專利名稱：監(jiān)視裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用可以在三維區(qū)域中檢測(cè)侵入物體的檢測(cè)裝置的監(jiān)視裝置，特別涉及在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中可以高自由度監(jiān)視侵入物體的位置和動(dòng)向的監(jiān)視裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，在工廠自動(dòng)控制(FAFactory Automation)等領(lǐng)域，為了監(jiān)視人體進(jìn)入到危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的情況，而采用光簾裝置或者激光掃描型傳感器等監(jiān)視裝置。
光簾裝置包括相隔適當(dāng)距離直立的2根柱體(發(fā)光用柱體、受光用柱體)。在發(fā)光用柱體中沿其長(zhǎng)度方向相隔適當(dāng)間隔埋入多個(gè)發(fā)光器。同樣，在受光用柱體中，沿其長(zhǎng)度方向相隔適當(dāng)間隔埋入多個(gè)受光器。發(fā)光用柱體和受光用柱體之間由連接發(fā)受光器之間的多束光束形成靜態(tài)光膜體(光簾)。有物體遮擋該光膜體時(shí)，利用受光器的輸出可以檢測(cè)出侵入物體。
激光掃描型傳感器，是通過(guò)讓激光光源發(fā)射的激光光束在規(guī)定角度范圍內(nèi)反復(fù)直線掃描，形成扇形狀的動(dòng)態(tài)光膜體。有物體遮擋該光膜體時(shí)，利用反射光的有無(wú)，可以檢測(cè)出侵入物體。
在上述光簾裝置或者激光掃描型傳感器等監(jiān)視裝置中，被指出存在以下問(wèn)題。
(1)這些裝置，由于采用只是在二維區(qū)域(平面區(qū)域)中可以檢測(cè)侵入物體的檢測(cè)裝置，例如當(dāng)進(jìn)入危險(xiǎn)物體的路徑有多條存在的狀況下，要監(jiān)視人體接近危險(xiǎn)物體的情況時(shí)，需要分別在每個(gè)侵入路徑上設(shè)置監(jiān)視裝置，伴隨設(shè)置用構(gòu)造物的新的設(shè)置，監(jiān)視系統(tǒng)的構(gòu)筑費(fèi)用增大。同樣的理由，如果要監(jiān)視侵入物體的接近程度而進(jìn)行危險(xiǎn)預(yù)告時(shí)，需要沿接近路徑多段設(shè)置監(jiān)視裝置，增大了監(jiān)視系統(tǒng)的構(gòu)筑費(fèi)用。
(2)又，光簾通常是在處于直立狀態(tài)的2根柱體之間形成光膜體，這對(duì)于水平切入的侵入物體檢測(cè)是有效的，但對(duì)于沿光膜體垂直侵入的物體基本上不能檢測(cè)。此外，由于沿柱體發(fā)受光器的配置間隔是固定的，可檢測(cè)的侵入物體的最小尺寸是有限度的，而且設(shè)置后缺乏調(diào)整的自由度。
(3)激光掃描型傳感器，通常是在地面附近水平設(shè)置光膜體，即使可以檢測(cè)侵入者的腳，但不能檢測(cè)到手，對(duì)于作業(yè)安全的目的而言，起不到作用。此外，雖然有調(diào)整視野角的功能，但不能調(diào)整響應(yīng)速度和分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是著眼于現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)視裝置中的上述問(wèn)題點(diǎn)，其目的在于提供一種監(jiān)視裝置，例如在適用于人體進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)物體的監(jiān)視時(shí)，無(wú)論進(jìn)入路徑怎樣，都可以確實(shí)監(jiān)視其進(jìn)入或者接近。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種監(jiān)視裝置，在上述那樣的適用于人體進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)物體的監(jiān)視時(shí)，在實(shí)際進(jìn)入或者接近之前，可以預(yù)測(cè)這種可能性并發(fā)出警告，而可以防止隨意停止裝置使得運(yùn)行效率低下。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種監(jiān)視裝置，在上述那樣的適用于人體進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)物體的監(jiān)視時(shí)，在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)可以任意設(shè)定多個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域或者危險(xiǎn)物體，可以同時(shí)監(jiān)視進(jìn)入或者接近每個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域或者危險(xiǎn)物體并且同時(shí)進(jìn)行進(jìn)入或者接近的預(yù)測(cè)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種監(jiān)視裝置，在上述那樣的適用于人體進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，在圍繞危險(xiǎn)區(qū)域的周圍區(qū)域中，可以任意將安全通路或者通常作業(yè)路徑等進(jìn)入許可區(qū)域從監(jiān)視對(duì)象區(qū)域除去，從而提高監(jiān)視精度。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種監(jiān)視裝置，在上述那樣的適用于人體接近危險(xiǎn)物體的監(jiān)視時(shí)，可以將任意的物體從危險(xiǎn)物體中除外，提高監(jiān)視精度。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種監(jiān)視裝置，在上述那樣的適用于人體接近危險(xiǎn)物體的監(jiān)視時(shí)，即使危險(xiǎn)物體在移動(dòng)中那樣的狀況下，可以確實(shí)地監(jiān)視人體接近該移動(dòng)物體的情況。
本發(fā)明的其它目的和作用效果，通過(guò)參照以下的說(shuō)明書(shū)，可以容易理解。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用可以檢測(cè)物體進(jìn)入到三維區(qū)域內(nèi)(封閉空間)的情況的檢測(cè)裝置。
即，本發(fā)明的監(jiān)視裝置，包括在三維區(qū)域中檢測(cè)侵入物體輸出對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信息的檢測(cè)裝置；用于設(shè)定對(duì)成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)的侵入物體的位置和動(dòng)向進(jìn)行監(jiān)視所必要的信息的設(shè)定裝置；根據(jù)上述檢測(cè)裝置生成的檢測(cè)信息和上述設(shè)定裝置設(shè)定的設(shè)定信息、生成有關(guān)在上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)上述侵入物體的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息的監(jiān)視信息生成裝置；向外部輸出與有關(guān)由上述監(jiān)視信息生成裝置生成的侵入物體的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息相對(duì)應(yīng)的控制輸出或顯示輸出的外部輸出裝置。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，依據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視裝置，例如適用于人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，不論侵入路徑如何，可以確實(shí)進(jìn)行侵入或者接近的監(jiān)視。在此，作為“檢測(cè)裝置”，存在各種各樣適合的實(shí)施方案。
在第1實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置包括采用1個(gè)攝像機(jī)或者攝像元件的光學(xué)系統(tǒng)；獲取上述光學(xué)系統(tǒng)在侵入物體不存在狀態(tài)下獲取的圖象和存在狀態(tài)下獲取的圖象之間的差分的運(yùn)算裝置，將上述運(yùn)算裝置獲取的差分信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于光學(xué)系統(tǒng)采用1個(gè)攝像機(jī)或者攝像元件就足夠了，并且不需要掃描機(jī)構(gòu)等機(jī)械上的可動(dòng)部件，可以低成本制作，具有長(zhǎng)壽命。
在第2實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置包括采用多個(gè)攝像機(jī)或者攝像元件的光學(xué)系統(tǒng)；獲取構(gòu)成上述光學(xué)系統(tǒng)的各攝像機(jī)或者各攝像元件的每一個(gè)在侵入物體不存在狀態(tài)下獲取的圖象和存在狀態(tài)下獲取的圖象之間的差分的運(yùn)算裝置；根據(jù)由上述運(yùn)算裝置針對(duì)各攝像機(jī)或者各攝像元件獲取的差分信息利用三角測(cè)量原理檢測(cè)到侵入物體的距離的測(cè)距裝置，由上述測(cè)距裝置檢測(cè)的到侵入物體的距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，和第1實(shí)施方案相比，光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成多少要復(fù)雜一些，但由于不需要掃描機(jī)構(gòu)等機(jī)械上的可動(dòng)部分，可以比較低的成本制造，此外，由于采用三角測(cè)量技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是不僅在左右方向上可以監(jiān)視侵入物體的位置以及動(dòng)向，而且在前后方向上也可以進(jìn)行正確監(jiān)視。
在第3實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置包括由成脈沖狀發(fā)射激光光束的發(fā)光裝置、接收所發(fā)射的激光光束由物體反射后返回來(lái)的反射光的受光裝置、可以讓所發(fā)射的激光光束成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置構(gòu)成的同軸型光學(xué)系統(tǒng)；根據(jù)激光光束的發(fā)受光時(shí)間差采用光雷達(dá)法對(duì)每個(gè)單位掃描角度檢測(cè)到反射物的距離的測(cè)距裝置，由上述測(cè)距裝置檢測(cè)的各掃描角度的距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，在讓發(fā)射的激光光束成面狀照射的情況下，由光雷達(dá)法針對(duì)每個(gè)單位掃描角度檢測(cè)到反射物體的距離，可以正確并且立體識(shí)別監(jiān)視對(duì)象區(qū)域內(nèi)的物體，根據(jù)這樣獲得的檢測(cè)信息，可以高精度實(shí)現(xiàn)各種各樣方式的侵入物體監(jiān)視。這時(shí)，如果讓激光光束成面狀照射進(jìn)行掃描的掃描裝置包含半導(dǎo)體共振反射器，由于基本上不存在機(jī)械上的可動(dòng)部，該檢測(cè)裝置可以達(dá)到長(zhǎng)壽命化。
在第4實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置包括由發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、監(jiān)視所發(fā)射的激光狹縫光的投影線的攝像機(jī)或者攝像元件、可以讓所發(fā)射的激光狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；針對(duì)每個(gè)單位掃描角度獲取構(gòu)成上述光學(xué)系統(tǒng)的攝像機(jī)或者攝像元件在侵入物體不存在狀態(tài)下獲取的圖象和存在狀態(tài)下獲取的圖象之間的差分的運(yùn)算裝置，由上述運(yùn)算裝置獲取的各掃描角度的上述投影線圖象的差分信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，在讓激光狹縫光成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形進(jìn)行侵入物體的監(jiān)視，只使用攝像機(jī)或者攝像元件，使監(jiān)視對(duì)象物的特征在狹縫光投影線的變形中顯出，可以減輕圖象處理的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)高精度的侵入物體監(jiān)視。此外，掃描裝置的掃描軌跡采用單純的往返直線運(yùn)動(dòng)就足夠了，所以具有容易控制掃描機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
在第5實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置包括由發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、監(jiān)視所發(fā)射的激光狹縫光的投影線的攝像機(jī)或者攝像元件、可以讓所發(fā)射的激光狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；針對(duì)每個(gè)單位掃描角度計(jì)算構(gòu)成上述光學(xué)系統(tǒng)的攝像機(jī)或者攝像元件獲取的激光狹縫光的投影線圖象中的最接近點(diǎn)的運(yùn)算裝置，由上述運(yùn)算裝置獲取的各掃描角度的最接近點(diǎn)信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于在讓所發(fā)射的狹縫狀激光成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形計(jì)算出每個(gè)單位掃描角度的最接近點(diǎn)，在第4實(shí)施方案的效果的基礎(chǔ)上，通過(guò)只從檢測(cè)裝置抽出最接近點(diǎn)的信息，與進(jìn)行圖象數(shù)據(jù)整體的處理相比，可以簡(jiǎn)化后段的處理，提高響應(yīng)速度。
在第5實(shí)施方案的變形例中，上述檢測(cè)裝置包括由成脈沖狀發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、接收所發(fā)射的激光狹縫光由物體反射后返回來(lái)的反射光的受光裝置、可以讓所發(fā)射的激光狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置構(gòu)成的同軸型光學(xué)系統(tǒng)；根據(jù)激光狹縫光的發(fā)受光時(shí)間差采用光雷達(dá)法對(duì)每個(gè)單位掃描角度檢測(cè)到激光狹縫光投影線的各點(diǎn)的距離中的最接近距離的測(cè)距裝置，由上述測(cè)距裝置針對(duì)各掃描角度獲取的最接近距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，由于在讓所發(fā)射的狹縫狀激光成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形采用光雷達(dá)法獲取每個(gè)單位掃描角度的最接近點(diǎn)，在上述第5實(shí)施方案的效果的基礎(chǔ)上，具有可以改善最接近點(diǎn)信息的獲取速度以及精度，可以更高速響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
在第6實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置包括由成脈沖狀發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、接收所發(fā)射的激光狹縫光由物體反射后返回來(lái)的反射光的光電二極管陣列、可以讓所發(fā)射的激光狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；對(duì)于構(gòu)成上述光學(xué)系統(tǒng)的光電二極管陣列的各受光元件、根據(jù)激光狹縫光的發(fā)受光時(shí)間差采用光雷達(dá)法對(duì)每個(gè)單位掃描角度檢測(cè)到反射物體的距離的測(cè)距裝置，由上述測(cè)距裝置針對(duì)各掃描角度獲取的到投影線上的各點(diǎn)的距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，在讓所發(fā)射的脈沖狀激光狹縫光照射成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形，采用光雷達(dá)法獲取沿每個(gè)單位掃描角度的投影線到一系列各點(diǎn)的距離信息，立體識(shí)別監(jiān)視對(duì)象區(qū)域的狀況，根據(jù)這樣獲得的檢測(cè)信息可以高速響應(yīng)并且高精度監(jiān)視。
此外，在以上個(gè)實(shí)施方案中，如果可以讓激光光束或者狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置包含半導(dǎo)體共振反射器，由于可以小型化并且機(jī)械上的可動(dòng)部不存在，可以實(shí)現(xiàn)裝置整體的緊湊化以及長(zhǎng)壽命化。又，如果可以讓激光光束或者狹縫光成面狀照射進(jìn)行掃描的掃描裝置的掃描范圍可以變更，如后面所述，限定有關(guān)特定范圍的區(qū)域，在提高響應(yīng)速度和分辨率上均有利。
在有關(guān)本發(fā)明監(jiān)視裝置的優(yōu)選實(shí)施方案中，上述設(shè)定裝置可以將在上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)至少1個(gè)以上的位置或者區(qū)域作為特定監(jiān)視區(qū)域設(shè)定，上述監(jiān)視信息生成裝置生成上述侵入物體是否進(jìn)入到上述特定監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的信息，并且上述外部輸出裝置向外部輸出與上述侵入物體進(jìn)入特定監(jiān)視區(qū)域所對(duì)應(yīng)的控制輸出或顯示輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如適用于人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，可以在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)任意設(shè)定多個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，可以同時(shí)進(jìn)行進(jìn)入這些危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視。
依據(jù)優(yōu)選的另一實(shí)施方案，上述設(shè)定裝置可以將監(jiān)視裝置自身的位置或者從上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)任意選定的位置作為特定位置設(shè)定，上述監(jiān)視信息生成裝置生成有關(guān)上述侵入物體的當(dāng)前位置和上述特定位置之間的距離的信息，并且上述外部輸出裝置向外部輸出與上述侵入物體和上述特定位置之間的距離所對(duì)應(yīng)的模擬控制輸出或模擬顯示輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如適用于人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，由于生成輸出與危險(xiǎn)區(qū)域或者危險(xiǎn)物體和侵入物體的人體等之間的距離相對(duì)應(yīng)的信息，在實(shí)際侵入或者接近之前，可以預(yù)測(cè)其可能性，并發(fā)出警告等。
依據(jù)優(yōu)選的又一實(shí)施方案，上述設(shè)定裝置可以將監(jiān)視裝置自身的位置或者從上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)任意選定的位置作為特定位置設(shè)定，上述監(jiān)視信息生成裝置生成有關(guān)上述侵入物體和上述特定位置之間的相對(duì)移動(dòng)方向的信息，并且上述外部輸出裝置根據(jù)對(duì)應(yīng)于上述相對(duì)移動(dòng)方向是接近的方向還是遠(yuǎn)離的方向，向外部輸出相應(yīng)的控制輸出或顯示輸出。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如適用于人體接近危險(xiǎn)物體的監(jiān)視時(shí)，即使在危險(xiǎn)物體附近存在人體等侵入物體的狀況下，根據(jù)是接近還是遠(yuǎn)離，例如在接近時(shí)判定為“危險(xiǎn)”，而在遠(yuǎn)離時(shí)判定為“避免危險(xiǎn)”等，可以產(chǎn)生適合的監(jiān)視信息。
在優(yōu)選的又一實(shí)施方案中，上述設(shè)定裝置，通過(guò)對(duì)在上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)侵入物體不存在狀態(tài)下來(lái)自檢測(cè)裝置的檢測(cè)信息、和在上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)存在虛擬物體的狀態(tài)下來(lái)自檢測(cè)裝置的檢測(cè)信息進(jìn)行示教，可以將虛擬物體存在的位置或者區(qū)域作為特定監(jiān)視區(qū)域設(shè)定。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)任意設(shè)定多個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，即使要同時(shí)進(jìn)行進(jìn)入這些危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視，由于只需在成為對(duì)象的危險(xiǎn)區(qū)域的每一個(gè)中放置虛擬物體進(jìn)行示教即可，可以簡(jiǎn)化這些危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)定操作。
在優(yōu)選的又一實(shí)施方案中，上述設(shè)定裝置通過(guò)利用了反映出上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域的映像的顯示畫(huà)面的圖形化用戶界面(GUI)，可以在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中設(shè)定特定監(jiān)視區(qū)域或者特定位置。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)任意設(shè)定多個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，即使要同時(shí)進(jìn)行進(jìn)入這些危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視，由于只需在裝置附屬的或者外接的CRT或者液晶顯示器的畫(huà)面上，從該映像中用光標(biāo)等指示希望監(jiān)視的特定區(qū)域，可以簡(jiǎn)化這些危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)定操作。
在優(yōu)選的又一實(shí)施方案中，上述設(shè)定裝置可以將從上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)選定的位置或者區(qū)域作為不感應(yīng)區(qū)域設(shè)定，上述監(jiān)視信息生成裝置，在將所設(shè)定的上述不感應(yīng)區(qū)域從上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域除外的基礎(chǔ)上，根據(jù)由上述檢測(cè)裝置輸出的檢測(cè)信息和由上述設(shè)定裝置設(shè)定的設(shè)定信息，生成在上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中有關(guān)上述侵入物體的位置和動(dòng)向的信息。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如適用于人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，在圍繞危險(xiǎn)區(qū)域的周圍區(qū)域中，可以任意將安全通路或者通常作業(yè)路徑等進(jìn)入許可區(qū)域從監(jiān)視對(duì)象區(qū)域除去、提高監(jiān)視精度在優(yōu)選的又一實(shí)施方案中，上述設(shè)定裝置可以將預(yù)先進(jìn)行了特征示教的物體作為不感應(yīng)物體設(shè)定，上述監(jiān)視信息生成裝置，在將所設(shè)定的上述不感應(yīng)物體從侵入物體除外的基礎(chǔ)上，根據(jù)由上述檢測(cè)裝置輸出的檢測(cè)信息和由上述設(shè)定裝置設(shè)定的設(shè)定信息，生成在上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中有關(guān)上述侵入物體的位置和動(dòng)向的信息。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，在工廠中，可以將沿傳送帶等軌道規(guī)則移動(dòng)的物體從危險(xiǎn)物體中除去，而另一方面，將在地面上行走的作業(yè)車那樣的按照不規(guī)則行走軌跡移動(dòng)的物體作為危險(xiǎn)物體識(shí)別時(shí)，通過(guò)將上述除外物體的特征(例如形狀、顏色、大小、模樣等)作為不感應(yīng)物體設(shè)定，可以提高監(jiān)視對(duì)象的選擇自由度。
在優(yōu)選的又一實(shí)施方案中，上述設(shè)定裝置可以將預(yù)先進(jìn)行了特征示教的物體作為距離基準(zhǔn)物體設(shè)定，上述監(jiān)視信息生成裝置，根據(jù)由上述檢測(cè)裝置輸出的檢測(cè)信息和由上述設(shè)定裝置設(shè)定的設(shè)定信息，生成有關(guān)上述距離基準(zhǔn)物體和上述侵入物體之間的距離的信息。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，例如適用于人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，即使危險(xiǎn)物體在移動(dòng)中那樣的狀況下，通過(guò)將該危險(xiǎn)物體的特征(例如形狀、顏色、大小、模樣等)向裝置示教，可以確實(shí)可靠地監(jiān)視人體接近該移動(dòng)物體的情況。
在優(yōu)選的又一實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置，在可以讓激光光束成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置中，通過(guò)在不變更掃描單位量的情況下讓掃描單位數(shù)減少，可以讓有關(guān)所限定的三維監(jiān)視區(qū)域的檢測(cè)響應(yīng)性高速化。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)當(dāng)存在敏捷移動(dòng)的侵入物體時(shí)，通過(guò)將監(jiān)視區(qū)域限定在包含該侵入物體的小區(qū)域上進(jìn)行高速響應(yīng)監(jiān)視，可以進(jìn)行與侵入物體的舉動(dòng)特性一致的合適的監(jiān)視。
在優(yōu)選的又一實(shí)施方案中，上述檢測(cè)裝置，在可以讓激光光束成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置中，通過(guò)在不變更掃描單位數(shù)的情況下讓掃描單位量減少，可以讓有關(guān)所限定的三維監(jiān)視區(qū)域的檢測(cè)分辨率提高。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)當(dāng)存在具有微細(xì)外觀特征的或者以微細(xì)移動(dòng)狀態(tài)成為問(wèn)題的侵入物體時(shí)，通過(guò)將監(jiān)視區(qū)域限定在包含該侵入物體的小區(qū)域上進(jìn)行高分辨率監(jiān)視，可以進(jìn)行與侵入物體的外觀特征和微動(dòng)特性一致的合適的監(jiān)視。
然后，在本發(fā)明的應(yīng)用例之一的監(jiān)視裝置系統(tǒng)中，包括采用可以在三維區(qū)域中檢測(cè)侵入物體的檢測(cè)裝置、在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中進(jìn)行侵入物體的監(jiān)視的第1監(jiān)視裝置；采用可以在三維區(qū)域中檢測(cè)侵入物體的檢測(cè)裝置、在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中進(jìn)行侵入物體的監(jiān)視的第2監(jiān)視裝置；在上述第1監(jiān)視裝置和上述第2監(jiān)視裝置之間進(jìn)行信息傳遞的通信裝置，在上述第1監(jiān)視裝置中具有當(dāng)在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中發(fā)現(xiàn)侵入物體時(shí)，將其位置通過(guò)通信裝置向所述第2監(jiān)視裝置通知的功能，在上述第2監(jiān)視裝置中具有在從上述第1監(jiān)視裝置收到發(fā)現(xiàn)侵入物體及其位置的通知后，將監(jiān)視范圍集中在包含該位置的限定區(qū)域，同時(shí)提高檢測(cè)響應(yīng)性或者提高檢測(cè)分辨率，并進(jìn)行監(jiān)視的功能。
依據(jù)這樣的構(gòu)成，采用2臺(tái)以上的監(jiān)視裝置進(jìn)行監(jiān)視，通過(guò)在相互間交換有關(guān)侵入物體檢測(cè)的信息，有效活用每個(gè)監(jiān)視裝置的能力，通過(guò)相互監(jiān)視裝置間的協(xié)作，可以進(jìn)行更加高效率的侵入物體監(jiān)視。


圖1表示本發(fā)明的基本構(gòu)成的示意圖；圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)表示第1實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理的說(shuō)明圖；圖3表示第2實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成圖；圖4表示第3實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成圖；圖5表示光雷達(dá)的電氣硬件構(gòu)成的方框電路圖；圖6表示光雷達(dá)的各部的信號(hào)狀態(tài)的波形圖；圖7表示第3實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成流程圖；圖8表示第4實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成圖；圖9表示第4實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的距離計(jì)算處理的說(shuō)明圖；圖10表示第4實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成流程圖；圖11表示第5實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成圖；圖12表示第5實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成流程圖；圖13(a)、圖13(b)表示第5實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理流程圖；圖14表示第5實(shí)施方案的變形例中的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理的波形圖；圖15表示第5實(shí)施方案的變形例中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成流程圖(其2)；圖16表示第6實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成圖；圖17表示第6實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理的方框電路圖；圖18表示第6實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成流程圖；圖19表示監(jiān)視裝置中侵入物體的檢測(cè)、檢測(cè)信息的處理、外部輸出的一系列流程的流程圖；圖20表示用于實(shí)現(xiàn)設(shè)定區(qū)域單位的物體侵入檢測(cè)功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖21表示用于實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的特定位置(區(qū)域)進(jìn)行示教的功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖22表示三維空白功能的說(shuō)明圖；
圖23表示用于實(shí)現(xiàn)三維空白功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖24表示用于實(shí)現(xiàn)設(shè)定監(jiān)視對(duì)象除外物體的功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖25表示用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)視對(duì)象除外功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖26(a)、圖26(b)表示監(jiān)視裝置的應(yīng)用例的說(shuō)明圖；圖27表示用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)視移動(dòng)性物體和侵入物體之間的距離的功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖28(a)、圖28(b)表示通過(guò)區(qū)域限定提高響應(yīng)速度的功能的說(shuō)明圖；圖29表示用于實(shí)現(xiàn)通過(guò)區(qū)域限定提高響應(yīng)速度的功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖30表示限定區(qū)域的一形式的說(shuō)明圖；圖31(a)、圖31(b)表示通過(guò)區(qū)域限定提高分辨率的功能的說(shuō)明圖；圖32表示用于實(shí)現(xiàn)通過(guò)區(qū)域限定提高分辨率的功能的軟件構(gòu)成流程圖；圖33表示通過(guò)區(qū)域限定提高分辨率的功能的作用說(shuō)明圖(其一)；圖34表示通過(guò)區(qū)域限定提高分辨率的功能的作用說(shuō)明圖(其二)；圖35表示監(jiān)視裝置系統(tǒng)一例的構(gòu)成圖；圖36表示用于實(shí)現(xiàn)通過(guò)通信連接監(jiān)視裝置的軟件構(gòu)成流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明有關(guān)本發(fā)明的監(jiān)視裝置的優(yōu)選實(shí)施方案。本發(fā)明的基本構(gòu)成方框圖如圖1所示。在該圖中，1表示監(jiān)視裝置，2表示成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域，3表示侵入物體的人體，4表示控制對(duì)象設(shè)備和顯示器等輸出對(duì)象。
這樣，有關(guān)本發(fā)明的監(jiān)視裝置1的特征是包括檢測(cè)在三維區(qū)域2中的侵入物體3并輸出相應(yīng)的檢測(cè)信息的檢測(cè)裝置101；為設(shè)定對(duì)成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2內(nèi)侵入物體3的位置和動(dòng)向進(jìn)行監(jiān)視所必要的信息的設(shè)定裝置102；根據(jù)由上述檢測(cè)裝置101產(chǎn)生的檢測(cè)信息和由上述設(shè)定裝置102設(shè)定的設(shè)定信息、生成有關(guān)上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2內(nèi)侵入物體3的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息的監(jiān)視信息生成裝置103；向外部輸出與由上述監(jiān)視信息生成裝置103生成的有關(guān)侵入物體3的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息相對(duì)應(yīng)的控制輸出和顯示輸出的外部輸出裝置104。
有關(guān)監(jiān)視裝置1，作為檢測(cè)裝置101，根據(jù)采用不同的構(gòu)成，可以形成各種各樣的實(shí)施方案。
即，在第1實(shí)施方案的監(jiān)視裝置中，檢測(cè)裝置101的構(gòu)成是包括采用1個(gè)攝像機(jī)或者攝像元件的光學(xué)系統(tǒng)、和用于計(jì)算利用該光學(xué)系統(tǒng)在侵入物體不存在狀態(tài)下獲取的圖象與存在狀態(tài)下獲取的圖象之間的差分的運(yùn)算裝置，由上述運(yùn)算裝置獲得的差分信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
對(duì)于這樣的光學(xué)系統(tǒng)以及運(yùn)算裝置的構(gòu)成，由于可以從后述的更加復(fù)雜的其它實(shí)施方案中的圖紙等中容易推測(cè)出來(lái)，所以在圖中省略了光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成圖和運(yùn)算裝置的硬件以及軟件構(gòu)成。即，很顯然，作為光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)CCD攝像機(jī)和與CCD元件另外準(zhǔn)備的專用透鏡系列的組合可以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于進(jìn)行差分抽出的運(yùn)算裝置，可以通過(guò)采用計(jì)算機(jī)的圖象處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
第1實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理的說(shuō)明圖如圖2(a)～圖2(c)的示意圖所示。該圖2(a)～圖2(c)從概念上表示為用于獲取利用光學(xué)系統(tǒng)在侵入物體不存在狀態(tài)下獲取的圖象和存在狀態(tài)下獲取的圖象之間的差分的處理。圖2(a)所示的圖象，是在成為檢測(cè)對(duì)象的三維區(qū)域中侵入物體不存在的狀態(tài)下利用光學(xué)系統(tǒng)獲取的初始圖象。在該初始圖象中只包含背景物體5a、5b、5c。圖2(b)所示的圖象，是在成為檢測(cè)對(duì)象的三維區(qū)域中侵入物體存在的狀態(tài)下所獲取的監(jiān)視圖象。在該監(jiān)視圖象中除了包含背景物體5a、5b、5c外，還包含侵入物體(人體)6。圖2(c)所示的圖象，是對(duì)圖2(a)所示的初始圖象和圖2(b)所示的監(jiān)視圖象求取差分獲得的差分抽出圖象。在該圖象中只包含侵入物體(人體)6。
這樣，在第1實(shí)施方案的檢測(cè)裝置101中，以利用光學(xué)系統(tǒng)在侵入物體不存在狀態(tài)下獲取的圖象和存在狀態(tài)下獲取的圖象之間的差分信息作為檢測(cè)信息輸出。
在監(jiān)視信息生成裝置103中，根據(jù)這樣獲取的各差分抽出圖象以及在其前后獲取的差分抽出圖象之間的變化，生成有關(guān)成為檢測(cè)對(duì)象的三維區(qū)域中侵入物體6的位置以及動(dòng)向的監(jiān)視信息。更具體講，根據(jù)在差分抽出圖象6的畫(huà)面上的位置以及大小等，通過(guò)運(yùn)算求出在監(jiān)視對(duì)象區(qū)域內(nèi)的實(shí)際位置，通過(guò)與另外設(shè)定的危險(xiǎn)物體或者危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行比較，生成必要的監(jiān)視信息。這樣生成的監(jiān)視信息，通過(guò)外部輸出裝置104作為控制輸出和顯示輸出向輸出對(duì)象4傳送。這樣，如果輸出對(duì)象是設(shè)備，則進(jìn)行這樣的控制，即檢測(cè)危險(xiǎn)物體侵入的同時(shí)發(fā)出警告，或者讓設(shè)備停止運(yùn)行。另一方面，輸出對(duì)象如果是顯示器，在構(gòu)成外部顯示器的CRT或者LCD畫(huà)面上進(jìn)行物體侵入、物體接近、其它圖2(c)所示的差分抽出圖象本身等任意的顯示。
依據(jù)以上的第1實(shí)施方案，光學(xué)系統(tǒng)只需要1個(gè)攝像機(jī)或者攝像元件就足夠了，由于不需要掃描機(jī)構(gòu)等機(jī)械動(dòng)作部分，可以低成本制造，并且可以期待長(zhǎng)壽命。
然后，在本發(fā)明監(jiān)視裝置的第2實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置101的構(gòu)成是包括采用多個(gè)攝像機(jī)或者攝像元件的光學(xué)系統(tǒng)、和用于計(jì)算利用構(gòu)成上述光學(xué)系統(tǒng)的各攝像機(jī)或者各攝像元件分別在侵入物體不存在狀態(tài)下獲取的圖象與存在狀態(tài)下獲取的圖象之間的差分的運(yùn)算裝置、根據(jù)上述運(yùn)算裝置輸出的各攝像機(jī)或者各攝像元件獲取的差分信息、采用三角測(cè)量原理檢測(cè)到侵入物體的距離的測(cè)距裝置，以由上述測(cè)距裝置檢測(cè)的到侵入物體的距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
第2實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)一例的構(gòu)成如圖3所示。如該圖所示，該光學(xué)系統(tǒng)7包含由位于左側(cè)的第1光學(xué)系統(tǒng)和位于右側(cè)的第2光學(xué)系統(tǒng)所構(gòu)成的左右一對(duì)光學(xué)系統(tǒng)。在第1光學(xué)系統(tǒng)中包括第1透鏡701a和第1攝像元件(由CCD圖象傳感器等構(gòu)成)702a。在第2光學(xué)系統(tǒng)中包括第2透鏡701b和第2攝像元件(由CCD圖象傳感器等構(gòu)成)702b。第1光學(xué)系統(tǒng)的光軸和第2光學(xué)系統(tǒng)的光軸相互平行，這些光軸之間僅相隔距離D。
采用這樣的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)作為侵入物體的人體3攝像時(shí)，在第1攝像元件702a以及第2攝像元件702b的受光面上，結(jié)成包含背景物體的人體3的像。然后，對(duì)于由第1攝像元件702a以及第2攝像元件702b獲取的圖象，實(shí)施參照?qǐng)D2說(shuō)明的差分抽出處理。
符號(hào)703a表示的是差分抽出處理后的第1攝像元件702a的圖象，符號(hào)703b表示差分抽出處理后的第2攝像元件702b的圖象。根據(jù)這些圖表明，在差分抽出處理后的圖象中，除去了背景物體，只有相當(dāng)于人體3的圖象704a、704b存在。在此，如圖所示，如果像704a的位置為P1，像704b的位置為P2，點(diǎn)P1偏離光軸處在左側(cè)，點(diǎn)P2偏離光軸處于右側(cè)。換言之，在兩攝像元件702a、702b上存在偏離光軸中心的視差。在此，假定這些視差的總和為d，第1透鏡以及第2透鏡的焦點(diǎn)距離為F，這些透鏡到人體3的距離為Z，根據(jù)三角測(cè)量原理，透鏡和侵入物體之間的距離Z的值可以用下式求出。
Z＝F·D/d …(1)依據(jù)以上說(shuō)明的第2實(shí)施方案，和第1實(shí)施方案相比，光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成多少要復(fù)雜一些，由于不需要掃描機(jī)構(gòu)等機(jī)械動(dòng)作部分，可以比較低的成本制造，此外，由于采用三角測(cè)量技術(shù)，不僅在左右方向上可以監(jiān)視侵入物體的位置以及動(dòng)向，而且在前后方向上也可以進(jìn)行正確監(jiān)視。
然后，在本發(fā)明監(jiān)視裝置的第3實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置的構(gòu)成是包括由成脈沖狀發(fā)射激光光束的發(fā)光裝置、接收所發(fā)射的激光光束在物體上反射回來(lái)的反射光的受光裝置、讓所發(fā)射的激光光束成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置所構(gòu)成的同軸型光學(xué)系統(tǒng)；和根據(jù)激光光束的發(fā)受光時(shí)間差利用光雷達(dá)法針對(duì)每個(gè)單位掃描角度檢測(cè)到反射物體的距離的測(cè)距裝置，由上述測(cè)距裝置檢測(cè)的各掃描角度的距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
在檢測(cè)裝置(第3實(shí)施方案)中的光學(xué)系統(tǒng)一例的構(gòu)成圖如圖4所示。如該圖所示，該光學(xué)系統(tǒng)8包括激光光源801、第1透鏡802、光束棱鏡803、作為掃描裝置的半導(dǎo)體共振反射器804、第2透鏡805、第3透鏡806、受光元件807。
從激光光源801發(fā)射的脈沖狀激光，由第1透鏡802集光后，通過(guò)光束棱鏡803，向半導(dǎo)體共振反射器804照射。由半導(dǎo)體共振反射器804反射的激光，由第2透鏡805集光后形成激光光束，向成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2發(fā)射。這時(shí)，半導(dǎo)體共振反射器804，通過(guò)給出適當(dāng)?shù)乃津?qū)動(dòng)信號(hào)和垂直驅(qū)動(dòng)信號(hào)，如面狀掃描軌跡808所示，重復(fù)進(jìn)行短周期的水平往返掃描和長(zhǎng)周期的垂直往返掃描。這樣，從第2透鏡805發(fā)射的脈沖狀激光光束，如面狀掃描軌跡808所示，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中進(jìn)行面狀掃描。此外，作為掃描裝置，并不限定于半導(dǎo)體共振反射器，也可以采用多角鏡或者旋轉(zhuǎn)反射器替代。
另一方面，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2中存在的物體所反射的光，經(jīng)過(guò)第2透鏡805以及半導(dǎo)體共振反射器804后返回，在光束棱鏡803中向第3透鏡803分支，向受光元件807照射。激光光源801的點(diǎn)燈周期，和面狀掃描軌跡808的水平掃描周期相比設(shè)定成足夠短。為此，根據(jù)激光光源801的點(diǎn)燈時(shí)刻和受光元件807的受光時(shí)刻之間的時(shí)間差，利用光雷達(dá)原理，在沿面狀掃描軌跡808的一系列監(jiān)視點(diǎn)上，可以獲取到檢測(cè)物體的距離信息。
為獲取距離信息的光雷達(dá)的電氣硬件構(gòu)成的概略方框圖如圖5所示，又光雷達(dá)的各部的信號(hào)狀態(tài)的波形圖如圖6所示。
如圖5所示，光雷達(dá)9包括發(fā)光系統(tǒng)電路910、受光系統(tǒng)電路920、信號(hào)處理系統(tǒng)電路930、掃描電路940、顯示部950、輸出部960、控制部970。
發(fā)光系統(tǒng)電路910輸出確定激光光源的點(diǎn)燈時(shí)刻的一定周期的發(fā)光脈沖。激光光源910b與脈沖發(fā)生器910a輸出的發(fā)光脈沖同步，發(fā)射激光。這樣獲得的激光，通過(guò)圖中未畫(huà)出的掃描機(jī)構(gòu)等向成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2發(fā)射。這時(shí)，從激光光源910b，與激光發(fā)射時(shí)刻同步，輸出發(fā)光時(shí)刻信號(hào)b。
受光系統(tǒng)電路920包括接收在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2中存在的物體所反射的反射光后將其變換成電信號(hào)的受光電路920a、將受光電路920a輸出的受光脈沖放大的放大器920b。放大器920b輸出受光時(shí)刻信號(hào)c。
信號(hào)處理系統(tǒng)電路930包括輸出成為時(shí)間檢測(cè)基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)a的時(shí)鐘振蕩器930a、從發(fā)光時(shí)刻信號(hào)b的到來(lái)時(shí)刻到受光時(shí)刻信號(hào)c的到來(lái)為止的期間打開(kāi)控制門，其間讓從時(shí)鐘振蕩器930a到來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)a通過(guò)，生成經(jīng)過(guò)時(shí)間相當(dāng)脈沖串d的門限電路930b、對(duì)該門限電路930b輸出的脈沖串d計(jì)數(shù)的脈沖計(jì)數(shù)器930c。
時(shí)鐘信號(hào)a、發(fā)光時(shí)刻信號(hào)b、受光時(shí)刻信號(hào)c、經(jīng)過(guò)時(shí)間相當(dāng)脈沖串d的一例如圖6的波形圖所示。該圖表明，時(shí)鐘信號(hào)a僅限于從發(fā)光時(shí)刻信號(hào)b的上升沿到受光時(shí)刻信號(hào)c的上升沿之間的期間，通過(guò)門限電路930b，生成經(jīng)過(guò)時(shí)間相當(dāng)脈沖串d，由脈沖計(jì)數(shù)器930c對(duì)構(gòu)成脈沖串d的脈沖數(shù)n計(jì)數(shù)。該脈沖計(jì)數(shù)器930c的計(jì)數(shù)輸出數(shù)據(jù)，按照在后面參照?qǐng)D7說(shuō)明的軟件，由控制部970進(jìn)行處理。
掃描電路940用于在水平方向以及垂直方向上驅(qū)動(dòng)圖4所示的半導(dǎo)體共振反射器804，這些驅(qū)動(dòng)通過(guò)接收來(lái)自控制部970的指令進(jìn)行。顯示部950以及輸出部960，是為了將例如根據(jù)控制部970中的運(yùn)算結(jié)果獲得的物體的位置信息進(jìn)行顯示和向外部輸出。
第3實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成流程圖如圖7所示。該流程圖所示的處理由構(gòu)成控制部970的微處理器執(zhí)行。
在圖7中處理開(kāi)始后，首先，執(zhí)行掃描裝置的角度初始化(x＝0，y＝0)(第701步)。在此x對(duì)應(yīng)于x軸(水平軸)方向的掃描位置，y對(duì)應(yīng)于y軸(垂直軸)方向的掃描位置。圖5所示的掃描電路940，根據(jù)x、y的值驅(qū)動(dòng)，其結(jié)果，確定由半導(dǎo)體共振反射器804發(fā)出的經(jīng)過(guò)透鏡805后發(fā)射的激光光束的發(fā)射位置。
以后，將y的值固定為0的狀態(tài)下，讓x的值加1(步驟705)后，執(zhí)行發(fā)光處理(步驟702)以及受光處理(步驟703)，當(dāng)x的值達(dá)到m之前(步驟704為NO)，重復(fù)進(jìn)行。在此，在發(fā)光處理(步驟702)中，在圖5的方框電路圖中，通過(guò)由控制部970向發(fā)光系統(tǒng)電路910發(fā)出指令，從激光光源910b發(fā)出脈沖狀激光。另一方面，在受光處理(步驟703)中，取出脈沖計(jì)數(shù)器930c的輸出，同時(shí)將其換算成距離，保存在緩沖存儲(chǔ)器中。
以上一系列發(fā)受光處理(步驟702、703、704、705)，在x的值每次達(dá)到m后(步驟704為YES)，讓x的值設(shè)置成0，讓y的值加1(步驟707)，然后重復(fù)進(jìn)行。這樣，當(dāng)y的值達(dá)到n時(shí)(步驟706為YES)，結(jié)束成為監(jiān)視對(duì)象的一面的發(fā)受光處理。
然后保存在緩沖存儲(chǔ)器中的一面的距離數(shù)據(jù)，作為掃描完畢的面上的距離數(shù)據(jù)保存在最新數(shù)據(jù)保存用的存儲(chǔ)器中(步驟708)。
然后，作為最新數(shù)據(jù)保存的一系列距離數(shù)據(jù)，與預(yù)先獲取的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，執(zhí)行差分抽出處理(步驟709)。
最后，根據(jù)由差分抽出處理獲得的差分抽出后的數(shù)據(jù)，計(jì)算成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中的物體的位置信息(步驟710)。這樣獲得的物體的位置信息(檢測(cè)信息)，通過(guò)輸出部960向外部輸出，或者在顯示部950上顯示。
依據(jù)以上的第3實(shí)施方案，在讓發(fā)射的激光光束成面狀照射的情況下，由光雷達(dá)法針對(duì)每個(gè)單位掃描角度檢測(cè)到反射物體的距離，可以正確并且立體識(shí)別監(jiān)視對(duì)象區(qū)域內(nèi)的物體，根據(jù)這樣獲得的檢測(cè)信息，可以高精度實(shí)現(xiàn)各種各樣方式的侵入物體監(jiān)視。這時(shí)，如果讓激光光束成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置包含半導(dǎo)體共振反射器，由于基本上不存在機(jī)械上的運(yùn)行部，所以該檢測(cè)裝置可以達(dá)到長(zhǎng)壽命化。
然后，在本發(fā)明監(jiān)視裝置的第4實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置101的構(gòu)成是包括由發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、監(jiān)視所發(fā)射的激光狹縫光的投影線的攝像機(jī)或者攝像元件、讓所發(fā)射的激光狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置所構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；針對(duì)每個(gè)單位掃描角度獲取由構(gòu)成該光學(xué)系統(tǒng)的攝像機(jī)或者攝像元件在侵入物體不存在狀態(tài)下獲得的投影線圖象和存在狀態(tài)下獲得的投影線圖象之間的差分的運(yùn)算裝置，由該運(yùn)算裝置獲取的各掃描角度的上述投影線圖象的差分信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
在第4實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)一例的構(gòu)成圖如圖8所示。如該圖所示，該光學(xué)系統(tǒng)10包括激光光源1001、第1透鏡1002、狹縫板1003、半導(dǎo)體共振反射器1004、第2透鏡1005、第3透鏡1006、攝像元件(CCD圖象傳感器等)1007。
此外，在圖中1008表示將由攝像元件1007獲得的每個(gè)發(fā)光的圖象合成后的合成狹縫圖象，1009表示激光狹縫光的掃描方向的箭頭，1010表示在物體上投影的狹縫光的投影線，1011表示檢測(cè)物體，1012表示激光狹縫光。
在該圖中，從激光光源1001發(fā)射的激光由第1透鏡集光后，通過(guò)狹縫板1003上的狹縫，向半導(dǎo)體共振反射器1004照射。由半導(dǎo)體共振反射器1004反射的激光由第2透鏡1005集光后，作為激光狹縫光1012向成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2發(fā)射。
此時(shí)，激光狹縫光1012形成的面在該例中為垂直。另外，半導(dǎo)體共振反射器1004如符號(hào)1009所示箭頭那樣，在水平面內(nèi)進(jìn)行左右擺頭動(dòng)作。因此，根據(jù)半導(dǎo)體共振反射器1004的擺頭動(dòng)作，成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域被激光狹縫光1012成面狀進(jìn)行掃描。此時(shí)，如果在監(jiān)視對(duì)象區(qū)域上存在檢測(cè)物體1011，在檢測(cè)物體1011的表面，由激光狹縫光描繪出投影線1010。
另一方面，在檢測(cè)物體1011上的激光狹縫光的投影線1010，通過(guò)第3透鏡1006由攝像元件1007攝像。攝像元件1007獲取的圖象，之后按每1掃描周期進(jìn)行合成，獲得合成狹縫圖象1008。根據(jù)該合成狹縫圖象1008，經(jīng)過(guò)差分抽出處理后，計(jì)算出物體的位置信息。
在第4實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理(檢測(cè)用)的說(shuō)明圖如圖9所示，又，軟件構(gòu)成的流程圖如圖10所示。
在圖10中處理開(kāi)始后，首先，執(zhí)行掃描裝置的角度初始化(θ’＝0)(步驟1001)。在該初始化處理(步驟1001)中，通過(guò)讓掃描角度θ’為0，將激光狹縫光1012的掃描位置設(shè)定成由符號(hào)1009表示的掃描范圍的例如端部上。
然后，掃描角度θ’的值加1(步驟1005)，反復(fù)執(zhí)行發(fā)光處理(步驟1002)以及映像攝入處理(步驟1003)，在掃描角度θ’的值達(dá)到m之前(步驟1004為NO)，重復(fù)進(jìn)行。
這時(shí)，在發(fā)光處理(步驟1002)中，激光光源1001脈沖驅(qū)動(dòng)，面向這時(shí)的掃描角度θ’所確定的方向，發(fā)射脈沖狀激光狹縫光。另一方面，在映像攝入處理(步驟1003)中，投影在檢測(cè)物體1011上的投影線1010的圖象，通過(guò)攝像元件1007獲取。
上述發(fā)光處理(步驟1002)以及映像攝入處理(步驟1003)，在掃描角度θ’的值達(dá)到m后(步驟1004為YES)停止，在圖中未畫(huà)出的微計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器上留下與各掃描角度的投影線1010對(duì)應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)1008’。
然后，這樣獲得的每個(gè)角度的圖象信息(投影線圖象1008’)按1掃描周期合成，獲取圖8所示的合成狹縫圖象1008(步驟1006)。
然后，執(zhí)行將合成狹縫圖象1008和預(yù)先獲得的初始數(shù)據(jù)之間的差分抽出處理(步驟1007)，檢測(cè)在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中侵入物體的有無(wú)(步驟1007)。
然后，根據(jù)這樣獲得的合成狹縫圖象1008，計(jì)算物體的位置信息(步驟1008)。
為計(jì)算物體的位置信息的距離計(jì)算處理的說(shuō)明圖如圖9所示，在圖中，和圖8相同的構(gòu)成采用相同的符號(hào)并且省略其說(shuō)明。
如該圖所示，在該光學(xué)系統(tǒng)中，第2透鏡1005的光軸和第3透鏡1006的光軸平行，這些光軸之間的距離為D。又，第2透鏡的光軸和狹縫光1012的光軸之間形成的角度為θ，第3透鏡1006的焦點(diǎn)距離為F，在檢測(cè)物體1011上形成的狹縫光的投影線1010的最近點(diǎn)為a，最遠(yuǎn)點(diǎn)為b，第3透鏡1006與上述最近點(diǎn)a之間的距離為Z。進(jìn)一步，在攝像元件1007的受光面上，投影線1010的映像在a’點(diǎn)和b’點(diǎn)之間成像，與最近點(diǎn)a對(duì)應(yīng)的攝像元件上的成像點(diǎn)a’和光軸之間的距離為d。
在這樣的前提下，利用三角測(cè)量原理，如果計(jì)算第3透鏡1006與最近點(diǎn)a之間的距離Z，距離Z的值由下式表示。
Z＝(F·D-F2·tanθ)/(d+F·tanθ) …(2)依據(jù)以上的第4實(shí)施方案，在讓激光狹縫光成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形進(jìn)行侵入物體的監(jiān)視，因此即使只使用攝像機(jī)或者攝像元件，通過(guò)監(jiān)視對(duì)象物的特征在狹縫光投影線的變形中顯出，也可以減輕圖象處理的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)高精度的侵入物體監(jiān)視。此外，掃描裝置的掃描軌跡采用單純的往返直線運(yùn)動(dòng)就足夠了，所以具有容易控制掃描機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
然后，在本發(fā)明監(jiān)視裝置的第5實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置101的構(gòu)成是包括由發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、監(jiān)視所發(fā)射的激光狹縫光的投影線的攝像機(jī)或者攝像元件、讓所發(fā)射的狹縫狀激光光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置所構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；針對(duì)每個(gè)單位掃描角度計(jì)算由構(gòu)成該光學(xué)系統(tǒng)的攝像機(jī)或者攝像元件獲取的狹縫光的投影線圖象中的最近點(diǎn)的運(yùn)算裝置，由該運(yùn)算裝置獲取的各掃描角度的最近點(diǎn)信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
在第5實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)一例的構(gòu)成圖如圖11所示。如該圖所示，該光學(xué)系統(tǒng)12包括激光光源1201、第1透鏡1202、光束棱鏡1203、狹縫板1204、半導(dǎo)體共振反射器1205、第2透鏡1206、第3透鏡1211、攝像元件1212。此外，在該圖中，1207表示激光狹縫光，1208表示檢測(cè)物體，1209表示掃描方向的箭頭，1210表示在檢測(cè)物體1208上形成的狹縫光的投影線。
激光光源1201發(fā)射的激光在第1透鏡1202上集光后，透過(guò)光束棱鏡1203后直進(jìn)，然后，通過(guò)狹縫板1204變換成狹縫光后，向半導(dǎo)體共振反射器1205照射。在半導(dǎo)體共振反射器1205反射的狹縫光，經(jīng)過(guò)第2透鏡1206整形后，作為激光狹縫光1207向成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域發(fā)射。這時(shí)，和先前的情況同樣，半導(dǎo)體共振反射器1205在水平面內(nèi)在左右方向進(jìn)行擺頭動(dòng)作。這時(shí)，狹縫光1207所成的面垂直。為此，與半導(dǎo)體共振反射器1205的左右方向上的擺頭動(dòng)作聯(lián)動(dòng)，激光狹縫光1207也如符號(hào)1209所示在左右方向上擺頭掃描，這樣對(duì)監(jiān)視對(duì)象區(qū)域形成面狀掃描。
另一方面，在檢測(cè)物體1208的表面上反射的激光，依次經(jīng)過(guò)第2透鏡1206以及半導(dǎo)體共振反射器1205后返回到狹縫板1204，進(jìn)一步，通過(guò)狹縫板1204的狹縫后返回到光束棱鏡1203上。在此進(jìn)行分支，通過(guò)第3透鏡1211后，照射在攝像元件(CCD圖象傳感器等)1212的受光面上。從攝像元件1212獲取的圖象數(shù)據(jù)，取入到圖中未畫(huà)出的微計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行給定的圖象處理，其結(jié)果，計(jì)算出物體的位置信息。
在第5實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成的流程圖(其一)如圖12所示。此外，該流程圖所示的處理由構(gòu)成先前所述微計(jì)算機(jī)的微處理器執(zhí)行。
在圖12中處理開(kāi)始后，首先，執(zhí)行掃描裝置的角度初始化(θ’＝0)(步驟1201)。如上所述，在該初始化處理(步驟1201)中，通過(guò)讓確定掃描角度的θ’的值為0，在圖11中符號(hào)1209表示的掃描范圍的基準(zhǔn)位置上設(shè)定狹縫光1207的發(fā)射方向。
然后，掃描角度θ’的值加1，執(zhí)行由發(fā)光處理(步驟1202)、映像攝入處理(步驟1203)、最近點(diǎn)抽出處理(步驟1204)以及距離計(jì)算處理(步驟1205)構(gòu)成的一系列的處理，在掃描角度θ’的值達(dá)到m之前(步驟1206為NO)，重復(fù)進(jìn)行。
這時(shí)，在發(fā)光處理(步驟1202)中，和先前參照?qǐng)D5說(shuō)明的電路構(gòu)成相同，通過(guò)脈沖驅(qū)動(dòng)激光光源，面向成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域脈沖狀發(fā)射激光狹縫光。又，在映像攝入處理(步驟1203)中，取入攝像元件1212在該掃描角度上攝影的圖象數(shù)據(jù)。又，在最近點(diǎn)抽出處理(步驟1204)中，如先前參照?qǐng)D9說(shuō)明的那樣，進(jìn)行狹縫映像中的最近點(diǎn)a’的抽出。又，在距離計(jì)算處理(步驟1205)中，同樣如參照?qǐng)D9說(shuō)明的那樣，采用規(guī)定的運(yùn)算式，計(jì)算到最近點(diǎn)a的距離Z，將該Z的值保存在存儲(chǔ)器上的緩沖區(qū)域上。
這樣，1掃描周期內(nèi)的一系列數(shù)據(jù)的保存結(jié)束后(步驟1206為YES)，接著執(zhí)行差分抽出處理，抽出與每個(gè)角度的最近點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)之間的差分(步驟1208)。
然后，根據(jù)這樣獲得的差分?jǐn)?shù)據(jù)，計(jì)算物體的位置信息(步驟1209)。即，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中侵入物體存在時(shí)，計(jì)算該侵入物體和監(jiān)視裝置之間的最近點(diǎn)的距離信息。
這樣獲得的最近點(diǎn)的距離信息，提供給各種各樣的物體監(jiān)視算法之外，可以作為模擬數(shù)據(jù)向外部輸出。
第5實(shí)施方案的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理的流程圖如圖13(a)、圖13(b)所示。該流程圖所示的處理是將經(jīng)過(guò)圖12的流程圖所示的處理后獲得的距離信息，作為相應(yīng)的模擬電壓向外部輸出。
該信號(hào)處理，由用于進(jìn)行輸出電壓歸一化的定標(biāo)處理(步驟1301～1304)、和用于將檢測(cè)距離變換成適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷旱淖儞Q處理(步驟1311～1314)所構(gòu)成。定標(biāo)處理開(kāi)始后，首先執(zhí)行最近點(diǎn)的設(shè)定處理(步驟1301)，然后執(zhí)行變換成與該最近點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓等級(jí)的變換處理(步驟1302)。然后執(zhí)行最遠(yuǎn)點(diǎn)的設(shè)定處理(步驟1303)，然后執(zhí)行變換成與該最遠(yuǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓等級(jí)的變換處理(步驟1304)。這樣，從最近點(diǎn)到最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離，納入到一定電壓范圍內(nèi)而定標(biāo)結(jié)束。
另一方面，在電壓變換處理側(cè)，首先從檢測(cè)裝置取入監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟1311)，據(jù)此執(zhí)行圖9中說(shuō)明的最近距離的計(jì)算處理(步驟1312)，然后執(zhí)行根據(jù)定標(biāo)設(shè)定計(jì)算電壓等級(jí)(步驟1313)，最后輸出變換后的電壓(步驟1314)。這樣，通過(guò)檢測(cè)裝置檢測(cè)到侵入物體的距離時(shí)，在該實(shí)施方案中，輸出與該距離對(duì)應(yīng)的模擬電壓。
然后，表示第5實(shí)施方案的變形例中檢測(cè)裝置的信號(hào)處理的波形圖如圖14所示，第5實(shí)施方案的變形例中檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成所示的流程圖(其二)如圖15所示。在這些圖中說(shuō)明的變形例，是以圖5中說(shuō)明的光雷達(dá)的電路構(gòu)成為前提。然后，和第5實(shí)施方案的基本例之間的不同點(diǎn)在于根據(jù)攝像元件獲得的圖象數(shù)據(jù)，不是通過(guò)運(yùn)算求出投影線上的最近點(diǎn)，而是通過(guò)激光雷達(dá)直接求出到投影線上的最近點(diǎn)的距離，據(jù)此計(jì)算出物體的位置信息。
在有關(guān)本發(fā)明的監(jiān)視裝置的第5實(shí)施方案的變形例中，檢測(cè)裝置101的構(gòu)成是包括由脈沖狀發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、接收所發(fā)射的激光狹縫光在物體上反射返回來(lái)的反射光的受光裝置、讓所發(fā)射的狹縫狀激光光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置所構(gòu)成的同軸型光學(xué)系統(tǒng)；針對(duì)每個(gè)單位掃描角度根據(jù)激光狹縫光的發(fā)受光時(shí)間差利用光雷達(dá)法計(jì)算到激光狹縫光投影線的各點(diǎn)的距離中的最近距離的測(cè)距裝置，由該測(cè)距裝置獲取的各掃描角度的最近距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
參照?qǐng)D5和圖14表明，圖11所示的激光狹縫光1207對(duì)檢測(cè)物體1208成脈沖狀發(fā)射時(shí)，產(chǎn)生從投影點(diǎn)1210上的各點(diǎn)反射的反射光，這些反射光從最近物體開(kāi)始依次返回，如圖14的波形圖所示。
如圖所示，在發(fā)光時(shí)刻信號(hào)b之后的等待時(shí)間中，最先到來(lái)的受光時(shí)刻信號(hào)c的脈沖，與由最近物體的反射波對(duì)應(yīng)。為此，在受光時(shí)刻信號(hào)c上到最先到來(lái)的脈沖的時(shí)間，如果按照時(shí)鐘信號(hào)a為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以獲得相當(dāng)于在激光狹縫光的每個(gè)照射角度上激光狹縫光的照射點(diǎn)上的各點(diǎn)中到最近點(diǎn)的距離的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
以此為前提，在構(gòu)成控制部970的微計(jì)算機(jī)中，如果執(zhí)行圖15所示的處理，不需要使用復(fù)雜的圖象處理，可以簡(jiǎn)單求出在每個(gè)掃描角度上到最近點(diǎn)的距離，據(jù)此可以迅速計(jì)算出物體的位置信息和動(dòng)向。
即，圖15中處理開(kāi)始后，首先執(zhí)行掃描裝置的角度初始化(θ’＝0)(步驟1501)。
然后，將確定掃描角度的θ’的值每次加1的增加，依次執(zhí)行發(fā)光處理(步驟1502)以及受光處理(步驟1503)，在θ’的值達(dá)到m之前(步驟1504為NO)，重復(fù)進(jìn)行。
在此，如前面所述，在發(fā)光處理(步驟1502)中，通過(guò)脈沖狀驅(qū)動(dòng)激光光源，向這時(shí)的掃描角度所確定的方向成脈沖狀發(fā)射激光狹縫光。又，在受光處理(步驟1503)中，執(zhí)行取入激光雷達(dá)獲取的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，將此換算成距離，保存于緩沖存儲(chǔ)器的處理。
這時(shí)，在該實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)距離換算獲得的距離數(shù)據(jù)，與在所發(fā)射的狹縫光形成的物體上的投影線上、在該線上的各點(diǎn)中的到最近點(diǎn)的距離相對(duì)應(yīng)。即，在該實(shí)施方案的變形例中，由于不是象第5實(shí)施方案的基本例那樣，對(duì)攝像元件獲取的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理求出距離，可以簡(jiǎn)化求出最近點(diǎn)距離的運(yùn)算處理，可以高速響應(yīng)。
然后，抽出每個(gè)角度的距離數(shù)據(jù)和初始數(shù)據(jù)之間的差分(步驟1506)，根據(jù)該差分抽出后的數(shù)據(jù)，計(jì)算出物體的位置信息(步驟1507)。
這樣，依據(jù)該第5實(shí)施方案的變形例，由于根據(jù)構(gòu)成檢測(cè)裝置的光雷達(dá)直接獲取相當(dāng)于狹縫光的投影線上各點(diǎn)中到最近點(diǎn)的距離的計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)，對(duì)于通過(guò)檢測(cè)裝置求出到最近點(diǎn)的距離那樣的情況，可以高速響應(yīng)，同時(shí)微處理計(jì)算機(jī)中的處理程序的構(gòu)成也變得簡(jiǎn)單。
依據(jù)上述第5實(shí)施方案的變形例，由于在讓所發(fā)射的狹縫狀激光成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形采用光雷達(dá)法獲取每個(gè)單位掃描角度的最近點(diǎn)，在上述第5實(shí)施方案的基本例的效果的基礎(chǔ)上，具有可以改善最近點(diǎn)信息的獲取速度以及精度，可以更高速響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。即，由于在讓所發(fā)射的狹縫狀激光成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形計(jì)算出每個(gè)單位掃描角度的最近點(diǎn)，在第4實(shí)施方案的效果的基礎(chǔ)上，通過(guò)只從檢測(cè)裝置抽出最近點(diǎn)的信息，與進(jìn)行圖象數(shù)據(jù)整體的處理相比，可以簡(jiǎn)化后段的處理，提高響應(yīng)速度。
在本發(fā)明監(jiān)視裝置的第6實(shí)施方案中，檢測(cè)裝置101的構(gòu)成是包括由成脈沖狀發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、接收所發(fā)射的激光狹縫光在物體上反射返回來(lái)的反射光的光電二極管陣列、讓所發(fā)射的狹激光狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置所構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)；針對(duì)每個(gè)單位掃描角度根據(jù)構(gòu)成上述光學(xué)系統(tǒng)的光電二極管陣列的每個(gè)受光元件的激光狹縫光的發(fā)受光時(shí)間差利用光雷達(dá)法計(jì)算到反射物體的距離的測(cè)距裝置，由該測(cè)距裝置針對(duì)每個(gè)掃描角度獲取的到投影線上各點(diǎn)的距離信息作為上述檢測(cè)信息輸出。
在第6實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)一例的構(gòu)成圖如圖16所示，檢測(cè)裝置(第6實(shí)施方案)的信號(hào)處理方框電路圖如圖17所示，檢測(cè)裝置(第6實(shí)施方案)中的軟件構(gòu)成流程圖如圖18所示。
如圖16所示，該光學(xué)系統(tǒng)13包括激光光源1301、第1透鏡1302、光束棱鏡1303、狹縫板1304、半導(dǎo)體共振反射器1305、第2透鏡1306、第3透鏡1311、光電二極管陣列1312。此外，在該圖中，1307表示激光狹縫光，1308表示檢測(cè)物體，1309表示掃描方向的箭頭，1310表示在檢測(cè)物體1308上形成的狹縫光的投影線。
激光光源1301發(fā)射的激光在第1透鏡1302上集光后，直接射進(jìn)光束棱鏡1303內(nèi)，通過(guò)狹縫板1304整形成狹縫光后，向半導(dǎo)體共振反射器1305照射。在半導(dǎo)體共振反射器1305反射的狹縫光，經(jīng)過(guò)第2透鏡1306整形后，作為激光狹縫光1307向成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域2發(fā)射。
這時(shí)，半導(dǎo)體共振反射器1305在水平面內(nèi)在左右方向進(jìn)行擺頭動(dòng)作，激光狹縫光1307所成的面垂直。為此，如箭頭1309那樣，通過(guò)讓半導(dǎo)體共振反射器1305在左右方向上的擺頭動(dòng)作，對(duì)成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域進(jìn)行面狀掃描。又，如果在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中檢測(cè)物體1308存在時(shí)，在其表面上形成狹縫光的照射線1310。
在檢測(cè)物體1308的表面上反射的激光，依次經(jīng)過(guò)第2透鏡1306以及半導(dǎo)體共振反射器1305、狹縫板1304后返回光束棱鏡1303上。然后在垂直方向上分支，通過(guò)第3透鏡1311后，照射在光電二極管陣列1312的各受光元件上。這時(shí)，構(gòu)成光電二極管陣列1312的受光元件的配置方向，與物體1308上的狹縫光投影線1310的朝向匹配。為此，在構(gòu)成光電二極管陣列1312的各受光元件的每一個(gè)上，到達(dá)狹縫光所成截面線上的各點(diǎn)中的反射光。
在第6實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的信號(hào)處理方框電路圖如圖17所示。如該圖所示，該激光雷達(dá)14包括發(fā)光系統(tǒng)電路1410、受光系統(tǒng)電路1420、信號(hào)處理系統(tǒng)電路1430、掃描電路1440、顯示部1450、輸出部1460、控制部1470。
發(fā)光系統(tǒng)電路1410包括接收來(lái)自控制部1470的指令進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的脈沖發(fā)生器1410a、接收由脈沖發(fā)生器1410a輸出周期性發(fā)光脈沖進(jìn)行發(fā)光動(dòng)作的激光光源1410b。從該激光光源1410b，與發(fā)射時(shí)刻同步，輸出發(fā)光時(shí)刻信號(hào)b。
受光系統(tǒng)電路1420包括接收物體反射返回的激光并變換成電信號(hào)的受光電路組1420b-1～1420b-n、將受光電路組輸出的受光脈沖放大的放大器組1420a-1～1420a-n。然后，放大器組1420a-1～1420a-n輸出相當(dāng)于構(gòu)成各受光電路的光電二極管中的受光時(shí)刻的受光時(shí)刻信號(hào)c1～cn。
信號(hào)處理系統(tǒng)電路1430包括時(shí)鐘振蕩器1430a、脈沖計(jì)數(shù)器組1430b-1～1430b-n、門限電路組1430c-1～1430c-n。
從時(shí)鐘振蕩器1430a輸出成為時(shí)間檢測(cè)基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)a。門限電路組1430c-1～1430c-n在接收從構(gòu)成發(fā)光系統(tǒng)電路1410的激光光源1410b輸出的發(fā)光時(shí)刻信號(hào)b后，打開(kāi)門限。然后，在接收到從放大器組1420a-1～1420a-n輸出的受光時(shí)刻信號(hào)c1～cn后關(guān)閉門限。時(shí)鐘振蕩器1430a輸出的時(shí)鐘信號(hào)，分別通過(guò)門限電路組1430c-1～1430c-n后，向脈沖計(jì)數(shù)器組1430b-1～1430b-n供給。脈沖計(jì)數(shù)器組1430b-1～1430b-n對(duì)分別由門限電路組1430c-1～1430c-n輸出的脈沖串d1～dn進(jìn)行計(jì)數(shù)。其結(jié)果，在構(gòu)成脈沖計(jì)數(shù)器組1430b-1～1430b-n的各脈沖計(jì)數(shù)器中，產(chǎn)生相當(dāng)于到所發(fā)射的狹縫光的截面線上各點(diǎn)的距離的計(jì)數(shù)值。這樣獲得的脈沖計(jì)數(shù)器組1430b-1～1430b-n的計(jì)數(shù)值，取入到構(gòu)成控制部1470的微計(jì)算機(jī)，通過(guò)后述的軟件，計(jì)算出物體的位置信息。
此外，如上所述，掃描電路1440，是用于讓圖16所示的半導(dǎo)體共振反射器1305擺頭動(dòng)作的電路，顯示部1450顯示由控制部1470生成的數(shù)據(jù)，輸出部1460向外部輸出由控制部1470生成的檢測(cè)信息。
依據(jù)以上的電路構(gòu)成，構(gòu)成控制部1470的微計(jì)算機(jī)可以一次同步獲取到所發(fā)射的狹縫光的截面線上各點(diǎn)的距離信息。
第6實(shí)施方案中的檢測(cè)裝置的軟件構(gòu)成流程圖如圖18所示。該流程圖所示的處理也由構(gòu)成控制部1470的微計(jì)算機(jī)的微處理器執(zhí)行。
在圖18中處理開(kāi)始后，首先執(zhí)行掃描裝置的角度初始化(θ’＝0)(步驟1801)。然后，讓規(guī)定掃描角度的θ’的值每次加1的增加，依次執(zhí)行發(fā)光處理(步驟1802)、取出計(jì)數(shù)器輸出的處理(步驟1803)、計(jì)算各受光元件的距離數(shù)據(jù)的處理(步驟1804)，在θ’的值達(dá)到m之前(步驟1805為NO)，重復(fù)進(jìn)行。
在此，發(fā)光處理(步驟1802)，如前面所述，是在圖17中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)光系統(tǒng)電路1410，從激光光源1410b發(fā)射出脈沖狀激光的處理。取出計(jì)數(shù)器輸出的處理(步驟1803)是從構(gòu)成脈沖計(jì)數(shù)器組1430b-1～1430b-n的各脈沖計(jì)數(shù)器取出計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)的處理。又，計(jì)算各受光元件的距離數(shù)據(jù)的處理(步驟1804)是計(jì)算從脈沖計(jì)數(shù)器組1430b-1～1430b-n取出的各受光元件(PD)的距離數(shù)據(jù)，并保存在圖中未畫(huà)出的緩沖存儲(chǔ)器中的處理。然后，在θ’的值達(dá)到m后(步驟1805為YES)，結(jié)束這一系列處理(步驟1802～1804)，轉(zhuǎn)移到規(guī)定的運(yùn)算處理。
首先在運(yùn)算處理的最初，執(zhí)行抽出每個(gè)角度以及各PD(光電二極管)的距離數(shù)據(jù)和初始數(shù)據(jù)之間的差分的處理(步驟1807)，這樣可以表明在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域中有無(wú)侵入物體。
然后，根據(jù)差分抽出數(shù)據(jù)，按照規(guī)定的算法計(jì)算出物體的位置信息(步驟1808)。
依據(jù)以上的第6實(shí)施方案，在讓所發(fā)射的脈沖狀激光狹縫光成面狀照射的情況下，根據(jù)其投影線的變形，采用光雷達(dá)法獲取沿每個(gè)單位掃描角度的投影線到一系列各點(diǎn)的距離信息，立體識(shí)別監(jiān)視對(duì)象區(qū)域的狀況，根據(jù)這樣獲得的檢測(cè)信息可以高速響應(yīng)并且高精度監(jiān)視。
以上，以檢測(cè)裝置101的構(gòu)成為中心對(duì)本發(fā)明的監(jiān)視裝置進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明的監(jiān)視裝置1，在設(shè)定裝置102、監(jiān)視信息生成裝置103、外部輸出裝置104中分別都具有特點(diǎn)。為此，以下說(shuō)明本發(fā)明監(jiān)視裝置1的其它各種特征。
監(jiān)視裝置中侵入物體的檢測(cè)、檢測(cè)信息的處理、外部輸出的一系列流程的一例的流程圖如圖19所示。
如該圖所示，在該監(jiān)視裝置1中，執(zhí)行從檢測(cè)裝置101取入檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理(步驟1901)以及與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的處理(步驟1902)，根據(jù)其比較結(jié)果，判定侵入物體的有無(wú)(步驟1903)以及該侵入物體是否在警告對(duì)象區(qū)域內(nèi)(步驟1904)，然后待機(jī)。
在該狀態(tài)下，如果檢測(cè)到侵入物體(步驟1903為YES)，判定該侵入物體在警告對(duì)象區(qū)域內(nèi)(步驟1904為YES)時(shí)，接著進(jìn)行警告等級(jí)的判別(步驟1905)。
在此，如果判定侵入物體在向危險(xiǎn)對(duì)象接近中(步驟1906為YES)，進(jìn)行提高警告等級(jí)的處理(步驟1908)。或者，即使判定侵入物體沒(méi)有在向危險(xiǎn)對(duì)象接近中(步驟1906為NO)，如果判定其移動(dòng)速度比基準(zhǔn)值慢時(shí)(步驟1907為NO)，執(zhí)行維持當(dāng)前的警告等級(jí)的處理(步驟1909)。
相對(duì)于此，如果判定侵入物體沒(méi)有在向危險(xiǎn)對(duì)象接近中(步驟1906為NO)，并且判定其移動(dòng)速度比基準(zhǔn)值快時(shí)(步驟1907為YES)，執(zhí)行降低警告等級(jí)的處理(步驟1910)。
依據(jù)以上的監(jiān)視裝置，通過(guò)將檢測(cè)裝置輸出的檢測(cè)數(shù)據(jù)與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較即使判定有侵入物體時(shí)(步驟1901、1902、1903為YES)，并不立即一律發(fā)出警告，而是進(jìn)一步進(jìn)行是否向危險(xiǎn)對(duì)象接近中(步驟1906)以及移動(dòng)速度是否快(步驟1907)的判定，根據(jù)這些判定結(jié)果，分別發(fā)出提高警告等級(jí)(步驟1908)、維持當(dāng)前的警告等級(jí)(步驟1909)、降低警告等級(jí)(步驟1910)那樣的分別對(duì)應(yīng)于不同情況的不同警告等級(jí)。其結(jié)果，依據(jù)該監(jiān)視裝置，可以始終對(duì)成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)的物體的舉動(dòng)進(jìn)行合適的監(jiān)視。
為實(shí)現(xiàn)設(shè)定區(qū)域單位的物體侵入檢測(cè)功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖20所示。在該實(shí)施方案中，通過(guò)將成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)在縱橫以及高度方向上分割，設(shè)定成多個(gè)三維區(qū)域(體素)，針對(duì)這些體素的每一個(gè)進(jìn)行侵入物體有無(wú)的判定，當(dāng)確認(rèn)侵入到任一個(gè)設(shè)定區(qū)域(體素)內(nèi)時(shí)，向外部輸出該設(shè)定區(qū)域固有的控制輸出以及顯示輸出。
即，在該圖中處理開(kāi)始后，循環(huán)執(zhí)行從檢測(cè)裝置取入檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理(步驟2001)以及與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的處理(步驟2002)，根據(jù)其比較結(jié)果，判定侵入物體的有無(wú)(步驟2003)以及是否侵入到設(shè)定區(qū)域內(nèi)的判定處理(步驟2004)。如果判定侵入物體不存在(步驟2003為NO)，或者沒(méi)有侵入到設(shè)定區(qū)域內(nèi)(步驟2004為NO)，在該狀態(tài)下解除對(duì)控制輸出以及顯示輸出的驅(qū)動(dòng)(步驟2005)。
相對(duì)于此，如果根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)和初始數(shù)據(jù)的比較判定侵入物體侵入到設(shè)定區(qū)域內(nèi)時(shí)(步驟2004為YES)，識(shí)別出該設(shè)定區(qū)域(體素)(步驟2006)，驅(qū)動(dòng)分配給該設(shè)定區(qū)域的輸出或者顯示裝置(步驟2007)。這樣，人體等侵入到成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)時(shí)，根據(jù)所侵入的區(qū)域向外部輸出控制輸出以及顯示輸出，這樣可以進(jìn)行貼切的監(jiān)視。
為實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的特定位置(區(qū)域)進(jìn)行示教的功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖21所示。在該實(shí)施方案中，對(duì)于在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)中在監(jiān)視裝置設(shè)定特定區(qū)域，該設(shè)定操作可以通過(guò)在希望的區(qū)域中放置虛擬物體，執(zhí)行示教處理的方法實(shí)現(xiàn)。
在該圖中處理開(kāi)始后，首先在沒(méi)有侵入物體在監(jiān)視區(qū)域的狀態(tài)下進(jìn)行設(shè)置(步驟2101)后，執(zhí)行初始數(shù)據(jù)的示教處理。在該初始數(shù)據(jù)的示教處理中，從檢測(cè)裝置取入監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟2102)，以此作為初始數(shù)據(jù)保存(步驟2103)。
然后，在監(jiān)視區(qū)域的特定位置上放置虛擬物體(步驟2104)后，執(zhí)行特定部位的示教處理。在該特定部位的示教處理中，進(jìn)行從檢測(cè)裝置取入監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟2105)、抽出與初始數(shù)據(jù)之間的差分(步驟2106)，有差異的部分作為特定部位保存的處理(步驟2107)。
執(zhí)行以上處理的結(jié)果，作業(yè)者只需在希望部位上放置虛擬物體，就可以在監(jiān)視裝置中設(shè)定放置了該虛擬物體的特定場(chǎng)所。即，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)向監(jiān)視裝置設(shè)定特定的封閉空間時(shí)，不用使用另外的操作裝置記住該封閉空間的XYZ坐標(biāo)，而只是通過(guò)在希望的封閉空間內(nèi)放置某種虛擬物體，就可以向監(jiān)視裝置設(shè)定成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)的特定區(qū)域。
三維空白功能的說(shuō)明圖如圖22所示，用于實(shí)現(xiàn)該功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖23所示。在該實(shí)施方案中，如圖22所示，將成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域15分割成多個(gè)區(qū)域，同時(shí)在其中可以設(shè)置三維空白(無(wú)監(jiān)視)區(qū)域16。然后，在該三維空白區(qū)域16中，假定即使有某種物體侵入，只要該物體僅限在三維空白區(qū)域16內(nèi)，就可從監(jiān)視對(duì)象中除外。
為實(shí)現(xiàn)該三維空白功能，在構(gòu)成監(jiān)視裝置的微計(jì)算機(jī)中，執(zhí)行如圖23所示的的處理。即，在圖23中處理開(kāi)始后，循環(huán)執(zhí)行從檢測(cè)裝置取入檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理(步驟2301)以及與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的處理(步驟2302)，根據(jù)其比較結(jié)果，判定侵入物體的有無(wú)(步驟2303)以及是否侵入到無(wú)效區(qū)域之外的判定處理(步驟2304)。
在此，即使判定有侵入物體(步驟2303為YES)，如果判定該侵入物體是侵入到圖22中設(shè)定的三維空白區(qū)域16內(nèi)(步驟2304為NO)，仍然維持解除輸出或者顯示的驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)(步驟2305)。為此，即使侵入物體存在，如果判定是在空白區(qū)域16內(nèi)，即使在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域15內(nèi)，也不會(huì)發(fā)出任何輸出和警告。
相對(duì)于此，如果確認(rèn)侵入物體存在(步驟2303為YES)，并且判定侵入到無(wú)效區(qū)域之外(步驟2304為YES)，則進(jìn)行有侵入物體的判斷(步驟2306)，驅(qū)動(dòng)規(guī)定的輸出/顯示(步驟2307)，向外部發(fā)出控制輸出和顯示輸出。
因此，依據(jù)該實(shí)施方案，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)，如果存在沒(méi)有必要監(jiān)視的區(qū)域時(shí)，通過(guò)只是將該區(qū)域局部設(shè)定成空白區(qū)域，就可以避免發(fā)出不需要的控制輸出和警告輸出。
然后，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)定監(jiān)視對(duì)象除外物體的功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖24所示。在該實(shí)施方案中，如圖26(a)所示，在監(jiān)視裝置17的成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域22內(nèi)，即使存在各種各樣的移動(dòng)物體，對(duì)于在傳送帶19上傳送的物體20、21那樣沒(méi)有必要監(jiān)視的物體，從監(jiān)視對(duì)象中除去，而另一方面，對(duì)于人體18那樣的其它移動(dòng)物體可以確實(shí)可靠成為監(jiān)視對(duì)象。
即，在圖24中處理開(kāi)始后，首先操作者設(shè)置監(jiān)視區(qū)域成沒(méi)有侵入物體的狀態(tài)后(步驟2401)，執(zhí)行初始數(shù)據(jù)的示教處理。在該初始數(shù)據(jù)的示教處理中，首先進(jìn)行從檢測(cè)裝置取入監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟2402)，以此作為初始數(shù)據(jù)保存(步驟2403)。
然后，操作者在監(jiān)視區(qū)域配置監(jiān)視除外的物體后(步驟2404)，執(zhí)行監(jiān)視對(duì)象除外物體的示教。在監(jiān)視對(duì)象除外物體的示教中，進(jìn)行從檢測(cè)裝置取入監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟2405)，抽出與初始數(shù)據(jù)的差分(步驟2406)，通過(guò)差分?jǐn)?shù)據(jù)抽出監(jiān)視對(duì)象除外物體的特征，并且抽出移動(dòng)數(shù)據(jù)(步驟2407)。
這樣，對(duì)于監(jiān)視對(duì)象除外物體的傳送帶19上的物品20、21，從監(jiān)視對(duì)象中除去，可以避免無(wú)謂的警告輸出和控制輸出。
用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)視對(duì)象除外功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖25所示。在該圖中處理開(kāi)始后，循環(huán)執(zhí)行從檢測(cè)裝置取入檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理(步驟2501)以及與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的處理(步驟2502)，根據(jù)其比較結(jié)果，判定侵入物體的有無(wú)(步驟2503)以及是否是監(jiān)視對(duì)象除外物體的處理(步驟2504)。
在此，如果判定沒(méi)有侵入物體(步驟2503為NO)時(shí)，并且判定是監(jiān)視對(duì)象除外物體(步驟2504為YES)時(shí)，仍然維持解除了輸出或者顯示的驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)(步驟2505)，不發(fā)出控制輸出和顯示輸出。
相對(duì)于此，如果在判定有侵入物體(步驟2503為YES)之后，并且判定不是監(jiān)視對(duì)象除外物體(步驟2504為NO)時(shí)，接著進(jìn)行有侵入物體的判斷(步驟2506)，驅(qū)動(dòng)規(guī)定的輸出或者顯示(步驟2507)，向外部發(fā)出控制輸出和顯示輸出。
這樣，依據(jù)本實(shí)施方案，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)即使存在各種各樣的移動(dòng)物體，對(duì)于象傳送帶19上移動(dòng)的物品20、21那樣可以預(yù)先預(yù)測(cè)其移動(dòng)的物體，讓其從監(jiān)視對(duì)象中除去，而另一方面可以僅對(duì)于人體18那樣的不能預(yù)先預(yù)測(cè)的物體，確實(shí)可靠進(jìn)行監(jiān)視，提高監(jiān)視對(duì)象設(shè)定的自由度。
然后，用于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性物體和侵入物體之間的距離監(jiān)視的功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖27所示。
在該實(shí)施方案中，如圖26(b)所示，在監(jiān)視裝置23監(jiān)視的三維區(qū)域24內(nèi)存在危險(xiǎn)的移動(dòng)性物體26時(shí)，始終監(jiān)視作為侵入物體的人體25和移動(dòng)性物體26之間的距離，可以避免人體25接近危險(xiǎn)物體的危險(xiǎn)。
即，在至此為止說(shuō)明的各實(shí)施方案中，在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)，假定危險(xiǎn)物體靜止存在時(shí)的情況，在該實(shí)施方案中，假定是危險(xiǎn)物體本身在監(jiān)視區(qū)域24中移動(dòng)的情況。這時(shí)，假定即使人體25靜止，由于移動(dòng)性物體26的移動(dòng)，也會(huì)對(duì)人體25造成危險(xiǎn)。
在圖27中處理開(kāi)始后，在監(jiān)視裝置側(cè)，循環(huán)執(zhí)行從檢測(cè)裝置取入檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理(步驟2701)以及與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的處理(步驟2702)，根據(jù)其比較結(jié)果，判定侵入物體的有無(wú)(步驟2703)，判定是否侵入的是固定的危險(xiǎn)區(qū)域(步驟2705)，進(jìn)一步判定有無(wú)移動(dòng)的特定對(duì)象(步驟2706)。
在此，如果判定沒(méi)有侵入物體(步驟2703為NO)時(shí)，判定不是侵入到固定化的危險(xiǎn)區(qū)域中(步驟2704為NO)，并且判定沒(méi)有移動(dòng)的特定對(duì)象時(shí)(步驟2706為NO)，繼續(xù)解除規(guī)定的輸出或者顯示的驅(qū)動(dòng)(步驟2704)。
相對(duì)于此，如果判定有侵入物體(步驟2703為YES)，判定是侵入到固定化的危險(xiǎn)區(qū)域中(步驟2705步為YES)時(shí)，或者判定即使沒(méi)有侵入到固定化的危險(xiǎn)區(qū)域中(步驟2705為NO)，但判定存在移動(dòng)的特定對(duì)象時(shí)(步驟2706為YES)，計(jì)算出侵入物體和該移動(dòng)性特定對(duì)象之間的距離(步驟2707)，驅(qū)動(dòng)與所計(jì)算的距離相應(yīng)的規(guī)定輸出和顯示，向外部發(fā)出與移動(dòng)性物體26和侵入物體25的接近程度相對(duì)應(yīng)的輸出。
此外，在步驟2705，判定是否是侵入到固定化的危險(xiǎn)區(qū)域，是假定在移動(dòng)特定對(duì)象之外還存在一般的監(jiān)視區(qū)域的情況。
這樣，依據(jù)本實(shí)施方案，如圖26(b)所示，當(dāng)移動(dòng)性物體26和作為侵入物體的人體25在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域24中存在時(shí)，向外部發(fā)出與兩者的接近程度相對(duì)應(yīng)的控制輸出或者顯示輸出。
然后，通過(guò)區(qū)域限定提高響應(yīng)速度的功能的說(shuō)明如圖28(a)、圖28(b)所示，用于實(shí)現(xiàn)該功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖29所示，限定區(qū)域的一種方案的說(shuō)明圖如圖30所示。
在該實(shí)施方案中，在讓激光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置中，通過(guò)在不變更掃描單位量的情況下減少掃描單位數(shù)，讓有關(guān)所限定的三維監(jiān)視區(qū)域的檢測(cè)響應(yīng)性高速化。即如圖28(a)、圖28(b)所示，作為最大限度，如該圖28(a)所示，在水平方向以及垂直方向上具有一定掃描單位量和一定掃描單位數(shù)的可以面狀掃描的情況下，如該圖28(b)所示，通過(guò)在不變更掃描單位量的情況下，減少掃描單位數(shù)，可以讓所限定的三維監(jiān)視區(qū)域中的檢測(cè)響應(yīng)性高速化。
即，如圖30所示，最大掃描范圍為(0，0)～(m，n)的范圍內(nèi)，設(shè)定限定區(qū)域(m’，n’)～(m”，n”)時(shí)，如圖29的流程圖所示，在監(jiān)視裝置27中的掃描只在限定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，可以相應(yīng)提高處理速度，提高響應(yīng)速度。
即，在圖29中處理開(kāi)始后，作為掃描裝置的角度的初始化，執(zhí)行讓?duì)取?m’，n’)(步驟2901)之后，只在θ’＞(m”，n”)的范圍內(nèi)進(jìn)行掃描單位的移動(dòng)(步驟2905)，并且執(zhí)行發(fā)光處理(步驟2902)以及攝像元件的信息獲取處理(步驟2903)。
其結(jié)果，(m”-m’，n”-n’)的大小越小，掃描單位的移動(dòng)處理(步驟2905)的循環(huán)次數(shù)就越少，其結(jié)果，可以縮短響應(yīng)時(shí)間。
在限定區(qū)域中的攝像元件的信息獲取全部結(jié)束后(步驟2904為YES)，立即執(zhí)行每個(gè)掃描單位的信息合成處理(步驟2906)，抽出與初始數(shù)據(jù)之間的差分的處理(步驟2907)以及物體信息的抽出及輸出處理(步驟2908)，向外部輸出與有關(guān)該限定區(qū)域的監(jiān)視信息相對(duì)應(yīng)的控制輸出或者顯示輸出。
然后，通過(guò)區(qū)域限定提高分辨率的功能的說(shuō)明圖如圖31(a)、圖31(b)所示，用于實(shí)現(xiàn)該功能的軟件構(gòu)成流程圖如圖32所示，該功能的作用說(shuō)明圖(其一)如圖33所示，該功能的作用說(shuō)明圖(其二)如圖34所示。
在該實(shí)施方案中，在讓激光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置中，通過(guò)在不變更掃描單位數(shù)的情況下減少掃描單位量，可以讓所限定的三維監(jiān)視區(qū)域中的檢測(cè)分辨率提高。
即如圖31(a)、圖31(b)所示，如該圖31(a)所示，按一定的掃描單位量Δx、Δy可以進(jìn)行一定單位數(shù)的面狀掃描時(shí)，將單位量分別從Δx減少成Δx’，從Δy減少成Δy’，而維持原來(lái)的掃描單位數(shù)，限定掃描范圍，這樣可以提高分辨率。
更具體講，如圖33所示，正常掃描范圍為(0，0)～(m，n)的范圍時(shí)，限定比其小的區(qū)域(m’，n’)～(m”，n”)，通過(guò)維持原來(lái)的掃描單位數(shù)，在所限定的小區(qū)域內(nèi)，以和限定前的區(qū)域相同的單位數(shù)進(jìn)行掃描，可以提高分辨率。
這時(shí)，如圖34所示，區(qū)域擴(kuò)大時(shí)的掃描單位角度大，區(qū)域縮小時(shí)的掃描單位角度小。因此，在限定的小區(qū)域內(nèi)，容易理解可以進(jìn)行更細(xì)的監(jiān)視。
為了對(duì)該限定的小區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視，執(zhí)行圖32所示的處理。
即，在圖32中處理開(kāi)始后，首先進(jìn)行掃描單位角度α的設(shè)定/讀出(步驟3201)之后，執(zhí)行利用掃描單位角度計(jì)算/設(shè)定掃描角度坐標(biāo)(m’，n’)、(m”，n”)的處理(步驟3202)。這樣，掃描單位角度變化后，因區(qū)域的大小變化，掃描的起點(diǎn)和終點(diǎn)變更。
然后，為對(duì)掃描裝置的角度的初始化而進(jìn)行θ’＝(m’，n’)的設(shè)定(步驟3203)，進(jìn)一步，以每個(gè)掃描單位角度α移動(dòng)掃描單位(步驟3206)，在確認(rèn)到θ’＞(m”，n”)之前的期間(步驟3207為NO)，循環(huán)執(zhí)行發(fā)光處理(步驟3204)以及攝像元件的信息獲取處理(步驟3205)。這時(shí)，雖然改變了掃描單位角度，但掃描單位的總數(shù)相同，所以響應(yīng)速度大致相同。
在確認(rèn)到θ’＞(m”，n”)后(步驟3207為YES)，執(zhí)行每個(gè)掃描單位的信息的合成處理(步驟3208)，抽出與初始數(shù)據(jù)之間的差分的處理(步驟3209)，以及物體信息的抽出以及輸出處理(步驟3210)。其結(jié)果，在圖33以及圖34規(guī)定的限定區(qū)域內(nèi)，通過(guò)極細(xì)的掃描，可以進(jìn)行高精度的物體監(jiān)視，在該限定區(qū)域內(nèi)，可以提高識(shí)別精度。
最后，本發(fā)明監(jiān)視裝置的應(yīng)用例的監(jiān)視裝置系統(tǒng)的一例構(gòu)成如圖35所示，用于通過(guò)通信實(shí)現(xiàn)監(jiān)視裝置之間的連接的軟件構(gòu)成流程圖如圖36所示。
在該實(shí)施方案中，采用2臺(tái)以上的監(jiān)視裝置進(jìn)行監(jiān)視，通過(guò)在相互間交換有關(guān)物體檢測(cè)的信息，有效活用每個(gè)監(jiān)視裝置的能力，通過(guò)相互的監(jiān)視裝置間的協(xié)作，可以進(jìn)行更加高效率的侵入物體監(jiān)視。
即，在圖35中，第1監(jiān)視裝置29采用三維區(qū)域中可以進(jìn)行侵入物體的檢測(cè)的檢測(cè)裝置101，對(duì)在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域31中作為侵入物體的人體30進(jìn)行監(jiān)視。同樣，第2監(jiān)視裝置28也采用三維區(qū)域中可以進(jìn)行侵入物體的檢測(cè)的檢測(cè)裝置101，也對(duì)在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域31中作為侵入物體的人體30進(jìn)行監(jiān)視。在第1監(jiān)視裝置29和第2監(jiān)視裝置28之間，設(shè)置有傳遞信息的通信裝置33。在第1監(jiān)視裝置29中具有當(dāng)在成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域31中發(fā)現(xiàn)侵入物體時(shí)、通過(guò)通信裝置33向上述第2監(jiān)視裝置28通知該位置的功能。在第2監(jiān)視裝置28中具有當(dāng)由第1監(jiān)視裝置29通知發(fā)現(xiàn)侵入物體以及該位置時(shí)，將監(jiān)視范圍集中在包含該位置的限定區(qū)域32上，并且提高檢測(cè)響應(yīng)性或者提高檢測(cè)分辨率進(jìn)行監(jiān)視的功能。
更具體講，如圖36所示，在第1監(jiān)視裝置側(cè)，循環(huán)執(zhí)行從檢測(cè)裝置獲取監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟3601)，與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較(步驟3602)，利用差分?jǐn)?shù)據(jù)抽出侵入物體(步驟3603)，進(jìn)行位置信息的交換(步驟3604)，這樣獲得的位置信息向第2監(jiān)視裝置通知的通信處理(步驟3605)。
另一方面，在第2監(jiān)視裝置側(cè)，在通信處理(步驟3611)中，接收從第1監(jiān)視裝置發(fā)來(lái)的位置信息的通知，據(jù)此判定侵入物體的有無(wú)(步驟3612)。
在此，如果不存在侵入物體(步驟3612為NO)，對(duì)限定區(qū)域進(jìn)行復(fù)位后(步驟3619)，在初始的最大限度的掃描范圍下，進(jìn)行從檢測(cè)裝置獲取監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟3615)，與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較(步驟3616)，抽出侵入物體的信息(步驟3617)，驅(qū)動(dòng)與侵入物體的狀態(tài)相應(yīng)的規(guī)定輸出/顯示(步驟3618)的處理。
相對(duì)于此，在通信處理(步驟3611)中，當(dāng)從第1監(jiān)視裝置向第2監(jiān)視裝置通知有關(guān)侵入物體的位置信息后，判定如果有侵入物體(步驟3612為YES)，這時(shí)，根據(jù)第1監(jiān)視裝置發(fā)來(lái)的位置信息計(jì)算出限定區(qū)域(步驟3613)，設(shè)置限定區(qū)域數(shù)據(jù)(步驟3614)，對(duì)于如35所示的限定區(qū)域32，進(jìn)行從檢測(cè)裝置獲取監(jiān)視數(shù)據(jù)(步驟3615)，與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較(步驟3616)，抽出侵入物體的信息(步驟3617)，驅(qū)動(dòng)與侵入物體的狀態(tài)相應(yīng)的規(guī)定輸出/顯示(步驟3618)的處理。
這樣，依據(jù)以上說(shuō)明的監(jiān)視裝置系統(tǒng)，由第1監(jiān)視裝置29檢測(cè)出監(jiān)視區(qū)域31內(nèi)的人體30后，由第1監(jiān)視裝置29向第2監(jiān)視裝置28通知該情況，其結(jié)果，在第2監(jiān)視裝置28側(cè)，將監(jiān)視區(qū)域集中在限定區(qū)域上，詳細(xì)獲取有關(guān)人體30的信息。這時(shí)，如果執(zhí)行上面說(shuō)明的通過(guò)減少掃描單位數(shù)的區(qū)域限定處理，可以提高監(jiān)視人體30的舉動(dòng)的響應(yīng)性，又，如果采用限定掃描單位量進(jìn)行區(qū)域限定的方法，可以高精度監(jiān)視人體30的細(xì)微動(dòng)向。
以上的說(shuō)明表明，依據(jù)本發(fā)明，例如適用于人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，不論侵入路徑如何，可以確實(shí)可靠進(jìn)行侵入或者接近的監(jiān)視。
又，依據(jù)本發(fā)明，例如適用于上述那樣的人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，在實(shí)際侵入或者接近之前，可以預(yù)測(cè)其可能性，并發(fā)出警告等。
又，依據(jù)本發(fā)明，例如適用于上述那樣的人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，可以在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)任意設(shè)定多個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域或者危險(xiǎn)物體，可以對(duì)每個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域或則危險(xiǎn)物體進(jìn)行侵入或者接近的監(jiān)視，或者同時(shí)進(jìn)行侵入或者接近的預(yù)測(cè)。
又，依據(jù)本發(fā)明，例如適用于上述那樣的人體侵入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，在圍繞危險(xiǎn)區(qū)域的周圍區(qū)域中，可以任意將安全通路或者通常作業(yè)路徑等進(jìn)入許可區(qū)域從監(jiān)視對(duì)象區(qū)域除去，提高監(jiān)視精度又，依據(jù)本發(fā)明，例如適用于上述那樣的人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，可以將任意的物體從危險(xiǎn)物體中除去，提高監(jiān)視精度。
又，依據(jù)本發(fā)明，例如適用于上述那樣的人體接近危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視時(shí)，即使危險(xiǎn)物體在移動(dòng)中那樣的狀況下，可以確實(shí)可靠地監(jiān)視人體接近該移動(dòng)物體的情況。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)視裝置，其特征在于，包括檢測(cè)裝置，其在三維區(qū)域中檢測(cè)侵入物體而輸出對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信息；設(shè)定裝置，其用于設(shè)定對(duì)成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)的侵入物體的位置和動(dòng)向進(jìn)行監(jiān)視所必要的信息；監(jiān)視信息生成裝置，其根據(jù)所述檢測(cè)裝置生成的檢測(cè)信息和所述設(shè)定裝置設(shè)定的設(shè)定信息，生成有關(guān)所述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)的所述侵入物體的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息；外部輸出裝置，其向外部輸出與有關(guān)由所述監(jiān)視信息生成裝置生成的侵入物體的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息相對(duì)應(yīng)的控制輸出或顯示輸出，所述檢測(cè)裝置包括光學(xué)系統(tǒng)，其由發(fā)射激光狹縫光的發(fā)光裝置、監(jiān)視所發(fā)射的激光狹縫光的投影線的攝像機(jī)或者攝像元件、可以讓所發(fā)射的激光狹縫光成面狀照射而進(jìn)行掃描的掃描裝置構(gòu)成；運(yùn)算裝置，其針對(duì)每個(gè)單位掃描角度計(jì)算出由構(gòu)成所述光學(xué)系統(tǒng)的攝像機(jī)或者攝像元件獲取的激光狹縫光的投影線圖象中的最接近點(diǎn)，由所述運(yùn)算裝置按各掃描角度獲取的最接近點(diǎn)信息作為所述檢測(cè)信息而輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種例如在適用于人體進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)視或者人體接近危險(xiǎn)物體的監(jiān)視時(shí)，無(wú)論進(jìn)入路徑如何，都可以確實(shí)監(jiān)視其進(jìn)入或者接近的監(jiān)視裝置。該監(jiān)視裝置包括在三維區(qū)域中檢測(cè)侵入物體輸出對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信息的檢測(cè)裝置；用于設(shè)定對(duì)成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)的侵入物體的位置和動(dòng)向進(jìn)行監(jiān)視所必要的信息的設(shè)定裝置；根據(jù)上述檢測(cè)裝置生成的檢測(cè)信息和上述設(shè)定裝置設(shè)定的設(shè)定信息、生成有關(guān)在上述成為監(jiān)視對(duì)象的三維區(qū)域內(nèi)上述侵入物體的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息的監(jiān)視信息生成裝置；向外部輸出與有關(guān)由上述監(jiān)視信息生成裝置生成的侵入物體的位置和動(dòng)向的監(jiān)視信息相對(duì)應(yīng)的控制輸出和顯示輸出的外部輸出裝置。
文檔編號(hào)G08B13/196GK1991929SQ20061016694
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者赤木哲也 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社