JP5273667B2 - Object identification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象識別装置に関し、特に、対象に照射される光に対する反射光の反射率に基づいて対象を識別する対象識別装置に関する。 The present invention relates to an object identification device, and more particularly to an object identification device that identifies an object based on the reflectance of reflected light with respect to light irradiated on the object.
障害物など特定の対象を光学的に検知する方法としては、可視光により対象を含む画像を撮像し、当該画像から人や車輌などを形状により判別する方法が知られている。また、夜間においても利用可能な方法として、赤外線サーモグラフィを用いて人物を背景と識別する方法が知られている。また、2つの異なる波長の赤外光を対象に含む領域に照射し、その反射率を利用して対象と背景とを識別する方法が知られている(例えば特許文献1を参照)。 As a method for optically detecting a specific target such as an obstacle, a method is known in which an image including the target is captured with visible light, and a person, a vehicle, or the like is discriminated from the image based on the shape. Further, as a method that can be used at night, a method of identifying a person from a background using infrared thermography is known. In addition, a method is known in which infrared light having two different wavelengths is irradiated onto a target region and the target and the background are identified using the reflectance (see, for example, Patent Document 1).
これらの方法を利用した装置は、例えば、電動車椅子の走行支援や、視力の弱い者が歩行中に障害物を認識するための補助具としての応用が期待されている。 An apparatus using these methods is expected to be applied as, for example, driving assistance for an electric wheelchair or an assisting tool for a person with low vision to recognize an obstacle while walking.
しかしながら、可視光により撮像した画像により対象を判別する方法は、街中で使用する際に、プライバシーの保護や公衆の良俗の保護の観点から問題となる場合がある。また、この方法では、実用的な識別精度を確保するためには処理系に多大な負荷がかかることから、高速で移動する車輌等への実装が難しかった。また、赤外線サーモグラフィを用いて人物を識別する方法は、熱赤外域の水による吸収が極めて大きいことから、雨天時や環境温度が人体の表面温度に近い場合には、識別精度が極端に低下するという課題がある。 However, the method of discriminating an object based on an image captured with visible light may cause a problem from the viewpoint of protecting privacy and protecting public morals when used in a city. Also, with this method, in order to ensure practical identification accuracy, a large load is applied to the processing system, so that it has been difficult to mount on a vehicle that moves at high speed. In addition, the method of identifying a person using infrared thermography has extremely large absorption by water in the thermal infrared region, so that the accuracy of identification is extremely reduced in rainy weather or when the environmental temperature is close to the surface temperature of the human body. There is a problem.
一方、赤外光の反射率を利用する方法は、上記のような測定環境の影響による識別精度の低下がほとんどなく、処理系への負荷も他の方法と比べて小さい。また、プライバシーの保護や公衆の良俗の保護の観点からも問題が生じにくい。しかしながら、例えば背景から人肌を選択的に抽出できるにとどまり、様々な対象を識別することができなかった。 On the other hand, the method using the reflectance of infrared light hardly reduces the identification accuracy due to the influence of the measurement environment as described above, and the load on the processing system is smaller than other methods. In addition, problems are less likely to occur from the viewpoint of protecting privacy and protecting public morals. However, for example, human skin can be selectively extracted from the background, and various objects cannot be identified.
本発明は、上記課題を解決する対象識別装置であって、所定の測定空間へ照射される光に対する反射光のうち、赤外域を含む少なくとも3つ以上の異なる複数の波長の前記反射光を受光する受光部と、前記複数の波長のそれぞれについての反射率を算出する反射率算出部と、前記複数の波長のそれぞれについての反射率に基づいて正規化指標を算出する正規化指標算出部と、前記正規化指標と予め設定した識別条件とにより、前記測定空間内に存在する複数の異なる対象を識別する識別部と、を備える。 The present invention is an object identification device that solves the above-described problems, and receives reflected light of a plurality of different wavelengths including at least three of infrared light including reflected light with respect to light irradiated to a predetermined measurement space. A light receiving unit, a reflectance calculating unit that calculates the reflectance for each of the plurality of wavelengths, a normalization index calculating unit that calculates a normalization index based on the reflectance for each of the plurality of wavelengths, And an identification unit that identifies a plurality of different objects existing in the measurement space based on the normalization index and preset identification conditions.
また、本発明の対象識別装置において、前記反射率算出部は、前記複数の波長のそれぞれについての反射率を時系列で複数算出し、前記正規化指標算出部は、同時に算出される前記複数の波長のそれぞれについての反射率に基づいて前記正規化指標を算出し、前記識別部は、前記正規化指標と前記識別条件とにより、時系列に順次、前記対象を識別することが好ましい。 Further, in the object identification device of the present invention, the reflectance calculation unit calculates a plurality of reflectances for each of the plurality of wavelengths in time series, and the normalization index calculation unit calculates the plurality of the plurality of wavelengths calculated simultaneously. It is preferable that the normalization index is calculated based on the reflectance for each wavelength, and the identification unit identifies the target sequentially in time series based on the normalization index and the identification condition.
また、本発明の対象識別装置は、前記反射率と前記波長との関数の二次微分値を算出する二次微分値算出部をさらに備え、前記識別部は、前記正規化指標および前記二次微分値と、予め設定した識別条件とにより、前記対象を識別してもよい。 The object identification device of the present invention further includes a secondary differential value calculation unit that calculates a secondary differential value of a function of the reflectance and the wavelength, and the identification unit includes the normalization index and the secondary index The target may be identified based on the differential value and a preset identification condition.
また、本発明の対象識別装置において、前記正規化指標算出部は、前記各波長の前記反射率に基づいて複数の前記正規化指標を算出し、前記二次微分値算出部は、複数の前記正規化指標に基づいて前記二次微分値を近似的に算出することが好ましい。 In the object identification device of the present invention, the normalization index calculation unit calculates a plurality of normalization indexes based on the reflectance of each wavelength, and the secondary differential value calculation unit includes a plurality of the second derivative calculation units It is preferable to approximately calculate the secondary differential value based on a normalization index.
また、本発明の対象識別装置において、前記識別部は、前記正規化指標および前記二次微分値と、予め設定した閾値との比較により、前記対象を識別することが好ましい。 In the object identification device of the present invention, it is preferable that the identification unit identifies the object by comparing the normalization index and the secondary differential value with a preset threshold value.
また、前記識別部は、予め特定されている既知対象について算出した前記正規化指標と前記閾値との比較による識別結果が前記既知対象を識別するものでない場合に、前記正規化指標と前記閾値との平均値を新たな閾値としてもよい。 In addition, the identification unit, when the identification result obtained by comparing the normalized index calculated for the previously specified known target and the threshold does not identify the known target, The average value may be a new threshold value.
また、本発明の対象識別装置において、複数の前記波長は、赤色域を含むことが好ましい。 In the object identification device of the present invention, it is preferable that the plurality of wavelengths include a red region.
また、本発明の対象識別装置は、複数の前記波長を含む光を前記測定空間へ照射する照射部をさらに備えてもよい。 Moreover, the object identification device of the present invention may further include an irradiation unit that irradiates the measurement space with light including a plurality of wavelengths.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
本発明は、かかる特徴を備えることにより、背景から人や車などの様々な対象を高い精度で識別することができる。また、測定環境の影響による識別精度の低下がほとんどなく、処理系への負荷も小さい。更には、対象の識別に際して、プライバシーの保護や公衆の良俗の保護の観点からも問題が生じることがない。 By providing such a feature, the present invention can identify various objects such as people and cars from the background with high accuracy. In addition, there is almost no decrease in identification accuracy due to the influence of the measurement environment, and the load on the processing system is small. Furthermore, no problem arises from the viewpoint of protecting privacy or protecting public morals when identifying objects.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、本発明の実施形態に係る対象識別装置100の機能ブロック図を示す。対象識別装置100は、所定の測定空間へ照射した光に対する反射光から、赤外域を含む少なくとも3つ以上の異なる複数の波長についての反射率を測定し、その反射率に基づいて当該測定空間内に存在する複数の異なる対象を識別することのできる装置であって、照射部110、受光部120、反射率算出部130、同期回路140、正規化指標算出部150、二次微分値算出部160、および識別部170を備える。
FIG. 1 shows a functional block diagram of an
上記所定の測定空間は、例えば、対象識別装置100が乗用車に搭載されて当該乗用車前方の人や障害物を識別することを目的とするものである場合は、当該乗用車前方における走路上の空間であり、また、対象識別装置100が車椅子に搭載されて当該車椅子に接近する人や障害物を識別することを目的とするものである場合は、当該車椅子の周囲の空間である。
For example, when the
照射部110は、複数の半導体発光素子111,112,113,および照射条件調整部118を有し、赤外域を含む少なくとも3つ以上の異なる複数の波長を含む光を所定の測定空間へ照射する。
The
本例において、複数の半導体発光素子111,112,113は、例えば所定の大きさの電圧を印加することにより赤外域である1200nm帯、1300nm帯、および1500nm帯の赤外光を発光する発光ダイオードである。また、照射条件調整部118は、複数の半導体発光素子111,112,113の輝度を調整して所定の大きさの輝度値に設定するとともに、当該輝度値に関する情報を反射率算出部130へ出力する。
In this example, the plurality of semiconductor
受光部120は、複数の特定帯域通過フィルタ(バンドパスフィルタ)121,122,123、および、それぞれの特定帯域通過フィルタ121,122,123に対応して設けられる光電変換素子124,125,126を有し、上記測定空間からの反射光のうち、赤外域を含む少なくとも3つ以上の異なる複数の波長の反射光を受光する。
The
特定帯域通過フィルタ121,122,123は、上記測定空間からの反射光が入力されると、当該反射光のうちの所定の波長帯域の光のみを通過させ、それ以外の光を遮断する。本例において、複数の特定帯域通過フィルタ121,122,123は、それぞれ、異なる波長帯域の光のみを通過させる。
When the reflected light from the measurement space is input, the
具体的には、特定帯域通過フィルタ121は、1200nm帯の成分のみを通過させる。また、特定帯域通過フィルタ122は、1300nm帯の成分のみを通過させ、特定帯域通過フィルタ123は、1500nm帯の成分のみを通過させる。
Specifically, the specific
なお、複数の特定帯域通過フィルタ121,122,123のそれぞれが通過させる光の帯域は上記の1200nm帯、1300nm帯、および1500nm帯に限られないが、後述するように上記測定空間から人や車などの障害物、および、アスファルト路面やコンクリート路面などの路面の種類などを識別する場合は、水分や大気による吸収が少なく、かつ識別対象について吸光特性がより大きく異なる帯域として上記の3つの赤外域の波長が好ましく選択される。
The band of light that each of the plurality of
複数の光電変換素子124,125,126は、例えば受光した光の強度に応じた大きさの電圧を出力する素子であり、対応する特定帯域通過フィルタ121,122,123からの光の強度に応じた大きさの電圧を反射率算出部130へと出力する。
The plurality of
反射率算出部130は、複数の光電変換素子124,125,126のそれぞれを通過した電圧成分と、照射条件調整部118からの上記輝度値に関する情報とに基づいて、上記測定空間からの反射光における複数の波長帯域の成分の反射率を算出する。
The
具体的には、反射率算出部130は、光電変換素子124からの1200nm帯の電圧成分と、照射条件調整部118からの上記輝度値に関する情報のうち、1200nm帯の輝度値に関する情報とに基づいて、複数の半導体発光素子111,112,113から上記測定空間へ照射された光のうちの1200nm帯における反射率を算出する。また、反射率算出部130は、光電変換素子125,126からの電圧成分と、照射条件調整部118からの上記輝度値に関する情報とに基づいて、上記と同様に、1300nm帯および1500nm帯における反射率を算出する。
Specifically, the
なお、本例において、反射率算出部130は、上記波長のそれぞれに対応する反射率を時系列で複数算出する。より具体的には、反射率算出部130は、複数のタイミングにおける1200nm帯、1300nm帯、および1500nm帯における反射率を算出する。
In this example, the
同期回路140は、照射条件調整部118が複数の半導体発光素子111,112,113の輝度値の設定を調整するタイミングと、反射率算出部130が照射条件調整部118からの当該輝度値に関する情報を取得するタイミングとを同期化する。したがって、複数の半導体発光素子111,112,113の輝度値が変更された場合でも、反射率算出部130において、当該変更後の輝度値を反映した反射率が算出される。
The
正規化指標算出部150は、反射率算出部130において算出される上記反射率に基づいて正規化指標を算出する。本例において、正規化指標算出部150は、反射率算出部130において時系列の各タイミングで同時に算出される1200nm帯、1300nm帯、および1500nm帯の各帯域の反射率に基づいて、複数の正規化指標を算出する。
The normalization
より具体的には、正規化指標算出部150は、各タイミングにおいて算出される1200nm帯、1300nm帯、および1500nm帯の各帯域の反射率(R1200、R1300、R1500)に基づいて、以下に示す式により定義される3つの正規化指標(ND1〜ND3)を算出する。
ND1 : (R1300−R1200)/(R1300+R1200)
ND2 : (R1500−R1200)/(R1500+R1200)
ND3 : (R1500−R1300)/(R1500+R1300)
More specifically, the normalization
ND1: (R1300-R1200) / (R1300 + R1200)
ND2: (R1500-R1200) / (R1500 + R1200)
ND3: (R1500-R1300) / (R1500 + R1300)
二次微分値算出部160は、反射率算出部130において算出される上記反射率と波長との関数の二次微分値を算出する。本例では、二次微分値算出部160は、正規化指標算出部150において算出される複数の上記正規化指標に基づいて、上記二次微分値を近似的に算出する。具体的には、二次微分値算出部160は、以下に示す式により近似される値(2ndder)を二次微分値として算出する。
2ndder : R1500−3×R1300+2×R1200
The secondary differential
2 nd der: R1500-3 × R1300 + 2 × R1200
識別部170は、複数の上記正規化指標および上記二次微分値と、予め設定した識別条件とにより、上記測定空間内に存在する複数の異なる対象を識別する。本例において、識別部170は、正規化指標算出部150において時系列に順次算出される複数の上記正規化指標と、二次微分値算出部160において複数の当該正規化指標に基づいて算出される上記二次微分値とを、予め設定した閾値と比較することにより、時系列に順次、上記測定空間内における受光部120により反射光を受光している領域(測定領域)に存在する対象を識別する。
The discriminating
なお、本例の対象識別装置100は、図1に示すような1つの受光部120を備える形態に限られず、複数の受光部120を備えてもよい。また、この場合、それぞれの受光部120は、上記測定空間内における複数の異なる測定領域からの反射光を受光することが好ましい。また、複数の受光部120のそれぞれが、特定の方向における隣り合う測定領域からの反射光を受光するラインセンサを構成してもよい。
In addition, the
以下において、識別部170による対象の識別フローについて、より具体的に説明する。
Hereinafter, the object identification flow by the
図2および図3は、識別部170が複数の異なる対象を識別する際の識別フローを示す。本識別フローでは、まず、識別部170は、1200nm帯、1300nm帯、および1500nm帯の各帯域の反射率(R1200、R1300、R1500)が近似的に0であるか否か、すなわち、測定領域からの反射光に、これらの帯域の成分がほとんど含まれていないか否かを判別する(ステップS200)。
2 and 3 show an identification flow when the
本例では、識別部170は、R1200、R1300、およびR1500のそれぞれの値が0.02よりも小さいか否かにより上記判別を実施する。そして、R1200、R1300、およびR1500の全てが0.02よりも小さい場合(S200:YES)、識別部170は、測定領域に窓ガラスが存在すると識別する。
In this example, the
また、R1200、R1300、およびR1500の全てが0.02以上である場合(S200:NO)は、更に、識別部170は、上記2ndderの値が所定の閾値Th1よりも小さいか否かを判別する(ステップS210)。ここで、閾値Th1は、例えば0.09に設定される。
Further, R1200, R1300, and if all of R1500 is 0.02 or more (S200: NO), further, the
そして、上記2ndderの値がTh1以上である場合(S210:NO)、識別部170は、更に、上記ND2の値が所定の閾値Th2よりも大きいか否かを判別する(ステップS220)。ここで、閾値Th2は、例えば0.03に設定される。ステップS210において上記2ndderの値がTh1よりも小さい場合(S210:YES)については後述する。
If the value of 2 nd der is equal to or greater than Th1 (S210: NO), the
上記ND2の値がTh2よりも大きい場合(S220:YES)、識別部170は、測定領域にアスファルトが存在すると識別する。また、上記ND2の値がTh2以下である場合(S220:NO)は、識別部170は、更に、上記ND2の値が所定の閾値Th3よりも大きいか否かを判別する(ステップS230)。ここで、閾値Th3は、例えば−0.035に設定される。上記ND2の値がTh3以下である場合(S230:NO)、識別部170は、上記測定空間内における測定領域にコンクリートまたは石が存在すると識別する。
When the value of ND2 is larger than Th2 (S220: YES), the
また、上記ND2の値がTh3よりも大きい場合(S230:YES)は、識別部170は、更に、上記ND3の値が0よりも大きいか否かを判別する(ステップS240)。上記ND3の値が0よりも大きい場合(S240:YES)、識別部170は、測定領域に羊毛(ウール地)が存在すると識別する。また、上記ND2の値が0以下である場合(S240:NO)、識別部170は、測定領域に金属が存在すると識別する。
If the value of ND2 is greater than Th3 (S230: YES), the
また、ステップS210において、上記2ndderの値がTh1よりも小さい場合(S210:YES)、識別部170は、更に、上記ND2の値が所定の閾値Th4よりも大きいか否かを判別する(ステップS250)。ここで、閾値Th4は、例えば−0.58に設定される。
In step S210, when the value of 2 nd der is smaller than Th1 (S210: YES), the
上記ND2の値がTh4よりも大きい場合(S250:YES)、識別部170は、測定領域に人肌または植物が存在すると識別する。一方、上記ND2の値がTh4以下である場合(S250:NO)、識別部170は、測定領域に動物または布地(綿地)が存在すると識別する。そして、識別部170による本識別フローは終了する。なお、上記所定の閾値Th1〜Th4は、予め、金属や人肌など既知の対象に対して測定領域を設定して識別部170による上記識別フローを実施した際に正確に対象を識別できる値を求めて設定されるものである。
When the value of ND2 is larger than Th4 (S250: YES), the
本実施形態の対象識別装置100が上記のラインセンサを備える場合、識別部170は、例えば、以下のように種々の対象の存在を判定してもよい。すなわち、識別部170は、例えば、隣接する一または複数の測定領域において、羊毛(ウール地)、あるいは動物または布地(綿地)の少なくとも一方と、人肌とが連続的に存在する場合に、上記測定空間内に人が存在するものと判定してもよい。
When the
また、識別部170は、例えば、複数の連続する測定領域においてアスファルトが存在する場合に、当該連続する測定領域にアスファルト路面が存在するものと判定してもよい。また、識別部170は、例えば、窓ガラスが存在すると識別された測定領域に隣接する一または複数の測定領域において窓ガラスおよび金属が連続的に存在すると識別された場合に、上記測定空間内に車(例えば乗用車)が存在するものと判定してもよい。
In addition, for example, when asphalt exists in a plurality of continuous measurement regions, the
このように、本実施形態の対象識別装置100は、所定の測定領域に存在する対象がどのようなものであるかを高い精度で識別することができる。また、赤外域の波長のみを用いているので、測定環境の影響による識別精度の低下がほとんどなく、処理系への負荷も小さい。更には、対象の識別に際して、プライバシーの保護や公衆の良俗の保護の観点からも問題が生じることがない。また、複数の受光部120を含むラインセンサを備えた構成とすることにより、複数の測定領域についての識別結果に基づいて、人や車などの障害物の有無をより正確に判定することができる。
Thus, the
ところで、昼間に使用していた対象識別装置100を夜間に使用する場合、あるいは、晴天時に使用していた対象識別装置100を雨天時に使用する場合、などのように、対象識別装置100の環境条件が大きく変化すると、当該環境条件の変化前に設定した上記閾値(Th1〜Th4)を用いて識別部170が対象の識別を実施すると、識別精度が低下することがある。
By the way, when the
そこで、本実施形態の対象識別装置100は、上記環境条件の変化後に、予め特定されている既知対象について識別を実施し、その識別結果が当該既知対象を識別するものでない場合に、以下の校正を行う。
Therefore, the
まず、予め特定されている既知対象について対象識別装置100による識別を実施し、正規化指標算出部150により、当該既知対象からの各波長の反射率に基づいて正規化指標を算出する。次に、識別部170により、上記正規化指標と設定されている閾値との平均値を算出する。そして、識別部170は、その算出値を新たな閾値として設定する。これにより、識別部170に設定される閾値を環境条件の変化に応じた値へと校正することができるので、環境条件の変化の影響により対象の識別精度が低下するのを防ぐことができる。
First, identification by the
また、この校正を複数回繰り返すことにより、環境条件の変化後の対象の識別精度をより向上させることができる。なお、対象識別装置100は、上記環境条件の変化を検出する校正を備え、当該環境条件の変化に応じて自動的に上記の校正を実施してもよい。また、この場合、対象識別装置100は、校正に用いる既知対象を自身の一部として備えていてもよい。
In addition, by repeating this calibration a plurality of times, it is possible to further improve the identification accuracy of the object after the environmental condition changes. The
本実施形態の対象識別装置100は、赤外域の波長のみを用いて上記測定空間内の対象を識別する形態に限られない。例えば、上記の3つの赤外域の波長に加えて、更に、植物の葉などに存在するクロロフィルに対して特有の吸収特性を有する680nm帯の赤色域の波長を用いて上記測定空間内の対象を識別してもよい。本形態では、照射部110は、上記赤色域の波長を含む光を上記測定空間へ照射する半導体発光素子を有してよく、また、受光部120は、上記赤色域の波長の反射光に対応する成分のみを通過させる特定帯域通過フィルタを有してよい。
The
また、本形態では、正規化指標算出部150は、上記の3つの正規化指標(ND1〜ND3)に加えて、各タイミングにおいて算出される1200nm帯、1300nm帯、1500nm帯、および680nm帯の各帯域の反射率(R1200、R1300、R1500、R680)に基づいて、以下に示す式により定義される正規化指標(ND4)を算出する。
ND4 : (R1500−R680)/(R1500+R680)
In this embodiment, the normalization
ND4: (R1500-R680) / (R1500 + R680)
以下において、本形態の対象識別装置100において、識別部170による対象の識別フローについてより具体的に説明する。
In the following, the object identification flow by the
図4は、赤色域を利用する対象識別装置100において、識別部170が複数の異なる対象を識別する際の識別フローの一部を示す。識別部170は、赤外域のみで対象を識別する場合と赤色域を利用する場合とで図2に示す識別フローについては同様であることから説明を省略する。すなわち、図4に示す識別フローは、図3に示す識別フローに代わるものである。
FIG. 4 shows a part of an identification flow when the
本例では、ステップS210において上記2ndderの値がTh1よりも小さい場合(S210:YES)、識別部170は、上記ND4の値が所定の閾値Th5よりも大きいか否かを判別する(ステップS260)。
In this example, when the value of 2 nd der is smaller than Th1 in Step S210 (S210: YES), the
上記ND4の値がTh5よりも大きい場合(S260:YES)、識別部170は、測定領域に植物が存在すると識別する。一方、上記ND4の値がTh5以下である場合(S260:NO)、識別部170は、更に、上記ND2の値が所定の閾値Th4よりも大きいか否かを判別する(ステップS270)。ここで、閾値Th4の大きさについては上記と同様である。
When the value of ND4 is larger than Th5 (S260: YES), the
上記ND2の値がTh4よりも大きい場合(S250:YES)、識別部170は、測定領域に人間の皮膚(人肌)が存在すると識別する。一方、上記ND2の値がTh4以下である場合(S250:NO)、識別部170は、測定領域に動物または布地(綿地)が存在すると識別する。そして、識別部170による本識別フローは終了する。
When the value of ND2 is larger than Th4 (S250: YES), the
なお、上記閾値Th5についても、予め植物、人肌あるいは動物(綿地)に対して測定領域を設定して識別部170による上記識別フローを実施した際に正確に植物を識別できる値を求めて設定されるものである。
For the threshold Th5, a value that can accurately identify a plant when a measurement region is previously set for a plant, human skin, or animal (cotton fabric) and the
このように、赤外域に加えて680nm帯の赤色域を対象の識別に用いることにより、人肌あるいは動物(綿地)と、植物とを識別することができる。 In this way, by using the red region of the 680 nm band in addition to the infrared region for identification of the object, human skin or animals (cotton fabric) and plants can be identified.
本実施形態の対象識別装置100は、上記のように、3つの赤外域を利用する形態、および赤色域を更に利用する形態に替えて、より多くの赤外域の波長を用いて対象を識別してもよい。例えば、濡れたアスファルトおよび濡れたコンクリートを正確にアスファルトおよびコンクリートと識別することを目的として、上記の3つの赤外域の波長に加えて、更に、1100nm帯および1600nm帯の波長を用いて上記測定空間内の対象を識別してもよい。本形態では、照射部110は、上記2つの新たな赤外域の波長の光を上記測定空間へ照射する半導体発光素子を更に有してよく、また、受光部120は、当該新たな赤外域の波長の反射光に対応する成分のみを通過させる特定帯域通過フィルタを有してよい。
As described above, the
また、本形態では、正規化指標算出部150は、各タイミングにおいて算出される1100nm帯、1200nm帯、1300nm帯、1500nm帯、および1600nm帯の各帯域の反射率(R1100、R1200、R1300、R1500、R1600)に基づいて、以下に示す式により定義される4つの正規化指標(ND1〜ND3)を算出する。
ND1 : (R1500−R1300)/(R1500+R1300)
ND2 : (R1500−R1200)/(R1500+R1200)
ND3 : (R1600−R1300)/(R1600+R1300)
ND4 : (R1300−R1100)/(R1300+R1100)
Further, in this embodiment, the normalization
ND1: (R1500-R1300) / (R1500 + R1300)
ND2: (R1500-R1200) / (R1500 + R1200)
ND3: (R1600-R1300) / (R1600 + R1300)
ND4: (R1300-R1100) / (R1300 + R1100)
また、二次微分値算出部160は、上記反射率と波長との関数の二次微分値を算出する。本形態では、二次微分値算出部160は、正規化指標算出部150において算出される4つの上記正規化指標に基づいて、以下に示す式により近似される値(2ndder1、2ndder2)を二次微分値として算出する。
2ndder1 :
[{(R1500−R1300)/(R1500+R1300)}/200]
−[{(R1300−R1200)/(R1300+R1200)}/100]
2ndder2 :
[{(R1500−R1200)/(R1500+R1200)}/300]
−[{(R1200−R1100)/(R1200+R1100)}/100]
Further, the secondary differential
2 nd der1:
[{(R1500-R1300) / (R1500 + R1300)} / 200]
-[{(R1300-R1200) / (R1300 + R1200)} / 100]
2 nd der2:
[{(R1500-R1200) / (R1500 + R1200)} / 300]
-[{(R1200-R1100) / (R1200 + R1100)} / 100]
以下において、本形態の対象識別装置100において、識別部170による対象の識別フローについてより具体的に説明する。
In the following, the object identification flow by the
図5および図6は、5つの異なる赤外域の波長を利用する対象識別装置100において、識別部170が複数の異なる対象を識別する際の識別フローを示す。本識別フローでは、まず、識別部170は、1100nm帯、1200nm帯、1300nm帯、1500nm帯、および1600nm帯の各帯域の反射率(R1100、R1200、R1300、R1500、R1600)が近似的に0であるか否か、すなわち、測定領域からの反射光に、これらの帯域の成分がほとんど含まれていないか否かを判別する(ステップS310)。
5 and 6 show an identification flow when the
本形態では、識別部170は、R1100、R1200、R1300、R1500、およびR1600のそれぞれの値が0.02よりも小さいか否かにより上記判別を実施する。そして、これらの反射率の全てが0.02よりも小さい場合(S310:YES)、識別部170は、測定領域に窓ガラスが存在すると識別する。
In this embodiment, the
また、R1100、R1200、R1300、R1500、およびR1600の全てが0.02以上である場合(S310:NO)は、更に、識別部170は、上記2ndder1に上記ND1と上記ND3との和を乗じた値{2ndder1×(ND1+ND3)}が所定の閾値Th11よりも小さいか否かを判別する(ステップS320)。
Further, R1100, R1200, R1300, R1500 , and if all of R1600 is 0.02 or more (S310: NO), further, the
そして、上記の値がTh11以上である場合(S320:NO)、識別部170は、更に、上記ND2の値が所定の閾値Th12よりも大きいか否かを判別する(ステップS330)。ステップS320において上記の値がTh11よりも小さい場合(S320:YES)については後述する。
If the value is equal to or greater than Th11 (S320: NO), the
上記ND2の値がTh12よりも大きい場合(S330:YES)、識別部170は、測定領域に動物または布地(綿地)が存在すると識別する。また、上記ND2の値がTh12以下である場合(S330:NO)は、識別部170は、更に、上記2ndder2の値が所定の閾値Th13よりも小さいか否かを判別する(ステップS340)。
When the value of ND2 is larger than Th12 (S330: YES), the
そして、上記2ndder2の値がTh13よりも小さい場合(S340:YES)は、識別部170は、測定領域に植物が存在すると識別する。また、上記2ndder2の値がTh13以上である場合(S340:NO)は、識別部170は、上記測定空間内における測定領域に人肌が存在すると識別する。
When the value of 2 nd der2 is smaller than Th13 (S340: YES), the
また、ステップS320において、上記の値{2ndder1×(ND1+ND3)}がTh11よりも小さい場合(S320:YES)、識別部170は、更に、上記ND3の値が所定の閾値Th14よりも小さいか否かを判別する(ステップS350)。
In step S320, if the value {2 nd der1 × (ND1 + ND3)} is smaller than Th11 (S320: YES), the
上記ND3の値がTh14よりも小さい場合(S350:YES)、識別部170は、更に、上記ND4の値が所定の閾値Th15よりも小さいか否かを判別する(ステップS360)。また、上記ND3の値がTh14以上である場合(S350:NO)、識別部170は、更に、上記ND2の値が所定の閾値Th16よりも小さいか否かを判別する(ステップS370)。
When the value of ND3 is smaller than Th14 (S350: YES), the
ステップS360において、上記ND4の値がTh15よりも小さい場合(S360:YES)、識別部170は、測定領域に濡れた金属(例えば濡れた車のボディー表面)が存在すると識別する。また、上記ND4の値がTh15以上である場合(S360:NO)は、識別部170は、上記測定空間内における測定領域にコンクリートまたは石が存在すると識別する。
In step S360, when the value of ND4 is smaller than Th15 (S360: YES), the
ステップS370において、上記ND2の値がTh16よりも小さい場合(S370:YES)、識別部170は、測定領域にアスファルトが存在すると識別する。また、上記ND2の値がTh16以上である場合(S370:NO)は、識別部170は、上記測定空間内における測定領域に濡れたコンクリートまたは石が存在すると識別する。そして、識別部170による本識別フローは終了する。
In step S370, when the value of ND2 is smaller than Th16 (S370: YES), the
本形態の対象識別装置100は、5つの異なる赤外域の波長における反射率に基づいて算出される複数の正規化指標、とりわけ1300nm帯および1600nm帯の反射率を用いて算出される正規化指標を利用することにより、雨などで濡れた金属や濡れたコンクリートを正確に識別することができる。
The
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
100…対象識別装置
110…照射部
111,112,113…半導体発光素子
118…照射条件調整部
120…受光部
121,122,123…特定帯域通過フィルタ
124,125,126…光電変換素子
130…反射率算出部
140…同期回路
150…正規化指標算出部
160…二次微分値算出部
170…識別部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の波長のそれぞれについての反射率を算出する反射率算出部と、
前記複数の波長のそれぞれについての反射率に基づいて正規化指標を算出する正規化指標算出部と、
前記正規化指標と予め設定した識別条件とにより、前記測定空間内に存在する複数の異なる対象を識別する識別部と、
を備える対象識別装置。 A light receiving unit that receives the reflected light of a plurality of different wavelengths including at least three of the reflected light with respect to the light irradiated to the predetermined measurement space; and
A reflectance calculator that calculates the reflectance for each of the plurality of wavelengths;
A normalization index calculator that calculates a normalization index based on the reflectance for each of the plurality of wavelengths;
An identification unit for identifying a plurality of different objects existing in the measurement space according to the normalization index and a preset identification condition;
An object identification device comprising:
前記正規化指標算出部は、同時に算出される前記複数の波長のそれぞれについての反射率に基づいて前記正規化指標を算出し、
前記識別部は、前記正規化指標と前記識別条件とにより、時系列に順次、前記対象を識別する請求項1に記載の対象識別装置。 The reflectance calculation unit calculates a plurality of reflectances for each of the plurality of wavelengths in time series,
The normalization index calculation unit calculates the normalization index based on the reflectance for each of the plurality of wavelengths calculated simultaneously,
The object identification device according to claim 1, wherein the identification unit sequentially identifies the object in time series based on the normalization index and the identification condition.
前記識別部は、前記正規化指標および前記二次微分値と、予め設定した識別条件とにより、前記対象を識別する請求項1または2に記載の対象識別装置。 A second derivative calculation unit for calculating a second derivative of a function of the reflectance and the wavelength;
The object identification device according to claim 1, wherein the identification unit identifies the object based on the normalization index, the second-order differential value, and a preset identification condition.
前記二次微分値算出部は、複数の前記正規化指標に基づいて前記二次微分値を近似的に算出する請求項3に記載の対象識別装置。 The normalization index calculation unit calculates a plurality of the normalization indexes based on the reflectance of each wavelength,
The object identification device according to claim 3, wherein the secondary differential value calculation unit approximately calculates the secondary differential value based on a plurality of the normalized indexes.
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