JP2014196962A - 物体検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】検知領域内と検知領域の外側にまたがる物体を正確に認識することのできる物体検知システムを提供する。【解決手段】所定の検知領域に光を走査させてこの検知領域における物体の有無を検知する検知部８を備え、検知部は、検知領域の境界部分に物体を検知した場合に、この検知部分を基準として検知領域の外側の物体検知を行うものであり、この検知領域内の物体の検知情報と検知領域外の物体の検知情報とに基づいて物体の有無を認識することにより、検知領域の内側と外側とにまたがる物体を適正に検知する。【選択図】図１

Description

本発明は物体検知システムに係り、特に、検知領域内と検知領域の外側にまたがる物体を正確に認識することを可能とした物体検知システムに関するものである。

近年、列車が停車するプラットホームには、プラットホームからの落下などを防止して、列車への安全な乗降を行うことができるように、列車の列車ドアと同期して開閉動作されるホームドアを備えたホームドア装置が設置されている。

しかしながら、ホームドア装置によりプラットホームの端縁部分が遮蔽されてしまうので、プラットホームの安全確認を行う際に見通しが悪く、ホームドア装置のホームドア付近、特に、ホームドアと列車との間隙に、利用者やカバンなどの物体が存在している状態で、ホームドアが閉じてしまうと、極めて危険であり、ホームドア付近における物体の検出技術が重要となっている。

そのため、従来から、ホームドア装置付近の物体を検出するシステムが開発されている。このようなシステムとして、例えば、対象物までの距離および対象物からの反射光量を測定する三次元距離画像センサと、三次元距離画像センサの測定結果に基づいて、検知空間における対象物の位置および大きさを特定するとともに、当該対象物を位置および大きさの閾値に基づいて物体として検知するか否かを判断する検知制御部とを備え、検知制御部は、所定の検知空間を、三次元距離画像センサからの距離に応じた複数の検知エリアに区分するとともに、当該検知エリアごとに物体を検知する閾値を変更するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−０１６４２１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術においては、三次元距離画像センサからの距離に応じた複数の検知エリアにおける物体を検知するものであるが、検知エリア内での物体しか検知することができず、例えば、車両ドアにかさやかばんなどの物体が挟み込まれた場合や乗客が駆け込み乗車した場合などに、正確に物体を検知することができないという問題を有している。

一般に、三次元距離画像センサによる距離値に基づいて物体を検知する場合、三次元距離画像センサによる距離値の誤差を考慮する必要があることから、車両ドアを含む検知エリアとして厳密な領域を設定することができず、そのため、車両ドアに挟み込まれた物体を適正に検知することは極めて困難となる。また、検知エリアにおいて、距離値に基づく画像により物体を検知した場合でも、検知エリアにおける物体画像のピクセル数が少ない場合には、物体有りと判断することができないという問題を有している。そのため、車両ドアの挟み込みや乗客の駆け込み乗車などを適正に検知することができず、十分な安全性を確保することができないという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、検知領域内と検知領域の外側にまたがる物体を正確に認識することのできる物体検知システムを提供することを目的とするものである。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る物体検知システムは、所定の検知領域に光を走査させてこの検知領域における物体の有無を検知する検知部を備え、前記検知部は、前記検知領域の境界部分に物体を検知した場合に、この検知部分を基準として前記検知領域の外側の物体検知を行うことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記検知領域における各画素の距離値を検知する距離画像センサを備え、前記検知部は、前記距離画像センサから出力される各画素の距離値に基づいて前記検知領域における物体の有無を検知することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記検知部は、前記検知領域の外側に物体を検知した場合に、この検知した物体の検知情報と前記検知領域内で検知した物体の検知情報とに基づいて、物体の有無を判断することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３において、前記検知部は、前記検知領域の外側で検知した物体の検知情報と前記検知領域内で検知した物体の検知情報とに基づいて得られた物体が所定のしきい値以上の大きさであると判断された場合に、物体があると検知するものであることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項２において、前記距離画像センサは、前記検知領域内および前記検知領域の外側に光を走査させるスキャナを備えていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項において、前記検知領域は、駅のプラットホームに設置されるホームドア装置のホームドア付近に設定される領域であることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、検知部により、検知領域の境界部分に物体を検知した場合に、この検知部分を基準として検知領域の外側の物体検知を行うようにしているので、検知領域の内側と外側とにまたがる物体を適正に検知することができ、正確に物体の有無を検知することができる。

請求項２に係る発明によれば、検知領域における各画素の距離値を検知する距離画像センサを設け、検知部により、距離画像センサから出力される各画素の距離値に基づいて検知領域における物体の有無を検知するようにしているので、距離画像センサによる距離値に基づいて生成された距離画像に基づいて物体を検知することができ、検知領域の内側と外側とにまたがる物体を適正に検知することができる。

請求項３に係る発明によれば、検知部により、検知領域の外側に物体を検知した場合に、この検知した物体の検知情報と検知領域内で検知した物体の検知情報とに基づいて物体の有無を判断するようにしているので、検知領域内において、物体として十分に認識することができない場合でも、検知領域の内側と外側とにまたがる物体を適正に検知することができる。

請求項４に係る発明によれば、検知部により、検知領域の外側で検知した物体の検知情報と検知領域内で検知した物体の検知情報とに基づいて得られた物体が所定のしきい値以上の大きさであると判断された場合に、物体があると検知するようにしているので、検知領域内において、物体として十分に認識することができない場合でも、検知領域の内側と外側とにまたがる物体を適正に検知することができる。

請求項５に係る発明によれば、距離画像センサが、検知領域内および検知領域の外側に光を走査させるスキャナを備えるようにしているので、距離画像センサによる光の走査により、検知領域内および検知領域の外側における物体を適正に検知することができる。

請求項６に係る発明によれば、検知領域を、駅のプラットホームに設置されるホームドア装置のホームドア付近に設定される領域としているので、検知領域の内側と外側とにまたがる物体を適正に検知することができ、例えば、車両ドアにかさやかばんなどの物体が挟み込まれた場合や乗客が駆け込み乗車した場合などに、正確に物体を検知することができる。その結果、車両ドアの挟み込みや乗客の駆け込み乗車などを適正に検知して、十分な安全性を確保することができる。

本発明に係る物体検知システムの実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る物体検知システムに用いられる距離画像センサの実施形態を示す構成図である。 本発明に係る物体検知システムの距離画像センサに用いられる二次元スキャナの実施形態を示す概略図である。 本発明に係る物体検知システムにおける長尺状の物体を検知する場合の例を示す説明図である。 本発明に係る物体検知システムにおける直方体の物体を検知する場合の例を示す説明図である。 本発明に係る物体検知システムにおける物体検知動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る物体検知システムをホームドアシステムに適用した場合の実施形態を示したものであり、車両１が停車するプラットホーム２には、ホームドア装置３が設置されており、ホームドア装置３は、プラットホーム２と車両１とを仕切る仕切り壁４と、車両ドア５に対応する位置に開閉自在に設置されたホームドア６とから構成されている。

本実施形態においては、物体検知システムを構成する距離画像センサ７は、ホームドア装置３の仕切り壁４と車両１との間に設置されており、距離画像センサ７により、ホームドア６付近の状態などプラットホーム２の側方から検知するようになっている。また、距離画像センサ７には、検知部８が接続されている。

次に、距離画像センサ７について説明する。

図２に示すように、距離画像センサ７は、二次元スキャナ１０を備えており、本実施形態においては、二次元スキャナ１０として、プレーナ型アクチュエータを用いている。なお、プレーナ型アクチュエータの他、ポリゴンミラーやガルバノミラーなどを用いるようにしてもよい。

本実施形態の二次元スキャナ１０は、図３に示すように、図示しないデバイス基板上に設置された枠状の固定部１１を備えている。この固定部１１の内側には、第２トーションバー１２を介して枠状の第２可動部１３が揺動自在に支持されており、この第２可動部１３の内側には、第１トーションバー１４を介して第１可動部１５が揺動自在に支持されている。すなわち、第１可動部１５と第２可動部１３とは、第２トーションバー１２を介して互いに直交する方向に揺動自在とされており、第１可動部１５と第２可動部１３とは、異なる駆動周波数で駆動されるように構成されている。なお、これら固定部１１、第２可動部１３、第１可動部１５、第１トーションバー１４および第２トーションバー１２は、一体的に形成されている。

第１可動部１５上には、第１可動部１５を駆動するための図示しない駆動コイルが、第２可動部１３上には、第２可動部１３を駆動するための図示しない駆動コイルがそれぞれ設けられており、固定部１１の周囲には、第１可動部１５を挟んで互いに反対磁極を対向させて配置される二対の静磁界発生部材（図示せず）が配置されている。なお、静磁界発生部材は、永久磁石でも電磁石でもよい。

また、図２に示すように、距離画像センサ７は、制御部２０を備えており、この制御部２０には、レーザ光およびスキャナを制御するためのレーザコントローラ２１が設けられている。制御部２０には、レーザコントローラ２１からの内軸駆動信号および外軸駆動信号が入力されるスキャナドライバ２２が設けられており、このスキャナドライバ２２は、二次元スキャナ１０に対して、レーザコントローラ２１から出力される内軸駆動信号および外軸駆動信号に基づいて、第１可動部１５を駆動させるための内軸駆動パルスを出力するとともに、第２可動部１３を駆動させるための外軸駆動パルスを出力するように構成されている。制御部２０のレーザコントローラ２１には、二次元スキャナ１０の図示しない検出装置から第１可動部１５および第２可動部１３の駆動位置を検出するためのスキャナ同期信号がフィルタ２３を介して送られるように構成されている。

また、距離画像センサ７は、レーザ投光部２４を備えており、レーザ投光部２４には、レーザ光を発光するためのレーザ素子２５が設けられている。レーザ投光部２４には、レーザコントローラ２１から送られるレーザ放射タイミング信号に基づいてレーザ素子２５に投光駆動パルスを出力するレーザドライバ２６が設けられている。レーザ投光部２４には、レーザ素子２５から出射されるレーザ光をビームスプリッタ２７を介して二次元スキャナ１０に投光させるための、例えば、ミラーやレンズなどで構成される投光光学装置２８が設けられている。さらに、投光光学装置２８には、レーザ光の投光タイミングを監視する発光モニタ２９が接続されている。発光モニタ２９は、図示しない受光素子を備えており、この受光素子により、投光光学装置２８から投光されるレーザ光を受光することにより、投光光学装置２８による投光タイミングを監視するようになっている。

さらに、距離画像センサ７は、レーザ受光部３０を備えており、レーザ受光部３０には、レーザ光を受光するための受光素子３１が設けられている。レーザ受光部３０には、レーザ素子２５から投光光学装置２８を介して投光され二次元スキャナ１０で反射されたレーザ光を受光素子３１に受光させるための、例えば、ミラーやレンズなどで構成される受光光学装置３２が設けられている。レーザ受光部３０には、受光素子３１からの受光信号を増幅するプリアンプ３３が設けられている。

距離画像センサ７は、測距計測部３４を備えており、この測距計測部３４には、レーザ受光部３０のプリアンプ３３から送られる受光信号を検出するための共振回路３５および立ち上がり回路３６がそれぞれ設けられている。共振回路３５は、主として測定する距離が比較的長い場合に用いられ、立ち上がり回路３６は、主として測定する距離が比較的短い場合に用いられるものである。測距計測部３４には、共振回路３５および立ち上がり回路３６を介して送られる受光信号に基づいて受光素子３１により受光したタイミングを生成するストップタイミング生成回路３７，３７が設けられている。測距計測部３４には、ストップタイミング生成回路３７により生成された受光タイミングと、発光モニタ２９から送られる投光タイミングとから、投光タイミングから受光タイミングまでの時間を計測するための時間計測回路３８，３８が設けられている。

また、制御部２０には、距離値算出回路３９が設けられており、時間計測回路３８による時間データは、Ａ／Ｄ変換器４０，４０を介して距離値算出回路３９に送られるようになっている。そして、距離値算出回路３９は、時間計測回路３８による時間データに基づいて、距離値を取得することができるように構成されており、取得した距離値は、外部インタフェース４１を介して後述する画像データ処理装置８に出力されるように構成されている。すなわち、二次元スキャナ１０の第１可動部１５および第２可動部１３を動作させながら、この二次元スキャナ１０にレーザ投光部２４からレーザ光を投光させることにより、二次元領域でレーザ光を走査させ、二次元スキャナ１０から投光されて物体で反射されたレーザ光を二次元スキャナ１０で反射されてレーザ受光部３０により受光することにより、二次元スキャナ１０により走査した範囲における各画素における距離値を取得することができるものである。なお、レーザ受光部３０には、プリアンプ３３から出力される受光信号をＡ／Ｄ変換して受光量として距離値算出回路３９に送るＡ／Ｄ変換器４２が設けられている。

さらに、制御部２０には、制御部２０および測距計測部３４に電源を供給するための主電源４３が設けられており、さらに、主電源４３からの電源供給を受けてレーザドライバ２６、プリアンプ３３およびスキャナドライバ２２に電源を供給するＨＶ電源４４が設けられている。

また、検知部８は、距離画像センサ７から出力される距離値に基づいて二次元のフレーム画像を生成するとともに、フレーム画像の各画素における距離値の最も大きい値、すなわち最も遠い距離値により生成される画像を背景画像として記憶し、この背景画像を基準として、新たに取得された距離値との差分を求めることにより、差分画像を生成するように構成されている。そして、検知部８は、生成された差分画像に基づいて物体画像を抽出し、物体の有無を検知するように構成されている。

そして、本実施形態においては、距離画像センサ７により検知する範囲をあらかじめ検知領域として設定しておくように構成されている。例えば、図４および図５に示すように、ホームドア６と、車両１との間の任意の領域を検知領域として設定するものであり、この検知領域における距離値に基づいて物体の有無を検知するように構成されている。

この場合に、本実施形態においては、検知領域の境界部分において、物体を検知した場合に、検知領域の外側において検知した物体の近傍にレーザ光の走査を行い、この検知領域外の物体の検知を行うように構成されている。そして、検知領域外で物体を検知した場合には、検知領域内の物体情報と検知領域外の物体情報とを加えて１つの物体情報として認識することにより、物体の有無を検知するように構成されている。

すなわち、通常、検知領域においては、一定以上のピクセル数が検知された場合に、検知領域内に物体があるものと認識するように設定するものであるが、検知領域内において、検知された物体のピクセル数が一定値以下であると、物体があるとは認識されない。これは、あまりに細かい物体を検知するように設定すると、誤検知を招くおそれがあるためである。

具体例について図４および図５を参照して説明する。ここで、図４は、車両１のドア部分に、かさなどの長尺の物体が存在している場合を示すとともに、図５は、車両１のドア部分に、かばんなどの直方体の物体が存在している場合を示している。そして、図３および図４に示すように、検知した物体のピクセル数が５０ピクセル以上の場合に、物体があると認識するように設定した場合に、検知領域において、２０ピクセルの物体を検知した場合には、物体があるとは認識されないことになる。本実施形態においては、検知領域内で物体を検知した場合に、距離画像センサ７により検知領域の外側の走査を行い、検知領域外での物体を検知するようにしているので、例えば、検知領域内で２０ピクセルの物体を検知し、検知領域外で４０ピクセルの物体を検知した場合には、これら各物体のピクセル値である２０ピクセルと４０ピクセルとを加算することにより、６０ピクセルの物体があると認識するように構成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

まず、レーザコントローラ２１からスキャナドライバ２２に内軸駆動信号および外軸駆動信号を出力させることにより、スキャナドライバ２２から二次元スキャナ１０に内軸駆動パルスおよび外軸駆動パルスを出力させることにより、二次元スキャナ１０の駆動コイルに通電させ、これにより、第１可動部１５および第２可動部１３を揺動動作させる。

この状態で、レーザコントローラ２１からレーザ投光部２４にレーザ放射タイミング信号を出力させ、レーザドライバ２６から投光駆動パルスをレーザ素子２５に出力させることにより、レーザ素子２５から投光光学装置２８を介してレーザ光が二次元スキャナ１０に投光される。

そして、二次元スキャナ１０により二次元領域でレーザ光を走査させ、二次元スキャナ１０から投光されて物体で反射されたレーザ光は、二次元スキャナ１０で反射されて受光光学装置３２を介してレーザ受光部３０により受光される。この受光信号は、共振回路３５または立ち上がり回路３６を介してストップタイミング生成回路３７に出力され、時間計測回路３８により、ストップタイミング生成回路３７により生成された受光タイミングと、発光モニタ２９から送られる投光タイミングとから、投光タイミングから受光タイミングまでの時間が計測されて距離値算出回路３９に出力される。そして、距離値算出回路３９により、時間計測回路３８による時間データに基づいて、二次元スキャナ１０により走査した範囲における各画素における距離値を算出し、この距離値は、検知部８に送られる。

次に、検知部８による動作について図６に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、検知部８により、距離画像センサ７から出力される距離値に基づいて背景画像を生成し、この背景画像を基準として差分画像を生成して物体画像を抽出し、物体の有無を検知する。

そして、検知領域において、一定以上のピクセル数の物体を検知した場合には（ＳＴ１：ＹＥＳ）、物体があると認識する。また、検知領域において、一定以上のピクセル数の物体を検知しない場合に、検知領域の境界部分において、物体を検知したが一定のピクセル数に満たない場合には（ＳＴ２：ＹＥＳ）、検知領域外の領域にレーザ光を走査させて物体の検知を行う（ＳＴ３）。

そして、検知領域外において、物体を検知した場合には（ＳＴ４：ＹＥＳ）、検知領域内の物体のピクセル数と検知領域外の物体のピクセル数とを加算して、一定のピクセル数となるか否か判断し（ＳＴ５）、一定以上のピクセル数となる場合には（ＳＴ５：ＹＥＳ）、物体があると認識する。

また、検知領域の境界部分に物体を検知しない場合（ＳＴ１：ＮＯ）、検知領域外において、物体を検知しない場合（ＳＴ４：ＮＯ）、および検知領域内の物体のピクセル数と検知領域外の物体のピクセル数とを加算して、一定のピクセル数とならない場合には（ＳＴ５：ＮＯ）、物体がないと認識する。

以上述べたように、本実施形態においては、検知領域内の境界部分において、距離画像センサ７による距離値に基づいて生成された距離画像に基づいて物体を検知した場合に、検知領域外の物体を検知し、この検知領域内の物体の検知情報と検知領域外の物体の検知情報とに基づいて物体の有無を認識するようにしているので、検知領域の内側と外側とにまたがる物体を適正に検知することができ、例えば、車両ドアにかさやかばんなどの物体が挟み込まれた場合や乗客が駆け込み乗車した場合などに、正確に物体を検知することができる。その結果、車両ドアの挟み込みや乗客の駆け込み乗車などを適正に検知して、十分な安全性を確保することができる。

なお、前記実施形態においては、距離画像センサ７と検知部８とを別体に構成した場合について説明したが、距離画像センサ７に検知部８を内蔵させて一体に構成するようにしてもよい。また、前記実施形態においては、距離画像センサ７を用いて物体を検知する場合について説明したが、距離画像センサ７に限定されるものではなく、赤外線センサなど各種センサを用いるようにしてもよい。

さらに、前記実施形態においては、物体検知システムをホームドアシステムに適用した場合の例について説明したが、例えば、建物の自動ドアシステムなどドアの管理を行うシステムであれば、いずれのシステムに適用してもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

１ 車両
２ プラットホーム
３ ホームドア装置
４ 仕切り壁
５ 車両ドア
６ ホームドア
７ 距離画像センサ
８ 検知部
１０ 二次元スキャナ
１１ 固定部
１３ 第２可動部
１５ 第１可動部
２０ 制御部
２１ レーザコントローラ
２２ スキャナドライバ
２４ レーザ投光部
２５ レーザ素子
２６ レーザドライバ
２８ 投光光学装置
２９ 発光モニタ
３０ レーザ受光部
３１ 受光素子
３２ 受光光学装置
３４ 測距計測部

Claims (6)

1. 所定の検知領域に光を走査させてこの検知領域における物体の有無を検知する検知部を備え、前記検知部は、前記検知領域の境界部分に物体を検知した場合に、この検知部分を基準として前記検知領域の外側の物体検知を行うことを特徴とする物体検知システム。
2. 前記検知領域における各画素の距離値を検知する距離画像センサを備え、
   前記検知部は、前記距離画像センサから出力される各画素の距離値に基づいて前記検知領域における物体の有無を検知することを特徴とする請求項１に記載の物体検知システム。
3. 前記検知部は、前記検知領域の外側に物体を検知した場合に、この検知した物体の検知情報と前記検知領域内で検知した物体の検知情報とに基づいて、物体の有無を判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物体検知システム。
4. 前記検知部は、前記検知領域の外側で検知した物体の検知情報と前記検知領域内で検知した物体の検知情報とに基づいて得られた物体が所定のしきい値以上の大きさであると判断された場合に、物体があると検知するものであることを特徴とする請求項３に記載の物体検知システム。
5. 前記距離画像センサは、前記検知領域内および前記検知領域の外側に光を走査させるスキャナを備えていることを特徴とする請求項２に記載の物体検知システム。
6. 前記検知領域は、駅のプラットホームに設置されるホームドア装置のホームドア付近に設定される領域であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の物体検知システム。

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