JP2008186375A - 物体測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】
測定のためにコストや手間をかけず、移動物の形状及び速度等を測定する。
【解決手段】
地面と平行な面を照射する第１のレーザ測距装置および測定領域内を斜めに照射する第２のレーザ測距装置から測拒データを得て、それら測拒データを基に物体の３次元形状を測定する。物体の移動に伴い、第２のレーザ測拒装置から得られたデータを用いて物体の形状を計算し、第１のレーザ測距装置から得られたデータを用いて物体の位置および速度を計算する。また時間経過に伴う物体の形状に関するデータを用いて物体の表面形状を計算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体測定システムに係り、特に所定の領域内を移動する歩行者のような移動物の測定システム、物体情報の処理方法及びその処理のためのプログラムに関する。

商品の販売状況や消費者の商品嗜好を調べる場合、特定の場所、例えばスーパーマーケットにおける人の動きを把握することが重要である。また、遊園地やイベント広場で、人や乗り物等の物体の動きを調査することが必要となる場合がある。

従来、物体を検知し或いは物体の表面を測定する場合、レーザ測距装置を用いることが提唱されている。例えば、物体の表面形状を測定する技術として、特許文献１にはステレオカメラに焦点光源装置を付け、画像演算により物体形状を計算する技術が開示されている。また、特許文献２には、レーザ測距装置内部にレーザ光を３次元方向に走査する機構を組み込み、３次元スキャンを行うことで物体の表面形状を測定する技術が開示されている。また、特許文献３には、２台のレーザ測距装置を測定領域の高所に設置し、２面のレーザ照射面を平行にして地面に対してほぼ垂直に照射することによって、その計測面を通過する車両の速度と形状を計測する技術が開示されている。更に、特許文献４には、異なる高さにレーザ変位計を設置したアームで物体の周囲を測距する技術が開示されている。

特開２００１−１９４１２８号公報 特開２００２−１８１５３３号公報 特開２００１−３１９２９０号公報 特開平７−２６０４４０号公報

然るに、上記特許文献１の技術は、複雑な画像演算を行う必要があり、物体の３次元位置の計算に要するコストが高いという問題がある。また、焦点光源付ステレオカメラという特殊な装置を必要とし、外乱光の影響が強い実環境での適用は困難な場合が多い。また、視野角が狭いため、広範囲の計測には不向きである。

上記特許文献２の技術は、レーザ測距装置内部にレーザを３次元的に走査する機構を組み込むため、内部の構造が複雑化し、耐久性に問題がある。また、レーザ照射方向を複雑に稼動させるため１回のスキャンに時間がかかり、被測定物は測定領域にてスキャン完了までの一定時間、静止している必要がある。したがって、移動物を高速に計測することは困難である。

上記特許文献３の技術は、主に車両のような比較的水平方向に平たい物体を対象としていて、人物のように垂直方向に細長い物体に対して垂直方向に照射する場合、主に物体の上面すなわち人物の頭部の情報しか得られない点で問題がある。また、物体速度はレーザの計測断面に入る瞬間と出る瞬間でのみ計算しているが、計測断面を通過している途中で速度が変わったり、あるいは物体の進入方向が照射面に対して直交する方向では無かったりする場合、正確な物体形状の計算は困難である。

上記特許文献４の技術は、レーザ変位計を設置したアームで物体の周囲を測距する技術は、大規模な装置を用いる必要があるためコストが高い。また、測定はその回転するアームの内側で行う必要があるため、測定できる物体サイズに対してアームの大きさによる制限がある。

そこで、本発明の目的は、測定のためにコストや手間をかけず、レーザ測距装置を用いて測定領域内を移動する物体の情報を取得し、その物体の位置や３次元形状のデータを容易に得ることことにある。
また、本発明は、取得した物体の情報を利用して、指定された物体の３次元形状の表示を行うことにある。

本発明に係る物体測定システムは、レーザ測拒装置を用いて領域内に移動する物体を測定する物体測定システムであって、測定対象の領域にレーザ照射し、領域内に居る物体に関する位置情報に関する測距データを得るレーザ測距装置と、レーザ測拒装置から得られた測拒データに関するデータ処理を行う処理装置と、関連する情報を記憶する記憶手段と有し、
処理装置は、測拒データから個別の物体を検出して、物体ごとに固有の識別情報を付与し、物体ごとの位置データ及び形状データを求める第１の処理手段と、測拒データから物体の形状データを求め、物体の３次元情報を算出する第２の処理手段と、を有し、
記憶手段は、第１の処理手段によって処理された物体の識別情報に対応して、物体を測定した時刻及び位置データを記憶する第１記憶部と、第２の処理手段によって処理された物体の３次元情報を、物体の識別情報に対応して記憶する第２記憶部と、を有することを特徴とする物体測定システムとして構成される。

好ましい例では、地面と平行な面にレーザ光を照射する第１のレーザ測距装置と、領域内を斜めに照射する第２のレーザ測距装置を有し、前記第１及び第２の処理手段は、第２のレーザ測拒装置から得られたデータを用いて物体の形状を計算する。
また、好ましくは、前記第２記憶部に記憶される物体の３次元情報をアクセスすることができるアドレスを、物体の識別情報に対応して、前記第１記憶部に記憶し、物体の識別情報を指定することで、物体の３次元情報を取得できる。

本発明に係る物体情報の処理方法は、レーザ測拒装置を用いて領域内に移動する物体を測定して得られる物体の情報の処理方法であって、レーザ測距装置によって測定対象の領域にレーザ照射し、領域内に居る物体に関する位置情報に関する測距データを得るステップと、測拒データから個別の物体を検出して、物体ごとに固有の識別情報を付与し、物体ごとの位置データ及び形状データを求めるための計算機で実行される第１の処理ステップと、測拒データから物体の形状データを求め、物体の３次元情報を算出するための計算機で実行される第２の処理ステップと、第１の処理ステップによって処理された物体の識別情報に対応して、物体を測定した時刻、位置データ及び第２記憶部に記憶された物体の３次元情報をアクセスするためのアドレスを関連付けて第１記憶部に記憶する第１記憶ステップと、第２の処理ステップによって処理された物体の３次元情報を、物体の識別情報に対応して第２記憶部に記憶する第２記憶ステップと、を有することを特徴とする物体情報処理方法として構成される。

また、本発明に係るプログラムは、レーザ測拒装置を用いて領域内に移動する物体を測定して得られる物体の情報を処理するための計算機上で実行されるプログラムであって、レーザ測距装置によって測定対象の領域にレーザ照射して得られた、領域内に居る物体に関する位置情報に関する測距データから個別の物体を検出して、物体ごとに固有の識別情報を付与し、物体ごとの位置データ及び形状データを求めるための計算機で実行される第１の処理ステップと、測拒データから物体の形状データを求め、物体の３次元情報を算出するための計算機で実行される第２の処理ステップと、第１の処理ステップによって処理された物体の識別情報に対応して、物体を測定した時刻、位置データ及び第２記憶部に記憶された物体の３次元情報をアクセスするためのアドレスを関連付けて第１記憶部に記憶するステップと、第２の処理ステップによって処理された物体の３次元情報を、物体の識別情報に対応して第２記憶部に記憶する第２記憶ステップと、を計算機上で実行することを特徴とするプログラムとして構成される。

本発明によれば、レーザ測距装置を用いて測定領域にレーザを照射して測拒データを得て、測定領域内を移動する物体の位置及び３次元形状のデータを取得することができる。また、対象物に対してレーザを斜めに照射することで、物体の移動に伴って、物体の様々な高さの３次元形状データを取得することができる。また、取得した物体の情報を利用して物体の３次元形状を表示することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、一実施例による移動物測定システムの構成を示す。
このシステムは、測定領域Ｘとしてスーパーや遊園地の出入り口等の特定の領域を決めて、測定対象の移動物として歩行者を対象とする。測定領域Ｘ内を移動した歩行者の形状、大きさ、速度等を測定し、その情報を例えば市場調査用として利用するために、ＤＢに保存するシステムである。これにより、歩行者が何人連れであるか、子供か大人か、荷物を持っているか、カートを牽いているか等の情報を取得することが可能となる。

図示のように、このシステムは、測定領域Ｘを照射する２台のレーザ測距装置１１、１２と、これらレーザ測距装置１１，１２で検出された距離データを受信し、歩行者を含む移動物の３次元形状を計算する１台のＰＣ（パーソナルコンピュータ）により構成される。ＰＣ３は、移動物の表面形状や位置、移動速度を計算して記憶するための処理装置としてのＣＰＵ３１と、関係する種々のデータを記憶するデータベース（ＤＢ）３２と、表示装置３３及び入力装置３４を有する。

レーザ測距装置１（以下２台の装置１１，１２を総称する場合、単に１と表す）は、回転するレーザにより１つの平面を連続的に測距する装置である。例えば、レーザ測距装置１１は、測定面が床面から約１６cmの高さに設置され、レーザ測距装置１２は高さ２m程の高所から俯角θ（ピッチ角P_B）で斜め下方に照射面を傾けて設置される。
レーザ測距装置１はその前方１８０°の範囲を扇状に０．５°刻みで角度を変えながら物体までの距離を連続的に測定し、移動物までの距離データとその角度番号を含む情報をＰＣ３へ送信する。距離データは、式（１）のように、１８０°の範囲を０．５°で刻んだ角度と、その角度の前方までの距離をセンチ単位で並べたデータの組として構成される。

１スキャンのデータは１回のレーザの回転により得られた距離値のデータ列であり、毎秒数十フレームの距離データがＰＣ３へ送信される。

計測範囲はレーザ測距装置１１を原点（ｘｙｚ座標の(０、０、０)）とした共通座標系Ｗ（x_w、 y_w、 z_w）を定義し、その座標系におけるレーザ測距装置１１の位置（x_Ａ、 y_Ａ、 z_Ａ）、姿勢（ロール角R_Ａ、ピッチ角P_Ａ、方位角Y_Ａ）およびレーザ測距装置１２の位置（x_B、 y_B、 z_B）、姿勢（ロール角R_B、ピッチ角P_B、方位角Y_B）を予め求めておく。ここでロール角とは、レーザ正面に対して垂直な軸に対する回転角、ピッチ角とはレーザ真横に対して垂直な軸に対する回転角、方位角とはレーザ真上に対して垂直な軸に対する回転角である。また、レーザ測距装置１２の計測範囲は、レーザ測距装置１１の測定範囲に含まれるように設置する。レーザ測距装置１１、１２により測定される範囲を測定領域と呼び、この領域内に入る歩行者を測定対象とする。

図２は、測定領域に歩行者２０が入ってきた際に、レーザ測距装置１１，１２の１回分のスキャンによって得られるデータの例を示したものである。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれレーザ測距装置１１，１２から得られたデータを示す。

レーザ測距装置１１から照射されるレーザ光は、常に歩行者の足首付近に当たる。そのため、（Ａ）のように歩行者２０の両足の前面から円弧状のレーザポイントのデータとなり、歩行者が測定領域内のどの位置に居るかが分かる。
また、（Ｂ）のように、レーザ測距装置１２からのレーザ光が歩行者に照射する高さは、レーザ測距装置１２と歩行者との間の距離に応じて変化する。歩行者がレーザ測距装置１２から遠方にいる時は、歩行者の低い位置にレーザ光が当たり、歩行者がレーザ測距装置１２に近づくにつれて歩行者の高い位置にレーザ光が当たる。

図３（Ａ）に示すように、歩行者２０が測定領域内を右から左方向へ移動するにつれて、レーザ測拒装置１２からのレーザ光によって足元から頭まで照射され、歩行者の表面形状に関する複数の３次元座標データを得ることができる。例えば、レーザ光のスキャンタイミングをｔ１〜ｔ６とすると、（Ｂ）に示すように、歩行者に対する複数の３次元座標としてその表面形状データＣ１〜Ｃ６を得ることができる。このように収集した多数の３次元座標データを処理して表示装置３３に表示すると、図３（Ｃ）に示すように、ある歩行者の全体の表面形状を表示することができる。本システムはこのような原理に基づき歩行者の表面形状を取得して表示する。なお、図３は説明上Ｃ１〜Ｃ６の６つの表面形状データであるが、レーザ光のスキャン数を増やせば、歩行者（移動物）の概観を十分に認識できる程度の３次元表示が可能である。

図８〜図１０を参照して、ＤＢ３２内に形成される具体的なＤＢの構成について説明する。
図８は、３次元座標管理ＤＢ８００の構成を示す。
３次元座標管理ＤＢ８００は、物体（歩行者）の３次元形状を把握するために、測定された３次元座標データを物体ごとに管理する。測定領域に入場して来た歩行者を識別するために、歩行者ごとに物体ＩＤが付与され、その物体ＩＤごとにその物体のポイントおよびポイントに対応した３次元座標を記憶する。ポイントＮｏとは、１つの点ごとに付与された通し番号である。
例えば、８０１は物体ＩＤ：００００１の３次元座標を記憶し、８０２，８０３は、それぞれ物体ＩＤ：００００２、００００３の３次元座標を記憶するが如きである。

図９は、物体ＩＤ管理ＤＢ９００の構成を示す。
物体ＤＩ管理ＤＢ９００は、それぞれの歩行者の移動時刻と、形状データとの対応を管理するためのＤＢであり、物体ＩＤに対応して、測定領域Ｘへの進入時刻、退出時刻、及び当該物体の３次元座標データのアドレスを記憶する。このアドレスによって３次元座標管理ＤＢ８００から物体ＩＤに対応した３次元座標データを読み出すことができる。

図１０は、物体位置ＤＢ１００の構成を示す。
物体位置ＤＢ１００は、歩行者の移動を管理するものであり、物体ＩＤに対応して重心座標ｇ１を記憶する。同じ歩行者と認識をしている場合には、その度に重心座標ｇ１が更新され、一方、新たな歩行者と認識をした場合には、その歩行者に対して新たな物体ＩＤが付与され、重心座標ｇ１が記憶される。

本発明に係る物体測定システムの一連の処理は、ＰＣ３のＣＰＵ３１でプログラムを実行することで実現する。
このシステムにおける全体の処理について述べると、図１４に示すように、まず、測定場所の背景データを取得し（Ｓ１４０１）、その後、測定場所に入場して来る移動物の表面形状データ（３次元形状データ）を取得する（Ｓ１４０２）。移動物の表面形状データが蓄積されると、その後、移動物の表示処理を行う（Ｓ１４０３）。なお、表面形状データの取得処理については、図４を参照し、また表示処理については図１５を参照してそれぞれ後述する。

ここで、背景データの取得処理（Ｓ１４０１）について述べる。本システムが起動されると、まず歩行者の測定を行う前の処理として測定場所の背景データを取得する。例えば、レーザ測距装置１から歩行者の居ない測定場所全体を照射して、背景となる壁や柱等の動かない物体に関するデータ（背景データ）を取得する。レーザ測距装置１で取得された距離データをＰＣ３のＤＢ３２に順次記憶しておき、距離データの角度ごとに距離値のヒストグラムを計算すると、動かない物体に当たり続けたレーザポイントは最頻値を取るので、その最頻値が背景データとなる（図５（Ｂ）参照）。
なお、取得された背景データは、式（１）に示した距離データと同様に、背景までの角度と距離を順に並べた形式でＤＢ３２に記憶される。

次に、図４を参照して、３次元形状データの取得処理について説明する。
以下の処理は、ＰＣ３のＣＰＵ３１でプログラムを実行することで行われる。
まず、物体ＩＤを‘０’にする（Ｓ０）。物体ＩＤは、検知された物体が同一であることを識別するための情報であり、測定領域に新たな歩行者が入って来たと認識される度に新たな物体ＩＤが付与される。
次に、ＰＣ３はレーザ測距装置１１、１２それぞれの距離データを受信可能になるまで待機し（Ｓ１）、受信可能になると２つの距離データを受信する（Ｓ２）。受信された距離データはそれぞれ背景データと比較して、歩行者などの移動物にレーザ光が当たったデータのみを算出する（Ｓ３）。
すなわち、図５に示すように、レーザ測距装置１が検知する距離データ（Ａ）には、測定領域における壁５３や柱等の背景データ５１と歩行者のデータ５２が混在する。ＰＣ３のＣＰＵ３１は、受信した距離データから背景データ５１を差分計算すると、背景データ５１が削除されて歩行者のデータのみが残った移動物データＣn（図３）を求める。測定領域内に歩行者が居る場合には移動物データＣｎのデータは１つ以上残り、測定領域内に歩行者が居ない場合には距離データと背景データが等しくなり背景差分は残らないことになる。

次に、（Ｓ１）で得られた移動物データＣを、その角度と距離の極座標系から平面座標系（X、Y）に変換し、さらにレーザ測距装置１の位置（x_Ａ、 y_Ａ、 z_Ａ）、姿勢
（R_Ａ、 P_Ａ、 Y_Ａ）から共通座標系Ｗにおける３次元座標（x、 y、 z）に変換する(Ｓ４)。以下にその変換式（式２）を示す。

ここで、αは背景差分が示すそれぞれの角度、rは角度が示す距離であり、この変換式は、レーザ測距装置１２に対しても同様に、レーザ測拒装置１１の位置（x_Ａ、 y_Ａ、 z_Ａ）、姿勢（R_Ａ、 P_Ａ、 Y_Ａ）をレーザ測拒装置１２の位置（x_Ｂ、 y_Ｂ、 z_Ｂ）、姿勢（R_Ｂ、 P_Ｂ、 Y_Ｂ）に置き換えたものを使用する。以後、スキャン１回分の移動物データＣを共通座標系Ｗにおける座標（x、 y、 z）に変換した後の座標データ郡を、それぞれ位置データ、形状データと呼ぶ。
この時、形状データの有無より歩行者が存在しているかを判定する（Ｓ５）。判定の結果、形状データが存在しない場合には（Ｓ５：No）、ＣＰＵ３１は再び次の距離データが送られてくるのを待つ。

一方、例えばレーザ測距装置１２から得られた形状データに移動物が存在している場合には、ＣＰＵ３１は位置データのクラスタリング処理を行う(Ｓ６)。クラスタリングとは、レーザポイント群のうち一定距離以内に存在するレーザポイント同士を、同一物体として１つの組（クラスタ）にする処理である。これを再帰的に行うことで同一の歩行者の足２本による位置データを同一人物として１つに纏め、一定距離以上にある別の歩行者と区別する。

クラスタリングを行った後、１つのクラスタに含まれる全てのポイントの重心座標ｇ１を求める（Ｓ７）。ここでクラスタの重心として１つの座標を決定し、歩行者の居る位置とする。
全てのクラスタの重心座標を求めた後、各クラスタの重心に関して物体位置ＤＢ１００を検索することで、それぞれがある一定距離以下（例えば１５ｃｍ以下）である重心座標ｇ１のクラスタに対して、物体位置ＤＢ９００を検索して関連する物体ＩＤを得る（Ｓ８）。

これにより、関連付けられる物体ＩＤが存在し、同一人物と判定された場合は（Ｓ９）、前回のスキャンからの経過時間および重心の移動距離により移動ベクトルを求め（Ｓ１０）、物体位置ＤＢ１００の対応する物体ＩＤの重心をステップＳ７で求めた重心座標ｇ１を更新する。（Ｓ１１）
形状データについても同様に、ステップＳ７で求めた重心座標ｇ１を開始点としたクラスタリングを行い、位置データにより検出された歩行者の、レーザ測距装置１より測定された物体の表面形状を求める（Ｓ１２）。

図７の（B´）に示すように、ステップＳ７で求めた重心座標ｇ１を原点とするローカル座標系Lを定義して、ステップＳ１１で同一人物と関連付けられた座標群とステップＳ１１で求めた移動ベクトルｖの方向をy軸の正の向きに回転した座標に変換する（Ｓ１３）。この変換は、以下の式(３)を用いて計算される。

変換前の共通座標系で示されたステップＳ１１の形状データにおける座標を（x_Ｗ, y_Ｗ, z_Ｗ）、ステップＳ７で求めたクラスタの重心座標を（ｘg，ｙg，ｚg）、ステップＳ１０の移動ベクトルと共通座標系Ｗにおけるx_Ｗ軸との成す角をφとすると、ローカル座標系Lへ投影した座標（ｘ′，ｙ′，ｚ′）は、式（３）より求める。

この変換後の座標を、物体形状の３次元座標データとして物体ＩＤごとにそれぞれ３次元座標管理ＤＢ８００に追加して登録する(Ｓ１４)。
一方、ステップＳ９において同一人物と判定されるクラスタが見つからなかった場合には（Ｓ９：No）には、新たな歩行者が入って来たと判断して、その歩行者に対して新たな物体ＩＤ（最新の物体ＩＤに‘１’を加えて）を作成し（Ｓ９１）、上記ステップＳ７で求めた重心座標ｇ１を、物体位置ＤＢ１００に新たに追加して登録する（Ｓ９２）。このとき、図９の物体ＩＤ管理ＤＢ９００には、新規の物体ＩＤと進入時刻の欄に現在時刻が登録される（Ｓ９３）。

全てのクラスタの重心座標ｇ１に対して物体位置ＤＢ１００を検索して、物体ＩＤの関連付けを検索し（Ｓ１５）、その結果、何れのクラスタにも関連付けなかった物体ＩＤのクラスタは、物体位置ＤＢ１００より物体ＩＤが破棄される。また、物体ＩＤ管理ＤＢ９００の退出時刻の欄に現在時刻を登録し、３次元座標管理ＤＢ８００の3次元座標データへアクセスするためのアドレスを物体ＩＤ管理ＤＢ９００のアドレス欄に登録する（Ｓ１６）。

以上のように、ステップ１〜ステップ１６の処理を実行することで、測定領域内Ｘに到来する歩行者ごとの３次元形状を３次元座標管理ＤＢ９００に記録することができ、一連の処理を終了する。

ここで、上記ステップＳ６〜ステップＳ１３の処理についてより具体例に説明する。
図６に示すように水平に照射したレーザ測距装置１１から得られたレーザデータに移動物が存在する場合（すなわち、図５の（Ｃ）背景差分において差分データがある場合）、データの背景差分を得た後のレーザポイントをクラスタリングし（Ｓ６）、クラスタに含まれるポイントの重心座標を求める。ここで、時刻t１のクラスタの重心座標をg１とし、その座標を時刻t１における歩行者の位置とする。

次に、時刻t２においても同様にクラスタリングを行ってクラスタの重心座標g２を求め、時刻t１における歩行者の位置g１から一定の範囲内に存在する歩行者を同一人物と判断し（Ｓ９）、t1,t2時刻間の重心座標の差から移動ベクトルv１を求める（Ｓ１０）。

次に、図７に示すように時刻t２におけるレーザ測距装置１２から得られたデータにおいて、上記の処理で計算した歩行者の重心座標g２から閾値以内に存在するレーザレーザポイントをクラスタリングする（Ｓ１２）。さらに、重心座標g２を原点（０、 ０、 ０）としたローカル座標系Lを定義し、ステップＳ１２でクラスタリングした座標列を、移動ベクトルv１をy軸の正の向きに回転し、このローカル座標系Lに投影して変換する（Ｓ１３）。

また、次の時刻t３においても、同様にレーザ測距装置１１から物体の重心座標g３および移動ベクトルv２を求めることによって、重心座標g３を中心としたローカル座標系Lを更新する。上述と同様に、時刻t３におけるレーザ測距装置１２から得られたレーザデータを、式(３)を用いてローカル座標系Lに投影して変換する。
このように、ローカル座標系Lに投影した歩行者の表面形状データを、３次元座標管理ＤＢ８００に物体ＩＤごとに逐次記憶する。

次に、図１５を参照して、本システムにおける物体の形状の表示処理（Ｓ４００３）について説明する。以下の処理は、ＰＣ３のＣＰＵ３１でプログラムを実行することで行われる。
移動物の測定が終了した後、ＰＣ１１の入力装置３４を操作して表示装置３３に物体形状表示の初期画面を表示する（Ｓ１５０１）。この画面は、図１６に示すように（図１６は検索結果を示す画面であるが）、「検索区間」の入力欄１６０１を備える。操作者はこの入力欄１６０１に、検索すべき時刻の範囲を入力して検索ボタンを押す。

ＣＰＵ３１は、検索ボタンの押下により検索操作が行われたと判断すると（Ｓ１５０２）、検索区間のデータを受け付ける。検索区間のデータが受け付けられると、ＣＰＵ３１はそのデータが正しいかを判断する（Ｓ１５０３）。この判定は、入力値の書式が正しいか否かをチェックすることである。その判定の結果が正しい場合、物体ＩＤ管理ＤＢ９００を検索して、指定された検索区間に測定領域に進入した物体の物体ＩＤ、進入時刻、退出時刻、３次元座標データのアドレスを得る（Ｓ１５０４）。そして、表示装置３３の画面に、検索結果の物体ＩＤと、物体ＩＤの測定領域への進入時刻、退出時刻を表示する（Ｓ１５０５）。

図１６に示すように、例えば検索区間１６０１として、２００６/０４/１２、１３時０２分００秒〜１３時０５分００秒の区間が指定されて物体ＩＤ管理ＤＢ９００（図９）を検索した結果、３つの物体ＩＤ（００００３、００００４、００００５）がヒットして、その検索結果１６０２が表示される。
ここで、検索区間において何の物体も測定領域に進入しておらず、物体ＩＤがヒットしない場合は、再度、初期画面に戻り「検索区間」の入力と検索ボタンの押下を待機することになる（Ｓ１５０６）。

一方、１つ以上の物体ＩＤがヒットした場合は、操作者は検索結果１６０２よりカーソル１６０３を移動させて、目的の物体ＩＤを選択する。ＣＰＵ３１は、ある物体ＩＤ（‘００００５’）が選択されたことを検知すると（Ｓ１５０７）、その物体ＩＤに関連するアドレスで３次元座標管理ＤＢ８００をアクセスして、対応する３次元座標データを読み込む（Ｓ１５０８）。図１７に、読み込まれた３次元座標データの例を示す。
ＣＰＵ３１は、３次元座標データを読み込むと、そのデータを基に３次元の散布図を作成して、物体（人）の形状を示す画面を表示する（Ｓ１５０９）。図１７に、その表示例を示す。

３次元座標データを用いて物体の形状を示す画面を作成する処理は、既存のプログラムを用いることで実現できる（Ｓ１５０９）。
図１８は物体形状の表示例を示す。画面には、表示している物体の物体ＩＤ、測定領域への進入時刻、退出時刻といった物体の情報表示１８０１、及び３次元の物体の表示１８０２が含まれる。また、画面上には、物体の表示を中止し初期画面に戻り検索をやり直す「再検索ボタン」１８０３、システムを終了させる「終了ボタン」１８０４が用意されている。

ここで、物体形状の表示処理（ステップＳ１５０９〜１５１３）に関しては、種々変形して表示することができる。この物体形状の表示は、図１８に示すように、３次元処理されたものであるが、利用者が入力装置３４を操作することで、３次元図形を適宜、回転（Ｓ１５１０、Ｓ１５１１）、拡大や縮小（Ｓ１５１２、Ｓ１５１３）することができ、表示の視点を変更することが可能である。例えば、図１９は、図１８の表示を「左９０度回転」した場合の表示例であり、この視点において、物体の左側の形状を表示することができる。

このように、ある時間に測定領域内に入場した物体を検索して表示すること、及び表示形状の回転や、拡大、縮小をすることにより、物体の形状を分析することができる。また、「再検索ボタン」１８０３を操作することで物体の表示を中止し、初期画面に戻って検索をやり直すことや（１５１４）、「終了ボタン」１８０４を操作することでシステムを終了させることもできる（１５１５）。

次に、図１２及び図１３を参照して、他の例について説明する。
図１２は、図１におけるレーザ測距装置１２を地面に設置し、測定面を斜め上方に向けて測定を行う構成である。このように設置することで、レーザ測距装置１２を高所に設置する必要が無くなり、設置作業やメンテナンスが容易となる。
また、図１３のように、更にレーザ測距装置１３を別の位置に配置して、３台以上のレーザ測距装置１３を用いて測距することで、多くの物体の３次元情報及び位置情報を得ることができる。レーザ測距装置１３を追加することにより、歩行者がレーザ測距装置１２に対して正面へ移動する場合、歩行者の前面だけでなく、レーザ測距装置１３によって歩行者の後面の形状も得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されず、種々変形して実施し得る。
例えば、上記の例は、人の３次元形状を取得するものであるが、他の例によれば、測定対象の移動物として人物に限定されず、車両や動物といった任意の物体に対する測距が可能である。また、測定領域に複数の物体が存在する場合でも、同時に個々の物体の３次元形状を測距することが可能である。

また、図８〜図１０に示したＤＢの構成は一例であり、これに限定されない。また、上記実施例において使用された用語は一例であり、上記表現に限定されない。例えば、ＰＣは、要するに計算機あるいは計算手段であれば良い。ＤＢは表現上、テーブルあるいは記憶領域、記憶手段と言っても良い。また、上記の実施例では、説明上、３つのＤＢ８００〜１００を有しているが、物体ＩＤによって関連付けられている限りにおいてこれらは２つに纏めてもよいし、或いは４つ以上のＤＢに分割して構成するようにしもよい。
また、移動物の表示処理はＰＣ３による処理に限らず、他のサーバやＰＣで行ってもよい。この場合、それらの装置から関連するＤＢ８００、９００がアクセスできることは勿論である。
また、この表示処理はいつの時点で行ってもよい。例えば、１日のイベントが終了した後、夜間に行ってもよい。

以上のように、本実施例によれば、対象物に対してレーザを斜めに照射するので、物体の移動に伴い、斜めに照射したレーザ光が物体の側面の様々な高さに射たる。このため、３次元スキャン方式のようにレーザ照射方向を複雑に移動させる必要がなく、装置内部の稼動部が単純で壊れにくい。そのため、１回のスキャンに要する時間が短く、高速に物体の３次元形状を取得できる。

さらに、斜めにレーザを照射することで、人物のように垂直方向に細長い物体に対して全身の形状を取得することができる。また、水平照射により物体の位置および速度を計算し、それらの情報を基に斜め照射により得られた物体側面の形状を適切に座標変換することによって、速度や移動方向に依存しない正確な３次元形状を取得する。
このシステムは少なくとも２台のレーザ測距装置により計測が可能なので、小規模で単純かつ安価にシステムを構築できる。また、レーザの照射角度や設置する位置を変更するだけで物体サイズに対して柔軟に対応可能である。

また、物体の３次元形状より簡便かつ高速に情報から物体の幅や高さ等の情報も得ることができるようになる。これにより、形状にこれら情報を加えた応用アプリケーションが考えられる。例えば、形状や速度から人物の年齢や性別を推測することも可能となる。

一実施例における移動物測定システムの構成例を示す図、 測定領域内を移動する歩行者から得られるデータの概要を示す図、 歩行者が測定領域を移動する際にレーザ測距装置から時系列で得られる３次元形状データの様子を概念的に示す図、 移動物測定システムにおける３次元形状データを取得するための処理動作を示すフローチャート図、 測定領域における距離データ及び背景データの関係を示す概念図、 レーザ測距装置１１から得られたデータからローカル座標系に変換する処理を示す図、 レーザ測距装置１２から得られたデータからローカル座標系に変換する処理を示す図、 ３次元座標管理ＤＢ８００の記憶フォーマットを示す図、 物体ＩＤ管理ＤＢ９００の記憶フォーマットを示す図、 物体位置ＤＢ１００の記憶フォーマットを示す図、 測定領域におけるレーザ測拒装置１１と歩行者の足元の様子を示す概念図、 図１におけるレーザ測距装置の配置の変形例を示す図、 図１におけるレーザ測距装置の配置の変形例を示す図、 移動物測定システムにおける全体の処理動作を示すフローチャート図、 移動物測定システムにおける移動物の表示処理動作を示すフローチャート図、 物体ＩＤ管理ＤＢ９００の検索結果の表示例を示す図、 ３次元座標管理ＤＢ８００内のデータ構成例を示す図、 ３次元処理された物体形状の表示例を示す図、 表示物体を左９０度回転した場合の表示例を示す図。

符号の説明

Ｘ：測定領域 １、１１、１２：レーザ測距装置 ３：ＰＣ ３１：ＣＰＵ ３２：ＤＢ ３３：表示装置 ３４：入力装置 ８００：３次元座標管理ＤＢ ９００：物体ＩＤ管理ＤＢ １００：物体位置ＤＢ

Claims (8)

1. レーザ測拒装置を用いて領域内に移動する物体を測定する物体測定システムであって、測定対象の該領域にレーザ照射し、該領域内に居る物体に関する位置情報に関する測距データを得るレーザ測距装置と、該レーザ測拒装置から得られた該測拒データに関するデータ処理を行う処理装置と、関連する情報を記憶する記憶手段と有し、
   該処理装置は、該測拒データから個別の物体を検出して、該物体ごとに固有の識別情報を付与し、物体ごとの位置データ及び形状データを求める第１の処理手段と、
   該測拒データから物体の形状データを求め、該物体の３次元情報を算出する第２の処理手段と、を有し、
   該記憶手段は、該第１の処理手段によって処理された該物体の識別情報に対応して、該物体を測定した時刻及び位置データを記憶する第１記憶部と、該第２の処理手段によって処理された該物体の３次元情報を、該物体の識別情報に対応して記憶する第２記憶部と、を有することを特徴とする物体測定システム。
2. 地面と平行な面にレーザ光を照射する第１のレーザ測距装置と、該領域内を斜めに照射する第２のレーザ測距装置を有し、
   前記第１及び第２の処理手段は、該第２のレーザ測拒装置から得られたデータを用いて物体の形状を計算することを特徴とする請求項１の物体測定システム。
3. 前記第２記憶部に記憶される物体の３次元情報をアクセスすることができるアドレスを、該物体の識別情報に対応して、前記第１記憶部に記憶し、該物体の識別情報を指定することで、該物体の３次元情報を取得できることを特徴とする請求項１又は２の物体測定システム。
4. 前記第１の処理手段は、該測拒データから、式（２）の式を用いて物体の位置データ及び形状データを算出し、
   前記第２の処理手段は、式（３）を用いて物体の３次元座標を算出することを特徴する請求項１乃至３のいずれかの物体測定システム。
   

   

   
5. レーザ測拒装置を用いて領域内に移動する物体を測定して得られる物体の情報の処理方法であって、
   レーザ測距装置によって測定対象の該領域にレーザ照射し、該領域内に居る物体に関する位置情報に関する測距データを得るステップと、
   該測拒データから個別の物体を検出して、該物体ごとに固有の識別情報を付与し、物体ごとの位置データ及び形状データを求めるための計算機で実行される第１の処理ステップと、
   該測拒データから物体の形状データを求め、該物体の３次元情報を算出するための計算機で実行される第２の処理ステップと、
   該第１の処理ステップによって処理された該物体の識別情報に対応して、該物体を測定した時刻、位置データ及び第２記憶部に記憶された物体の３次元情報をアクセスするためのアドレスを関連付けて第１記憶部に記憶する第１記憶ステップと、
   該第２の処理ステップによって処理された該物体の３次元情報を、該物体の識別情報に対応して第２記憶部に記憶する第２記憶ステップと、を有することを特徴とする物体情報処理方法。
6. 更に、入力装置の操作によって該物体の識別情報を指定して、該識別情報に関連する該アドレスによって前記第２記憶部をアクセスして該当する３次元情報を得て、該３次元情報について描画処理して表示装置に表示することを特徴とする請求項５の物体情報処理方法。
7. 更に、入力装置の操作によって検索すべき対象の時間帯を指定するステップと、該第１記憶部を検索して指定された時間帯に該当する物体の識別情報を得るステップと、得られた物体の識別情報に関する情報を表示装置に表示するステップと、表示装置に表示された該識別情報のうち、該入力装置の操作によって指定された該物体の識別情報に対応する該アドレスによって前記第２記憶部をアクセスして該当する３次元情報を得るステップと、得られた該３次元情報について描画処理して表示装置に表示するステップと、を有することを特徴とする請求項５又は６の物体情報処理方法。
8. レーザ測拒装置を用いて領域内に移動する物体を測定して得られる物体の情報を処理するための計算機上で実行されるプログラムであって、
   レーザ測距装置によって測定対象の該領域にレーザ照射して得られた、該領域内に居る物体に関する位置情報に関する測距データから個別の物体を検出して、該物体ごとに固有の識別情報を付与し、物体ごとの位置データ及び形状データを求めるための計算機で実行される第１の処理ステップと、
   該測拒データから物体の形状データを求め、該物体の３次元情報を算出するための計算機で実行される第２の処理ステップと、
   該第１の処理ステップによって処理された該物体の識別情報に対応して、該物体を測定した時刻、位置データ及び第２記憶部に記憶された物体の３次元情報をアクセスするためのアドレスを関連付けて第１記憶部に記憶するステップと、
   該第２の処理ステップによって処理された該物体の３次元情報を、該物体の識別情報に対応して第２記憶部に記憶する第２記憶ステップと、を計算機上で実行することを特徴とするプログラム。

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