專利名稱：測光設備及測光方法
技術領域：
本發明涉及用于對環境光的光譜進行測量的測光設備及測光方法。
背景技術：
為了確保車輛安全行駛，減小駕駛員的盲點、迅速檢測到車輛周圍(具體而言，車輛前方)諸如其他機動車、行人或自行車的障礙物并且在諸如夜間或陰天的低能見度情況下向駕駛員告知障礙物非常重要。近年來，已經進行了各項研究以實現在駕駛時對上述能見度進行輔助的能見度輔助設備。利用能見度輔助設備，如果檢測并向駕駛員告知車輛周圍的全部物體，則會向駕駛員傳遞過多信息，這將對駕駛注意力產生干涉。因此，已經研發出了用于光學識別物體的方法，由此可僅向駕駛員告知將被觀察到的物體。為了對物體進行光學識別，需要精確地提取物體的發射光或從物體反射的光，并且需要獲得施加至物體的環境光的光譜的測光設備。例如日本專利早期公開號2001-66254A描述了一種用于去除諸如照明光或外部光的背景光以對檢測光(諸如熒光的發射光)的強度等進行測量的方法，但其未揭示用于獲得環境光的光譜的方法。日本專利早期公開號2001-66254A描述了一種用于通過執行檢測測量以在存在具有不同周期的兩種背景光i^a(t)及冊⑴的情況下測量包含檢測光的光、執行基準測量以在存在被設定為背景光的周期fa及fb的最小公倍數的整倍數的時間間隔Tk的情況下測量不包含檢測光的光并且從通過檢測測量獲得的測量值Spc減去通過基準測量獲得的測量值Sps，來去除背景光的方法。如上所述，為了光學識別物體，需要提取來自物體的發射光或反射光，因此需要獲得施加至物體的成為噪聲光的環境光的光譜。此時，如果不能穩定地獲得環境光的光譜，則不能穩定地獲得物體的光譜。例如，在飛行器處于飛行器周圍不存在阻擋環境光的物體的空中的情況下，可將光接收傳感器設置在飛行器骨架的上部等部分內以對環境光的光譜進行直接測量。但是， 對于在道路上行駛的車輛而言，周圍存在各種人工物及自然物，并且環境光的光譜會即刻發生變化。因此，難以通過直接測量法來穩定地獲得環境光的光譜。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠穩定地獲得環境光的光譜的測光設備及測光方法。
為了實現該目的，根據本發明的示例方面的測光設備包括光源，其朝向路面發出具有已知光譜的光；第一光接收器，其接收作為已知光從路面反射的反射光的第一反射光； 第二光接收器，其接收作為環境光從路面反射的反射光的第二反射光；存儲單元，其預先存儲已知光的光譜的數據；以及計算器，其根據由第一光接收器接收到的第一反射光的光譜以及存儲在存儲單元中的已知光的光譜來對路面的光的反射光譜進行計算，并根據由第二光接收器接收到的第二反射光的光譜以及計算得到的路面的光的反射光譜來對環境光的光譜進行計算。根據本發明的示例方面的測光方法包括從光源朝向路面發出具有已知光譜的光；利用第一光接收器接收作為已知光從路面反射的反射光的第一反射光；根據由第一光接收器接收到的第一反射光的光譜以及預先存儲在存儲單元中的已知光的光譜來對路面的反射光譜進行計算；利用第二光接收器接收作為環境光從路面反射的反射光的第二反射光；并且根據由第二光接收器接收到的第二反射光的光譜以及計算得到的路面的光的反射光譜來對環境光的光譜進行計算。
圖1是示出本發明的測光設備的示例性構造的框圖；圖2是示出本發明的測光設備的處理過程的流程圖；圖3是圖2所示的路面光譜計算處理的過程的流程圖；圖4是圖2所示的環境光路面光譜計算處理的過程的流程圖；圖5是圖2所示的環境光光譜計算處理的過程的流程圖；圖6是圖2所示的環境光物體光譜計算處理的過程的流程圖；而圖7是圖2所示的物體光譜計算處理的過程的流程圖。
具體實施例方式
現將參考附圖來描述本發明。在本發明的測光設備中，在第一階段，具有已知光譜的光被施加至路面以獲得其反射光。利用獲得的光譜的數據以及已知光的光譜的預備數據來計算路面的光的反射光譜。然后，在第二階段，獲得施加了環境光的路面的反射光譜，并且利用暴露至環境光的路面的光的反射光譜的數據以及預先計算得到的路面的光的反射光譜的數據來計算環境光的光譜。可以執行兩個階段中的這些處理以穩定地獲得瞬時改變的環境光的光譜。圖1是示出本發明的測光設備的示例性構造的框圖。如圖1所示，本發明的測光設備包括光源1、第一光接收器2、第二光接收器3、第三光接收器4、計算器5、第一存儲單元6、第二存儲單元7以及控制器8，這些構件被連接在一起由此能夠發送并接收數據。光源1例如安裝至車體10的下部，并朝向路面11發出具有已知光譜的光a(以下成為已知光)。第一光接收器2是接收從光源1發出并從路面11反射的已知光“a”(第一反射光)的光接收傳感器。第一光接收器2例如被安裝至車體10不會接收到環境光的下部。第二光接收器3是接收環境光從路面11反射的反射光(第二反射光)的光接收傳感器。第二光接收器3例如被安裝至車體10的側面、正面或后面，由此能夠接收到環境光從路面11反射的反射光。第三光接收器4是接收要被檢測的物體12的發出光或環境光由物體12反射的反射光(第三反射光)的光接收傳感器。第三光接收器4例如被安裝至車體10的正面，由此能夠接收到物體12的發出光或環境光由物體12反射的反射光。使用具有與第一光接收器2相同的光譜靈敏特性的光接收傳感器作為第二光接收器3以及第三光接收器4。第二光接收器3及第三光接收器4可以具有與第一光接收器 2不同的光譜靈敏特性，只要例如計算器5能夠對輸出值進行校正以具有與第一光接收器2 相同的光譜靈敏特性即可。可以利用共用光接收傳感器來實現第二光接收器3及第三光接收器4，只要可以將來自路面11的反射光從來自物體12的光分離即可。在此情況下，作為用于將來自路面11的反射光從來自物體12的光分離的裝置，例如可以構思出用于將光接收傳感器的光接收表面切換至路面11或物體12的機構，或者用于利用計算器5來對光接收傳感器的輸出數據執行影像處理以將路面11從物體12區別開的方法。第一存儲單元6是預先存儲已知光“a”的光譜的數據的存儲器。計算器5利用使用第一光接收器2、第二光接收器3以及第三光接收器4獲得的光譜的數據以及存儲在第一存儲單元6中的已知光“a”的光譜的數據來計算路面的光的反射光譜、環境光的光譜以及物體12的光譜。第二存儲單元7是對計算器5的計算結果進行存儲的存儲器。控制器8對包括光源1、第一光接收器2、第二光接收器3、第三光接收器4、計算器 5、第一存儲單元6以及第二存儲單元7的整個測光設備的運行進行控制。可通過例如包括CPU (中央處理單元)、DSP (數字信號處理器)、存儲器、A/D (邏輯至數字)轉換器、D/A(數字至邏輯)轉換器以及各種邏輯電路的已知的信息處理裝置(計算機)來實現控制器8、計算器5、第一存儲單元6以及第二存儲單元7。下面將參考附圖來描述本實施例的測光設備。圖2是示出本發明的測光設備的處理過程的流程圖。圖3是圖2所示的路面光譜計算處理的過程的流程圖，而圖4是圖2所示的環境光路面光譜計算處理的過程的流程圖。圖5是圖2所示的環境光光譜計算處理的過程的流程圖，而圖6是圖2所示的環境光物體光譜計算處理的過程的流程圖。圖7是圖2所示的物體光譜計算處理的過程的流程圖。根據來自控制器8的指令，通過光源1、第一光接收器 2、第二光接收器3、第三光接收器4、計算器5、第一存儲單元6以及第二存儲單元7的運行來實現圖2至圖7所示的本發明的測光設備的處理。如圖2所示，在本發明的測光設備中，首先在路面光譜計算處理中，利用已知光 “a”來計算路面11的反射光的光譜。在環境光路面光譜計算處理中，獲得暴露至環境光的路面11的反射光的光譜。然后，在本發明的測光設備中，在環境光光譜計算處理中，利用在路面光譜計算處理中獲得的路面11的反射光的光譜的數據以及在環境光路面光譜計算處理中獲得的暴露至環境光的路面11的反射光的光譜的數據來對環境光的光譜進行計算。如果可以獲得環境光的光譜，則在環境光物體光譜計算處理中獲得暴露至環境光的物體12的光譜，并且在物體光譜計算處理中，可以利用在環境光光譜計算處理中獲得的環境光的光譜的數據以及在環境光物體光譜計算處理中獲得的暴露至環境光的物體12的光譜的數據來對物體12的光譜進行計算。如圖3所示，在路面光譜計算處理中，控制器8利用光源1將已知光“a”施加至路面11 (步驟Al)，利用第一光接收器2來接收從路面11反射的已知光“a”的反射光，并獲得對應于已知光“a”的路面11的反射光的光譜(步驟A2)。然后，將對應于獲得的已知光 “a”的路面11的反射光的光譜的數據在第二存儲單元7中存儲作為第二數據(步驟A3)。然后，控制器8讀取在第一存儲單元6中存儲的已知光“a”的光譜的數據(第一數據)，從第二存儲單元7讀取第二數據(步驟A4)，并利用計算器5使第二數據除以第一數據以對路面11的反射光的光譜進行計算(步驟A5)。然后，將計算得到的路面11的反射光的光譜的數據在第二存儲單元7中存儲作為第三數據(步驟A6)。如圖4所示，在環境光路面光譜計算處理中，控制器8利用第二光接收器3從施加有環境光的路面11接收反射光，并獲得暴露至環境光的路面11的反射光的光譜(步驟 Bi)。然后，將獲得的暴露至環境光的路面11的反射光的光譜的數據在第二存儲單元7中存儲作為第四數據(步驟B2)。如圖5所示，在環境光光譜計算處理中，控制器8從第二存儲單元7讀取第三數據及第四數據(步驟Cl)，并利用計算器5使第四數據除以第三數據以對環境光的光譜進行計算(步驟C2)。然后，將計算得到的環境光的光譜的數據在第二存儲單元7中存儲作為第五數據(步驟C3)。如圖6所示，在環境光物體光譜計算處理中，控制器8利用第三光接收器4從施加有環境光的物體12接收反射光，并獲得暴露至環境光的物體12的光的光譜(步驟Dl)。然后，將獲得的暴露至環境光的物體12的光的光譜的數據在第二存儲單元7中存儲作為第六數據(步驟D2)。如圖7所示，在物體光譜計算處理中，控制器8從第二存儲單元7讀取第五數據及第六數據(步驟El)，并利用計算器5使第六數據除以第五數據以對物體12的光的光譜進行計算(步驟E2)。然后，將計算得到的物體12的光譜的數據在第二存儲單元7中存儲作為第七數據(步驟E3)。根據本實施例的測光設備，朝向路面11發出已知光“a”，并且安裝在不會接收到環境光的位置處的第一光接收器2從路面11接收反射光(已知光“a”)以對路面11自身的光的反射光譜進行計算，由此允許可以穩定地獲得路面11的反射光譜。利用由第二光接收器3接收到的來自路面11的環境光的反射光譜以及計算得到的路面11的光的反射光譜來對環境光的光譜進行計算。由此，即使具有測光設備的車輛等行駛并且環境光瞬時變化， 也可以穩定地獲得環境光的光譜。由此，利用計算得到的環境光的光譜來計算要被檢測的物體12的光的光譜，由此允許穩定地獲得物體12的光的光譜。雖然已經具體示出并參考本發明的示例性實施例描述了本發明，但本發明并不限于這些實施例。本領域的技術人員可以理解，在不脫離所附權利要求界定的本發明的精神及范圍的前提下，可以對形式及細節進行各種不同的改變。
權利要求
1.一種測光設備，包括光源，其朝向路面發出具有已知光譜的光；第一光接收器，其接收作為已知光從所述路面反射的反射光的第一反射光；第二光接收器，其接收作為環境光從所述路面反射的反射光的第二反射光；存儲單元，其預先存儲所述已知光的所述光譜的數據；以及計算器，其根據由所述第一光接收器接收到的所述第一反射光的光譜以及存儲在所述存儲單元中的所述已知光的所述光譜來對所述路面的光的反射光譜進行計算，并根據由所述第二光接收器接收到的所述第二反射光的光譜以及計算得到的所述路面的所述光的所述反射光譜來對所述環境光的光譜進行計算。
2.根據權利要求1所述的測光設備，其中，所述計算器使由所述第一光接收器接收到的所述第一反射光的所述光譜除以在所述存儲單元中存儲的所述已知光的所述光譜來對所述路面的所述光的所述反射光譜進行計算，并且使由所述第二光接收器接收到的所述第二反射光的所述光譜除以計算得到的所述路面的所述光的所述反射光譜來對所述環境光的所述光譜進行計算。
3.根據權利要求1所述的測光設備，還包括第三光接收器，其接收作為所述環境光從要被檢測的物體反射的反射光的第三反射光，其中，所述計算器根據由所述第三光接收器接收到的所述第三反射光的光譜以及計算得到的所述環境光的所述光譜來對所述物體的光的反射光譜進行計算。
4.根據權利要求1所述的測光設備，其中，所述第二光接收器接收作為所述環境光從要被檢測的物體反射的反射光由此可從所述第二反射光分離的第三反射光，所述計算器根據由所述第二光接收器接收到的所述第三反射光的光譜以及計算得到的所述環境光的所述光譜來對所述物體的光的反射光譜進行計算。
5.一種測光方法，包括從光源朝向路面發出具有已知光譜的光；利用第一光接收器接收作為已知光從所述路面反射的反射光的第一反射光；根據由所述第一光接收器接收到的所述第一反射光的光譜以及預先存儲在存儲單元中的所述已知光的所述光譜來對所述路面的反射光譜進行計算；利用第二光接收器接收作為環境光從所述路面反射的反射光的第二反射光；并且根據由所述第二光接收器接收到的所述第二反射光的光譜以及計算得到的所述路面的光的所述反射光譜來對所述環境光的光譜進行計算。
6.根據權利要求5所述的測光方法，還包括使由所述第一光接收器接收到的所述第一反射光的所述光譜除以在所述存儲單元中存儲的所述已知光的所述光譜來對所述路面的所述光的所述反射光譜進行計算；并且使由所述第二光接收器接收到的所述第二反射光的所述光譜除以計算得到的所述路面的所述光的所述反射光譜來對所述環境光的所述光譜進行計算。
7.根據權利要求5所述的測光方法，還包括利用第三光接收器接收作為所述環境光從要被檢測的物體反射的反射光的第三反射光；并且根據由所述第三光接收器接收到的所述第三反射光的光譜以及計算得到的所述環境光的所述光譜來對所述物體的光的反射光譜進行計算。
8.根據權利要求5所述的測光方法，還包括所述第二光接收器接收作為所述環境光從要被檢測的物體反射的反射光由此可從所述第二反射光分離的第三反射光；并且根據由所述第二光接收器接收到的所述第三反射光的光譜以及計算得到的所述環境光的所述光譜來對所述物體的光的反射光譜進行計算。
全文摘要
本發明涉及測光設備及測光方法。從光源朝向路面發出具有已知光譜的光，利用第一光接收器接收作為已知光從路面反射的反射光的第一反射光，并且根據由第一光接收器接收到的第一反射光的光譜以及存儲在存儲單元中的已知光的光譜來對路面的光的反射光譜進行計算。利用第二光接收器接收作為環境光從路面反射的反射光的第二反射光，并且根據由第二光接收器接收到的第二反射光的光譜以及計算得到的路面的光的反射光譜來對環境光的光譜進行計算。
文檔編號G01J3/00GK102192783SQ20111005482
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月7日 優先權日2010年3月5日
發明者吉川祐巳子, 川真田進也, 石勉, 船山龍士 申請人:豐田自動車株式會社, 日本電氣株式會社