CN107402389B - 运算处理装置、运算处理方法及存储有计算机程序的介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在观测数据值不稳定时也能够确切地检测出背景的运算处理装置。运算处理装置(1)具备：背景候补数据存储部(20)，作为背景候补存储有使获得相同观测数据的观测次数与代表该观测数据的距离数据相关联的数据；排序部(11)，根据观测次数对背景候补进行排序；观测次数更新部(12)，比较由测距装置(30)获得的观测数据和存储于背景候补数据存储部(20)中的背景候补的距离数据，当存在与观测数据一致的距离数据的背景候补时，计数该背景候补的观测次数，当不存在一致的背景候补时，用观测数据替换最低位的背景候补的距离数据；以及背景确定部(13)，在最高两位持续了规定时间时，判定为存在两个背景并将背景候补确定为背景。

Description

运算处理装置、运算处理方法及存储有计算机程序的介质

技术领域

本发明涉及处理由测距装置获得的数据的方法。

背景技术

实时高精度地对周围的物体进行检测的、被称为激光雷达(LIDAR)的传感器得到关注。激光雷达是使用了光的遥感技术之一，其发出光并根据直至接收到由对象物反射的光为止的时间，求出到对象物为止的距离。通过在发光方向上进行扫描，能够检测出位于周围的对象物。

在图像处理中，作为移动物体的检测方法，已知一种背景差分法，该背景差分法通过从输入图像、也就是包含有提取对象物体和背景图像的输入图像中去掉背景图像，来检测不存在于背景中的物体(专利文献1)。专利文献1公开了一种用于背景差分法的逐次更新背景图像的方法。在专利文献1记载的发明中，对于被检测为移动物体区域的像素以外的像素，计数出计数值，并将计数值达到规定值的像素、即在一定时间以上未移动的像素作为背景存储起来。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-123074号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，与图像处理装置的情况不同，在测距装置的情况下，因照射角度的少许偏移，发出的光照射对象的状况不同，一会儿对到远方的对象物为止的距离进行测定，一会儿对到近处的对象物为止的距离进行测定，距离数据值不稳定。例如，在金属网存在于建筑物前方的状况下，有时会随机地测定金属网与位于金属网里面的建筑物的距离。

当将图像处理中所使用的背景差分法应用到这样的情形中时，无法稳定地进行背景判定。在上述的例子中，虽然应该将静止的金属网或者建筑物判定为背景，但是，有时无论历时多久都会将金属网或者建筑物判定为移动物体。这是因为，一会儿观测金属网、一会儿观测金属网里面的建筑物，这样的情形连续出现，观测数据历时一定时间仍不稳定。

因此，鉴于上述背景，本发明的目的在于提供一种即使在观测数据值不稳定时也能够确切地检测出背景的运算处理装置。

用于解决技术问题的方案

本发明的运算处理装置处理由测距装置获得的观测数据，其具备：背景候补数据存储部，作为背景候补存储有使获得相同观测数据的观测次数与代表该观测数据的距离数据相关联的数据；排序部，根据所述观测次数，对存储于所述背景候补数据存储部中的多个背景候补进行排序；观测次数更新部，比较由所述测距装置获得的观测数据和存储于所述背景候补数据存储部中的背景候补的距离数据，当存在与所述观测数据一致的所述距离数据的背景候补时，计数该背景候补的观测次数，当不存在一致的背景候补时，用所述观测数据替换最低位的背景候补的距离数据；背景确定部，当M个背景候补历时规定时间持续进入高位N位(M≤N)时，判定为存在M个背景，并将该M个背景候补确定为背景；以及背景数据存储部，存储由所述背景确定部求出的背景数据。

这样，根据背景候补的观测次数进行排序，并查找出即使调换了顺序但历时规定时间仍位于高位的多个背景候补，由此，当从测距装置获得的观测数据因对象物的状况而不稳定时，也能够根据观测数据求出确切数量的背景。此外，在本说明书中，“观测数据”是在各个观测过程中从测距装置获得的数据，“距离数据”是到背景候补为止的距离的数据，所述背景候补是通过对被判定为来自相同背景候补的数据的多个观测数据进行处理而获得的。作为距离数据，能够使用平均值、中位值或者最大众数等代表多个观测数据的数据。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，在所述背景候补数据存储部中存储有自最初观测到各个所述背景候补时起的生存时间，所述排序部在所述观测次数相同的情况下，将所述生存时间较短的背景候补排序到高位。

在观测次数相同的情况下，在较短时间内被计数观测次数的背景候补是被集中地观测到的，因此，通过将生存时间较短的背景候补排序到高位，能够确切地求出背景。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，在所述背景候补数据存储部中进一步存储有，和被判断为与各个所述背景候补一致的观测数据的方差有关的数据，所述观测次数更新部根据和所述方差有关的数据，决定所述距离数据的范围，当所述观测数据包含在所述距离数据的范围内时，判断为所述观测数据与所述距离数据一致。

因对象物的材质或者微小的移动等，会导致所取得的观测数据的波动不同，但是，根据本发明所涉及的运算处理装置的结构，每个背景候补具有和观测数据的方差有关的数据，并根据该数据对已经获得的背景候补的距离数据与观测数据是否一致进行判定，因此，能够确切地判定出观测数据与背景候补的距离数据是否一致。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，在计数所述背景候补的观测次数时，根据新获得的所述观测数据的值、和计数观测次数之前的方差有关的数据、以及观测次数，更新和所述观测数据的方差有关的数据。

这样，通过使用与计数观测次数之前的方差有关的数据，能够通过更新处理再次计算和方差有关的数据。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，所述背景确定部去除持续进入高位N位的所述M个背景候补中的、观测次数未达到规定阈值的背景候补，并求出背景数量以及背景。

由于观测次数未达到规定阈值的背景候补为噪声的可能性较高，因此，通过将其从背景中去除，能够仅求出精度较高的背景。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，在不存在历时规定时间持续进入高位N位(M≤N)的M个背景候补的情况下，当历时比所述规定时间短的第二规定时间存在背景候补时，所述背景确定部将该背景候补作为背景求出。

因此，在不存在持续进入高位N位的M个背景候补时，判定为历时第二规定时间维持高位第一位的背景候补是背景，通过以这种方式构成运算处理装置，当观测数据中不存在不稳定时，能够确切地求出一个背景。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，当连续规定次数获得不存在一致的背景候补的所述观测数据时，所述观测次数更新部重置背景候补数据。

当连续获得与存储于背景候补数据存储部中的任何一个背景候补都不一致的观测数据时，认为测距装置捕捉到了非背景的对象物。根据本发明的结构，在不存在一致的背景候补的状况持续的情况下，重置背景候补数据，当获得稳定的观测数据时，能够确切地检测出背景。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，所述测距装置在三维空间中进行二维扫描，并对其每个观测方向取得观测数据，所述背景确定部对每个所述观测方向求出背景数量以及背景。

这样，通过对二维扫描获得的每个观测方向进行处理，能够求出三维空间中的背景的对象物。

在本发明的运算处理装置中，可以设置成，向所述背景数据存储部中追加新求出的背景数据，并从所述背景数据存储部中删除与新求出的背景数据相比位于近处的过去的背景数据。

这样，通过向背景数据存储部中追加新求出的背景数据，能够对过去的背景数据和新的背景数据两者进行管理。由此，能够防止如下问题：例如，在汽车临时停在建筑物前方并被判定为背景之后汽车驶离时，将原本作为背景的建筑物错误地判定为非背景。通过删除与新求出的背景数据相比位于近处的过去的背景数据，能够避免出现过去的背景数据比新的背景数据位于更近处这样的矛盾状态。

本发明的运算处理装置可以设置成，具备判定部，所述判定部比较由所述测距装置取得的观测数据和存储于所述背景数据存储部中的背景数据，当不存在与所述观测数据一致的背景数据时，判定为所述观测数据是涉及非背景的数据。

根据该结构，能够使用背景数据确切地判定出观测数据是否为非背景。

本发明的运算处理方法是一种通过运算处理装置处理由测距装置获得的观测数据并检测背景的方法，其具备如下步骤：所述运算处理装置准备背景候补数据存储部，所述背景候补数据存储部存储使获得相同观测数据的观测次数与代表该观测数据的距离数据相关联的数据，以作为背景候补；所述运算处理装置比较由所述测距装置获得的观测数据和存储于所述背景候补数据存储部中的背景候补的距离数据，当存在与所述观测数据一致的所述距离数据的背景候补时，计数该背景候补的观测次数，当不存在一致的背景候补时，用所述观测数据替换最低位的背景候补的距离数据；所述运算处理装置根据所述观测次数，对存储于所述背景候补数据存储部中的多个背景候补进行排序；当M个背景候补历时规定时间持续进入高位N位(M≤N)时，所述运算处理装置判定为存在M个背景，并将该M个背景候补确定为背景；所述运算处理装置将由所述背景确定部求出的背景数据存储到背景数据存储部中。

为了处理由测距装置获得的观测数据并检测背景，使计算机执行如下步骤：生成背景候补数据存储部，所述背景候补数据存储部存储使获得相同观测数据的观测次数与代表该观测数据的距离数据相关联的数据，以作为背景候补；比较由所述测距装置获得的观测数据和存储于所述背景候补数据存储部中的背景候补的距离数据，当存在与所述观测数据一致的所述距离数据的背景候补时，计数该背景候补的观测次数，当不存在一致的背景候补时，用所述观测数据替换最低位的背景候补的距离数据；根据所述观测次数，对存储于所述背景候补数据存储部中的多个背景候补进行排序；当M个背景候补历时规定时间持续进入高位N位(M≤N)时，判定为存在M个背景，并将该M个背景候补确定为背景；将由所述背景确定部求出的背景数据存储到背景数据存储部中。

发明效果

根据本发明，当来自测距装置的观测数据不稳定时，也能够根据观测数据求出确切数量的背景。

附图说明

图1是示出第一实施方式的运算处理装置的结构的图。

图2是示出根据观测数据生成背景数据时的技术问题的图。

图3是示出第一实施方式中存储于背景候补数据存储部中的数据的例子的图。

图4是对第一实施方式中计数观测次数的处理进行说明的图。

图5是示出第一实施方式中第二位的背景候补的观测次数与阈值之间的关系的图。

图6是对第一实施方式中向背景数据存储部中存储背景数据的处理进行说明的图。

图7是对第一实施方式中向背景数据存储部中存储背景数据的处理进行说明的图。

图8是示出通过第一实施方式的运算处理装置检测背景的动作的流程图。

图9是示出第一实施方式中根据背景候补数据检测背景的动作的流程图。

图10是示出通过运算处理装置检测非背景的对象物的动作的流程图。

图11是示出第二实施方式的运算处理装置的结构的图。

图12是示出第二实施方式中存储于背景候补数据存储部中的数据的例子的图。

图13是示出通过第二实施方式的运算处理装置检测背景的动作的流程图。

附图标记说明

1：运算处理装置

10：控制部

11：排序部

12：观测次数更新部

13：背景确定部

14：背景数据管理部

15：判定部

16：生存时间更新部

20：背景候补数据存储部

21：背景数据存储部

30：测距装置

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式的运算处理装置进行说明。

(第一实施方式)

图1是示出第一实施方式的运算处理装置1的结构的图。运算处理装置1与测距装置30连接。

测距装置30例如具有测定到位于检测区域内的对象物为止的距离的功能，所述对象物例如搭载在建筑物的外墙等处。举出测距装置30的结构的一例，测距装置30具备：激光照射部，照射激光；镜子，向检测区域反射从激光照射部照射的激光；电机，旋转驱动镜子；以及激光受光部，接收由检测区域内的对象物反射的光。测距装置30向检测区域照射激光并接收其反射光，并根据反射光的数据求出到对象点为止的距离。测距装置30通过旋转驱动镜子，从而在激光的照射方向上进行二维扫描，并对多个照射角分别进行测距，从而对三维空间内的对象物进行检测。这样，测距装置30能够根据针对多个照射角取得的距离数据来生成对象物的距离图像。在距离图像中，各方向的观测数据与“像素”相对应。

在本实施方式中，测距装置30以固定间隔进行二维扫描并取得观测数据。优选为，从处理负荷的大小和噪声应对策略的观点出发，决定观测数据的取得间隔，例如能够设置为1秒间隔。

运算处理装置1进行如下处理：取得由测距装置30测定到的观测数据，并根据观测数据检测非背景的物体。运算处理装置1为了检测非背景的物体，将静止背景的数据存储在背景数据存储部21中。在背景数据存储部21中存储有在不同时间取得的多个背景数据。例如在车辆这样的移动物体停止并遮挡住位于其远处的建筑物等的背景时，停止的移动物体变为背景，当移动物体再次驶离从而呈现出位于远处的建筑物时，为了不将该建筑物视作非背景进行处理，而使用存储于背景数据存储部21中的背景数据。

在本实施方式中，运算处理装置1根据来自测距装置30的观测数据，自动地生成背景数据。基本上，当观测数据历时一定时间取得相同的值时，判定为是背景。

作为用于根据观测数据生成背景数据的结构，运算处理装置1的控制部10具有排序部11、观测次数更新部12、背景确定部13以及背景数据管理部14。另外，控制部10具有判定部15，所述判定部15根据观测数据和背景数据，判定观测数据所涉及的对象物是否为非背景。

此外，运算处理装置1的硬件由具有CPU、RAM、ROM、硬盘、监视器以及键盘等的计算机构成，上述说明的各结构可通过读取并执行保存在ROM中的程序来实现。

[背景数据的生成]

接下来，对通过本实施方式的运算处理装置1检测背景并生成背景数据的结构进行说明。本实施方式的运算处理装置1以像素为单位进行处理，判定每个像素是背景像素还是非背景像素，当像素为背景像素时，作为背景数据存储起来。下面，着眼于一个像素进行说明，但是，对于其他的像素、即从其他方向获得的观测数据也进行相同的处理。

首先，对本实施方式的运算处理装置1的背景生成处理所要解决的技术问题进行说明。图2是示出根据观测数据生成背景数据时的技术问题的图。设想在测距装置30的观测方向上存在建筑物、且在建筑物前方存在有金属网的状况。在测距装置30测定出到位于规定观测方向上的对象物(点)为止的距离时，如果光在金属网处发生反射，则求出到对象物(点)为止的距离B，如果光穿过金属网并在建筑物上发生反射，则求出到对象物(点)为止的距离A。

因测距装置30的少许偏移，观测数据基于从测距装置30发出的光是否穿过金属网而不稳定，因此，在如图2所示的状况下，观测数据不稳定，无法确定出到背景为止的距离。本实施方式的运算处理装置1是解决该技术问题的装置。基本的构思为，根据从相同观测方向获得的多个观测数据，判定背景存在于被较多地观测到的距离处。例如，当如图2中的距离A和距离B那样，在多个距离中观测频度较高时，判断为是同时存在多个背景的状况，从而求出背景数量，并特定出到各背景为止的距离。下面，对运算处理装置1的结构进行具体说明。

运算处理装置1具有背景候补数据存储部20，所述背景候补数据存储部20存储作为背景的候补的、多个背景候补的数据。能够预先设定存储到背景候补数据存储部20中的背景候补的个数。在本实施方式中，将背景候补的个数设为三个。

图3是示出在背景候补数据存储部20中准备出的存储区域的图。由于在本实施方式中背景候补的个数为三个，因此，为了存储这些背景候补，在背景候补数据存储部20中确保三个数据数组的存储区域。另外，各数据数组具有可由测距装置30获得的像素数量的要素数。

各数据数组的要素是距离数据、观测次数以及方差数据。距离数据是和到背景候补为止的距离有关的数据。距离数据并不是由测距装置30获得的观测数据本身，而是代表多个观测数据的距离的数据。在本实施方式中，使用多个观测数据的平均值。观测次数是观测到由该距离数据代表的背景候补的次数。当判定为观测数据与距离数据一致时，视作观测到了距离数据所涉及的背景候补，控制部10的观测次数更新部12计数观测次数。

在此，对观测数据与距离数据的一致性的判断处理进行说明。当观测数据包含在含有距离数据的规定范围内时，运算处理装置1判定为观测数据与距离数据一致。在本实施方式中，使用观测数据的方差来决定该规定范围。作为数组的要素还包含有该方差数据。虽然观测数据因其对象物的不同而产生不同的波动，但是，通过使用观测数据的方差，能够通过与对象物相应的基准来确切地判断一致性。具体而言，当观测数据与距离数据之间的差分小于等于如下的判定阈值时，判定为观测数据与距离数据一致，在如下的判定阈值中使用了方差σ²和系数k。

【数学式1】

图4的(a)以及图4的(b)是对更新存储于背景候补数据存储部20中的背景候补数据进行说明的图。在图4中，对图3中用框IV表示出的一个像素进行说明。在第一位至第三位的背景候补数据数组的要素中分别存储有距离数据“A”、“B”、“C”。在图4的(a)所示的例子中，作为观测数据获得了“B”，并计数了存储有距离数据“B”的第二位的数据数组的观测次数。在图4的(b)所示出的例子中，作为观测数据获得了“D”，在这种情况下，由于未存储与观测数据“D”一致的距离数据，因此，将第三位(最低位)的距离数据调换为“D”。通过反复进行该处理，对多次被观测的背景候补的观测次数进行计数。

每当更新观测次数时，控制部10的排序部11对每个像素根据各个背景候补的观测次数进行排序。而且，排序部11存储相同顺序持续的时间和背景候补的最高两位的顺序持续的时间。背景候补的最高两位的顺序持续，是指即使调换过第一位和第二位的顺序，两个背景候补也持续独占最高两位。

例如，如图2所示，当在距离A的建筑物与距离B的金属网之间观测数据不稳定时，距离数据“A”和距离数据“B”的背景候补的观测次数被计数，并占据高位两位中的某一位。如果不考虑距离数据“A”和距离数据“B”中哪个为第一位哪个为第二位，则背景候补的最高两位的持续时间会变长。

当最高两位的背景候补历时规定时间(下面称为“第一规定时间”)持续时，控制部10的背景确定部13判定为存在同时被观测的两个背景，并将两者都检测为背景。但是，当第二位的背景候补的观测次数未达到规定阈值时，即使最高两位历时规定时间持续，也不将第二位的背景候补判定为背景。

图5的(a)以及图5的(b)是示出最高两位历时规定时间持续时的背景候补的观测次数的图。如图5的(a)所示，如果第二位的背景候补的观测次数为阈值以上，则判定为第一位和第二位的背景候补是背景。如图5的(b)所示，当第二位的背景候补的观测次数未达到阈值时，判定第一位的背景候补是背景，而不将第二位的背景候补判定为背景。

在本实施方式中，作为例子说明了当两个背景候补历时规定时间持续进入高位两位时判定为存在两个背景的情况，但是，这是权利要求书中所称的M、N均为“2”的情况。本发明的运算处理装置并不限于这种情况，当M个背景候补历时规定时间持续进入高位N位(M≤N)时，能够判定为存在M个背景。

此外，本实施方式的运算处理装置1在最高两位的持续时间未达到规定时间的情况下，根据第一位的背景候补持续处于第一位的时间是否达到规定时间(此处的规定时间比用于判定最高两位的规定时间短。下面称为“第二规定时间”)，来判定第一位的背景候补是否为背景。

[背景数据的管理]

控制部10的背景数据管理部14具有如下功能：通过用上述说明的方法求出的背景数据，更新存储于背景数据存储部21中的数据，并管理背景数据。本实施方式的运算处理装置1在背景数据存储部21中存储有三个背景的数据。在此，虽然举出了存储三个背景数据的例子，但是也可以在背景数据存储部21中存储四个以上背景数据。当存在新检测出的背景数据时，背景数据管理部14追加新的背景数据，并按照以下的方针删除旧的背景数据。

图6以及图7是示出当存在新检测出的背景数据时，删除已经存储的背景数据中的某个数据并追加新的背景数据的例子。在图6中示出了检测出一个新的背景数据的情况，在图7中示出了检测出两个新的背景数据的例子。图6以及图7是说明存储器中的空间处理的图，但是，在这些图中，存储器中的数据的位置表示出了现实空间中的状况。即，(1)由于与新的背景数据相比旧的背景数据位于近处是矛盾的，因此删除。(2)从位于远处的背景数据开始，依次删除与追加的背景数据的数量相同数量的数据。

如图6的(a)所示，当与旧的背景数据中的任意一个相比检测出的背景数据都位于近处时，删除位于最远处的背景数据并追加新的背景数据。如图6的(b)所示，当检测出的背景数据位于从远处起第二位的位置时，删除位于其前面的两个背景数据，并存储新的背景数据。在这种情况下，背景数据变为两个。如图6的(c)所示，当新的背景数据位于最远处时，删除所有的旧的背景数据，并存储新的背景数据。在这种情况下，背景数据变为一个。

如图7的(a)所示，当与已经存储的任意一个背景数据相比检测出的两个背景数据都位于近处时，从远处起删除两个背景数据并追加新的背景数据。如图7的(b)所示，当检测出的两个背景数据中的一个位于最近处，另一个与已经存储的最近处的背景数据相比位于远处时，删除已经存储的背景数据中的最近处的背景数据，并删除位于最远处的背景数据，并且追加新的背景数据。如图7的(c)所示，当检测出的两个背景数据中的较远处的背景数据与从已经存储的背景数据的近处起第二位的背景数据相比位于更远处时，删除已经存储的近处的两个背景数据，并追加新的背景数据。如图7的(d)所示，当检测出的两个背景数据中的近处的背景数据与已经存储的背景数据中的最远处的背景数据相比位于更远处时，删除所有的旧的背景数据，并存储新的背景数据。在这种情况下，背景数据变为两个。

[运算处理装置的动作]

接下来，对运算处理装置1的动作进行说明。运算处理装置1进行如下动作：根据由测距装置30取得的观测数据生成背景数据；以及使用观测数据和背景数据来检测非背景的对象点。

图8是示出运算处理装置1根据观测数据生成背景数据的动作的流程图。运算处理装置1从测距装置30取得观测数据(S10)。测距装置30对三维空间进行二维扫描，因此，取得关于进行了二维扫描的各观测方向的观测数据。在图8中记载了关于一个方向(即一个像素)的处理，但是，对所有的像素进行图8中示出的流程。另外，观测数据的取得(S10)是以固定时间(例如1秒间隔)进行的，每当取得观测数据就执行图8中示出的流程。

当运算处理装置1取得观测数据时，从背景候补数据存储部20中读取出对应的像素的背景候补数据，并判定是否存在具有与观测数据相同的距离数据的背景候补(S11)。在步骤S11中，并非判定观测数据与距离数据是否完全一致，而是对观测数据是否包含在含有距离数据的规定范围内进行判定。具体而言，如上所述，判定观测数据与距离数据之差是否小于等于根据方差决定的判定阈值。

当判定为存在与观测数据相同的距离数据时(S11的判断结果为“是”)，运算处理装置1清除新建登记计数器(S12)。新建登记计数器是记录连续多少次获得了与距离数据不一致的观测数据的计数器。

接下来，运算处理装置1使用取得的观测数据来更新距离数据的平均值和方差值(S13)。具体而言，如下式那样，能够通过第n次的平均值和第n+1次的观测数据更新第n+1次的平均值，通过第n次的方差值以及平均值和第n+1次的观测数据更新第n+1次的方差值。

【数学式2】

方差

平均

n：观测次数

a_obs(n+1)：第n+1次的观测数据

a_mean(n)：当前的平均值

a_mean(n+1)：第n+1次的平均值

σ(n)：当前的方差值

σ(n+1)：第n+1次的方差值

接下来，运算处理装置1对具有与观测数据相同的距离数据的背景候补的观测次数进行计数(S14)，接着，按照观测次数较多的顺序进行背景候补的排序(S15)。接着，根据各背景候补的顺序持续的时间，进行背景数据的检测(S16)。

图9是示出判定背景数据数量的处理(S16)的详情的流程图。运算处理装置1首先对基于观测次数的背景候补的顺序所持续的时间进行更新(S30)。当上次第一位的背景候补维持第一位时，计数第一位持续时间。当上次第一位的背景候补不再是第一位时，重置第一位持续时间并设为0。对于第二位的背景候补也进行同样的处理。对于最高两位的持续时间，当上次第一位或者第二位的背景候补维持本次第一位或者第二位时，计数最高两位的持续时间。当上次第三位的背景候补变为本次第一位或者第二位时，重置最高两位的持续时间并设为0。

运算处理装置1判定最高两位的持续时间是否为第一规定时间以上(S31)。当最高两位的持续时间为第一规定时间以上时(S31的判断结果为“是”)，对第二位的背景候补的观测次数是否为规定阈值以上进行判定(S32)。当第二位的背景候补的观测次数为阈值以上时(S32的判断结果为“是”)，运算处理装置1判定同时被观测的背景数量为两个(S33)。即，判定为第一位和第二位的背景候补是背景。当第二位的背景候补的观测次数未达到阈值时(S32的判断结果为“否”)，运算处理装置1判定背景数量为一个(S35)。

另外，当最高两位的持续时间未达到第一规定时间时(S31的判断结果为“否”)，对第一位的背景候补的持续时间是否为第二规定时间以上进行判定(S34)。其结果是，当判定第一位的背景候补的持续时间为第二规定时间以上时(S34的判断结果为“是”)，判定背景数量为一个(S35)。即，判定为第一位的背景候补是背景。

当第一位的背景候补的持续时间未达到第二规定时间时(S34的判断结果为“否”)，运算处理装置1判定为正处于对背景候补是背景还是非背景进行判定的判定处理过程中(S36)。

返回图8，继续对运算处理装置1的动作进行说明。运算处理装置1判定是否检测出了背景数据(S17)，当检测出了背景数据时(S17的判断结果为“是”)，将检测出的背景数据存储到背景数据存储部21中(S18)。如参照图6以及图7进行过说明的那样，执行将背景数据存储到背景数据存储部21中的处理。

接下来，对如下情况进行说明：在判断是否存在具有与观测数据相同的距离数据的背景候补的过程中，在步骤S11中判定为不存在具有相同的距离数据的背景候补的情况(S11的判断结果为“否”)。在这种情况下，运算处理装置1将观测数据替换为最低位的背景候补数据，并将观测次数设为“1”(S19)。

然后，使新建登记计数器进行计数(S20)。新建登记计数器是记录连续多少次获得了与距离数据不一致的观测数据的计数器。当连续获得了与距离数据不一致的观测数据时，认为在其观测方向上存在非背景的对象物。因此，运算处理装置1对新建登记计数器的计数值是否达到了规定阈值进行判定(S21)，如果判定为达到了规定阈值(S21的判断结果为“是”)，则清除存储于背景候补数据存储部20中的数据(S22)。接着，运算处理装置1转入取得新的观测数据的步骤(S10)，并反复进行上述处理。

接下来，对运算处理装置1使用存储于背景数据存储部21中的背景数据进行非背景检测的处理进行说明。图10是进行非背景检测的处理的流程图。当分别进行背景数据的生成和非背景的检测时，可以以不同的周期执行各处理，例如，以1秒周期进行生成背景数据的处理(参照图8、图9)，以0.2秒周期进行非背景检测的处理(参照图10)。此外，也可以同时执行生成背景数据的处理和进行非背景检测的处理，在这种情况下，运算处理装置1还能够一边生成背景数据一边进行非背景数据检测。

当运算处理装置1取得观测数据时(S40)，从背景数据存储部21中读取出与观测数据相对应的像素的背景数据(S41)，并对观测数据与背景数据是否一致进行判定(S42)。在此处的一致性的判定中，运算处理装置1也是判定观测数据是否包含在含有背景数据的规定范围内，即观测数据与背景数据之间的差分是否为规定的判定阈值以下。

当判定结果为判定观测数据与背景数据不一致时(S42的判断结果为“否”)，运算处理装置1将观测数据视为非背景点的数据，并提取出到非背景点为止的距离(S43)。虽然在图10中记载了针对一个方向(即一个像素)的处理，但是，对所有的像素都进行图10中示出的流程，运算处理装置1通过从所有的像素中提取出非背景点，能够检测出移动物体。

以上，对第一实施方式的运算处理装置1的结构以及动作进行了说明。运算处理装置1根据背景候补的观测次数进行排序，并查找历时规定时间维持最高两位的两个背景候补，由此，即使因对象物的状况而导致从测距装置30获得的观测数据不稳定时，也能够根据观测数据确切地求出背景。例如，如图2所示，在金属网存在于建筑物前方的状况下，在随机地观测到金属网和建筑物的情形中，由于作为背景检测出金属网和建筑物两者，并存储到背景数据存储部21中，因此不会错误地将金属网检测为移动物体。

在本实施方式中，在背景候补数据存储部20中准备了以代表的距离数据和其观测次数为要素的数组，并根据观测次数的顺序进行处理。根据该结构，与根据所有的观测数据的频度分布来求取背景的方法相比，能够显著地减少存储器的使用量。

在本实施方式中，采用了如下结构：当获得了未存储于背景候补数据存储部20中的新的观测数据时，使新建登记计数器进行计数，如果新建登记计数器的计数值达到了阈值，则清除存储于背景候补数据存储部20中的背景候补数据。当连续获得与存储于背景候补数据存储部20中的任意一个背景候补都不一致的观测数据时，认为测距装置捕捉到了非背景数据的对象物。例如，在图2所示的例子中，当汽车接连不断地从金属网前通过时，由于到通过的汽车为止的距离会发生变化，因此会陆续获得新的观测数据，进而使新建登记计数器进行计数。根据本实施方式，在这种情况下，重置背景候补数据，当获得稳定的观测数据时，能够确切地检测出背景。

(第二实施方式)

图11是示出第二实施方式的运算处理装置2的结构的图。虽然第二实施方式的运算处理装置2的基本结构与第一实施方式的运算处理装置1相同，但是，如图12所示，第二实施方式的运算处理装置2在背景候补数据存储部20中进一步存储该背景候补数据的“生存时间”。生存时间是自开始存储该背景候补数据起的时间计数器，在清除背景候补数据时被重置。当新的观测数据进入最低位的背景候补数据时，生存时间从“1”开始计数。

运算处理装置2除了第一实施方式的运算处理装置1的结构以外，还具有更新生存时间的生存时间更新部16。

另外，在第二实施方式的运算处理装置2中，排序部11除了使用观测次数以外，还使用生存时间进行背景候补的排序。具体而言，排序部11将观测次数较多的背景候补排序到高位，并且，当存在观测次数相同的背景候补时，将生存时间较短的背景候补排序到高位。

图13是示出第二实施方式的运算处理装置2根据观测数据生成背景数据的动作的流程图。第二实施方式的运算处理装置2的基本动作与第一实施方式的运算处理装置1相同。

第二实施方式的运算处理装置2在根据观测数据进行观测次数的计数之后，或者在将新的观测数据存储为最低位的背景候补之后，计数生存时间(S23)。

清除生存时间的时机基本上是清除背景候补数据的时机。即，在新建登记计数器达到阈值并清除背景候补数据的时间点(S22)，清除所有的背景候补的生存时间。另外，当取得了背景候补数据存储部20中不存在的新的观测数据并替换为最低位的背景候补时(S19)，清除最低位的生存时间的计数值。由此，能够将自开始存储新的观测数据时起的生存时间存储到背景候补数据存储部20中。

当第二实施方式的运算处理装置2通过排序部11进行背景候补的排序时，在背景候补的观测次数相同的情况下，将生存时间较短的背景候补排序到高位(S15)。

在第二实施方式的运算处理装置2中，按照观测次数较多的顺序对背景候补进行排序，在背景候补的观测次数相同的情况下，生存时间较短的背景候补被排序到高位。由此，在背景候补的观测次数相同的情况下，集中被观测到的背景候补被排序到高位，从而能够确切地求出背景。

以上，列举出实施方式，对本发明的运算处理装置的结构以及动作进行了详细说明，但是，本发明并不仅限于上述实施方式。另外，在上述实施方式中说明的本发明所涉及的运算处理方法，既可以以计算机程序的方式执行，也可以通过存储在计算机可读介质中的计算机程序来执行。如果将存储于该存储介质的程序安装到与所述运算处理装置1的硬件组成部分结构相同的计算机中，则能够使其发挥作为本发明所涉及的运算处理装置的功能。所述存储介质可以是非临时性计算机可读介质，例如CD-ROM等的存储介质。

在上述实施方式中，对从存储于背景候补数据存储部20的三个背景候补中，将历时规定时间位于最高两位的背景候补检测为背景的例子进行了说明，但是，也可以从更多的背景候补中检测出三个以上的背景。例如，可以具有五个背景候补，并将历时规定时间位于最高三位的背景候补检测为背景。也能够将五个背景候补中的、历时规定时间持续进入最高四位的三个背景候补检测为背景。这样，如果增加背景候补数量，则会使背景的检测处理的精度稳定。但是，根据发明人的模拟，即使在像上述实施方式那样将求取的背景数量设为两个的情况下，也能够获得足够的评价结果。

产业上的利用可能性

根据本发明的运算处理装置，能够使用测距装置求出确切数量的背景，作为通过由测距装置求出的观测数据来检测对象物的装置等是非常有用的。

Claims (12)

1.一种运算处理装置，处理由测距装置获得的观测数据，其具备：

背景候补数据存储部，作为背景候补存储有使获得相同观测数据的观测次数与代表该观测数据的距离数据相关联的数据；

排序部，根据所述观测次数，对存储于所述背景候补数据存储部中的多个背景候补进行排序；

观测次数更新部，比较由所述测距装置获得的观测数据和存储于所述背景候补数据存储部中的背景候补的距离数据，当存在与所述观测数据一致的所述距离数据的背景候补时，计数该背景候补的观测次数，当不存在一致的背景候补时，用所述观测数据替换最低位的背景候补的距离数据；

背景确定部，当M个背景候补历时规定时间持续进入高位N位时，判定为存在M个背景，并将该M个背景候补确定为背景，其中M≤N；以及

背景数据存储部，存储由所述背景确定部求出的背景数据。

2.根据权利要求1所述的运算处理装置，其特征在于，

在所述背景候补数据存储部中存储有自最初观测到各个所述背景候补时起的生存时间；

所述排序部在所述观测次数相同的情况下，将所述生存时间较短的背景候补排序到高位。

3.根据权利要求1或2所述的运算处理装置，其特征在于，

在所述背景候补数据存储部中进一步存储有，和被判断为与各个所述背景候补一致的观测数据的方差有关的数据；

所述观测次数更新部根据和所述方差有关的数据，决定所述距离数据的范围，当所述观测数据包含在所述距离数据的范围内时，判断为所述观测数据与所述距离数据一致。

4.根据权利要求3所述的运算处理装置，其特征在于，

在计数所述背景候补的观测次数时，根据新获得的所述观测数据的值、和计数观测次数之前的方差有关的数据、以及观测次数，更新和所述观测数据的方差有关的数据。

5.根据权利要求1或2所述的运算处理装置，其特征在于，

所述背景确定部去除持续进入高位N位的所述M个背景候补中的、观测次数未达到规定阈值的背景候补，并求出背景数量以及背景。

6.根据权利要求1或2所述的运算处理装置，其特征在于，

在不存在历时规定时间持续进入高位N位的M个背景候补的情况下，当历时比所述规定时间短的第二规定时间存在背景候补时，所述背景确定部将该背景候补作为背景求出，其中M≤N。

7.根据权利要求1或2所述的运算处理装置，其特征在于，

当连续规定次数获得不存在一致的背景候补的所述观测数据时，所述观测次数更新部重置背景候补数据。

8.根据权利要求1或2所述的运算处理装置，其特征在于，

所述测距装置在三维空间中进行二维扫描，并对其每个观测方向取得观测数据；

所述背景确定部对每个所述观测方向求出背景数量以及背景。

9.根据权利要求1或2所述的运算处理装置，其特征在于，

向所述背景数据存储部中追加新求出的背景数据，并从背景数据存储部中删除与新求出的背景数据相比位于近处的过去的背景数据。

10.根据权利要求1或2所述的运算处理装置，其特征在于，

具备判定部，所述判定部比较由所述测距装置取得的观测数据和存储于所述背景数据存储部中的背景数据，当不存在与所述观测数据一致的背景数据时，判定为所述观测数据是涉及非背景的数据。

11.一种运算处理方法，通过运算处理装置处理由测距装置获得的观测数据并检测背景，其具备如下步骤：

所述运算处理装置准备背景候补数据存储部，所述背景候补数据存储部存储使获得相同观测数据的观测次数与代表该观测数据的距离数据相关联的数据，以作为背景候补；

所述运算处理装置比较由所述测距装置获得的观测数据和存储于所述背景候补数据存储部中的背景候补的距离数据，当存在与所述观测数据一致的所述距离数据的背景候补时，计数该背景候补的观测次数，当不存在一致的背景候补时，用所述观测数据替换最低位的背景候补的距离数据；

所述运算处理装置根据所述观测次数，对存储于所述背景候补数据存储部中的多个背景候补进行排序；

当M个背景候补历时规定时间持续进入高位N位时，所述运算处理装置判定为存在M个背景，并将该M个背景候补确定为背景，其中M≤N；

所述运算处理装置将由所述背景确定部求出的背景数据存储到背景数据存储部中。

12.一种存储有计算机程序的非临时性计算机可读介质，为了处理由测距装置获得的观测数据并检测背景，所述计算机程序使计算机执行如下步骤：

生成背景候补数据存储部，所述背景候补数据存储部存储使获得相同观测数据的观测次数与代表该观测数据的距离数据相关联的数据，以作为背景候补；

比较由所述测距装置获得的观测数据和存储于所述背景候补数据存储部中的背景候补的距离数据，当存在与所述观测数据一致的所述距离数据的背景候补时，计数该背景候补的观测次数，当不存在一致的背景候补时，用所述观测数据替换最低位的背景候补的距离数据；

根据所述观测次数，对存储于所述背景候补数据存储部中的多个背景候补进行排序；

当M个背景候补历时规定时间持续进入高位N位时，判定为存在M个背景，并将该M个背景候补确定为背景，其中M≤N；

将由所述背景确定部求出的背景数据存储到背景数据存储部中。

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