(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が連続する場合に連続する複数の単位領域の中間の単位領域を中心領域とし、連続する複数の単位領域の内で前記中心領域のレベルと当該レベルから所定量を加算又は減算したレベルとの間に収まるレベルを有する複数の単位領域を選別することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、ノイズ成分とみなした単位領域を棄却したままとする第１の処理、棄却した単位領域の距離画像を当該棄却された単位領域に近接し且つレベル変動が前記閾値を超えない他の単位領域の距離画像を用いて補間する第２の処理、棄却した単位領域に近接し且つレベル変動が前記閾値を超えない他の複数の単位領域のレベルの平均値を算出して当該平均値で棄却した単位領域を補間する第３の処理、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が連続する場合に連続する複数の単位領域の中間の単位領域を中心領域とし、連続する複数の単位領域の内で前記中心領域のレベルと当該レベルから所定量を加算又は減算したレベルとの間に収まるレベルを有する複数の単位領域を選別する第４の処理が実行可能であって、外部から与えられる指令に基づいて、隣接する複数の単位領域からなる複数のブロック毎に第１〜第４の処理の何れかを選択して実行することを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、ノイズ成分とみなした単位領域を棄却した後の距離画像の各単位領域に対して単位領域の連続方向に微分処理を行うことで測定対象物以外の背景に相当する距離画像を取り除くことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像取得手段は、受光素子が具備する複数の画素部が所定数ずつに区切られてなる複数の基準領域を設定し、各基準領域における受光量が所定の基準値を下回る場合には当該基準領域に対応する距離画像の取得処理を行わないことを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像取得手段は、受光素子が具備する複数の画素部が所定数ずつに区切られてなる複数の基準領域を設定し、連続する複数の基準領域における受光量の平均値が所定の基準値を下回る場合には当該複数の基準領域に対応する距離画像の取得処理を行わないことを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】
距離画像取得手段は、受光量又はその平均値が所定の基準値を下回らない基準領域に対して、隣接する基準領域間での受光量の変動値が所定の閾値を超える基準領域については距離画像の取得処理を行わないことを特徴とする請求項４又は５記載の距離測定装置。
【請求項７】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して中央が近接側に突出する凸形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物よりも充分に遠方となるレベルに設定することを特徴とする距離測定装置。
【請求項８】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して中央が遠方側に突出する凹形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物よりも充分に近接側となるレベルに設定することを特徴とする距離測定装置。
【請求項９】
被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して遠方と近接側の両方に突出する凹凸形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物の凹部と凸部の略中間となるレベルに設定することを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体などの測定対象物との間の距離を、その形状まで含めて測定可能な距離測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は従来の距離測定装置Ａ’のブロック図を示している。この従来装置Ａ’は、受発光の同期用クロック信号ＣＫを発生する同期用クロック信号発生部１と、所定周波数で輝度変調した変調光Ｐｔを同期用クロック信号ＣＫに同期させて周囲に投光する変調光発光部２と、人体などの測定対象物ＴＧで反射した光を受光し、受光した反射光を受光信号に変換して出力する受光部３と、受光信号のうちで同期用クロック信号ＣＫに同期する信号成分、すなわち変調光Ｐｔのうちで測定対象物ＴＧなどに反射して戻る変調光Ｐｔ’の信号成分を復調処理することで測定対象物ＴＧを含めた被写体との間の距離情報を示す画像（距離画像）を求める復調処理部４’とを備えている。
【０００３】
受光部３は、光電変換機能を有する多数の画素部がマトリクス状に配設されてなる二次元の受光素子を有し、受光した光の強度に応じた信号電荷を各画素部から読み出し、読み出した信号電荷を信号処理することで受光信号を得ている。
【０００４】
復調処理部４’は、例えばマイクロコンピュータ並びにメモリ等で構成され、予め与えられるプログラムを実行することによって上記復調処理を行い、受光部３で受光した受光信号から変調光Ｐｔの反射光（変調光Ｐｔ’）に相当する信号成分を抽出して変調光Ｐｔと反射光（変調光Ｐｔ’）の時間差（位相差）に基づいて被写体との間の距離を信号レベルによって表した距離画像を求めている。そして、復調処理部４’において求めた距離画像から測定対象物ＴＧとの間の距離並びにその外形（二次元形状）が測定可能である。なお、復調処理部４’で取得された距離画像は表示装置Ｂに出力されて表示される。
【０００５】
このような従来装置Ａ’は、例えばレンズ等の光学系を用いて受光部３の受光素子に光を集光するように構成され、監視エリア内の侵入者（測定対象物ＴＧ）を監視する監視装置等に利用されている。
【０００６】
図１９は復調処理部４’で取得された距離画像の水平方向１ライン分を示しており、距離が近いほど信号レベルが高くなっている。なお、同図は受光素子の中央に外形が略球面の測定対象物ＴＧが存在している状態を表している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、受光部３では変調光Ｐｔの反射光以外にも自然光や反射外乱光Ｐｎを受光しており（図１８参照）、これらの中に含まれている変調光Ｐｔと同等の成分がノイズ成分となって距離画像に重畳してしまう。例えば、図１９に示すように測定対象物ＴＧの外形を示す半円形の波形の左右にノイズ成分（微少時間にレベルが大きく変動する波形）が重畳することになる。あるいは、受光部３に入射する光量が不足した場合も受光素子の出力レベルが低下してしまうため、結果的に距離画像にノイズ成分が重畳することになる。なお、同図では省略しているが、測定対象物ＴＧの波形にもノイズ成分が重畳する場合もある。
【０００８】
而して、ノイズ成分が重畳した距離画像を表示装置Ｂで表示した場合には非常に見づらい画像となり、しかも、後段の様々なデータ処理の妨げとなる虞があった。また、このようなノイズ成分は受光部３で受光する光量が少ない場合や光量のばらつきが大きい場合に増大することになる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、距離画像に含まれるノイズ成分が除去可能な距離測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が連続する場合に連続する複数の単位領域の中間の単位領域を中心領域とし、連続する複数の単位領域の内で前記中心領域のレベルと当該レベルから所定量を加算又は減算したレベルとの間に収まるレベルを有する複数の単位領域を選別することを特徴とし、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去できる。その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、選別された単位領域には測定対象物の略中心の外形が部分的に含まれており、測定対象物を部分的に検出すればよい場合には処理に要する時間が短縮できる。
【００１１】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、ノイズ成分とみなした単位領域を棄却したままとする第１の処理、棄却した単位領域の距離画像を当該棄却された単位領域に近接し且つレベル変動が前記閾値を超えない他の単位領域の距離画像を用いて補間する第２の処理、棄却した単位領域に近接し且つレベル変動が前記閾値を超えない他の複数の単位領域のレベルの平均値を算出して当該平均値で棄却した単位領域を補間する第３の処理、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が連続する場合に連続する複数の単位領域の中間の単位領域を中心領域とし、連続する複数の単位領域の内で前記中心領域のレベルと当該レベルから所定量を加算又は減算したレベルとの間に収まるレベルを有する複数の単位領域を選別する第４の処理が実行可能であって、外部から与えられる指令に基づいて、隣接する複数の単位領域からなる複数のブロック毎に第１〜第４の処理の何れかを選択して実行することを特徴とし、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、ノイズ成分とみなされた単位領域を棄却したままとする場合には得られない測定対象物の背景についての距離情報を得たければ第２の処理を実行し、補間処理の簡素化が図りたければ第３の処理を実行し、測定対象物を部分的に検出すればよい場合に処理に要する時間を短縮したければ第４の処理を実行するというように、目的や用途などの条件に応じて適切な測定が可能となって使い勝手が向上する。
【００１２】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、ノイズ成分とみなした単位領域を棄却した後の距離画像の各単位領域に対して単位領域の連続方向に微分処理を行うことで測定対象物以外の背景に相当する距離画像を取り除くことを特徴とし、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去できる。その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、測定対象物と背景との境界を明確にすることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像取得手段は、受光素子が具備する複数の画素部が所定数ずつに区切られてなる複数の基準領域を設定し、各基準領域における受光量が所定の基準値を下回る場合には当該基準領域に対応する距離画像の取得処理を行わないことを特徴とし、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去できる。その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、受光量が不足する場合には距離画像の取得処理を行わずに済み、処理に要する時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項５の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像取得手段は、受光素子が具備する複数の画素部が所定数ずつに区切られてなる複数の基準領域を設定し、連続する複数の基準領域における受光量の平均値が所定の基準値を下回る場合には当該複数の基準領域に対応する距離画像の取得処理を行わないことを特徴とし、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去できる。その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、受光量が不足する場合には距離画像の取得処理を行わずに済み、処理に要する時間を短縮することができるとともに、基準領域毎の受光量の変動が激しい場合に変動の激しい領域についてはまとめて距離画像の取得処理対象から外すことができて距離測定の精度が向上する。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、距離画像取得手段は、受光量又はその平均値が所定の基準値を下回らない基準領域に対して、隣接する基準領域間での受光量の変動値が所定の閾値を超える基準領域については距離画像の取得処理を行わないことを特徴とし、受光量が充分であっても受光量が大きく変動する場合には距離測定の信頼性が低下することになるが、隣接する基準領域間での受光量の変動値が所定の閾値を超える基準領域については距離画像の取得処理を行わないことで距離測定の信頼性が向上する。
【００１６】
請求項７の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して中央が近接側に突出する凸形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物よりも充分に遠方となるレベルに設定することを特徴とし、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定することで距離画像に含まれるノイズ成分が除去できる。その結果、均一なレベルに設定されていない範囲にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、測定対象物の外形を明確にすることができる。
【００１７】
請求項８の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して中央が遠方側に突出する凹形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物よりも充分に近接側となるレベルに設定することを特徴とし、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定することで距離画像に含まれるノイズ成分が除去できる。その結果、均一なレベルに設定されていない範囲にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、測定対象物の外形を明確にすることができる。
【００１８】
請求項９の発明は、上記目的を達成するために、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して遠方と近接側の両方に突出する凹凸形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物の凹部と凸部の略中間となるレベルに設定することを特徴とし、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定することで距離画像に含まれるノイズ成分が除去できる。その結果、均一なレベルに設定されていない範囲にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定できる。また、測定対象物の外形を明確にすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施形態を説明する前に、本発明の参考例について説明する。
（参考例１）
図１は本参考例のブロック図を示している。本参考例は、従来例と同様に同期用クロック信号発生部１、変調光発光部２、受光部３並びに復調処理部４を備えており、同期用クロック信号発生部１、変調光発光部２、受光部３及び復調処理部４によって測定対象物を含む被写体の距離画像を取得する距離画像取得手段が構成され、復調処理部４にて距離画像からノイズ成分を除去する距離画像処理手段が構成されている。而して、同期用クロック信号発生部１、変調光発光部２、受光部３及び復調処理部４による距離画像の取得手順は従来例と共通であるから説明を省略し、復調処理部４によって距離画像に含まれるノイズ成分を除去する処理についてのみ説明する。なお、本参考例は監視エリア内の侵入者を監視する監視装置に用いるものであり、測定対象物ＴＧが一人の侵入者（人体）に特定されるものとする。
【００２０】
図２は復調処理部４によるノイズ除去処理を説明するためのフローチャートであり、図３は距離画像の水平方向の信号レベルＬＶ（Ｓｋ）の波形図であって受光素子の中央に外形が略球面の測定対象物ＴＧが存在し且つ測定対象物ＴＧの外形を示す半円形の波形の左右にノイズ成分が重畳している状態を示している。まず、復調処理部４では取得した距離画像をマトリクス状に分割した複数の単位領域Ｓｋ（０≦ｋ≦ｕ）を定義し、各単位領域Ｓｋ内における距離画像の信号レベルＬＶ（Ｓｋ）をメモリに格納する（ステップ１）。なお、本参考例では受光部３が具備する受光素子の隣接する複数の画素部（例えば２×２の合計４個）に対応する領域を単位領域Ｓｋとして定義しているが、これに限定されるものではない。
【００２１】
次に復調処理部４では、各単位領域Ｓｋ内における信号レベルの変動が所定の閾値ＳＨを超えるか否かを判断する（ステップ２）。例えば、図３における区間δに対応する単位領域Ｓｋ内の信号レベルＬＶ（Ｓｋ）を例にとると、この単位領域Ｓｋではノイズ成分が重畳しているために、図４に示すように波形が大きく歪んでいる。復調処理部４は、この単位領域Ｓｋの両端の信号レベルＬＶ（Ｓｋ）1，ＬＶ（Ｓｋ）3と変極点に相当する信号レベルＬＶ（Ｓｋ）2との差分ＬＶ（Ｓｋ）1−ＬＶ（Ｓｋ）2，ＬＶ（Ｓｋ）2−ＬＶ（Ｓｋ）3）を所定の閾値ＳＨと比較し、少なくとも何れか一方の差分が閾値ＳＨを超えている場合、すなわち図４に示すような場合には、その単位領域Ｓｋの距離画像（信号レベルＬＶ（Ｓｋ）1〜ＬＶ（Ｓｋ）3）をノイズ成分とみなして棄却（メモリから消去）する（ステップ３）。また、少なくとも一方の差分が閾値ＳＨを超えない場合には、その単位領域Ｓｋの距離画像がノイズ成分ではないとみなしてメモリにそのまま保存しておく（ステップ４）。そして、全ての単位領域Ｓｋについて上記ステップ２〜ステップ４の処理を実行したか否かを判断し、全ての単位領域Ｓｋについて処理が実行されていなければステップ２に戻る（ステップ５）。而して、全ての単位領域Ｓｋについて上記ステップ２〜ステップ４の処理を実行すればノイズ成分を除去することができ、ノイズ成分を除いた測定対象物ＴＧのみの距離画像が得られる。なお、ノイズ成分とみなされて棄却された単位領域Ｓｋについては信号レベルＬＶ（Ｓｋ）をゼロ（無限遠）としている（図３の点線部分）。
【００２２】
すなわち、本参考例では測定対象物ＴＧが一つであり且つそれが人体であると特定されているため、信号レベルＬＶ（Ｓｋ）の変動が閾値ＳＨを超えなければ、その単位領域Ｓｋが人体のように滑らかな外形を有する測定対象物ＴＧを示すものと一義的に定めることができる。よって、信号レベルＬＶ（Ｓｋ）の変動が閾値ＳＨを超えればノイズ成分とみなして棄却することにより、棄却されずに残った単位領域Ｓｋにて測定対象物ＴＧのみを示す距離画像が得られることになり、測定対象物ＴＧとの間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定可能となる。なお、本参考例では測定対象物ＴＧの外形が近接側に凸の半円形の場合を例示したが、遠方側に凸の半円形や半円形以外の外形が滑らかな任意の形状であっても同様にノイズ成分が除去できるものである。
【００２３】
ところで、本参考例では受光部３に二次元の受光素子を具備しているが、受光部３の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、一次元の受光素子を用いて変調光を走査する構成としてもよい。
【００２４】
（参考例２）
本参考例は、棄却した単位領域Ｓｋの距離画像を当該棄却された単位領域Ｓｋに近接し且つ信号レベルＬＶ（Ｓｋ）の変動が閾値ＳＨを超えない他の単位領域Ｓｋの距離画像を用いて補間する処理を復調処理部４にて実行する点に特徴がある。なお、本参考例の構成は参考例１と同一であるから図示並びに説明は省略する。
【００２５】
以下、図５のフローチャートを参照して本参考例における復調処理部４のノイズ除去処理及び補間処理について説明する。ステップ１〜ステップ５のノイズ除去処理は参考例１と共通であり、本参考例の復調処理部４では、ノイズ成分を除いた測定対象物ＴＧのみの距離画像に対してノイズ成分とみなして棄却された単位領域Ｓｋの距離画像を補間する補間処理（ステップ６）を実行する。
【００２６】
例えば、図６に示すように４つの連続する区間δ１〜δ４に対応する各単位領域Ｓk-1，Ｓｋ，Ｓk+1，Ｓk+2内の信号レベルＬＶ（Ｓｋ）を閾値ＳＨと比較した結果、２つの単位領域Ｓk-1，Ｓk+1の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、残り２つの単位領域Ｓｋ，Ｓk+2の距離画像をノイズ成分とみなさずに残したとする。このような場合、復調処理部４では距離画像が棄却された２つの単位領域Ｓk-1，Ｓk+1に対して、その両端の信号レベルＬＶ（Ｓk-1）1とＬＶ（Ｓk-1）3、ＬＶ（Ｓk+1）1とＬＶ（Ｓk+1）3、すなわちノイズ成分とみなされずに残された２つの単位領域Ｓｋ，Ｓk+2の両端の信号レベルＬＶ（Ｓk-2）2とＬＶ（Ｓｋ）1），ＬＶ（Ｓｋ）2とＬＶ（Ｓk+2）1を結ぶ直線で補間し、信号レベルＬＶ（Ｓk-1）1，ＬＶ（Ｓk-1）3（ＬＶ（Ｓｋ）1），ＬＶ（Ｓｋ）2（ＬＶ（Ｓk+1）1），ＬＶ（Ｓk+1）3（ＬＶ（Ｓk+2）1），ＬＶ（Ｓk+2）2，ＬＶ（Ｓk+2）3を結ぶ波形を単位領域Ｓk-1，Ｓｋ，Ｓk+1，Ｓk+2の距離画像としてメモリに記憶する。
【００２７】
而して、距離画像が棄却された全ての単位領域Ｓｋについて上記補間処理を実行すれば、図７に示すように測定対象物ＴＧの外形を示す半円形の波形と、ノイズ成分が除去された背景を示す波形とからなる距離画像が得られる。その結果、参考例１のようにノイズ成分とみなされた単位領域Ｓｋを棄却したままとする場合には測定対象物ＴＧの背景についての距離情報が得られないが、本参考例では背景の距離情報についての一部の情報が残せるものである。
【００２８】
（参考例３）
本参考例は、参考例２と同様に棄却した単位領域Ｓｋの距離画像を補間する処理を復調処理部４にて実行するものであって、その補間処理として、信号レベルＬＶ（Ｓｋ）の変動が閾値ＳＨを超えない複数の単位領域Ｓｋの信号レベルＬＶ（Ｓｋ）の平均値を算出し、この平均値で棄却した単位領域Ｓｋを補間する点に特徴がある。なお、本参考例の構成も参考例１と同一であるから図示並びに説明は省略する。
【００２９】
以下、本参考例における復調処理部４の補間処理について説明する。但し、距離画像からノイズを除去するノイズ除去処理（図５のステップ１〜ステップ５の処理）は参考例１，２と共通であり、本参考例の復調処理部４では、ノイズ成分を除いた測定対象物ＴＧのみの距離画像に対して、ノイズ成分とみなして棄却された単位領域Ｓｋの補間処理を実行する。
【００３０】
例えば参考例２で例示した場合と同様に、図８に示すように４つの連続する区間δ１〜δ４に対応する各単位領域Ｓk-1，Ｓｋ，Ｓk+1，Ｓk+2内の信号レベルＬＶ（Ｓｋ）を閾値ＳＨと比較した結果、２つの単位領域Ｓk-1，Ｓk+1の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、残り２つの単位領域Ｓｋ，Ｓk+2の距離画像をノイズ成分とみなさずに残したとする。このような場合、復調処理部４ではノイズ成分とみなされずに残された２つの単位領域Ｓｋ，Ｓk+2の信号レベルＬＶ（Ｓｋ）1），ＬＶ（Ｓｋ）3，ＬＶ（Ｓk+2）1〜ＬＶ（Ｓk+2）3の平均値（算術平均値）Ａｖｅを求め、距離画像が棄却された単位領域Ｓk+1及びその両隣の２つの単位領域Ｓk，Ｓk+2の信号レベルＬＶ（Ｓｋ），ＬＶ（Ｓk+1），ＬＶ（Ｓk+2）を平均値Ａｖｅに置き換え、平均値Ａｖｅに置き換えられたこれらの信号レベルＬＶ（Ｓｋ），ＬＶ（Ｓk+1），ＬＶ（Ｓk+2）を結ぶ波形を単位領域Ｓｋ，Ｓk+1，Ｓk+2の距離画像としてメモリに記憶する。
【００３１】
而して、距離画像が棄却された全ての単位領域Ｓｋについて上記補間処理を実行すれば、参考例２と同様に、図９に示すように測定対象物ＴＧの外形を示す半円形の波形と、ノイズ成分が除去された背景を示す波形とからなる距離画像が得られる。しかも、本参考例ではノイズ成分でない信号レベルＬＶ（Ｓｋ）を平均値Ａｖｅで補間しているため、参考例２に比較して背景部分の情報量が低下するものの、全体的に平均化された距離画像が得られるとともに補間処理が簡素化できるという利点がある。
【００３２】
（実施形態１）
本実施形態は、信号レベルの変動が閾値ＳＨを超えない単位領域Ｓｋが連続する場合に連続する複数の単位領域Ｓｋの中間の単位領域を中心領域とし、連続する複数の単位領域Ｓｋの内で中心領域の信号レベルとこの信号レベルから所定量を加算又は減算した信号レベルとの間に収まる信号レベルを有する複数の単位領域Ｓｋを選別する処理を復調処理部４にて実行する点に特徴がある。なお、本実施形態の構成は参考例１と同一であるから図示並びに説明は省略する。
【００３３】
以下、本実施形態における復調処理部４の選別処理について説明する。但し、距離画像からノイズを除去するノイズ除去処理は参考例１と共通であり、本実施形態の復調処理部４では、ノイズ成分を除去する過程で測定対象物ＴＧのみの距離画像に対して以下のような選別処理を実行する。
【００３４】
例えば、図１０に示すように測定対象物ＴＧの外形を示す半円形の波形と、この半円形の波形の左右にノイズ成分が重畳している状態の距離画像を例にとって説明する。復調処理部４では、図１０に示した半円形の部分のように信号レベルＬＶ（Ｓｋ）の変動が閾値ＳＨを超えない多数の単位領域Ｓｋが連続して存在している場合、その連続する単位領域Ｓｋの両端の単位領域Ｓk-m，Ｓk+mの中間の単位領域Ｓｋを中心領域ＣＴと定め、この中心領域ＣＴの信号レベルＬＶ（Ｓｋ）から所定量Ｘを減算（又は加算）した信号レベルＬＶ（Ｓｋ）’を求める。そして、復調処理部４では連続した複数の単位領域Ｓk-m，Ｓk+mの中から、中心領域ＣＴの信号レベルＬＶ（Ｓｋ）と所定量が減算された信号レベルＬＶ（Ｓｋ）’との間に信号レベルが収まる単位領域Ｓk-n〜Ｓk+n（但し、ｎ≦ｍ）を選別し、選別した単位領域Ｓk-n〜Ｓk+nを別途メモリに格納する。
【００３５】
而して、上述のようにして選別された単位領域Ｓk-n〜Ｓk+nには測定対象物ＴＧの略中心の外形が部分的に含まれており、監視装置に利用する場合のように、測定対象物ＴＧを部分的に検出すればよい場合には処理に要する時間が短縮できるという利点がある。
【００３６】
（実施形態２）
本実施形態は、外部から与えられる指令に基づいて、復調処理部４が隣接する複数の単位領域からなる複数のブロック毎に第１〜第４の処理（後述する）の何れかを選択して実行する点に特徴がある。なお、本実施形態の構成は参考例１と同一であるから図示並びに説明は省略する。
【００３７】
本実施形態における復調処理部４は、参考例１で説明したノイズ除去処理（第１の処理）と、参考例２で説明したノイズ除去処理及び補間処理（第２の処理）と、参考例３で説明したノイズ除去処理及び補間処理（第３の処理）と、実施形態１で説明したノイズ除去処理及び選別処理（第４の処理）とが選択的に実行可能である。また、復調処理部４に対しては、複数の単位領域を１つのブロックとして区分するブロック化信号と、ブロック化信号によって区分された各ブロック毎に第１〜第４の処理の何れかを選択する選択信号とが距離測定装置Ａの外部から与えられる。なお、ブロック化信号は、第１〜第４の処理が実行される前に表示装置Ｂで表示された距離画像に対して、例えばオペレータがマウス等の入力手段を用いて所望の範囲を指定することで作成され、選択信号は、例えばオペレータがキーボードやマウス等の入力手段を用いて第１〜第４の処理の何れかを指定することで作成される。
【００３８】
以下、図１１のフローチャートを参照して本実施形態における復調処理部４の処理動作を説明する。但し、第１〜第４の処理については既に参考例１〜３及び実施形態１で説明しているので省略する。
【００３９】
まず、復調処理部４では外部から与えられるブロック化信号及び選択信号を取り込み、選択信号により第１〜第４の処理の何れが選択されているかを判断して、ブロック化信号によって区分されたブロックに含まれる複数の単位領域に対して選択された処理を実行する。そして、全ての単位領域について何れかの処理が実行されるまで上記ステップを繰り返し、全ての単位領域が何れかのブロックとして処理が実行されれば処理を終了する。
【００４０】
例えば、ノイズ成分が多く且つ測定対象物を除く背景の距離情報が特に必要でないようなブロックに対しては第１の処理を実行して背景ごとノイズ成分を除去すればよい。また、背景の距離情報が必要となるブロックに対しては第２の処理を実行して背景の距離情報をある程度残すようにすればよい。あるいは、背景の距離情報を残しつつ処理時間を短縮したければ第３の処理を実行すればよいし、人体のような測定対象物を部分的に捉えるだけでよければ第４の処理を実行すればよい。したがって本実施形態では、目的や用途などの条件に応じて適切な測定が可能となって使い勝手が向上するものである。
【００４１】
ところで、参考例１〜３及び実施形態１，２において、ノイズ成分とみなした単位領域を棄却した後の距離画像の各単位領域に対して単位領域の連続方向に微分処理を行うとともに測定対象物以外の背景に相当する距離画像を取り除く処理を復調処理部４にて実行してもよい。すなわち、復調処理部４にてこのような処理を実行すれば、測定対象物と背景との境界を明確にすることができる。
【００４２】
（実施形態３）
本実施形態は、受光部３で受光する光量が不足する場合には復調処理部４による距離画像取得処理を行わないようにしている点に特徴がある。なお、本実施形態の構成は参考例１と同一であるから図示並びに説明は省略する。
【００４３】
本実施形態における復調処理部４では、受光部３が具備する受光素子の画素部を所定数ずつに区切ってなる複数の基準領域を設定し、各基準領域における受光量（受光部３から出力される受光信号のレベル）が所定の基準値を下回る場合には当該基準領域に対応する距離画像の取得処理を行わない。例えば、各基準領域η１，η２，…における受光量Ｐ１，Ｐ２，…が図１２に示すように分布している場合を例示して説明すると、復調処理部４は各受光量Ｐ１，…を所定の基準値αと比較し、受光量Ｐ２，Ｐ５が基準値αを下回る基準領域η２，η５については距離画像取得処理を行わず、受光量Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，…が基準値αを下回らない基準領域η１，η３，η４，…についてのみ距離画像取得処理を行う。そして、距離画像を取得した後は復調処理部４にて参考例１〜３及び実施形態１，２で説明した何れかの処理（ノイズ除去処理、補間処理、選別処理）を実行する。但し、基準値αの値は測定環境や測定対象物等に応じて適宜設定すればよい。
【００４４】
而して、受光部３で受光する光量が不足していれば測定対象物ＴＧとの間の距離情報が正確には得られないことから、本実施形態では受光部３で受光する光量が不足する場合には復調処理部４による距離画像取得処理を行わないようにすることで距離画像取得処理に要する時間を短縮することができるものである。
【００４５】
（実施形態４）
本実施形態は、実施形態３と同様に受光部３で受光する光量が不足する場合には復調処理部４による距離画像取得処理を行わないものであって、連続する複数の基準領域における受光量の平均値が所定の基準値を下回る場合に光量が不足していると判断し、当該機純量域に対しては復調処理部４による距離画像取得処理を行わない点に特徴がある。なお、本実施形態の構成も参考例１と同一であるから図示並びに説明は省略する。
【００４６】
復調処理部４では、例えば図１３に示すように基準領域η１〜η３を区間Ｋ１、基準領域η３〜η６を区間Ｋ２、基準領域η６，η７を区間Ｋ３とし、各区間Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における受光量Ｐ１，Ｐ２，…の算術平均を、区間Ｋ１の平均値ＭＮ１＝（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）／３、区間Ｋ２の平均値ＭＮ２＝（Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５＋Ｐ６）／４、区間Ｋ３の平均値ＭＮ３＝（Ｐ６＋Ｐ７）／２のようにして求める。一方、復調処理部４には区間Ｋ１〜Ｋ３に含まれる基準領域η１，…の個数に応じた基準値、すなわち３個用の基準値α１、４個用の基準値α２、２個用の基準値α３が予め設定されており、区間Ｋ１の平均値ＭＮ１と基準値α１、区間Ｋ２の平均値ＭＮ２と基準値α２、区間Ｋ３の平均値ＭＮ３と基準値α３をそれぞれ比較し、基準値α１〜α３を下回る区間Ｋ１，…に含まれる基準領域η１，…については距離画像取得処理を行わず、基準値α１〜α３を下回らない区間Ｋ１，…に含まれる基準領域η１，…についてのみ距離画像取得処理を行う。そして、距離画像を取得した後は復調処理部４にて参考例１〜３及び実施形態１，２で説明した何れかの処理（ノイズ除去処理、補間処理、選別処理）を実行する。但し、基準値α１〜α３の値は測定環境や測定対象物等に応じて適宜設定すればよい。
【００４７】
このような処理を復調処理部４にて行えば、個々の基準領域η１，…について基準値αとの比較を行う実施形態３に比較して距離画像取得処理に要する時間をさらに短縮することができる。しかも、基準領域η１，…毎の受光量の変動が激しい場合に変動の激しい領域についてはまとめて距離画像の取得処理対象から外すことができるため、距離測定の精度が向上するという利点がある。
【００４８】
（実施形態５）
ところで、実施形態３又は実施形態４で説明した処理を行うことで充分な受光量の距離画像が得られるが、受光量が充分であっても受光量が大きく変動する場合、例えば受光部３による受光範囲内に光源が存在するような場合、やはり距離測定の信頼性が低下することになる。
【００４９】
そこて、本実施形態では、受光量又はその平均値が所定の基準値を下回らない基準領域に対して、隣接する基準領域間での受光量の変動値が所定の閾値を超える基準領域については復調処理部４による距離画像取得処理を行わないようにしている。
【００５０】
例えば、図１４に示すように基準領域η１〜η７の受光量Ｐ１〜Ｐ７が閾値αを超えている場合、復調処理部４では隣接する基準領域η１とη２，η２とη３，…の受光量の変動値（差分）Ｐ１−Ｐ２，Ｐ２−Ｐ３，…を求め、変動値が所定の閾値βを超える受光量Ｐ３〜Ｐ７については距離画像取得処理を行わないものである。
【００５１】
而して、隣接する基準領域間での受光量の変動値が閾値βを超える基準領域については復調処理部４による距離画像の取得処理を行わないようにしているため、距離測定の信頼性を向上することが可能となる。但し、閾値βの値は測定環境や測定対象物等に応じて適宜設定すればよい。
【００５２】
（実施形態６）
本実施形態は、取得した距離画像の信号レベルの変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした範囲を均一な信号レベルに設定する処理を復調処理部４にて実行する点に特徴がある。
【００５３】
ここで、参考例１で例示した図３の波形図、すなわち、受光素子の中央に外形が略球面の測定対象物ＴＧが存在し且つ測定対象物ＴＧの外形を示す半円形の波形の左右にノイズ成分が重畳している状態を示す距離画像の水平方向の信号レベルの波形図を参照して復調処理部４のノイズ除去処理の動作を説明する。まず、復調処理部４では、前記範囲として参考例１で説明した単位領域を定義し、各単位領域内における距離画像の信号レベルをメモリに格納し、各単位領域内における信号レベルの変動が所定の閾値を超えるか否かを判断する。そして、復調処理部４では、各単位領域内における信号レベルの変動が閾値を超えていればノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした全ての単位領域の信号レベルを別のメモリ（あるいは同じメモリの他の領域）に格納するとともに元のメモリに格納されていた信号レベルを所定のデフォルト値に置き換える。
【００５４】
ここで、本実施形態では参考例１と同様に、測定対象物ＴＧが一つであり且つそれが人体であると特定されているため、信号レベルの変動が閾値を超えなければ、その単位領域が人体のように滑らかな外形を有する測定対象物ＴＧを示すものと一義的に定めることができる。よって、信号レベルの変動が閾値を超えればノイズ成分とみなして信号レベルをデフォルト値に置き換えることにより、デフォルト値に置き換えられずに残った単位領域にて測定対象物ＴＧのみを示す距離画像が得られることになり、測定対象物ＴＧとの間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定可能となる。例えば、図１５に示すようにノイズ成分とみなされなかった単位領域の信号レベルから得られる測定対象物ＴＧの外形が上に凸の場合、すなわち測定対象物ＴＧがその両端に対して中央の距離が短い外形である場合、デフォルト値Ｄとしてはゼロ（無限遠）に近い値とする。また、図１６に示すように測定対象物ＴＧの外形が上に凹（下に凸）の場合、すなわち測定対象物ＴＧがその両端に対して中央の距離が長い外形である場合には、デフォルト値Ｄとして測定対象物ＴＧの両端の信号レベルよりも充分に大きい値（例えば、測定距離の近接限界に近い値）とすればよい。さらに、図１７に示すように測定対象物ＴＧの端部に対して遠方と近接側の両方に突出する凹凸形状の外形である場合には、デフォルト値Ｄとして測定対象物ＴＧの凹部（図１７における極小値ＬＶmin）と凸部（図１７における極大値ＬＶmax）の中間値、すなわちＤ＝（ＬＶmax＋ＬＶmin）／２で求められる値とすればよい。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が連続する場合に連続する複数の単位領域の中間の単位領域を中心領域とし、連続する複数の単位領域の内で前記中心領域のレベルと当該レベルから所定量を加算又は減算したレベルとの間に収まるレベルを有する複数の単位領域を選別するので、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、しかも、選別された単位領域には測定対象物の略中心の外形が部分的に含まれており、測定対象物を部分的に検出すればよい場合には処理に要する時間が短縮できるという効果がある。
【００５６】
請求項２の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、ノイズ成分とみなした単位領域を棄却したままとする第１の処理、棄却した単位領域の距離画像を当該棄却された単位領域に近接し且つレベル変動が前記閾値を超えない他の単位領域の距離画像を用いて補間する第２の処理、棄却した単位領域に近接し且つレベル変動が前記閾値を超えない他の複数の単位領域のレベルの平均値を算出して当該平均値で棄却した単位領域を補間する第３の処理、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が連続する場合に連続する複数の単位領域の中間の単位領域を中心領域とし、連続する複数の単位領域の内で前記中心領域のレベルと当該レベルから所定量を加算又は減算したレベルとの間に収まるレベルを有する複数の単位領域を選別する第４の処理が実行可能であって、外部から与えられる指令に基づいて、隣接する複数の単位領域からなる複数のブロック毎に第１〜第４の処理の何れかを選択して実行するので、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、また、ノイズ成分とみなされた単位領域を棄却したままとする場合には得られない測定対象物の背景についての距離情報を得たければ第２の処理を実行し、補間処理の簡素化が図りたければ第３の処理を実行し、測定対象物を部分的に検出すればよい場合に処理に要する時間を短縮したければ第４の処理を実行するというように、目的や用途などの条件に応じて適切な測定が可能となって使い勝手が向上するという効果がある。
【００５７】
請求項３の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、ノイズ成分とみなした単位領域を棄却した後の距離画像の各単位領域に対して単位領域の連続方向に微分処理を行うことで測定対象物以外の背景に相当する距離画像を取り除くので、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、しかも、測定対象物と背景との境界を明確にすることができるという効果がある。
【００５８】
請求項４の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像取得手段は、受光素子が具備する複数の画素部が所定数ずつに区切られてなる複数の基準領域を設定し、各基準領域における受光量が所定の基準値を下回る場合には当該基準領域に対応する距離画像の取得処理を行わないので、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、しかも、受光量が不足する場合には距離画像の取得処理を行わずに済み、処理に要する時間を短縮することができるという効果がある。
【００５９】
請求項５の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像を多数の単位領域に区切り、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却し、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域のみを距離画像として残す距離画像処理手段とを備え、距離画像取得手段は、受光素子が具備する複数の画素部が所定数ずつに区切られてなる複数の基準領域を設定し、連続する複数の基準領域における受光量の平均値が所定の基準値を下回る場合には当該複数の基準領域に対応する距離画像の取得処理を行わないので、各単位領域内における距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える場合に当該単位領域の距離画像をノイズ成分とみなして棄却することによって距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、その結果、レベル変動が前記閾値を超えない単位領域が残った距離画像にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、しかも、受光量が不足する場合には距離画像の取得処理を行わずに済み、処理に要する時間を短縮することができるとともに、基準領域毎の受光量の変動が激しい場合に変動の激しい領域についてはまとめて距離画像の取得処理対象から外すことができて距離測定の精度が向上するという効果がある。
【００６０】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、距離画像取得手段は、受光量又はその平均値が所定の基準値を下回らない基準領域に対して、隣接する基準領域間での受光量の変動値が所定の閾値を超える基準領域については距離画像の取得処理を行わないので、受光量が充分であっても受光量が大きく変動する場合には距離測定の信頼性が低下することになるが、隣接する基準領域間での受光量の変動値が所定の閾値を超える基準領域については距離画像の取得処理を行わないことで距離測定の信頼性が向上するという効果がある。
【００６１】
請求項７の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して中央が近接側に突出する凸形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物よりも充分に遠方となるレベルに設定するので、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定することで距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、均一なレベルに設定されていない範囲にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、しかも、測定対象物の外形を明確にすることができるという効果がある。
【００６２】
請求項８の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して中央が遠方側に突出する凹形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物よりも充分に近接側となるレベルに設定するので、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定することで距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、均一なレベルに設定されていない範囲にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、しかも、測定対象物の外形を明確にすることができるという効果がある。
【００６３】
請求項９の発明は、被写体との間の距離情報を示す距離画像を取得し、距離画像から測定対象物との間の距離並びにその外形を測定する距離測定装置において、被写体に照射した光の反射光を受光素子で受光して被写体との間の距離に応じてレベルが変化する距離画像を取得する距離画像取得手段と、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定する距離画像処理手段とを備え、距離画像処理手段は、距離画像のレベル変動が閾値を超えない範囲を測定対象物の外形を示す距離情報と判断し、当該測定対象物の端部に対して遠方と近接側の両方に突出する凹凸形状である場合にはノイズ成分とみなした前記範囲を測定対象物の凹部と凸部の略中間となるレベルに設定するので、取得した距離画像のレベル変動が所定の閾値を超える範囲をノイズ成分とみなし、ノイズ成分とみなした前記範囲を均一なレベルに設定することで距離画像に含まれるノイズ成分が除去でき、均一なレベルに設定されていない範囲にはノイズ成分がほとんどなく、測定対象物との間の距離やその外形がノイズの影響を受けずに精度良く測定でき、しかも、測定対象物の外形を明確にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１を示すブロック図である。
【図２】同上の動作説明用のフローチャートである。
【図３】同上の動作説明用の波形図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】本発明の参考例２の動作説明用のフローチャートである。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】同上の動作説明用の波形図である。
【図８】本発明の参考例３の動作説明図である。
【図９】同上の動作説明用の波形図である。
【図１０】本発明の実施形態１の動作説明用の波形図である。
【図１１】本発明の実施形態２の動作説明用のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図１３】本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図１４】本発明の実施形態５の動作説明図である。
【図１５】本発明の実施形態６の動作説明用の波形図である。
【図１６】同上の動作説明用の波形図である。
【図１７】同上の動作説明用の波形図である。
【図１８】従来例を示すブロック図である。
【図１９】同上の動作説明用の波形図である。
【符号の説明】
１ 同期用クロック信号発生部
２ 変調光発光部
３ 受光部
４ 復調処理部
【図１】
0004644958.tif 000002
【図２】
0004644958.tif 000003
【図３】
0004644958.tif 000004
【図４】
0004644958.tif 000005
【図５】
0004644958.tif 000006
【図６】
0004644958.tif 000007
【図７】
0004644958.tif 000008
【図８】
0004644958.tif 000009
【図９】
0004644958.tif 000010
【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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