JP2011028042A - 検出システムおよび検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単に、かつ精度よく、物体の動きを検出することができるようにする。
【解決手段】方位検出器２は、２次元パターンの光を所定の空間内で掃引する。反射体３−１および３−２は、物体の所定の箇所に検出対象として取り付けられ、方位検出器２から放射された２次元パターンの光を、入射された方向と同一方向に光を反射する。方位検出器２は、反射体３−１および３−２により反射されて戻ってきた反射光を検出する。そして、方位検出器２は、反射光の信号に基づいて、反射体３−１および３−２の水平方向および垂直方向の角度を算出する。本発明は、例えば、物体の動きを検出する検出システムに適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出システムおよび検出方法に関し、特に、より簡単に、かつ精度よく、物体の動きを検出することができるようにする検出システムおよび検出方法に関する。

例えば、CG画像を製作する分野などにおいて、人間の自然な動作を表現するために、人間の実際の動きをカメラで撮像し、撮像により得られた画像から人間の関節等の部位の動きをデータとして取得することが行われている。

関節等の部位の動きを検出するためには、例えば、動き検出のターゲットとなる関節等にプローブ（受光器）を取り付け、光を走査してプローブの受光信号を取得する方法がある。また、クロマキーの手法を用いて関節等の位置を識別、検出する方法もある（例えば、特許文献１参照）。例えば、黒地の服を身に付けた被測定者がターゲットとなる関節等にオレンジ色のマーカを取り付け、黒地の背景の前で動作する。２台のカメラ（ステレオカメラ）が被測定者を撮像し、マーカの動きを検出する。

特開２０００−２７０２０３号公報

しかしながら、プローブを用いる方法では、プローブの受光信号を有線または無線により伝送する必要があり、装置が大掛かりなものとなり、システムを安価に提供できない。また、クロマキーによる方法では、背景、被測定者いずれも一様な色（上述の例では黒）とすることが求められるため、実施環境の制約が大きい。

黒地の服等を身に付けず、通常の環境において、被測定者の動きをステレオカメラで撮像し、ターゲットの特定の部位をマウスなどにより検出対象の領域として指定し、指定された領域の動き検出を行う方法もある。しかし、通常の環境で撮像された画像における動き検出では、検出対象を安定的に追尾するのが難しい。

また、往復伝搬時間法や符号化光投影法など、３次元物体の形状全般を取得する方法もあるが、関節の位置などを精度よく安定的に抽出するのが困難である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単に、かつ精度よく、物体の動きを検出することができるようにするものである。

本発明の一側面の検出システムは、２次元パターンの光を放射する放射手段と、前記２次元パターンの光を所定の空間内で掃引する掃引手段と、物体の所定の箇所に検出対象として取り付けられ、前記２次元パターンの光を、入射された方向と同一方向に光を反射する反射手段と、前記反射手段により反射されて戻ってきた反射光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記反射光の信号に基づいて、前記反射手段の水平方向および垂直方向の角度を算出する解析手段とを備える。

本発明の一側面の検出方法は、２次元パターンの光を放射し、前記２次元パターンの光を所定の空間内で掃引し、前記２次元パターンの光が、物体の所定の箇所に検出対象として取り付けられた反射体によって入射された方向と同一方向に反射されて戻ってきた反射光を検出し、検出された前記反射光の信号に基づいて、前記反射体の水平方向および垂直方向の角度を算出する。

本発明の一側面においては、２次元パターンの光が放射されて所定の空間内で掃引され、物体の所定の箇所に検出対象として取り付けられた反射体に反射されて戻ってきた反射光が検出され、検出された反射光の信号に基づいて、反射体の水平方向および垂直方向の角度が算出される。

本発明の一側面によれば、より簡単に、かつ精度よく、物体の動きを検出することができる。

本発明を適用した物体検出システムの概要について説明する図である。 本発明を適用した物体検出システムの概要について説明する図である。 本発明を適用した物体検出システムの概要について説明する図である。 本発明を適用した物体検出システムの機能ブロック図である。 放射パターン生成部および掃引部の構成例を示す図である。 反射体の構成例を示す図である。 反射光検出部の配置例を示す図である。 反射光検出部の処理について説明する図である。 反射光解析部の処理について説明する図である。 図１の物体検出システムによる方位検出処理を説明するフローチャートである。 物体検出システムのその他の構成例を示す図である。 放射パターン生成部および掃引部のその他の構成例を示す図である。 方位または位置の算出処理を実行するコンピュータの構成例を示すブロック図である。

［物体検出システム１の概要］
図１乃至図３を参照して、本発明を適用した物体検出システムの概要について説明する。

図１の物体検出システム１は、方位検出器２と反射体３により構成される。反射体３は、検出の対象となる物体の所定の箇所（部位）に取り付けられる。図１では、検出対象の箇所が２箇所ある例として、反射体３−１と３−２が図示されている。

方位検出器２は、既知の２次元パターンの光を所定の角度の範囲内で水平方向に掃引する。ここで、掃引とは、２次元パターン（図３A）の光を所定の方向に移動させることをいう。なお、本実施の形態において、水平方向は地面に並行な方向を表し、垂直方向は地面に垂直な方向を表す。方位検出器２が所定の角度の範囲内で２次元パターンの光を掃引することにより、２次元パターンの光は所定の範囲４内に放射される。以下、２次元パターンの光が放射される範囲４を放射範囲４と称する。

２次元パターンの光が水平方向に掃引されるので、放射範囲４内に存在する検出対象の反射体３−１においては、２次元パターンの水平方向に並ぶパターン列の光が順に照射される。反射体３−１は、入射された光を、入射された方向と同一方向に光を反射する。その結果、方位検出器２は、放射した２次元パターンの光のうち、反射体３−１に反射されて返ってきた光のみを受光する。そして、方位検出器２は、受光して得られた信号から、反射体３−１の動きを検出する。反射体３−２についても同様である。

図２を参照して、方位検出器２が検出結果として出力する値について説明する。

方位検出器２は、所定の方向（軸）を基準とする反射体３の水平方向の角度θと垂直方向の角度δを、検出結果として出力する。即ち、方位検出器２は、放射範囲４内において反射体３が存在する方位を検出する。また、方位検出器２は、反射体３から反射されて返ってくる光を一定時間継続して受光することにより、反射体３の方位の移動（動き）も検出することができる。

例えば、方位検出器２は、水平方向については、図２Aに示されるように、放射範囲４の右端の方向を基準としたときの角度θを出力する。また、方位検出器２は、垂直方向については、図２Bに示されるように、放射範囲４の上端の方向を基準としたときの角度δを出力する。

以上のように、方位検出器２は、反射体３の位置を、所定の方向（軸）を基準とする方位（角度）として検出する。なお、反射体３の位置を、３次元座標系上の位置として検出する方法については、図１１を参照して後述する。

図３Aは、方位検出器２が放射する２次元パターンを示している。

図３Aの２次元パターンは、０と１からなる２次元のM系列乱数を正方形パターンの有無に置き換えて構成したものである。

２次元パターンのうちの、水平方向に並ぶパターン列を符号系列の単位とすると、垂直方向にK個の符号系列ｐ₁乃至ｐ_K（を表すパターン）が配置されている。

図３Bは、図３Aに示される２次元パターンの一部を拡大して示した図である。

図３Bに示されるように、K個の符号系列ｐ_i（ｉ＝１，２，・・・，Kのいずれか）は、垂直方向に異なる位置にある他の水平方向に並ぶ符号系列ｐ_j（ｊ≠ｉ）と独立し、かつ、直交性を有している。従って、方位検出器２は、検出された符号系列がｐ₁乃至ｐ_Kのうちのどの符号系列ｐ_iかを特定することにより、垂直方向の方位、即ち、角度δを検出することができる。

なお、上述したように、２次元のM系列乱数により２次元パターンは生成されるので、図３Aの２次元パターンを垂直方向に並ぶ符号系列と見た場合、２次元パターンは、水平方向に異なる位置にある符号系列どうしにおいても直交性を有している。しかし、水平方向に掃引する場合において、水平方向に異なる位置にある符号系列どうしの直交性は必要ではない。

一方、水平方向については、方位検出器２が２次元パターンを水平方向に掃引して放射することにより、放射範囲４の水平方向の各位置（各方位）に、符号系列ｐ_i（ｉ＝１，２，・・・，Kのいずれか）の光が順次放射される。符号系列ｐ_iの光の放射開始時刻が早い方位に反射体３が存在していた場合には、符号系列ｐ_iの光が反射して返ってくる時刻も早くなる。一方、符号系列ｐ_iの光の放射開始時刻が遅い方位に反射体３が存在していた場合には、符号系列ｐ_iの光が反射して返ってくる時刻も遅くなる。即ち、反射体３の水平方向の角度θは、符号系列ｐ_iの光の位相ずれとして検出することができる。従って、方位検出器２は、符号系列ｐ_iが検出されるまでの遅延時間を算出することにより、反射体３の水平方向の位置、即ち、角度θを検出する。

［物体検出システム１の構成例］
図４は、図１の物体検出システム１の機能ブロック図を示している。

方位検出器２は、光パターン投影部１１、反射光検出部１２、および反射光解析部１３とからなる。さらに光パターン投影部１１は、光源２１、放射パターン生成部２２、および掃引部２３により構成される。

光源２１は、例えば、６３３ｎｍの波長のレーザ光（ヘリウムネオンレーザ）を出射する。なお、レーザ光の波長は、６３３ｎｍに限定されず、その他の波長を採用することもできる。また、キセノンランプやハロゲンランプ、LEDなど、その他の光源を採用することも可能である。

放射パターン生成部２２は、光源２１からのレーザ光（平行光）を用いて、図３Ａに示した２次元パターンの光を生成し、掃引部２３に供給する。掃引部２３は、放射パターン生成部２２から供給される２次元パターンの光を、所定の角度の範囲内で水平方向に掃引する。

反射光検出部１２は、例えば、フォトダイオードなどからなり、光パターン投影部１１が放射した光のうち、反射体３で反射されて戻ってきた光を検出する。そして、反射光検出部１２は、光の検出の有無を示す信号（電気信号）を検出信号として反射光解析部１３に出力する。

反射光解析部１３は、反射光検出部１２から供給される検出信号に基づいて、反射体３の水平方向の角度θ、および垂直方向の角度δを算出する。

以下、図を参照して、各構成の詳細について説明する。

［放射パターン生成部２２および掃引部２３の構成例］
図５は、放射パターン生成部２２および掃引部２３の構成例を示している。

図５では、図３Ａに示した２次元パターンが形成された平面形状のホログラムシート２２Aが、放射パターン生成部２２として採用されている。このホログラムシート２２Aが掃引部２３としてのガルバノミラー（図示せず）により、１００Ｈｚ程度で、所定の角度範囲を掃引（往復移動）する。その結果、２次元パターンの光が放射される。

［反射体３の構成例］
図６は、反射体３の構成例を示している。

反射体３には、図６に示されるように、表裏とも鏡面で円状の３枚の反射板を、中心を同一にして互いに直交するように構成された構造を採用することができる。これにより、反射体３は、全方位に対するコーナーキューブとして機能し、入射された方向と同一方向に光を反射する。

なお、光パターン投影部１１から放射された２次元パターンの、符号系列の０または１に対応する１つの正方形パターン（単位符号幅）の大きさは、光パターン投影部１１から離れるほど大きくなる。反射体３の大きさ（サイズ）は、２次元パターンの光が反射体３に照射されたとき、符号系列の０または１に対応する１つの正方形パターンがちょうど含まれるサイズとするのが理想的である。

［反射光検出部１２の配置例］
図７は、反射光検出部１２の配置例を示している。

反射光検出部１２は、図７Ａに示されるように、光パターン投影部１１の近傍、かつ、反射体３で反射されて戻ってきた反射光の広がり範囲内に配置され、反射光を受光することができる。

また、図７Ｂに示されるように、偏光ビームスプリッタ３１と１／４波長板３２を光パターン投影部１１の前面に設け、光パターン投影部１１と反射体３とを結ぶ光軸に垂直な方向に反射光検出部１２を配置して検出させることができる。なお、偏光ビームスプリッタ３１と１／４波長板３２の代わりに、ハーフミラーを採用してもよい。

［反射光検出部１２の処理］
次に、図８を参照して、反射光検出部１２で検出される信号について説明する。

図８は、反射体３−１が、垂直方向に関し、符号系列ｐ₁₀の光を放射する方位に位置し、反射体３−２が、符号系列ｐ₁₅の光を放射する方位に位置している場合の例を示している。

また、水平方向については、反射体３−２は、放射範囲４の右端の方位に、反射体３−１は、放射範囲４の右端から２次元パターンの掃引を開始したとき、２次元パターンの掃引速度でΔｔ時間相当の方位にあるとする。

なお、光パターン投影部１１から照射された光が反射光検出部１２に戻ってくるまでの往復の時間は無視できるものとする。

光パターン投影部１１が２次元パターンを放射したとき、垂直方向については、反射体３の位置により、反射して戻ってくる符号系列の光が異なる。すなわち、反射体３−１からは、符号系列ｐ₁₀の光が反射されて戻ってくる。一方、反射体３−２からは符号系列ｐ₁₅の光が反射されて戻ってくる。

また、水平方向については、放射範囲４の右端から２次元パターンの掃引を開始すると、反射体３−２には即座に符号系列ｐ₁₅の光が照射されるので、反射光検出部１２において符号系列ｐ₁₅の光が即座に検出される。一方、反射体３−１には、２次元パターンの掃引の開始からΔｔ時間後に符号系列ｐ₁₀の光が照射されるので、２次元パターンの掃引の開始からΔｔ時間後に反射光検出部１２において符号系列ｐ₁₀の光が検出される。

その結果、反射光検出部１２は、掃引開始からΔｔ時間経過するまでは符号系列ｐ₁₀の光のみを検出し、Δｔ時間経過後からは、符号系列ｐ₁₅の光と符号系列ｐ₁₀の光とが合成された光を検出する。符号系列ｐ₁₅と符号系列ｐ₁₀の両方が発光しているタイミングでは、反射光検出部１２が検出する信号レベルは２倍になる。従って、後段の反射光解析部１３では、反射光検出部１２から供給される検出信号から、符号系列ｐ₁₀とｐ₁₅を分離して検出することが必要となる。

［反射光解析部１３の処理］
次に、図９を参照して、反射光解析部１３の処理について説明する。

反射光解析部１３は、反射光検出部１２から供給される検出信号ｓ［ｔ］のフーリエ変換Ｓ［ｗ］を求める。また、反射光解析部１３は、既知である各符号系列ｐ_i［ｔ］のフーリエ変換Ｐ_i［ｗ］を予め求めておく。

そして、反射光解析部１３は、検出信号ｓ［ｔ］のフーリエ変換Ｓ［ｗ］の複素共役Ｓ^*［ｗ］と、各符号系列ｐ_i［ｔ］のフーリエ変換Ｐ_i［ｗ］の内積を演算し、その演算結果を逆フーリエ変換する。

即ち、反射光解析部１３は、ｉ＝１乃至Ｋとする全ての符号系列ｐ_iに対し、次式で表される演算を行う。
ｐ_i［ｔ］＝InverseFourier［Ｐ_i［ｗ］・Ｓ^*［ｗ］］［ｔ］

上述の演算を行った場合、反射体３が存在する符号系列ｐ_i［ｔ］には、ピークが発生し、反射体３が存在しない符号系列ｐ_i［ｔ］には、ピークが発生しない。また、そのピークが発生する時間軸方向の位置は、反射体３の水平方向の位置（方位）に対応する。

図８の例における符号系列ｐ₁₀の演算結果が図９に示されている。図９のｐ₁₀［ｔ］では、横軸のΔｔ時間に相当する位置に、ピークが発生している。また、図示は省略するが、ｐ₁₅［ｔ］の演算結果にもピークが発生する。

なお、例えば、反射体３−１が符号系列ｐ₁₀とｐ₁₁の中間的な位置に存在していた場合、反射光検出部１２では、１／２の出力レベルの符号系列ｐ₁₀とｐ₁₁それぞれが検出されることになる。従って、逆フーリエ変換による符号系列ｐ₁₀とｐ₁₁の出力レベル（ピーク値）の比に応じて垂直方向の方位を、符号系列単位を内分した位置として算出することも可能である。これにより、反射体３−１の垂直方向の方位の検出精度を向上させることが可能である。

以上のように、複数の反射体３から同時に反射光が受光された場合であっても、フーリエ変換の内積を求め、その逆フーリエ変換の演算を行うことにより、各反射体３を識別して、それぞれの水平方向および垂直方向の方位（位置）を検出することができる。

次に、図１０のフローチャートを参照して、図１の物体検出システム１による方位検出処理について説明する。

初めに、ステップＳ１において、光パターン投影部１１は、２次元の光パターンを放射する。すなわち、光源２１から出射されたレーザ光が放射パターン生成部２２としての２次元パターンが形成されたホログラムシート２２Aに照射される。そして、ホログラムシート２２Aが取り付けられている掃引部２３としてのガルバノミラーが所定の角度範囲内を一定の速度（角速度）で角度を振ることにより、２次元の光パターンが放射される。

ここで、光パターン投影部１１は、例えば、ガルバノミラーの角度を取得することにより、各符号系列の光がどの時刻にどの方向に放射されているかを把握しており、その符号系列の光の時刻と方位の関係を反射光解析部１３に供給する。

ステップＳ２において、反射光検出部１２は、光パターン投影部１１から放射され、反射体３で反射されて戻ってきた反射光を検出する。反射光検出部１２は、検出された反射光を電気信号に変換し、検出信号として反射光解析部１３に供給する。

ステップＳ３において、反射光解析部１３は、反射光検出部１２から供給される検出信号に基づいて、反射体３の水平方向の角度θと垂直方向の角度δを算出する。即ち、反射光解析部１３は、反射光検出部１２で検出された光がどの符号系列の光であるかを解析することにより、反射体３の垂直方向の角度δを算出する。また、反射光解析部１３は、光パターン投影部１１からの符号系列の光の時刻と方位の関係を表す情報により、各符号系列の光が各方位にいつ放射されているかを認識している。従って、反射光解析部１３は、反射光検出部１２で所定の符号系列が検出されるまでの時間（遅延時間）から、反射体３の水平方向の角度θを算出する。

ステップＳ４において、反射光解析部１３は、解析の結果得られた角度θおよびδを、検出時刻とともに、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。

方位検出器２は、例えば、ユーザが図示せぬ操作ボタンを操作すること等により検出処理の開始が指示されたとき、図１０の処理を開始し、検出処理の終了が指示されるまで、図１０の処理を繰り返し実行する。

以上説明した物体検出システム１によれば、検出対象となる物体の所定の箇所に反射体３を取り付け、既知の２次元パターンの光を掃引することにより、ターゲットである反射体３の水平方向および垂直方向の方位を高精度に検出することができる。

物体検出システム１によれば、光パターン投影部１１が既知の２次元パターンの光を放射し、ターゲットには反射体３を取り付けるだけである。従って、従来のクロマキーの手法を用いた検出方法のように、被測定者が特別な環境下で行う必要がなく、反射体３のみを取り付ければよいので、簡便にターゲットの検出が可能である。

物体検出システム１によれば、入射された方向と同一方向に光を反射する反射体３を採用することにより、２次元の光パターンを放射しつつも、反射光は１点に集光される。したがって、CCD(Charge Coupled Device)などの２次元の撮像素子を用いる必要がなく、フォトダイオードのような単純な受光デバイスがあれば足りる。したがって、小型で安価な光学系で高精度な方位の検出が可能である。また、複数の反射体３からの反射光を同時に受光した場合であっても、各反射体３を識別して、それぞれの水平方向および垂直方向の方位（位置）を検出することができる。

さらに、２次元の光パターンを放射することで冗長度を持たせることができ、照射光の出力を低減することが可能である。即ち、照射されるのは、一連の符号系列であるので、その一部が仮に欠落したとしても符号系列の特定が可能である。したがって、光源としてレーザを用いた場合であっても、低レベルの出力で十分であり、人体等への影響を防止することができる。

なお、上述した例において、物体検出システム１が検出できるのは、ターゲットの方位のみであるが、図１１に示す構成を採用することで、ターゲットの３次元座標系における位置（座標値）を検出することができる。

［物体検出システム１のその他の形態］
即ち、図１１は、物体検出システム１のその他の構成例を示している。

図１１の物体検出システム１では、２個の方位検出器２−１および２−２が設けられ、被測定者のターゲットとされる関節等に３個の反射体３−１乃至３−３が取り付けられている。また、方位検出器２−１および２−２には、位置検出器５０が接続されている。

位置検出器５０には、方位検出器２−１および２−２それぞれの位置関係が予め入力されている。位置検出器５０は、方位検出器２−１および２−２それぞれから供給される反射体３−１乃至３−３の角度θとδに基づいて、三角測量の原理により、３次元座標系における反射体３−１乃至３−３の位置を算出する。

なお、位置検出器５０の位置検出（演算）処理は、方位検出器２−１または２−２のいずれか一方に持たせることも可能である。

以上のように、２個の方位検出器２を採用した場合、３次元座標系における反射体３の位置を検出することができる。

３次元座標系における位置検出は、例えば、CG画像を用いたゲームや映画の特撮などにおいて、人間の自然な動きを表現するための体の部位の移動の取り込みに使用することができる。また、例えば、リハビリテーションによる患者の所定の部位の機能改善を指標化するため、患者の所定の部位の移動の取り込みに使用することができる。

［その他の変形例］
上述した例では、放射パターン生成部２２および掃引部２３の構成として、図５を参照して説明したように、ホログラムシート２２Aをガルバノミラーで駆動する構成が採用された。

その他、放射パターン生成部２２および掃引部２３の構成としては、図１２に示すような構成を採用することができる。

図１２Aは、放射パターン生成部２２として、円形状のホログラムシート２２Bを採用し、掃引部２３として、ホログラムシート２２Bの中心を軸としてホログラムシート２２Bを回転させるモータ（図示せず）を採用した構成例を示している。

光源２１がレーザ光をホログラムシート２２Bの所定の範囲に照射し、掃引部２３としてのモータがホログラムシート２２Bの中心を軸としてホログラムシート２２Bを回転させることにより、２次元パターンの光を放射することができる。

図１２Bは、放射パターン生成部２２として、側面にホログラムシートを貼り付けた円柱２２Cを採用し、掃引部２３として、円柱２２Cの中心を軸として回転させるモータ（図示せず）を採用した構成例を示している。

光源２１がレーザ光を円柱２２Cの側面の所定の範囲に照射し、掃引部２３としてのモータが円柱２２Cを回転させることにより、２次元パターンの光を放射することができる。

なお、図５において平面形状のホログラムシート２２Aを掃引する場合には、反射体３に照射される符号系列が掃引方向の往路と復路によって反転する。一方、図１２Aおよび図１２Bに示したように、同一軸を中心とする一方向の回転によって２次元パターンの光を放射する場合には、符号系列は一方向に固定され、反転することはない。どちらの場合であっても、光パターン投影部１１は、符号系列がどの時刻にどの方向に放射されているかを把握しているため、問題はない。また、図５に示した例において、平面形状のホログラムシート２２Aを垂直方向に掃引することも可能である。この場合、方位検出器２は、水平方向の位置（方位）については垂直方向に並ぶ符号系列を識別することにより算出し、垂直方向の位置（方位）については垂直方向に並ぶ符号系列の位相ずれを検出することにより算出する。

また、光パターン投影部１１は、上述した以外のさらにその他の構成を採用することができる。例えば、光源２１として２次元のLEDを採用し、放射パターン生成部２２として、２次元パターンに対応するように一部が遮光された遮光フィルタを採用することが可能である。そして、２次元パターンの遮光フィルタが前面に装着された２次元のLEDを掃引部２３が掃引することにより、２次元パターンを放射することができる。

掃引部２３には、ガルバノミラーの他、MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)等を採用することも可能である。

また、反射体３は、上述した球状のコーナーキューブに限定されず、平面形状の反射板などでもよい。

さらに、反射光検出部１２の前面には、所定の波長、具体的には、レーザ光と同一の６３３nmの波長のみを透過するフィルタを設けることにより、検出信号のS/N比を向上させることができる。

反射光解析部１３による角度θおよびδの算出処理および位置検出器５０による３次元座標系における位置の算出処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図１３は、上述した方位または位置の算出処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１０１，ROM（Read Only Memory）１０２，RAM（Random Access Memory）１０３は、バス１０４により相互に接続されている。

バス１０４には、さらに、入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、入力部１０６、出力部１０７、記憶部１０８、通信部１０９、及びドライブ１１０が接続されている。

入力部１０６は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部１０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体１１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１０１が、例えば、記憶部１０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１０５及びバス１０４を介してRAM１０３にロードして実行することにより、方位または位置の算出処理の処理が行われる。

コンピュータ（CPU１０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記録媒体１１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記録媒体１１１をドライブ１１０に装着することにより、入出力インタフェース１０５を介して、記憶部１０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１０９で受信し、記憶部１０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１０２や記憶部１０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明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。

１ 物体検出システム， ２ 方位検出器， ３ 反射体， １１ 光パターン投影部， １２ 反射光検出部， １３ 反射光解析部， ２１ 光源， ２２ 放射パターン生成部， ２３ 掃引部， ５０ 位置検出器

Claims (7)

1. ２次元パターンの光を放射する放射手段と、
   前記２次元パターンの光を所定の空間内で掃引する掃引手段と、
   物体の所定の箇所に検出対象として取り付けられ、前記２次元パターンの光を、入射された方向と同一方向に光を反射する反射手段と、
   前記反射手段により反射されて戻ってきた反射光を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記反射光の信号に基づいて、前記反射手段の水平方向および垂直方向の角度を算出する解析手段と
   を備える検出システム。
2. 前記２次元パターンは、M系列乱数により生成された符号系列を正方形パターンの有無に置き換えて構成される
   請求項１に記載の検出システム。
3. 前記解析手段は、前記符号系列を特定することにより、前記反射手段の垂直方向および水平方向の一方の角度を算出し、前記符号系列の位相ずれを検出することにより、前記反射手段の垂直方向および水平方向の他方の角度を算出する
   請求項２に記載の検出システム。
4. 前記解析手段は、全ての前記符号系列について、前記反射光の信号のフーリエ変換の複素共役と符号系列のフーリエ変換との内積を演算し、その演算結果を逆フーリエ変換することにより、前記反射手段の水平方向および垂直方向の角度を算出する
   請求項３に記載の検出システム。
5. 前記解析手段は、前記符号系列の光の出力レベルの比に応じて、垂直方向の方位を内分して算出する
   請求項４に記載の検出システム。
6. ２つの前記放射手段および前記掃引手段を備え、
   ２つの前記放射手段および前記掃引手段それぞれの前記反射光の信号から算出される前記反射手段の前記水平方向および垂直方向の角度から、前記反射手段の３次元座標系における位置を算出する位置検出手段をさらに備える
   請求項１に記載の検出システム。
7. ２次元パターンの光を放射し、
   前記２次元パターンの光を所定の空間内で掃引し、
   前記２次元パターンの光が、物体の所定の箇所に検出対象として取り付けられた反射体によって入射された方向と同一方向に反射されて戻ってきた反射光を検出し、
   検出された前記反射光の信号に基づいて、前記反射体の水平方向および垂直方向の角度を算出する
   検出方法。

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