(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを上記画像の行又は列ごとに積分することにより、上記行又は列ごとの積分データを生成して出力する積分データ生成手段と、
上記積分データ生成手段の出力に基づいて上記画像を２分割した際に、分割された上記画像の各領域における画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する境界検出手段と
を具えることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】
上記境界検出手段の検出結果に基づいて上記境界との位置関係を検出する境界位置検出手段
を具えることを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項３】
上記境界検出手段の検出結果に基づいて上記境界との位置関係を検出する境界位置検出手段と、
上記境界位置検出手段の検出結果に基づいて上記撮影手段の撮影方向を制御する撮影方向制御手段と
を具えることを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項４】
上記境界検出手段は、
上記分割された画像の各領域における画素平均の差が所定のしきい値を越え、かつ上記画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項５】
撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを上記画像の行又は列ごとに積分することにより、上記行又は列ごとの積分データを生成する積分データ生成ステツプと、
上記積分データ生成ステツプにおいて生成された上記行又は列ごとの積分データに基づいて上記画像を２分割した際に、分割された上記画像の各領域における画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する境界検出ステツプと
を具えることを特徴とする障害物検出方法。
【請求項６】
上記境界検出ステツプの検出結果に基づいて上記境界との位置関係を検出する境界位置検出ステツプ
を具えることを特徴とする請求項５に記載の障害物検出方法。
【請求項７】
上記境界検出ステツプの検出結果に基づいて上記境界との位置関係を検出する境界位置検出ステツプと、
上記境界位置検出ステツプの検出結果に基づいて上記撮影手段の撮影方向を制御する撮影方向制御ステツプと
を具えることを特徴とする請求項５に記載の障害物検出方法。
【請求項８】
上記境界検出ステツプは、
上記分割された画像の各領域における画素平均の差が所定のしきい値を越え、かつ上記画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する
ことを特徴とする請求項５に記載の障害物検出方法。
【請求項９】
駆動手段の出力に基づいて移動する移動装置において、
撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを行又は列ごとに積分することにより、上記行又は列ごとの積分データを生成して出力する積分データ生成手段と、
上記積分データ生成手段の出力に基づいて上記画像を２分割した際に、分割された上記画像の各領域における画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する境界検出手段と、
上境界検出手段の検出結果に基づいて上記境界との位置関係を検出する境界位置検出手段と、
上記境界位置検出手段の検出結果に基づいて上記駆動手段を制御する制御手段と
を具えることを特徴とする移動装置。
【請求項１０】
上記境界検出手段は、
上記分割された上記画像の各領域における画素平均の差が所定のしきい値を越え、かつ上記画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する
ことを特徴とする請求項９に記載の移動装置。
【請求項１１】
上記境界位置検出手段の検出結果に基づいて上記撮影手段の撮影方向を制御する撮影方向制御手段
を具えることを特徴とする請求項９に記載の移動装置。
【請求項１２】
駆動手段の出力に基づいて移動する移動装置の移動方向を制御する移動方法において、
撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを行又は列ごとに積分することにより、上記行又は列ごとの積分データを生成する積分データ生成ステツプと、
上記積分データ生成ステツプにおいて生成された上記行又は列ごとの積分データに基づいて上記画像を２分割した際に、分割された上記画像の各領域における画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する境界検出ステツプと、
上記境界検出ステツプの検出結果に基づいて上記境界との位置関係を検出する境界位置検出ステツプと、
上記境界位置検出ステツプの検出結果に基づいて上記駆動手段を制御する制御ステツプと
を具えることを特徴とする移動方法。
【請求項１３】
上記境界検出ステツプは、
上記分割された上記画像の各領域における画素平均の差が所定のしきい値を越え、かつ上記画素平均の差が最大となる上記行又は列を検出し、当該行又は列を障害物との境界として検出する
ことを特徴とする請求項１２に記載の移動方法。
【請求項１４】
上記境界位置検出ステツプの検出結果に基づいて上記撮影手段の撮影方向を制御する撮影方向制御ステツプ
を具えることを特徴とする請求項１２に記載の移動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
発明の属する技術分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
発明の実施の形態（図１〜図５）
発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は障害物検出装置、障害物検出方法、移動装置及び移動方法に関し、例えばロボツト装置等の移動装置において障害物を検出して当該障害物への衝突を回避するための障害物検出装置、障害物検出方法、移動装置及び移動方法に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、この種の障害物検出装置として、超音波を障害物に投射し、障害物からの反射波を超音波検出手段によつて検出するまでの時間を測定することにより、障害物までの距離を測定するものがある。
またこの種の障害物検出装置として、対象物に光を照射することにより発生する対象物の影の大きさ、撮影体によつて撮影した対象物の像の大きさ、対象物の像の先端と影の像の先端とを結ぶ距離及び対象物の影と像とのなす角度を算出し、これら算出結果のいずれか２つ以上の要素から撮影体と対象物との水平距離を算出することにより、障害物までの距離を測定するものが提案されている（特願平1-245264号（特開平3-109612号））。
【０００４】
またこの種の障害物検出装置として、レーザ光投射器から投射した被測定体のスポツトを２台のＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラで撮影して被測定体のスポツトの位置を求める処理を連続して行う（すなわち画像の差を求める）ことにより、障害物の位置を算出するものが提案されている（特願平4-291150号（特開平6-137828号））。さらにこの種の障害物検出装置として、障害物が存在する場合と障害物が存在しない場合のレーザによるパターンの差を検出することにより障害物の位置を検出するものが提案されている（特願平6-42436 号（特開平7-253319号））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが超音波の反射波を利用する方法では、障害物の素材や障害物の表面形状等によつて超音波の反射率が異なるため、障害物を精度よく検出することができず、この種の障害物検出装置をロボツト装置等の移動装置に適用した場合、移動装置が障害物に衝突するおそれがあつた。また障害物の形状や色などの情報を得ることができないため、例えばロボツト装置等でゲームを行う場合において、相手を色や形状で識別する必要がある場合、この種のロボツト装置に適用することができないおそれがあつた。
【０００６】
また光を対象物に照射して対象物の影を利用する方法では、影を観察できない障害物（例えば壁）を検出することができず、障害物検出装置としては実用上未だ不十分であつた。
また被測定体のスポツトを２台のＣＣＤカメラで撮影して被測定体のスポツトの位置を求める方法では、ＣＣＤカメラを２台必要とするため、障害物検出装置が大型化し、しかもこの主の障害物検出装置を上述のロボツト装置に適用した場合には、ロボツト装置が大型化して動きが鈍るおそれがあつた。
さらにレーザによるパターンの差を用いる方法では、障害物との位置関係を精度良く検出することができないおそれがあつた。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で障害物を精度良く検出することのできる障害物検出装置、障害物検出方法、障害物検出装置を適用した移動装置及び障害物検出方法を適用した移動方法を提案しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを画像の行又は列ごとに積分することにより、行又は列ごとの積分データを生成し、当該画像を２分割した際に、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列を障害物との境界として検出するようにした。
障害物が存在する場合、障害物との境界は、行又は列ごとの積分データに基づいて画像を２分割した際、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列として検出される。
【０００９】
また本発明は、撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを行又は列ごとに積分することにより、行又は列ごとの積分データを生成し、これら行又は列ごとの積分データに基づいて画像を２分割した際に、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列を障害物との境界として検出し、当該検出結果に基づいて境界との位置関係を検出し、当該検出結果に基づいて駆動手段を制御するようにした。
障害物が存在する場合、障害物との境界は、行又は列ごとの積分データに基づいて画像を２分割した際、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列として検出される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【００１１】
図１において、１は全体として本発明の障害物検出装置を適用した台車型の移動装置を示し、この移動装置１は、障害物検出装置２の制御に基づいて台車３が駆動されることにより移動し、障害物への衝突やテーブルからの落下を未然に防止し得るようになされている。
【００１２】
障害物検出装置２は、撮像手段として台車３上に設けられたＣＣＤカメラ４で撮像した映像を撮像信号Ｓ１として演算装置５に取り込む。演算装置５は、撮像信号Ｓ１に基づいて、台車３の進行方向を制御する進行方向制御信号Ｓ２を、台車３の車輪３Ａを駆動するモータ３Ｂに送出する。
台車３はモータ３Ｂによつて各車輪３Ａの方向を進行方向制御信号Ｓ２に応じた方向に制御し、これにより移動装置１の進行方向を進行方向制御信号Ｓ２に応じた方向に制御する。
【００１３】
また演算装置５は、撮像信号Ｓ１に基づいて、ＣＣＤカメラ４の上下方向における撮影方向を制御する撮影方向制御信号Ｓ３を、撮影方向制御手段としてＣＣＤカメラ４に設けられたチルタ５に送出する。チルタ５はＣＣＤカメラ４の撮影方向を撮影方向制御信号Ｓ３に応じた方向に制御する。
ＣＣＤカメラ４は、光源としてＣＣＤカメラ４に設けられたＬＥＤ（Light Emitting Diode）６から照射される赤色光によつて照射される方向における被写体を撮像する。このＬＥＤ６は演算装置４からの制御信号Ｓ４に基づいて赤色光を間欠的に出射する。
【００１４】
ここで実際上、図２に示すように、演算装置５は、ＣＣＤカメラ４から供給される撮像像号Ｓ１をＹ／Ｃ分離回路７で受け、このＹ／Ｃ分離回路７において、撮像信号Ｓ１から１フレーム分の画像に応じた輝度信号Ｙ、色差信号Ｙ−Ｒ（以下、これを色差信号Ｒと呼ぶ）及び色差信号Ｂ−Ｙ（以下、これを色差信号Ｂと呼ぶ）を生成し、輝度信号Ｙをアナログデイジタル（Ａ／Ｄ）変換回路８を介して輝度データＤＹとして送出すると共に、色差信号Ｒ及びＢをＡ／Ｄ変換回路９を介して色差データＤＲ及び色差データＤＢとして送出する。
【００１５】
輝度データＤＹは、マイクロコンピユータ（以下、これをマイコンと呼ぶ）１０から送出されるコントロール信号Ｓ５に基づいて記憶手段としてのメモリ１１に格納され、色差データＤＲ及びＤＢは、マイコン１０から送出されるコントロール信号Ｓ５に基づいて記憶手段としてのメモリ１２の記憶領域に格納される。
【００１６】
マイコン１０は、アドレス信号Ｓ６をそれぞれメモリ１１及び１２に送出することによりメモリ１１及び１２とマイコン１０との間のバスを開放させた後、コントロール信号Ｓ５をメモリ１１及び１２に送出することにより、メモリ１１及び１２から輝度データＤＹと色差データＤＲ及びＤＢとを読み込む。
【００１７】
マイコン１０は、これら輝度データＤＹと色差データＤＲ及びＤＢとにそれぞれラベル「ａ」、ラベル「ｂ」又はラベル「ｃ」の識別子を付した後、アドレス信号Ｓ６を記憶手段としての主記憶回路１３に送出することによりマイコン１０と主記憶回路１３との間のバスを開放させ、コントロール信号Ｓ５を主記憶回路１３に送出することにより主記憶回路１３に輝度画像データＹａ、Ｙｂ又はＹｃ、色差画像データＲａ、Ｒｂ又はＲｃ、及び色差画像データＢａ、Ｂｂ又はＢｃとして格納する。
【００１８】
またマイコン１０は、ラベル「ａ」、ラベル「ｂ」及びラベル「ｃ」が付された３フレーム分の画像に応じた輝度データＹａ、Ｙｂ及びＹｃと、色差データＲａ、Ｒｂ及びＲｃと、色差データＢａ、Ｂｂ及びＢｃとを主記憶回路１３に格納すると、これら３フレーム分の輝度データＹａ、Ｙｂ及びＹｃと、色差データＲａ、Ｒｂ及びＲｃと、色差データＢａ、Ｂｂ及びＢｃとに基づいて、後述するように、例えば障害物の有無及び障害物と床の境界又はテーブルと床の境界を検出する処理（以下、これを障害物検出処理と呼ぶ）を行う。
【００１９】
この後、マイコン１０は、アドレス信号Ｓ６を入出力（Ｉ／Ｏ）制御回路１４に送出することによりマイコン１０とＩ／Ｏ制御回路１４との間のバスを開放させて、障害物検出処理の結果に応じた進行方向制御信号Ｓ２及び撮影方向制御信号Ｓ３をＩ／Ｏ制御回路１４を介してそれぞれモータ３Ｂ及びチルタ５に送出することにより、台車３の進行方向及びＣＣＤカメラ４の撮影方向を制御する。
またマイコン１０は、制御信号Ｓ４をＩ／Ｏ制御回路１４を介してＬＥＤ６に送出することにより、ＬＥＤ６から出射される赤色光の点滅を制御する。
【００２０】
さらにマイコン１０は、障害物検出処理を行つてモータ３Ｂ及びチルタ５の制御を終了すると、主記憶回路１３に格納されている輝度データＹｃ、色差データＲｃ及び色差データＢｃのラベルをラベル「ａ」に付け替えると共に、新たに２フレーム分の画像に応じた輝度データＤＹ、色差画像データＤＲ及び色差画像データＤＢを得、それぞれ時間順にラベル「ｂ」及び「ｃ」を付して輝度画像データＹｂ、色差画像データＲｂ及び色差画像データＢｂ、及び輝度画像データＹｃ、色差画像データＲｃ及び色差画像データＢｃとして主記憶回路１３に格納する。すなわちマイコン１０は、それぞれラベル「ａ」、ラベル「ｂ」及びラベル「ｃ」が付された３フレーム分の輝度データＤＹ、色差データＤＲ及び色差データＤＢに基づいて台車３の進行方向及びＣＣＤカメラ４の撮影方向を制御するようになされている。
【００２１】
ここで移動装置１における障害物検出手順及び移動手順を図３及び図４に示すフローチヤートを用いて説明する。
まずマイコン１０は、ステツプＳＰ１より障害物検出手順及び移動手順を開始し、ステツプＳＰ２においてＬＥＤ６に制御信号Ｓ４を送出することによりＬＥＤ６をオフする。
【００２２】
続いてマイコン１０は、ステツプＳＰ３において、第１の画像としてＬＥＤ６消灯時における１フレーム分の画像に応じた輝度データＤＹと、色差データＤＲ及び色差データＤＢとがそれぞれメモリ１１及びメモリ１２に格納されるまで待機する。マイコン１０は、１フレーム分の画像に応じた輝度データＤＹと、色差データＤＲ及びＤＢとがそれぞれメモリ１１及びメモリ１２に格納されたことを確認すると、ステツプＳＰ４において、メモリ１１及び１２からこれら輝度データＤＹと色差データＤＲ及びＤＢとを取り込み、これら輝度データＤＹ、色差データＤＲ及びＤＢにラベル「ａ」を付した後、輝度画像データＹａ、色差画像データＲａ及びＢａとして主記憶回路１３に格納する。
【００２３】
次いでマイコン１０は、ステツプＳＰ５において、ＬＥＤ６に制御信号Ｓ４を送出することによりＬＥＤ６をオンし、ステツプＳＰ６において、第２の画像としてＬＥＤ６点灯時における１フレーム分の画像に応じた輝度データＤＹと色差データＤＲ及びＤＢとがそれぞれメモリ１１及びメモリ１２に格納されるまで待機する。
マイコン１０は、１フレーム分の画像に応じた輝度データＤＹと色差データＤＲ及びＤＢとがそれぞれメモリ１１及びメモリ１２に格納されたことを確認すると、ステツプＳＰ７において、メモリ１１及び１２からこれら輝度データＤＹと色差データＤＲ及びＤＢとを取り込み、輝度データＤＹ、色差データＤＲ及びＤＢにラベル「ｂ」を付した後、輝度画像データＹｂ、色差画像データＲｂ及び色差画像データＢｂとして主記憶回路１３に格納する。
【００２４】
次いでマイコン１０は、ステツプＳＰ８においてＬＥＤ６に制御信号Ｓ４を送出することによりＬＥＤ６をオフし、ステツプＳＰ９において、第３の画像としてＬＥＤ６消灯時における１フレーム分の画像に応じた輝度データＤＹと、色差データＤＲ及びＤＢとがそれぞれメモリ１１及び１２に格納されるまで待機する。
マイコン１０は、１フレーム分の画像に応じた輝度データＤＹと、色差データＤＲ及びＤＢとがそれぞれメモリ１１及びメモリ１２に格納されたことを確認すると、ステツプＳＰ１０においてメモリ１１及び１２からこれら輝度データＤＹ、色差データＤＲ及びＤＢを取り込み、輝度データＤＹ、色差データＤＲ及びＤＢにラベル「ｃ」を付した後、輝度画像データＹｃ、色差画像データＲｃ及びＢｃとして主記憶回路１３に格納する。
【００２５】
続いてマイコン１０は、ステツプＳＰ１１において、輝度画像データＹａ、Ｙｂ及びＹｃ、色差画像データＲａ、Ｒｂ及びＲｃ、及び色差画像データＢａ、Ｂｂ及びＢｃに対して平滑化フイルタを用いてフイルタ処理を施すことによりノイズの影響を低減する。その後、マイコン１０は、領域検出手段として、輝度画像データＹａと輝度画像データＹｃとを用いて、各画素における輝度レベルの変化を演算すると共に、色差画像データＲａとＲｃとを用いて、各画素におけるＬＥＤ６の光の色に応じた赤色の色レベルの変化を演算し、輝度レベルの差分の絶対値が、第１の輝度しきい値として予め設定したしきい値Ｔ１以下であり、かつ色レベルの差分の絶対値が、第１の色しきい値として予め設定したしきい値Ｔ２以下である画素Ｐを検出する。
【００２６】
ここでこのステツプＳＰ１１においては、ＬＥＤ６消灯時に取り込んだ時間的に異なる２つの画像を用いて、第１の輝度しきい値Ｔ１以下であり、かつ第１の色しきい値Ｔ２以下である画素Ｐを検出しているので、障害物等の停止している物体と、移動している物体とを精度良く識別することができる。
【００２７】
続いてマイコン１０は、障害物検出手段として、ステツプＳＰ１２に進んで、ＬＥＤ６点灯時に取り込んだ色差画像データＲｂを用いて各画素ＰにおけるＬＥＤ６の反射光の有無を検出する。すなわち色差画像データＲａ、Ｒｂ及びＲｃの画素値をそれぞれｒａ、ｒｂ及びｒｃで表すと、マイコン１０は、各画素Ｐについて、当該各画素Ｐの画素値が第２の色しきい値として設定された次式（１）
【数１】
0003781217.tif 000002
を満たすか否かを演算することにより（１）式を満たす画素Ｐ（以下、これを画素Ｑと呼ぶ）を算出し、演算手段として画素Ｑの数Ｎをカウントする。すなわち画素Ｐの画素値が（１）式を満たす場合には、当該画素Ｐが障害物に反射した光を受けていると判断し、障害物の一部であると判断して画素Ｑの数Ｎを求める。従つてこの移動装置１は、ステツプＳＰ１１及び１２における処理を行うことによつて、進行方向における障害物を検出するようになされている。
【００２８】
続いてマイコン１０は、積分データ生成手段として、ステツプＳＰ１３において、輝度画像データＹｃに基づいて、画像の各画素における輝度データを各行（すなわち画像の水平方向）毎に積分することにより、各行毎の積分データ（１次元データ）Ｉを作成する。すなわちマイコン１０は、例えば画像が水平方向にｋ個の画素、垂直方向にｌ個の画素で構成されている場合、行ｊに関してｋ画素分積分することにより、積分データＩ（ｊ）を生成する。
【００２９】
次いでマイコン１０は、境界検出手段として、ステツプＳＰ１４において、ステツプＳＰ１３において生成した各行毎の積分データＩに基づいて、画像を２値化できる分割点、すなわち画像を水平方向に２分割した際に、分割された各領域における画素平均の差が予め設定したしきい値Ｔ３より大きく、かつ最大となる行の位置Ｘを障害物とテーブル（又は床）の境界又はテーブルと床の境界として検出する。
【００３０】
すなわちマイコン１０は、画像内のある行ｍでの評価値Ｅ（ｍ）を次式（２）
【数２】
0003781217.tif 000003
で表し、この（２）式を用いて得られるｌ個分の評価値Ｅ（ｍ）のうち、しきい値Ｔ３より大きく、かつ最大となる行の位置Ｘを障害物とテーブル（又は床）との境界又はテーブルと床との境界として検出するようになされている。
【００３１】
ここでステツプＳＰ１４において検出した境界がテーブル又は床の模様であることが考えられる。しかしながらステツプＳＰ１４において検出した境界がテーブル又は床の模様である場合、ＣＣＤカメラ４で撮像した画像にはＬＥＤ６の反射光を受けた画素が存在するのに対して、検出した境界がテーブルと床との境界の場合には、ＬＥＤ６の反射光を受けることはないので、次の局面で得られるＬＥＤ６点灯時に取り込んだ画像に基づいてＬＥＤ６の反射光を受けた画素の有無を検出することにより、テーブル又は床の模様をテーブルと床との境界として検出することを防止することができる。
【００３２】
続いてマイコン１０は、障害物位置検出手段としてステツプＳＰ１５において、ステツプＳＰ１２で得た画素Ｑの数Ｎが予め設定したしきい値Ｔ４より多いか否かを判定し、ステツプＳＰ１５において肯定結果を得ると、マイコン１０は、制御手段として、このまま台車３を直進させた場合、移動装置１が障害物に衝突すると判断してステツプＳＰ１６に進む。すなわちマイコン１０は、このステツプＳＰ１２で画像Ｑの数Ｎ、すわなちＬＥＤ６の反射光を受けた領域の面積の変化として障害物と移動装置１との位置関係を検出し、しきい値Ｔ４を基準に判断して移動装置１が障害物に衝突することを未然に防止するようになされている。
【００３３】
マイコン１０は、制御手段として、ステツプＳＰ１６において、モータ３Ｂに進行方向制御信号Ｓ２を送出することにより、当該進行方向制御信号Ｓ２に応じた方向に台車３を方向転換させた後、ステツプＳＰ１７に進んで台車３を直進させる。
かくしてこの移動装置１では、移動装置１の進行方向に障害物があつた場合でも、障害物に衝突する前に台車３の進行方向を変更させることにより、障害物に衝突することを未然に防止し得るようになされている。
【００３４】
他方、マイコン１０は、障害物位置検出手段として、ステツプＳＰ１５において、否定結果、すなわち進行方向に障害物が存在するがこのまま直進してもまだ障害物に衝突するおそれがないと判断した場合にはステツプＳＰ１８に進んで、境界位置検出手段として、ステツプＳＰ１４で得た位置Ｘが、予め設定した画面内の水平方向における位置Ｙ（例えば画面内の水平方向における中央位置）より上にあるか下にあるかを判定する。すなわちマイコン１０は、境界位置検出手段として、画面内において位置Ｘが位置Ｙより上にあるときには、障害物に衝突したり、テーブルから落下するおそれはないと判断してステツプＳＰ１７に進んでそのまま台車３を直進させる。
【００３５】
他方、マイコン１０は、境界位置検出手段として、ステツプＳＰ１８において、画面内において位置Ｘが位置Ｙより下にあるときには、このまま直進した場合、移動装置１が障害物に衝突したり、テーブルから落下するおそれがあると判断してステツプＳＰ１９に進む。すなわちマイコン１０は、このステツプＳＰ１８において、画面内における位置Ｘの位置に基づいて、移動装置１と障害物の境界との位置関係、又は移動装置１と、テーブルと床の境界との位置関係を検出することにより、移動装置１が障害物に衝突したり、テーブルから落下することを未然に防止するようになされている。
【００３６】
続いてマイコン１０は、撮影方向制御手段として、ステツプＳＰ１９において、ＣＣＤカメラ４の上下方向における撮影角度が予め設定したしきい値Ｔ５を越えているか否かを判定し、否定結果を得ると、このまま台車３を直進させた場合、移動装置１が障害物に衝突したり、テーブルから落下するおそれがあると判断してステツプＳＰ２０に進む。マイコン１０は、ステツプＳＰ２０において、進行方向制御信号Ｓ２をモータ３Ｂに送出することにより、当該進行方向制御信号Ｓ２に応じた方向に台車３を方向転換させた後、ステツプＳＰ１７において台車３を直進させる。
【００３７】
他方、マイコン１０は、撮影方向制御手段としてステツプＳＰ１９において肯定結果を得ると、ステツプＳＰ２１に進んで、位置Ｘが画面中央に位置するように撮影方向制御信号Ｓ３をチルタ５に送出することにより、ＣＣＤカメラ４の撮影方向を、位置Ｘが画面中央に位置するように設定した後、ステツプＳＰ１７に進んで台車３を直進させる。
【００３８】
すなわちマイコン１０は、ステツプＳＰ１８において、画面内において位置Ｘが位置Ｙよりも下にあるために、移動装置１が障害物に衝突したり、テーブルから落下するおそれがあると判断した場合でも、ステツプＳＰ１９において、ＣＣＤカメラ４がしきい値Ｔ５を越えて上方向に向きすぎているために、このまま移動装置１を直進させてもまだ障害物に衝突したり、テーブルから落下するおそれはないのに、台車３を方向転換させてしまうことを回避するようにしている。これにより、移動装置１の移動範囲を不必要に制限することを防止することができる。
【００３９】
かくしてこの移動装置１では、移動装置１の進行方向に障害物やテーブルと床の境界があつた場合でも、障害物とテーブル（又は床）の境界及びテーブルと床の境界を検出して障害物と衝突する前及びテーブルから落下する前に台車３の進行方向を変更させることにより、移動装置１が障害物に衝突したり、テーブルから落下することを未然に防止し得るようになされている。
【００４０】
続いてマイコン１０は、ステツプＳＰ２２において、主記憶回路１３内に格納されている輝度画像データＹｃ、色差画像データＲｃ及びＢｃのラベルをラベル「ａ」に付け替えて、輝度画像データＹａ、色差画像データＲａ及びＢａとした後、ステツプＳＰ２３に進む。次いでマイコン１０は、例えば移動装置１に設けられているスイツチがオフされて動作を終了するか否かを判定し、否定結果を得るとステツプＳＰ５に戻る。
【００４１】
この後、マイコン１０は、ステツプＳＰ６からステツプＳＰ１０までの処理を実行することにより、第４の画像として輝度画像データＹｂ、色差画像データＲｂ及びＲｃと、第５の画像として輝度画像データＹｃ、色差画像データＲｃ及びＢｃとを得、これら画像データを上述のラベル「ａ」及び「ｂ」が付された画像データに代えて主記憶回路１３内に格納し、ラベル「ｃ」からラベル「ａ」に置き換えられた第３の画像としての輝度画像データＹａ、色差画像データＲａ及びＢａと、新たにステツプＳＰ７及びステツプＳＰ１０で得た第４の画像としての輝度画像データＹｂ、色差画像データＲｂ及びＢｂ、及び第５の画像としての輝度画像データＹｃ、色差画像データＲｃ及びＢｃとを用いてステツプＳＰ１１からステツプＳＰ２３までの処理を繰り返す。以下、スイツチがオフされるまで上述の動作を繰り返す。
マイコン１０は、ステツプＳＰ２３において肯定結果を得ると、ステツプＳＰ２４に進んで障害物検出手順及び移動手順を終了する。
【００４２】
以上の構成において、この移動装置１は、ＬＥＤ６消灯時の輝度画像データＹａ及びＹｃ、色差画像データＲａ、Ｒｃ及びＢａ、Ｂｃと、ＬＥＤ６点灯時の輝度画像データＹｂ、色差画像データＲｂ及びＢｂとを得た後、輝度画像データＹａ及びＹｃと色差画像データＲａ及びＲｃとに基づいて、輝度レベルの変化が第１の輝度しきい値Ｔ１以下であり、かつ赤色の色レベルの変化が第１の色しきい値Ｔ２以下である画素Ｐを検出すると共に、色差画像データＲｂを用いて、画素Ｐのうち（１）式を満たす画素、すなわちＬＥＤ６の反射光を受けた画素Ｑの数Ｎをカウントする。
【００４３】
ここで障害物が存在する場合、時間が経過しても障害物の一部を捉えている画素の輝度レベル及び赤色の色レベルはほとんど変化しない。従つて画素Ｐが捉えた物体の一部は、停止している物体の一部と判断できるので、障害物の一部を捉えている可能性がある。しかしながら画素Ｐが捉えた物体の一部は必ずしも障害物とは限らないので、これら画素Ｐが、障害物の一部を捉えた画素であれば、ＬＥＤ６点灯時には反射光を受けることになるので、障害物の一部を捉えた画素は赤色が増すことになる。従つて障害物は、画素Ｐのうち赤色が増している画素Ｑとして検出される。
【００４４】
また移動装置１が障害物に接近するに従つて、ＬＥＤ６の反射光を受ける画素の数が増加するので、障害物との位置関係は反射光を受けた画素Ｑの数Ｎの変化、すなわちＬＥＤ６の反射光を受ける領域の面積の変化として検出される。
【００４５】
またこの移動装置１は、輝度画像データＹｃを基に各行毎の積分データＩを生成し、これら積分データＩについてそれぞれ評価値Ｅを算出し、算出した評価値Ｅのうちしきい値Ｔ３より大きく、かつ最大となる行の位置Ｘを検出する。ここで、移動装置１の進行方向に障害物が存在したり、テーブルと床の境界が存在した場合には、障害物とテーブル（又は床）の境界又はテーブルと床の境界は、各行毎の積分データＩに基づいて画像を２分割した際、輝度レベルにおいて各領域の画素平均の差が最大となる行の位置Ｘとして検出される。
また移動装置１が障害物又はテーブルと床の境界に接近するに従つて、位置Ｘは画面内の下側に移動する。従つて障害物とテーブル（又は床）の境界又はテーブルと床の境界との位置関係は、画面内における位置Ｘの位置に基づいて検出される。
【００４６】
従つてこの移動装置１では、障害物を画素ＰのうちＬＥＤ６の反射光を受けた画素Ｑとして検出することができると共に、障害物との位置関係をＬＥＤ６の反射光を受けた領域の面積（画素Ｑの数Ｎ）の変化として検出することができるので、障害物及び障害物との位置関係を精度良く検出することができる。
【００４７】
またこの移動装置１では、障害物とテーブル（又は床）の境界又はテーブルと床の境界を、評価値Ｅのうちしきい値Ｔ３より大きく、かつ最大となる行の位置Ｘとして検出することができると共に、障害物との位置関係及びテーブルと床の境界との位置関係を、画面内における位置Ｘの位置に基づいて検出することができるので、障害物と床の境界又はテーブルと床の境界、及び障害物との位置関係又はテーブルと床の境界との位置関係を精度良く検出することができる。
【００４８】
以上の構成によれば、ＬＥＤ６消灯時に得た輝度画像データＹａ及びＹｃと色差画像データＲａ及びＲｃとを用いて、輝度レベルの変化の絶対値が第１の輝度しきい値Ｔ１以下であり、かつ赤色の色レベルの変化の絶対値が第１の色しきい値Ｔ２以下である画素Ｐを検出し、ＬＥＤ６点灯時に得た色差画像データＲｂを用いて、画素Ｐのうち赤色が増した画素Ｑを検出すると共に当該画素Ｑの数Ｎをカウントし、この画素Ｑの数Ｎがしきい値Ｔ４を越えた場合には台車３を方向転換させるようにしたことにより、障害物及び障害物との位置関係を精度良く検出することができるので、障害物への衝突を確実に防止することができる。
かくして簡易な構成で障害物を精度良く検出することのできる障害物検出装置及び障害物検出方法を実現し得ると共に、簡易な構成で障害物への衝突を確実に防止することのできる移動装置及び移動方法を実現することができる。
【００４９】
また上述の構成によれば、ＬＥＤ６消灯時に得た輝度画像データＹｃの各行毎の積分データＩを生成すると共に、各行毎に得たｌ個分の積分データＩに基づいて評価値Ｅを算出し、算出した評価値Ｅのうち、しきい値Ｔ３を越え、かつ最大となる行の位置Ｘを障害物との境界又はテーブルと床との境界として検出し、画面内においてこの位置Ｘが位置Ｙより下にあり、かつＣＣＤカメラ４の撮影方向がしきい値Ｔ５を越えていない場合に、台車３を方向転換させるようにしたことにより、障害物と床の境界及びテーブルと床の境界、障害物との位置関係及びテーブルと床の境界との位置関係を精度良く検出することができるので、障害物への衝突及びテーブルからの落下を確実に防止することができる。
かくして簡易な構成で障害物を精度良く検出することのできる障害物検出装置及び障害物検出方法を実現し得ると共に、簡易な構成で障害物への衝突及びテーブルからの落下を確実に防止することのできる移動装置及び移動方法を実現することができる。
【００５０】
さらに上述の構成によれば、障害物との位置関係を、ＬＥＤ６の反射光を受けた画素Ｑの数Ｎとして検出することができるので、ＬＥＤ６の反射光を受けた画素Ｑの数Ｎを一定に保持するように台車３を制御すれば他の移動物体との距離を一定に保持した状態で当該移動物体を追尾することができ、例えば移動物体を追尾する必要があるゲーム等に適用することができる。
さらに上述の構成によれば、ＬＥＤ６の反射光を受けた画素Ｑに基づいて障害物の形状を認識することができると共に、色差画像データに基づいて障害物の色を認識することができる。従つて例えばロボツト装置等でゲームを行う場合において、相手を色や形状で識別する必要がある場合に適用できる。
【００５１】
なお上述の実施例においては、図３のステツプＳＰ１１において、輝度画像データＹａ及びＹｃと色差画像データＲａ及びＲｃとを用いて画素Ｐを検出した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、輝度画像データＹａ及びＹｃを用いて、輝度レベルが第１の輝度しきい値Ｔ１以下である画素を画素Ｐとして検出してもよく、また色差画像データＲａ及びＲｃを用いて、色レベルが第１の色しきい値Ｔ２以下である画素を画素Ｐとして検出するようにしてもよい。
【００５２】
また上述の実施例においては、画素ＰのうちＬＥＤ６の反射光を受けた画素Ｑを、色差画像データＲａ、Ｒｂ及びＲｃを用いて赤色の色レベルの変化として算出した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、輝度画像データＹａ、Ｙｂ及びＹｃを用いて、輝度レベルの変化として算出するようにしてもよい。この場合、第２の輝度しきい値を予め設定し、この第２の輝度しきい値を基準として輝度レベルの変化の絶対値が第２の輝度しきい値を越える画素を画素Ｑとして算出する。以下の動作は上述の実施例の場合と同じである。
【００５３】
また、色差画像データＲａ、Ｒｂ及びＲｃと輝度画像データＹａ、Ｙｂ及びＹｃとを用いて、画素Ｐのうち、輝度レベルの変化の絶対値が第２の輝度しきい値を越え、かつ色レベルの変化の絶対値が第２の色しきい値を越える画素を画素Ｑとして算出してもよい。
【００５４】
また上述の実施例においては、光源として赤色光を出射するＬＥＤ６を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光源として赤色光以外の光を出射する光源等、この他種々の光源を用いてもよい。また光源としてそれぞれ異なる色の光を出射する光源を複数用いるようにすれば、障害物をさらに一段と精度良く検出することができる。
【００５５】
さらに上述の実施例においては、輝度画像データＹｃを用いて各行毎の積分データＩを算出し、各行毎に算出した評価値Ｅのうち、しきい値Ｔ３を越え、かつ最大となる行の位置Ｘを障害物とテーブル（又は床）との境界、又はテーブルと床との境界として検出した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、輝度画像データＹｃを用いて各列（画像の垂直方向）毎の積分データを算出し、各列毎に算出した評価値のうち、予め設定したしきい値Ｔ６を越え、かつ最大となる行の位置を障害物とテーブル（又は床）との境界、又はテーブルと床との境界として検出するようにしてもよい。この場合、移動装置１が壁に沿つて移動しているときに特に有効であり、移動装置１が壁に衝突することを防止することができる。
【００５６】
さらに上述の実施例においては、最初に主記憶回路１３に３フレーム分の画像データを取り込んだ後は、２フレーム分の画像データを新たに取り込んで、この２フレーム分の画像データと、ラベル「ａ」に置き換えられた画像データ（元はラベル「ｃ」が付された画像データ）とに基づいて障害物検出処理を行つた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ステツプＳＰ２３で否定結果を得た場合、ステツプＳＰ２に戻つて、新たに３フレーム分の画像データを取り込んでこれら３フレーム分の画像データに基づいて障害物検出処理を行なうようにしてもよい。
【００５７】
さらに上述の実施例においては、画像における各画素の輝度データを各行毎に積分して得られる各行毎の積分データＩに基づいて画像を２分割した際に、分割された各領域の画素平均の差がしきい値Ｔ３より大きく、かつ最大となる行を障害物とテーブル（又は床）との境界、又はテーブルと床との境界として検出した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、分割された各領域の画素平均の差が最大となる行を障害物とテーブル（又は床）との境界、又はテーブルと床との境界として検出してもよい。
【００５８】
さらに上述の実施例においては、チルタ５を用いてＣＣＤカメラ４の撮影方向を制御した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、パンチルタ等この他種々の撮影方向制御手段を用いてＣＣＤカメラ４の撮影方向を制御するようにしてもよい。
【００５９】
さらに上述の実施例においては、本発明による障害物検出装置２を台車型の移動装置１に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図１との対応部分に同一符号を付して示す図５に示すように、４つの脚で歩行し、立つたり座つたりすることのできるロボツト装置２０等、要は移動可能に構成されたものであればこの他種々の移動装置に本発明を適用し得る。
【００６０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを画像の行又は列ごとに積分することにより、行又は列ごとの積分データを生成して出力し、当該出力に基づいて画像を２分割した際に、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列を障害物との境界として検出するようにしたことにより、障害物との境界を、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列として検出することができる。
かくして、簡易な構成で障害物を精度良く検出することのできる障害物検出装置及び障害物検出方法を実現できる。
【００６１】
また本発明によれば、撮像手段より得られる画像における各画素の輝度データを行又は列ごとに積分することにより、行又は列ごとの積分データを生成し、これら行又は列ごとの積分データに基づいて画像を２分割した際に、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列を障害物との境界として検出し、当該検出結果に基づいて境界との位置関係を検出し、当該検出結果に基づいて駆動手段を制御するようにしたことにより、障害物との境界を、分割された画像の各領域における画素平均の差が最大となる行又は列として検出することができる。
かくして、簡易な構成で障害物を精度良く検出することのできる移動装置及び移動方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による障害物検出装置を適用した移動装置の実施例を示す略線図である。
【図２】演算装置の構成の説明に供するブロツク図である。
【図３】障害物検出手順及び移動手順の説明に供するフローチヤートである。
【図４】障害物検出手順及び移動手順の説明に供するフローチヤートである。
【図５】本発明による障害物検出装置を適用したロボツト装置を示す略線図である。
【符号の説明】
１、２０……移動装置、２……障害物検出装置、３……台車、４……ＣＣＤカメラ、５……チルタ、６……ＬＥＤ、７……Ｙ／Ｃ分離回路、８、９……Ａ／Ｄ変換回路、１０……マイクロコンピユータ、１１、１２……メモリ、１３……主記憶回路、１４……Ｉ／Ｏ制御回路。
【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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