい。あるいは、プロジェクターのように液晶によって制御してもよいし、光源の前のレンズ位置の変更によって照射範囲を可変にしてもよい。あるいは、複数の光源に照射パターンに対応したフィルタをつけて、発光させる光源を切り替えてもよい。
【００１９】
まず、本実施形態に係る３次元測定装置の基本動作、すなわち対象物体ＯＢまでの距離Ｌの算出方法について、図２のタイミングチャートを用いて説明する。図２において、（ａ）は制御部４から出力される発光制御信号および露光制御信号の例、（ｂ）はＵＧ期間における露光量を示す拡大図、（ｃ）はＧ期間における露光量を示す拡大図である。図２では受光部２が直接反射光のみを受光しているものとしている。
【００２０】
ＵＧ期間では、光源部１から照射された光の反射光である直接反射光の全てを含むようなタイミングで、露光が行われる。Ｇ期間では、直接反射光が発光タイミングに対して遅延するほど、露光量が減少するような露光が行われる。ＢＧ期間では、発光を行わずに、ＵＧ期間およびＧ期間と同条件で露光制御を行い、直接反射光以外の背景光の露光を行っている。
【００２１】
ここで、ＵＧ期間の直接反射光の露光量をＵＧ、Ｇ期間の直接反射光の露光量をＧ、ＢＧ期間の背景光の露光量をＢＧ、照射する直接光のパルス幅をＴ０、光速（299,792,458m/s）をｃとすると、距離Ｌは次の（１）式によって算出できる。
【数１】
2014097539.tif 000003
また、単純化のために背景光がない場合を考え、ＢＧ＝０とすると、距離Ｌは次の（２）式によって表すことができる。
【数２】
2014097539.tif 000004
【００２２】
ところが実際には、直接反射光以外の不要反射光が受光部２に入る場合がある。不要反射光とは、例えば図１に示すように、壁ＷＡ等の周辺環境によって散乱した光が対象物体ＯＢで反射した光である。図３は不要反射光が有る場合を示しており、（ａ）は制御部４から出力される発光制御信号および露光制御信号の例（図２（ａ）と同じ）、（ｂ）はＵＧ期間における露光量を示す拡大図、（ｃ）はＧ期間における露光量を示す拡大図である。図３（ｂ），（ｃ）に示すように、不要反射光によって露光量が増えている。
【００２３】
ここで、ＵＧ期間の不要反射光の露光量をｕｒ、Ｇ期間の不要反射光の露光量をｇｒとすると、
ＵＧ期間の露光量の総和は  （ＵＧ＋ｕｒ）
Ｇ期間の露光量の総和は    （Ｇ＋ｇｒ）
となり、これを上述の計算式（２）に当てはめると、次の式（３）のようになる。
【数３】
2014097539.tif 000005
【００２４】
ここで、ｇｒ／ｕｒは周辺環境に依存して変化するため、このまま距離Ｌを算出すると測定誤差が発生する。
【００２５】
そこで本実施形態では、各照射領域における照射光量の設定である照射パターンを示す領域光量信号を用いる。光源部１は、制御部４から出力された領域光量信号が示す照射パターンに従って、各照射領域における照射光量を設定し、光の照射を行う。画像処理部３は、領域光量信号が示す照射パターンと、この照射パターンに従った光照射時に得られた３次元情報との関係から、不要反射光成分の影響を除去する。
【００２６】
図４は照射パターンの一例を示す図であり、同図中、（ａ）は発光制御信号、露光制御信号および領域光量信号の一例、（ｂ）は照射パターンＡの例、（ｃ）は照射パターンＢの例である。図４の例では、光源部１は３つの照射領域ａ，ｂ，ｃ毎に照射光量を調節可能に構成されており、領域光量信号は照射パターンＡ，Ｂを時系列で示している。照射パターンＡでは、照射領域ａ，ｂ，ｃにはいずれも所定の基本光量として光量１００が設定されているのに対して、照射パターンＢでは、照射領域ａ，ｃには光量１００が設定されているが照射領域ｂには光量５０が設定されている。
【００２７】
図５は照射パターンＡが照射されたときの動作を示す図である。図５に示すように、光源部１は照射領域ａ，ｂ，ｃにそれぞれ光量１００の光を照射する。このとき、受光部２の露光量は図３（ｂ），（ｃ）に示すようになり、
ＵＧ期間の露光量の総和は  （ＵＧ＋ｕｒ）
Ｇ期間の露光量の総和は    （Ｇ＋ｇｒ）
となる。
【００２８】
図６は照射パターンＢが照射されたときの動作を示す図である。図６に示すように、光源部１は照射領域ａ，ｃに光量１００の光を、照射領域ｂに光量５０の光を、それぞれ照射する。このとき、受光部２の露光量は図７（ａ），（ｂ）に示すようになり、不要反射光の露光量が照射パターンＡのときの半分になるため、
ＵＧ期間の露光量の総和は  （ＵＧ＋ｕｒ／２）
Ｇ期間の露光量の総和は    （Ｇ＋ｇｒ／２）
となる。
【００２９】
したがって、照射パターンＡと照射パターンＢとで、ＵＧ期間の露光量の総和の差分をとると、
（ＵＧ＋ｕｒ）−（ＵＧ＋ｕｒ／２）＝ｕｒ／２
となり、照射パターンＢのＵＧ期間に混入する不要反射光の露光成分ｕｒ／２が算出できる。また、これを２倍することによって、照射パターンＡのＵＧ期間に混入する不要反射光の露光成分ｕｒが算出できる。
【００３０】
同様に、照射パターンＡと照射パターンＢとで、Ｇ期間の露光量の総和の差分をとると、
（Ｇ＋ｇｒ）−（Ｇ＋ｇｒ／２）＝ｇｒ／２
となり、照射パターンＢのＧ期間に混入する不要反射光の露光成分ｇｒ／２が算出できる。また、これを２倍することによって、照射パターンＡのＧ期間に混入する不要反射光の露光成分ｇｒが算出できる。
【００３１】
ここで、例えば照射パターンＡの照射時において、ＵＧ期間の露光量の総和（ＵＧ＋ｕｒ）から上で求めたｕｒを減算し、またＧ期間の露光量の総和（Ｇ＋ｇｒ）から上で求めたｇｒを減算することによって、不要反射光の影響が除去された露光量ＵＧ，Ｇが得られる。これにより、例えば式（２）を用いて、不要反射光による測定誤差のない距離Ｌの算出が可能になる。また同様に、照射パターンＢの照射時においても、ＵＧ期間の露光量の総和（ＵＧ＋ｕｒ／２）から上で求めたｕｒ／２を減算し、またＧ期間の露光量の総和（Ｇ＋ｇｒ／２）から上で求めたｇｒ／２を減算することによって、不要反射光の影響が除去された露光量ＵＧ，Ｇが得られる。これにより、例えば式（２）を用いて、不要反射光による測定誤差のない距離Ｌの算出が可能になる。
【００３２】
以上のように、本実施形態によると、光源部１によって照射領域毎に光量を変化させる制御を行い、画像処理部３によって、照射パターンの情報と当該照射パターンに係る３次元情報とから、光量を変化させた照射領域からの不要反射光の露光量を算出する。これにより、Ｇ期間およびＵＧ期間における不要反射光の除去が可能となり、周辺環境によらず高精度な３次元測定が可能となる。
【００３３】
なお、算出された不要反射光ｇｒ，ｕｒが所定の値より大きい場合には、照射領域ｂ（光量を変化させた照射領域）の光量を照射パターンＡ，Ｂともに小さくするように制御してもよい。すなわち、画像処理部３は、算出した反射光成分ｇｒ，ｕｒが所定の値より大きいとき、照射パターンＡ，Ｂにおける照射領域ｂの光量を小さくするよう、制御部４に指示するものとしてもよい。これにより、不要反射光に起因する光ショットノイズの抑制、および、ダイナミックレンジ縮小の抑制効果が得られる。
【００３４】
また、本実施形態では、照射パターンＡ，Ｂにおいて照射領域ｂの光量のみを変えるものとしたが、照射パターンの種類はこれに限られるものではない。例えば照射パターンＡ，Ｂに加えて、図８（ａ），（ｂ）に示すような、照射領域ｃの光量を下げた照射パターンＣと照射領域ａの光量を下げた照射パターンＤとを準備し、図８（ｃ）に示すように、照射パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを時系列で用いてもかまわない。
【００３５】
また、照射パターンＡを連続して照射し、その後照射パターンＢを照射し、再び照射パターンＡを連続して照射する、というようにしてもかまわない。この場合は、照射パターンＢを用いて算出した不要反射光の露光量を保持しておき、照射パターンＡが連続する間は、保持した不要反射光の露光量を用いて３次元情報の補正を行うようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、照射領域の光量を「１００」と「５０」で切り替えるものとしたが、これに限られるものではなく、例えば「８０」と「２０」の切り替えや、「１００」と「０」の切り替えを行ってもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、照射範囲を一方向において３つの照射領域ａ，ｂ，ｃに分けるものとしたが、照射領域の個数や分割形態はこれに限られるものではない。例えば、図９（ａ）に示すように複数の照射領域を格子状に設定してもよいし、図９（ｂ）に示すように、複数の照射領域を同心円状に設定してもかまわない。
【００３８】
また、図１０に示すように、照射範囲を微細な千鳥配列の領域ａ，ｂに分けて、領域ａの光量を１００、領域ｂの光量を０とする照射パターンＡと、領域ａの光量を０、領域ｂの光量を１００とする照射パターンＢとを用いてもよい。この場合、例えば光量１００の照射領域ａ１に該当する３次元情報に含まれる不要反射光の成分を、光量０の周辺領域ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４に該当する３次元情報（光量０の領域のため、露光量の総和は不要反射光成分のみ）から補正してもよい。
【００３９】
（実施形態２）
図１１は実施形態２に係る３次元測定装置の構成を示す図である。図１１の３次元測定装置１０Ｂは、実施形態１の３次元測定装置１０とほぼ同様の構成からなるが、次の点で異なっている。すなわち、光源部１から光を照射する側の表面に、所定の色配列パターン５が設けられている。この色配列パターン５は、鏡の存在を認識するために用いられる。また、受光部２Ｂが、３次元情報に加えて、２次元のＲＧＢ情報を得ることが可能なように構成されている。この３次元情報およびＲＧＢ情報は画像処理部３Ｂに送られる。画像処理部３Ｂは、受光部２Ｂから受けた３次元情報およびＲＧＢ情報に基づいて、距離画像に加えて、２次元色画像を生成し出力する。画像処理部３Ｂはさらに、対象物体ＯＢが存在する領域を示す検出領域信号と、鏡ＭＲが存在する領域を示す鏡領域信号とを生成する機能を有している。この検出領域信号および鏡領域信号は制御部４Ｂに送られる。
【００４０】
光源部１は実施形態１と同様の動作を行う。受光部２Ｂは、対照物体ＯＢに反射した直接反射光について露光制御信号が“Ｈ”の期間のみ露光を行い、撮像エリアセンサで光電変換された信号を３次元情報として出力する。また、反射光の露光と同時あるいは同時に近いタイミングで、色情報に対して露光を行い、撮像エリアセンサで光電変換された信号をＲＧＢ情報として出力する。
【００４１】
画像処理部３Ｂは、図１２（ａ）に示すような２次元の色情報であるＲＧＢ情報に対して、対象物体ＯＢのターゲット（例えば手や顔）についてパターン認識を行い、一致する場合は、ターゲットと認識された画素位置から領域を検出し、検出した領域を示す検出領域信号を出力する。制御部４Ｂは、検出領域信号を受け、図１２（ｂ）に示すように、検出された対象物体ＯＢの領域を含まない照射領域の光量を小さくするように、領域光量信号を設定する。図１２（ｃ）はこのときの照射パターンの一例であり、対象物体ＯＢが検出された照射領域ａ以外の照射領域ｂ，ｃの光量を小さくしている。
【００４２】
また、画像処理部３Ｂは、図１３（ａ）に示すように、ＲＧＢ情報に対して、色配列パターン５のパターン認識を行い、一致する場合は、鏡が存在すると認識し、鏡と認識された画素位置から鏡の領域を検出し、検出した領域を示す鏡領域信号を出力する。制御部４Ｂは、鏡領域信号を受け、図１３（ｂ）に示すように、鏡が存在する領域を含む照射領域の光量を小さくする。図１３（ｃ）はこのときの照射パターンの一例であり、鏡ＭＲが検出された照射領域ｂの光量を大幅に小さくしている。
【００４３】
また、鏡と認識された領域の距離画像について、画像処理部３Ｂは、ＲＧＢ情報が表す平面内において鏡領域が占める大きさから、鏡ＭＲまでの距離を算出するようにしてもよい。すなわち、本実施形態では、ＴＯＦ方式を用いたシステムにおいて、鏡ＭＲまでの距離の測定も可能になっている。
【００４４】
以上のように、本実施形態によると、測定の対象となる物体が存在する照射領域を認識し、それ以外の照射領域の光量を小さくすることによって、対象物体に与える不要反射光の影響を抑えて、高精度な測距が可能となる。また、（２）式に示すように、距離ＬはＧとＵＧの比に基づいて算出されるため、光量を小さくした照射領域も多少の精度は落ちるが測距可能である。
【００４５】
また、鏡のように反射率が高く表面が滑らかな対象物体の場合、ＴＯＦ方式では対象物体までの距離の測定は困難である。本実施形態では、ＴＯＦの３次元情報の他に、既知の色配列とＲＧＢ情報を用いることによって、鏡のように照射した反射光が受光部に戻ってこない物体までの距離についても測定が可能となる。
【００４６】
なお、測定対象のターゲットが含まれる領域の３次元情報から、測定対象のターゲットの反射率が低い、あるいは距離が長い場合には、測定対象のターゲットが含まれる領域の照射領域の光量を増大するように領域光量信号を出力してもよい。
【００４７】
また、色配列パターン５は、色配列に限らず、近赤外光等の反射率が異なる固有パターンでもよく、自発光可能な固有の色配列パターンでもよく、固有の発光パターンであってもよい。または、色配列パターン５の形状は、矩形状である必要はなく、例えば円や球体であってもよい。
【００４８】
また、鏡全体の領域の認識のために、３次元測定装置１０Ｂまたは色配列パターン５に移動可能な機能を追加してもよい。
【００４９】
また、色配列パターンの縦横の比率から、鏡の傾きを算出し、鏡の反射光が測定対象に影響がない場合、また鏡までの距離が遠い時等は、鏡領域信号を出力しないようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態において、画像処理部３Ｂは、距離画像において距離が所定値以下の領域が存在するとき、制御部４Ｂに感知信号を出力するようにしてもよい。そして、制御部４Ｂは、感知信号を受けたときは、各照射領域において所定の基本光量とする一方、感知信号を受けないときは、少なくとも１つの照射領域において所定の基本光量よりも下げるように、領域光量信号を設定するようにしてもよい。このとき、少なくとも１つの照射領域の光量をゼロにしてもよい。
【００５１】
例えば、図９（ａ）のような照射領域が設定されているとき、スリープモードでは、領域Ｇのみ弱い光で照射を行い、その他の領域では光の照射を行わないようにする。そして、画像処理部３Ｂは、領域Ｇに該当する距離画像において所定の閾値より近い距離の対象物体を検出した場合は、感知信号を出力する。制御部４Ｂは、感知信号を受けたときは、アクティブモードになり、全領域Ａ〜Ｉの光量を増大するように領域光量信号を出力するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本開示では、周辺環境に依存することなく、測定対象物の高精度な３次元測定が実現できるため、例えば、人物、建物などの３次元測定の精度向上に有効である。
【符号の説明】
【００５３】
１  光源部
２，２Ｂ  受光部
３，３Ｂ  画像処理部
４，４Ｂ  制御部
５  色配列パターン
１０，１０Ｂ  ３次元測定装置
【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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【国際調査報告】
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