JP4637066B2 - 情報取得装置、情報取得方法、情報取得プログラム、及び、距離情報取得システム - Google Patents

Description

本発明は、対象物までの距離等を測定して情報を取得する情報取得装置、情報取得方法、情報取得プログラム、及び、測定システムに関する。

任意の目標物（測定対象）までの距離を測定する距離測定装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、目標物に照射したレーザ光と、その反射光との時間差から目標物までの距離を測定する装置が知られている。なお、この距離測定装置と方位磁石とを組み合わせることにより、測定点から見た目標物の方向を測定する方向測定装置を構成することができる。
また、位置測定装置としては、例えば、特許文献２に記載されているように、静止軌道上の複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して、それらの受信電波に基づいて地球上の位置（緯度経度及び高度）の測定を行う装置が知られている。

特開昭６３−２６６３８２号公報 特開２００５−７７２９１号公報

しかしながら、上記の公知技術は、次の問題点がある。まず、レーザ光を用いた距離測定装置（特許文献１）にあっては、人体に有害な（視神経に障害を与えるおそれがある）レーザ光を使用するため、安全上の問題点を否めず、また、ＧＰＳ衛星を利用する位置測定装置（特許文献２）にあっては、屋内等の電波の届かない場所では使用できないという問題点がある。

そこで、本発明は、安全上の問題点を生じることなく、周囲環境に左右されずに自己に関する情報を得ることが可能な情報取得装置、情報取得方法、情報取得プログラム、及び、距離情報取得システムを提供することにある。

本願の第１の観点に関わる請求項１記載の発明は、撮像手段と、
この撮像手段が撮像した画像において、輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断手段と、
この第１の判断手段により前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断手段と、
この第２の判断手段により前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体のサイズの情報に復元する復元手段と、
前記第１の判断手段により所定値以上の輝度を受光した画素領域の大きさを検出する検出手段と、
この検出手段によって検出された画素領域の大きさ、前記復元手段によって復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記物体と自己との間の距離を取得する情報取得手段と、
この情報取得手段によって取得された距離を、前記像と対応付けて出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする。
本願請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明に加え、前記復元手段が復元する情報には、前記時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体の形状の情報が更に含まれるとともに、前記第１の判断手段により所定値以上の輝度を受光した画素領域の形状を特定する形状特定手段と、
前記撮像手段が撮像した際の水平面に対する撮像角度を取得する角度取得手段と、
を更に備え、
前記情報取得手段は更に、前記復元手段によって復元された情報に含まれる前記画素の領域を像とする物体の形状、前記形状特定手段によって特定された前記画素領域の形状、及び、前記角度取得手段によって取得された撮像角度に基づいて、前記物体と自己との間の水平方向の距離を取得することを特徴とする。
本願請求項３に記載の発明は、上記請求項１又は２記載の発明に加え、前記復元手段が復元する情報には、前記時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体が存在する緯度及び経度からなる位置情報が更に含まれるとともに、自己からみた前記物体の方位を取得する方位取得手段を更に備え、
前記情報取得手段は更に、前記復元手段によって復元された情報に含まれる前記位置情報、及び、前記方位取得手段によって取得した方位に基づいて、自己位置を取得することを特徴とする。
本願請求項４に記載の発明は、上記請求項１乃至３の何れか記載の発明に加え、前記復元手段が復元する情報には、ガイド情報が更に含まれるとともに、前記情報取得手段は、復元手段によって復元されたガイド情報を更に取得することを特徴とする。
本願の第２の観点に関わる請求項５記載の発明は、撮像部にて撮像した画像において、輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断ステップと、
この第１の判断ステップにて前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断ステップと、
この第２の判断ステップにて前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体のサイズの情報に復元する復元ステップと、
前記第１の判断ステップにて所定値以上の輝度を受光した画素領域の大きさを検出する検出ステップと、
この検出ステップにて検出された画素領域の大きさ、前記復元ステップにて復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記物体と前記撮像部との間の距離を取得する情報取得ステップと、
この情報取得ステップにて取得された情報を、前記像と対応付けて出力部に出力させる出力ステップと
からなることを特徴とする。
本願の第３の観点に関わる請求項６記載の発明は、コンピュータを、
撮像部にて撮像した画像において、輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断手段、
この第１の判断手段によって前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断手段、
この第２の判断手段により前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体のサイズの情報に復元する復元手段、
前記第１の判断手段によって所定値以上の輝度を受光した画素領域の大きさを検出する検出手段、
この検出手段によって検出された画素領域の大きさ、前記復元手段によって復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記物体と前記撮像部との間の距離を取得する情報取得手段、
この情報取得手段によって取得された情報を、前記像と対応付けて出力部へ出力させる出力手段
として機能させることを特徴とする。
本願の第４の観点に関わる請求項７記載の発明は、自己のサイズに関する情報を時系列的な輝度変化に変調する変調手段と、
この変調手段によって変調された輝度で発光する発光手段と
を備えた光源と、
撮像装置であって、
この光源を時系列的に連続して撮像する撮像手段と、
この撮像手段が撮像した画像において、前記撮像された輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断手段と、
この第１の判断手段により前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断手段と、
この第２の判断手段により前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とした前記光源のサイズの情報に復元する復元手段と、
前記第１の判断手段により所定値以上の輝度を受光した画素領域を前記光源の画像領域とし、その大きさを検出する検出手段と、
この検出手段によって検出された画素領域の大きさ、前記復元手段によって復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記光源と当該撮像装置との間の距離を取得する情報取得手段と、
この情報取得手段によって取得された距離を、前記光源の像と対応付けて出力する出力手段と
を備えた撮像装置と、
を備えたことを特徴とする
本願請求項８に記載の発明は、上記請求項７に記載の発明に加え、前記光源の前記変調手段は、更に自己の形状に関する情報を時系列的な輝度変化に変調し、
前記撮像装置において、
前記復元手段が復元する情報には、前記光源の形状の情報が更に含まれるとともに、
前記第１の判断手段により、その大きさが検出された前記画像領域の形状を特定する形状特定手段と、
前記撮像手段が撮像した際の水平面に対する撮像角度を取得する角度取得手段と、
を更に備え、
前記情報取得手段は更に、前記復元手段によって復元された情報に含まれる前記光源の形状、前記形状特定手段によって特定された前記画素領域の形状、及び、前記角度取得手段によって取得された撮像角度に基づいて、前記光源と当該撮像装置との間の水平方向の距離を取得することを特徴とする。

本発明によれば、周囲環境に左右されずに、測定対象となる物体の像とこの物体と自己との距離や自己の位置に関する情報とを対応付けて取得することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。

＜原理構成＞
図１は、本実施の形態における測定方法の概念を説明した原理構成図、図２は二次元受光部２２の受光面２２１における発光体１の像を示す図、図３は距離演算の原理を示す図である。まず、図１において、本実施の形態の必須となる構成には、輝度変調をかけたデータ（詳細は後述する）を送信する発光体１と、発光体１を含むイメージを時系列的に受光して取得することにより、そのイメージに含まれる測定対象として、発光体１の輝度変調領域に含まれるデータを復元し、自己の位置に関する情報として、受光したイメージと復元されたデータとに基づいて発光体１までの距離Ｄを測定して取得する測定装置２が含まれる。

発光体１は、例えば球状の半透明カバーで構成され、その内部には可視光領域を波長光源として備える光源１１と、送信すべきデータを格納するデータメモリ１２と、このデータメモリ１２に格納されるデータを変調し、その変調情報で光源１１の発光輝度を制御する発光制御部１３とで構成される。すなわち、発光体１は、変調されたデータに基づいて、輝度変化を伴って発光する光源１１からの光を拡散して、より広範囲を照射するように構成されている。

データメモリ１２には、送信すべきデータとして少なくともこの発光体１の形状を示す形状データと、発光体１のサイズデータとが格納されている。例えば、図１を用いて説明すれば、データメモリ１２は、発光する半透明カバーの三次元形状として“球状”を形状データ、又、そのサイズとして直径を示す、“Ｒ”をサイズデータとして夫々格納し、発光制御部１３では、これらのデータを変調するようにしている。なお、測定装置２が撮影する発光体１の方向が特定できる構成要素があれば、半透明カバーの形状は任意であってよい。また、発光制御部１３が行う、送信する形状データ、サイズデータの変調方法については、例えば、上記の形状データ、及び、サイズデータを論理０と論理１からなる二値のデジタルデータとし、“０”データには、これに対応する時系列を伴った輝度変化パターンを割当て、“１”データには、上記“０”データとは異なる時系列を伴った輝度変化パターンを割当てるのが望ましい。これら二つの輝度変化パターンは、互いに同一の周期で変化し、且つ、商用電源にて規格化された周期や外乱光等、自然界に存在する周期とは異なる周期で変化するのが望ましい。

一方、測定装置２は、制御部２０、光学レンズ部２１、二次元受光部２２、メモリ２３、データ復元回路２４、及び、出力部２５を備える。

制御部２０は当該測定装置２の各回路の動作を制御するものであり、特に本実施の形態では、二次元受光部２２の取込周期制御、メモリ２３に記憶されているデータの読み出し、二次元受光部２２の受光面２２１に結像される発光体１の像の大きさと後述のデータ復元回路２４によって復元された形状データ、サイズデータとに基づく発光体１までの距離Ｄの測定、及び、その測定結果の出力部２５への出力を制御する。

光学レンズ部２１は、例えば１枚の凸レンズから構成されており、光軸Ａを中心にして発光体１を含む画角を後段の二次元受光部２２に結像させるために備えられる。二次元受光部２２は複数の撮像素子を規則的に配列したＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサで構成され、二次元で捕らえた発光体１の発光態様を、その受光面２２１おける受光割合に基づくイメージとして電気信号に変換して出力するデバイスであり、制御部２０の制御に基づいて３０ＦＰＳで出力する。なお、二次元受光部２２として用いられるデバイスは、発光体１の発光態様を二次元で取得できるものであればこれに限ることは無く、例えば、複数の受光素子、例えばフォトダイオードを配列させた構成であってもよい。また、二次元受光部２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサで構成しているため符号２２１は撮像面と称するのが望ましいが、原理説明では受光面として説明するものとする。

メモリ２３は二次元受光部２２の受光面２２１と光学レンズ部２１との結像距離ｄを記憶する。本実施の形態においては、光学レンズ部２１は一枚の凸レンズを固定設置しているが、光学ズームを備える撮像装置においては、レンズの移動に応じて結像距離が異なるケースがあるので、その場合は、レンズの位置調整により得られる結像距離や焦点距離を用いるのが望ましい。

データ復元回路２４は、制御部２０の制御により二次元受光部２２から時系列的に出力される発光体１の発光態様を３０ＦＰＳの周期で順次取り込み、それら周期的に取得された発光体１の発光態様に基づいて、輝度変調されたデータをデータメモリ１２に格納されていたデータに復元する。例えば、上記の変調方法で変調されていた場合、これとは逆の方法で復調して、形状データ、及び、サイズデータへ復元する。

出力部２５は、制御部２０から出力された測定結果を出力する回路部であり、測定結果を可視表示する表示デバイス、音声出力を行う出力デバイス、もしくは、測定結果を外部出力するためのインターフェイスで構成される。

ここで、距離の演算についてその原理を説明する。まず、図１において上述の如く、Ｒは輝度変調されたデータを受光することによりサイズデータとして得られ発光体１の直径であり、ｄは結像距離、光学レンズ部２１によって受光できる範囲の最大角はαである。また、図２における受光面２２１の水平方向の長さをＨ、垂直方向の長さをＶ、発光体１の像を２２２とし、像２２２の直径をｒとする。

すると、像２２２の直径ｒと結像距離ｄとから角度βを求めることができ、このことにより、図３に示すように、光学レンズ部２１の結像位置を対照とし角度β、Ｄ、及び、Ｒ／２で形成される三角形と、角度β、ｄ、及び、ｒ／２で形成される三角形とが相似関係となることがわかる。したがって、これらの関係より三角関数式を用いることで距離Ｄを測定する。距離Ｄの算出の仕方は次式（１）、（２）の通りとなる。
Ｄ＝（Ｒ／２）／｛（ｔａｎ（β／２））・・・・（１）
β＝ｒ／２ｄ ・・・・（２）

＜具体的構成＞
図４は、具体的構成を説明する図である。同図において、発光体１は、建造物の屋内天井に埋設された一般的な照明光源を指すものであり、この発光体１から輝度変調されたデータＰを受光し、且つ、この発光体１の像２２２を撮像画角２２１に捕らえる撮像装置２にて発光体１と撮像装置２との直線的な距離Ｄを測定し、撮像装置２に設けられた仰角センサを用いて、発光体１の直下までの距離Ｄ’を測定するものである。

図５は、発光体１の回路構成図を示す図である。同図において、発光体１は、光源１１、データメモリ１２、発光制御部１３、及び、発光窓１４を備える。図１のデータメモリ１２に相当する構成として、任意の情報（この情報は、例えば、当該建造物のフロア案内や道案内等、必要に応じて登録される。）を保持するガイドデータメモリ１２１と、発光窓１４の形状（ここでは“正方形”）データや発光窓１４のサイズデータ（一辺の長さ“Ｌ”）並びに発光体１の位置（緯度経度及び高度）データを保持する自己サイズデータメモリ１２２とを備える。

また、発光体１は、図１における発光制御部１３に相当する構成として、後述の検出・捕捉用プリアンブルデータ（測定用）と検出・捕捉用プリアンブルデータ（データボディ用）との２種類のプリアンブルデータと、互いに異なる二種類の輝度変化パターン（以下、第１パターン系列ＳＡと第２パターン系列ＳＢ）とを保持するパターンデータメモリ１３１と、タイミングジェネレータ１３２と、制御部１３３とを備えている。

タイミングジェネレータ１３２は、所定周期の安定したクロック信号を発生する。このクロック信号は、後述の撮像装置（測定装置）２の制御部２０のクロック信号と同期している。

制御部１３３は、タイミングジェネレータ１３２からのクロック信号に同期してパターンデータメモリ１３１、ガイドデータメモリ１２１、及び、自己サイズデータメモリ１２２に格納されているデータについて、順次、ビットデータを取り出し、そのビット値（“１”データか“０”データか）を判定して、“１”データであればパターンデータメモリ１３１から第１パターン系列ＳＡを取り出す一方、“０”データであればパターンデータメモリ１３１から第２パターン系列ＳＢを取り出し、それらの第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢを光源１１に出力する動作を、送信すべきデータのビット数だけ繰り返す。

光源１１は、第１パターン系列ＳＡ、及び、第２パターン系列ＳＢにおいて“１”に相当するタイミングでは発光し、“０”に相当するタイミングでは消灯するという点滅動作を行うことにより、発光窓１４を介して時系列的に輝度変化を有する光Ｐを出力する。

なお、同図においては、データメモリ１２は、発光体１毎に用意されているが、これに限ることは無く、設置されている建造物、或いは建造物の外部に備えられたサーバに記憶させ、ＬＡＮなどのネットワークを介して接続される構成でもよい。また、光源１１はパターン系列“１”、“０”で点滅動作を行うようにしていたが、パターン系列が多値のデータに及ぶ場合、“点灯”、“消灯”のみでなく、多段階の輝度で発光させてもよい。

図６は、制御部１３３から光源１１に出力され、光Ｐとして送信されるデータフォーマット１２５の一例を示す図である。データフォーマット１２５は、検出・捕捉用プリアンブルデータ部（測定用）１２５１、サイズデータ部１２５２、位置データ部１２５３、検出・捕捉用プリアンブルデータ部（ガイドデータ用）１２５４、及び、ガイドデータ部１２５５からなり、これらを１単位として、巡回的に出力される。

検出・捕捉用プリアンブルデータ部（測定用）１２５１に格納されるデータは、撮像装置２にて上記データフォーマット１２５を受光した際に、撮像装置２側が測定モードを設定した際に検出するデータであり、このデータ部を受光することにより、発光体１までの距離や位置に関する演算について、所要の処理動作を実行させるためのものである。

サイズデータ部１２５２に格納されるデータは、自己サイズデータメモリ１２２に格納されているデータのうち、発光窓１４の形状（ここでは“正方形”）データや発光窓１４のサイズデータ“Ｌ”であり、撮像装置２で、これらのデータに基づいて、発光体１までの距離を測定させるためのものである。

位置データ部１２５３に格納されるデータは、自己サイズデータメモリ１２２に保持されているデータのうち、発光体１の位置（緯度経度及び高度）データであり、撮像装置２は、このデータに基づいて、撮像装置２から見た発光体１の方向及び自己位置を測定させるためのものである。

検出・捕捉用プリアンブルデータ部（ガイドデータ用）１２５４に格納されるデータは、撮像装置２にて上記データフォーマット１２５を受光した際に、撮像装置２側がガイドモードを設定した際に検出するデータであり、このデータ部を受光することにより、後述のガイドデータ部１２５５に設定されたデータを復元して再生出力させる処理動作を実行させるためのものである。

ガイドデータ部１２５５に格納されるデータは、ガイドデータメモリ１２１に格納されているデータであり、撮像装置２では、このデータに基づいて、例えば、経路案内や観光案内等のオプション処理を必要に応じて実行させるためのものである。

図７は、図１の測定装置２に相当する、撮像装置２の回路構成図である。同図において、撮像装置２は、図１における、制御部２０、光学レンズ部２１の他に、二次元受光部２２に相当するイメージセンサ２２０、メモリ２３に相当する結像距離データメモリ２３１、結像歪補正データメモリ２３２、距離算出データメモリ２３３、現在位置メモリ２３４、及び、検出データリストメモリ２３５、データ復元回路２４に相当するＦＩＦＯバッファ２４０、信号領域検出手段２４１、及び、信号復号手段２４２、出力部２５に相当するディスプレイ２５１、操作子２６、方位センサ２７、及び、仰角センサ２８を備える。

イメージセンサ２２０は、光学レンズ部２１の画角α内の画像を撮影するＣＣＤやＣＭＯＳ等で構成される。ＦＩＦＯバッファ２４１はイメージセンサ２２０の撮像面２２２に相当するフレームデータを最大データフォーマット１２５のビット数に相当するフレームデータを保持する機能を有する。パターンデータメモリ２４２は、発光制御部１３のパターンデータメモリ１３１と同様に検出・捕捉用プリアンブルデータ（測定用）と検出・捕捉用プリアンブルデータ（データボディ用）との２種類のプリアンブルデータと、互いに異なる二種類の輝度変化パターン（以下、第１パターン系列ＳＡと第２パターン系列ＳＢ）とを保持する。

信号領域検出手段２４２は、ＦＩＦＯバッファ２４１に保持されている複数フレームの画像信号から時系列的に輝度変化する画素が検出された際、この輝度変化と同じタイミングで輝度変化している画素群からなる画素領域を特定する機能を有する。信号復号手段２４４は、ＦＩＦＯバッファ２４１に保持されている複数フレームの画像信号から時系列的に輝度変化する画素が検出された際に、後続してＦＩＦＯバッファ２４１に順次バッファリングされるデータフォーマット１２５のビット長に相当するフレームデータから、検出された画素の輝度変化に応じた“１”、“０”のビットデータを出力し、さらに、これらのビットデータが、第１パターン系列ＳＡ、及び、第２パターン系列ＳＢの何れかに一致しているか判断し、何れかに一致している場合、このパターンに対応するビットを出力し、出力されたビットからサイズデータ、位置データ、及び、ガイドデータに復元する処理を行う。ワークメモリ２４５は上記特定された画素領域の撮像面２２１におけるイメージを保持する。

制御部２０は、後述の処理によって得られた各データを一時的に記憶するワークメモリ２０１を備えるとともに、信号復号手段２４３にて復号されたデータを取り込み、そのデータに基づいて、測定モードに設定されていれば、発光体１までの距離測定、撮像装置２の現在位置測定を実行し、それらの測定結果をディスプレイ２５１に出力する一方、ガイドモードに設定されていれば、受光（撮像）により取得され、検出リストメモリ２３５のデータレコードに記憶されたガイドデータをディスプレイ２５１に出力する。結像距離データデータメモリ２３１は、上記原理説明における結像距離ｄを格納する。また、結像歪補正データメモリ２３２は、イメージセンサ２２０に結像されたイメージについて、光学レンズ２１の特性による歪を補正するためのデータを格納する。

距離算出データテーブルメモリ２３３は、上記原理説明における次式（１）、（２）を格納する。現在位置メモリ２３４は、制御部２０で求められた自己の位置情報を保持するためのものであり、検出データリストメモリ２３５は、制御部２０で演算処理された発光体１までの距離Ｄ、自己位置（座標や高度）、及び、受光することにより取得したガイドデータを保持するためのものである。

検出データリストメモリ２３５は、イメージセンサ２２０から時系列的に出力される撮像面２２２から発光体１が検出された場合に、発光体１までの距離や位置（座標や高度）並びにガイドデータを格納するものであるが、本実施の形態においてはデータレコードの形で格納する。これは、例えば、撮像面２２２から複数の発光体を検出した場合、各々の発光体について個別に格納するためである。

次に、本実施の形態における発光体１及び測定装置２を用いた具体的測定方法について説明する。

図８は、本実施の形態におけるフローチャートを示す図である。このフローチャートは、大きく分けて、信号領域検出処理ブロックＳ１と、信号復号処理ブロックＳ２と、測定処理ブロックＳ３とからなる。

まず、信号領域検出処理ブロックＳ１では、イメージセンサ２２０の撮像面２２１に結像されたイメージをフレームデータとして、まず、プリアンブルパターンのビット数に相当するフレーム数を順次ＦＩＦＯバッファ２４１にバッファリングする（ステップＳ１１）。そして、これら、バッファリングされた複数のフレームデータにおいて、輝度が変化している画素の存在の有無を判断する。詳細には、バッファリングされた複数のフレームデータにおいて、最大輝度が所定のピークを超えており、周期的に変化している画素が存在するか否かを判断することで、その画素から時系列的に輝度変調されたデータが送信されているか否かを判断する（ステップＳ１２）。

輝度が変化している画素を検出できなければ後述のステップＳ１４の処理を行い、ステップＳ１１に戻るが、画素を検出した場合、パターンデータメモリ２４２より、プリアンブルパターンデータ（測定用）とプリアンブルパターンデータ（ガイドデータ用）とを読み出し、これらのプリアンブルパターンと、上記検出された画素からの時系列的な輝度変化とを照合する（ステップＳ１３）。照合した結果、いずれのプリアンブルパターンデータとも完全に一致しない場合は、今回の検出された画素からはデータを得られないものとして、ＦＩＦＯバッファ２４１にバッファリングされたフレームデータを破棄し（ステップＳ１４）、再びステップＳ１１の処理に戻るが、いずれかのプリアンブルパターンデータに一致した場合（部分一致を含む）は、方位センサ２７を駆動させて、撮像方向を取得し（ステップＳ１５）、また、仰角センサ２８を駆動させて撮像仰角（水平角度）γを取得する（ステップＳ１６）。

また、ステップＳ１３において、いずれかのプリアンブルパターンデータに一致した場合、今回の検出された画素をデータを送信している画素と判定し、信号領域検出手段２４３に対し、同じタイミングで輝度変化している画素群からなる画素領域を特定するよう制御する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１５にて取得した撮像方向、ステップＳ１６において取得した撮像仰角は、制御部２０内のワークメモリ２０１に一旦保持され、特定された画素領域については、信号領域検出手段２４３のワークメモリ２４５にそのイメージを格納する（ステップＳ１８）。

次に、信号復号処理ブロックＳ２について説明する。信号復号処理では、まず、信号領域検出処理ブロックＳ１のステップＳ１７において特定された画素領域から、データフォーマット１２５のビット数に相当するフレームデータを順次取得し（ステップＳ２１）、ＦＩＦＯバッファ２４１に格納しつつ、信号復号手段２４４に対して、この輝度変化している領域から “１”、“０”のビットデータに変換する処理、及び、この処理を経て得られたビットデータについて、第１パターン系列ＳＡ、第２パターン系列ＳＢとの照合、ビット出力処理、及び、この出力されたビットから、サイズデータ、位置データ、及び、ガイドデータに復元する処理を行わせる（ステップＳ２２）。そして、復元されたこれらのデータのうちサイズデータ及び位置データは、制御部２０のワークメモリ２０１に一旦記憶させ、ガイドデータは検出データリストメモリ２３５のデータレコード２３５１に格納する（ステップＳ２３）。

次に、測定処理ブロックＳ３について、図９を用いて詳述する。

まず、ワークメモリ２４５に格納された画素領域のイメージを読み出し、この画素領域について発光体１の形状を特定し、測定軸を設定する（ステップＳ３１）。次にこの測定軸上の各画素について重み付けを行い、画素領域に含まれる発光体の「像」の面積を決定する（ステップＳ３２）。

具体的に「像」の測定軸、重み付け、面積の決定方法について図１０を用いて説明する。図１０（ａ）において、撮像面２２１から順次得られたフレームデータには、最大輝度が所定のピークを超えており、周期的に変化している画素領域として、天井に埋め込まれた発光体１の像２２２が候補として設定されるものとする。図１０（ｂ）の拡大図で説明すると、制御部２０は、幅２７７（９ドット）、高さ２２３（５ドット）からなる像について、最大輝度が所定のピークを越えているドットの一行、若しくは一列の内、最大輝度のピークを持つ画素を多く含む最長の列を測定軸として決定する。そして、この測定軸を中心に、周辺の各画素について、輝度に対応した重み付けを行う。例えば、図１０（ｂ）について考えると、最も輝度の大きい画素の範囲２２４に対しては最大の重み値“１”を、その周辺範囲２２５に対しては重み値“０．６”を、更に、最外縁部の範囲２２６に対しては重み値“０．３”を夫々設定し、幅２７７（９ドット）を測定軸として設定する。そして、これらの重み付けより画素の範囲２２４については“２０”、画素の範囲２２５については７．２、画素の範囲２２６については、２．４を夫々算出することにより、「像」２２２の面積は２９．６となる。

なお、測定軸、重み付けの決定方法、面積の算出方法はこれに限定されるものではなく、より正確に面積を決定できる方法があれば、他の手法を用いても可能である。

このように、発光体の「像」の面積が決定すると、この像の形状について、結像歪補正データメモリから、光学レンズ部２１の特性に基づく歪みを補正し（ステップＳ３３）、結像距離データメモリ２３１から結像距離ｄを読み出して、測定軸と結像距離ｄとからβを算出する（ステップＳ３４）。

ステップＳ３５にてβを算出すると、次にこのβを用いて、距離算出データメモリ２３３から式（１）を読み出し、制御部２０のワークメモリ２０１に記憶されたサイズデータから、図４における距離Ｄを算出する（ステップＳ３５）。なお、「像」２２２の形状については正方形を４５°付近から見た「菱型」として設定されているため、上記ステップＳ２４において「一辺を長さ“Ｌ”とした正方形」として取得されたサイズデータは、上記設定された形状から、「対角√２Ｌからなる菱形」として補正される。そして、この距離ＤとステップＳ３１で求めた撮影仰角γより、次式（３）により、発光体１の直下までの距離Ｄ’を算出する（ステップＳ３６）。
Ｄ’＝Ｄｃｏｓγ ・・・・（３）

また、上記により算出された距離Ｄ’と、方位センサ２７から取得した撮像装置２の撮影方向、ステップＳ２４にて取得した位置データより、当該撮像装置２の位置を算出し（ステップＳ３７）、これらの距離データＤ’、位置データを検出データリストメモリ２３５のデータレコード２３５１に記憶させる（ステップＳ３８）。

このように登録されたデータについては、撮像装置２に設定されたモードによって、測定モードであれば、図１１（ａ）に示すようにディスプレイ２５１に表示され、ガイドモードであれば図１１（ｂ）に示すように表示される。

したがって、本実施の形態の撮像装置２によれば、任意に設定を変更することにより、発光体１から送信されるデータに基づいて、ガイドデータに基づくメッセージを表示させたり、測定データを表示させることができる。

以上のとおり、本実施の形態によれば、照明光等、一般的に存在する光を利用して通信を行うだけでなく、照明光までの距離や、自己位置を求めることができる。

なお、本実施の形態においては、撮像装置による測定処理について述べたが、これに限定される必要は無く、例えば車両等の移動体に設置し、発光体として信号等の光源からデータを取得することにより車両制御を行うようにしてもよい。

測定方法の概念を説明した原理構成図である。 二次元受光部２２の受光面２２１における発光体１の像を示す図である。 距離演算の原理を示す図である。 具体的な実施の形態における構成図である。 発光体１の回路構成図を示す図である。 光Ｐとして送信されるデータフォーマット１２５の一例を示す図である。 撮像装置２の回路構成図である。 本実施の形態におけるフローチャートを示す図である。 本実施の形態におけるフローチャートを示す図である。 （ａ）は撮像面２２１から順次得られたフレームデータを示す図であり、（ｂ）は、その拡大図である。 撮像装置の表示例であり（ａ）は測定モードにおける表示例、（ｂ）はガイドモードにおける表示例である。

符号の説明

１ 発光体
２ 測定装置（撮像装置）
１１ 光源
１２ データメモリ
１３ 発光制御部
２０ 制御部
２１ 光学レンズ部
２２ 二次元受光部
２３ メモリ
２４ データ復元回路
２５ 出力部
２７ 方位センサ
２８ 仰角センサ
１２２ 自己サイズデータメモリ
１２５ データフォーマット
１３１ パターンデータメモリ
１３３ 制御部
２２０ イメージセンサ
２３１ 結像距離データメモリ
２３３ 距離算出データメモリ
２３５ 検出データリストメモリ
２４２ パターンデータメモリ
２４３ 信号領域検出手段
２４４ 信号復号手段
２５１ ディスプレイ
１２５２ サイズデータ部
１２５３ 位置データ部

Claims (8)

1. 撮像手段と、
   この撮像手段が撮像した画像において、輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断手段と、
   この第１の判断手段により前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断手段と、
   この第２の判断手段により前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体のサイズの情報に復元する復元手段と、
   前記第１の判断手段により所定値以上の輝度を受光した画素領域の大きさを検出する検出手段と、
   この検出手段によって検出された画素領域の大きさ、前記復元手段によって復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記物体と自己との間の距離を取得する情報取得手段と、
   この情報取得手段によって取得された距離を、前記像と対応付けて出力する出力手段と
   を備えたことを特徴とする情報取得装置。
2. 前記復元手段が復元する情報には、前記時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体の形状の情報が更に含まれるとともに、前記第１の判断手段により所定値以上の輝度を受光した画素領域の形状を特定する形状特定手段と、
   前記撮像手段が撮像した際の水平面に対する撮像角度を取得する角度取得手段と、
   を更に備え、
   前記情報取得手段は更に、前記復元手段によって復元された情報に含まれる前記画素の領域を像とする物体の形状、前記形状特定手段によって特定された前記画素領域の形状、及び、前記角度取得手段によって取得された撮像角度に基づいて、前記物体と自己との間の水平方向の距離を取得することを特徴とする請求項１に記載の情報取得装置。
3. 前記復元手段が復元する情報には、前記時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体が存在する緯度及び経度からなる位置情報が更に含まれるとともに、自己からみた前記物体の方位を取得する方位取得手段を更に備え、
   前記情報取得手段は更に、前記復元手段によって復元された情報に含まれる前記位置情報、及び、前記方位取得手段によって取得した方位に基づいて、自己位置を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報取得装置。
4. 前記復元手段が復元する情報には、ガイド情報が更に含まれるとともに、前記情報取得手段は、復元手段によって復元されたガイド情報を更に取得することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の情報取得装置。
5. 撮像部にて撮像した画像において、輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断ステップと、
   この第１の判断ステップにて前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断ステップと、
   この第２の判断ステップにて前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体のサイズの情報に復元する復元ステップと、
   前記第１の判断ステップにて所定値以上の輝度を受光した画素領域の大きさを検出する検出ステップと、
   この検出ステップにて検出された画素領域の大きさ、前記復元ステップにて復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記物体と前記撮像部との間の距離を取得する情報取得ステップと、
   この情報取得ステップにて取得された情報を、前記像と対応付けて出力部に出力させる出力ステップと
   からなることを特徴とする情報取得方法。
6. コンピュータを、
   撮像部にて撮像した画像において、輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断手段、
   この第１の判断手段によって前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断手段、
   この第２の判断手段により前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とする物体のサイズの情報に復元する復元手段、
   前記第１の判断手段によって所定値以上の輝度を受光した画素領域の大きさを検出する検出手段、
   この検出手段によって検出された画素領域の大きさ、前記復元手段によって復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記物体と前記撮像部との間の距離を取得する情報取得手段、
   この情報取得手段によって取得された情報を、前記像と対応付けて出力部へ出力させる出力手段
   として機能させることを特徴とする情報取得プログラム。
7. 自己のサイズに関する情報を時系列的な輝度変化に変調する変調手段と、
   この変調手段によって変調された輝度で発光する発光手段と
   を備えた光源と、
   撮像装置であって、
   この光源を時系列的に連続して撮像する撮像手段と、
   この撮像手段が撮像した画像において、前記撮像された輝度が所定値以上の画素が存在するか否かを判断する第１の判断手段と、
   この第１の判断手段により前記輝度が所定値以上の画素が存在すると判断すると、前記輝度が時系列的に変化しているか否かを判断する第２の判断手段と、
   この第２の判断手段により前記輝度が時系列的に変化していると判断すると、この時系列的な変化から、時系列的に輝度が変化する画素の領域を像とした前記光源のサイズの情報に復元する復元手段と、
   前記第１の判断手段により所定値以上の輝度を受光した画素領域を前記光源の画像領域とし、その大きさを検出する検出手段と、
   この検出手段によって検出された画素領域の大きさ、前記復元手段によって復元された情報、及び、結像距離に基づいて、前記光源と当該撮像装置との間の距離を取得する情報取得手段と、
   この情報取得手段によって取得された距離を、前記光源の像と対応付けて出力する出力手段と
   を備えた撮像装置と、
   を備えたことを特徴とする距離情報取得システム。
8. 前記光源の前記変調手段は、更に自己の形状に関する情報を時系列的な輝度変化に変調し、
   前記撮像装置において、
   前記復元手段が復元する情報には、前記光源の形状の情報が更に含まれるとともに、
   前記第１の判断手段により、その大きさが検出された前記画像領域の形状を特定する形状特定手段と、
   前記撮像手段が撮像した際の水平面に対する撮像角度を取得する角度取得手段と、
   を更に備え、
   前記情報取得手段は更に、前記復元手段によって復元された情報に含まれる前記光源の形状、前記形状特定手段によって特定された前記画素領域の形状、及び、前記角度取得手段によって取得された撮像角度に基づいて、前記光源と当該撮像装置との間の水平方向の距離を取得することを特徴とする請求項７に記載の距離情報取得システム。