CN109143220B - 车辆识别装置、车辆识别系统、存储介质 - Google Patents

车辆识别装置、车辆识别系统、存储介质 Download PDF

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Abstract

提供即使在未能从车辆的一部分充分获得从雷达照射的电磁波的反射波时也能识别车辆的车辆识别装置。车辆识别装置(30)根据反射波在扫描的电磁波的全部照射方向上确定雷达(20)至静止物的距离；根据全部照射方向上的距离和反射波，确定在比静止物距离雷达更近的距离处反射电磁波的反射点(P11～P14)的位置；确定反射点中属于共同的车辆(C)的共同反射点集合(G3)；确定反射波强度小于阈值的弱反射方向；确定弱反射方向中与朝向共同反射点集合的电磁波照射方向连续的连续方向；根据车辆在电磁波的照射平面中的轮廓为矩形的假设和共同反射点集合，向共同反射点集合中填补在连续方向上推定为属于共同的车辆的弱反射点(P21、P22)并制作车辆点集合。

Description

车辆识别装置、车辆识别系统、存储介质
技术领域
本发明涉及根据从雷达照射的电磁波的反射波来识别车辆的车辆识别装置。
背景技术
以往，存在一种物体识别装置，其通过雷达的激光(电磁波)对车辆前方180°的范围进行扫描，并对比反射光(反射波)的检测图案与已存储的特征图案，从而辨别检测图案的物体的种类(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-186584号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1中记载的物体识别装置以能够高精度地检测出物体的轮廓为前提。然而，基于激光(激光光束)射到的部分的反射率、相对于物体的激光的照射角度、雷达至物体的距离等，有时无法充分地获得反射光。在这种情况下，有可能无法对物体进行识别。
本发明是为了解决这样的技术问题而做出的，其主要目的在于提供一种车辆识别装置，该车辆识别装置即使在未能从车辆的一部分充分地获得从雷达照射的电磁波的反射波时也能够识别车辆。
用于解决技术问题的方案
用于解决上述技术问题的第一项技术方案为一种车辆识别装置，其与雷达协作，根据电磁波的反射信息识别车辆，所述雷达每隔规定时间向检测范围照射具有直进性的所述电磁波以对该检测范围进行扫描，并每隔固定周期获得基于该电磁波的反射波的、该检测范围的反射信息，该车辆识别装置具备：静止物确定部，根据所述反射波，在所述扫描的所述电磁波的全部照射方向上确定所述雷达至静止物的距离；反射点确定部，根据由所述静止物确定部确定的所述全部照射方向上的所述距离和所述反射波，确定在与所述静止物相比距离所述雷达更近的距离处反射所述电磁波的反射点的位置；反射点集合确定部，确定共同反射点集合，该共同反射点集合是由所述反射点确定部确定出的所述反射点中的、属于共同的车辆的反射点的集合；弱反射确定部，确定所述反射波的强度小于阈值的所述电磁波的照射方向即弱反射方向；连续方向确定部，确定连续方向，该连续方向是由所述弱反射确定部确定出的所述弱反射方向中的、与朝向由所述反射点集合确定部确定出的所述共同反射点集合的所述电磁波的照射方向连续的方向；以及点集合制作部，根据所述车辆在包含所述电磁波的全部照射方向的平面中的轮廓为矩形的假设、以及由所述反射点集合确定部确定出的所述共同反射点集合，将在由所述连续方向确定部确定出的所述连续方向上被推定为属于所述共同的车辆的弱反射点，填补到所述共同反射点集合中，并制作属于所述共同的车辆的点的集合即车辆点集合。
根据上述结构，车辆识别装置适用于通过指向性高且具有直进性的电磁波对检测范围进行扫描的雷达，并根据电磁波的反射波识别车辆。
具体而言，在对车辆进行检测的检测范围内，以在雷达的周围存在静止物为前提。而且，通过静止物确定部，根据反射波，在扫描检测范围的电磁波的全部照射方向上确定雷达至静止物的距离。此外，在电磁波不会射到墙壁、护栏、岩石、树木等高度为规定值以上的物体时，通过向斜下方照射电磁波，能够将地板或地面视为静止物。
当车辆进入检测范围内时，从雷达照射的电磁波在射到静止物之前会射到车辆并被反射。因此，通过反射点确定部，根据全部照射方向上的雷达至静止物的距离和反射波，确定在与静止物相比距离雷达更近的距离处反射电磁波的反射点的位置。因此，车辆中充分反射了电磁波的部分作为反射点被确定出位置。通过反射点集合确定部，确定已被确定出的反射点中的、属于共同的车辆的反射点的集合即共同反射点集合。例如，能够将彼此存在于一定的距离范围内的反射点的集合确定为共同反射点集合。另一方面，车辆中未充分反射电磁波的部分无法作为反射点确定其位置。
对此，通过弱反射确定部，确定反射波的强度小于阈值的电磁波的照射方向即弱反射方向。由于在电磁波的全部照射方向上确定了雷达至静止物的距离，因此，能够预测在反射波的强度小于阈值的电磁波的照射方向上存在移动物。而且，能够预测车辆中未充分反射电磁波的部分存在于与共同反射点集合连续的位置。因此，通过连续方向确定部，确定已被确定出的弱反射方向中的、与朝向共同反射点集合的电磁波的照射方向连续的方向即连续方向。此外，连续方向定义为，无间断地连续着朝向共同反射点集合的电磁波的每隔规定时间的照射方向的、单个或者多个照射方向。
在车辆识别装置中，以雷达的检测对象是车辆为前提。因此，能够假设在包含电磁波的全部照射方向的平面(照射平面)中检测对象的轮廓为矩形。因此，根据照射平面中的车辆的轮廓为矩形的假设、以及被确定出的共同反射点集合，将在确定出的连续方向上被推定为属于共同的车辆的弱反射点填补到共同反射点集合中。例如，如果假设照射平面中的车辆的轮廓为矩形，则能够推定在上述连续方向中包含于共同反射点集合的反射点彼此之间存在弱反射点。然后，向共同反射点集合中填补弱反射点，并制作属于共同的车辆的点的集合即车辆点集合。因此，即使在未能从车辆的一部分充分地获得从雷达照射的电磁波的反射波时，车辆识别装置也能够根据制作出的车辆点集合识别车辆。
另外，由于假设照射平面中的车辆的轮廓为矩形，因此，如果在包含于共同反射点集合中的反射点彼此之间存在反射点缺失，则能够推定在该位置存在弱反射点。
在第二项技术方案中采用了如下结构：即，在朝向包含于所述共同反射点集合中的所述反射点的、所述电磁波的照射方向彼此之间存在所述连续方向时，所述点集合制作部向由所述连续方向两侧相邻的所述照射方向确定出的所述反射点彼此之间填补所述弱反射点。因此，在车辆中充分反射电磁波的部分之间存在不充分反射电磁波的弱反射部分时，能够填补相当于弱反射部分的弱反射点并制作车辆点集合。
电磁波的各照射方向能够用经过雷达的位置的直线表达。因此，能够推定在包含相当于车辆的轮廓的矩形各条边的直线(具体而言是相当于反射点缺失部分的线段)、与表达上述弱反射方向中的上述连续方向的直线的交点，存在弱反射点。
在第三项技术方案中采用了如下结构：即，在朝向包含于所述共同反射点集合中的所述反射点的、所述电磁波的照射方向彼此之间存在所述连续方向时，所述点集合制作部在由所述连续方向两侧相邻的所述照射方向确定出的所述反射点彼此之间，向第一近似直线与表达连续方向中的各方向的直线的交点填补所述弱反射点，其中，该第一近似直线是以如下方式近似得到的：即，使得包含于所述共同反射点集合中的全部反射点成为包含矩形的某一条边的直线上的点。因此，能够正确地填补相当于上述弱反射部分的弱反射点并制作车辆点集合。
当假设车辆为汽车时，在前部的左右两端存在车灯，在后部的左右两端存在反射板，这些部分会充分地反射电磁波。因此，汽车的前部或者后部作为反射点被确定出位置的可能性较高。而且，当检测到汽车的前部或者后部，朝向共同反射点集合的电磁波的照射方向相对于连续方向仅在单侧连续时，连续方向对应于汽车的侧部的可能性较高。在这种情况下，能够推定在以经过包含于共同反射点集合中的反射点(相当于汽车的前部或者后部)的方式近似得到的第二近似直线中，在反射点的外侧不存在弱反射点。而且，在汽车的侧部为弱反射点的情况下，能够推定在与第二近似直线正交且经过由与连续方向相邻的照射方向确定出的反射点的直线、和表达上述连续方向中的各方向的直线的交点，存在弱反射点。
在第四项技术方案中采用了如下结构：即，在朝向所述共同反射点集合的所述电磁波的照射方向相对于所述连续方向仅在单侧连续时，所述点集合制作部向与第二近似直线正交且经过由与所述连续方向相邻的所述照射方向确定出的所述反射点的直线、和表达所述连续方向中的各方向的直线的交点填补所述弱反射点，其中，该第二近似直线是以如下方式近似得到的：即，使得由朝向共同反射点集合的电磁波的各个照射方向确定出的所述反射点成为直线上的点。因此，即使在朝向共同反射点集合的电磁波的照射方向相对于连续方向仅在单侧连续时，即在朝向包含于共同反射点集合中的反射点的电磁波的照射方向彼此之间不存在连续方向时，也能够填补相当于弱反射部分的弱反射点并制作车辆点集合。
在第五项技术方案中，所述雷达被配置成向斜下方照射所述电磁波。
根据上述结构，通过雷达向斜下方照射电磁波。因此，即使在电磁波不会射到墙壁、护栏、岩石、树木等高度为规定值以上的物体时，也能够将地板或地面视为静止物。因此，即使在雷达的周围不存在高度为规定值以上的静止物时，车辆识别装置也能够填补相当于弱反射部分的弱反射点并制作车辆点集合。
在第六项技术方案中，具备车辆识别部，该车辆识别部根据由所述点集合制作部制作出的所述车辆点集合，识别所述共同的车辆。
根据上述结构，根据由点集合制作部制作出的车辆点集合，识别共同的车辆。因此，即使在未能从车辆的一部分充分地获得从雷达照射的电磁波的反射波时，车辆识别装置也能够识别车辆。
第七项技术方案为一种车辆识别系统，其具备第一至第六项技术方案中的任意一项技术方案的车辆识别装置以及所述雷达。
根据上述结构，在具备车辆识别装置以及雷达的车辆识别系统中，能够起到与第一至第六项技术方案中的任意一项技术方案相同的作用效果。
第八项技术方案可以为一种存储有被安装在计算机中的车辆识别程序的存储介质，使所述计算机在功能上实现上述第一至第六项技术方案中的任意一项技术方案。由此，也能够使搭载有该计算机的车辆识别装置具有同等的作用效果。
附图说明
图1是表示车辆识别系统的示意图。
图2是表示在检测范围内不存在反射物的状况的示意图。
图3是表示车辆的理想的识别状态的示意图。
图4是表示车辆的现实的识别状态的示意图。
图5是表示在检测范围内存在静止物体以及移动物体的状况的示意图。
图6是表示车辆的一部分不充分地反射激光的状态的示意图。
图7是表示图6的状态下的照射角度和反射状态的示意图。
图8是表示车辆的示意图。
图9是表示相对于雷达的检测范围的车辆的驶入方向的示意图。
图10是表示激光向来自前方的驶入车辆照射的状态的示意图。
图11是表示图10的状态下的车辆的各部的检测状态的示意图。
图12是表示激光向来自侧方的驶入车辆照射的状态的示意图。
图13是表示图12的状态下的车辆的各部的检测状态的示意图。
图14是表示车辆识别的步骤的流程图。
图15是表示照射角度与至静止物体的距离之间的关系的示意图。
图16是表示静止物体的检测方式的示意图。
图17是表示背后图案的示意图。
图18是表示静止物体以及移动物体的反射点的示意图。
图19是表示提取出的移动物体的反射点的示意图。
图20是表示编组的方式的示意图。
图21是表示编组数据的例子的示意图。
图22是表示编组数据的其他例子的示意图。
图23是表示照射方向、编组数据和连续方向的示意图。
图24是表示第一近似直线的画法的示意图。
图25是示出表达各照射方向的直线的示意图。
图26是表示弱反射点的填补方式的示意图。
图27是表示编组数据与弱反射点的示意图。
图28是表示弱反射点的填补方式错误的例子的示意图。
图29是表示弱反射点的填补方式正确的例子的示意图。
图30是表示追踪处理的方式的示意图。
图31是表示车辆识别的方式的示意图。
图32是表示雷达的设置状态的变更例的示意图。
附图标记说明
10：车辆识别系统        20：雷达
30：车辆识别装置        40：车辆
C：车辆                 C1：车辆
C2：车辆                C3：车辆
具体实施方式
下面，参照附图，对一个实施方式进行说明。本实施方式具体实现为设置于室内停车场的车辆识别系统。
如图1所示，车辆识别系统10具备雷达20、车辆识别装置30等。
雷达20是通过激光(激光光束)每隔规定时间Δt对前方约190°的检测范围(照射角度θ1～θn)进行扫描的广角测距雷达。在激光(激光光束)中能够利用例如红外线、可见光、紫外线等。雷达20以雷达20为中心，以例如0.25°(固定角度)间隔照射激光。
如图2所示，雷达2安装在室内停车场内的规定的墙壁W或柱子等处，通过激光在水平方向上对检测范围进行扫描。雷达20以固定周期(即Δt×θn，例如数十ms间隔)的帧率进行扫描，并接受(接收)来自前方的物体的反射光(反射波)。雷达20将反射光的受光信号(接收信号)输出至车辆识别装置30。
车辆识别装置30为具备CPU(central processing unit：中央处理器)30A、ROM(read-only memory：只读存储器)30B、RAM(random access memory：随机存取存储器)30C、输入输出接口30D等的微型计算机(计算机)。即，如图1中示意性示出的那样，车辆识别装置30在其内部具有计算机CP的结构，该计算机CP中，作为处理器的CPU30A、ROM30B以及RAM30C通过总线30E与输入输出接口30D连接。输入输出接口30D构成为，能够在CPU30A(处理器)与包括雷达20在内的外部的各种装置之间，进行包括控制信号和检测信号等的交互在内的信息的通信。此外，在总线30E上，作为与用户之间的接口还连接着输入设备30F以及显示器30G。
车辆识别程序被预先安装在车辆识别装置30中，具体而言是被预先安装在ROM30B中，从而通过软件处理来实现车辆识别装置30的下述各部的功能。因此，在本实施方式中，ROM30B发挥作为存储介质的功能，尤其是发挥作为非瞬时性计算机可读存储介质(non-transient computer readable recording medium)的功能。此外，该存储介质可使用公知的各种类型的ROM。
车辆识别程序还能够事先存储在设置于计算机CP或车辆识别装置30外部的程序存储介质中。此外，车辆识别装置30的各部的功能也可以通过搭载于车辆识别装置30中的数字电路、逻辑电路等硬件构成要素来实现。
车辆识别装置30(更具体而言是CPU30A)根据各照射方向上的反射光的受光信号，计算出从雷达20至反射点的距离。车辆识别装置30对彼此存在于一定的距离范围内的反射点进行编组，并制作编组数据。车辆识别装置30临时存储编组数据，并例如对新的帧的编组数据与前一帧的编组数据进行比较。车辆识别装置30判断这些编组数据是否为同一物体。车辆识别装置30将判断为是同一物体的编组数据与预先存储的车辆(汽车等)的特征图案进行比较，从而识别(分类)与该编组数据相对应的车辆。
图3是表示车辆C1～C3的理想的识别状态的示意图(俯视图)。该图3示出了车辆C1～C3在检测范围内从右向左移动的例子。从雷达20照射激光，如果射到车辆C1～C3的各部的激光被充分地反射，则车辆识别装置30能够获得编组数据G11、G21、G31。然后，车辆识别装置30将这些编组数据G11、G21、G31与预先存储的车辆的特征图案进行比较，能够识别出与这些编组数据G11、G21、G31相对应的车辆。然而，本申请的发明人注意到有时不能从车辆C1～C3的一部分充分地获得从雷达20照射的激光的反射光。
图4是表示车辆C1～C3的现实的识别状态的示意图。与图3同样地，该图4也示出了车辆C1～C3在检测范围内从右向左移动的例子。从雷达20照射激光，射到车辆C1～C3的各部的激光有时不会向雷达20的方向充分地反射。在这种情况下，车辆识别装置30从车辆C1获得编组数据G12，从车辆C2获得编组数据G22、G23，从车辆C3获得编组数据G32。然后，车辆识别装置30将这些编组数据G12、G22、G23、G32与预先存储的车辆的特征图案进行比较，以识别与这些编组数据G12、G22、G23、G32相对应的车辆。然而，车辆识别装置30虽然预先存储了与图3中示出的编组数据G11、G21、G31相对应的特征图案，但是未预先存储与编组数据G12、G22、G23、G32相对应的特征图案，无法对车辆C1～C3进行识别。
因此，在本实施方式中，以在室内停车场内设置车辆识别系统10，并在对车辆C进行检测的检测范围内在雷达20的周围存在静止物体为前提。
图5是表示在检测范围内存在静止物体B以及车辆C的状况的示意图(侧视图)。在检测范围内不存在车辆C时，从雷达20照射的激光被墙壁或柱子等的静止物体B反射。因此，车辆识别装置30检测出从雷达20至静止物体B的各反射点的距离。
在检测范围内存在车辆C时，存在来自车辆C的一部分的反射光量减少的情况。基于激光射到的部分的反射率、相对于物体的激光的照射角度、雷达20至物体的距离等，有时不能充分地获得反射光。在这种情况下，车辆识别装置30会将反射光量较少的部分的受光信号作为噪声除去，无法检测出至反射点为止的距离。然而，由于以在检测范围内在雷达20的周围存在静止物体B为前提，因此，能够预测在反射光量较少的激光的照射方向上存在车辆C的一部分。
图6是表示车辆C的一部分不充分地反射激光的状态的示意图(俯视图)。在此，示出了如下情形：由于相对于车辆C侧部的激光的入射角度(照射角度)较小，因此来自车辆C侧部的反射光量较少。用“○”表示的部分作为反射点被检测出来，用“×”表示的部分未作为反射点被检测出来。
图7是表示图6的状态下的照射角度和反射状态的示意图。用间隔较窄的阴影线表示的照射角度(照射方向)为检测出了反射点的距离的反射方向。用间隔较宽的阴影线表示的照射角度为未检测出反射点的距离的弱反射方向。在此，基于车辆C的各部的材质、相对于各部的激光的照射角度、雷达至各部的距离等，会在车辆C上出现容易反射激光的部分和难以反射激光的部分。因此，在移动物体为车辆C的情况下，存在用间隔较窄的阴影线表示的反射方向和用间隔较宽的阴影线表示的弱反射方向，并且反射方向与弱反射方向连续。因此，存在于这些方向上的物体的各部被预测为属于相同物体(共同的车辆)。另一方面，反射方向与弱反射方向不连续的物体的各部被预测为属于与车辆C不同的别的物体。
图8是表示车辆40的示意图(俯视图)。在车辆40的前部设置有前照灯41。前照灯41具备用于聚集来自光源的光从而进行照射的聚光部，聚光部对激光的反射率较高。在车辆40的后部设置有反射板42。反射板42对激光的反射率较高。因此，车辆识别系统10能够高精度地检测出车辆40的前照灯41以及反射板42。
在车辆40的侧部设置有轮胎(省略图示)和车身。这些部分对激光的反射率不高。因此，在这些部分与雷达20之间的距离较远的情况下、或者相对于这些部分的激光的照射角度较小的情况下，在这些部分容易发生反射点缺失。
图9是表示相对于雷达20的检测范围S的车辆的驶入方向的示意图。在室内停车场中，由停车区域和行驶区域决定了车辆的行进方向，因此，也决定了相对于检测范围S的车辆的驶入方向。例如，如用箭头d1表示的那样，车辆从检测范围S外朝着雷达20的正面驶入。或者，如用箭头d2表示的那样，车辆从检测范围S外自雷达20的右方(一个侧方)向左方(另一个侧方)驶入。因此，根据车辆的各部的反射率和相对于检测范围的车辆的驶入方向，能够将车辆的各部的检测形态图案化。
图10是表示激光向来自前方的驶入车辆40照射的状态的示意图。车辆40从雷达20的检测范围外，相对于雷达20从约90°的方向接近。在雷达20至车辆40的距离大于规定距离时，前照灯41的部分作为反射点被检测出来，前照灯41彼此之间的部分未作为反射点被检测出来。
图11是表示图10的状态下的车辆40的各部的检测状态的示意图。与前照灯41相对应的部分为用“○”表示的反射点，与前照灯41彼此之间相对应的部分为用“×”表示的弱反射点。此外，在雷达20至车辆40的距离小于规定距离时，前照灯41彼此之间的部分也作为反射点被检测出来。
图12是表示激光向来自侧方的驶入车辆40照射的状态的示意图。车辆40从雷达20的检测范围外，相对于雷达20从锐角(小角度)方向接近。在雷达20至车辆40的距离大于第一距离时，车辆的侧部未作为反射点被检测出来。
图13是表示图12的状态下的车辆40的各部的检测状态的示意图。与前照灯41相对应的部分为用“○”表示的反射点，与前照灯41彼此之间相对应的部分、以及与车辆40的侧部相对应的部分为用“×”表示的弱反射点。此外，在雷达20至车辆40的距离小于第一距离且大于第二距离(<第一距离)时，在车辆40的侧部中，仅轮胎的车轮部分(车辆的端部附近)作为反射点被检测出来。在雷达20至车辆40的距离小于第二距离时，车辆40的整个侧部作为反射点被检测出来。
鉴于此，在本实施方式中，车辆识别装置30将弱反射点填补到根据反射点制作出的编组数据中，并制作属于车辆的编组数据。然后，车辆识别装置30根据填补了弱反射点的编组数据来识别车辆。
图14是表示车辆识别的步骤的流程图。该一系列的处理由车辆识别装置30(更具体而言是CPU30A)来执行。
首先，从雷达20取得计测点数据(图14，步骤S11)。具体而言，如图15所示，根据照射角度θ1～θn(各照射方向)中的反射光的受光信号，计算出照射角度θk方向上的雷达20至各反射点Pk的距离Rk。即，根据反射光，在扫描检测范围的雷达的全部照射方向上，确定雷达20至静止物体(静止物)的距离。
接着，制作检测范围内的静止物体的图案即背后图案(步骤S12)。具体而言，如图16所示，在各个照射角度θk中，当在规定期间中距离Rk收束于一定的波动幅度(±Thr)的范围内时，判定为该照射角度θk中的反射点属于静止物体。然后，如图17所示，收集判定为属于静止物体的反射点并制作背后图案。
接着，确定移动物体的反射点的位置(步骤S13)。具体而言，如图18所示，在各个照射角度θk中，从至背后图案为止的距离中减去至检测出的反射点为止的距离而得到的差大于阈值时，判定为是移动物体的反射点。然后，如图19所示，仅提取移动物体的反射点并确定其位置。即，根据确定出的全部照射方向上的至静止物体为止的距离和反射光，确定在比静止物体距离雷达20更近的距离处反射激光的反射点的位置。
接着，确定未检测出反射点的激光的照射方向即弱反射方向(步骤S14)。具体而言，将反射光的受光信号(即反射光的强度)小于阈值的激光的照射方向确定为弱反射方向。即，朝向上述弱反射点的激光的照射方向相当于弱反射方向。
接着，对检测出的反射点中的、彼此存在于一定的距离范围内的反射点进行编组，并制作编组数据(步骤S15)。具体而言，如图20所示，反射点彼此的距离w、雷达20至反射点P1、P2的距离R1、R2、以及朝向反射点P1的激光的照射方向与朝向反射点P2的激光的照射方向之间的角度α满足下式。此外，A2表示A的平方。
w2＝R12+R22-2×R1×R2×cosα
通过上式计算出距离w，并将距离w小于一定距离的反射点编组。即，确定已被确定出的反射点中的、属于共同的车辆的反射点的编组(共同反射点集合)。
图21是表示车辆C中不存在计测点(反射点)缺失的情况的编组数据的例子的示意图。在该例子中，制作了包含车辆C的前部以及侧部的反射点的编组数据G1。
图22是表示车辆C中存在计测点(反射点)缺失的情况的编组数据的例子的示意图。在该例子中，制作了仅包含车辆C的前部的反射点的编组数据G2，在车辆C的侧部未检测出反射点。即，与车辆C的侧部相对应的激光的照射方向为弱反射方向。
接着，确定连续方向，并进行关联对应(步骤S16)，所述连续方向定义为，已被确定出的弱反射方向中的、在扫描方向上与朝向制作出的编组数据的激光的每隔规定时间Δt的照射方向连续的反射方向。在本实施方式中，扫描方向为雷达20一边使激光光束以规定角度为单位旋转移动一边在各角度进行照射时的旋转方向(图1的较粗的箭头的方向)。具体而言，在图21中，由于不存在弱反射方向，因此不存在连续方向。在图22中，朝向用“×”表示的弱反射点的激光的照射方向相当于与朝向编组数据G2的激光的照射方向连续的连续方向。而且，使连续方向与编组数据相互对应，对于不相当于连续方向的弱反射方向不进行关联对应。另外，在隔着连续方向存在两个编组数据(在连续方向的两侧相邻存在编组数据)时，合并这两个编组数据，编组成一个编组数据。
图23是表示照射方向、编组数据G2和连续方向的示意图。不使弱反射方向中的不与编组数据G2连续的弱反射方向，与编组数据G2关联对应。另一方面，使弱反射方向中的与编组数据G2连续的弱反射方向(即连续方向)，与编组数据G2相互对应。
接着，判定编组数据是否对应有计测点缺失(步骤S17)。具体而言，判定编组数据是否对应着上述连续方向。在该判定中，当判定为编组数据对应着上述连续方向时(步骤S17的判定结果为“是”)，修正编组数据(步骤S18)。
具体而言，存在如下图案：如图24的(a)所示，反射点P11～P14包含于编组数据G3中，在朝向反射点P12的激光的照射方向与朝向反射点P13的激光的照射方向之间存在用“×”表示的连续方向(弱反射方向)。在此，在车辆识别装置30中，以雷达20的检测对象是车辆为前提。因此，如该图24所示，假设在包含激光的全部照射方向的平面(在以下的说明中称为“照射平面”)中检测对象的轮廓为矩形。在该图案中计算出第一近似直线，该第一近似直线如图24的(b)所示是以如下方式近似得到的：即，使得反射点P11～P14成为包含矩形中的与车辆C前表面相对应的边(矩形的某一条边)的直线y＝Ax+B上的点。例如，以使第一近似直线y＝Ax+B经过最靠近反射点P11～P14之处的方式，通过最小二乘法计算出系数A、B。
在此，如图25所示，以雷达20的位置为原点，激光的各照射方向能够用直线y＝(C1)x、y＝(C2)x、……、y＝(Ck)x、……、y＝(Cn)x表达。因此，如图26所示，将第一近似直线y＝Ax+B与表达连续方向的直线y＝(Ck)x、y＝(Ck+1)x的交点分别确定为弱反射点P21、P22。然后，向编组数据G3中填补弱反射点P21、P22。即，在朝向包含于编组数据G3中的反射点P11～P14的激光的照射方向彼此之间存在连续方向时，向由连续方向两侧相邻的照射方向确定出的反射点P12与反射点P13之间填补弱反射点P21、P22。此外，填补了弱反射点P21、P22的编组数据G3相当于属于共同的车辆的点的集合即车辆点集合。
另外，存在如下图案：如图27所示，反射点P31～P36包含于编组数据G4中，朝向编组数据G4的激光的照射方向相对于用“×”表示的连续方向(弱反射方向)仅在单侧连续。如上所述，假设在照射平面中检测对象的轮廓为矩形。然后，计算出第二近似直线，该第二近似直线如图28所示是以如下方式近似得到的：即，使得反射点P31～P36成为包含矩形中的与车辆C前表面相对应的边(矩形的某一条边)的直线y＝Dx+E上的点。在此，若将第二近似直线y＝Dx+E与表达连续方向的直线y＝(Ck)x的交点确定为弱反射点，则会像点P41、P42等那样将弱反射点确定到与车辆C的轮廓不同的位置。
当检测到车辆C的前部或者后部，朝向编组数据的激光的照射方向相对于连续方向仅在单侧连续时，连续方向对应于车辆C的侧部的可能性较高。在这种情况下，能够推定在以经过包含于编组数据G4中的反射点P31～P36的方式近似得到的第二近似直线y＝Dx+E中，在比反射点P31～P36更靠外侧的位置不存在弱反射点。而且，在车辆C的侧部为弱反射点的情况下，能够推定在与第二近似直线y＝Dx+E正交的直线上存在弱反射点。
因此，在该图案中，如图29所示，计算出与第二近似直线y＝Dx+E正交且经过反射点P31的直线y＝Lx+M，该反射点P31是由与连续方向相邻的照射方向(朝向反射点P31的激光的照射方向)确定出来的。然后，将直线y＝Lx+M与表达连续方向的各直线y＝(Ck)x、y＝(Ck+1)x等的交点分别确定为弱反射点P51～P55。然后，向编组数据G4中填补弱反射点P51～P55。此外，填补了弱反射点P51～P55的编组数据G4相当于属于共同的车辆的点的集合即车辆点集合。
接着，存储填补后的编组数据，并使用多个帧的填补后的编组数据进行追踪处理(步骤S19)。具体而言，如图30所示，对在N-1帧中填补后的编组数据G5与在N帧中填补后的编组数据G6进行比较，在类似度高于规定值时判定为是同一物体(追踪对象)。此外，对在N-1帧中填补后的编组数据G5与在N帧中填补后的编组数据G6进行比较，在类似度低于规定值时判定为不是同一物体(追踪对象)。
接着，根据判定为是同一物体的填补后的编组数据来识别车辆(步骤S20)。具体而言，将填补后的编组数据与预先存储的车辆(汽车等)的特征图案进行比较。然后，在它们的类似度高于判定值的情况下，将填补后的编组数据识别为与特征图案相对应的车辆。此外，如图31所示，根据反射点或者填补的弱反射点的位置，能够计算出车辆的全长或全宽。然后，可以根据计算出的车辆的全长或全宽对识别出的车辆进行分类。
此外，步骤S11的处理相当于作为静止物确定部的处理，步骤S12以及步骤S13的处理相当于作为反射点确定部的处理，步骤S14的处理相当于作为弱反射确定部的处理，步骤S15以及步骤S16的处理相当于作为反射点集合确定部的处理，步骤S16的处理相当于作为连续方向确定部的处理，步骤S17以及步骤S18的处理相当于作为点集合制作部的处理，步骤S20的处理相当于作为车辆识别部的处理。
上述详细说明的本实施方式具有如下优点。
确定反射光的强度小于阈值的激光的照射方向即弱反射方向。由于在激光的全部照射方向上确定了雷达20至静止物体的距离，因此，能够预测在反射光的强度小于阈值的激光的照射方向上存在移动物体。而且，能够预测车辆C中未充分反射激光的部分存在于与编组数据连续的位置。因此，能够确定已被确定出的弱反射方向中的、与朝向编组数据的激光的照射方向连续的方向即连续方向。
在车辆识别装置30中，以雷达20的检测对象是车辆C为前提。因此，能够假设成在包含激光的全部照射方向的平面(照射平面)中检测对象的轮廓为矩形。因此，根据车辆C在照射平面中的轮廓为矩形的假设以及确定出的编组数据，将在确定出的连续方向上被推定为属于共同的车辆C的弱反射点填补到编组数据中。向编组数据中填补弱反射点，从而制作属于共同的车辆C的点的集合即填补后的编组数据(车辆点集合)。因此，即使在未能从车辆C的一部分充分地获得从雷达20照射的激光的反射光时，车辆识别装置30也能够根据制作出的填补后的编组数据识别车辆C。
由于假设成车辆C在照射平面中的轮廓为矩形，因此，如果在包含于编组数据中的反射点彼此之间存在反射点缺失，则能够推定在该位置存在弱反射点。在这方面，在朝向包含于编组数据中的反射点的激光的照射方向彼此之间存在连续方向时，车辆识别装置30向由连续方向两侧相邻的照射方向确定出的反射点彼此之间填补弱反射点。因此，在车辆C中，在充分反射激光的部分之间存在不充分反射激光的弱反射部分时，能够填补相当于弱反射部分的弱反射点并制作填补后的编组数据。
激光的各照射方向能够用经过雷达20的位置的直线y＝(Ck)x表达。因此，能够推定在包含相当于车辆C的轮廓的矩形各条边的直线y＝Ax+B(具体而言是相当于反射点缺失部分的线段)、与表达弱反射方向中的连续方向的直线y＝(Ck)x的交点存在弱反射点。在这方面，在朝向包含于编组数据中的反射点的激光的照射方向彼此之间存在连续方向时，车辆识别装置30在由连续方向两侧相邻的照射方向确定出的反射点彼此之间，向第一近似直线y＝Ax+B与表达连续方向中的各方向的直线y＝(Ck)x的交点填补弱反射点，该第一近似直线y＝Ax+B是以如下方式近似得到的：即，使得包含于编组数据中的全部反射点成为包含矩形的某一条边的直线上的点。因此，能够正确地填补相当于弱反射部分的弱反射点并制作填补后的编组数据。
当假设车辆C为汽车时，在前部的左右两端存在车灯，在后部的左右两端存在反射板，这些部分会充分地反射激光。因此，汽车的前部或者后部作为反射点被确定出位置的可能性较高。而且，当检测到汽车的前部或者后部，朝向编组数据G4的激光的照射方向相对于连续方向仅在单侧连续时，连续方向对应于汽车的侧部的可能性较高。而且，在汽车的侧部为弱反射点的情况下，能够推定在与第二近似直线y＝Dx+E正交且经过由与连续方向相邻的照射方向确定出的反射点P31的直线、和表达连续方向中的各方向的直线y＝(Ck)x的交点存在弱反射点。
在这方面，在朝向编组数据G4的激光的照射方向相对于连续方向仅在单侧连续时，车辆识别装置30向与第二近似直线y＝Dx+E正交且经过由与连续方向相邻的照射方向确定出的反射点P31的直线y＝Lx+M、和表达连续方向中的各方向的直线y＝(Ck)x的交点填补弱反射点P51～P55，该第二近似直线y＝Dx+E是以如下方式近似得到的：即，使得由朝向编组数据G4的激光的各个照射方向确定出的反射点成为直线上的点。因此，即使在朝向编组数据G4的激光的照射方向相对于连续方向仅在单侧连续时，即在朝向包含于编组数据G4中的反射点P31～P36的激光的照射方向彼此之间不存在连续方向时，也能够填补相当于弱反射部分的弱反射点P51～P55并制作填补后的编组数据。
根据制作出的填补后的编组数据来识别共同的车辆C。因此，即使在未能从车辆C的一部分充分地获得从雷达20照射的激光的反射光时，车辆识别装置30也能够识别车辆C。
此外，还能够以如下方式对上述实施方式进行变更并加以实施。
在图26中，能够单纯地在反射点P12与反射点P13之间填补弱反射点，而不求出第一近似直线y＝Ax+B与表达连续方向中的各方向的直线y＝(Ck)x的交点。
雷达20不仅限于通过激光对前方约190°的检测范围S进行扫描的广角测距雷达，也可以是通过激光对前方约120°的检测范围进行扫描的测距雷达，或者通过激光对前方约240°的检测范围进行扫描的广角测距雷达。
雷达20照射的电磁波不仅限于激光，只要是指向性高即具有直进性的传播介质即可，可以是毫米波或超声波。
不仅限于将雷达20设置于室内停车场，还能够将雷达20设置在工厂内。在这种情况下，作为车辆，还能够将叉车和运输车作为识别对象。另外，还能够将雷达20设置于室外的道路。在这种情况下，作为构成背后图案的静止物体，能够设想护栏、岩石、树木等高度为规定值以上的物体。即使是工厂内或室外的道路，也能够预测相对于检测范围的车辆的驶入方向，能够将车辆的各部的检测形态图案化。
如图32所示，可以将雷达20配置成向斜下方照射激光。根据这样的结构，即使在激光不会射到墙壁、护栏、岩石、树木等高度为规定值以上的物体时，也能够将地板F或地面视为静止物体。因此，即使在雷达20的周围不存在高度为规定值以上的静止物体时，车辆识别装置30也能够填补相当于弱反射部分的弱反射点并制作填补后的编组数据(车辆点集合)。
还能够将雷达20搭载在车辆等的移动物体上。在这种情况下，只要检测出搭载有雷达20的自身车辆的位置以及速度，并根据自身车辆的位置以及速度来修正雷达20至静止物体或移动物体的距离即可。

Claims (8)

1.一种车辆识别装置，其与雷达协作，根据电磁波的反射信息识别车辆，所述雷达每隔规定时间向检测范围照射具有直进性的所述电磁波以对该检测范围进行扫描，并每隔固定周期获得基于该电磁波的反射波的、该检测范围的反射信息，其特征在于，具备：
静止物确定部，根据所述反射波，在所述扫描的所述电磁波的全部照射方向上确定所述雷达至静止物的距离；
反射点确定部，根据由所述静止物确定部确定的所述全部照射方向上的所述距离和所述反射波，确定在与所述静止物相比距离所述雷达更近的距离处反射所述电磁波的反射点的位置；
反射点集合确定部，确定共同反射点集合，该共同反射点集合是由所述反射点确定部确定出的所述反射点中的、属于共同的车辆的反射点的集合；
弱反射确定部，确定所述反射波的强度小于阈值的所述电磁波的照射方向即弱反射方向；
连续方向确定部，确定连续方向，该连续方向是由所述弱反射确定部确定出的所述弱反射方向中的、与朝向由所述反射点集合确定部确定出的所述共同反射点集合的所述电磁波的照射方向连续的方向；以及
点集合制作部，根据所述车辆在包含所述电磁波的全部照射方向的平面中的轮廓为矩形的假设、以及由所述反射点集合确定部确定出的所述共同反射点集合，将在由所述连续方向确定部确定出的所述连续方向上被推定为属于所述共同的车辆的弱反射点，填补到所述共同反射点集合中，并制作属于所述共同的车辆的点的集合即车辆点集合。
2.根据权利要求1所述的车辆识别装置，其特征在于，
在朝向包含于所述共同反射点集合中的所述反射点的、所述电磁波的照射方向彼此之间存在所述连续方向时，所述点集合制作部向由所述连续方向两侧相邻的所述照射方向确定出的所述反射点彼此之间填补所述弱反射点。
3.根据权利要求1或2所述的车辆识别装置，其特征在于，
在朝向包含于所述共同反射点集合中的所述反射点的、所述电磁波的照射方向彼此之间存在所述连续方向时，所述点集合制作部在由所述连续方向两侧相邻的所述照射方向确定出的所述反射点彼此之间，向第一近似直线与表达所述连续方向中的各方向的直线的交点填补所述弱反射点，其中，该第一近似直线是以如下方式近似得到的：即，使得包含于所述共同反射点集合中的全部反射点成为包含矩形的某一条边的直线上的点。
4.根据权利要求1或2所述的车辆识别装置，其特征在于，
在朝向所述共同反射点集合的所述电磁波的照射方向相对于所述连续方向仅在单侧连续时，所述点集合制作部向与第二近似直线正交且经过由与所述连续方向相邻的所述照射方向确定出的所述反射点的直线、和表达所述连续方向中的各方向的直线的交点填补所述弱反射点，其中，该第二近似直线是以如下方式近似得到的：即，使得由朝向所述共同反射点集合的所述电磁波的各个照射方向确定出的所述反射点成为直线上的点。
5.根据权利要求1或2所述的车辆识别装置，其特征在于，
所述雷达被配置成向斜下方照射所述电磁波。
6.根据权利要求1或2所述的车辆识别装置，其特征在于，
具备车辆识别部，该车辆识别部根据由所述点集合制作部制作出的所述车辆点集合，识别所述共同的车辆。
7.一种车辆识别系统，其特征在于，
具备权利要求1至6中任意一项所述的车辆识别装置以及所述雷达。
8.一种存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被安装在计算机中，从而使所述计算机实现权利要求1至6中任意一项所述的车辆识别装置所具备的各部的功能。
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