JP2013156139A - 移動物体検出装置及び移動物体検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一計測点当たりの計測時間を短縮せずに、かつ、フレームレートを下げずに、分解能を向上することができる移動物体検出装置及び移動物体検出方法を提供する。
【解決手段】投光部と、水平走査手段と、垂直走査手段と、受光部と、距離演算部６と、制御部７と、を有するレーザレーダを備え、制御部７は、監視範囲Ｓの一面を計測した結果をフレームとして記憶する記憶部７１と、レーザ光Ｌの走査パターンを設定する走査パターン制御部と、走査パターンに基づいてレーザ光Ｌの投光タイミングを制御する走査パターン制御部と、複数の投光タイミングの異なるフレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理部７３と、合成フレームから移動物体を検出する認識処理部７４と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動物体検出装置及び移動物体検出方法に関し、特に、分解能を向上させることができる移動物体検出装置及び移動物体検出方法に関する。

近年、一般道路の交差点や踏切等において、歩行者、自転車、自動二輪車、自動車等の移動物体を監視するために三次元レーザレーダ装置が活用されている。かかる三次元レーザレーダ装置は、一般に、レーザ光の光源を形成する投光部（例えば、レーザ発振器）と、前記レーザ光を監視範囲に向けて走査させる光学スキャナ（例えば、ポリゴンスキャナ、ガルバノスキャナ、三面ミラー等）と、前記レーザ光の反射光を受光する受光部と、該受光部の受光信号から前記レーザ光が照射された物体の距離を算出する距離演算部と、を備えている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

また、特許文献１には、歩行者を誘導する歩行エリアとその周辺エリアとをカバーする監視範囲に、レーザ光を投射しながら走査して光の反射時間を計測し、物体が存在しない時の反射時間と物体が存在する時の反射時間との差を走査各点ごとに求めることにより物体の形状と、大きさと、走査ごとの物体の位置変化によるベクトルとを演算し、その演算信号から、歩行エリアを誘導方向に移動する物体と、歩行エリアを横切る方向に移動する物体とを識別するようにした物体識別方法が記載されている。

また、特許文献２には、従来のレーザレーダ装置では、計測対象物までの距離が遠くなるほど分解能が粗くなるという問題が指摘されており、レーザの投光周期を短くして遠方での分解能を細かく設定すると単位時間あたりの計測点数が増加するために演算装置の負荷が増加してしまうこと、光学スキャナの速度を遅くして分解能を細かく設定すると計測に要する時間が長くなってしまうこと、が記載されている。そして、これらの問題を解決するために、特許文献２に記載された発明では、距離演算部で得られた距離データに基づいて計測領域に向けて走査するレーザ光の走査ピッチを変更する、具体的には、遠方の計測領域では走査ピッチを密にし、近方の計測領域では走査ピッチを粗にすることによって、分解能を均一化するようにしている。

特開２００４−１８５３６３号公報 特開２００８−２４１２７３号公報

ところで、レーザレーダ装置を使用した監視装置において、一般に、水平方向の一走査をスキャンと称し、監視範囲の一面をスキャンすることをフレームと称している。したがって、フレーム中の一点当たりの計測時間及びフレームレート（単位時間当たりに計測するフレーム数）を決定すれば、一フレーム当たりの計測点数も決定する。上述した特許文献１や特許文献２に記載されたような、従来のレーザレーダ装置では、一般に、一フレーム当たりの計測点数が均一となるように制御されていた。

そして、レーザレーダ装置の分解能（計測できる物体の最小単位）を向上させるためには、一計測点当たりの計測時間を短縮するか、フレームレートを下げる（すなわち、一フレームの計測時間を長くする）必要があった。しかしながら、従来のレーザレーダ装置において、既に、一計測点当たりの計測時間は最短となるように設定されていることが多く、それ以上に計測時間を短縮することは困難であるという問題があった。また、フレームレートを下げた場合には、監視範囲の一面の計測に時間を要することとなるため、移動物体の検出精度が落ちてしまうという問題があった。特に、高速の移動物体の場合には、各フレームで検出された移動物体が同一の移動物体であるのか、後続の移動物体であるのかの判別が困難になってしまう。

本発明は上述した問題点に鑑み創案されたものであり、一計測点当たりの計測時間を短縮せずに、かつ、フレームレートを下げずに、分解能を向上することができる移動物体検出装置及び移動物体検出方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、監視範囲の水平方向及び垂直方向にレーザ光を走査しながら照射し、該レーザ光の反射光を受光して前記監視範囲内の移動物体を検出する移動物体検出装置であって、前記レーザ光を投光する投光部と、前記レーザ光を前記水平方向に走査させる水平走査手段と、前記レーザ光を前記垂直方向に走査させる垂直走査手段と、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を発信する受光部と、前記受光情報から前記移動物体の距離を算出する距離演算部と、前記投光部、前記水平走査手段及び前記垂直走査手段の制御を行う制御部と、を有するレーザレーダを備え、前記制御部は、前記監視範囲の一面を計測した結果をフレームとして記憶する記憶部と、前記レーザ光の走査パターンを設定する走査パターン制御部と、前記走査パターンに基づいて前記レーザ光の投光タイミングを制御する投光タイミング制御部と、複数の前記投光タイミングの異なる前記フレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理部と、該合成フレームから前記移動物体を検出する認識処理部と、を有することを特徴とする移動物体検出装置が提供される。

前記投光タイミング制御部は、前記監視範囲に照射する前記レーザ光の全部又は一部の領域における前記投光タイミングを均等にずらすように制御してもよい。

前記投光タイミング制御部は、前記投光タイミングを前記水平方向及び前記垂直方向にずらすように制御してもよいし、前記投光タイミングを前記水平方向又は前記垂直方向にずらすように制御してもよい。

取得したい未来フレームを予測する未来フレーム予測処理部を有し、前記走査パターン制御部は、前記未来フレームを取得できるように前記走査パターンを設定するようにしてもよい。

前記フレーム合成処理部は、合成される前記フレームのうち最も遅い計測時間に合わせて前記フレームにおける前記移動物体を検出した計測点を予測して計測点予測フレームを生成してから前記合成フレームを生成するようにしてもよい。

また、本発明によれば、監視範囲の水平方向及び垂直方向にレーザ光を走査しながら照射し、前記レーザ光の反射光を受光して前記監視範囲内の移動物体を検出する移動物体検出方法であって、前記レーザ光の走査パターンを設定する走査パターン制御工程と、前記レーザ光の投光タイミングを制御する走査パターン制御工程と、前記監視範囲の一面を計測した結果をフレームとして記憶させておく記憶工程と、複数の前記投光タイミングの異なる前記フレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理工程と、前記合成フレームから前記移動物体を検出する認識処理工程と、を有することを特徴とする移動物体検出方法が提供される。

取得したい未来フレームを予測する未来フレーム予測処理工程を有し、前記走査パターン制御工程は、前記未来フレームを取得できるように前記走査パターンを設定するようにしてもよい。

前記フレーム合成処理工程は、合成される前記フレームのうち最も遅い計測時間に合わせて前記フレームにおける前記移動物体を検出した計測点を予測して計測点予測フレームを生成する計測点予測フレーム生成工程を含んでいてもよい。

上述した本発明の移動物体検出装置及び移動物体検出方法によれば、レーザ光の投光タイミングをずらした複数のフレームを生成し、これらのフレームを合成して移動物体を検出するようにしたことから、各フレームの分解能が低い場合であっても、投光タイミングの異なるフレームを合成することにより、見かけの分解能を高くすることができる。したがって、各フレームの生成方法は従来と同様の方法でよいことから、一計測点当たりの計測時間を短縮せずに、かつ、フレームレートを下げる必要がなく、容易に分解能を向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係る移動物体検出装置の全体構成図である。 図１に示したレーザレーダのブロック図である。 本発明の第一実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は監視範囲、（ｂ）は第一走査パターンによる計測結果（第一フレーム）、を示している。 本発明の第一実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第二走査パターンによる計測結果（第二フレーム）、（ｂ）は第三走査パターンによる計測結果（第三フレーム）、を示している。 本発明の第一実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第四走査パターンによる計測結果（第四フレーム）、（ｂ）は合成フレーム、を示している。 本発明の第二実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第二走査パターンによる計測結果（第二フレーム）、（ｂ）は第三走査パターンによる計測結果（第三フレーム）、を示している。 本発明の第二実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第四走査パターンによる計測結果（第四フレーム）、（ｂ）は合成フレーム、を示している。 本発明の第三実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第一フレームに基づく第一計測点予測フレーム、（ｂ）は第二フレームに基づく第二計測点予測フレーム、を示している。 本発明の第三実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第三フレームに基づく第三計測点予測フレーム、（ｂ）は計測点予測フレームに基づく合成フレーム、を示している。 本発明の第四実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は合成フレーム生成領域を設定した監視範囲、（ｂ）は合成フレーム生成領域を設定した場合の計測結果（合成フレーム）、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１〜図１０を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る移動物体検出装置の全体構成図である。図２は、図１に示したレーザレーダのブロック図である。

本発明の第一実施形態に係る移動物体検出装置１は、監視範囲Ｓの水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、レーザ光Ｌの反射光Ｒを受光して監視範囲Ｓ内の移動物体を検出する移動物体検出装置であって、レーザ光Ｌを投光する投光部２と、レーザ光Ｌを水平方向Ｈに走査させる水平走査手段３と、レーザ光Ｌを垂直方向Ｖに走査させる垂直走査手段４と、レーザ光Ｌの反射光Ｒを受光して受光情報ｄ４を発信する受光部５と、受光情報ｄ４から移動物体の距離を算出する距離演算部６と、投光部２、水平走査手段３及び垂直走査手段４の制御を行う制御部７と、を有するレーザレーダ１１を備え、制御部７は、監視範囲Ｓの一面を計測した結果をフレームとして記憶する記憶部７１と、レーザ光Ｌの走査パターンを設定する走査パターン制御部７２と、走査パターンに基づいてレーザ光Ｌの投光タイミングを制御する投光タイミング制御部７５と、複数の投光タイミングの異なるフレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理部７３と、合成フレームから移動物体を検出する認識処理部７４と、を有する。

上述したレーザレーダ１１は、例えば、監視範囲Ｓが設定される交差点や踏切等の脇に立設された支柱上に監視範囲Ｓを俯瞰するように配置され、レーザ光Ｌを水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにスキャンしながら照射窓８から監視範囲Ｓに向かって照射し、監視範囲内の物体（例えば、歩行者、自転車、二輪自動車、自動車等の移動物体や建物、ガードレール、樹木等の静止物体等）の反射光Ｒを受光することができるように構成されている。

また、移動物体検出装置１は、例えば、図１に示すように、レーザレーダ１１からの出力データを表示する監視モニタ１２と、出力データを保存する記憶装置１３と、を有する。監視モニタ１２及び記憶装置１３は、監視範囲Ｓから離れた場所に設置された建屋１４に配置されることが多い。レーザレーダ１１から監視モニタ１２及び記憶装置１３への出力データの転送は、有線又は無線により処理される。なお、移動物体検出装置１は、移動物体のみを検出する装置ではなく、移動物体と同時に静止物体を検出するように構成されていてもよい。

前記投光部２は、レーザ光Ｌを発光して照射する部品である。かかる投光部２は、例えば、光源となるレーザダイオードと、レーザ光Ｌをコリメートする投光レンズと、レーザダイオードを操作するＬＤドライバと、から構成される。ＬＤドライバは、制御部７からの投光指令ｓ１に基づいてレーザ光Ｌを発光するようにレーザダイオードを操作する。なお、ＬＤドライバは、レーザ光Ｌの発光と同時にパルス状の発光同期信号を距離演算部６に発信するようにしてもよい。

前記水平走査手段３は、例えば、ポリゴンスキャナであり、六面体の四側面が鏡面化されたポリゴンミラー３ａと、鏡面化された四側面を所定の方向に回転させる駆動モータ３ｂと、ポリゴンミラー３ａ及び駆動モータ３ｂを支持する筐体３ｃと、を有する。鏡面化された四側面を回転させることにより、投光部２からパルス状に投光されたレーザ光Ｌは、水平方向の角度が偏向され、監視範囲Ｓの水平方向に高速に走査される。

ポリゴンミラー３ａは、鏡面化されていない一対の二面の中心を回転軸として駆動モータ３ｂにより高速回転される。駆動モータ３ｂは、モータドライバ（図示せず）により操作される。モータドライバは、制御部７から送信される速度指令ｓ２に基づいて、駆動モータ３ｂの回転速度を制御する。また、モータドライバは、ポリゴンミラー３ａの角度情報ｄ２を制御部７に発信する。なお、かかる水平走査手段３の構成は単なる一例であり、図示した構成に限定されるものではない。

前記垂直走査手段４は、例えば、ガルバノスキャナであり、平面鏡であるガルバノミラー４ａと、ガルバノミラー４ａの鏡面を揺動させる駆動モータ４ｂと、を有する。駆動モータ４ｂにより、ガルバノミラー４ａを揺動させることにより、ポリゴンミラー３ａを反射したレーザ光Ｌの垂直方向の角度が変更され、監視範囲Ｓの垂直方向に走査される。このとき、レーザ光Ｌは正弦波動作をするように垂直方向に走査される。

駆動モータ４ｂは、モータドライバ（図示せず）により操作される。モータドライバは、制御部７から送信される速度指令ｓ３に基づいて、駆動モータ４ｂの揺動方向及び揺動速度を制御する。また、モータドライバは、ガルバノミラー４ａの角度情報ｄ３を制御部７に発信する。なお、かかる垂直走査手段４の構成は単なる一例であり、図示した構成に限定されるものではない。

前記受光部５は、監視範囲Ｓに照射されたレーザ光Ｌの反射光Ｒを受光する部品である。ここでは、投光部２と受光部５と個別に設けて投光軸と受光軸とがずれるように構成しているが、投光軸と受光軸とが一致するように投光部２と受光部５が一体に形成されていてもよい。かかる受光部５は、例えば、反射光Ｒを集光する受光レンズと、集光された反射光Ｒを受光して電圧に変換する光電変換素子や増幅・圧縮・デコード等の処理を施す機器等を有する受光部本体と、から構成される。

照射窓８を透過した反射光Ｒは、投光されるレーザ光Ｌと同様に、ガルバノミラー４ａ及びポリゴンミラー３ａを介して受光レンズに導かれる。そして、反射光Ｒを受光した受光部本体は、電圧値に変換された受光情報ｄ４を距離演算部６に発信する。受光情報ｄ４には、受光強度や受光時間が含まれている。なお、光電変換素子は、受光素子とも呼ばれる部品であり、例えば、フォトダイオードが使用される。

前記距離演算部６は、計測点の距離情報ｄ５を算出する部品である。距離演算部６は、制御部７から発信された投光指令ｓ１と受光部５から発信された受光情報ｄ４とを受信し、レーザ光Ｌが監視範囲Ｓ内の物体（例えば、歩行者、自転車、二輪自動車、自動車等の移動物体や建物、ガードレール、樹木等の静止物体等）に照射されて反射した計測点の距離を算出し、距離情報ｄ５を制御部７に発信する。また、距離情報ｄ５とともに、受光情報ｄ４に含まれる受光強度を距離情報ｄ５と関連付けて制御部７に発信するようにしてもよい。

距離演算部６は、例えば、図２に示すように、投光指令ｓ１と受光情報ｄ４とに基づいてレーザ光Ｌを発光してから反射光Ｒを受光するまでの時間を計測する時間計測器６ａと、時間計測器６ａが計測した時間に基づいてレーザ光Ｌを反射した計測点までの距離を計算する距離データ計算部６ｂと、から構成される。

時間計測器６ａは、投光指令ｓ１が発信された時間と反射光Ｒを受光した時間とからレーザ光Ｌの飛行時間を算出し、距離データ計算部６ｂは、飛行時間とレーザ光Ｌの速度とからレーザ光Ｌの飛行距離を算出する。この飛行距離はレーザ光Ｌの往復距離であるため、具体的には飛行距離の半分の値が、計測点までの距離として算出される。このとき、レーザレーダ１１内の飛行距離（投光部２からガルバノミラー４ａまでのレーザ光Ｌの飛行距離）を幾何学的に算出し、その分を差し引くことにより、距離情報ｄ５の精度を向上させるようにしてもよい。

また、距離演算部６は、受光時間が著しく短い受光情報ｄ４については距離情報ｄ５を算出しないようにするゲート機能を有していてもよい。かかるゲート機能により、レーザレーダ１１の内部等に反射した散乱光を除外することができる。

前記制御部７は、投光部２に投光指令ｓ１を発信し、水平走査手段３及び垂直走査手段４の駆動モータ３ｂ，４ｂに速度指令ｓ２，ｓ３を発信することにより、投光部２、水平走査手段３及び垂直走査手段４の制御を行う。また、制御部７は、水平走査手段３及び垂直走査手段４の角度情報ｄ２，ｄ３を受信し、距離演算部６の距離情報ｄ５を受信し、レーザ光Ｌを反射した物体の位置情報ｄ６を出力する。かかる位置情報ｄ６の出力は、離れた建物内に配置されたモニタ等に表示される。

制御部７は、例えば、図２に示すように、監視範囲Ｓの一面を計測した結果をフレームとして記憶する記憶部７１と、レーザ光Ｌの走査パターンを設定する走査パターン制御部７２と、走査パターンに基づいてレーザ光Ｌの投光タイミングを制御する投光タイミング制御部７５と、複数の投光タイミングの異なるフレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理部７３と、合成フレームから移動物体を検出する認識処理部７４と、水平走査手段３の駆動モータ３ｂに速度指令ｓ２を発信する水平走査制御部７６と、垂直走査手段４の駆動モータ４ｂに速度指令ｓ３を発信する垂直走査制御部７７と、取得したい未来フレームを予測する未来フレーム予測処理部７８と、を有する。

走査パターン制御部７２は、監視範囲Ｓに対してどのようにレーザ光Ｌを照射するか、すなわち、監視範囲Ｓの座標上のどの点にレーザ光Ｌを照射するか、を制御する部分である。レーザ光Ｌの照射点、すなわち、走査パターンが設定されると、走査パターン情報ｓ４が、投光タイミング制御部７５、水平走査制御部７６及び垂直走査制御部７７に発信される。

投光タイミング制御部７５、水平走査制御部７６及び垂直走査制御部７７は、走査パターン情報ｓ４に基づいて、投光部２（レーザダイオード）の投光タイミング、水平走査手段３の駆動モータ３ｂの回転速度、垂直走査手段４の駆動モータ４ｂの揺動速度を制御し、投光タイミング制御部７５は投光部２に投光指令ｓ１を発信し、水平走査制御部７６は水平走査手段３に速度指令ｓ２を発信し、垂直走査制御部７７は垂直走査手段４に速度指令ｓ３を発信する。なお、投光タイミング制御部７５は、水平走査手段３及び垂直走査手段４からポリゴンミラー３ａ及びガルバノミラー４ａの角度情報ｄ２，ｄ３を受信し、投光指令ｓ１（投光タイミング）及び角度情報ｄ２，ｄ３を距離演算部６の時間計測器６ａに発信するように構成されていてもよい。

また、投光タイミング制御部７５は、例えば、走査パターンに応じて、監視範囲Ｓに照射するレーザ光Ｌの全部又は一部の領域における投光タイミングを均等にずらすように制御する。監視範囲Ｓに照射するレーザ光Ｌの全部の領域における投光タイミングをずらした場合、フレームごとにレーザ光Ｌの照射点が異なることとなる。監視範囲Ｓに照射するレーザ光Ｌの一部の領域における投光タイミングをずらした場合、フレームごとにレーザ光Ｌの照射点が同じ部分と異なる部分とが混在することとなる。このようにレーザ光Ｌの走査パターンは、監視範囲Ｓの全体の照射点をずらすようにしてもよいし、監視範囲Ｓの一部の照射点をずらすようにしてもよい。また、投光タイミングのずれは、例えば、２〜１０フレーム程度で一周期となるように周期性を持たせるようにしてもよい。

フレーム合成処理部７３は、監視範囲Ｓの一面の計測結果であるフレームを処理する部分である。距離演算部６からフレーム合成処理部７３に発信される距離情報ｄ５には、計測点（物体に対する照射点）の距離に加え、角度情報ｄ２，ｄ３を元に算出された位置情報も含まれており、結果として、距離情報ｄ５により計測点（物体に対する照射点）の三次元座標をフレームごとに取得することができる。また、フレーム合成処理部７３は、計測点の三次元座標をフレームごとに記憶部７１に記憶させる。このとき、記憶するフレームが何番目のフレームであるか把握できるようにデータベース化して記憶部７１に記憶させる。

フレーム合成処理部７３は、例えば、投光タイミングのずれが、４フレームで一周期を形成する場合には、（４ｎ＋１）番目〜（４ｎ＋４）番目（ｎは０から始まる自然数）の４フレームを１フレームに纏めた合成フレームを生成する。このとき、各フレームの投光タイミングがずれていることから、監視範囲Ｓにおける照射点の位置（座標）が全部又は一部において異なっており、合成フレームを生成することにより、１フレームに含まれる照射点の個数を増加させることができ、見かけ上の分解能を向上させることができる。

ここで、例えば、レーザレーダ１１のフレームレートが２０フレーム／秒とした場合、１フレームの計測に要する時間は、０．０５秒である。したがって、投光タイミングのずれが４フレームで一周期を形成する場合には、１番目のフレームと４番目のフレームとで０．２秒の時間差を生じることとなる。これは、計測された物体が、静止物体や移動速度の遅い物体の場合には大きな問題とはならないが、自動車のような高速の移動物体に対しては、実際の大きさよりも大きく合成フレームに描写される場合がある。

そこで、フレーム合成処理部７３は、合成されるフレームのうち最も遅い計測時間（４フレームで一周期を形成する場合には（４ｎ＋４）番目のフレームの計測時間）に合わせて各フレームにおける移動物体を検出した計測点を予測して計測点予測フレームを生成してから合成フレームを生成するようにしてもよい。すなわち、１番目のフレームにおいて計測された移動物体の位置を、移動物体の速度ベクトルから４番目のフレームの計測時間には１番目のフレームのどの計測点に移動しているかを予測する。２番目及び３番目のフレームについても同様に計測点の移動先を予測する。そして、予測した後の計測点予測フレームを使用して合成フレームを生成する。かかる処理により、合成するフレーム間のタイムラグによる影響を除去することができる。なお、移動物体の速度ベクトルは、例えば、連続する二つのフレームにおいて、同一の移動物体における位置（座標）を比較して、移動物体の速度及び方向を算出することにより容易に求めることができる。

認識処理部７４は、合成フレームに描写された物体の計測点から、移動物体と静止物体との区別、移動物体の位置、移動物体の大きさ、移動物体の種類等を認識して、移動物体の位置情報ｄ６を出力する。監視範囲Ｓ内における背景（建物、ガードレール、樹木、電柱等の静止物体）については、初期動作によって、計測結果から自動的に削除するようにしてもよい。

未来フレーム予測処理部７８は、取得したい走査パターンを有する未来フレームを予測する部分である。走査パターン制御部７２により、周期的に走査パターンを変化させる場合には、未来フレーム予測処理部７８を省略するようにしてもよい。未来フレーム予測処理部７８は、例えば、監視範囲Ｓ内に移動物体（例えば、高速の移動物体）を検出した場合に、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらして複数のフレームを取得し、合成フレームを生成する場合等に利用することができる。特に、移動物体の検出位置によって分解能を上げた領域（投光タイミングをずらした領域）を変化させる場合には、次に、どの走査パターンが必要であるかを未来フレーム予測処理部７８において予測する。そして、走査パターン制御部７２は、この未来フレームを取得できるように走査パターンを設定する。

上述した制御部７を有するレーザレーダ１１を用いることによって、監視範囲Ｓの水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにレーザ光Ｌを走査しながら照射し、レーザ光Ｌの反射光Ｒを受光して監視範囲Ｓ内の移動物体を検出する移動物体検出方法であって、レーザ光Ｌの投光タイミングを制御する走査パターン制御工程と、監視範囲Ｓの一面を計測した結果をフレームとして記憶させておく記憶工程と、複数の投光タイミングの異なるフレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理工程と、合成フレームから移動物体を検出する認識処理工程と、を有する移動物体検出方法を実現することができる。

また、上述した制御部７を有するレーザレーダ１１を用いることによって、取得したい未来フレームを予測する未来フレーム予測処理工程を有し、走査パターン制御工程が、未来フレームを取得できるように走査パターンを設定する移動物体検出方法を実現することができる。さらに、フレーム合成処理工程は、合成されるフレームのうち最も遅い計測時間に合わせてフレームにおける移動物体を検出した計測点を予測して計測点予測フレームを生成する計測点予測フレーム生成工程を含む移動物体検出方法を実現することができる。

次に、本発明の第一実施形態に係る移動物体検出方法について、図３〜図５を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図３は、本発明の第一実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は監視範囲、（ｂ）は第一走査パターンによる計測結果（第一フレーム）、を示している。図４は、本発明の第一実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第二走査パターンによる計測結果（第二フレーム）、（ｂ）は第三走査パターンによる計測結果（第三フレーム）、を示している。図５は、本発明の第一実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第四走査パターンによる計測結果（第四フレーム）、（ｂ）は合成フレーム、を示している。

図３（ａ）に示したように、監視範囲Ｓを水平方向Ｈに４８列、垂直方向Ｖに２９行に分割した領域を設定する。この２９行×４８列の分割領域は、単なる例示であって、監視範囲Ｓの大きさやレーザレーダ１１等の性能によって、任意に設定可能な数値である。また、監視範囲Ｓとしては、ここでは交差点の場合を図示しており、監視範囲Ｓには、例えば、歩行者Ａ、自転車Ｂ、自動車Ｃ、建物Ｄ、が存在しているものとする。なお、以下、分割領域の位置（座標）を示す場合には、（垂直方向Ｖ（行），水平方向Ｈ（列））の形式で表示するものとする。

図３（ｂ）は、第一走査パターンによる計測結果（第一フレームＦ１）を示している。かかる第一フレームＦ１は、標準（通常）の走査パターンを有し、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらさない場合には、この第一フレームＦ１に描写された走査パターンにより監視範囲Ｓにレーザ光Ｌが照射される。したがって、本実施形態における通常の走査パターンでは、８×１２＝９６点の分解能を有している。具体的には、この第一フレームＦ１におけるレーザ光Ｌは、（１，１）、（１，５）、・・・（１，４５）、（５，１）、・・・（５，４５）、・・・（２９，１）、・・・（２９，４５）の分割領域に照射されている。いま、フレームレートを２０フレーム／秒と設定すれば、１フレーム当たりの計測に要する時間は０．０５秒である。

また、第一フレームＦ１において、移動物体（歩行者Ａ、自転車Ｂ、自動車Ｃ）の計測点を黒色で図示している。具体的には、歩行者Ａの計測点は（１３，１３）の分割領域、自転車Ｂの計測点は（２１，２１）及び（２１，２５）の分割領域、自動車Ｃの計測点は（９，４１）、（９，４５）、（１３，３７）及び（１３，４１）の分割領域に描写されている。各移動物体に隣接して図示した矢印は、各移動物体の速度ベクトルである。

静止物体である建物Ｄについては、検出対象外であるため、ここでは計測点を図示していない。なお、静止物体については、計測点を検出した後で静止物体と認識して検出対象から除外するようにしてもよいし、計測点を検出する工程の中で特定の座標における計測点を検出対象から除外するようにしてもよい。

図４（ａ）は、第二走査パターンによる計測結果（第二フレームＦ２）を示している。かかる第二フレームＦ２は、第一フレームＦ１における第一走査パターンを、垂直方向Ｖに１行分、水平方向Ｈに２列分、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらした第二走査パターンを有する。すなわち、第二フレームＦ２における投光タイミングは、投光タイミング制御部７５により、水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにずらすように制御されている。したがって、例えば、図示したように、（１，１）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（２，３）の分割領域に照射され、（１，５）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（２，７）の分割領域に照射され、（５，１）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（６，３）の分割領域に照射されることとなる。かかる第二走査パターンは、第一走査パターンの全体（監視範囲Ｓの全面）について、均等にレーザ光Ｌの投光タイミングをずらしたものである。

この第二フレームＦ２では、歩行者Ａの計測点は（１４，１５）の分割領域、自転車Ｂの計測点は（２２，２３）の分割領域、自動車Ｃの計測点は（１０，３９）、（１０，４３）、（１４，３５）及び（１４，３９）の分割領域に描写されている。なお、各移動物体は、第一フレームＦ１と第二フレームＦ２の時間差分（０．０５秒）だけ各速度ベクトルに沿って移動した状態になっている。

図４（ｂ）は、第三走査パターンによる計測結果（第三フレームＦ３）を示している。かかる第三フレームＦ３は、第二フレームＦ２における第二走査パターンを、垂直方向Ｖに１行分、水平方向Ｈに２列分、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらした第三走査パターンを有する。すなわち、第三フレームＦ３における投光タイミングは、投光タイミング制御部７５により、水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにずらすように制御されている。したがって、例えば、図示したように、（２，３）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（３，５）の分割領域に照射され、（２，７）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（３，９）の分割領域に照射され、（６，３）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（７，５）の分割領域に照射されることとなる。かかる第三走査パターンは、第二走査パターンの全体（監視範囲Ｓの全面）について、均等にレーザ光Ｌの投光タイミングをずらしたものである。

この第三フレームＦ３では、歩行者Ａの計測点は（１５，１３）の分割領域、自転車Ｂの計測点は（１９，２１）及び（２３，２１）の分割領域、自動車Ｃの計測点は（１１，３７）、（１１，４１）、（１５，３３）及び（１５，３７）の分割領域に描写されている。なお、各移動物体は、第二フレームＦ２と第三フレームＦ３の時間差分（０．０５秒）だけ各速度ベクトルに沿って移動した状態になっている。

図５（ａ）は、第四走査パターンによる計測結果（第四フレームＦ４）を示している。かかる第四フレームＦ４は、第三フレームＦ３における第三走査パターンを、垂直方向Ｖに１行分、水平方向Ｈに２列分、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらした第四走査パターンを有する。すなわち、第四フレームＦ４における投光タイミングは、投光タイミング制御部７５により、水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにずらすように制御されている。したがって、例えば、図示したように、（３，５）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（４，７）の分割領域に照射され、（３，９）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（４，１１）の分割領域に照射され、（７，５）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（８，７）の分割領域に照射されることとなる。かかる第四走査パターンは、第三走査パターンの全体（監視範囲Ｓの全面）について、均等にレーザ光Ｌの投光タイミングをずらしたものである。

この第四フレームＦ４では、歩行者Ａの計測点は（１２，１５）の分割領域、自転車Ｂの計測点は（２０，１９）、（２０，２３）及び（２４，１９）の分割領域、自動車Ｃの計測点は（１２，３５）、（１２，３９）、（１６，３１）及び（１６，３５）の分割領域に描写されている。なお、各移動物体は、第三フレームＦ３と第四フレームＦ４の時間差分（０．０５秒）だけ各速度ベクトルに沿って移動した状態になっている。

図５（ｂ）は、上述した第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４を合成した合成フレームＦｃを示している。第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４は、計測終了後、記憶部７１に記憶されており、合成処理時には、フレーム合成処理部７３が記憶部７１から所定のデータ（フレーム）をピックアップして合成フレームＦｃを生成する。合成フレームＦｃは、第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４においてレーザ光Ｌが照射された全ての分割領域を含んでおり、９６点×４フレーム＝３８４点の分解能を有しているものといえる。

したがって、合成フレームＦｃでは、破線で囲った斜線部のように、歩行者Ａの計測点は（１３，１３）、（１４，１５）、（１５，１３）及び（１２，１５）の４点の分割領域、自転車Ｂの計測点は（２１，２１）、（２１，２５）、（２２，２３）、（１９，２１）、（２３，２１）、（２０，１９）、（２０，２３）及び（２４，１９）の８点の分割領域、自動車Ｃの計測点は（９，４１）、（９，４５）、（１３，３７）、（１３，４１）、（１０，３９）、（１０，４３）、（１４，３５）、（１４，３９）、（１１，３７）、（１１，４１）、（１５，３３）、（１５，３７）、（１２，３５）、（１２，３９）、（１６，３１）及び（１６，３５）の１６点の分割領域に描写されている。

すなわち、従来のフレームに相当する第一フレームＦ１のみの計測結果と比較すれば、歩行者Ａの計測点数は１点から４点に増加し、自転車Ｂの計測点数は２点から８点に増加し、自動車Ｃの計測点数は４点から１６点に増加し、より正確に移動物体の位置や大きさを把握することができる。このように、分解能を向上させることによって、例えば、移動物体が密集している場合や、高速の移動物体が存在する場合であっても、移動物体の認識率を向上させることができ、移動物体の個体認識を容易に行うことができる。また、本実施形態では、一計測点当たりの計測時間を短縮したり、フレームレートを下げたりする必要がなく、投光タイミングをずらしてフレームの合成処理を行うだけで、容易に分解能を向上させることができる。

次に、本発明の第二実施形態に係る移動物体検出方法について、図３、図６及び図７を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図６は、本発明の第二実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第二走査パターンによる計測結果（第二フレーム）、（ｂ）は第三走査パターンによる計測結果（第三フレーム）、を示している。図７は、本発明の第二実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第四走査パターンによる計測結果（第四フレーム）、（ｂ）は合成フレーム、を示している。

かかる第二実施形態は、レーザ光Ｌの投光タイミングのずらし方を変更したものである。具体的には、第一実施形態と同様に、図３（ａ）に示した２９行×４８列の分割領域を有する監視範囲Ｓに対して、第一実施形態と同様に、図３（ｂ）に示した第一フレームＦ１を計測し、第二フレームＦ２〜第四フレームＦ４の走査パターンを第一実施形態と異なるように設定している。

図６（ａ）は、第二走査パターンによる計測結果（第二フレームＦ２′）を示している。かかる第二フレームＦ２′は、第一フレームＦ１における第一走査パターンを、垂直方向Ｖに０行分、水平方向Ｈに２列分、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらした第二走査パターンを有する。すなわち、第二フレームＦ２′における投光タイミングは、投光タイミング制御部７５により水平方向Ｈにずらすように制御されている。したがって、例えば、図示したように、（１，１）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（１，３）の分割領域に照射され、（１，５）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（１，７）の分割領域に照射され、（５，１）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（５，３）の分割領域に照射されることとなる。かかる第二走査パターンは、第一走査パターンの全体（監視範囲Ｓの全面）について、均等にレーザ光Ｌの投光タイミングをずらしたものである。

この第二フレームＦ２′では、歩行者Ａの計測点は（１３，１５）の分割領域、自転車Ｂの計測点は（２１，２３）及び（２５，１９）の分割領域、自動車Ｃの計測点は（９，３９）、（９，４３）、（１３，３５）及び（１３，３９）の分割領域に描写されている。なお、各移動物体は、第一フレームＦ１と第二フレームＦ２′の時間差分（０．０５秒）だけ各速度ベクトルに沿って移動した状態になっている。

図６（ｂ）は、第三走査パターンによる計測結果（第三フレームＦ３′）を示している。かかる第三フレームＦ３′は、第二フレームＦ２′における第二走査パターンを、垂直方向Ｖに２行分、水平方向Ｈに−２列分、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらした第三走査パターンを有する。すなわち、第二フレームＦ３′における投光タイミングは、投光タイミング制御部７５により、水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにずらすように制御されている。したがって、例えば、図示したように、（１，３）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（３，１）の分割領域に照射され、（１，７）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（３，５）の分割領域に照射され、（５，３）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（７，１）の分割領域に照射されることとなる。かかる第三走査パターンは、第二走査パターンの全体（監視範囲Ｓの全面）について、均等にレーザ光Ｌの投光タイミングをずらしたものである。

この第三フレームＦ３′では、歩行者Ａの計測点は（１５，１３）の分割領域、自転車Ｂの計測点は（１９，２１）及び（２３，２１）の分割領域、自動車Ｃの計測点は（１１，３７）、（１１，４１）、（１５，３３）及び（１５，３７）の分割領域に描写されている。なお、各移動物体は、第二フレームＦ２′と第三フレームＦ３′の時間差分（０．０５秒）だけ各速度ベクトルに沿って移動した状態になっている。

図７（ａ）は、第四走査パターンによる計測結果（第四フレームＦ４′）を示している。かかる第四フレームＦ４′は、第三フレームＦ３′における第三走査パターンを、垂直方向Ｖに０行分、水平方向Ｈに２列分、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらした第四走査パターンを有する。すなわち、第四フレームＦ４′における投光タイミングは、投光タイミング制御部７５により水平方向Ｈにずらすように制御されている。したがって、例えば、図示したように、（３，１）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（３，３）の分割領域に照射され、（３，５）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（３，７）の分割領域に照射され、（７，１）の分割領域に照射されたレーザ光Ｌは（７，３）の分割領域に照射されることとなる。かかる第四走査パターンは、第三走査パターンの全体（監視範囲Ｓの全面）について、均等にレーザ光Ｌの投光タイミングをずらしたものである。

この第四フレームＦ４′では、歩行者Ａの計測点は（１１，１５）及び（１５，１５）の分割領域、自転車Ｂの計測点は（１９，２３）、（２３，１９）及び（２３，２３）の分割領域、自動車Ｃの計測点は（１１，３５）、（１１，３９）、（１５，３１）、（１５，３５）及び（１５，３９）の分割領域に描写されている。なお、各移動物体は、第三フレームＦ３′と第四フレームＦ４′の時間差分（０．０５秒）だけ各速度ベクトルに沿って移動した状態になっている。

図７（ｂ）は、上述した第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４′を合成した合成フレームＦｃ′を示している。第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４′は、計測終了後、記憶部７１に記憶されており、合成処理時には、フレーム合成処理部７３が記憶部７１から所定のデータ（フレーム）をピックアップして合成フレームＦｃ′を生成する。合成フレームＦｃ′は、第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４′においてレーザ光Ｌが照射された全ての分割領域を含んでおり、９６点×４フレーム＝３８４点の分解能を有しているものといえる。

したがって、合成フレームＦｃ′では、破線で囲った斜線部のように、歩行者Ａの計測点は（１３，１３）、（１３，１５）、（１５，１３）、（１１，１５）及び（１５，１５）の５点の分割領域、自転車Ｂの計測点は（２１，２１）、（２１，２５）、（２１，２３）、（２５，１９）、（１９，２１）、（２３，２１）、（１９，２３）、（２３，１９）及び（２３，２３）の９点の分割領域、自動車Ｃの計測点は（９，４１）、（９，４５）、（１３，３７）、（１３，４１）、（９，３９）、（９，４３）、（１３，３５）、（１３，３９）、（１１，３７）、（１１，４１）、（１５，３３）、（１５，３７）、（１１，３５）、（１１，３９）、（１５，３１）、（１５，３５）及び（１５，３９）の１７点の分割領域に描写されている。

すなわち、従来のフレームに相当する第一フレームＦ１のみの計測結果と比較すれば、歩行者Ａの計測点数は１点から５点に増加し、自転車Ｂの計測点数は２点から９点に増加し、自動車Ｃの計測点数は４点から１７点に増加し、より正確に移動物体の位置や大きさを把握することができる。このように、分解能を向上させることによって、例えば、移動物体が密集している場合や、高速の移動物体が存在する場合であっても、移動物体の認識率を向上させることができ、移動物体の個体認識を容易に行うことができる。また、本実施形態では、一計測点当たりの計測時間を短縮したり、フレームレートを下げたりする必要がなく、投光タイミングをずらしてフレームの合成処理を行うだけで、容易に分解能を向上させることができる。

なお、上述した第一実施形態に係る移動物体検出方法では、走査パターンを斜め下方に向かって投光タイミングがずれるように制御し、上述した第二実施形態に係る移動物体検出方法では、走査パターンを略Ｚ字状に投光タイミングがずれるように制御しているが、走査パターンに基づく投光タイミングのずらし方は、これらに限定されるものではなく、例えば、水平方向Ｈのみにずらしてもよいし、垂直方向Ｖのみにずらしてもよいし、略Ｎ字状にずらしてもよいし、ジグザグ（鋸刃状）にずらすようにしてもよい。

次に、本発明の第三実施形態に係る移動物体検出方法について、図８〜図９を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図８は、本発明の第三実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第一フレームに基づく第一計測点予測フレーム、（ｂ）は第二フレームに基づく第二計測点予測フレーム、を示している。図９は、本発明の第三実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は第三フレームに基づく第三計測点予測フレーム、（ｂ）は計測点予測フレームに基づく合成フレーム、を示している。

上述した第一実施形態に係る移動物体検出方法において、図５（ｂ）に示した合成フレームＦｃでは、合成される第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４のうち最も遅い計測時間である第四フレームＦ４における移動物体（歩行者Ａ、自転車Ｂ、自動車Ｃ）の位置を描写した場合、高速の移動物体（例えば、自動車Ｃ）の計測点は、実際の移動物体である自動車Ｃの大きさよりも広い範囲に計測点が分散する傾向にある。そこで、第三実施形態に係る移動物体検出方法では、合成される第一フレームＦ１〜第四フレームＦ４のうち最も遅い第四フレームＦ４の計測時間に合わせて、第一フレームＦ１〜第三フレームＦ３における移動物体（ここでは、自動車Ｃ）を検出した計測点を予測して計測点予測フレームＦｐ１〜Ｆｐ３を生成してから合成フレームＦｃ″を生成するようにしている。なお、同様の現象は、第二実施形態に係る移動物体検出方法においても生じ得る。

図８（ａ）は、第一フレームＦ１に基づく第一計測点予測フレームＦｐ１を示している。第一計測点予測フレームＦｐ１は、第一フレームＦ１における所定の移動物体（例えば、高速の移動物体である自動車Ｃ）の計測点について、第四フレームＦ４の時点において、どの位置に移動しているかを予測して、計測点を移動させたものである。

図３（ｂ）に示したように、第一フレームＦ１における自動車Ｃの計測点が、（９，４１）、（９，４５）、（１３，３７）及び（１３，４１）の分割領域に存在する場合に、速度ベクトルやタイムラグ（０．２秒）に基づいて計測点の移動先を予測すると、例えば、各計測点は、垂直方向Ｖに４行分、水平方向Ｈに−８列分だけ移動した計測点に移動するものと予測される。すなわち、第一計測点予測フレームＦｐ１において、（９，４１）の計測点は（１３，３３）の計測点に移動し、（９，４５）の計測点は（１３，３７）の計測点に移動し、（１３，３７）の計測点は（１７，２９）の計測点に移動し、（１３，４１）の計測点は（１７，３３）の計測点に移動することとなる。

図８（ｂ）は、第二フレームＦ２に基づく第二計測点予測フレームＦｐ２を示している。第二計測点予測フレームＦｐ２は、第二フレームＦ２における所定の移動物体（例えば、高速の移動物体である自動車Ｃ）の計測点について、第四フレームＦ４の時点において、どの位置に移動しているかを予測して、計測点を移動させたものである。

図４（ａ）に示したように、第二フレームＦ２における自動車Ｃの計測点が、（１０，３９）、（１０，４３）、（１４，３５）及び（１４，３９）の分割領域に存在する場合に、速度ベクトルやタイムラグ（０．１５秒）に基づいて計測点の移動先を予測すると、例えば、各計測点は、垂直方向Ｖに４行分、水平方向Ｈに−４列分だけ移動した計測点に移動するものと予測される。すなわち、第二計測点予測フレームＦｐ２において、（１０，３９）の計測点は（１４，３５）の計測点に移動し、（１０，４３）の計測点は（１４，３９）の計測点に移動し、（１４，３５）の計測点は（１８，３１）の計測点に移動し、（１４，３９）の計測点は（１８，３５）の計測点に移動することとなる。

図９（ａ）は、第三フレームＦ３に基づく第三計測点予測フレームＦｐ３を示している。第三計測点予測フレームＦｐ３は、第三フレームＦ３における所定の移動物体（例えば、高速の移動物体である自動車Ｃ）の計測点について、第四フレームＦ４の時点において、どの位置に移動しているかを予測して、計測点を移動させたものである。

図４（ｂ）に示したように、第三フレームＦ３における自動車Ｃの計測点が、（１１，３７）、（１１，４１）、（１５，３３）及び（１５，３７）の分割領域に存在する場合に、速度ベクトルやタイムラグ（０．１０秒）に基づいて計測点の移動先を予測すると、例えば、各計測点は、垂直方向Ｖに０行分、水平方向Ｈに−４列分だけ移動した計測点に移動するものと予測される。すなわち、第三計測点予測フレームＦｐ３において、（１１，３７）の計測点は（１１，３３）の計測点に移動し、（１１，４１）の計測点は（１１，３７）の計測点に移動し、（１５，３３）の計測点は（１５，２９）の計測点に移動し、（１５，３７）の計測点は（１５，３３）の計測点に移動することとなる。

図９（ｂ）は、上述した第一計測点予測フレームＦｐ１〜第三計測点予測フレームＦｐ３及び第四フレームＦ４を合成した合成フレームＦｃ″を示している。第一計測点予測フレームＦｐ１〜第三計測点予測フレームＦｐ３は、合成処理時に生成するようにしてもよいし、第一フレームＦ１〜第三フレームＦ３の計測時に生成して記憶部７１に記憶させておくようにしてもよい。合成フレームＦｃ″は、第一計測点予測フレームＦｐ１〜第三計測点予測フレームＦｐ３及び第四フレームＦ４においてレーザ光Ｌが照射された全ての分割領域を含んでおり、９６点×４フレーム＝３８４点の分解能を有しているものといえる。

また、合成フレームＦｃ″では、破線で囲った斜線部のように、自動車Ｃの計測点は（１３，３３）、（１３，３７）、（１７，２９）、（１７，３３）、（１４，３５）、（１４，３９）、（１８，３１）、（１８，３５）、（１１，３３）、（１１，３７）、（１５，２９）、（１５，３３）、（１２，３５）、（１２，３９）、（１６，３１）及び（１６，３５）の１６点の分割領域に描写されている。図５（ｂ）と図９（ｂ）とを比較して容易に理解できるように、合成フレームＦｃと合成フレームＦｃ″とは、自動車Ｃについて同じ計測点数（１６点）を有しながら、図９（ｂ）に示した合成フレームＦｃ″では計測点の分布が間延びしておらず、より正確に移動物体の位置や大きさを把握することができる。

このように、分解能を向上させるとともに計測点予測フレームＦｐを生成することによって、例えば、移動物体が密集している場合や、高速の移動物体が存在する場合であっても、移動物体の認識率をより一層向上させることができ、移動物体の個体認識をより一層容易に行うことができる。また、本実施形態では、一計測点当たりの計測時間を短縮したり、フレームレートを下げたりする必要がなく、投光タイミングをずらすとともに計測点の位置を修正してフレームの合成処理を行うだけで、容易に分解能を向上させることができる。

なお、計測点予測フレームＦｐを生成するか否かは、例えば、移動速度に閾値αを設定しておき、移動物体の移動速度が閾値αを超えた否かで判別するようにしてもよいし、移動物体の大きさ（計測面積又は計測点数）に閾値βを設定しておき、移動物体の大きさ（計測面積又は計測点数）が閾値βを超えた否かで判別するようにしてもよい。

次に、本発明の第四実施形態に係る移動物体検出方法について、図１０を参照しつつ説明する。ここで、図１０は、本発明の第四実施形態に係る移動物体検出方法の説明図であり、（ａ）は合成フレーム生成領域を設定した監視範囲、（ｂ）は合成フレーム生成領域を設定した場合の計測結果（合成フレーム）、を示している。

図１０（ａ）及び（ｂ）に示した第四実施形態は、第二走査パターン〜第四走査パターンにおいて、一つ前の走査パターン（第一走査パターン〜第三走査パターン）の一部（監視範囲Ｓの一部の領域）について、均等にレーザ光Ｌの投光タイミングをずらしたものである。

図１０（ａ）に示したように、監視範囲Ｓ内に合成フレームＦｃａを生成したい合成領域Ｓａを設定する。合成領域Ｓａは、例えば、交差点の中央部や、歩行者や自転車が飛び出してきやすい脇道の出入口周辺、踏切の線路内等のように、より正確に移動物体を把握したい領域に設定される。かかる合成領域Ｓａは、監視範囲Ｓ内に反射板等の目印を配置することにより任意の形状に設定するようにしてもよいし、監視範囲Ｓ上の座標を指定することによって任意の形状に設定するようにしてもよいし、監視範囲Ｓ内の静止物体の位置を基準にして設定するようにしてもよい。

図１０（ｂ）に示したように、合成フレームＦｃａは、合成領域Ｓａ以外の領域では、図３（ｂ）に示した標準（通常）の第一走査パターンによる計測結果（第一フレームＦ１）と一致する計測結果を表示している。すなわち、合成領域Ｓａ以外の監視範囲Ｓでは、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらさないようにしている。一方、合成領域Ｓａでは、図５（ｂ）に示した合成フレームＦｃと一致する計測結果を表示している。すなわち、合成領域Ｓａ内においてのみ、レーザ光Ｌの投光タイミングをずらすようにしている。このように、監視範囲Ｓの一部の領域のみに合成領域Ｓａを設定することにより、監視範囲Ｓのうち必要な箇所のみの分解能を向上させることができ、処理する計測点数の増加を抑制して機器の処理負担を軽減しながら、認識率を効果的に向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、第一実施形態〜第四実施形態に係る移動物体検出方法を適宜組み合わせることができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 移動物体検出装置
２ 投光部
３ 水平走査手段
４ 垂直走査手段
５ 受光部
６ 距離演算部
７ 制御部
１１ レーザレーダ
７１ 記憶部
７２ 走査パターン制御部
７３ フレーム合成処理部
７４ 認識処理部
７５ 投光タイミング制御部
７８ 未来フレーム予測処理部

Claims (11)

1. 監視範囲の水平方向及び垂直方向にレーザ光を走査しながら照射し、該レーザ光の反射光を受光して前記監視範囲内の移動物体を検出する移動物体検出装置であって、
   前記レーザ光を投光する投光部と、前記レーザ光を前記水平方向に走査させる水平走査手段と、前記レーザ光を前記垂直方向に走査させる垂直走査手段と、前記レーザ光の反射光を受光して受光情報を発信する受光部と、前記受光情報から前記移動物体の距離を算出する距離演算部と、前記投光部、前記水平走査手段及び前記垂直走査手段の制御を行う制御部と、を有するレーザレーダを備え、
   前記制御部は、前記移動物体の速度に基づいて、前記移動物体に照射される前記レーザ光の走査密度を変更するように、前記水平走査手段、前記垂直走査手段又は前記水平走査手段及び前記垂直走査手段を制御する、ことを特徴とする移動物体検出装置。
2. 前記制御部は、前記移動物体の速度が高速の場合に前記走査密度を高くする、又は、前記移動物体の速度が低速の場合に前記走査密度を低くする、ことを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。
3. 前記監視範囲のうち前記移動物体が高速で通過する領域を高速領域として予め設定し、前記制御部は、該高速領域における前記走査密度を高くするように制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。
4. 前記制御部は、前記監視範囲の一面を計測した結果をフレームとして記憶する記憶部と、前記レーザ光の走査パターンを設定する走査パターン制御部と、未来フレームを予測する未来フレーム予測処理部と、を有し、前記記憶部に記憶された時間的に前後のフレームから前記移動物体の速度を算出し、前記未来フレームにおける前記移動物体の位置を予測して前記移動物体に照射される前記レーザ光の走査密度を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。
5. 前記制御部は、前記走査パターンに基づいて前記レーザ光の投光タイミングを制御する投光タイミング制御部と、複数の前記投光タイミングの異なる前記フレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理部と、該合成フレームから前記移動物体を検出する認識処理部と、を有することを特徴とする請求項４に記載の移動物体検出装置。
6. 前記投光タイミング制御部は、前記監視範囲に照射する前記レーザ光の全部又は一部の領域における前記投光タイミングを均等にずらすように制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。
7. 前記投光タイミング制御部は、前記投光タイミングを前記水平方向及び前記垂直方向にずらすように制御する、又は、前記投光タイミングを前記水平方向若しくは前記垂直方向にずらすように制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の移動物体検出装置。
8. 前記フレーム合成処理部は、合成される前記フレームのうち最も遅い計測時間に合わせて前記フレームにおける前記移動物体を検出した計測点を予測して計測点予測フレームを生成してから前記合成フレームを生成する、ことを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。
9. 監視範囲の水平方向及び垂直方向にレーザ光を走査しながら照射し、前記レーザ光の反射光を受光して前記監視範囲内の移動物体を検出する移動物体検出方法であって、
   前記レーザ光の走査パターンを設定する走査パターン制御工程と、
   前記レーザ光の投光タイミングを制御する投光タイミング制御工程と、
   前記監視範囲の一面を計測した結果をフレームとして記憶させておく記憶工程と、
   複数の前記投光タイミングの異なる前記フレームを合成して合成フレームを生成するフレーム合成処理工程と、
   前記合成フレームから前記移動物体を検出する認識処理工程と、
   を有することを特徴とする移動物体検出方法。
10. 取得したい未来フレームを予測する未来フレーム予測処理工程を有し、前記走査パターン制御工程は、前記未来フレームを取得できるように前記走査パターンを設定する、ことを特徴とする請求項９に記載の移動物体検出方法。
11. 前記フレーム合成処理工程は、合成される前記フレームのうち最も遅い計測時間に合わせて前記フレームにおける前記移動物体を検出した計測点を予測して計測点予測フレームを生成する計測点予測フレーム生成工程を含む、ことを特徴とする請求項９に記載の移動物体検出方法。