JP2003058884A - 物体存在密度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出対象となる物体の色彩に拘わらず検出を
実行できる装置を提供する。 【解決手段】 円錐鏡２０を利用した広角度距離測定装
置１０により所定の撮像領域を焦点距離を変えながら撮
像し、反射像の各点に映る対象物までの距離を画像デー
タとする距離画像を生成する。この距離画像からなる基
準画像と現在画像との比較に基づいて、視野に侵入した
物体を検出する。距離情報に基づいて物体の存在密度を
算出するので、検出対象となる物体の色彩に拘わらず検
出を実行できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ある空間における
人や車などの物体の存在密度を測定するための物体存在
密度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ある空間における人や車などの物体の存
在密度を、自動的に測定できれば便利である。この種の
従来の技術としては、背景画像と測定画像とを比較し、
両者の差分に基づいて混雑度を出力するものが種々提案
されている（例えば、特開昭６３−７３１０３号公
報）。また、車両内に設けたテレビカメラによって乗客
を撮影し、この結果に基づいて混雑度を出力するものも
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
例はいずれも、画像の輝度値や色彩に基づいて物体の存
在密度を算出するものであるため、背景画像と同じ色彩
をもつ物体は検出が困難である上、天候の変化に応じて
測定画像の色彩も変化するため、正確な測定が難しい。

【０００４】そこで本発明の目的は、検出対象となる物
体の色彩に拘わらず検出を実行できる装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、所定の
測定領域内の複数の点について、基準位置からの距離を
示す距離情報を検出する距離情報検出手段と、前記距離
情報検出手段により検出された距離情報に基づいて、前
記測定領域における物体の存在密度を算出する存在密度
算出手段と、を備えてなる物体存在密度測定装置であ
る。

【０００６】第１の本発明では、距離情報検出手段が、
測定領域内の複数の点について、基準位置からの距離を
示す距離情報を検出すると、存在密度算出手段が、距離
情報検出手段により検出された距離情報に基づいて、前
記測定領域における物体の存在密度を算出する。すなわ
ち第１の本発明では、距離情報に基づいて物体の存在密
度を算出するので、検出対象となる物体の色彩に拘わら
ず、高精度の検出を実行できる。

【０００７】第２の本発明は、第１の本発明の物体存在
密度測定装置であって、前記物体の存在密度に対し、前
記基準位置からの距離が大きいほど小さく重み付けする
補正処理手段を更に備えたことを特徴とする物体存在密
度測定装置である。

【０００８】俯角方向に測定する場合には、物体が遮る
地面・床面上の領域は、その物体が遠方にあるほど大き
くなる。ここで第２の本発明では、存在密度算出手段に
よって算出される物体の存在密度に対し、補正処理手段
が、基準位置からの距離が大きいほど小さく重み付けす
るので、物体が占有している面積を正しく評価して存在
密度の算出精度を向上することができる。

【０００９】第３の本発明は、第１または第２の本発明
の物体存在密度測定装置であって、前記存在密度算出手
段は、物体存在時における基準位置からの距離と、所定
の閾値との比較結果に基づいて、前記存在密度を算出す
ることを特徴とする物体存在密度測定装置である。

【００１０】第３の本発明では、物体存在時における基
準位置からの距離と所定の閾値との比較結果に基づいて
物体の存在密度を算出するので、物体の標準的な大きさ
が既知の場合に、測定の高精度化と演算処理の単純化を
実現できる。

【００１１】第４の本発明は、第３の本発明の物体存在
密度測定装置であって、互いに異なる複数の前記閾値を
用いて物体の属性を判別する属性判別手段を更に備えた
ことを特徴とする物体存在密度測定装置である。

【００１２】第４の本発明では、属性判別手段が、互い
に異なる複数の閾値を用いて物体の属性を判別するの
で、物体の存在密度を属性ごとに測定できる。

【００１３】第５の本発明は、第１ないし第４のいずれ
かの本発明の物体存在密度測定装置であって、前記距離
情報検出手段は、供給する光と反射する光との位相差に
基づいて物体までの距離を検出することを特徴とする物
体存在密度測定装置である。

【００１４】第５の本発明では、距離情報検出手段が、
供給する光と反射する光との位相差に基づいて物体まで
の距離を検出することとしたので、合焦距離に基づいて
距離情報を取得する構成に比して、より高精度な距離情
報を取得することができる。

【００１５】本発明の装置における測定領域はどのよう
にも設定できるが、第６の本発明のように列車駅のプラ
ットホームに、第７の本発明のように車室に、第８の本
発明のように街頭に、あるいは第９の本発明のように通
路に設定し、また物体を人とするのが特に好適である。
また、第１０の本発明のように測定領域を駐車場に設定
し、物体を車両としてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態に
係る物体存在密度測定システムの全体構成を示す。同図
に示される物体存在密度測定システムは、プラットホー
ムの天井に設置され広角度距離画像を出力する広角度距
離測定装置１０と、得られた画像データに基づいて移動
物体を検出する移動物体検出装置３０と、検出された移
動物体の情報から緊急性の判断などを行う状況判断装置
４０と、判断結果を外部機器との間で送受信する通信装
置５０とを含んで構成されている。

【００１７】図２において、広角度距離測定装置１０
は、光学系２、焦点可変レンズユニット制御部４（以下
「レンズユニット制御部４」という）、画像処理部６、
中央制御部８、および出力部９を含んで構成される。光
学系２は円錐鏡２０、主レンズ２２、焦点可変レンズユ
ニット２４、および電子カメラ２６を含んで構成され
る。

【００１８】円錐鏡２０は外側面を鏡面に構成され、そ
の中心軸の周り全方位からの光を中心軸方向に反射する
ことができる。円錐面は直線を母線とするものでもよい
が、本実施形態では外側に凸の母線（例えば放物線）に
よって構成された円錐面を用いることにより、中心軸方
向から見た円錐鏡の反射像における仰角−俯角方向の画
角を拡大している。中心軸方向から見た反射像におい
て、円錐鏡２０の周縁に近い部分は、円錐鏡２０の底面
寄り（すなわち、図２のように円錐鏡２０をその底面を
上にして設置した場合には、上寄りないし遠方）の部分
の反射像であり、円錐鏡２０の中心に近い部分は、円錐
鏡２０の頂点寄り（同じく、図２の場合には下寄りない
し近辺）の部分の反射像である。

【００１９】主レンズ２２と焦点可変レンズユニット２
４とは、それぞれの光軸が円錐鏡２０の中心軸に一致す
るように配置され、当該中心軸方向から見た円錐鏡２０
の反射像を電子カメラ２６に結像させる。本装置では、
撮像される反射像のピント（合焦状態）に基づいて円錐
鏡２０周辺の対象物までの距離を測定する。そこで、高
い距離分解能を得るため、主レンズ２２と焦点可変レン
ズユニット２４の被写界深度が浅く設定されている。こ
こでは、被写界深度を浅くするために、主レンズ２２に
はＦ値の小さい明るいレンズを用い、また、光彩絞りを
設けない構成としている。

【００２０】焦点可変レンズユニット２４は、主レンズ
２２の補助レンズとして使用されるレンズユニットであ
り、主レンズ２２と焦点可変レンズユニット２４とがな
す焦点距離を可変できる。焦点距離を変化させることに
より、電子カメラ２６の結像面上において合焦する対象
物までの距離（物点距離）が変化する。すなわち、焦点
可変レンズユニット２４の焦点距離を変化させることに
より、電子カメラ２６の結像面上には、円錐鏡２０から
の距離が異なる対象物に合焦した反射像が投影される。

【００２１】電子カメラ２６は、固体撮像素子を用いて
構成され、当該固体撮像素子上に結像される反射像を電
気的な映像信号に変換して出力する。固体撮像素子は、
例えば、入射光量を対数変換した出力信号として取り出
すことができるタイプのＣＭＯＳイメージセンサなどの
ダイナミックレンジの大きなものが好適である。

【００２２】レンズユニット制御部４は、焦点距離を制
御するための制御信号を生成し、これにより焦点可変レ
ンズユニット２４の焦点距離を制御する。焦点可変レン
ズユニット２４は、この制御信号により達成されたレン
ズ焦点距離をレンズユニット制御部４に通知し、レンズ
ユニット制御部４はこれを焦点距離情報として画像処理
部６へ伝達する。またレンズユニット制御部４は、その
制御可否や応答状態などの制御状態を中央制御部８へ通
知する。

【００２３】画像処理部６は、電子カメラ２６から映像
信号を入力され、またレンズユニット制御部４から焦点
距離情報を入力され、これらに基づいて、反射像の各点
に映る対象物までの距離を画像データとする距離画像を
生成する。生成された距離画像は出力部９へ出力され
る。

【００２４】中央制御部８は、レンズユニット制御部４
に対して出力する制御信号および画像処理部６に対して
出力する画像処理制御信号により、レンズユニット制御
部４および画像処理部６の動作を制御し、またレンズユ
ニット制御部４からの制御状態信号に基づいて、焦点可
変レンズユニット２４の制御可否を検知し、広角度距離
測定装置１０の全体の動作状態を監視する。

【００２５】次に、広角度距離測定装置１０の動作およ
び測定原理について説明する。図３は、電子カメラ２６
から出力される円錐鏡２０の反射像を示す。図におい
て、矩形の画像３２内に映る円形の部分が、円錐鏡２０
の反射像３４である。

【００２６】反射像３４上の任意の点Ｐが円錐鏡２０上
のどの点に対応するか、そしてその対応点での円錐鏡２
０の鏡面がどの方向を向いているかはそれぞれ既知であ
るので、点Ｐに映る対象物が円錐鏡２０に対してどの方
向に位置するかを特定することができる。すなわち、対
象物の方位角θは、反射像３４の中心点Ｏと点Ｐとを結
ぶ線分ＯＰの向きから特定され、また円錐鏡２０に対す
る対象物の相対的な高さ位置ないし仰角は、線分ＯＰの
長さＬに応じて決定される。

【００２７】いま、焦点可変レンズユニット２４の焦点
距離ξＦを、最小値から最大値まで変化させると共に、
その変化の過程における例えば５段階（３ｍ、５ｍ、１
０ｍ、２０ｍ、４０ｍ）の焦点距離ξＦのそれぞれにつ
いて、電子カメラ２６により反射像３４を撮影する。す
ると画像処理部６は、各焦点距離ξＦに対応する反射像
３４のそれぞれについて、ピントが合っている部分（合
焦領域）を検出すると共に、合焦領域内の点に対して、
そのときの焦点距離ξＦを、当該点に映る対象物の測定
距離ξΘとして決定する。

【００２８】そして画像処理部６は、図４及び図５に示
すように、このステップを、焦点可変レンズユニット２
４の焦点距離ξＦを最小値から最大値まで変化させなが
ら実行し、これにより、反射像３４内の全ての点につい
て、測定距離ξΘを求める。そして、反射像３４内の全
ての点についてその測定距離ξΘを対応づけて記憶し、
さらに、各点の測定距離ξΘに応じて表示方法を変化さ
せた１フレームの距離画像を生成する。表示方法の変化
は色彩におけるものであってもよく、また明度における
ものであってもよい。なお、図４において物体４４は合
焦領域５０に含まれているため、生成された距離画像に
はこの焦点距離において撮像された物体４４の反射像が
採用されるが、図５において物体４４は合焦領域５２に
含まれていないため、生成された距離画像にはこの焦点
距離において撮像された物体４４の反射像は採用されな
いことになる。

【００２９】再び図１において、移動物体検出装置３０
は、周知のパーソナルコンピュータから構成されてお
り、広角度距離測定装置１０から距離画像として入力さ
れる現在画像を、予め撮像されている基準画像と比較
し、その差分値に基づいて物体を検出して、その視野内
での位置および距離の情報を算出し、さらにこれらの情
報に基づき、後述するとおり混雑率を算出して、状況判
断装置４０に出力する。また状況判断装置４０からの要
求に応じて、検出された侵入物の大きさや形状などに係
る情報を状況判断装置４０に送信する。また移動物体検
出装置３０は、広角度距離測定装置１０に対して、その
動作を制御するための制御出力を行うと共に、広角度距
離測定装置１０の自己診断結果などの動作状況を状況判
断装置４０に送信する。

【００３０】状況判断装置４０は、周知のサーバコンピ
ュータから構成されており、移動物体検出装置３０から
入力される物体の位置および距離の情報に基づいて、そ
の物体がどのような動きベクトルを持っているかを検出
することにより、別の物体との衝突の可能性や、異常接
近・衝突の検出などを行う。また状況判断装置４０は、
上位の外部装置への通報の必要性の有無の判断などを行
い、これらの結果を通信装置５０に出力する。また状況
判断装置４０から移動物体検出装置３０へは、広角度距
離測定装置１０及び移動物体検出装置３０に対する制御
出力と、自己診断機能の動作・停止の指令信号を送信す
る。

【００３１】通信装置５０は、状況判断装置４０からの
物体の位置情報、混雑率情報と緊急度情報、および各装
置の自己診断結果などを、図示しない外部装置に出力す
る。外部装置には、駅員が保持する無線通信可能な駅員
端末、および列車の運行状態を制御する列車制御系があ
る。駅員端末は、緊急度情報に応じて表示画面への警報
表示を出力するように構成されている。列車制御系は、
緊急度情報に応じて連動装置や緊急停止信号機などに対
する制御出力を行い、列車の運行を制御する。

【００３２】以上のとおり構成された物体存在密度測定
システムにおける動作について、以下に説明する。

【００３３】図６は、移動物体検出装置３０において実
行される処理であって、混雑率の計算に関するものを示
す。この処理ルーチンは、移動物体検出装置３０に含ま
れる図示しないＣＰＵのクロック周波数に対応した所定
周期、あるいは予め所定値に設定された撮影時間ごとに
実行される。

【００３４】まず、予め広角度距離測定装置１０の視野
を上述のとおり焦点距離を異にして撮像して得られた距
離画像を、基準画像として読み込む（Ｓ２）。この基準
画像は、同じデータを常に使用してもよく、また、毎日
の起動時に更新したものや、例えば１時間おきに更新し
たものを使用してもよい。また、例えば照度や天候の変
化に応じて、あるいは目視による侵入物不存在確認後
に、マニュアル操作により撮像したものを使用してもよ
い。

【００３５】次に、広角度距離測定装置１０により、同
じ視野を、基準画像を撮像した際の複数の焦点距離に対
応する焦点距離で再度撮像して得られた距離画像を、現
在画像として入力する（Ｓ４）。

【００３６】次に、基準画像と現在画像との差分値を算
出する（Ｓ６）。

【００３７】次に、差分が存在する画素を残して他の画
素に係る画像データを消去し、これにより既存物を除去
して移動物体に係る画像データを抽出する（Ｓ８）。

【００３８】次に、高さプロファイルを算出する（Ｓ１
０）。この高さプロファイルは、広角度距離測定装置１
０によって得られる距離情報に基づいて作成されるもの
であり、具体的には、各物体までの水平方向の距離ｘ
（図８参照）と、物体の高さｄとを互いに関連づけたテ
ーブル形式のデータ列であるプロファイル配列として作
成される。物体までの距離ｘと高さｂとは、三角形の相
似を利用して算出される。すなわち、図８において、高
さｈに設定されているＯ点から、高さｄの物体の上端で
あるＡ点までの直線距離ａとその物体までの水平方向の
距離ｘ、ならびにＯ点からＡ点を見込む俯角と同一の俯
角に存在する地上のＢ点までの直線距離ｂと水平方向の
距離ｘ'の間には、ａ：ｂ＝ｘ：ｘ'、および（ｂ−
ａ）：ｂ＝ｄ：ｈの関係が成立する。これらの関係を利
用して、ｘ＝ａｘ'／ｂ、およびｄ＝（ｂ−ａ）ｈ／ｂ
の演算を行うことにより、Ｏ点に広角度距離測定装置１
０を設置した場合の物体までの水平方向の距離ｘと、物
体の高さｈとを導くことができる。このプロファイル配
列は、装置の解像度に応じた方位角θごとに、広角度距
離測定装置１０の全周囲に亘って作成される。

【００３９】この高さプロファイルの算出は、図７のル
ーチンに従って実行される。まず、画像内の方位角θを
初期化し（Ｓ２２）、また半径値を最小値に初期化する
（Ｓ２４）。また、距離画像内の現在の方位角θにおけ
る半径値をプロファイル配列に格納する（Ｓ２６）。次
に、先にステップＳ２において読み込まれている基準画
像から、半径値に対応する路面高距離、すなわち現在の
方位角θにおける路面上の距離ｘ'を読み出す（Ｓ２
８）。

【００４０】次に、上述の各数式に従って、実測距離ａ
に基づいて、物体の高さｄと水平方向の距離ｘとを算出
し（Ｓ３０）、その演算結果を、プロファイル配列に格
納する（Ｓ３２）。

【００４１】これらステップＳ２６ないしＳ３２の処理
は、距離画像内の半径値をインクリメント（Ｓ３８）し
ながら、半径値が最大値になるまで（Ｓ３４）繰り返し
実行され、ある方位角θについての処理が終了すると、
方位角θをインクリメント（Ｓ４０）しながら、方位角
θが最大値になるまで（Ｓ３６）繰り返し実行される。
このようにして、広角度距離測定装置１０の全周囲に亘
る高さプロファイルが算出される。

【００４２】再び図６において、次に、方位別の高さ情
報が計算される（Ｓ１２）。ここでは、高さプロファイ
ルから方形波への変換が、所定の閾値に基づいて実行さ
れ、高さｄが閾値と等しいかあるいは上回る場合には１
が、高さｄが閾値を下回る場合には０が、それぞれ近似
値として与えられる。その結果、図９における向かって
左側のように混雑している領域ではＤｕｔｙ比の高い方
形波が、また向かって右側のように空いている領域では
Ｄｕｔｙ比の低い方形波が、それぞれ得られることにな
る。

【００４３】次に、方位別の混雑率が計算される（Ｓ１
４）。ここでは、ある面積における物体の占める割合で
ある占有率を求め、この占有率を占有率重みによって補
正し、補正された占有率の平均値から混雑率を算出す
る。

【００４４】ここにいう占有率は、ある面積における物
体の占める割合であり、上記ステップＳ１２によって得
られた方形波（図１０（ｂ）参照）のＤｕｔｙ比に対応
する。一般に、俯角方向に測定する場合には、物体が遮
る地面・床面上の領域は、その物体が水平方向の遠方に
あるほど大きくなる。このため占有率も、物体が遠方に
あるほど高くなり、したがって、この占有率をそのまま
使用して混雑率を算出すると、たとえ物体が視野内に均
一に分布している場合であっても、遠方ほど混雑率が高
いという不適切な結果となる。そこで本実施形態では、
図１０（ｃ）のように、基準位置である広角度距離測定
装置１０の設置点からの距離が大きいほど小さい値をと
る占有率重みを用い、占有率重みを算出された占有率に
乗ずることにより、占有率を図１０（ｄ）のとおりに補
正する。そして、補正された占有率の所定距離ごとの平
均値をとることにより、混雑率（図１０（ｅ）参照）を
算出する。この混雑率の算出は、装置の解像度に応じた
方位角θごとに実行され、混雑率の算出が広角度距離測
定装置１０の全周囲について終了したことを条件に（Ｓ
１６）、本ルーチンを終了する。なお、算出された混雑
率は状況判断装置４０に出力される。

【００４５】状況判断装置４０では、上述のとおり、移
動物体検出装置３０から入力される物体の位置および距
離の情報に基づいて、その物体がどのような動きベクト
ルを持っているかを検出することによって、別の物体と
の衝突の可能性や、異常接近・衝突の検出などを行う。
また状況判断装置４０は、外部上位装置への通報の必要
性の有無の判断などを行い、これらの結果を通信装置５
０に出力する。また通信装置５０は、状況判断装置４０
からの物体の位置情報、混雑率情報と緊急度情報、およ
び各装置の自己診断結果などを、図示しない外部装置に
出力する。

【００４６】以上のとおり、本実施形態では、測定領域
内の複数の点について、基準位置である広角度距離測定
装置１０の設置点からの距離ａを示す距離情報を検出
し、この距離情報に基づいて、測定領域における物体の
存在密度を算出する。すなわち本実施形態では、距離情
報に基づいて物体の存在密度を算出するので、検出対象
となる物体の色彩に拘わらず、高精度の検出を実行でき
る。

【００４７】また、一般に、俯角方向に測定する場合に
は、物体が遮る地面・床面上の領域は、その物体が遠方
にあるほど大きくなるが、この点につき本実施形態で
は、算出される物体の存在密度が、基準位置からの距離
が大きいほど小さく重み付けされるので、物体が占有し
ている面積を正しく評価して存在密度の算出精度を向上
することができる。

【００４８】また、第１実施形態では、物体存在時にお
ける基準位置からの距離と所定の閾値との比較結果に基
づいて物体の存在密度を算出するので、物体の標準的な
大きさが既知の場合に、測定の高精度化と演算処理の単
純化を実現できる。

【００４９】なお、第１実施形態では、単一の閾値を用
いて物体の存在密度を算出したが、このような構成に代
えて、複数の閾値を用いることとしてもよい。すなわ
ち、この変形例では、図１１（ａ）に示すように、上記
第１実施形態における閾値に相当する大人閾値ＡＴ、子
供が存在するかを識別するための子供閾値ＣＴ、および
上限値ＵＬの３種類の閾値を用いる。そして取得された
距離画像における各画素についての高さｄを、これら大
人閾値ＡＴ、子供閾値ＣＴ、および上限値ＵＬと比較す
るものである。

【００５０】すなわち、この変形例では、移動物体検出
装置３０において、図１２に示すように、物体の高さが
子供閾値ＣＴを下回る領域を無人領域（Ｓ５４）、物体
の高さが子供閾値ＣＴ以上であって大人閾値ＡＴ未満で
ある領域を子供領域（Ｓ５２）、物体の高さが大人閾値
ＡＴ以上であって上限値ＵＬ未満である領域を大人領域
（Ｓ６０）、物体の高さが上限値ＵＬ以上である領域を
エラー領域（Ｓ６２）と判定する。

【００５１】さらに、大人領域に接して子供領域がある
場合には、子供は大人のそばにいる、もしくは、大人の
肩や腕・荷物など大人閾値ＡＴより低い高さにある部位
が子供領域として検出されている場合であるから、当該
子供領域の部分と大人領域の部分とを含めて一体の大人
領域と判定する（Ｓ４８）。また、子供領域が大人領域
およびエラー領域のいずれにも隣接しておらず（Ｓ４
８，Ｓ５０）、単独で存在する場合には、これを子供領
域と判定する（Ｓ５２）。これらの処理により、本来で
あれば図１２（ｂ）のとおり判定されるべき高さプロフ
ァイルは、図１２（ｃ）のとおりに補正される。

【００５２】このようにして各物体の属性が判別される
と、移動物体検出装置３０では、子供領域の物体、大人
領域の物体、および全ての物体のそれぞれについて、個
別に混雑率が算出される。

【００５３】しかして、この変形例によれば、互いに異
なる複数の閾値を用いて物体の属性を判別するので、物
体の存在密度を属性ごとに測定できる利点がある。

【００５４】なお、この変形例においては、上限値ＵＬ
を越える高さをもつ物体が検出された場合には、多くの
場合その物体の上端と広角度距離測定装置１０とが近接
するため、その物体によって非常に広い範囲の地面・床
面が遮られることになる。しかし、そのような物体はほ
とんどの場合人であり、その水平方向の幅は常識的なも
の（例えば、５０ｃｍ）である筈である。したがって、
上限値ＵＬを超える高さを持つ物体が検出された場合
に、この物体の水平方向の幅ｗを、広角度距離測定装置
１０に近い側から所定値（例えば、５０ｃｍ）に制限
し、この所定値の範囲内を高身長領域と判定すると共
に、所定値を越える領域（図１２（ｃ）においてハッチ
ングを施した領域）をエラー領域と判定して、混雑率を
判定する構成としてもよい。

【００５５】次に、第２実施形態について説明する。第
２実施形態は、上述した広角度距離測定装置１０に代え
て、レーザによるいわゆるＴＯＦ（Time Of Flight）測
距を利用した広角度距離測定装置１１０を用いたもので
ある。

【００５６】図１３において、第２実施形態に係る広角
度距離測定装置１１０は、光学系１０２、ミラー制御器
１０４、ミラー位相検出器１０５、増幅器１０６、発信
器１０７、位相比較器１０８、距離演算部１０９、方向
別距離情報生成処理部１１０、および出力部１１１を含
んで構成される。これら各部は、図示しない中央制御部
の制御により、互いに同期して動作する。

【００５７】光学系１０２は円錐鏡１２０、レンズ１２
２、ハーフミラー１２３、可動ミラー１２４、レーザダ
イオード１２５、およびフォトダイオード１２６を含ん
で構成される。

【００５８】円錐鏡１２０は、上記第１実施形態におけ
る円錐鏡２０と同様に、外側面を鏡面に構成され、その
中心軸の周り全方位からの光を中心軸方向に反射するこ
とができるものである。

【００５９】可動ミラー１２４は、レーザダイオード１
２５の光軸と円錐鏡１２０の中心軸との交点に配置され
る。ハーフミラー１２３はレーザダイオード１２５の光
路中に配置されており、レーザダイオード１２５からの
レーザ光を透過すると共に、可動ミラー１２４から入射
する円錐鏡１２０からのレーザ光を反射し、フォトダイ
オード１２６に供給する。

【００６０】可動ミラー１２４は、磁界中のコイルへの
通電によって生ずる電磁力を利用して２次元方向に動作
する光反射デバイスである。図１４に示すとおり、可動
ミラー１２４は、外周コイルが形成された枠体１３０ａ
の内側に、内周コイルが形成されたミラーパネル１３０
ｂを配置し、これら枠体１３０ａとミラーパネル１３０
ｂとを、互いに直交する方向に延設されたトーションバ
ー１３１によりそれぞれ揺動自在に保持してなる可動体
１３０を、永久磁石１３３による磁界中に配置したもの
である。ミラーパネル１３０ｂの内周コイルに電流ＩＡ
を流すと、磁界の成分ＢＡとの相互作用によって電流値
に応じた力ＦＡが生じ、ミラーパネル１３０ｂをトーシ
ョンバー１３１の復元力に釣り合う位置まで旋回させ
る。また枠体１３０ａの外周コイルに電流ＩＢを流す
と、磁界の成分ＢＢとの相互作用によって電流値に応じ
た力ＦＢが生じ、枠体１３０ａをトーションバー１３１
の復元力に釣り合う位置まで旋回させる。

【００６１】再び図１３において、ミラー制御器１０４
は、可動ミラー１２４に電流ＩＡ，ＩＢを供給すること
で可動ミラー１２４を制御する。ミラー位相検出器１０
５は、ミラー制御器１０４と同期して動作するものであ
り、可動ミラー１２４への給電がオフされた際の各コイ
ルの姿勢の復帰に伴う各コイルからの誘起起電力を検出
することで、給電がオフされる前の可動ミラー１２４の
旋回角度を２次元方向についてそれぞれ算出し、これを
フィードバック信号としてミラー制御器１０４に出力す
ると共に、方向情報として方向別距離情報生成処理部１
１０に出力する。

【００６２】発信器１０７は、レーザダイオード１２５
への給電によりこれを駆動する。増幅器１０６は、フォ
トダイオード１２６から出力される反射光信号を増幅し
て出力する。そして位相比較器１０８は、発信器１０７
の駆動信号と、増幅器１０６からの反射光信号との位相
差を演算して出力する。この位相差は、円錐鏡１２０か
ら物体までの距離に応じて異なるから、この位相差に基
づいて物体までの距離を算出できる（ＴＯＦ測距）。す
なわち距離演算部１０９は、入力された位相差に所定の
係数を乗じ、物体までの距離を演算して出力する。

【００６３】方向別距離情報生成処理部１１０は、ミラ
ー位相検出器１０５から入力される可動ミラー１２４の
２次元方向の旋回角度信号から、レーザ光の現在の照射
方向を円錐鏡１２０に対する相対的な方向情報として算
出すると共に、これと距離演算部から入力される距離と
を関連づけることで、方向別距離情報を生成し出力す
る。出力部１１１は、入力された方向別距離情報を、移
動物体検出装置３０に出力する。なお、第２実施形態に
おける移動物体検出装置３０、状況判断装置４０、およ
び通信装置５０は、その処理において異なるのみで機械
的構成は上記第１実施形態におけるものと同様であるた
め、その詳細な説明は省略する。

【００６４】第２実施形態の物体存在密度測定システム
における動作について、以下に説明する。

【００６５】図１５は、移動物体検出装置３０において
実行される処理であって、方位別の距離測定に関するも
のを示す。この処理ルーチンは、移動物体検出装置３０
に含まれる図示しないＣＰＵのクロック周波数に対応し
た所定周期、あるいは予め所定値に設定された検出時間
ごとに実行される。

【００６６】まず、可動ミラー１２４の方位角θを初期
化して可動ミラー１２４を初期位置（ホームポジショ
ン）にセットし（Ｓ７２）、また俯角値を最小値に初期
化する（Ｓ７４）。次に、上述のＴＯＦ測距を実行する
（Ｓ７６）。このＴＯＦ測距は、半径方向の距離ｘ'に
対応している俯角値をインクリメント（Ｓ８８）しなが
ら、俯角値が最大値になるまで（Ｓ７８）繰り返し実行
され、ある方位角θについての処理が終了すると、方位
角θをインクリメント（Ｓ９０）しながら、方位角θが
最大値になるまで（Ｓ８０）繰り返し実行される。

【００６７】このようにして得られた方位角・俯角別の
距離データは、所定の距離配列テーブルに格納され、こ
れにより方位角・俯角別距離配列が生成される（Ｓ８
２）。

【００６８】次に、この方位角・俯角別距離配列に対
し、円錐鏡１２０の母線の特性（例えば放物線）を示す
方程式を利用した演算が行われ、これにより方位角と俯
角とが、地面・床面上の位置座標系における水平方向の
方位と距離とに変換される（Ｓ８４）。

【００６９】そして、算出された水平方向の方位・距離
と、それぞれに対応する距離データとが互いに関連づけ
られて、テーブル形式のデータ列である方位別距離配列
に格納される（Ｓ８６）。以上が方位別の距離測定に係
る処理である。

【００７０】次に、このようにして取得された現在の方
位別の距離（以下、現在距離情報という）と、これと同
じ測定領域について予め取得されている無人時の方位別
の距離（以下、基準距離情報という）とに基づいて、移
動物体検出装置３０において高さプロファイルが計算さ
れる。すなわち、図１６において、まず、基準距離情報
を読み込む（Ｓ９２）。この基準距離情報は、同じデー
タを常に使用してもよく、また、毎日の起動時に更新し
たものや、例えば１時間おきに更新したものを使用して
もよい。次に、現在距離情報を読み込む（Ｓ９４）。

【００７１】次に、基準距離情報と現在距離情報との高
さ成分の差分値を算出する（Ｓ９６）。ここでは、基準
距離情報と現在距離情報とのそれぞれについて、円錐鏡
１２０からの距離値が高さに変換され、両者の差分値が
算出される。

【００７２】このステップＳ９６の処理は、半径方向の
距離ｘ'をインクリメント（Ｓ１０４）しながら、距離
ｘ'が最大値になるまで（Ｓ９８）繰り返し実行され、
ある方位角θについての処理が終了すると、方位角θを
インクリメント（Ｓ１０６）しながら、方位角θが最大
値になるまで（Ｓ１００）繰り返し実行される。

【００７３】算出された俯角別かつ方位角θ別の差分値
は、テーブル形式のデータ列であるプロファイル配列に
格納される（Ｓ１０２）。

【００７４】このようにして高さプロファイルが計算さ
れると、以後上記第１実施形態におけるステップＳ１２
ないしＳ１６と同様の処理が実行され、方位別の混雑率
が算出される。なお、算出された混雑率は状況判断装置
４０に出力される。

【００７５】以上のとおり、第２実施形態では、レーザ
によるいわゆるＴＯＦ測距（すなわち、供給する光と反
射する光との位相差に基づいて物体までの距離を算出す
る測距法）を利用する構成としたので、第１実施形態の
ように合焦距離に基づいて距離情報を取得する構成に比
して、より高精度な距離情報を取得することができる。

【００７６】なお、第２実施形態におけるレーザ光は可
視光のほか、赤外線などの不可視光であってもよいが、
可視光の場合には現在の測定位置を容易に視認できる利
点がある。

【００７７】ところで、第２実施形態のようにＴＯＦ測
距を利用する構成に加えて、円錐鏡からの入射光を撮像
して２次元画像を取得し、距離情報と画像情報とを重ね
合わせる構成としてもよい。このような変形例について
以下に説明する。

【００７８】図１７に示される変形例の広角度距離測定
装置２１０は、上記第２実施形態における広角度距離測
定装置１１０に、レンズ１４２、ＣＣＤ１４４、および
画像処理装置１４６を付加したものであり、円錐鏡１２
０からの入射光を撮像して２次元画像を取得し、方向別
距離情報生成処理部からの方向別距離情報に、２次元画
像の画像情報を重ね合わせ、融合情報として出力するも
のである。なお、この変形例における他の部材の構成
は、上記第２実施形態におけるものと同様であるため、
同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００７９】この変形例の広角度距離測定装置２１０で
は、方向別距離情報生成処理部１１０からの方向別距離
情報に基づき、図１６の処理と同様にして、物体につい
て高さプロファイルが計算される。また、円錐鏡１２０
からの入射光による光像がＣＣＤ１４４により撮像さ
れ、２次元画像として取得される。そして、計算された
高さプロファイルと、取得された２次元画像とが、画像
処理装置１４６により重ね合わせられ、具体的には、高
さプロファイルおよび２次元画像におけるそれぞれ対応
する地面・床面上の位置座標に基づいて、２次元画像中
の各画素と、その画素に対応する位置の高さ情報とが互
いに関連づけられて、出力部１１１から出力される。

【００８０】しかして、この変形例によれば、高さ情報
と２次元画像とが関連づけて出力されるので、２次元画
像を適宜の表示装置に表示させておき、その表示画面を
見ることでオペレータが物体の種類を直観的に特定する
ことができる。さらに、例えばマウス入力装置やタッチ
パネル装置のような指示入力手段を利用することによ
り、表示されている画面中の特定の物体（特に、例えば
動力式床洗浄装置やこれを操作する作業者のように、混
雑率の計算からは除外すべき物体）をオペレータが視認
してこれにマークする操作を、容易に行うことができ
る。

【００８１】次に、第３実施形態について説明する。上
述した第１及び第２実施形態および各変形例では、広角
度距離測定装置１０，１１０，２１０をそれぞれ単独で
用いる例について説明したが、第３実施形態は広角度距
離測定装置２１０を複数組み合わせて用いるものであ
る。

【００８２】図１８において符号２１０ａおよび２１０
ｂで示される広角度距離測定装置２１０は、プラットホ
ーム７０の上方の屋根部７１に下向きに設置される。各
広角度距離測定装置２１０の視野は、いずれも水平から
鉛直下方までの俯角方向であり、一の広角度距離測定装
置２１０の視野が他の装置の視野と互いに重複するよう
に設定される。なお広角度距離測定装置２１０は、売店
の屋根の上やプラットホーム上の広告看板の上、あるい
は専用の柱の上に設置してもよい。

【００８３】他方、図１９に示すように、列車８０の車
両８１（符号８１ａおよび８１ｂで示される）における
車室内の天井面には、符号２１０ｃないし２１０ｇで示
される広角度距離測定装置２１０が下向きに設置され
る。

【００８４】図２０に示すように、第１列車８０につい
て、多数の広角度距離測定装置２１０が設けられ、広角
度距離測定装置２１０のそれぞれに対応して、移動物体
検出装置３０が一つずつ設けられている。移動物体検出
装置３０のそれぞれは、第１列車８０について１つ備え
られた状況判断装置４０および列車無線通信装置１５０
に接続されている。列車側に設けられたこれら広角度距
離測定装置２１０、移動物体検出装置３０、状況判断装
置４０、および列車無線通信装置１５０は、列車内混雑
率検出系２００Ａを構成する。各列車８０の列車無線通
信装置１５０は、駅に備えられた列車無線駅端末１５２
と通信可能に設定されている。

【００８５】他方、第１プラットホーム（図２０におい
ては「第１ホーム」と記載）７０について、多数の広角
度距離測定装置２１０が設けられ、広角度距離測定装置
２１０のそれぞれに対応して、移動物体検出装置３０が
一つずつ設けられている。移動物体検出装置３０のそれ
ぞれは、当該プラットホーム７０について１つ備えられ
た状況判断装置４０に接続され、各プラットホーム７０
の状況判断装置４０は、当該駅について１つ備えられた
通信装置５０に接続されている。駅側に設けられたこれ
ら広角度距離測定装置２１０、移動物体検出装置３０、
状況判断装置４０、および通信装置５０は、駅混雑率検
出系２００Ｂを構成する。

【００８６】列車無線駅端末１５２、および各駅の通信
装置５０は、例えば列車運行指令室に備えられた情報集
約装置１５４に接続されている。情報集約装置１５４は
通信装置１５６に接続され、駅員端末１５８および広報
装置１６０に対して通信可能とされている。駅員端末１
５８は、各駅員が保持する無線通信可能な携帯情報端末
機であり、広報装置１６０は、プラットホーム７０およ
びコンコースに設けられている電光掲示板である。

【００８７】第３実施形態の動作について、以下に説明
する。列車側では、まず図２１に示すように、広角度距
離測定装置２１０のそれぞれについての混雑率情報が、
各移動物体検出装置３０から入力されると（Ｓ１１２な
いしＳ１１６）、状況判断装置４０では、これらの混雑
率情報を１車両について集計する（Ｓ１１８）。そして
図２２に示すように、各車両についての混雑率情報が入
力されると（Ｓ１２２ないしＳ１２６）、状況判断装置
４０では、これらの混雑率情報を１編成について集計し
（Ｓ１２８）、列車無線通信装置１５０に出力する。こ
の１編成ごとの混雑率情報は、列車無線駅端末１５２で
集計され、情報集約装置１５４に送信される。

【００８８】また駅側では、まず図２３に示すように、
広角度距離測定装置２１０のそれぞれについての混雑率
情報が、各移動物体検出装置３０から入力されると（Ｓ
１３２ないしＳ１３６）、状況判断装置４０では、これ
らの混雑率情報を各プラットホーム７０について集計す
る（Ｓ１３８）。そして、図２４に示すように、各プラ
ットホーム７０についての混雑率情報、およびコンコー
スについての混雑率情報が入力されると（Ｓ１４２ない
しＳ１４８）、状況判断装置４０では、これらの混雑率
情報を１駅について集計し（Ｓ１５０）、通信装置５０
に出力する（Ｓ１５２）。この１駅ごとの混雑率情報
は、通信装置５０により情報集約装置１５４に送信され
る。

【００８９】図２５に示すように、情報集約装置１５４
では、列車無線駅端末１５２および通信装置５０から受
信した混雑率情報、および図示しない列車運行管理装置
から受信する列車番号情報・編成情報・入線番線情報お
よびダイア情報を読み込み（Ｓ１６２ないしＳ１６
６）、これらの情報をテーブル形式のデータ列である混
雑率集約テーブルに格納する（Ｓ１６８）。

【００９０】次に情報集約装置１５４では、図２６に示
す処理により混雑率情報を出力する。まず、列車が所定
時間内に入線する見込みかを、列車運行管理装置からの
情報に基づいて判断し（Ｓ１７２）、所定時間内に入線
する見込みがない場合には該判断を繰り返す。所定時間
内に入線する場合には、その編成の列車についての混雑
率情報を、混雑率集約テーブルから読み出す（Ｓ１７
４）。読み出された混雑率情報は、各車両についての混
雑率情報に分解され（Ｓ１７６）、広報装置１６０およ
び駅員端末１５８に送信される（Ｓ１７８，Ｓ１８
０）。なお、この混雑率情報の出力処理は所定時間ごと
に繰り返して実行され、オペレータの終了指示入力（Ｓ
１８２）に応じて終了する。

【００９１】以上のとおり、第３実施形態では、広角度
距離測定装置２１０を複数組み合わせて使用し、これを
プラットホーム７０上の複数の点に、各編成の列車８０
に、および各車両８１にそれぞれ設置したので、プラッ
トホーム７０（図１８参照）における混雑率の高い領域
ｐと混雑率の低い領域ｑ、混雑している編成の列車８０
と混雑していない編成の列車８０、および各列車８０
（図１９参照）における混雑率の高い車両８１ａと混雑
率の低い車両８１ｂの分布を把握できる。

【００９２】また本実施形態では、プラットホーム７０
上の領域別および列車８０の編成別・車両別の混雑度情
報を、広報装置１６０および駅員端末１５８にそれぞれ
出力することとしたので、乗客が混雑度の高い編成の列
車や混雑度の高い車両を回避でき、また駅員が、混雑度
の高いプラットホーム７０や混雑度の高い車両８１ａの
停止位置にあたるプラットホーム７０上の領域への乗客
の入場を制限するなどの混雑緩和措置を採ることができ
る。

【００９３】なお、本発明は、臨時的・非恒常的に存在
する物体の存在密度が問題となりうるような各種の用途
に適用できる。本発明における測定領域はどのようにも
設定でき、例えばバスの車室内、道路、街頭の広場、あ
るいは建物内の通路に設定してもよい。

【００９４】また例えば、本発明における測定領域を駐
車場に設定し、物体を車両としてもよい。この場合に
は、広角度距離測定装置１０，１１０または２１０を街
路灯の上端や専用の支柱の上端などの高い位置に設置
し、空車時の距離情報と現在の距離情報との比較結果に
基づいて、駐車場における各駐車レーンの空き状況を検
出すると共に、その結果を空き駐車レーンの位置を示す
地図情報として、駐車場の入り口付近に設置された表示
盤に表示するように構成するのが好適である。この場合
には、広角度距離測定装置１０，１１０または２１０に
よって広い測定領域に係る車両の存在密度を測定できる
ので、各駐車レーンにループコイルを敷設して車両を電
磁誘導により検知する従来の方法に比して、設備を大幅
に単純化できる利点がある。

【００９５】また、上記各実施形態では、合焦する焦点
距離や、レーザ光による位相差を利用して距離情報を取
得する構成としたが、本発明における距離情報の取得方
法はこれらの方法に限らず従来公知の各種の測距手段に
よることができ、かかる構成も本発明の範疇に属するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係る物体存在密度測定システ
ムの全体構成を示すブロック図である。

【図２】 広角度距離測定装置の構成例を示すブロック
図である。

【図３】 広角度距離測定装置の測定原理を示す説明図
である。

【図４】 広角度距離測定装置の測定例を示す説明図で
ある。

【図５】 広角度距離測定装置の測定例を示す説明図で
ある。

【図６】 第１実施形態における移動物体検出装置によ
る混雑率の計算に係る処理を示すフロー図である。

【図７】 第１実施形態における移動物体検出装置によ
る高さプロファイルの計算に係る処理を示すフロー図で
ある。

【図８】 第１実施形態における広角度距離測定装置に
よる高さおよび水平方向距離の測定原理を示す説明図で
ある。

【図９】 第１実施形態における移動物体検出装置によ
る方形波への変換方法を示す説明図である。

【図１０】 （ａ）ないし（ｅ）は第１実施形態におけ
る移動物体検出装置による混雑率の算出方法を示す説明
図である。

【図１１】 （ａ）ないし（ｃ）は閾値を複数用いる変
形例による方形波への変換方法を示す説明図である。

【図１２】 閾値を複数用いる変形例による物体の属性
判別処理を示すフロー図である。

【図１３】 第２実施形態に係る広角度距離測定装置の
構成を示すブロック図である。

【図１４】 可動ミラーの動作原理を示す説明図であ
る。

【図１５】 第２実施形態における広角度距離測定装置
による測定処理を示すフロー図である。

【図１６】 第２実施形態における移動物体検出装置に
よる高さプロファイルの計算処理を示すフロー図であ
る。

【図１７】 第２実施形態の変形例に係る広角度距離測
定装置の構成を示すブロック図である。

【図１８】 第３実施形態における広角度距離測定装置
を配置したプラットホームを示す一部切欠した正面図で
ある。

【図１９】 第３実施形態における広角度距離測定装置
を配置した列車を示す一部切欠した正面図である。

【図２０】 第３実施形態に係る物体存在密度測定シス
テムの全体構成を示すブロック図である。

【図２１】 第３実施形態における移動物体検出装置に
よる１車両の混雑率集計処理を示すフロー図である。

【図２２】 第３実施形態における移動物体検出装置に
よる１編成の混雑率集計処理を示すフロー図である。

【図２３】 第３実施形態における移動物体検出装置に
よる１ホームの混雑率集計処理を示すフロー図である。

【図２４】 第３実施形態における移動物体検出装置に
よる駅ごとの混雑率集計処理を示すフロー図である。

【図２５】 第３実施形態における情報集約装置による
情報集約処理を示すフロー図である。

【図２６】 第３実施形態における情報集約装置による
混雑率情報出力処理を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０，１１０，２１０ 広角度距離測定装置、３０ 移
動物体検出装置、４０状況判断装置、５０ 通信装置、
７０ プラットホーム、８０ 列車、１５０列車無線通
信装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｓ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の測定領域内の複数の点について、
   基準位置からの距離を示す距離情報を検出する距離情報
   検出手段と、 前記距離情報検出手段により検出された距離情報に基づ
   いて、前記測定領域における物体の存在密度を算出する
   存在密度算出手段と、を備えてなる物体存在密度測定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の物体存在密度測定装置
   であって、 前記物体の存在密度に対し、前記基準位置からの距離が
   大きいほど小さく重み付けする補正処理手段を更に備え
   たことを特徴とする物体存在密度測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２の物体存在密度測定装
   置であって、 前記存在密度算出手段は、物体存在時における基準位置
   からの距離と、所定の閾値との比較結果に基づいて、前
   記存在密度を算出することを特徴とする物体存在密度測
   定装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の物体存在密度測定装置
   であって、 互いに異なる複数の前記閾値を用いて物体の属性を判別
   する属性判別手段を更に備えたことを特徴とする物体存
   在密度測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の物
   体存在密度測定装置であって、前記距離情報検出手段
   は、供給する光と反射する光との位相差に基づいて物体
   までの距離を検出することを特徴とする物体存在密度測
   定装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の物
   体存在密度測定装置であって、 前記測定領域が、列車駅のプラットホームに設定されて
   おり、前記物体が人であることを特徴とする物体存在密
   度測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の物
   体存在密度測定装置であって、 前記測定領域が、車室に設定されており、前記物体が人
   であることを特徴とする物体存在密度測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の物
   体存在密度測定装置であって、 前記測定領域が、街頭に設定されており、前記物体が人
   であることを特徴とする物体存在密度測定装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の物
   体存在密度測定装置であって、 前記測定領域が、通路に設定されており、前記物体が人
   であることを特徴とする物体存在密度測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    物体存在密度測定装置であって、 前記測定領域が、駐車場に設定されており、前記物体が
    車両であることを特徴とする物体存在密度測定装置。