JP5519381B2 - スペクトル測定装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、波長情報と光強度情報とを測定可能なスペクトルセンサにて検出される観測光のスペクトルデータに基づいて測定対象を認識するスペクトル測定装置であって、前記測定対象に大気吸収率の高い波長域の光、及び前記大気吸収率の高い波長域以外の波長域の光を照射する照明装置と、前記測定対象に前記大気吸収率の高い波長域以外の波長域の光が照射されているときの前記スペクトルセンサによる観測光のスペクトルデータと同スペクトルデータに対応して予めデータベースに登録されている複数の測定対象のスペクトルデータとの対比に基づき前記光が照射されている測定対象を同定するとともに、当該データベースに前記複数の測定対象のスペクトルデータとの対として予め併せて登録されているそれら測定対象の各々に特有の反射率を求める測定対象同定部とを備え、前記求められた反射率に基づく前記照明装置の光出力強度と、前記スペクトルセンサによる観測光の光強度である前記測定対象に前記大気吸収率の高い波長域の光が照射されているときの当該測定対象からの反射光の強度として求められた値と、の比として前記スペクトルデータの観測地点から前記測定対象までの距離を認識することを要旨とする。
L4=(PP/Pr)×R×k
によって認識することを要旨とする。
図1に本発明にかかるスペクトル測定装置を具体化した第1の実施の形態についてその概略構成を示す。
この図2に示すように、スペクトルセンサSによって観測されたスペクトルデータの波長毎の光強度は波長域によって異なるものとなっている。例えば、約「0.5μm」の波長域においては、スペクトルセンサSによって観測される太陽光の光強度は単位面積辺りに照射されるエネルギが約「1600W/m2/μm」と非常に大きい。これに対し、例えば、約「0.93μm」、約「1.1μm」、約「1.4μm」、約「1.9μm」の波長域では、太陽光の光強度は、それぞれ約「250W/m2/μm」、約「100W/m2/μm」、「0W/m2/μm」、「0W/m2/μm」と非常に小さい。これは、太陽光が大気を通過する過程でそれらの波長域の成分が「H2O」や「CO2」等によって吸収されることに起因していることが知られている。すなわち、「0.5μm」付近の波長域では大気による光の吸収率すなわち大気吸収率が低く、「0.93μm」、「1.1μm」、「1.4μm」、「1.9μm」付近の波長域では、光の大気吸収率が高いことがわかる。そこで、本実施の形態では、環境光としてのこうした太陽光の分光放射照度分布特性を利用して上記測定対象の認識を行うこととする。
は、測定対象とされた物体の種類を識別するための対象物種類識別部222に取り込まれる。この対象物種類識別部222では、上記スペクトルセンサSによって測定されるスペクトルデータに対応して複数の種類のスペクトルデータが予め登録されているスペクトルデータベース223の参照が行われる。
タ格納メモリ210から照明装置100による投光出力「PP」が取り込まれる。
L4=(PP/Pr)×R×k …(1)
R=Re
これにより、環境光としての太陽光の影響が抑制された測定対象の認識として、車両から測定対象までの距離が算出されるようになる。
(1)測定対象の認識としての車両周辺に存在する測定対象から車両までの距離の認識を、大気吸収率が高い波長域を含む光が照射される測定対象のスペクトルセンサSによる観測光のスペクトルデータを用いた演算を通じて行うこととした。これにより、太陽光の影響が抑制された波長域のスペクトルデータに基づく測定対象から車両までの距離の認識と、この測定対象の同定とを同時に行うことができるようになる。しかも、観測されたスペクトルデータから環境光の影響を除去するといった補正演算等を行う必要もないことから、測定対象の認識にかかる負荷が軽減されるとともに、測定対象の認識にかかる処理の高速化が図られるようにもなる。
た。このため、車両の周辺に存在する物体の種別の特定としての同定と、車両から同車両の周辺に存在する人や前方車両までの相対的な距離の認識とを、環境光による影響を最小限に抑えて的確に行うことができるようになる。これにより、前述した車両の運転支援等を行う上で必要とされる各種認識を、環境光による影響を最小限に抑えて的確に行うことができるようになる。
以下、本発明にかかるスペクトル測定装置を具体化した第2の実施の形態を図10〜図12を参照して説明する。なお、この第2の実施の形態は、測定対象の認識として、車両周辺に存在する測定対象の接近状態の認識を行うものであり、その基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。なお、図10は、先の図1に対応する図として本実施の形態のスペクトル測定対象についてその概略構成を示したものである。
a.近づいている
b.遠ざかっている
c.車両と測定対象との距離が一定のいずれの状態にある
かが認識される。そして、この接近状態判定部253により測定対象の接近状態が認識されると、この認識された情報が運転支援システム300に出力され、車両周辺に存在する人、前方車両、動物等といった物体の接近の有無がユーザに対して通知されるようになる。
Sd=S(t+1)−S(t) …(2)
そして、こうして求められたスペクトル強度差「Sd」に基づき、車両に対する測定対象の接近状態が判定される(ステップS204)。この判定では、上記スペクトル強度差「Sd」が「0」を超えていたときには車両に対して測定対象が接近していると判定され、上記スペクトル強度差「Sd」が「0」未満であったときには車両から測定対象が遠ざかっていると判定される。また、上記スペクトル強度差「Sd」が「0」であったときには、車両から見た測定対象の相対的な距離が一定であると判定される。
(1)大気吸収率の高い波長域の光が照射される測定対象のスペクトルデータの経時的
な推移を求める演算を通じて、この測定対象の接近状態を認識することとした。このため、車両と測定対象との位置関係(距離)によって変化するスペクトルデータの経時的な推移に基づき車両に対する測定対象の接近状態を認識する上で、環境光の影響が抑制されたスペクトルデータに基づく高精度な測定対象の認識を行うことができるようになる。
なお、上記実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記第2の実施の形態では、スペクトルデータの経時的な推移を求める演算として、各々異なる時刻に得られたスペクトルデータの差分演算を行うこととした。これに限らず、各々異なる時刻に得られたスペクトルデータの除算演算を通じてスペクトルデータの経時的な推移を求めるようにしてもよい。この場合には、各スペクトルデータの経時的な変化を示す除算値を「Sw」、異なる時刻「t」及び「t+1」に取得されて上記抽出されたスペクトルデータのスペクトル強度を強度「S」及び「S+1」とするとき、以下の式(3)によって算出される。
Sw=S(t+1)/S(t) …(3)
そして、こうして求められた除算値「Sw」が「1」を超えていたときには車両に対して測定対象が接近していると判定され、上記除算値「Sw」が「1」未満であったときには車両から測定対象が遠ざかっていると判定される。また、上記除算値「Sw」が「1」であったときには、車両から見た測定対象の相対的な距離が一定であると判定される。
.9μm」のうち任意の波長域の光を測定対象に照射することとしてもよい。また、大気吸収率が低い波長域として「0.5μm」〜「0.8μm」の波長域の光を測定対象に照射することとしてもよい。さらに、上記第2の実施の形態においては、先の図3に対応する図として図15(b)に示すように、大気吸収率が高い波長域として「0.93μm」、「1.1μm」、「1.4μm」、「1.9μm」のうち任意の波長域の光のみを測定対象に照射することとしてもよい。照明装置としてこのような構成によれば、大気吸収率が高い波長域の光や大気吸収率が低い波長域の光を測定対象に対して照射する上で、必要十分な光の照射が可能となる。これにより、同一の消費電力であっても、照明装置としての光強度出力を高めることができるようになり、スペクトルセンサSによって測定されるスペクトルデータに対する環境光の影響をより低減することができるようになる。また、照明装置としてこのような構成によれば、照明装置としての消費電力の低減を図ることができるようになる。
Claims (3)
- 波長情報と光強度情報とを測定可能なスペクトルセンサにて検出される観測光のスペクトルデータに基づいて測定対象を認識するスペクトル測定装置であって、
前記測定対象に大気吸収率の高い波長域の光、及び前記大気吸収率の高い波長域以外の波長域の光を照射する照明装置と、
前記測定対象に前記大気吸収率の高い波長域以外の波長域の光が照射されているときの前記スペクトルセンサによる観測光のスペクトルデータと同スペクトルデータに対応して予めデータベースに登録されている複数の測定対象のスペクトルデータとの対比に基づき前記光が照射されている測定対象を同定するとともに、当該データベースに前記複数の測定対象のスペクトルデータとの対として予め併せて登録されているそれら測定対象の各々に特有の反射率を求める測定対象同定部とを備え、
前記求められた反射率に基づく前記照明装置の光出力強度と、前記スペクトルセンサによる観測光の光強度である前記測定対象に前記大気吸収率の高い波長域の光が照射されているときの当該測定対象からの反射光の強度として求められた値と、の比として前記スペクトルデータの観測地点から前記測定対象までの距離を認識することを特徴とするスペクトル測定装置。 - 前記測定対象同定部により求められた反射率をR、前記照明装置の光出力強度をPP、前記スペクトルセンサによる観測光の光強度をPr、前記照明装置の光出力強度と前記スペクトルセンサによる観測光の光強度との間の補正係数をkとするとき、前記スペクトルデータの観測地点から前記測定対象までの距離は、これをLとして、
L4=(PP/Pr)×R×k
によって認識する
請求項1に記載のスペクトル測定装置。 - 前記スペクトルセンサ及び前記照明装置は共に車両に搭載されてなり、前記認識する測定対象が当該車両周囲の物体である
請求項1または2に記載のスペクトル測定装置。
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