CN101393013A - 物体的计测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物体计测装置，其具备：对所定监视区域进行扫描的激光雷达；将通过这个激光雷达检出的距离情报制作可视化的雷达图像的雷达图像制作装置；在前述激光雷达附近设置的、对激光雷达的监视区域摄像的监视照相机；使由前述监视照相机拍摄的摄像图像的坐标和前述雷达图像的坐标对应起来的图像匹配装置，从前述激光雷达图像来识别物体的面和/或移动物体的物体识别装置，和将分别确定识别后的物体的面和/或移动物体的多角形线图的辅助信息重叠在上述照像图像上表示的辅助情报表示装置。

Description

物体的计测装置

本申请是国际申请日为2003年9月29、国家申请号为03803275.9、发明名称为“物体的计测方法及物体的计测装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于使用脉冲激光对物体的位置、大小、移动速度进行计测的物体的计测装置的发明。

背景技术

现知的技术是利用激光多普勒方法，对在运送中的长方体形状的物体的侵入角度和侧边的实长进行测量的方法、装置(例如：特开平8-285554号公报)。

更详细地说，上述的已知方法和装置是根据长方体形状的物品在通过带式运送机被运送的过程中，通过激光多普勒速度传感器求得的上述带式运送机的移动速度和，在上述2个长方体形状的物品的顶部、与上述带式运送机的移动方向成直角方向并排放置的2个物体位置检出传感器检出上述被传送过来的长方体的各个时刻的时间差，来求出上述长方体的侧边的实长和对于上述带式运送机的移动方向的上述长方体的侵入角度。

上述已知的方法和装置不能计测长方体的侧边的实长和对上述带式运送机的移动方向的上述长方体的侵入角度以外的值，例如上述长方体的宽、高、上述长方体整体的大小，具有不能计测长方体以外的形状的物体的大小、位置、移动速度的弱点。

本发明的目的是提供使用脉冲激光能够计测长方体或者长方体以外形状的物体的整体大小、位置、移动速度的物体的计测装置。

发明内容

根据本发明的第1实施形态的物体计测方法是底面对XY平面大体平行地设置的长方体的大小或者设置位置、采用在上述长方体的外部设置的激光发生器发射的脉冲激光、来进行计测的计测方法，该物体计测方法由下述步骤组成：用上述脉冲激光对上述长方体进行二维扫描，接受上述物体反射的反射光，根据上述脉冲激光的发射方向和上述脉冲激光的发射时刻和该脉冲激光的反射光的受光时刻的时间差来检出上述长方体的反射位置的反射位置检出步骤；和根据上述被检出的多个反射位置来算出上述长方体的大小、设置位置的算出步骤；该方法的算出步骤是根据上述检出的多个反射位置算出上述长方体的棱线的坐标值，并用算出的棱线的坐标值算出上述长方体的顶面的各个顶点，并计算出上述长方体的大小或者设置位置的算出方法。

根据本发明的第2实施形态的计测方法是在第1实施形态的计测方法中，该方法的扫描是对一定方向进行一维扫描后，通过变换扫描位置在与上述的一定方向大致平行的方向上进行多次同上述的一维扫描相同的扫描来对上述长方体进行二维扫描；上述计算步骤是：对每个上述一维扫描，从上述各个反射位置的X坐标值和Y坐标值求得XY平面上的适当数的直线方程式，且根据这个适当数的直线方程式的条数或者倾斜度来判断从上述激光发生器对上述长方体的哪个面照射了脉冲激光；当上述长方体的顶面照射了脉冲激光时，根据上述各个扫描的上述顶面的反射位置的X坐标值的最大值和与这个最大值对应的Y坐标值、在上述各个扫描的上述顶面的反射位置的X坐标值的最小值和与这个最小值对应的Y坐标值来求得包含上述长方体的顶面的4条棱线的4种直线，并求得上述各条直线的交点的X坐标值和Y坐标值，而且使用上述顶面的反射位置的Z坐标值，计算上述长方体的上述顶面的各个顶点；在上述长方体的2个侧面被上述脉冲激光照射的情况下，对上述各个扫描，从上述各个反射位置的X坐标值和Y坐标值来计算XY平面上的2个直线方程式，从这2个直线方程式的交点中，计算与Z轴大致平行的、上述长方体的第1棱线的X坐标值和Y坐标值，且根据上述各个扫描的上述侧面的反射位置的X坐标值的最大值和与这个最大值对应的Y坐标值来计算与Z轴大致平行的、上述长方体的第2棱线的X坐标值和Y坐标值，并根据上述各个扫描的上述侧面的反射位置的X坐标值的最小值和与这个最小值对应的Y坐标值来计算与Z轴大致平行的、上述长方体的第3棱线的X坐标值和Y坐标值，根据上述第1-3各条棱线的各X坐标值和各Y坐标值来计算与Z轴大致平行的、第4棱线的X坐标值和Y坐标值，从上述各反射位置的Z坐标值的最大值，计算上述长方体的顶面的高度位置，根据上述第1-4棱线的各X坐标值和各Y坐标值和上述上面的高度位置来计算上述长方体的上述顶面的各个顶点；当上述长方体的仅仅一个侧面被上述脉冲激光照射时，判断为不可能算出长方体的大小或设置位置是的计测方法。

根据本发明的第3实施形态的测量装置是对于底面与XY平面大体平行地设置的长方体的大小或者设置位置进行计测的计测装置，该装置有：可对上述长方体发射脉冲激光的脉冲激光发射装置；用上述脉冲激光对上述长方体进行二维扫描的扫描装置；接受从上述长方体反射的上述脉冲激光的脉冲激光受光装置；根据上述脉冲激光的发射方向和、上述脉冲激光的发射时刻和这个脉冲激光的反射光的受光时刻的时间差来检出上述长方体的反射位置的反射位置检出装置；根据上述被检出的多个反射位置来算出并输出上述长方体的大小或者设置位置的算出装置。

根据本发明的第4实施形态的采用区域感应器的物体识别方法是采用区域感应器的物体识别方法，该方法的特征是：通过区域感应器向覆盖引导行人的步行区域和该步行区域的周围区域的检出范围内一边发射脉冲激光一边扫描，计测光的反射时间，通过求出各扫描点的没有物体存在时的反射时间和有物体存在时的反射时间的差，由物体的形状、大小、和各扫描的物体的位置得到表示物体的移动方向与移动速度的矢量的演算信号，从该演算信号基于所述适量的演算信号的长度与方向来识别沿引导方向在步行区域移动的物体和沿横断步行区域的方向移动的物体。

根据本发明第5实施形态的通采用区域感应器的物体识别方法是在上述第4实施形态记载的采用区域感应器的物体识别方法中，通过向量朝向步行区域的引导方向、物体的形状、大小来识别沿引导方向在步行区域移动的物体的采用区域感应器的物体识别方法。

根据本发明的第6实施形态的采用区域感应器的物体识别方法是在上述第7实施形态或第5实施形态记载的采用区域感应器的物体识别方法中，识别沿引导方向在步行区域移动的物体至少是成年的健康人、小孩、坐轮椅的人、行动不自如的人的采用区域感应器的物体识别方法。

根据本发明的第7实施形态的采用区域感应器的物体识别方法是在上述第4实施形态记载的采用区域感应器的物体识别方法中，至少是通过突然出现在检出范围的周围和向量是朝向横断步行区域来识别在沿横断步行区域方向移动的物体的采用区域感应器的物体识别方法。

根据本发明的第8实施形态的采用区域感应器的物体识别方法是：在上述第4实施形态或第7实施形态记载的采用区域感应器的物体识别方法中，识别沿横断步行区域移动的物体是汽车。

上述第4实施形态至第8实施形态的采用区域感应器的物体识别方法的具有以下作用。

因为使用区域扫描器一边向检出范围投射脉冲激光一边扫描，测量光的反射时间，检出在各扫描点的物体不存在时的反射时间和物体存在时的反射时间的差来检出物体，所以能不受天气等环境状况的影响、高精度地检出物体。以此，能更详细地识别沿引导方向在步行区域移动的物体和沿横断步行区域方向移动的物体，当行人为小孩、坐轮椅的人、和行走不方便的人等交通弱者时，能够确实地进行识别，所以用此识别结果，交通弱者能够放心地、安全地走过步行区域，能够成为确实的安全装置。

根据本发明的第9实施形态的物体计测装置具备：扫描所定监视区域的激光雷达；通过这个激光雷达检出的可视化距离信息后制作雷达图像的雷达图像制作装置；在前述激光雷达附近设置的具备对激光雷达的监视区域摄像的监视照相机；使由前述监视照相机拍摄的照相图像的坐标和前述雷达图像的坐标相对应的图像匹配装置；从前述激光雷达图像来识别物体的面和/或移动物体的物体识别装置，和将分别确定识别后的物体的面和/或移动物体的多角形线图的辅助信息重叠在上述照像图像上表示的辅助情报表示装置。

依照这样构成的物体计测装置，通过把从激光雷达图像确定物体的面和/或移动物体的辅助信息、例如轮廓线、识别标记在摄像图像上重叠表示，能够明确地表示出在监视对象区域中的不变的固定构造物，和把上述监视对象区域中的应注目的物体与其他物体容易识别地表示出来。其结果是不受天气等因素的左右、能够准确把握监视对象区域的各种状况。

更好的是，前述雷达图像制作装置的构成，能够制作将根据第10实施形态的物体计测装置的方式检出的距离信息经浓淡变换或色调变换后，使3维信息可视化的雷达图像。而且，如根据第11实施形态的物体计测装置的方式，前述图像匹配装置的构成是根据在前述摄像图像和雷达图像之间相互对应的多数特征点的位置坐标，使前述摄像图像的坐标系与前述的雷达图像坐标系相重合。

依照这样构成的物体计测装置，因为摄像图像和雷达图像可相互对应，例如从摄像图像容易判别监视对象区域的物体时，同时从雷达图像容易地、精度高地求得该物体的空间坐标(从监视点的距离和方位)。相反的，因为当受到天气等的影响使得摄像图像不鲜明时，可通过雷达图像来补充其不鲜明度，所以能把握住监视对象区域的确实状况。

根据本发明的第12实施形态的物体计测装置，其特征是具备一边接受向所定方向照射的脉冲激光的反射光，一边使上述脉冲激光的照射方向对所定的监视区域的全区域进行扫描的激光雷达；从通过该激光雷达检出的距离信息(反射光的受光时间)和该扫描方向的信息中求得分别表示前述脉冲激光的反射点的空间坐标的3维雷达信息的雷达信息制作装置；从前述3维雷达信息检出在前述所定的监视区域内存在的物体的物体检出装置；进而从前述3维雷达信息判断在所述监视区域的视野空间中预先设定的观察点(空间坐标)有无特定物，对于前述监视区域控制对使用了所述3维雷达信息的所述监视区域的物体监视处理的实行的监视条件判断装置；接受该监视条件判定装置的控制并通过前述物体检出装置控制物体检出动作，或者控制通过前述物体检出装置而得到的检出结果的输出的监视装置。

即，本发明的物体检出装置的特征是：着眼于在所定的监视区域内的特定物体的动作与对于该监视区域的物体监视处理的必要性相关，有效地运用激光雷达所具有的物体的空间坐标检出功能，判断上述特定物是否处于所定的部位(观察点)(监视条件判定装置)，与该判断结果相适应，控制由前述物体检出装置的物体检出动作，并且控制由前述物体检出装置的检出结果的输出。即，本发明的物体检出装置的特征是利用具备激光雷达的物体计测装置自身拥有的机能来控制自己的处理动作，实行不需要从外部输入控制信号而进行必要的监视处理动作。

本发明的较好方式如第13实施形态记载的物体计测装置，前述所定的监视区域是铁道道口区域，前述基准物体由区划上述铁道道口区域的断路闸构成，前述监视条件的判断装置判断前述断路闸是否处于待机位置。特别是，本发明的特征是通过检出断路闸不处在待机位置控制使其实行监视处理动作，换言之，只有在断路闸处于待机位置时才停止监视处理动作，实行重视安全性的、准确性高的铁道道口区域内的监视处理。

而且根据本发明第14实施形态的物体计测装置的特征是：在上述第12或者上述第13实施形态记载的物体计测装置上，再加以将上述3维雷达信息进行平面坐标变换并制作监视图像的坐标变换装置和，在用该坐标变换装置制作的监视图像上将指定前述物体检出装置求得的物体的辅助信息重合表示的图像表示装置。

根据如此构成的物体计测装置，便能把在所定的监视区域内非本意存在的物体和其存在位置以可视的、更容易把握(认识)的形式来图像表示。其结果，可以例如发出警报，已及届时迅速准确地采取记录前述3维雷达信息等对策。

附图说明

图1是本发明的实施形态的测量装置的简略构成示图。

图2是测量装置的动作的简略示图。

图3是表示对纸箱施行在图2的一个一维扫描情况的示图。

图4表示测量装置测定纸箱的设置位置、全体的大小时的动作的简略流程。

图5是图3表示的纸箱的各个反射位置的一部分的扩大图。

图6是表示纸箱和测量装置之间的相对位置关系和利用脉冲激光进行扫描的示图。

图7是表示纸箱和测量装置之间的相对位置关系和利用脉冲激光进行扫描的示图。

图8是表示纸箱和测量装置之间的相对位置关系和利用脉冲激光进行扫描的示图。

图9是表示纸箱和测量装置之间的相对位置关系和利用脉冲激光进行扫描的示图。

图10是表示纸箱和测量装置之间的相对位置关系和利用脉冲激光进行扫描的示图。

图11是表示纸箱和测量装置之间的相对位置关系和利用脉冲激光进行扫描的示图。

图12是在仅可以对纸箱的顶面进行脉冲激光照射的模式中，用测量装置对纸箱的顶面进行扫描的情况示图。

图13是测量装置被设置在只能照射纸箱的顶面和一个侧面的位置的模式，而且是纸箱的上述一个侧面与测量装置的一维扫描方向大致平行的模式，对纸箱的顶面和一个的侧面进行扫描的情况示图。

图14是测量装置被设置在只能照射纸箱的顶面和一个侧面的位置的模式，而且是纸箱的上述一个侧面和测量装置的一维扫描方向大致平行的模式，对纸箱的顶面和一个侧面进行扫描的情况的示图。

图15是在测量装置可能对纸箱的顶面和2个侧面进行脉冲激光照射的模式中，对纸箱的2个的侧面进行扫描的情况示图。

图16是在测量装置可能对纸箱的顶面和2个侧面进行脉冲激光照射的模式中，对纸箱的2个侧面进行扫描的情况示图。

图17是在测量装置仅可能对纸箱的2个侧面进行脉冲激光照射的模式中，对纸箱的2个侧面进行扫描的情况示图。

图18是在测量装置仅可能对纸箱的2个侧面进行脉冲激光照射的模式中，对纸箱的2个侧面进行扫描的情况示图。

图19是实施本发明装置的形态之一例的框图。

图20是表示适用本发明的公路交叉点的一例的平面图。

图21是表示在本发明的检出范围内脉冲激光扫描状态的斜视图。

图22是表示通过图21的脉冲激光的反射时间、在各点、3维地计测行人状态的斜视图。

图23是表示在图22在各点、3维地计测后的信息中加权，得到能识别行人和汽车的检出值的状态的斜视图。

图24是表示与图21不同的检出范围的状态的斜视图。

图25是用向量表示在图24中的物体的状态的斜视图。

图26是本发明的一实施形态的物体计测装置的简略构成图。

图27是通过激光雷达对监视对象区域进行扫描的状态示图。

图28是表示激光雷达图像的简略制作处理装置的框图。

图29是对激光雷达图像30A和摄像图像30B进行匹配处理的概念的表示图。

图30是图像匹配处理的具体处理顺序的一例示图。

图31是表示图26所示的物体计测装置的监视图像的有代表性的表示例的示图。

图32是本发明的一实施形态的物体计测装置的简略构成图。

图33是通过激光雷达对监视对象区域进行扫描的状态示图。

图34是表示激光雷达图像的简略的制作处理装置的框图。

图35是使用图32所示的物体计测装置监视铁道道口样子的示图。

图36是图32所示的物体计测装置的初期设定处理的简略的处理顺序示图。

图37是图32所示的物体计测装置的监视处理的实施控制顺序的一例的示图。

实施发明的最好的形态

图1是本发明的实施形态的计测装置3的简略构成示图。

计测装置3具有：对纸箱1能够发射脉冲激光LB1的脉冲激光发射装置5；用上述脉冲激光LB1对上述纸箱1进行二维扫描的扫描装置7；接受从上述纸箱1反射的上述脉冲激光LB1的脉冲激光受光装置9；根据上述脉冲激光LB1的发射方向和上述脉冲激光LB1的发射时刻与该脉冲激光LB1的反射光的受光时刻的时间差来检出上述纸箱1的反射位置的反射位置检出装置11；根据上述被检出的多个反射位置，算出并输出上述纸箱1的整体大小和设置位置的算出装置13。

在这里，脉冲激光发射装置5有设置在控制单元15内的、可产生脉冲激光LB1激光器单元17，上述生成的脉冲激光LB1从被设置在扫描装置7的基台19的脉冲激光发射部21面向上述扫描装置7的多面镜23的反射面发射出去。

扫描装置7，用脉冲激光LB1向一定的方向对纸箱1进行一维扫描后，通过变换扫描位置，在与上述一定方向大致平行的方向上多次进行与上述一维扫描同样的扫描，在上述纸箱1的表面中，使脉冲激光LB1对照射可能的面的大致全域进行二维扫描。

在这里，扫描装置7具备基台19，回转自由地支持多面镜23的多面镜支撑部件25回转自由地被支持在该基台19上。而且，多面镜23的回转轴和多面镜支撑部件25的回转轴以相互大致成直角方式设置。用于让多面镜23向箭头AR11的方向回转的控制电机27被连动地连接在上述多面镜23上，用于让多面镜支撑部件25向箭头AR12的方向回转的控制电机29被连动地连接在上述多面镜支撑材料25上。

通过回转在侧面的4个面形成反射面的多面镜23，从脉冲激光反射部21发射出的脉冲激光LB1的发射方向产生变化，该脉冲激光LB1向一定方向对纸箱1进行一维扫描。而且，通过回转多面镜支撑部件25，反复进行多次与上述一维扫描大致平行的一维扫描，就能实现对纸箱1的二维扫描。

为了检出这些各控制电机的回转角度，在控制电机27或控制电机29上设置了编码器(encoder)，通过上述各个编码器，能够检出上述脉冲激光LB1的发射方向。

脉冲激光受光装置9具有探测器33，该探测器33用于检出脉冲激光发射装置5发射的、被纸箱1的表面反射的、由集光镜头31集光的脉冲激光。且被纸箱1的表面反射的上述脉冲激光，被多面镜23反射，向着集光镜头31的方向前进。

脉冲激光发射部21、集光镜头31和探测器33，通过没有图示的连接部材，被一体地固定在多面镜支撑材料25上，随着多面镜支撑材料25的回转一起回转。

反射位置检出装置11具有设置在控制单元15的记数器35，该记数器35计算从上述激光单元17发射出的脉冲激光LB1的发射时刻与探测器33检测出的上述脉冲激光LB1的反射光的受光时刻的时间差。

然后，设置在控制单元15控制用个人电脑37接受上述记数器35求得的上述时间差、表示上述脉冲激光LB1的发射方向的、由编码器检测出的控制电机27的输出轴的回转角度值、和控制电机29的输出轴的回转角度的值，上述脉冲激光的纸箱1的表面的反射位置由控制用个人电脑37检出。

控制用个人电脑37，如上所述，在控制设置了激光器单元17和记数器35的控制单元15整体的同时，控制控制电机27和控制电机29。

算出装置13使用上位个人电脑39，根据控制用个人电脑37检出的多个反射位置，算出上述纸箱1的棱线的坐标值，使用该被算出的棱线的坐标值算出上述纸箱1的各顶点，算出并输出上述纸箱1的整体大小和设置位置。且，上述被算出的上述纸箱1的大小和设置位置，被输出并表示在上述上位个人电脑39的液晶显示器等的显示屏(没有图示)上或与上述上位个人电脑39连接的打印机上。

接下来，对计测装置3的动作进行说明。

计测装置3的各动作在如图1中所示的控制用个人电脑37、上位个人电脑39的控制下进行。

首先说明计测装置3求出为计测纸箱1所发射的脉冲激光LB1在上述纸箱1的表面上的反射位置的XYZ坐标值的动作。

在上述动作中，使纸箱1和计测装置3之间的相对位置关系不变化。例如，纸箱1设置成对于地面不移动的状态，计测装置3的基台19也设置成对于地面不移动的状态。

图2是计测装置3的动作的简略表示图。

在图2中，把纸箱1的底面设置成对于地面大致平行(例如，上述底面和上述地面接触)来设置纸箱1，而且在上述地面的上方部设置计测装置3。

连续发射脉冲激光LB1，通过回转如图1所示的多面镜23，计测装置3在如图2所示的箭头AR21方向进行直线性的、一维的扫描W21。上述扫描W21，脉冲激光LB1被发射(N)次，在上述地面上形成各反射位置(点)P11-P1N。

继而，回转图1所示的多面镜支撑部件25，连续发射脉冲激光LB1，通过回转如图1所示的多面镜23，使一维的扫描位置向如图2所示的AR22方向移动，计测装置3进行与扫描W21大致一样的直线性的、并且一维的扫描W22。进而，计测装置3进行多次与扫描W21大致同样的扫描W23-W2M。象这样，通过一维的多次的扫描W21-W2m，计测装置3进行对纸箱1的二维扫描。而且，上述各一维扫描W21-W2M的扫描方向是相互平行的。

其次，对检出(抽出)纸箱1的反射位置的动作进行说明。

图3是在对纸箱1实行如图2的一个一维的扫描W2n的情况的示图。图3中，设置纸箱1使其底面与XY平面(Z＝0的面)Pxy相接，计测装置3被设置在XYZ空间的所定的位置(例如，X＝0、Y＝0、Z＝H；高度)。

图3(a)是在施行一个一维扫描W2n的情况的正面图，图3(b)是表示在图3(a)中的III箭头方向的平面图。

这里，如图2说明的那样，连续发射脉冲激光LB1，通过回转图1所示的多面镜23，在图3(b)的箭头AR31的方向上进行一次直线性的一维扫描W2n。该一维扫描W2n中，多个(n个)脉冲激光Wp1-Wpn被发射，对应于该各脉冲激光Wp1-Wpn形成多个反射位置(反射点)P1-P2。

这里，例如，使用计测装置3和反射位置Pr之间的距离和脉冲激光Wpr的发射方向，用上述XYZ空间的XYZ坐标值来表示反射位置Pr的情况进行说明。

一个脉冲激光Wpr从计测装置3被反射的时刻作为时刻t1，上述脉冲激光Wpr从纸箱1上的反射位置Pr被反射，如果用上述计测装置3接受该激光的时刻作为时刻t2，从上述计测装置3到上述反射位置Pr的距离L3可用式子(L3＝(t2-t1)×c)([c]是光速)算出。

如图3(a)所示，上述脉冲激光Wpr的发射方向与z轴的交叉角度作为角度θ，如图3(b)表示的那样，上述脉冲激光Wpr的发射方向和y轴的交叉角度作为角度φ，上述反射位置Pr的z坐标值能够用计算式[H-L3cosθ]求得，上述反射位置Pr的x坐标值能用计算式[-L3sinθsinφ]求得，上述反射位置Pr的y坐标值能用[L3sinθcosφ]求得。

同样的，上述脉冲激光Wpr以外的各脉冲激光Wp1-Wpr-1、Wpr+2-Wpn的各反射位置P1-Pr-1、Pr+2-Pn的xyz坐标值也能够求得，各反射位置P1-Pn的xyz坐标值也能够被求得。

在这些各反射位置P1-Pn中，z坐标值大致为0的各反射位置P1-Pr-1、Pr+9-Pn，表示上述xy平面Pxy上的反射位置，在z坐标值不为0的各反射位置Pr-Pr+8表示纸箱1上的反射位置。

因此，各反射位置P1-Pr-1、Pr+9-Pn是上述xy平面Pxy上的反射位置，因为不是纸箱1上的反射位置，因而可无视，根据各反射位置Pr-Pr+8，算出上述纸箱1的棱线的坐标值，用该计算出的棱线的坐标值算出上述纸箱1的上面的各个顶点，并算出纸箱1的设置位置和整体的大小。

如图3(b)所示，例如一个反射位置Pm，对于上述反射位置Pm先后的反射位置Pm-1、Pm+1，坐标值明显不同的可无视，例如，作为空气中检出飘着的垃圾等检出。也就是，在反射位置Pm，纸箱1不存在。

图3中，关于一个一维扫描W2n进行了说明，变换图3(a)表示的交叉角度θ，实行别的一维扫描时，和一维扫描W2n一样，可求出纸箱1的表面上的个反射位置的xyz坐标值。然后，如图2所示，通过多次的一维扫描W21—W2M，即对纸箱1施行二维扫描。而且，通过多次的一维扫描W21—W2M形成的一个二维扫描可表现为一个帧。

而且，当图3(a)表示的交叉角θ的值变大，计测装置3发射的脉冲激光的不能反射时，就认为在脉冲激光的发射方向上纸箱1不存在。

下面，更详细地说明当检出上述纸箱1的表面上的各反射位置的xyz坐标值后，从这些各检出值求出上述纸箱1的设置位置、整体大小时的计测装置3的动作。

图4是计测装置3测量纸箱1的设置位置和整体大小时的动作的简略流程图。

首先，计测装置3求得在图2所示的一个帧(通过各扫描W21-W2M构成的一个帧)的各一维扫描的纸箱1上的各反射位置，求出连接与该求得的各反射位置的xy平面上的直线方程式(S1)。

在这里对在一个一维扫描中求解连接纸箱1上的各反射位置的xy平面上的直线方程式动作进行更详细的说明。

图5是图3示的纸箱1上的各反射位置Pr-Pr+8的部分扩大图。图5所示的各反射位置Pr-Pr+8是在xy平面上表示的各反射位置，各反射位置Pr-Pr+8中的反射位置Pr-Pr+2大致在一直线上并列，构成了一个群41，各反射位置Pr+2-Pr+6大致在一直线上并列，构成了一个群43，各反射位置Pr+6-Pr+8大致在一直线上并列，构成了一个群45。

从构成上述群41的各反射位置Pr-Pr+2用例如最小乘法算出直线42。该直线42的式子能用[y＝K1x+T1]表示。

同样的，从构成上述群43的各反射位置Pr+2-Pr+6算出直线44，从构成上述群45的各反射位置Pr+6-Pr+8算出直线46。该直线44的式子能用[y＝K2x+T2]表示，这个直线46的式子能用[y＝K3x+T3]表示。且上述直线44的式子的[K2]的值接近0。

图5，用一个一维扫描W2n检出的纸箱1的各反射位置算出各直线42、44、46，对每个图3所示的扫描W2n以外的各一维扫描W21-W2M(参考图2)都求出上述xy平面上的各直线方程式。

根据如图3表示的计测装置3和纸箱1的位置关系，计测装置3能对纸箱1的顶面和2个侧面照射脉冲激光。但并不是所有各一维扫描都是在纸箱1的顶面和2个的侧面照射脉冲激光，各扫描能否在纸箱1的哪个面上照射脉冲激光由图3(a)所示的被发射的脉冲激光的行进方向和z轴之间的交角θ等决定。

由在纸箱1的顶面和2个侧面照射的脉冲激光的一维扫描能够得到(算出)上述那样的3根直线，这些直线的倾斜互不相同。由仅对纸箱1的2个的侧面照射的脉冲激光的一维扫描能够得到2根直线，这些直线的倾斜互不相同。而且，由仅在纸箱1的顶面照射的脉冲激光的一维扫描能够得到1根直线。

然后，对纸箱1和计测装置3的相对位置关系与通过计测装置3的扫描对在纸箱1上的各反射位置算出的xy平面上的直线的根数和与上述各直线的倾斜度的关系进行更详细的说明。

图6-图11是表示纸箱1和计测装置3之间的相对位置关系和脉冲激光扫描的图，图6是表示仅在纸箱1的顶面能够照射脉冲激光的位置上计测装置3的设置状态图。

图6(a)是表示计测装置3和纸箱1的位置关系的正面图，图6(b)-(d)是图6(a)中的VI方向的视图。

图6(a)中，通过计测装置3进行一维的各扫描W6a-W6k，对于纸箱1进行二维的扫描。

图6(b)表示的一维扫描W6a，因为用脉冲激光照射的只是xy平面，所以不能检出纸箱1上的反射位置。同样的，一维扫描W6k也不能检出纸箱1上的反射位置。

图6(c)中，因为纸箱1被一维扫描W6d照射到，所以能够检出纸箱1上的反射位置。这里，如图6(c)表示的线段R6d是将上述检出的各个反射位置(纸箱1的表面的各反射位置)识别为图5所示的大致在一条直线上并列的群，并用直线连接各反射位置而得到的线段。因此，在线段R6d上存在多个反射位置。含有上述线段R6d的xy平面上的直线方程可以表示为[y＝K6dX+T6d]。而且，上述[K6d]的值近于0。即，包含上述线段R6d的直线与x轴大致平行的直线。

而且，图6(d)也和图6(c)一样，能够用一维扫描W6g得到线段R6g，而且，包含上述线段R6g的xy平面上的直线方程式能够表示为[y＝K6gX+T6g]，上述[K6g]的值也近于0。即，包含上述线段R6g的直线也是与x轴大致平行的直线。

进而，与图6(c)和图6(d)表示的情况大致相同，从各扫描W6b、W6c、W6e、W6f、W6h、W6i、W6j的各反射位置能够对上述各扫描求得各直线方程式。但是，与上述各扫描W6b、W6c、W6e、W6f、W6h、W6i、W6j对应的各直线也是与x轴大致平行的直线。

即，用上述的各扫描W6b-W6j的各反射位置求得的xy平面上的直线的数目无论在上述各个扫描W6b-W6j中的哪个扫描都是一条，该直线的倾斜也只有一种。

而且，在上述各扫描W6b-W6j的反射位置的z坐标值，因为是用脉冲激光照射纸箱1后得到的值，所以是大致一定的。总之，上述各反射位置是在与xy平面平行的一个平面(Z＝一定的平面)上。

图7是计测装置3设置在可对纸箱1的顶面和仅一个侧面照射脉冲激光的位置上的状态，而且是纸箱1的上述一个侧面和一维扫描(例如扫描W7a)的方向大致保持平行的状态的表示图。

图7(a)是表示计测装置3和纸箱1的位置关系的正面图，图7(b)-(d)是在图7(a)中的VII方向的视图。

图7(a)中，通过计测装置3进行一维的各扫描W7a-W7h，对于纸箱1进行二维扫描。

图7(b)表示的一维的扫描W7a，因为被脉冲激光照射的仅仅是xy平面，与图6(a)所示同样，因而也不能检出纸箱1上的反射位置。

关于图7(c)，因为纸箱1被一维扫描W7c照射，所以能够检出纸箱1上的反射位置。这里，图7(c)表示的线段R7c是和图6(c)表示的线段R6d大致相同的线段。而且，包含上述线段R7c的xy平面上的直线方程式能用[y＝K7cX+T7c]表示。上述[K7c]的接近y于0。即，上述直线是与x轴大致平行的直线。

图7(d)也和图7(c)一样，能够用一维扫描W7g得到线段R7g。而且，包含上述线段R7g的xy的平面上的直线方程式能用[y＝K7gX+T7g]表示，上述[K7g]的值也接近于0。即，上述直线也是与x轴大致平行的直线。

还有，与图7(c)和图7(d)表示的情况大致相同，从各扫描W7b、W7d、W7e、W7f、W7h的各反射位置能够求得各扫描的各直线方程式。但是，与上述各扫描W7b、W7d、W7e、W7f、W7h对应的各直线也是与x轴大致平行的直线。

即，用上述的各扫描W7b-W7h求得的xy平面上的各直线的数目无论在上述各个扫描W7b-W7h中的哪个扫描都是一条，该直线的倾斜也只有一种。

而且，从图7(a)可以理解，随着从扫描W7b朝向着扫描W7e，用脉冲激光照射从纸箱1的侧面的下部朝向上部，所以随着从扫描W7b朝向扫描W7e，在上述各扫描W7b-W7e的各扫描位置的z坐标值逐渐变大。

另一方面，在上述各扫描W7f、W7g、W7h的各反射位置的z坐标值，因为是用脉冲激光照射纸箱1的顶面而得到的值，因此大致一定。

即，在上述各扫描W7b-W7h的各反射位置的z坐标值的一部分位于与xy平面平行的一个的平面(z＝一定的面)上。

图8是计测装置3设置在仅可对纸箱1的一个的侧面照射脉冲激光的位置上的状态表示图。

且，图8(a)是表示计测装置3和纸箱1的位置关系的正面图，图8(b)-(d)是表示在图8(a)中的VII方向的视图。

图8(a)通过计测装置3进行一维的各扫描W8a-W8h，对于纸箱1进行二维扫描。

关于图8(b)表示的一维扫描W8a，与图6(a)表示的相同，因为用脉冲激光照射的仅仅是xy平面，因而不能检出纸箱1上的反射位置。

关于图8(c)，因为纸箱1被一维扫描W8b照射，所以能够检出纸箱1上的反射位置。这里，图8(c)表示的线段R8b是和图6(c)表示的线段R6d大致相同的线段。且，包含上述线段R8b的xy平面上的直线方程式能用[y＝K8bX+T8b]表示。

图8(d)也和图8(c)一样，能够用一维扫描W8c得到线段R8c。且，包含上述线段R8c的xy平面上的直线方程式能用[y＝K8cX+T8c]表示。而且，扫描W8b和扫描W8c中，因为是对纸箱1的同一侧面照射的，在上述直线方程式[y＝K8bX+T8b]、[y＝K8cX+T8c]中，[K8b]和[K8c]的值大致相等，[T8b]和[T8c]的值大致相等，也就是说，包含线段R8b的xy平面上的直线方程式和包含线段R8c的xy平面上的直线方程式是大致相同的直线。

进而，与图7(c)和图7(d)表示的大致相同，从各扫描W8d、W8e、W8f、W8g的各反射位置能够求得上述各扫描的直线方程式。这样求得的直线方程式，因为是对纸箱1的同一侧面照射得到的，所以是和上面的[y＝K8bX+T8b]、[y＝K8cX+T8c]大致相同的直线方程式。

因此，包含各扫描W8b-W8g的各反射位置的xy平面上的各直线互相是大致相同的直线。即，包含各扫描W8b-W8g的各反射位置的xy平面上的各直线的数目为1，且这个直线的倾斜也只有1种。

图9是计测装置3设置可对纸箱1的上面和两个侧面照射脉冲激光的位置的状态的表示图。

图9(a)是表示计测装置3和纸箱1的位置关系的正面图，图9(b)-(e)是在图9(a)中的IX方向的视图。

图9(a)中，通过计测装置3进行一维的各扫描W9a-W9i来对纸箱1进行二维扫描。

关于图9(b)表示的一维扫描W9a，与图6(a)表示的相同，因为被脉冲激光照射的仅仅是xy平面，因而不能检出纸箱1上的反射位置。

图9(c)中，因为纸箱1被一维扫描W9e照射，所以能够检出纸箱1上的反射位置。这里，如图9(c)表示的线段R9e是和图6(c)表示的线段R6d大致相同的线段，而且，因为上述线段R9e是用扫描W9e照射纸箱1的两个侧面，所以由2个线段R1、R2形成。

包含上述2个线段R1、R2中的一个线段R1的xy平面上的直线方程式能用[y＝K9eX+T9e]表示，包含第2个线段R2的xy平面上的直线方程式能用[y＝L9eX+U9e]表示。

而且，图9(d)也和图9(c)同样，能够得到线段R9g。而且，因为上述线段R9g是用扫描W9e照射纸箱1的顶面和2个侧面，所以由3个线段R3、R4、R5形成。

包含上述3个线段R3、R4、R5中的第一个线段R3的xy平面上的直线方程式能用[y＝K9gX+T9g]表示，包含第2个线段R4的xy平面上的直线方程式能用[y＝M9gX+V9g]表示，包含第3个线段R5的xy平面上的直线方程式能用[y＝L9gX+U9g]表示。

图9(e)也和图9(c)同样的，能够得到线段R9h。且上述线段R9h因为用扫描W9e照射纸箱1的顶面和一个侧面，所以由2个线段R6、R7形成。

包含上述2个的线段中的第1个线段R6的xy平面上的直线方程式能用[y＝K9hX+T9h]表示，包含第2个线段R7的xy平面上的直线方程式能用[y＝M9hX+V9h]表示。

上述线段R1的直线方程式[y＝K9eX+T9e]和线段R3的直线方程式[y＝K9gX+T9g]和线段R6的直线方程式[y＝K9hX+T9h]，因为是用各扫描W9e、W9g、W9h照射纸箱1的一个侧面而得到的，所以相互为大致一样的直线方程式。

同样，上述线段R2的直线方程式[y＝L9eX+U9e]和线段R5的直线方程式[y＝L9gX+U9g]，因为是用各扫描W9e、W9g照射纸箱1的一个侧面而得到的，所以相互为大致一样的直线方程式。

同样，上述线段R4的直线方程式[y＝M9gX+V9g]和线段R7的直线方程式[y＝M9hX+V9h]，因为是用各扫描W9g、W9h照射纸箱1的顶面而得到的，所以[M9g]和[M9h]的值大致为0，而[V9g]和[V9h]的值则互不一样。

通过扫描W9e的各反射位置能够求得相互倾斜不同的2条直线，通过扫描W9g的各反射位置能够求得相互倾斜不同的3条直线，通过扫描W9h的各反射位置能够求得相互倾斜不同的2条直线。

通过各扫描W9b、W9c、W9d、W9f、W9i的各反射位置，在如图9(c)、图9(d)、图9(e)表示的情况下，能够求得大致相同的直线方程式。

对通过各扫描W9b、W9c、W9d、W9f、W9i的各反射位置求得的直线方程式进行具体的说明，通过各扫描W9b-W9d的各反射位置，和扫描W9e一样，能够求得相互倾斜不同的2条直线，通过各扫描W9f的各反射位置，和扫描W9g一样，能够求得相互倾斜不同的3条直线，通过各扫描W9i的各反射位置，能够求得1条直线。

即，通过各扫描W9b-W9e能够求得2条直线，通过各扫描W9f、W9g能够求得3条直线，通过扫描W9h能够求得2根直线，通过扫描W9i能够求得1根直线。换而言之，通过各扫描W9b-W9i从纸箱1的各反射位置得到的直线的最多为3条。而且，通过各扫描W9b-W9i从纸箱1的各反射位置得到的直线的倾斜最多为3种。

图10是计测装置3设置在仅仅可对纸箱1的两个侧面照射脉冲激光的位置上的状态的表示图。

图10(a)是表示计测装置3和纸箱1的位置关系的正面图，图10(b)-(d)是在图10(a)中的X方向的视图。

图10(a)通过计测装置3进行一维的各扫描W10a-W10k对于纸箱1进行二维扫描。

至于如图10(b)表示的一维扫描W10a，与图6(a)所示相同，因为被脉冲激光照射的仅仅是xy平面，因而不能检出纸箱1上的反射位置。

图10(c)中，因为纸箱1被一维扫描W10c照射，所以能够检出纸箱1上的反射位置。这里，如图10(c)所示的线段R10c是和图6(c)所示的线段R6d大致相同的线段，且上述线段R10c因为是用扫描W10c照射纸箱1的两个的侧面而得到的线段，所以由2个线段R8、R9形成。

包含上述2个线段R8、R9中的第一个线段R8的xy平面上的直线方程式能用[y＝K10cX+T10c]表示，包含第2个线段R9的xy平面上的直线方程式能用[y＝L10cX+U10c]表示。

图10(d)和图10(c)同样，能够得到线段R10d。且上述线段R10d因为用扫描W10d照射纸箱1的2个侧面，所以由2个线段R10、R11形成。

包含上述2个线段中的第一个线段R10的xy平面上的直线方程式能用[y＝K10dX+T10d]表示，包含第2个线段R11的xy平面上的直线方程式能用[y＝L10dX+U10d]表示。

上述线段R8的直线方程式[y＝K10cX+T10c]和线段R10的直线方程式[y＝K10dX+T10d]，因为是用各扫描W10c、W10d照射纸箱1的一个侧面而得到的，所以为大致一样的直线方程式。

同样的，上述线段R9的直线方程式[y＝L10cX+U10c]和线段R11的直线方程式[y＝L10dX+U10d]，因为是用各扫描W10c、W10d照射纸箱1的另一个侧面而得到的，所以为大致一样的直线方程式。

进而，通过扫描W10c的各反射位置能够求得相互倾斜不同的2条直线，通过扫描W10d的各反射位置能够求得相互倾斜不同的2条直线。

通过各扫描W10b、W10e-W10k的各反射位置，与如图10(c)和图10(d)表示的情况大致相同，能够求得直线方程式。

对通过各扫描W10b、W10e-W10k的各反射位置求得的直线方程式进行具体的说明，从各扫描W10b、W10e-W10k的各反射位置，与扫描W10c和扫描W10d一样，能够求得相互倾斜不同的2条直线。

即，通过各扫描W10b-W10k能够求得2条直线，换而言之，通过各扫描W10b-W10k从纸箱1的各反射位置得到的直线最多为2条。且对通各扫描W10b-W10k从纸箱1的各反射位置得到的直线的倾斜种类最多为2种。

图11是计测装置3设置在仅仅可对纸箱1的顶面和一个侧面照射脉冲激光的位置的状态表示图。

图11(a)是表示计测装置3和纸箱1的位置关系的正面图，图11(b)-(d)是在图11(a)的XI方向的视图。

图11(a)通过计测装置3进行一维的各扫描W11a-W11i对于纸箱1进行二维扫描。

图11(b)中，因为纸箱1被一维扫描W11d照射，所以能够检出纸箱1上的反射位置。这里，图11(b)所示的线段R11d是和图6(c)所示的线段R6d同样地得到的线段，包含上述线段R11d的xy平面上的直线方程式能用[y＝K11dX+T11d]表示。

图11(c)和图11(b)同样，能够得到线段R11g。上述线段R11g因为用扫描W11g照射纸箱1的一个侧面和顶面进行照射，所以由2个线段R12、R13形成。

包含上述2个线段中的第一个线段R12的xy平面上的直线方程式能用[y＝M11gX+V11g]表示，包含第2个线段R13的xy平面上的直线方程式能用[y＝K11gX+T11g]表示。

图11(d)和图11(b)同样，能够得到线段R11i。且包含上述线段R11i的xy平面上的直线方程式能用[y＝M11iX+V11i]表示。

上述线段R11d的直线方程式[y＝K11dX+T11d]和线段R13的直线方程式[y＝K11gX+T11g]，因为是用各扫描W11d、W11g照射纸箱1的同一个侧面而得到的，所以为大致相同的直线方程式。

上述线段R12的直线方程式[y＝M11gX+V11g]和线段R11i的直线方程式[y＝M11iX+V11i]，因为是用各扫描W11g、W11i照射纸箱1的顶面而得到的，所以[M11g]和[M11i]的值大致为0，而[V11g]和[V11i]的值则不一样。

通过扫描W11d的各反射位置能够求得1条直线，通过扫描W11g的各反射位置能够求得相互倾斜不同的2条直线，通过扫描W11i的各反射位置能够求得1条直线。

通过各扫描W11b、W11c、W11e、W11f、W11h、W11j，与如图11(c)和图11(d)表示的情况相同，能够求得直线方程式。

对通过各扫描W11b、W11c、W11e、W11f、W11h、W11j的各反射位置求得的直线进行具体的说明，通过各扫描W11b、W11c、W11e、W11f，和扫描W11d一样，能够求得1条直线，通过扫描W11h，和扫描W11g一样，能够求得相互倾斜不同的2条直线，通过扫描W11j、和扫描W1li一样，能够求得1条直线。

即，通过各扫描W11b-W11f能够各求得1条直线，通过各扫描W11h、W11g能够各求得2条直线，通过各扫描W11i、W11j能够求得1条直线。换而言之，通过各扫描W11b-W11i从纸箱1的各反射位置得到的直线最多为2条。且通过各扫描W11b-W1li从纸箱1的各反射位置得到的直线的倾斜种类最多为2种。

遵循图6-图11的顺序，在步骤S1求得在各扫描的直线的条数的最大值，从这个最大值判断计测装置3和纸箱1的相对位置关系。

即如图4所示，在各扫描的反射位置求得的直线条数的最大值为1的情况下(S3)，计测装置3判断所有在各扫描的各反射位置是否形成与xy平面平行的一个平面(所有各反射位置的Z坐标值是否大致一样)(S5)。

然后，在所有各扫描的各反射位置形成与xy平面平行的一个平面的情况下，测量判断为：如图6表示的那样，装置3和纸箱1之间的相对位置关系是计测装置3仅仅可对纸箱1的顶面照射脉冲激光的模式(以下称为[A模式]。)，并与上述A模式对应，对纸箱1进行识别(S7)。对与上述A模式对应的、对纸箱1的识别将在下面进行详细说明。

步骤S5，所有在各扫描的各反射位置没有形成与xy平面平行的一个平面时，判断在各扫面的各反射位置的一部分是否形成与xy平面平行的一个平面(S9)。

在各扫描的反射位置的一部分形成与xy平面平行的一个平面时，判断为：计测装置3和纸箱1之间的相对位置关系，如图7表示的那样，是计测装置3仅仅可对纸箱1的顶面和一个侧面照射脉冲激光的模式，而且，纸箱1的上述一个侧面和一维扫描的方向大致平面的模式(以下称为[B模式])，并与上述B模式对应，对纸箱1进行识别(S11)。对上述B模式对应的对纸箱1的识别将在下面进行详细说明。

步骤S9，在各扫描的各反射位置的全部或者一部分没有形成与xy平面平行的一个平面时，判断为：计测装置3和纸箱1之间的相对位置关系，如图8表示的那样，是计测装置3仅仅可对纸箱1的一个侧面照射脉冲激光的模式(以下称为[C模式]。)，并与上述C模式对应，对纸箱1进行识别(S13)。对与上述C模式对应的、对纸箱1的识别将在下面进行详细说明。

步骤S3，在用各扫描的反射位置求得的直线数的最大值不为1的情况下，判断用各扫描的各反射位置求得的直线的最多是否为2(S15)。

在用各扫描的反射位置求得的直线数的最大值不为2的情况下，计测装置3和纸箱1之间的相对位置关系，如图9表示的那样，是计测装置3可对纸箱1的顶面和2个侧面照射脉冲激光的模式(以下称为[D模式]。)，并对应上述D模式，对纸箱1进行识别(S17)。对与上述D模式对应的、对纸箱1的识别将在下面进行详细说明。

步骤S15，在用各扫描的反射位置求得的直线数的最大值为2的情况下，判断在各扫描的反射位置的一部分是否形成与xy平面平行的一个平面(S19)。

在各扫描的各反射位置的全部或者一部分没有形成与xy平面平行的一个平面时，判断为：计测装置3和纸箱1之间的相对位置关系，如图10表示的那样，是计测装置3仅仅可对纸箱1的2个侧面照射脉冲激光的模式(以下称为[E模式]。)，并与上述E模式对应，对纸箱1进行识别(S21)。对与上述E模式对应的、对纸箱1的识别将在下面进行详细说明。

步骤S19，在各扫描的各反射位置的一部分形成与xy平面平行的一个平面时，判断为：计测装置3和纸箱1之间的相对位置关系，如图11表示的那样，是计测装置3仅仅可对纸箱1的顶面和一个侧面照射脉冲激光的模式(以下称为[F模式]。)，并对纸箱进行与上述F模式相应的识别(S23)。对与上述F模式相应的、对纸箱1的识别将在下面进行详细说明。

在步骤S3和步骤S15，与由各扫描的各反射位置求得的直线数的最大值相应判断其次进行哪个步骤的动作，可以不用上述直线的最大值，而用对应各扫描的各反射位置求得的直线的倾斜种类的最大值，判断其次进行哪个步骤的动作。

例如可以，在步骤S1，求得一帧的各扫描的xy平面的各直线方程式的结果，在步骤S3，在各扫描的的直线方程式的倾斜的种类数的最大值为[1]的情况下，向步骤S5推进，不为[1]的情况下，向步骤S15推进。

下面，对在图4所示的步骤S7的A模式的纸箱1的识别进行说明。

图12是在用计测装置3仅能对纸箱1的顶面照射脉冲激光的模式(A模式)中，扫描纸箱1的顶面的情况的表示图。

即，图12(a)中，计测装置3，通过在纸箱1的顶面顺序地进行各一维扫描51-56，来对纸箱1的顶面进行二维扫描。

在表示上述扫描51的直线上，如图2所述，形成适当个数的纸箱1上的反射位置(没有图示)。然后，这些各反射位置中的x坐标值最小的反射位置(点)51a的x坐标值为[x1]，与其对应的y坐标值(反射位置51a的y坐标值)为[y1]。而且，上述各反射位置中的x坐标值最大的反射位置(点)51b的x坐标值为[x21]，与其对应的y坐标值(反射位置51b的y坐标值)为[y21]。

同样，在各扫描52-66也形成x坐标值最小的反射位置52a-66a和x坐标值最大的反射位置52b-66b。上述各反射位置52a-66a的各x坐标值为[x2-x16]，与这些x坐标值对应的y坐标值为[y2-y16]，上述各反射位置52b-66b的x坐标值为[x21-x36]，与这些x坐标值对应的y坐标值为[y21-y36]。这样得到的x坐标值和y坐标值如图12(b)所示。

然后，A模式，如图12(a)所示，因为各反射位置51a-54a位于纸箱1的顶面的第一条棱线的附近，所以各反射位置51a-54a大致都位于同一直线上。这里，从这些各反射位置51a-54a应用最小二乘法，求出表示通过各反射位置51a-54a的附近的xy平面上的直线50A的直线方程式。同样，求出表示对应各反射位置55a-66a的直线50B的直线方程式，求出表示对应各反射位置63b-66b的直线50C的直线方程式，求出表示对应各反射位置51b-62b的直线50D的直线方程式。且用上述直线方程式表示的各直线50A-50D是含有在纸箱1的顶面存在的4条棱线的直线(各棱线被延长后)。换而言之，通过表示各直线50A-50D的各直线方程式可表示纸箱1的顶面的各棱线的坐标值。

进而，求出直线50A的直线方程式和直线50B的直线方程式的交点50E的x坐标值和y坐标值。同样，求出各交点50F、50G、50H的各x坐标值和y坐标值。

从各扫描51-66的各反射位置的Z坐标值(例如上述各反射位置的各Z坐标值的平均值)求出各交点50E、50F、50G、50H的各Z坐标值。

在这里，如果采用如上述那样求得的上述各交点50E、50F、50G、50H的xyz坐标值作为位于纸箱1的顶面的各顶点的xyz坐标值，就能够认知纸箱1的设置位置和整体的大小(纸箱1的长、宽、高)。

而且，上述纸箱1的设置位置和整体的大小能适当的输出并表示在例如图1表示的上位个人电脑PC39的液晶显示器上(图中未表示)。

下面对图4表示的步骤S11的B模式的纸箱1的识别进行说明。

图13和图14表示在计测装置3仅可对纸箱1的顶面和一个侧面照射脉冲激光的模式、并且是纸箱1的上述一个侧面与计测装置3的一维扫描的方向大致平行的模式(B模式)中，对纸箱1的顶面和一个侧面进行扫描的情况。

图13中，计测装置3对纸箱1的顶面和一个侧面进行二维扫描。即，通过按照从纸箱1的一个侧面的下部向上、并且向纸箱1的顶面的顺序进行一维各扫描71-79，对纸箱1的一个侧面和顶面进行二维扫描。

在表示上述扫描71的直线上，同上述扫描51大致相同，形成适当数个纸箱1的反射位置(无图示)。然后，这些各反射位置中，x坐标值最小的反射位置(点)71a的x坐标值为[x41]，与其对应的y坐标值(反射位置71a的y坐标值)为[y41]，z坐标值(反射位置71a的z坐标值)为[z41]。且，各反射位置中的x坐标值最大的反射位置(点)71b的x坐标值为[x51]，与其对应的y坐标值(反射位置71b的y坐标值)为[y51]，z坐标值(反射位置71b的z坐标值)为[z51]。

同样，在各扫描72-79，形成x坐标值最小的反射位置72a-79a和x坐标值最大的反射位置71b-79b。且上述各反射位置72a-79a的各x坐标值为[x42-x49]，对应这些x坐标值的各y坐标值为[y42-y49]，各z坐标值为[z42-z49]。且上述各反射位置71b-79b的x坐标值为[x52-x59]，对应这些x坐标值的各y坐标值为[y52-y59]，各z坐标值为[z52-z59]。这样得到的各x坐标值和各y坐标值和各z坐标值示于图14。

B模式，如图13所示，有形状的纸箱1的一个侧面(通过各扫描71-74照射脉冲激光的侧面)与xz平面大致平行，因为各反射位置71a-79a、71b-79b位于纸箱1的棱线的附近，所以在图14所示的各坐标值中，[x41-x49]的值大致互相相等为一定值，[x51-x59]的值大致互相相等为一定值，[y41-y44]的值大致互相相等为一定值，[y51-y54]的值大致互相相等为一定值，[z45-z49]的值大致互相相等为一定值，[z55-z59]的值大致互相相等为一定值。

这里，在仅仅对纸箱1的顶面照射的各扫描75-79中，如上所述，因为[x45-x49]的值大致互相相等为一定值，[z45-z49]的值大致互相相等为一定值，各反射位置75a-79a大致都位于同一直线上。用最小二乘法从这些各反射位置75a-79a求出通过各反射位置75a-79a附近的直线70A的直线方程式。

同样，在仅仅对纸箱1的上面照射的各扫描75-79中，因为各反射位置75b-79b大致都位于同一直线上，用最小二乘法从这些各反射位置75b-79b求出通过各反射位置75b-79b附近的直线70B的直线方程式。

用上述直线方程式表示的各直线70A、70B是含有在纸箱1的顶面存在的2条棱线的直线(各棱线被延长后)。换而言之，通过表示各直线70A、70B的各直线方程式可表示纸箱1的顶面的各棱线的坐标值。

继而，各扫描75-79的反射位置中，y坐标值最小的反射位置(例如反射位置75a和75b)的y坐标值代入到上述直线70A的直线方程式和上述直线70B直线方程式中，求出纸箱1的顶面的第一个顶点70C(参照图13)的x坐标值和y坐标值和z坐标值，纸箱1的顶面的第2个顶点70D(参照图13)的x坐标值和y坐标值和z坐标值。

各扫描75-79的反射位置中，y坐标值最大的反射位置(例如反射位置79a和79b)的y坐标值代入到上述直线70A的直线方程式和上述直线70B直线方程式中，求出纸箱1的顶面的第3个的顶点70E(参照图13)的x坐标值和y坐标值和z坐标值，纸箱1的顶面的第4个的顶点70F(参照图13)的x坐标值和y坐标值和z坐标值。

在这里，如果采用如上述那样求得的上述各交点70C、70D、70E、70F的xyz坐标值作为位于纸箱1的顶面的各顶点的xyz坐标值，就能够识别纸箱1的设置位置和整体的大小(纸箱1的长、宽、高)。

与A模式相同，上述纸箱1的设置位置和整体的大小能适当的输出并表示在图1表示的上位个人电脑PC39的液晶显示器上(未图示)。

在B模式中，仅仅用纸箱1的顶面的反射位置(扫描75-79的反射位置)能求得纸箱1的设置位置和整体的大小，而且，为了正确的求得纸箱1的设置位置和整体的大小，可以加上纸箱1的侧面的反射位置(扫描71-74的反射位置)，求得纸箱1的设置位置和整体的大小。

即，例如替代反射位置75a和75b的y坐标值，而采用在各扫描71-74的反射位置的x坐标值和y坐标值的平均值(例如图14表示的y41-y44的平均值和y51-y54的平均值)作为顶点70C和70D的y坐标值，例如即使扫描75的扫描位置比纸箱1的棱线的实际位置大大向y方向偏离，也能够正确地把握纸箱1的顶点70C和70D的位置(特别是y坐标值)。

下面对图4所示的步骤S13的C模式的纸箱1的识别进行说明。

C模式是计测装置3仅可对纸箱1的侧面照射脉冲激光的模式。

按照C模式，用计测装置3能够测量上述纸箱1的上述一个侧面的位置和大小，但不能测量与上述这个侧面的成直角的上述纸箱1的进深方向的大小。

所以，上述C模式，判断为用计测装置3不可能测量上述纸箱1的整体大小和设置位置，这个判断结果被适当的输出并表示在图1所示的上位个人电脑PC39的液晶显示器上(无图示)。

虽然算出上述纸箱1的设置位置和整体大小是不可能的，但是根据上述一个侧面上的各反射位置，能用计测装置3测量上述纸箱1的上述一个侧面(计测装置3能够照射脉冲激光的侧面)的位置和大小，所以能够求得上述一个侧面的大小和位置，并适当地输出并表示在图1所示的上位个人电脑PC39的液晶显示器上(无图示)。

下面对图4所示的步骤S17的D模式的纸箱1的识别进行说明。

D模式，因为计测装置3能够对纸箱1的顶面照射脉冲激光，所以与上述A模式相同，仅仅用纸箱1的顶面的反射位置就能够求得上述纸箱1的设置位置和整体大小，而且为了以更高的精良度求得上述纸箱1的设置位置和整体大小，可以再加上上述纸箱1的2个的侧面的各反射位置来求得上述纸箱1的设置位置和整体大小。

这里，对根据纸箱1的2个侧面的各反射位置求得上述纸箱1的设置位置和整体大小的情况进行说明。

图15，图16是表示在计测装置3能够对纸箱1的顶面和2个侧面照射脉冲激光的模式(D模式)中扫描纸箱1的顶面和2个侧面的情况的表示图。

图15(a)，计测装置3对纸箱1的2个侧面进行二维扫描。即，通过从纸箱1的2个侧面下部按顺序向上部进行一维各扫描81-89，来对纸箱1的2个侧面进行二维扫描。

在表示各扫描81-89的直线上，与A模式相同，形成适当个数的纸箱1的反射位置(无图示)。通过这些各反射位置的各x坐标值和与这些相对应的y坐标值，在xy平面上形成线段。

图15(b)是在上述xy平面上的线段中，以从上述扫描85的反射位置得到的、包含xy平面上的线段的直线851和直线85m为例的表示图。

从其他的各扫描81-84、86-89的各反射位置得到的、包含xy平面上的各线段的直线也能够与直线851和直线85m大致相同地表示。因为其他的各扫描81-84、86-89的各反射位置是纸箱1的同一侧面上的反射位置，所以从其他的各扫描81-84、86-89的各反射位置得到的包含的xy平面上的各线段的直线是与包含上述线段851和包含上述线段85m的直线大致相同的直线。

然后，计测装置3求出，在能够照射脉冲激光的纸箱1的2个侧面中的一个侧面1A上的各反射位置的、在各扫描81-89的各反射位置上形成的、包含xy平面上的线段的xy平面的各直线的平均直线80A(参照图15(b))。

这里，上述平均直线80A，能用例如从各扫描81-89的各反射位置(纸箱1的侧面1A上的反射位置)得到的包含xy平面上的各线段的各直线性的各倾斜度的平均值和、从各扫描81-89的各反射位置(纸箱1的侧面1A上的各反射位置)得到的包含的xy平面上的各线段的各切片的平均值来求出。

同样，计测装置3求出xy平面的各直线的平均直线80B(参照图15(b))，该xy平面的各直线的平均直线80B包含能够被脉冲激光照射的纸箱1的2个侧面中的一个侧面1B上的、在各扫描81-89的各反射位置上形成的xy平面上的线段。

然后求出上述平均直线80A和上述平均直线80B的交点80C(参照图15(b))。将该交点80C的x坐标值和y坐标值作为与z轴大致平行的、上述纸箱1的4条棱线中的第一条棱线的x坐标值和y坐标值。

然后，通过在上述各扫描81-89的上述侧面1A的各反射位置的x坐标值的最小值和与这个最小值对应的y坐标值，求出与z轴大致平行的、上述纸箱1的4条棱线中的第2条棱线的x坐标值和y坐标值。

具体的说，例如，在纸箱1的2个侧面中的一个侧面1A上的、各扫描81-89的、x坐标值最小的各反射位置81a-89a中，求出x坐标值大致为一定的各反射位置85a-89a的x坐标值(x65-x69；参照图15(a)、图16)的平均值，把这个求得的x坐标值的平均值代入表示平均直线80A的直线方程式，求得y坐标值。然后把这样求得的x坐标值和y坐标值作为上述纸箱1的上述第2条棱线的x坐标值和y坐标值。用这些各xy坐标值表示的点在图15(b)中作为点80D表示。

然后，通过在上述各扫描81-89的上述侧面1B上的反射位置的x坐标的最大值和与这个最大值对应的y坐标值，求出与z轴大致平行的、上述纸箱1的4条棱线的第3条棱线的x坐标值和y坐标值。

具体的说，例如，在纸箱1的2个的侧面中的一个侧面1B上的、各扫描81-89的、x坐标值最大的各反射位置81b-89b中，求出x坐标值大致为一定的各反射位置82b-89b的x坐标值(x72-x79；参照图15(a)、图16)的平均值，把这个求得的x坐标值的平均值代入表示平均直线80B的直线方程式，求得y坐标值。然后把这样求得的x坐标值和y坐标值作为上述纸箱1的上述第3条棱线的x坐标值和y坐标值。用这些各xy坐标值表示的点在图15(b)中作为点80E表示。

继而，通过上述的第1-第3条各棱线的各x坐标值和各y坐标值，求出与z轴大致平行的、上述纸箱1的4条棱线中的第4条棱线的x坐标值和y坐标值。

具体的说，例如求得连接上述点80D和上述点80E的线段的中心点的x坐标值和y坐标值，以该求出的中心点为对称点，求出与上述交点80C点对称的点80F，然后把这个点80F的x坐标值和y坐标值作为上述纸箱1的上述第4条棱线的x坐标值和y坐标值。

然后，从上述各扫描81-89的各反射位置的z坐标值的最大值求得纸箱1顶面的高度位置。

具体的说，例如在上述各扫描81-89的反射位置中，求出z坐标值为最大的反射位置的89c89d(参照图案5(a))的z坐标值的平均值，然后把这个z坐标值作为上述纸箱1的高。

然后，通过上述4条棱线的各x坐标值和各y坐标值和上述纸箱1的顶面的高度位置，算出上述纸箱1的顶面的4个顶点的x坐标值、y坐标值和z坐标值。

这样、如果采用从纸箱1的两个侧面的各反射位置求出的顶点(纸箱1的顶面的4个顶点)的坐标值和、与A模式同样地、从纸箱1的顶面的反射位置所求出的顶点(纸箱1的上面的4个顶点)的坐标值的平均值，作为位于纸箱1的顶面的各顶点的xyz坐标值的话，就可以识别纸箱1的设置位置和整体大小(纸箱1的长宽高)。

此外，将上述纸箱1的设置位置和整体大小，与A模式的情况相同，适当输出并被显示在图1上所示的上位个人电脑PC39的LCD(没有图示)上。

而且、在图3(a)中，当计测装置3和纸箱1相互之间y轴方向间隔较大距离的情况下，由于图3(a)所表示的交叉角度θ变化量很小，基于纸箱1的顶面的各反射位置来计算的、纸箱1的顶面的各顶点的xyz坐标值容易产生较大的误差，所以，例如也可以从两个侧面的各反射位置求出的各顶点的数据上加权，来求出纸箱1的顶面的各顶点的xyz坐标值的平均值。

下面对图4所示的步骤S21的E模式的纸箱识别进行说明。即、说明在计测装置3仅可对纸箱1的2个侧面照射脉冲激光的情况下，根据在上述两个侧面的脉冲激光的各反射位置求解上述纸箱1的设置位置和整体大小。

图17、图18是表示仅纸箱1的2个侧面可被脉冲激光照射的模式(E模式)中，计测装置3对纸箱1的两个侧面进行扫描的情况的图。

即、在图17(a)中，计测装置3在纸箱1的两个侧面上进行二维扫描。也就是说，通过在纸箱1的两个侧面上，进行从下部到上部顺序的一维各扫描91-99，在纸箱1的两个侧面上进行二维扫描。

在各扫描91-88所示的各直线上，与A模式的情况相同，形成了适当个数的纸箱1的反射位置。进而，通过这些各反射位置的各x坐标值和与其相对应的y坐标值，形成了xy平面上的线段。

图17(b)是表示在上述xy平面上的线段中，以包含有从上述扫描92的反射位置得到xy平面上的线段的直线921和直线92m作为例子的图。

此外、包含有从其他各扫描91、93-99的各反射位置得到的xy平面上的各线段的直线，也能够与上述线段921和直线92m同样地表示。而且、因为其他的扫描91、93-99的各反射位置是纸箱1的相同侧面上的反射位置，所以包含有从其他的扫描91、93-99的反射位置上得到的xy平面上的各线段的直线，是与包含上述线段921的直线或包含上述线段92m的直线基本相同的直线。

接下来，计测装置3求出xy平面上的各直线的平均直线90A(参照图17(b))，该xy平面上的各直线的平均直线90A包含脉冲激光能够照射到的纸箱1的两个侧面中的一个侧面1A上的、在各扫描91-99的各反射位置上形成的xy平面上的线段。

这里，上述平均直线90A可以用、例如、从包含各扫描91-99的各反射位置(纸箱1的侧面1A上的各反射位置)所得到的XY平面上的各线段的各直线的各斜率的平均值和、包含从各扫描91-99的各反射位置(纸箱1的侧面1A上的各反射位置)得到的XY平面上的各线段的直线的各切片的平均值来求出。

同样地，计测装置3求出XY平面上的各直线的平均直线90B(参照图15(B))，该各直线的平均直线90B包含脉冲激光可以照射的纸箱1的两个侧面中的一个侧面1B上的、各扫描91-99的各反射位置上所形成的XY平面上的线段。

接下来，求出上述平均直线90A和上述平均直线90B的交点90C(参照图17(b))。将该交点的x轴坐标值和y轴坐标值作为与z轴基本平行的、上述纸箱1的4条棱线中的第一条稜线的x坐标值和y坐标值。

然后，根据在上述各扫描91-99的上述1A的反射位置的x坐标值的最小值和与该最小值对应的y坐标值，求出与z轴基本平行的、上述纸箱1的4条棱线中的第二条棱线的x坐标值和y坐标值。

具体的，例如，在纸箱1的两个侧面中的一个侧面1A上各扫描91-99的各反射位置上中的、x坐标值最小的各反射位置91a-99a中，求出x坐标值基本为一定值的各反射位置92a-97a的x坐标值(X82-X87；参照图17(a)、图18)的平均值，所求出的x坐标值的平均值代入表示平均直线90A的直线方程，求出y轴坐标值。然后，将这样求出的x坐标值和y轴坐标值作为上述纸箱1的上述第二条稜线的x坐标值和y坐标值。此外，用这些各坐标值所表示点在图17(b)中作为点90D图示出来。

接下来，根据在上述各扫描91-99的上述侧面1B的反射位置上的x坐标值的最大值和与这个最大值对应的y轴坐标值，求出与z轴基本平行的、上述纸箱1的4条棱线的第三条稜线的x坐标值和y坐标值。

具体的，例如，在纸箱1的两个侧面中的一个侧面1B上的各扫描91-99的、x坐标值为最大的各反射位置91b-99b中，求出x坐标值基本为一定值的各反射位置92b-98b的x坐标值(X92-X98；参照图17(a)、图18)的平均值，所求出的x坐标值的平均值代入表示平均直线90B的直线方程，求出y轴坐标值。然后，将这样求出的x坐标值和y坐标值作为上述纸箱1的上述第三条稜线的x坐标值和y坐标值。此外，用这些各坐标值所表示点在图17(b)中作为点90E图表出来。

接下来，根据上述第1-第3条的各棱线的各x坐标值和各y坐标值，求出与z轴基本平行的、上述纸箱1的4条棱线中的第4条稜线的x坐标值和y坐标值。

具体来说，例如求出连接上述点90D和上述点90E的线段的中心点的x坐标值和y坐标值，以该求出的中心点为对称点，求出与上述交点90C为点对称的点90F，将这个点90F的x坐标值和y坐标值作为上述纸箱1的4条棱线中的第4条稜线的x坐标值和y坐标值。

接下来，从各扫描91-99的各反射位置的z坐标值的最大值求出纸箱的上面的高的位置。

具体来说，例如，在各扫描91-99的各反射位置中，求出z坐标值为最大的反射位置89c，89d(参照图15(a))的z坐标值的平均值，这个求出的z坐标值作为纸箱1的高。

然后，根据上述4条各稜线的各x坐标值和各y坐标值和上述纸箱1的顶面的高的位置，算出上述纸箱1的顶面的4个顶点的x坐标值、y坐标值、z坐标值。

这样，如果采上述求得的位于纸箱1的各顶点的xyz坐标值，可以实现对纸箱1的设置位置和整体大小的认识。

此外，与A模式的情况相同，上述纸箱1的设置位置和整体大小被恰当地输出和表示在图1所表示的上位个人电脑PC39的LCD(没有图示)上。

下面对图4表示的步骤S23的F模式的纸箱1的识别进行说明。

在F模式中，因为计测装置3能够在纸箱1的顶面照射脉冲激光，与上述A模式表示的情相同，只利用纸箱1顶面的反射位置也能求出纸箱1的设置位置和大小，但是为了更高精度地求出上述纸箱1的设置位置和大小，可以加上纸箱1的一个侧面的各反射位置，与D模式情况基本相同，求出上述纸箱1的设置位置和大小。

如果通过计测装置3，用脉冲激光向纸箱1照射，用发射的脉冲激光对上述纸箱1(在上述纸箱1的各面中，测计装置3用脉冲激光可能照到的全体)进行二维的扫描，接受上述纸箱1反射的上述脉冲激光，通过上述脉冲激光的发射方向和、上述脉冲激光的发射时刻和接受这个脉冲激光的反射光的时刻的时间差，检测出上述纸箱1的反射位置，根据检测出来的多各反射位置，计算出上述纸箱1的大小和设置位置，所以可以实现对于计测装置3相对静止的纸箱1的设置位置和整体大小的测量。

而且，因为是没有移动纸箱1就实现了对纸箱1的计测，所以当纸箱1很重不易被移动时，也很容易计测纸箱1的大小。

通过计测装置3，例如从纸箱1的下部开始一维扫描，通过按顺序在纸箱1的上方按一定间隔、错开平行地进行与该一维扫描一样的扫描来进行二维扫描，根据上述各扫描的反射位置的极值(例如，x坐标值的最小值和这个值所对应的y坐标值)，求出纸箱1的顶点，算出纸箱1的设置位置和大小，所以扫描的操作和上述棱线的算出方法很单纯，可以迅速算出纸箱1的设置位置和整体大小。

因为通过计测装置3可以判断出计测装置3与纸箱1的相对位置，当计测装置3用脉冲激光能够照射到纸箱1的面仅为一个面时，就可以容易地判断不能测出纸箱1的大小和位置。而且，按照计测装置3和纸箱1的相对位置的关系，确实能够计算测量出纸箱1的设置位置和整体大小。

而且，计测装置3，用x坐标值、y坐标值、z坐标值表示纸箱1上的各反射位置，进行纸箱1的设置位置和大小的测量，也可以用极坐标的形式表示上述各反射位置，测量纸箱1的设置位置和整体大小。

而且也可以，在计测装置3，着眼于各扫描的各反射位置的x坐标值、y坐标值、z坐标值，例如，在上述D模式中，将各反射位置中z坐标值基本一定的点作为纸箱1的顶面的反射位置的集合，求出包络这些各反射位置集合的四角形(上述各反射位置的全部基本上均等地存在的四角形中)，将这个四角形作为形成纸箱1的顶面的要素来测量纸箱1的设置位置和全体的大小。

此外还可以通过计测装置3计测除长方形的纸箱1以外的集装箱等、表面可对脉冲激光反射的长方体的设置位置和大小。

还可以用物体计测装置(计测装置)计测纸箱或集装箱等长方体以外的形状的物体。

即也可以，用在上述物体外部设置的激光发生器发射脉冲激光测量上述物体的大小、位置、移动速度(速度向量)中至少一个的情况下，用上述脉冲激光对上述物体进行二维扫描，接受上述物体的反射光，通过上述脉冲激光的发射方向和、上述脉冲激光的发射时刻和接受这个脉冲激光的反射光的时刻的时间差，检测出上述物体的反射位置，根据检测出来的多个反射位置、计算上述物体的大小、位置、移动速度中的至少一个。

此外，上述移动速度的计算是、例如、根据上述各二维扫描的上述物体的位置变化算出的。即，用上述计算装置13等，在上述一个二维扫描计测下的上述物体的位置与在上述该一个二维扫描之后的下一个二维扫描时计测下的上述物体的位置进行比较，算出上述物体的移动速度。

通过这样的方法，具有计算出长方体及长方体以外形状的物体的整体大小、位置、移动速度的效果。

而且，上述物体是机动车等车辆、行人的时候，如果用上述物体计测装置计测通过交叉点等物体，上述物体计测装置即可适用于交通监视系统。

此外，本发明是有关的物体识别方法的发明，该方法不受天气等环境的影响，通过测定在引导行人的步行区域及周边区域中物体的形状、大小、向量，识别在引导方向上步行区域中移动的物体和、在横断步行区域的方向上中移动的物体，采用适当手段、利用区域传感器来实现行人及交通弱者安全地通过步行区域为目的。

以前，在行车道上设置了行人用的行人人行横道，在行人人行横道上设置了一般的过马路的行人使用的信号机(以下称之为横断信号)和车辆用的信号机(以下称之为车道信号)，通过两个信号机的交替变换，行人便可以安全地过马路。

在复数行车道交叉的交叉点上，设置了为步行者通过每个行车道的行人人行横道。例如，行车道十字形状交叉的交叉路口，通常设置4个行人人行横道。在这样的交叉路口上，车道信号变绿时机动车通行，与行车道相平行的行人人行横道的横断信号变绿，行人能够按照横断信号绿的引导方向过马路。

但是，在车道信号变绿的车道上机动车除直行外还可左转，因此，左转的汽车可以通过步行者正在横断的人行横道。

因此，行人有时被催促尽快通过马路，特别是儿童或老人、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人等速度慢的交通弱者，因为怀有怕卷入机动车事故的害怕心理，变得焦急，从而发生摔倒等危险事故。

且，在过去，用设置声音信号机的方法作为谋求人行横道安全的方法，通过用声音引导行人，实施对儿童或老人、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人的帮助。还有作为这种引导方法，为了能让视觉障碍的行人知道可以横断的方向，通常采用鸣叫交换的方式、或采用异种鸣叫交换等信号机。这种方法特别对视觉障碍者和儿童等是有效方法。但是，采用这样声音引导方法的时候，行人存在对左转的机动车辆的恐怖，所以并没有改变催促行人尽早过马路的事实，问题没有根本解决。

另一方面，近年，在行人人行横道上设置了为能够检测出过马路行人的超声波式的行人感知器、红外线感知器、或者CCD照相机等，大概能够检测出过马路行人的人数、过马路时移动的速度等，参考这样做得到的检出信号，调整横断信号改变的时间以谋求行人安全地过马路，或者提出了通过更有效的信号改变来缓和交通堵塞等各种方案。

但是、根据上述以前的超声波式的行人感知器、红外线感知器、CCD照相机等方法，用二维平面扫描行人人行横道，仅能大略检测出是否有人过马路或者人数、移动速度等，不能正确地识别出行人是儿童、老人、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人等。而且，特别是用红外线感知器和CCD照相机作为检测方法，在夜间或雨、雪等环境状况下，会发生检出精度大幅降低导致不能检出等问题。

作为谋求行人人行横道的安全的方法，如果能够正确地检测出是否有通过行人人行横道的行人存在，特别是正确动检出儿童或老人、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的行人等正在通过人行横道的情况，将次情报告知即将左转的机动车的驾驶员，使其准确地停车；或者通过调整信号，使交通弱者能够安全的横过马路，但是上利用超声波式行人感知器、红外线感知器、CCD照相机等以前的方法，即使能够捕捉到行人人行横道或在其周围的行人大概的数量也不能正确地检出交通弱者，因此，行人、特别是交通弱者很难安全的横过马路。而且，红外线感知器或CCD照相机等，会因在夜间或雨、雪等环境状况下检测精度大幅下降，不能利用其实现实质的横过马路的安全。

本发明是解决了从前装置存在的问题。本发明的目的是提供利用区域传感器来识别物体的方法，该方法不受天气等环境的影响，通过测定在引导行人的步行区域及周边区域中物体的形状、大小、向量来识别在引导方向上步行区域中移动的物体和、在横断步行区域的方向上移动的物体，采用适当的手段来实现使行人及交通弱者安全地通过步行区域为目的。

以下，用附图来说明本发明的最好的是实形态。

图20是展示实施本发明的形态的一个例子的图，在图20中，展示了2车线的车道202A和车道202B交叉后形成的十字路口，在该十字路口处，在引导方向20P设置了4个为了让行人横过上述车道202A和202B的人行横道201(步行区域)。

在十字路口的4个角落里设置柱子203，在该柱子上，在行走车辆上部前方位置安置三种灯(红绿黄)的车道信号器204，又在柱子203上，在行人人行横道201的前后上部位置的对向位置安置横断信号器205。图中206是车道的白线，207时停车线。

在图20表示20A方向的车辆停止，20B方向的车辆行走的状态。所以，行人正在横过引导方向20P与行走20B方向相平行的方向的人行横道201，在引导方向20P与停止方向20A相平行的人行横道201，行人正在两端部的信号等待区域208等待信号。

在上述各柱子203上设置能够对覆盖人行横道201和其周边区域209的检出范围210发射和检出脉冲激光211(例如应用激光感应器的区域感应器)的区域感应器212。上述检出范围210包含人行横道201，而且包括该人行横道201的反交叉点一侧和人行横道201两端的信号等待区域208，例如以3-5米左右任意设定的超出宽度20L来覆盖，而且为了能够检测出左转的、朝向人行横道201的汽车，还有按所需要的范围覆盖人行横道210的交叉点侧车道的周边区域209。

区域感应器212是向对象物投射脉冲激光211，并且检测到反射回来的反射激光的装置。因而区域感应器最好设置在能看到上述检测范围210的位置。所以除了使用上述信号装置的柱子203以外，还可以设置为了区域感应器212的专用柱子等。

区域感应器212的构成如图19所示。即、区域感应器212由扫描装置216和摆动装置219构成，扫描装置216用马达213以扫描轴214为中心、使多边镜215在x方向上扫描，摆动装置219通过马达217以摆动轴218为中心令该扫描装置216在y方向上摆动。

从区域感应器212上装备的激光光源220发射的脉冲激光211，经拥有镜子221等的激光投射装置222输出到上述多边镜215，输出到多边镜215上的脉冲激光211，根据扫描装置216和摆动装置219的动作，对覆盖包括人行横道201和信号等待区域208和包含车道的周边区域209的检出范围210进行扫描。且投射到检出范围210上并被反射回的反射激光223回到上述多边镜215，而且，反射激光223通过镜头224被输入到受光元件225中，通过受光元件225的计测信号226(电气信号)被输入到演算装置227中。

在演算装置227中，输入从受光元件225来的计测信号226，对检出范围210扫描并从各扫描点上反射回来的反射激光223的反射时间进行计算测量。

在检出范围210上不存在行人等物体的时候，像图21所表示的那样，在x方向上进行一次扫描时，从各扫描点反射回来的反射激光223的反射时间基本上是定值，接着，通过摆动装置219使扫描装置216进行微小角度的摆动后，也进行同样的扫描，从各扫描点反射回来的反射激光223的反射时间基本上是定值。通过这样做的扫描和摆动，对检出范围210进行扫描，检出来的各扫描点的计测值，用图来表示的话，即是图22中较平坦的面。

相反，像图21那样，在检出范围210中存在行人或坐轮椅的残疾人、自行车等或机动车等物体20S时，从向物体20S照射的脉冲激光211的各扫描点来的反射时间将变短，据此，物体20S的形状大小和位置像图22那样，以三维x、y、z形式以点228来表示的检出值。而且，通过反复地扫描，通过时间的推移，物体20S的形状和大小和位置发生变化，根据这些情况，可以详细地检出物体20S的各种情报。

区域感应器212可以在1秒钟发射数十万回脉冲激光，而且可以检测2m-100m的距离，例如在30m出处检出，以26mm以下的高分辨率检出，而且，这个时候的距离精度在10mm以下。在图22中展示的点228的间隔被放大了，但是实际上这个间隔非常的小，因此，就能够得到关于各个物体20S的详细的情报。

通过演算装置227，根据图22中点228的三维数据，可以得到如图23所示的物体20S的加权检出值229，可以得到表示由该检出值229所表示的物体20S的形状和大小的演算信号值230a。

将这个演算信号值230a输入识别装置232，通过与事先求出的、输入到识别装置232中的判定情报331相比较，进行物体20S的识别。即、识别装置232根据形状、大小等判定情报331，来识别演算信号230所表示的物体20S是健康的成年人、小孩、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人、推婴儿车的人或骑自行车的人等。而且，在检出范围210中的物体20S是左转侵入的时候，从该位置和形状和大小，可以检测出物体20S是机动车。且，可以检测出在上述检出范围210中的行人的人数，甚至可以检测出掉落物品等障碍物。

上述演算装置227按照下述方法检出在范围210中移动的物体20S的矢量。

图24表示，由于周边区域209的缘故而使较宽广地检出十字路口的检出范围210中，车道上的物体20S(机动车)左转、向横断人行横道201的方向移动，正在这时，物体20S(坐轮椅的残疾人)在引导方向20P上在人行横道201上移动时的状态。

这时，从图22的点228的检出值是在经过所定时间后位置变化了的检出值，如图25所示，可以用矢量233表示物体20S移动的方向和移动量。从该矢量233所得到的演算信号230b输入到识别装置232中，根据这个矢量233实行对物体20S的识别。

前面所述的演算信号230b的矢量233是在向着人行横道201的引导方向20P的时候，可以识别出物体20S是行人，而且从表示移动量的矢量233长度之小(速度低)也能识别出是行人。而且，当矢量233向着人行横道201的横断方向时，可以识别出物体20S是机动车，而且从矢量233的长度之大(速度快)也能识别出是机动车。这时，向车道左转的物体20S的检出值是突然出现在离开检出范围210的人行横道201的位置上的，从这点上也能识别出物体20S是机动车。

按照上述做法，在识别装置232中，从演算信号233a表示的形状和大小可以识别出物体20S是步行者，同时能够识别出行人是健康的成年人、小孩、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人、推婴儿车的人或骑自行车的人等。而且，从前述的演算信号230b的矢量233是向着人行横道201的引导方向20P可以识别出是行人，而且，从矢量233的长度小也可以识别出是行人。所以，至少根据矢量233向着人行横道201的引导方向20P、物体20S的形状和大小，可以确实地识别出行人。

前述演算信号230b的矢量233的方向是如图25所示的横断人行横道201的方向的物体20S的情况时，能够识别至少不是行人，而是机动车。因为向车道左转的物体20S的检出值是在离开检出范围210的人行横道201的位置上突然出现的，所以从矢量233是在检出范围210内突然出现的情况，也能够识别出物体20S是机动车。而且，从矢量233的长度大也可以识别出是机动车。而且，通过前述演算信号230a表示的物体20S的形状和大小也可以识别出机动车。所以，至少是从在检出范围210的周边区域209突然出现矢量233和矢量233是向着横断人行横道的方向，能够确实地机动车。而且这时，机动车是摩托车的情况时，根据其形状和大小可以识别出是摩托车。

通过上述识别装置232，检测出过马路的行人是儿童、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人等的步行速度慢的交通弱者的情况时，用识别装置232的识别信号234，可以实现采用适当的措施使交通弱者能够放心地安全地通过人行横道201。

即，在图19中，将识别装置232的识别信号234输入到无线装置235上，交通弱者横过人行横道201时，通过无线装置235，向左转横断人行横道201方向上移动的机动车的驾驶员传达“交通弱者正在过马路”的信息。据此唤起机动车驾驶员保证行人安全的注意以识。

且，将上述识别装置232的识别信号234输入到信号切换器237中，能够进行信号切换的修正等。通常，车道信号204和横断信号205，在各十字路口，与时间、星期几、季节对应的车辆交通量和过马路的行人数的变动对应的、选定的设定周期236输入到信号切换器237，根据这个设定周期236实行对信号的切换控制。而且，信号切换器237有时与生音装置或光电显示板等传达装置238连接，传达装置232通过声音或文字，进行向过马路的行人通知横过的注意事项。

从前述识别装置232得到的识别信号234输入到信号切换器237时，信号切换器237，为了能使正在过马路的交通弱者安全地通过行人行横道201，可以调整延长横断信号205的绿灯时间，或延长绿灯的点减时间。且，通过传达装置238以声音、文字等向行人进行“横断时间已被延长。不要着急，慢慢地通过”等引导。

以下说明上述形态的作用。

如图19、图20所示，采用区域感应器212的区域感应器，根据扫描装置216和摆动装置219的动作，向包含有可以检测出人行横道201和信号等待区域208及左转横断人行横道201的方向上的移动物体(机动车)20S的周边区域209的检出范围，用脉冲激光进行扫描检测。

通过区域感应器212向检出范围210发射后反射的激光223，返回到区域感应器212的多边镜215，经镜头224输入到受光元件225中，受光元件225的计测信号226输入到演算装置227中。

在演算装置227，通过输入的从受光元件225来的计测信号226，计算测量对扫描检出范围210进行扫描并从各反射点上反射回的反射激光233的反射时间。

据此，在演算装置227上得到了如图22所示的、以点228表示的各扫描点的三维数据，而且，从这个点228的数据中，可以得到如图23所示的、表达形状和大小的检出值229，演算信号输入到识别装置232中。而且同时，利用演算装置227求出了如图25所示的物体20S的矢量233，该演算信号230b被输入到识别装置232中。

识别装置232可以，根据判定情报231，从前述演算信号230a的形状大小，来识别物体20S是行人或是机动车，而且，可以识别出行人是健康的成年人、小孩、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人、推婴儿车的人或骑自行车的人等。进而，从演算信号230b的矢量233是向着人行横道201的引导方向20P，可以识别物体20S物体是步行者，而且，从表示移动量的矢量233的长度小(速度慢)也能够识别出是步行者。

因此，至少从矢量233是向着人行横道201的引导方向20P以及物体20S的形状和大小，能够确实识别出物体20S是行人，而且在行人是交通弱时，也能够确实地识别出。

当物体20s是，如图25所示，演算信号230b的矢量233的方向是横断人行横道201的方向的时候，至少能够识别出不是行人，而是机动车。又因为向车道左转的物体20S是突然出现在离开检出范围210的人行横道201的位置上的，所以从矢量233是突然出现在检出范围210可以识别出是机动车。而且，从矢量233的长度大(速度快)也可以识别出是机动车。从根据前述的演算信号230a表示的物体20S的形状和大小也能够识别出是机动车。

所以至少是，通过矢量233是在检出范围210的周边区域209突然出现的和、矢量233向着横断人行横道201的方向，能够确实地识别出物体20s是机动车。

如上所述，用区域感应器212一边向检出范围210发射脉冲激光一边扫描测量计算扫描光的反射时间，求出各扫描点的、物体不存在时的反射时间和物体存在时的反射时间的差，就能够通过演算装置227实行对物体20S的检测，所以能够实现不受天气等环境状况的影响，高精度的检出物体20S。根据从演算装置227来的演算信号230a、230b，通过识别装置232，可以详细地识别出在人行横道201上沿引导方向20P移动的物体20S和横断人行横道201的方向上移动的物体20S，在行人是交通弱者，例如小孩、坐轮椅的残疾人、腿脚不便的人等情况时，也可以确实地识别出，所以，用这个识别装置232的识别信号234，可以实现采用适当的措施，使交通弱者能够放心地安全地通过人行横道201。

而且，本发明不是仅限于上述的实施形态，也适用于人行横道以外的通过行车道的步行区域，区域感应器上可以采用各种各样的感应器，只要不脱离本发明的思想，可以进行各种各样的变更。

根据本发明，使用区域感应器，一边向检出范围发射脉冲激光，一边扫描测量计算光的反射时间，求出各扫描点的物体不存在时的反射时间和物体存在时的反射时间的差，就可实行对物体的检测，能够实现不受天气等环境状况的影响，高精度的检出物体，详细地识别出在步行区域沿引导方向移动的物体和横断步行区域的物体，也可以确实地识别出行人是交通弱者，例如小孩、坐轮椅的残疾人、腿脚不乏便的人等情况，所以，可以实现采用适当的措施，是交通弱者能够放心地安全地通过步行区域。

进而，本发明是关于适用于把握在既定的监视区域内的移动物体或监视区域的状况变化的物体计测装置的发明。

以前，监视在既定的监视区域的侵入物或掌握其状况时，一般采用监视照相机。但是，用监视照相机得到的图像，一般容易受天气(气象)的影响，而且，在夜间监视困难。

最近，提倡用激光雷达监视既定监视区域的入侵物等(例如在特开平11-227608号公报上所展示的专利文献2、在特开平11-352245号公报上所展示的专利文献3)。如果探用这种激光雷达的监视系统，可以不受天气(气象)等影响进行物体的检出。

但是，在用上述激光雷达的监视系统，虽然能够得到高精度地检出侵入监视区域的移动物体等的空间坐标(从监视点开始的距离和方位)，但是一般很难掌握物体到底是什么。在这点上，如果用前述的监视照相机的图像时，摄像图像中的物体通过人的视觉感性上就能判断，从该图像情报可以很容易判断各种各样的物体是什么。但是从照相机的图像上，除了利用立体照相机之外，不能得到与检出对象物的距离情报。

本发明解决这样的问题，本发明的目的是：提供一种物体计测装置，该物体计测装置能够同时容易地得到在既定的监视区域内的移动物体等的情报和其空间位置情报。

以下，参照附图说明关于与本发明的一个实施形态的物体计测装置。

图26是表示该实施形态的物体计测装置的大略构成的图。310是对既定的监视对象区域进行扫描的激光雷达，320是在310的旁边设置的、对既定的监视对象区域进行摄像的监视照相机(例如电视照相机)。这些激光雷达310和监视照相机320是整体收容在一个筐体330内，构成传感器单元，设置在建筑物的外墙或电线杆等的特定高度的监视点上，能够俯瞰该监视对象区域的地表面。即，激光雷达310和监视照相机320设计为，实际上是从可看作同一个的监视点出发，从不同的视野监视同一个监视对象区域。

即，因为激光雷达310具有、例如、以一定速度旋转驱动多面体镜子311的主扫描马达312和副扫描马达313，该副扫描马达313设计成与该主扫描马达312的转动轴成直角，通过让上述多面体镜子311的转动轴在所定的角度范围内倾斜运动，使多面体镜子311的回转面以既定的速度摇动。从激光光源314发射出的激光脉冲光通过半镜315照射在上述多面镜311上，上述激光脉冲光，在与该多面镜311的回转和倾斜相应，照射既定的监视区域，而且，受光器317从前述多面镜311经集光镜头316接受和检知来从激光脉冲光的监视区域来的反射光。

该激光雷达310的构成如下。通过多面镜311的回转和摇动，一边在主扫描方向(x方向)上高速的对激光脉冲光的照射方向扫描，一边在副扫描方向(y方向)上对其扫描面进行扫描，据此，如图27所示，对既定的监视对象区域的全域进行扫描。接着，与上述激光脉冲光照射同步，接受在监视对象区域内存在的各种各样的物体的反射光，从该受光经过时间(从脉冲激光照射的时刻开始到反射光的受光时刻为止的经过时间)，求出到物体(反射点)的距离情报。

将用这样的激光雷达310检出的距离情报做成可视化雷达图像的雷达图像做成装置340，例如，可以通过由个人电脑构成的监视装置(物体计测装置)本体350所具备的一种机能来实现。具体的，该雷达图像做成装置340具备反射光检出部342、距离情报变换部343和浓淡变换部344，该反射光检出部342，例如如图28所示，接受从驱动前述激光光源314的脉冲激光扫描回路341来的同步信号并计算测量前述激光脉冲的、物体的反射光的受光时刻，距离情报变换部343将计测时间变换为距离情报，该浓淡变换部344将该距离情报变换为浓淡情报。当然，前述计测时间也可以直接变换成为浓淡情报。而且，在这个实施形态中，将距离情报转换成、例如、距离远时浓度变浓的浓淡情报，然而也可以采取与距离相应的颜色阶段地变化的色调变换。

激光雷达图像按下述方法做成。对按上述做法求出的浓淡情报(距离情报)，按从前述脉冲激光扫描回路341求出的主扫描角度及副扫描角度的情报，顺序在所定的图像存储器345上测绘、生成图像。即，在通过表示激光脉冲的扫描方向的主扫描角度及副扫描角度特定的坐标(图像存储器345的地址)上，写入该时刻所求出的浓淡情报(距离情报)，以此在图像存储器345上做成在监视对象区域内的三维地确定激光脉冲的反射点的激光雷达图像。

本发明的物体计测装置的特征是具备有图像匹配装置360，该图像匹配装置360与如上所述求出的监视对象区域的激光雷达图像30A的坐标和、前述用监视照相机320所拍摄的上述监视区域的摄像图像30B的坐标相互对应。该图像匹配装置360也是作为前述监视装置本体350所具备的机能的一部分来实现的。进而，该图像匹配装置360是将装备了激光雷达310和监视照相机为一体的感应器单元330设置在前述电线杆等以便可看到既定的监视区域时，作为初期设定处理来启动的。

具体的，图像匹配装置360设置在前述监视装置本体350上，监视器(显示器)370上分别表示激光雷达图像30A及摄像图像30B，当这些各图像30A、30B中的、前述监视对象区域中相互对应的、具有代表性的特征点分别被指定多个点时，按照这些指定的特征点的位置坐标，实行使上述激光雷达图像30A的坐标系和摄像图像30B的坐标系相互对应的处理。

即，如图29所示的处理概念，将表示在激光雷达图像30A上的明确可识别的复数的物体位置的坐标指定为代表的特征点a1、a2、a3……，指定，将表示在摄像图像B上的上述各物体位置的、与上述各特征点a1、a2、a3……分别对应的坐标指定为特征点b1、b2、b3……。关于这些特征点a1、a2、a3……(b1、b2、b3……)，例如根据操作的经验或图像的认知感觉，选择性地指定明确认知的在各图像30A、30B上为同一的物体或着目点，作为与监视点近距离的物体及与监视点远距离的物体。接下来，使这些指定的特征点a1、a2、a3……(b1、b2、b3……)相互重合，变换一方图像(激光雷达图像30A或摄像图像30B)的坐标系，通过这些如能实现激光雷达图像30A和摄像图像30B相互重合则为好。

具体的如图30所示的处理顺序，首先，在激光雷达图像30A上指定垂直的对象物体的坐标，具体来说，分别指定4个在激光雷达图像30A的水平方向点位置和垂直方向点位置(步骤S301)。接下来，在摄像图像30B上，分别指定4个表示与激光雷达图像30A同一的对象物的同一部位的坐标(水平方向点位置和垂直方向点位置)。从这些指定的复数的坐标来分别求出各图像30A、30B的增益(空间倾斜比)(步骤303)。

接下来，令在激光雷达图像30A的对象物的特定部位的坐标与在摄像图像30B的同一物体的相同部位的坐标一致，输入由上述坐标间差异的水平方向的点差和垂直方向的点差表示的位移(步骤S304)，根据前述的增益和位移，例如，令[激光图像坐标]＝[摄像图像坐标]/[增益]-[位移]，使激光雷达图像30A的坐标系与摄像图像30B的坐标系相重合。

这样，如使激光雷达图像30A的坐标系和摄像图像30B的坐标系匹配，在这之后的监视动作时，一般来说，在容易把握摄像对象区域的状况的摄像图像30B的各个部位上，能够分别赋予由上述激光雷达图像30A所显示的记录情报。在摄像图像30B中，即使只看一眼很难识别的、例如，其一部分互相重合并相似色调的复数的物体、或者受到气象条件影响难以识别复数物体的隔断的情况下，按照从上述雷达激光图像30A求出的距离情报，能够分别地、明确地识别每个物体。所以激光雷达图像30A和摄像图像30B相互弥补分别存在的不足，而且激光雷达图像30A及摄像图像30B的优点被分别地灵活使用，能够容易地、且准确地掌握在既定的监视对象领域的移动物体等的状况。

本发明的物体计测装置，增加了上述的图像匹配处理装置360，还具备了从上述激光雷达图像30A认识前述监视对象区域的固定物体的面或移动物体的物体识别装置380。具体的，该物体识别装置380由平面识别处理部381和移动物体检出处理部382构成，该平面识别处理部381，如图30所示，从监视对象区域的固定物体的汇总的情报来识别构成该固定物体的面，该移动物体检出处理部382在前述监视对象区域中从每一次扫描检出的坐标变化的情报来识别移动物体。

即、平面识别处理部381，例如、通过在激光雷达图像30A上，连续的、相连的空间坐标的并列方向的调查，具备有识别在前述监视对象区域中不变的道路或建筑物等固定构造物的面的机能。用这个平面识别处理部381识别的结果，例如作为确定该面的轮廓线或多角形线(polygon)的辅助情报，在激光雷达图像30A或摄像图像30B上重合表示出来。移动物体检出处理部382从上述的每一次激光雷达扫描时检出坐标的依次变化的物体情报，来识别出该物体是人或车等移动物，具备有例如、将包围移动物体的四角形的位置标识(marker)等作为辅助情报，在上述激光雷达图像30A或摄像图像30B上重叠表示的机能。关于这样的辅助情报，可以在操作人员的指示下有选择地表示，也可以只表示应当注意的移动物体。

根据具备了这样的物体识别装置380和前述的图像匹配装置360构成的物体计测装置，将经图像匹配处理后的监视图像在监视器370上表示，并对既定的监视对象区域的状况进行监视的时候，例如与图31(a)-(d)上所示的代表性的表示例一样，可以提供与监视对象区域的环境(状况)相对应的、确切地表示出掌握该状况的必要的情报并进行监视。

即，监视图像是如前所述的、使摄像图像30B的坐标与激光雷达图像30A的坐标相对应的图像，例如，如图31(a)所示，用鼠标等坐标输入装置，使指示标(pointer)30P移动，仅仅指定监视图像上的观察点，可以表示该指定部位的空间位置坐标、具体来说就是从(到)监视点的距离。而且移动物体检出的时候，例如，如图31(b)所示，通过在监视图像上重叠表示所示包为已经认识出的移动物体的位置标识(辅助情报)30M，能够明确地识别表示出应当注意的移动物体。

想要识别某个物体的大小或形状的情况时，如例图31(c)所示，如果指定了表示关注物体的角部的复数的点，通过前述的平面识别处理，能够分别掌握该物体的主要面的大小和形状，从这个认识结果出发，就能很容易推定出物体的立体的大小、很容易地求出其存在位置。

将分别确定根据前面所述的平面识别处理得到的物体的平面的多角形线图(polygon)(辅助情报)，如图31(d)所示，在监视图像上重叠显示出来的话，假定即使存在受时间带或天气条件的影响，不能鲜明地得到摄像图像30B的时候，也可以从上述多角形线图)(辅助情报)来掌握监视对象区域的大概情况。其结果就是能够实现不受监视时间带或天气条件的等的影响，容易地、而且准确地掌握监视区域的状况。

本发明不是被上述实施形态所限定的发明。在这只展示了一个关于掌握在屋外既定的监视对象区域状况的例子，然而，使用如例图31(a)所示的监视图像，可以实现具备各部测距机能的照相机，适用于船舶的监视照相机或机器人的电子眼以及距离计测等。而且使用图31(b)所示的监视图像，可以构筑在屋外等的大范围的监视系统，以移动物体的检知作为的触发装置发出警报，采取记录当时监视图像等的对策。而且可以用在十字路口处交通量的掌握系统或过马路行人的掌握系统，以及移动物体的追尾系统上等。

而且，通过使用如图31所示的图像，能够应用于决定集装箱吊车(container crane)的位置或带式运输机上移动的各种货物大小判断处理等情况。而且，使用图31(d)所示的图像，能够实现进行各种物体的凹凸判断或地形测量。其他，本发明能够在不离开主题的范围内实施种种变化，能够应用于各种物体识别领域。

通过以上说明，本发明使从激光雷达求出雷达图像的坐标与通过设置在前述激光雷达的旁边的监视照相机拍摄的摄像图像的坐标相对应，对既定的监视区域进行监视处理，不受天气条件或监视时间带的影响，能够经常地、安定地、容易地监视上述监视对象区域的状况。而且得到观察点的距离情报，可以确实地监视那时的状况。

而且，在监视图像上重叠表示作为辅助情报的、从激光雷达图像来识别出的与物体的面有关的情报和移动物体的情报，所以可以更加准确地掌握那时状况，在实际应用上能够起到很大的效果。

而且，本发明的物体计测装置(监视装置)，适用于监视，不论断路闸是否已降下，在铁道领域内存在的移动物体或落下物体等。

以前，在监视既定的监视区域内的移动物体时，一般采用监视照相机。但是，用监视照相机得到的图像，一般容易受天气(气象)的影响，而且在夜间监视困难。最近提倡用激光雷达监视在既定监视区域的入侵物等(例如在特开平11-227608号公报上所展示的专利文献2、在特开平11-352245号公报上所展示的专利文献3)。如果探用这种激光雷达的监视系统，可以进行不受天气(气象)等影响的物体检出。

但是，采用激光雷达监视在十字路口的人或车辆的时候，最好采用与信号机的指示状态相对应，判断出人或车辆的移动方向的方法。而且同样地，用激光雷达监视在铁道内的异常情况时，最好能够与断路闸是否已降下相对应，判断出在铁道内是否存在人或车辆或掉落物体。

但是，实行与信号机的指示状态或断路闸的动作状态相对应的监视时，需要例如检出信号机或断路闸的动作信号或动作控制信号，控制通过激光雷达的监视处理动作(例如物体识别处理)。具体的来说，必须将使信号机或断路闸动作的动作控制信号经既定的信号线输入到物体计测装置上，使信号机与断路闸的动作联动，实施用激光雷达的监视处理。因此，这个系统的构成是规模很大的。

本发明考虑了这样的情况，本发明的目的是提供一种简易的物体计测装置，该物体计测装置发明有效地灵活使用激光雷达具有的机能，例如不输入断路闸的动作控制信号，在断路闸降下的状态下，确实地检出铁道内的人或车辆、甚至掉落物品。

以下，参照附图，就本发明的一个实施形态的物体测计装置，说明监视向铁道内的异常侵入的例子。

图32展示了该实施形态的物体计测装置的大略构成，410是扫描既定的监视对象区域的激光雷达。该激光雷达410被收入在既定的筐体内成为一体，构成感应单元，设置在建筑物的墙壁或电线杆等的既定高度的监视点上，设计为能够俯视监视对象区域的铁道道口。且，用当一台激光雷达410不能俯视上述铁道道口领域(监视对象区域)的全部时，在不同的设置位置设置多台激光雷达410上。

激光雷达410具备主扫描马达412和副扫描马达413，该主扫描马达412驱动，例如，多面体镜子以一定速度回转，该副扫描马达413设计成与该主扫描马达412的回转轴成正角，通过使上述多面镜子411的回转轴在既定的角度范围内倾动来使该多面镜411的回转面在既定的速度下摇动。接下来，用从激光光源414发射的脉冲激光，经半镜415照射在上述多面体镜411上，用上述脉冲激光与该多面体411的回转和倾斜相应照射既定的监视区域，从脉冲激光的监视区域来的反射光，从上述多面体镜子411经集光镜头416，由受光器417受光和检知。

即、该激光雷达410，通过多面体镜子411的回转和摇动，一边使脉冲激光在主扫描方向(x方向)上进行高速偏向扫描，一边使扫描面向副扫描方向(y方向)进行偏向扫描，以此来进行如图33所示的对既定的扫描监视对象区域的全域的扫描。接了来，与上述脉冲激光的照射同步，接受在监视对象区域内存在的各种各样的物体反射的反射光，求出从该受光时刻(从脉冲激光的照射时刻到接受反射光的时间经过。)到物体(反射点)的距离情报。激光雷达410的扫描范围设置成，例如，主扫描方向(水平)60度，副扫描方向(垂直)30度。且，激光雷达410的构成使，例如，扫描方向每变化0.1度时，用脉冲激光照射，接受反射光，这样就能够依次检出从合计(600X300)方位来的反射光的情报。

另一方面，例如由个人电脑构成的监视装置(物体计测装置)本体420具备有从使用上述的激光雷达410检出的反射情报求出表示该反射点的空间坐标的三维雷达情报的雷达情报做成装置421。具体的来说，这个雷达情报做成装置421有反射光检出部412b、距离情报变换部421c和浓淡变换部421d，该有反射光检出部412b，如图34所示，接受从驱动上述雷达光源414的脉冲激光扫描回路421a来的同步信号，测量上述脉冲激光的、从物体的反射光的受光时刻，该距离情报变换部421c将该计测时间变换成距离情报，该浓淡变换部421d将距离情报变换成浓淡情报。

当然，前述计测时间可以直接变换成为浓淡情报。而且，在这个实施形态中，展示了将距离情报转换成、例如距离远时浓度变浓的浓淡情报的例子，也可以采取与距离相应的颜色实施阶段地变化的色调变换。且，不需要3维雷达情报转化为激光雷达图像的可视化操作时，不进行上述的浓淡变换，将由前述反射光检出部421b求出的计测时间作为脉冲激光的反射点的情报利用。

接下来，作为3维雷达情报的激光雷达图像按照下述方法被作成：使用按照上面所述的那样求出的浓淡情报(距离情报)，按照从前述的激光雷达扫描回路421a求出的主扫描角度及副扫描角度的情报，在既定的图像存储器421e上顺次地生成图像。即，在由表示激光脉冲的扫描方向的主扫描角度及副扫描角度确定的坐标(图像存储器421e的地址)上写入那时求出的浓淡坐标(距离情报)，在图像存储器421e上做成在监视对象区域内3维地确定激光脉冲的反射点的激光雷达图像。

上述监视装置主体420有、监视条件判断装置423和区域判定装置424，该物体检出装置422在上述雷达情报做成装置421上加上从3维雷达情报(激光雷达图像)检出在前述的监视对象区域内存在的物体，该监视条件判断装置423从前述3维雷达情报判断在预先设定的观察点上(空间坐标)有无特定物体，控制对前述监视对象区域的物体监视处理的实行，该区域判定装置424限制由前述物体检出装置422的物体检出的对象区域。监视装置主体420还可以在这些基本处理机能上加上后述的平面坐标变换装置425、动作检出装置426、以及辅助情报表示装置427。

对这些各种机能进行说明。前述的物体检出装置422具备以下的机能：基本上是将从前述的3维雷达情报来的、空间坐标是连续的既定数以上的反射点的集合作为某个有大小的物体来识别，其重心作为物体的位置来检出。接下来，前述的动态检出装置426是从这样检出的物体的重心位置的时间变化来判定物体是固定物，还是移动物体。特别是识别出物体是移动物体时，将上述重心位置的变化方识别为移动方向，且，将重心位置的变化量识别为移动速度。

领域判定装置424担负的作用是判断如上所述的检出的物体的存在位置是否存在于预先设定的监视对象领域内。具体的来说，激光雷达410的扫描范围，如前面所述，向着用脉冲激光照射、检出该反射光的水平扫描及垂直扫描所确定的区域，设定为包含有上述监视区域的全部。所以，前述的检出的物体中，也包括在上述监视对象区域以外的位置上存在的物体。这里，在领域判断装置424中，在通过激光雷达410扫描的空间领域内，仅判定应该进行物体检出的领域。通过这样领域判定处理，例如，从物体检出对象中，除去成为物体检出的基准面的地表面自身，或从除去与火车道道口距离1m以上的位置上的物体检出等。仅仅限于以上述铁道领域或在其近旁存在的人或车辆、落下物等作为物体认识对象。

前述的监视条件判断装置423有物体计测装置具备的特征的处理机能，它判断在预定的观察点(空间坐标位置)上是否存在预先指定的特定物，承担控制根据前述物体检出的监视处理的实行的作用。具体的来说，该监视条件判断装置判断例如作为特定物体的断路闸是否处在待机位置上，仅在断路闸不处于待机位置上时，根据前面所述物体检出，实行在铁道内异常物是否存在的监视处理。

即，在这个实施形态中，监视向铁道道口内的人或车辆的异常侵入或掉下物体的有无为目的，实质上，仅在断路闸机降下阻止向铁道道口内的入侵时，进行这样的监视处理是充分的。所以基本上，只要在铁道道口的进出路上检出遮断机降下的状态，控制监视处理的实行就可以了。但是断路闸的降下位置是铁道道口领域的一部分，在断路闸没有降下的状态下，人或车辆横过上述位置。

所以，该装置通过判断断路闸是否在那个待机位置，换句话说，判定断路闸是否在扬上位置，就可以不到通过铁道道口的人或车辆的影响，检出该断路闸的动作状态。接下来，断路闸不在待机位置上时，判断出断路闸正在下降，或已经是放下的状态，由此，在由断路闸切断铁道道口的状态之前的时刻，迅速指示监视处理的实行。且，这个监视处理实行的实行控制可以是控制前述的物体检出处理自身的实行，也可以是控制是否将物体检出求出的物体情报作为监视结果输出。

这样的监视控制下求出的铁道道口内的异常物的检出结果，例如用平面坐标变换装置425，对前述的3维雷达情报进行平面坐标变换，将显示从天上向下看铁道道口内的状况的平面监视图像在显示器430上显示。即，在用多个激光雷达410，将监视区域分为多个区域，分别监视时，该多个激光雷达410对上述监视区域的视点和视野方向不同。在将这些各激光雷达图像分别表示时，必须考虑在各激光雷达图像中的视点位置，判断表示图像内容。

在前述平面坐标变换装置425，将各激光雷达图象进行平面坐标变换，以地表面作为基准，合成各激光雷达图像的坐标，制作监视对象区域的平面视化了的一张监视图像，将其在显示器430上显示。其时，辅助情报表示装置427将前述包围识别的物体框状识别记号(辅助情报)在上述平面监视图像上重叠表示，这样做可以对物体强化表示，提高识别性。

这样求得的监视图像适宜记录在例如图像记录装置431。特别是当由前述物体检出检出人或车辆等异常侵入铁道道口时，与上述激光雷达图像一起记录在图像记录装置431，可以利用为确定侵入切断的铁道道口人或车辆。

图35表示使用上述物体计测装置监视的铁道道口的样子，440为铁道线路，441为通过铁道线路的铁道道口，442为铁道道口441的进出口两侧分别设置的断路闸。443为通过铁道道口441的行人，444为自行车，445为机动车辆。该例子中，铁道道口441沿对角线分为2个区域，用2台激光雷达410a和410b分别斜视方向的视野对该2个区域进行监视，由此而对铁道道口441的全区域进行监视。40A为激光雷达410a的扫描领域，40B为激光雷达410b的扫描领域。

图36表示该物体计测装置的初期设定处理的简要处理程序，图37表示监视处理的实行控制程序。对这些处理程序进行简单的说明。初期设定处理在设置激光雷达410时，根据用该激光雷达410得到的情报，首先做成监视对象的激光雷达图像(步骤401)。该激光雷达图像由通过距离情报浓淡化处理得到的疑似3维的可视化图形构成。该激光雷达图像显示在显示器430上(步骤402)，在显示图像上(激光雷达图象)指顶定断路闸的待机位置(步骤403)。从上述激光雷达求出上述指定的位置的空间坐标，将该空间坐标作为监视断路闸的动作状态的特定位置而登记下来。

照以上做法完成初期设定处理后，以后按图37所示的处理顺序对铁道道口的监视处理的实行。该监视处理是首先取得激光雷达图像(步骤411)，检出在该激光雷达图像的特定位置(观察点)是否存在物体(断路闸)(步骤412)。而后，在上述特定位置物体(断路闸)存在时，判断为断路闸没有降下(处于待机位置)，在上述特定位置物体(断路闸)不存在时，判断为断路闸已经降下(步骤413)。因为在断路闸没有降下时是处于许可通过铁道道口的状态，所以不实行监视处理，再次在下一个扫描时刻取得下一个激光雷达图像(步骤411)。

另一方面，如果检出断路闸是处于降下的状态，就检出铁道道口区域内的物体(步骤414)。该物体检出边指定上述的检出对象区域边进行。如有物体被检出，则判断检出物体的大小，根据需要判断应进行的动作(步骤415)。识别根据判断处理检出的是人，是车辆，还是落下物。与该识别结果相应、应将该物体明确表示时，如前所述将激光雷达图象(3维雷达情报)进行平面坐标变换，在显示器430显示的监视图像上将识别记号(辅助情报)重叠表示(步骤416)。根据需要，对上述检出的物体(人或车辆)发出警告，将该时的监视图像等记录在图像记录装置331上(步骤417)。

使用上述构成的物体计测装置，利用激光雷达检出的情报的一部分，容易地控制是否实行根据采用该激光雷达的物体检出的所定的监视区域的监视处理。特别是在该实施形态中，通过检出断路闸是否处于待机位置，在断路闸上扬待机时能够不受通过道口的物体的影响，确实检出断路闸的动作状态。所以，当断路闸降下、禁止通过道口的状态时，确实地检出侵入该道口的，或残留在该道口的人或车辆，迅速采取防止事故的对策，具有实用上的极大效果。而且，本装置可以使控制断路闸的交通监视系统独立地动作，具有可使外部接口简单、降低设备成本的优点。

本发明不受上述实施形态的限制。这里虽只就铁道道口的物体异常侵入一例进行了说明，但是同样可使用于例如塔式停车场，监视在停车台上是否有人的监视系统。这时，判断设置在通往停车台的进出路的门是否打开，当门关闭时，可以实行延续一段时间的监视处理。这种场合，为了防止由于置于停车台的车辆产生的死角而使人的存在不能检出的情况，可以用不同的激光雷达从车辆的斜前方和斜后方对车辆周围进行监视。

激光雷达410的水平·垂直方向的扫描角度、对监视区域的俯瞰角度等可根据监视样式来决定。关于对激光雷达信号的信号处理机能也可以进行各种变化。在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种变化来实施本发明。

如以上所述，本发明有效地活用激光雷达所拥有的物体检出机能，可以控制监视处理的实行，而且可以实现动作信赖度高的简易的物体计测装置。特别是，可以实行仅在铁道道口被切断时检出侵入该铁道道口的物体这种铁道道口监视处理，具有很大的使用效果。

日本专利申请第2002-287953(2002年9月30日申请)、日本专利申请第2002-352226(2002年12月4日申请)、日本专利申请第2002-380109(2002年12月27日申请)以及日本专利申请第2002-380110(2002年12月27日申请)的全部内容，用参照的方式，写入了本发明说明书。

最后，如上所述，本发明不受实施形态的限制，通过适当的变更后可以有其他的实施形态。

Claims (3)

1.一种物体计测装置，其特征是具备：

对所定的监视区域进行扫描的激光雷达；

从通过该激光雷达检出的距离情报和该扫描方向的情报中求出3维雷达情报的雷达情报制作装置；

从前述3维雷达情报中检出在前述所定的监视区域内存在的物体的物体检出装置；

从前述3维雷达情报判断在所述监视区域的视野空间中预先设定的观察点有无特定物，控制对使用了所述3维雷达情报的所述监视区域的监视处理的实行的监视条件判断装置；

接受该监视条件判定装置的控制，并控制通过前述物体检出装置的物体检出动作，或者控制通过前述物体检出装置的检出结果的输出的监视控制装置。

2.权利要求1所记载的物体计测装置，其特征是前述所定的监视区域是铁道道口区域，前述特定物由切断上述铁道道口区域的断路闸构成，前述监视条件判断装置判断前述断路闸是否处于待机位置。

3.权利要求1或2的任何一项所记载的物体计测装置，其特征是还具备有：

将上述3维雷达情报进行平面坐标变换并制作监视图像的坐标变换装置和；

在用该坐标变换装置制作的监视图像上将确定用前述物体检出装置求得的物体的辅助情报重叠表示的图像表示装置。

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