JP6366405B2 - レーザレーダ装置 - Google Patents
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Description
また、レーザレーダ装置は、スキャナによるレーザ光の照射方向から、測定対象物が存在している方向を特定し、測定対象物までの距離と測定対象物が存在している方向に基づいて、測定対象物までの距離と位置を示す距離画像を生成する。
スキャナの設置位置や設置角度がずれる要因として、例えば、レーザレーダ装置に加えられる振動や圧力のほか、温度変化などの外環境変化が挙げられる。
レーザレーダ装置は、スキャナがレーザ光を較正用ターゲットに放射し、受光素子が較正用ターゲットに反射されて戻ってきたレーザ光の反射光の受信レベルを検出すると、その反射光の受信レベルから較正用ターゲットの中心位置を求めるようにしている。
特許文献1のように、較正用ターゲットの中心位置を求めれば、スキャナの設置位置や設置角度を特定して、距離画像に生じている歪みを補正することができる。
また、較正用ターゲットの設置位置は既知の位置である必要があるため、スキャナの設置位置や設置角度を測定することができる場所は、特定の場所に限られ、レーザレーダ装置が車両等の移動体に搭載されて常に移動している状況下では、リアルタイムにスキャナの設置位置や設置角度を測定することができない課題があった。
図1はこの発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置を示す構成図である。
図1において、レーザ光源1はレーザ光を発光する光源と、その光源から発光されたレーザ光を整形するレンズやミラーなどの光学系とから構成されている。
折り返し用ミラー2はレーザ光源1から発光されたレーザ光をスキャナ3側に反射する一方、測定対象物等に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光素子7に導く光学部品である。
スキャナ3は制御部4の指示の下、レーザ光源1から発光されたレーザ光を走査しながら、そのレーザ光を測定対象物に向けて放射する。
制御部4は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、レーザ光源1から発光されるレーザ光の周波数を制御するとともに、スキャナ3の走査速度(スキャナ3が回転する角速度)を制御する。
受光素子7はスキャナ3からレーザ光が放射されたのち、測定対象物に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換するとともに、複数のマーカ6に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換する。なお、受光素子7は受光手段を構成している。
図2はこの発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置の信号処理部8を示す構成図である。
図2において、距離強度画像生成部11はスキャナ3からレーザ光が放射された時刻と受光素子7により反射光が受光された時刻との時刻差から、測定対象物及び複数のマーカ6までの距離を算出し、測定対象物及び複数のマーカ6までの距離とスキャナ3によるレーザ光の放射方向に基づいて、測定対象物及び複数のマーカ6までの距離と、測定対象物及び複数のマーカ6の位置の座標とを示す距離強度画像を生成する処理を実施する。なお、距離強度画像生成部11は画像生成手段を構成している。
この実施の形態1では、距離強度画像生成部11が測定対象物及びマーカ6が存在する位置での信号強度の情報を含む距離強度画像を生成する例を示すが、信号強度の情報を含まない距離画像を生成するものであってもよい。
即ち、位置角度特定部12は、予めスキャナ3の設置位置及び設置角度と、ウィンドウ5に並べられている複数のマーカ6までの距離及び複数のマーカ6の位置座標との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像から取得した距離及び位置座標を前記テーブルと照合して、スキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する処理を実施する。なお、位置角度特定部12は位置角度特定手段を構成している。
距離強度画像補正部13は位置角度特定部12により特定されたスキャナ3の設置位置及び設置角度に基づいて距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像の歪みを補正する処理を実施する。なお、距離強度画像補正部13は画像歪補正手段を構成している。
レーザ光源1は、制御部4が指示する周波数のレーザ光を発光する。
折り返し用ミラー2は、レーザ光源1がレーザ光を発光すると、そのレーザ光をスキャナ3側に反射する。
スキャナ3は、折り返し用ミラー2により反射されたレーザ光を受けると、制御部4の指示の下で、そのレーザ光を走査しながら、そのレーザ光を測定対象物に向けて放射する。
ここで、図3はレーザ光を反射する複数のマーカ6が並べられているウィンドウ5を示す説明図である。
図3の例では、直径riの円形状のマーカ6が、既知の間隔dij(i≠j)でa×bの既知の配置パターンでウィンドウ5の内壁に並べられている。iはマーカ6のラベルを表し、dijは異なるマーカ間の距離を表している。
しかし、スキャナ3の設置位置及び設置角度にずれが生じて、スキャナ3の設置位置がウィンドウ5の曲率中心からずれると、スキャナ3から各マーカ6までの距離に差が生じるため、各マーカ6の距離値が等しくなくなり、距離強度画像に現れるマーカの配置パターンが原点対称にならなくなる。
また、スキャナ3からウィンドウ5に並べられたマーカ6に当る位置に放射されたレーザ光は、そのマーカ6に反射される。マーカ6に反射されたレーザ光の反射光についても、折り返し用ミラー2を介して、受光素子7に到達する。
信号処理部8の距離強度画像生成部11は、受光素子7から受信信号を受けると、下記の式(1)に示すように、スキャナ3からレーザ光が放射された時刻t1と、受光素子7により反射光が受光された時刻t2との時刻差τ(=t2−t1)から、測定対象物又はマーカ6までの距離を示す距離値Lを算出する。
式(1)において、Cは光速である。
なお、スキャナ3からレーザ光が放射された時刻t1は、スキャナ3がレーザ光を放射する際、受光素子7が折り返し用ミラー2から内部参照用光を受光して、その内部参照用光の受信信号を距離強度画像生成部11に出力するようにして、その受信信号が出力された時刻から特定しても良い。
また、受光素子7により反射光が受光された時刻t2は、受光素子7から反射光の受信信号が出力された時刻から特定することができる。
特に図4(a)はスキャナ3の設置位置及び設置角度が変化する前の距離強度画像を示しており、図4(b)はスキャナ3の設置位置及び設置角度が変化した後の距離強度画像を示している。
ウィンドウ5の内壁には複数のマーカ6が並べられているので、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像には、複数のマーカ6の配置パターンが出現している。
(1)マーカ6の距離値に変化が無く、かつ、マーカ6の位置座標に変化が無い場合、ス
キャナ3の設置位置及び設置角度に変化が生じていない。
(2)マーカ6の距離値に変化が無いが、マーカ6の位置座標に変化が生じている場合、
スキャナ3の設置角度に変化が生じている。
(3)マーカ6の距離値に変化が生じているが、マーカ6の位置座標の変化が無い場合、
スキャナ3の設置位置に変化が生じている。
(4)マーカ6の距離値に変化が生じており、かつ、マーカ6の位置座標に変化が生じて
いる場合、スキャナ3の設置位置又は設置角度に変化が生じている。
スキャナ3の設置位置及び設置角度が変化する前の状態から、スキャナ3の設置位置がレーザ光の放射方向に対して垂直方向に移動した場合、距離強度画像に出現する複数のマーカ6の配置パターンが変化する。
図4(b)の例では、スキャナ3の設置位置がレーザ光の放射方向に対して垂直方向(図中、上方向)に並行移動したことで、複数のマーカ6の距離値と、複数のマーカ6の間隔が変化している。
複数のマーカ6の距離値と間隔の変化は、距離強度画像から求めることが可能である。
図5はこの発明の実施の形態1によるレーザレーダ装置の位置角度特定部12の処理内容を示すフローチャートである。
以下、図5のフローチャートを参照しながら、スキャナ3の設置位置及び設置角度の特定処理を説明する。
位置角度特定部12は、スキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmを変えながら(変更後の設置位置δm及び設置角度θmも既知である)、スキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmに対応するマーカ6の距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を取得することで、予め、m個のテーブルを保持するようにする(ステップST1)。iはマーカ6のラベルを表し、mはテーブルのラベルを表している。
なお、距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像において、マーカ6の距離値は、測定対象物の距離値と比べて極めて小さな値(測定対象物までの距離と比べて、マーカ6までの距離は極めて短い)であるため、例えば、距離ゲート処理を実施すれば、距離強度画像上のどの距離値がマーカ6の距離値であるかを判別することができるので、距離強度画像からマーカ6の距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を容易に取得することができる。
距離ゲート処理は、既知であるスキャナ3からウィンドウ5の内壁までの距離より少し長い距離を閾値として設定し、距離強度画像上の或る距離値が当該閾値より小さければ、当該距離値はマーカ6の距離値であると判別する処理である。
位置角度特定部12は、複数のマーカ6の距離値Lo iと位置座標(xo i,yo i)を取得すると、m個のテーブルの中で、測定時に取得した複数のマーカ6の距離値Lo i及び位置座標(xo i,yo i)と最も一致度が高い距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を記録しているテーブルを探査する(ステップST3)。
位置角度特定部12は、最も一致度が高い距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を記録しているテーブルを探査すると、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmを取得し、その設置位置δm及び設置角度θmを距離強度画像補正部13に出力する(ステップST4)。
位置角度特定部12は、レーザレーダ装置が起動している間、ステップST2〜ST4の処理を繰り返し実施する(ステップST5)。
位置角度特定部12は、実際の測定時の距離強度画像から複数のマーカ6の距離値Lo iと位置座標(xo i,yo i)を取得すると、各テーブルから順番に距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を取得して、実際の測定時の距離値Lo i及び位置座標(xo i,yo i)と、テーブルから取得した距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を下記の式(2)に代入することで、テーブル毎のχm 2を算出する。
位置角度特定部12は、テーブル毎のχm 2を算出すると、それらのχm 2の中で、最小のχm 2に対応するテーブルが、最も一致度が高い距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を記録しているテーブルとして特定し、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmを距離強度画像補正部13に出力する。
以下、距離強度画像補正部13による距離強度画像の補正処理の一例を説明する。
図7はスキャナ3の設置位置及び設置角度に変化が生じた場合のレーザ光の放射方向を示す説明図である。
ここでは、ウィンドウ5の各位置におけるレーザ光の屈折率の情報が、事前に距離強度画像補正部13に与えられているものとする。
したがって、距離強度画像補正部13は、スキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmとスキャナ3の走査角度が分かれば、スキャナ3から放射されたレーザ光に対応する距離強度画像上の位置座標を特定することができる。
そこで、距離強度画像補正部13は、実際に測定を開始する前に、スキャナ3の設置位置及び設置角度が変化していない既知の状態において、スキャナ3の各走査角度に対応する距離強度画像上の位置座標(以下、「基準位置座標」と称する)を把握する。
距離強度画像補正部13は、測定位置座標の距離値を取得すると、その測定位置座標が測定時のスキャナ3の走査角度に対応する基準位置座標と異なっていれば、基準位置座標の距離値を測定位置座標の距離値の置き換えることで、距離強度画像の距離値を補正する。
このように、距離強度画像の距離値を補正することで、スキャナ3の設置位置や設置角度の変化の影響を無くすことができる。
これにより、例えば、図1のレーザレーダ装置が移動体に搭載された場合、リアルタイムにスキャナ3の設置位置及び設置角度を測定することができるとともに、スキャナ3の設置位置や設置角度の変化の影響が無い距離強度画像を得ることができるため、その移動体の進行方向を正確に把握することができる。その結果、移動体の進行方向に障害物がある場合には、衝突を回避することが可能になる。
ウィンドウ5の内壁のうち、マーカ6が設けられていない位置にレーザ光が放射されたとき、そのレーザ光の全部がウィンドウ5を透過するのであれば、レーザ光の反射強度の情報をテーブルに含める必要はないが、そのレーザ光の一部がウィンドウ5の内壁に反射されて受光素子7に受光される場合、受光素子7に受光されたレーザ光が、マーカ6の反射光であるのか、ウィンドウ5の内壁の反射光であるのかを区別することができない。
その後、前述の説明と同様に、m個のテーブルの中で、測定時に取得した複数のマーカ6の距離値Lo i及び位置座標(xo i,yo i)と最も一致度が高い距離値Lm i及び位置座標(xm i,ym i)を記録しているテーブルを探査すれば、レーザ光の一部がウィンドウ5の内壁に反射されて受光素子7に受光される場合でも、スキャナ3の正確な設置位置δm及び設置角度θmを取得することができる。
このように、対応関係を定式化することで、位置角度特定部12での処理負荷を軽減することができる。
式(3)において、xn iは既知の状態(スキャナ3の配置位置及び配置角度に対して変化の無い状態)でのi番目のマーカ6のx座標、yn iは既知の状態(スキャナ3の配置位置及び配置角度に変化の無い状態)でのi番目のマーカ6のy座標である。δはスキャナ3の配置位置の変化分である。
また、その算出したマーカ6の距離値fiとマーカ6の測定値であるLiとの差分が0となるスキャナ3の設置位置δ及び設置角度θを算出するようにしてもよい。
ビーム径より大きいマーカ6を並べる場合、上述した位置角度特定部12の距離ゲート処理によって、マーカ6によるレーザ光の反射光と、遠方に存在している測定対象物によるレーザ光の反射光とを区別することができ、マーカパターンによる遠方の測定対象からの反射光の遮蔽を回避することが可能となる。
一方、ビーム径より小さいマーカ6を並べる場合、距離強度画像上に現れる複数のマーカ6の配置パターンのサイズが小さくなるため、複数のマーカ6の位置座標の変化前後での分解能を高めることができる。
ウィンドウ5に並べるマーカ6の個数を最小限とすることで、位置角度特定部12が距離ゲート機能を有していない場合でも、距離強度画像への影響を最小限に抑えることができる。
この実施の形態1では、複数のマーカ6が図3のように並べられているものを示しているが、スキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmが変化する前の既知の時点において、距離強度画像上に現れる複数のマーカ6の配置パターンと、スキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmが変化した状態で、距離強度画像上に現れる複数のマーカ6の配置パターンとを区別することができれば、どのような配置パターンでもよい。
異なる形状のマーカ6が混在している場合、複数のマーカ6の配置パターンが大きく変化しても、距離強度画像上で隣接しているマーカ6同士を区別することができる。
取り外しできるようにマーカ6が設けられている場合、必要に応じて複数のマーカ6の配置パターンが現れない距離強度画像を生成することができる。
距離強度画像上に複数のマーカ6の配置パターンが現れるものであれば、複数のマーカ6の材質は問わない。したがって、高反射材料で作られていてもよいし、低反射材料で作られていてもよい。
複数のマーカ6の反射率は全部同じ値で必要はなく、異なる反射率のマーカ6が混在しているものであってもよい。異なる反射率のマーカ6が混在している場合、複数のマーカ6の配置パターンが大きく変化しても、距離強度画像上で隣接しているマーカ6同士を区別することができる。
マーカ6はウィンドウ5に対して塗布する形態でもよいし、ウィンドウ5に張付する形態でもよい。
ウィンドウ5の形成時に、ウィンドウ5の表面もしくは裏面に複数のマーカ6の配置パターンに対応する凹凸上の構造を形成することで、複数のマーカ6の配置パターンと同等の距離強度画像を取得するようにしてもよい。
例えば、平板状のウィンドウ5を用いることで、球面状のウィンドウ5で生じるような距離強度画像に現れる歪を回避することができる。
図8はこの発明の実施の形態2によるレーザレーダ装置を示す構成図であり、図8において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態2では、ウィンドウ5の内壁にはマーカ6が並べられていない例を説明する。
なお、ウィンドウ5はスキャナ3から放射されたレーザ光を透過する材料で構成されているが、レーザ光の一部は内壁で反射されるものとする。
モニタ用受光素子22はスキャナ3からレーザ光が放射されたのち、ウィンドウ5の内壁に反射されて戻ってきたレーザ光の反射光を受光して、その反射光を電気信号に変換する。なお、モニタ用受光素子22は第2の受光手段を構成している。
図9はこの発明の実施の形態2によるレーザレーダ装置の信号処理部23を示す構成図であり、図9において、図2と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
位置角度特定部30は予めスキャナ3の設置位置及び設置角度と、モニタ用受光素子22により受光される反射光の強度との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、モニタ用受光素子22により受光される反射光の強度をテーブルと照合して、スキャナ3の設置位置及び設置角度を特定する処理を実施する。なお、位置角度特定部30は位置角度特定手段を構成している。
レーザ光源1は、制御部4が指示する周波数のレーザ光を発光する。
折り返し用ミラー2は、レーザ光源1がレーザ光を発光すると、そのレーザ光をスキャナ3側に反射する。
スキャナ3は、折り返し用ミラー2により反射されたレーザ光を受けると、制御部4の指示の下で、そのレーザ光を走査しながら、そのレーザ光を測定対象物に向けて放射する。
スキャナ3から放射されたのち、ウィンドウ5を透過したレーザ光の一部は、測定対象物に反射されてレーザレーダ装置に戻ってくる。レーザレーダ装置に戻ってきたレーザ光の反射光は、折り返し用ミラー2を介して、受光素子21に到達する。
また、スキャナ3から放射されたレーザ光の一部は、ウィンドウ5の内壁に反射され、ウィンドウ5の内壁に反射されたレーザ光の反射光は、モニタ用受光素子22に到達する。
信号処理部23の距離強度画像生成部11は、受光素子21から受信信号を受けると、上記実施の形態1と同様に、式(1)によって、スキャナ3からレーザ光が放射された時刻t1と、受光素子21により反射光が受光された時刻t2との時刻差τ(=t2−t1)から、測定対象物までの距離を示す距離値Lを算出する。
ここで、図10はスキャナ3の走査角度に対応するウィンドウ5の内壁に反射されるレーザ光の反射光の強度を示す説明図である。
図10における実線は、スキャナ3の設置位置及び設置角度が既知の状態から変化していない場合において、スキャナ3の走査角度の変化に伴って、ウィンドウ5の内壁に反射されるレーザ光の反射光の強度が変化している様子を示している。
図10における一点鎖線は、スキャナ3の設置位置及び設置角度が既知の状態から変化した状態において、スキャナ3の走査角度の変化に伴って、ウィンドウ5の内壁に反射されるレーザ光の反射光の強度が変化している様子を示している。
図10より明らかなように、スキャナ3の設置位置及び設置角度が既知の状態から変化してない場合と、既知の状態から変化している場合とでは、スキャナ3の各走査角度に対応する反射光の強度が異なっており、モニタ用受光素子22における反射光の受光効率が変化する。
位置角度特定部30は、スキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmを変えながら(変更後の設置位置δm及び設置角度θmも既知である)、受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)を取得することで、予め、m個のテーブルを保持するようにする。
ここで、受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)は、モニタ用受光素子22での受信信号の強度であり、位置角度特定部30が先見情報を取得してテーブルを保持する際に、スキャナ3がレーザ光を走査しながら、モニタ用受光素子22が反射光を受光することで、受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)を取得する。
位置角度特定部30は、実際の測定時において、受信信号強度プロファイルηo iを取得すると、m個のテーブルの中で、測定時に取得した受信信号強度プロファイルηo iと最も一致度が高い受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)を記録しているテーブルを探査する。
位置角度特定部30は、最も一致度が高い受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)を記録しているテーブルを探査すると、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmを取得し、その設置位置δm及び設置角度θmを距離強度画像補正部13に出力する。
位置角度特定部30は、レーザレーダ装置が起動している間、上記の処理を繰り返し実施する。
位置角度特定部30は、実際の測定時において、受信信号強度プロファイルηo iを取得すると、各テーブルから順番に受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)を取得して、実際の測定時の受信信号強度プロファイルηo iと、テーブルから取得した受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)を下記の式(5)に代入することで、テーブル毎のχm 2を算出する。
位置角度特定部30は、テーブル毎のχm 2を算出すると、それらのχm 2の中で、最小のχm 2に対応するテーブルが、最も一致度が高い受信信号強度プロファイルηm({δm,θm},φ)を記録しているテーブルとして特定し、そのテーブルに記録されているスキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmを距離強度画像補正部13に出力する。
対応関係を定式化することで、位置角度特定部30での処理負荷を軽減することができる。
そこで、スキャナ3の走査角度によって、反射光が到達する位置が大きく変化するような場合には、図12に示すように、複数個のモニタ用受光素子22を搭載するようにすればよい。
なお、複数個のモニタ用受光素子22を2次元に配置する場合や、複数の受光素子が2次元に配列されているモニタ用受光アレイ24を搭載する場合、スキャナ3の設置位置及び設置角度の2次元的な変化に対しても感度を持たせることができる。
この実施の形態2では、ウィンドウ5の形状が球面状であるものを示したが、ウィンドウ5の形状は非球面状であってもよく、例えば、平板、双曲面や楕円形状であってもよい。
例えば、平板状のウィンドウ5を用いることで、球面状のウィンドウ5で生じるような距離強度画像に現れる歪を回避することができる。
図14はこの発明の実施の形態3によるレーザレーダ装置の信号処理部8を示す構成図であり、図において、図2と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
レーザレーダ装置の全体構成は、上記実施の形態1における図1のレーザレーダ装置と同じである。
測定対象距離算出部41は距離強度画像生成部11により生成された距離強度画像からスキャナ3の走査角度φに対応するマーカ6からの反射光を取得した時間tw(φ)及び各走査角度φでの測定対象物からの反射光を取得した時間tt(φ)を算出し、その時間tw(φ),tt(φ)から、距離の原点校正値として、各走査角度φでの測定対象物までの距離L(φ)を算出する処理を実施する。
また、距離強度画像補正部42は位置角度特定部12により特定されたスキャナ3の設置位置及び設置角度に基づいて距離強度画像生成部11により生成された強度画像の歪みを補正する処理を実施する。
なお、測定対象距離算出部41及び距離強度画像補正部42から距離補正手段が構成され、距離強度画像補正部42から画像歪補正手段が構成されている。
上記実施の形態1と比べて、信号処理部8が測定対象距離算出部41を備え、距離強度画像補正部42が、測定対象距離算出部41により算出された原点校正値である距離L(φ)を用いて、測定対象物の距離値を補正している点で相違している。
ここで、図15はスキャナ3の走査角度に対応するマーカ6の距離値の関係を示す説明図である。
図15のAは、スキャナ3の設置位置が変化していない場合、マーカ6の距離値が一定であることを示している。
また、スキャナ3の設置位置がレーザ光の出射軸の方向に移動すると、スキャナ3の走査角度とマーカ6の距離値の対応関係が図15のCのように変化する(図15では、スキャナ3の設置位置がウィンドウ5の内壁に近づく方法に移動している例を示している)。
そこで、測定対象距離算出部41は、距離の原点を校正するため、距離強度画像生成部11が距離強度画像を生成すると、その距離強度画像からスキャナ3の走査角度φに対応するマーカ6からの反射光を取得するまでに要した時間tw(φ)と、測定対象物からの反射光を取得するまでに要した時間tt(φ)を算出する。
測定対象距離算出部41は、各走査角度φでの時間tw(φ),tt(φ)を算出すると、下記の式(6)に示すように、各走査角度φでの測定対象物までの距離L(φ)を算出する。
ここで、cは測定対象物が存在する空間での光の伝播速度であり、光の伝播速度cを用いることで、距離強度画像の距離値から時間への変換や、時間から距離値への変換を行うことができる。
また、距離強度画像補正部42は、位置角度特定部12からスキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmを受けると、上記実施の形態1における距離強度画像補正部13と同様に、スキャナ3の設置位置δm及び設置角度θmにしたがって距離強度画像生成部11により生成された強度画像の歪みを補正する。
これにより、レーダレーザ装置が移動体に搭載される場合、移動体の進行方向に存在している障害物への衝突を高精度に回避することが可能になる。
式(7)において、{a,b,・・・}は関数のパラメータセットであり、図15のBやCの曲線を特定する多項式の係数である。liは測定対象物の距離値(測定値)、iはスキャナ3の走査角度を示すラベルである。
Claims (6)
- レーザ光を発光する光源と、
前記光源から発光されたレーザ光を走査しながら、前記レーザ光を測定対象物に向けて放射するスキャナと、
前記スキャナから放射されたレーザ光が通る位置に配置され、前記レーザ光を反射する複数のマーカが並べられているウィンドウと、
前記測定対象物及び前記複数のマーカに反射された前記レーザ光の反射光を受光する受光手段と、
前記スキャナから前記レーザ光が放射された時刻と前記受光手段により反射光が受光された時刻との時刻差から、前記レーザ光が反射された位置までの距離を算出し、前記距離と前記スキャナによるレーザ光の放射方向に基づいて、前記レーザ光が反射された位置までの距離と前記レーザ光が反射された位置の座標を示す距離画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により生成された距離画像から前記複数のマーカまでの距離と前記複数のマーカの位置座標を取得し、その取得した距離及び位置座標に基づいて前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定する位置角度特定手段と
を備えたレーザレーダ装置。 - 前記位置角度特定手段は、予め、前記スキャナの設置位置及び設置角度と、前記ウィンドウに並べられている複数のマーカまでの距離及び前記複数のマーカの位置座標との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、前記画像生成手段により生成された距離画像から取得した距離及び位置座標を前記テーブルと照合して、前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定することを特徴とする請求項1記載のレーザレーダ装置。
- レーザ光を発光する光源と、
前記光源から発光されたレーザ光を走査しながら、前記レーザ光を測定対象物に向けて放射するスキャナと、
前記スキャナから放射されたレーザ光が通る位置に配置されているウィンドウと、
前記測定対象物に反射された前記レーザ光の反射光を受光する第1の受光手段と、
前記ウィンドウに反射された前記レーザ光の反射光を受光する第2の受光手段と、
前記スキャナから前記レーザ光が放射された時刻と前記第1の受光手段により反射光が受光された時刻との時刻差から、前記測定対象物までの距離を算出し、前記距離と前記スキャナによるレーザ光の放射方向に基づいて、前記測定対象物までの距離と前記測定対象物の位置の座標を示す距離画像を生成する画像生成手段と、
前記第2の受光手段により受光された反射光の強度に基づいて前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定する位置角度特定手段と
を備えたレーザレーダ装置。 - 前記位置角度特定手段は、予め、前記スキャナの設置位置及び設置角度と、前記第2の受光手段により受光される反射光の強度との対応関係が記録されているテーブルを保持しており、前記第2の受光手段により受光された反射光の強度を前記テーブルと照合して、前記スキャナの設置位置及び設置角度を特定することを特徴とする請求項3記載のレーザレーダ装置。
- 前記位置角度特定手段により特定されたスキャナの設置位置及び設置角度に基づいて、前記設置位置又は前記設置角度の変化に伴う前記画像生成手段により生成された距離画像の歪みを補正する画像歪補正手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のレーザレーダ装置。
- 前記画像生成手段により生成された距離画像から前記スキャナの走査角度に対応する前記マーカまでの距離を取得して、前記マーカまでの距離から距離の原点校正値を算出し、前記距離の原点校正値を用いて、前記画像生成手段により生成された距離画像が示す前記測定対象物までの距離を補正する距離補正手段を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーザレーダ装置。
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