专利名称：测光设备及测光方法
技术领域：
本发明涉及用于对环境光的光谱进行测量的测光设备及测光方法。
背景技术：
为了确保车辆安全行驶，减小驾驶员的盲点、迅速检测到车辆周围(具体而言，车辆前方)诸如其他机动车、行人或自行车的障碍物并且在诸如夜间或阴天的低能见度情况下向驾驶员告知障碍物非常重要。近年来，已经进行了各项研究以实现在驾驶时对上述能见度进行辅助的能见度辅助设备。利用能见度辅助设备，如果检测并向驾驶员告知车辆周围的全部物体，则会向驾驶员传递过多信息，这将对驾驶注意力产生干涉。因此，已经研发出了用于光学识别物体的方法，由此可仅向驾驶员告知将被观察到的物体。为了对物体进行光学识别，需要精确地提取物体的发射光或从物体反射的光，并且需要获得施加至物体的环境光的光谱的测光设备。例如日本专利早期公开号2001-66254A描述了一种用于去除诸如照明光或外部光的背景光以对检测光(诸如荧光的发射光)的强度等进行测量的方法，但其未揭示用于获得环境光的光谱的方法。日本专利早期公开号2001-66254A描述了一种用于通过执行检测测量以在存在具有不同周期的两种背景光i^a(t)及冊⑴的情况下测量包含检测光的光、执行基准测量以在存在被设定为背景光的周期fa及fb的最小公倍数的整倍数的时间间隔Tk的情况下测量不包含检测光的光并且从通过检测测量获得的测量值Spc减去通过基准测量获得的测量值Sps，来去除背景光的方法。如上所述，为了光学识别物体，需要提取来自物体的发射光或反射光，因此需要获得施加至物体的成为噪声光的环境光的光谱。此时，如果不能稳定地获得环境光的光谱，则不能稳定地获得物体的光谱。例如，在飞行器处于飞行器周围不存在阻挡环境光的物体的空中的情况下，可将光接收传感器设置在飞行器骨架的上部等部分内以对环境光的光谱进行直接测量。但是， 对于在道路上行驶的车辆而言，周围存在各种人工物及自然物，并且环境光的光谱会即刻发生变化。因此，难以通过直接测量法来稳定地获得环境光的光谱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够稳定地获得环境光的光谱的测光设备及测光方法。
为了实现该目的，根据本发明的示例方面的测光设备包括光源，其朝向路面发出具有已知光谱的光；第一光接收器，其接收作为已知光从路面反射的反射光的第一反射光； 第二光接收器，其接收作为环境光从路面反射的反射光的第二反射光；存储单元，其预先存储已知光的光谱的数据；以及计算器，其根据由第一光接收器接收到的第一反射光的光谱以及存储在存储单元中的已知光的光谱来对路面的光的反射光谱进行计算，并根据由第二光接收器接收到的第二反射光的光谱以及计算得到的路面的光的反射光谱来对环境光的光谱进行计算。根据本发明的示例方面的测光方法包括从光源朝向路面发出具有已知光谱的光；利用第一光接收器接收作为已知光从路面反射的反射光的第一反射光；根据由第一光接收器接收到的第一反射光的光谱以及预先存储在存储单元中的已知光的光谱来对路面的反射光谱进行计算；利用第二光接收器接收作为环境光从路面反射的反射光的第二反射光；并且根据由第二光接收器接收到的第二反射光的光谱以及计算得到的路面的光的反射光谱来对环境光的光谱进行计算。
图1是示出本发明的测光设备的示例性构造的框图；图2是示出本发明的测光设备的处理过程的流程图；图3是图2所示的路面光谱计算处理的过程的流程图；图4是图2所示的环境光路面光谱计算处理的过程的流程图；图5是图2所示的环境光光谱计算处理的过程的流程图；图6是图2所示的环境光物体光谱计算处理的过程的流程图；而图7是图2所示的物体光谱计算处理的过程的流程图。
具体实施例方式
现将参考附图来描述本发明。在本发明的测光设备中，在第一阶段，具有已知光谱的光被施加至路面以获得其反射光。利用获得的光谱的数据以及已知光的光谱的预备数据来计算路面的光的反射光谱。然后，在第二阶段，获得施加了环境光的路面的反射光谱，并且利用暴露至环境光的路面的光的反射光谱的数据以及预先计算得到的路面的光的反射光谱的数据来计算环境光的光谱。可以执行两个阶段中的这些处理以稳定地获得瞬时改变的环境光的光谱。图1是示出本发明的测光设备的示例性构造的框图。如图1所示，本发明的测光设备包括光源1、第一光接收器2、第二光接收器3、第三光接收器4、计算器5、第一存储单元6、第二存储单元7以及控制器8，这些构件被连接在一起由此能够发送并接收数据。光源1例如安装至车体10的下部，并朝向路面11发出具有已知光谱的光a(以下成为已知光)。第一光接收器2是接收从光源1发出并从路面11反射的已知光“a”(第一反射光)的光接收传感器。第一光接收器2例如被安装至车体10不会接收到环境光的下部。第二光接收器3是接收环境光从路面11反射的反射光(第二反射光)的光接收传感器。第二光接收器3例如被安装至车体10的侧面、正面或后面，由此能够接收到环境光从路面11反射的反射光。第三光接收器4是接收要被检测的物体12的发出光或环境光由物体12反射的反射光(第三反射光)的光接收传感器。第三光接收器4例如被安装至车体10的正面，由此能够接收到物体12的发出光或环境光由物体12反射的反射光。使用具有与第一光接收器2相同的光谱灵敏特性的光接收传感器作为第二光接收器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可以具有与第一光接收器 2不同的光谱灵敏特性，只要例如计算器5能够对输出值进行校正以具有与第一光接收器2 相同的光谱灵敏特性即可。可以利用共用光接收传感器来实现第二光接收器3及第三光接收器4，只要可以将来自路面11的反射光从来自物体12的光分离即可。在此情况下，作为用于将来自路面11的反射光从来自物体12的光分离的装置，例如可以构思出用于将光接收传感器的光接收表面切换至路面11或物体12的机构，或者用于利用计算器5来对光接收传感器的输出数据执行影像处理以将路面11从物体12区别开的方法。第一存储单元6是预先存储已知光“a”的光谱的数据的存储器。计算器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获得的光谱的数据以及存储在第一存储单元6中的已知光“a”的光谱的数据来计算路面的光的反射光谱、环境光的光谱以及物体12的光谱。第二存储单元7是对计算器5的计算结果进行存储的存储器。控制器8对包括光源1、第一光接收器2、第二光接收器3、第三光接收器4、计算器 5、第一存储单元6以及第二存储单元7的整个测光设备的运行进行控制。可通过例如包括CPU (中央处理单元)、DSP (数字信号处理器)、存储器、A/D (逻辑至数字)转换器、D/A(数字至逻辑)转换器以及各种逻辑电路的已知的信息处理装置(计算机)来实现控制器8、计算器5、第一存储单元6以及第二存储单元7。下面将参考附图来描述本实施例的测光设备。图2是示出本发明的测光设备的处理过程的流程图。图3是图2所示的路面光谱计算处理的过程的流程图，而图4是图2所示的环境光路面光谱计算处理的过程的流程图。图5是图2所示的环境光光谱计算处理的过程的流程图，而图6是图2所示的环境光物体光谱计算处理的过程的流程图。图7是图2所示的物体光谱计算处理的过程的流程图。根据来自控制器8的指令，通过光源1、第一光接收器 2、第二光接收器3、第三光接收器4、计算器5、第一存储单元6以及第二存储单元7的运行来实现图2至图7所示的本发明的测光设备的处理。如图2所示，在本发明的测光设备中，首先在路面光谱计算处理中，利用已知光 “a”来计算路面11的反射光的光谱。在环境光路面光谱计算处理中，获得暴露至环境光的路面11的反射光的光谱。然后，在本发明的测光设备中，在环境光光谱计算处理中，利用在路面光谱计算处理中获得的路面11的反射光的光谱的数据以及在环境光路面光谱计算处理中获得的暴露至环境光的路面11的反射光的光谱的数据来对环境光的光谱进行计算。如果可以获得环境光的光谱，则在环境光物体光谱计算处理中获得暴露至环境光的物体12的光谱，并且在物体光谱计算处理中，可以利用在环境光光谱计算处理中获得的环境光的光谱的数据以及在环境光物体光谱计算处理中获得的暴露至环境光的物体12的光谱的数据来对物体12的光谱进行计算。如图3所示，在路面光谱计算处理中，控制器8利用光源1将已知光“a”施加至路面11 (步骤Al)，利用第一光接收器2来接收从路面11反射的已知光“a”的反射光，并获得对应于已知光“a”的路面11的反射光的光谱(步骤A2)。然后，将对应于获得的已知光 “a”的路面11的反射光的光谱的数据在第二存储单元7中存储作为第二数据(步骤A3)。然后，控制器8读取在第一存储单元6中存储的已知光“a”的光谱的数据(第一数据)，从第二存储单元7读取第二数据(步骤A4)，并利用计算器5使第二数据除以第一数据以对路面11的反射光的光谱进行计算(步骤A5)。然后，将计算得到的路面11的反射光的光谱的数据在第二存储单元7中存储作为第三数据(步骤A6)。如图4所示，在环境光路面光谱计算处理中，控制器8利用第二光接收器3从施加有环境光的路面11接收反射光，并获得暴露至环境光的路面11的反射光的光谱(步骤 Bi)。然后，将获得的暴露至环境光的路面11的反射光的光谱的数据在第二存储单元7中存储作为第四数据(步骤B2)。如图5所示，在环境光光谱计算处理中，控制器8从第二存储单元7读取第三数据及第四数据(步骤Cl)，并利用计算器5使第四数据除以第三数据以对环境光的光谱进行计算(步骤C2)。然后，将计算得到的环境光的光谱的数据在第二存储单元7中存储作为第五数据(步骤C3)。如图6所示，在环境光物体光谱计算处理中，控制器8利用第三光接收器4从施加有环境光的物体12接收反射光，并获得暴露至环境光的物体12的光的光谱(步骤Dl)。然后，将获得的暴露至环境光的物体12的光的光谱的数据在第二存储单元7中存储作为第六数据(步骤D2)。如图7所示，在物体光谱计算处理中，控制器8从第二存储单元7读取第五数据及第六数据(步骤El)，并利用计算器5使第六数据除以第五数据以对物体12的光的光谱进行计算(步骤E2)。然后，将计算得到的物体12的光谱的数据在第二存储单元7中存储作为第七数据(步骤E3)。根据本实施例的测光设备，朝向路面11发出已知光“a”，并且安装在不会接收到环境光的位置处的第一光接收器2从路面11接收反射光(已知光“a”)以对路面11自身的光的反射光谱进行计算，由此允许可以稳定地获得路面11的反射光谱。利用由第二光接收器3接收到的来自路面11的环境光的反射光谱以及计算得到的路面11的光的反射光谱来对环境光的光谱进行计算。由此，即使具有测光设备的车辆等行驶并且环境光瞬时变化， 也可以稳定地获得环境光的光谱。由此，利用计算得到的环境光的光谱来计算要被检测的物体12的光的光谱，由此允许稳定地获得物体12的光的光谱。虽然已经具体示出并参考本发明的示例性实施例描述了本发明，但本发明并不限于这些实施例。本领域的技术人员可以理解，在不脱离所附权利要求界定的本发明的精神及范围的前提下，可以对形式及细节进行各种不同的改变。
权利要求
1.一种测光设备，包括光源，其朝向路面发出具有已知光谱的光；第一光接收器，其接收作为已知光从所述路面反射的反射光的第一反射光；第二光接收器，其接收作为环境光从所述路面反射的反射光的第二反射光；存储单元，其预先存储所述已知光的所述光谱的数据；以及计算器，其根据由所述第一光接收器接收到的所述第一反射光的光谱以及存储在所述存储单元中的所述已知光的所述光谱来对所述路面的光的反射光谱进行计算，并根据由所述第二光接收器接收到的所述第二反射光的光谱以及计算得到的所述路面的所述光的所述反射光谱来对所述环境光的光谱进行计算。
2.根据权利要求1所述的测光设备，其中，所述计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谱除以在所述存储单元中存储的所述已知光的所述光谱来对所述路面的所述光的所述反射光谱进行计算，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谱除以计算得到的所述路面的所述光的所述反射光谱来对所述环境光的所述光谱进行计算。
3.根据权利要求1所述的测光设备，还包括第三光接收器，其接收作为所述环境光从要被检测的物体反射的反射光的第三反射光，其中，所述计算器根据由所述第三光接收器接收到的所述第三反射光的光谱以及计算得到的所述环境光的所述光谱来对所述物体的光的反射光谱进行计算。
4.根据权利要求1所述的测光设备，其中，所述第二光接收器接收作为所述环境光从要被检测的物体反射的反射光由此可从所述第二反射光分离的第三反射光，所述计算器根据由所述第二光接收器接收到的所述第三反射光的光谱以及计算得到的所述环境光的所述光谱来对所述物体的光的反射光谱进行计算。
5.一种测光方法，包括从光源朝向路面发出具有已知光谱的光；利用第一光接收器接收作为已知光从所述路面反射的反射光的第一反射光；根据由所述第一光接收器接收到的所述第一反射光的光谱以及预先存储在存储单元中的所述已知光的所述光谱来对所述路面的反射光谱进行计算；利用第二光接收器接收作为环境光从所述路面反射的反射光的第二反射光；并且根据由所述第二光接收器接收到的所述第二反射光的光谱以及计算得到的所述路面的光的所述反射光谱来对所述环境光的光谱进行计算。
6.根据权利要求5所述的测光方法，还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谱除以在所述存储单元中存储的所述已知光的所述光谱来对所述路面的所述光的所述反射光谱进行计算；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谱除以计算得到的所述路面的所述光的所述反射光谱来对所述环境光的所述光谱进行计算。
7.根据权利要求5所述的测光方法，还包括利用第三光接收器接收作为所述环境光从要被检测的物体反射的反射光的第三反射光；并且根据由所述第三光接收器接收到的所述第三反射光的光谱以及计算得到的所述环境光的所述光谱来对所述物体的光的反射光谱进行计算。
8.根据权利要求5所述的测光方法，还包括所述第二光接收器接收作为所述环境光从要被检测的物体反射的反射光由此可从所述第二反射光分离的第三反射光；并且根据由所述第二光接收器接收到的所述第三反射光的光谱以及计算得到的所述环境光的所述光谱来对所述物体的光的反射光谱进行计算。
全文摘要
本发明涉及测光设备及测光方法。从光源朝向路面发出具有已知光谱的光，利用第一光接收器接收作为已知光从路面反射的反射光的第一反射光，并且根据由第一光接收器接收到的第一反射光的光谱以及存储在存储单元中的已知光的光谱来对路面的光的反射光谱进行计算。利用第二光接收器接收作为环境光从路面反射的反射光的第二反射光，并且根据由第二光接收器接收到的第二反射光的光谱以及计算得到的路面的光的反射光谱来对环境光的光谱进行计算。
文档编号G01J3/00GK102192783SQ20111005482
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年3月5日
发明者吉川祐巳子, 川真田进也, 石勉, 船山龙士 申请人:丰田自动车株式会社, 日本电气株式会社