JP2015501927A5 - - Google Patents

Description

第１及び第２の信号は、シーンを照射するための光を変調するために使用されてもよく、第２の周波数は第１の周波数と異なる。又は、照射ユニットからの光を変調するために使用される第３の信号が、第２の相関のために使用される第２の信号と異なるデューティサイクルを有してもよい。第２の信号は、第１の信号と比較してオフセットされていてもよい。第２の相関ステップの後に依然として存在する可能性がある任意の可能なエイリアシングを除去するために、距離関連パラメータ、すなわちセンサとシーンとの間の距離を判定するための、第３のプロセスが提供されてもよい。この距離関連パラメータは、例えば反射率マップなどの、信頼度レベルであってもよい。

エイリアシングの存在又は曖昧性は、例えば第１及び第２の周波数とそれらの間の関係とによって判定される通りに、特定の距離制限内で判定されてもよい。この曖昧性は、ＴｏＦ距離が特定の距離まで確実に判定され得ることを意味する。エイリアシングの影響又は曖昧性は、いくつかの実施形態では、ＴＯＦ以外の距離依存因子又はプロセスに基づく距離測定について信頼度レベルが判定される場合、更に低減させられ得る。そのような距離関連因子は、例えば、物体から反射されるＩＲ光の量、戻る画像内のスペックルのサイズのような、パッシブなものであり、又は、発散パターンを投射し、センサによって見られるパターンのサイズを測定することなどの、アクティブなものであってもよい。本発明の実施形態によれば、信頼度閾値が適用される。この信頼度閾値は、例えば、検出されることが可能な、シーンの物体の距離依存特性に基づいてもよい。閾値はピクセルごとに適用されてもよい。代替の実施形態では、信頼度閾値は、完全画像の一部に基づいて、例えば画像処理技術によって画像内で検出されることが可能な物体（１つ又は複数）に基づいて、又は画像全体について適用されてもよい。例えば、シーン内で検出される物体の反射率は、測定される距離が正しい可能性があることを確認するために使用されてもよい。信頼度閾値が距離依存であるインテリジェント閾値プロセスを使用することによって、本発明のＴＯＦ方法によって実際にサポートされることが可能な最大距離を増加させること、又は確実に検出されることが可能な最大距離が拡張され得るように最小反射率を減少させることが可能である。

手段は、第１の周波数とは異なる第２の周波数を用いてシーンを照射するための光を変調するために、第２の信号が使用され得るように提供されてもよい。又は手段は、照射ユニットからの光を変調するために使用される第３の信号が、第２の相関のために使用される第２の信号と異なるデューティサイクルを有し得るように提供されてもよい。手段は、第２の信号が第１の信号と比較してオフセットされ得るように提供されてもよい。手段は、第２の相関ステップの後に依然として存在する可能性がある任意の可能なエイリアシングを除去するために、距離関連パラメータ、すなわちセンサとシーンとの間の距離に関するパラメータを判定するために提供されてもよい。この距離関連パラメータは、例えば反射率マップなどの、信頼度レベルであってもよい。

エイリアシングの存在又は曖昧性は、第１及び第２の周波数、及びそれらの分離、又はそれらの間の関係によって、特定の制限内で判定されてもよい。この曖昧性は、ＴｏＦ距離が特定の距離まで確実に判定され得ることを意味する。エイリアシングの影響又は曖昧性は、いくつかの実施形態では、ＴｏＦ以外の因子又はプロセスに基づく距離測定について信頼度レベルが判定される場合、更に低減させられ得る。本発明の実施形態によれば、信頼度閾値が適用される。この信頼度閾値は、例えば、検出されることが可能な、シーンの物体の距離依存特性に基づいてもよい。そのような距離関連因子は、例えば、物体から反射されるＩＲ光の量、戻る画像内のスペックルのサイズのような、パッシブなものであり、又は、発散パターンを投射し、センサによって見られるパターンのサイズを測定することなどの、アクティブなものであってもよい。閾値はピクセルごとに適用されてもよい。代替の実施形態では、信頼度閾値は、完全画像の一部に基づいて、例えば画像処理技術によって画像内で検出されることが可能な物体（１つ又は複数）に基づいて、又は画像全体について適用されてもよい。例えば、シーン内で検出される物体の反射率は、測定される距離が正しい可能性があることを確認するために使用されてもよい。信頼度閾値が距離依存であるインテリジェント閾値プロセスを使用することによって、本発明のＴＯＦカメラシステムによって実際にサポートされることが可能な最大距離を増加させること、又は確実に検出されることが可能な最大距離が拡張され得るように最小反射率を減少させることが可能である。

エイリアシングの存在は、距離関連因子を測定することから判定される信頼度レベルを使用することによって判定されてもよい。距離関連因子は、反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズであってもよい。

エイリアシングの存在は、距離関連因子から判定される信頼度レベルを使用することによって判定されてもよい。距離関連因子は、第１の周波数及び／又は第２の周波数において変調された反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズであってもよい。

ＴＯＦなどのいくつかの距離測定技術では、測定において使用される反射されたアクティブ赤外線光の強度についての追加の値も取得され、本願発明者らはこれを信頼度と呼ぶ。信頼度は距離の２乗で低下する。

エイリアシングの曖昧性の解決における第１のアプローチは、ｋを判定するために信頼度を見ることである。信頼度は距離の関数であるだけでなく、シーン内の表面の反射率の関数でもあるため、これは良い解決法ではない。従って、非常に低い信頼度は、１周期を超えて離れた物体（ｋ＞０）に、又は非常に低い反射率を有するすぐ近くの物体（例えば黒い革ジャケット）に対応する可能性がある。従って、この原理に依拠するためには、シーン内の全てのピクセルについて、シーン内の反射率が知られていなければならない。そのような場合、信頼度はｋを判定するために使用されてもよい。しかし実際にはこれは稀なケースである。

本発明で使用されるアプローチでは、信頼度に部分的に依拠する。第１のアプローチは、信頼度に基づいて、ｋ＞０を有する可能性がある全てのピクセルを抑止することである。上記で示したように、信頼度は、ｋ＞０を有するピクセルが、すぐ近くのより低い反射率を有するピクセルと区別されることを可能にせず、両方が抑止される。従って、この原理を適用すれば、ｋ＞０を有する測定値が抑止されることが保証され、しかし特定の反射率制限より下の、エイリアシング距離未満の良好な測定値も抑止される。一次において、この最少反射率制限は、適用例のために必要とされる最大距離の２乗に比例し、明白距離の２乗に反比例する。高反射率、及び例えば低反射率衣料などの非常に低い反射率レベルに適合することが、この技術の使用事例の多くにおける目的であるため、この反射率制限は上記の技術の重大な制限である。従って、本発明の目的は、この制限を最小にすることである。これは明白距離を増加させること、又は適用例のために必要とされる最大距離を低減させることによって取得される。しかし後者は、ほとんどの場合はこれが適用例によって規定される固定パラメータであるため、見通しをほとんど又は全く提供せず、従って本明細書の残りの部分では考慮されない。明白距離は、変調周波数を低減させることによって容易に増加させることが可能である。しかしこれは距離測定に関する不確実性に悪影響を及ぼす。従って、本明細書で説明される、明白距離を増加させる他の手段が重要である。

距離依存である適応閾値などの、より複雑な信頼度閾値メカニズムを使用すれば、特定の反射率制限での最大サポート距離を増加させること、及び／又は最小反射率制限を減少させることが可能である。

従って、最初に信頼度閾値が設定されてｋ＞１の可能性がある全ての測定値を除去しなければならず、次にＨＡＬＦ象限を認識し、「ＨＡＬＦ＿３」又は「ＨＡＬＦ＿４」の値は単一のエイリアシング距離が追加される必要があることを意味し、「ＨＡＬＦ＿１」又は「ＨＡＬＦ＿２」の象限値はエイリアシングが存在しないことを意味する。従って、ＨＡＬＦＱ及びＨＡＬＦＩの測定を追加し、ＨＡＬＦＱ、ＨＡＬＦＩ、ＱＢＦ、ＩＢＦの符号を見ることのみによって、明白距離の倍増を達成することが可能である。

明白距離はこれによって４倍に拡張される。従って、信頼度閾値に課される必要がある反射率制限は、所望されたように大幅に低減される。

Claims (15)

1. イメージングセンサを有し、照射ユニットと共に使用するためのタイムオブフライトシステム内の相関測定において、エイリアシングの存在を判定する方法であって、前記照射ユニットは、第１の周波数及び第２の周波数で変調された変調光を用いてシーンを照射するように適合され、前記システムは、相関信号と前記シーンから反射された変調光との間の相関測定値を取得するように適合され、
   前記方法は、
   ａ）前記シーン内の少なくとも１つの物体からの反射された光を検出し、
   ｂ）１つ以上の第１の相関測定値によって、第１の相関信号と、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光との間の第１の相関を判定し、前記第１の相関信号は前記第１の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、前記第１の相関測定値は前記イメージングセンサから前記少なくとも１つの物体までの距離に関するパラメータの値を提供し、
   ｃ）１つ以上の第２の相関測定値によって、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光と、第２の相関信号との間の第２の相関を判定し、前記第２の相関信号は前記第１の周波数より低い前記第２の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、
   ｄ）前記パラメータの値について、前記第２の相関測定値からエイリアシングの存在を判定すること
   を含み、
   前記第１の相関測定値及び／又は前記第２の相関測定値は、エイリアシングインジケータとして結合され、エイリアシングの存在は、検出される反射された光の同相及び／又は直角位相成分の符号であるインジケータから判定される、
   方法。
2. 第１の位相測定値が、前記第１の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第１の相関測定値から判定され、第２の位相測定値が、前記第２の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第２の相関測定値から判定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の相関測定値における、検出される反射された信号の信号積分時間は、前記第２の相関測定値の信号積分時間より長い、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第２の相関信号は、これが相関される検出される反射された変調光のデューティサイクルとは異なるデューティサイクルを有し、前記第２の相関信号のデューティサイクルは５０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２の周波数についての様々な位相オフセットを使用して前記第２の相関測定値を判定するステップと、
   １つ以上の第２の相関測定値から、検出される反射された光の同相及び／又は直角位相成分を判定し、前記同相及び／又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定するステップと
   を更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
6. エイリアシングの存在は更に、距離関連因子を測定することから決定される信頼度を使用することによって判定され、前記距離関連因子は、反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 同相及び／又は直角位相成分を判定するステップは、前記第１の周波数及び／又は前記第２の周波数におけるＩ値及びＱ値、及び／又は、Ｉ及びＱの絶対値の差を判定することを含む、請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記第２の相関信号は、パルス形状の信号であり、第１の長さ（２０５）のパルスで始まり、第２の長さ（２０３）のパルスが続き、第３の長さ（２０４）のパルスで終わり、
   前記第２の相関信号のデューティサイクルが５０％となるように、前記第１の長さ（２０５）と前記第２の長さ（２０３）との合計が、前記第３の長さ（２０４）に等しい、請求項１に記載の方法。
9. 前記第２の長さ（２０３）のパルスは、エイリアシング距離に一致し、前記第３の長さ（２０４）のパルスは、エイリアシング距離の２倍に一致する、請求項８に記載の方法。
10. タイムオブフライト又はレンジ検出センサユニットであって、
    エイリアシングの存在を判定する手段を有し、センサは、照射ユニットと共に使用するためのものであり、前記照射ユニットは、第１の周波数及び第２の周波数で変調された変調光を用いてシーンを照射するように適合され、システムは、相関信号と前記シーンから反射された変調光との間の相関測定値を取得するように適合され、
    前記センサユニットは、
    ａ）前記シーン内の少なくとも１つの物体からの反射された光を検出する、第１の手段と、
    ｂ）第１の相関測定値によって、第１の相関信号と、イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光との間の第１の相関を判定する、第２の手段と、
    ここで、前記第１の相関信号は、前記第１の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、前記第１の相関測定値は前記イメージングセンサから前記シーンまでの距離に関するパラメータの値を提供し、
    ｃ）第２の相関測定値によって、前記イメージングセンサにおいて受信される前記反射された光と、第２の相関信号との間の第２の相関を判定する、第３の手段と、
    ここで、前記第２の相関信号は前記第１の周波数より低い前記第２の周波数の周期的波形を有する前記変調光と等しく、
    ｄ）その値について、前記第２の相関測定値からエイリアシングの存在を判定する、第４の手段と
    を備え、
    前記第２の相関を判定する前記第３の手段は、前記第２の周波数についての様々な位相オフセットにおいて第２の相関測定を実行するように適合され、
    前記センサユニットは、前記第２の相関測定値から、検出される反射された光の同相及び／又は直角位相成分を判定するように適合され、前記第４の手段は、前記同相及び／又は直角位相成分を使用してエイリアシングの存在を判定し、ここで、エイリアシングの存在は更に、距離関連因子から決定される信頼度を使用することによって判定され、前記距離関連因子は、前記第１の周波数及び／又は前記第２の周波数において変調された反射された光の量、スペックルパターンのサイズ、インポーズされるパターンのサイズであり、
    同相及び／又は直角位相成分を判定する手段は、前記検出される反射された光の前記同相及び／又は直角位相成分の符号からエイリアシングの存在を判定するように適合される、
    センサユニット。
11. 前記第２の手段は、前記第１の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第１の相関測定値から第１の位相測定値を判定するように適合され、又は、判定する前記第３の手段は、前記第２の周波数についての様々な位相オフセットにおける前記第２の相関から位相測定を行うように適合され、又は、前記第２及び第３の手段は、前記第１の相関測定値の信号積分時間が前記第２の相関測定値の積分時間より長いように適合される、請求項１０に記載のセンサユニット。
12. 第２の相関信号は、これが相関される検出される反射された変調光のデューティサイクルとは異なるデューティサイクルを有し、前記第２の相関信号のデューティサイクルは５０％である、請求項１０又は１１に記載のセンサユニット。
13. 同相及び／又は直角位相成分を判定する前記第４の手段は、前記第２の周波数におけるＩ値及びＱ値を判定するように適合され、又は、同相及び／又は直角位相成分を判定する前記第４の手段は、前記Ｉ値及び／又はＱ値の符号を判定することによってエイリアシングの存在を判定するように適合される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のセンサユニット。
14. 前記第１の相関信号及び／又は第２の相関信号は、位相オフセットについて較正される、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のセンサユニット。
15. 請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のセンサユニットを有するＴＯＦカメラ。