JP2018040647A - 移動体の認識装置及び認識方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体に対する自車両の相対位置が変化した場合でも、移動体を継続的に認識可能な移動体の認識装置及び認識方法を提供する。【解決手段】測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識装置であって、前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定の範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化するグループ化処理部と、前記グループの形状から直線部分を抽出する直線抽出部と、異なる時刻においてグループ化された各グループの前記直線部分を用いて、当該異なる時刻のグループ対が同一物体か否かの判定を行う同定判定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体の認識装置及び認識方法に関する。

測域センサは、周囲の形状を、センサからの距離として計測するセンサであり、レーザレーダやＴｏＦカメラ、Ｆｌｕｓｈ ＬｉＤＡＲなどがある。
特許文献１には、レーザレーダを用いて自車両に対する他車両などの移動体を認識する移動物検出装置が記載されている。特許文献１に記載の移動物検出装置では、レーザレーダにより観測された観測点のうち、距離が所定値以下に接近している複数の観測点を連結体としてグループ化する。そして、そのグループ化によって得られた２時刻における距離データ上の各連結体について、互いの距離が所定値以下に近接しておりかつ大きさの差異が所定値以下である連結体対を同一物として同定する。したがって、同一物として同定された連結体の２時刻間の変位量に基づいて、当該連結体を移動体として認識することができる。

特許第４５６１３４６号公報

しかしながら、レーザレーダ等の光学的な測域センサにより観測される移動体の範囲は、その移動体に対する自車両の相対位置により変化する。すなわち、連結体の大きさは、移動体に対する自車両の相対位置により変化する。したがって、特許文献１に記載の移動物検出装置では、移動体に対する自車両の相対位置によって、２時刻における連結体の大きさの差異が所定値を超えてしまう場合がある。したがって、その２時刻における連結体対を同一物として同定することができず、移動体を継続的に認識することができない場合がある。ここで、測域センサとは、レーザレーダやＴｏＦカメラ、Ｆｌｕｓｈ ＬｉＤＡＲ等を含む、もしくは、光学的な測域センサであり、レーダや超音波センサは含まれない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、移動体に対する自車両の相対位置が変化した場合でも、移動体を継続的に認識可能な移動体の認識装置及び認識方法を提供することである。

本発明の一態様は、測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識装置であって、前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定の範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化するグループ化処理部と、前記グループの形状から直線部分を抽出する直線抽出部と、異なる時刻においてグループ化された各グループの前記直線部分を用いて、当該異なる時刻のグループ対が同一物体か否かの判定を行う同定判定部と、を備える移動体の認識装置である。

本発明の一態様は、上述の認識装置であって、前記異なる時刻の過去の時刻においてグループ化された過去のグループが現在の時刻において到達する位置を推定する位置推定部と、前記現在の時刻においてグループ化された現在のグループの位置と、前記過去のグループから推定された位置との距離が第１の距離閾値以下であり、かつ、前記直線部分間の方位差が方位差閾値以下であるか否かを判定する位置判定部と、を更に備え、前記同定判定部は、前記現在のグループの位置と前記推定された位置との距離が前記第１の距離閾値以下であり、かつ前記直線部分間の方位差が方位差閾値以下であると判定された場合に当該現在のグループと当該過去のグループとのグループ対が同一物体か否かの判定を行う。

本発明の一態様は、上述の認識装置であって、前記同定判定部は、前記異なる時刻においてグループ化された各グループの前記直線部分間の距離が第２の距離閾値以下である場合、かつ前記直線部分間の方位差が前記方位差閾値以下である場合には、当該異なる時刻のグループ対が同一物体であると判定する。

本発明の一態様は、上述の認識装置であって、前記直線部分とは、Ｉ字状に形成されたＩ型直線部分と、Ｌ字状に形成されたＬ型直線部分と、の少なくともいずれか一方を含む。

本発明の一態様は、上述の認識装置であって、前記直線部分間の距離とは、前記Ｌ型直線部分の屈曲点間の距離、前記Ｌ型直線部分の屈曲点と前記Ｌ型又は前記Ｉ型直線部分の端点との距離、前記Ｌ型又は前記Ｉ型直線部分を構成する直線の中心点間の距離、及び、前記Ｌ型又は前記Ｉ型直線部分を構成する直線の端点間の距離、の少なくともいずれか一つである。

本発明の一態様は、上述の認識装置であって、前記同一物体として同定された前記グループの位置の時間変化が第３の距離閾値以上である場合には、当該同一物体として同定された前記グループを移動体として認識する認識部を更に備える。

本発明の一態様は、上述の認識装置であって、前記同定判定部は、前記測域センサから前記現在のグループを結ぶ直線の方線と、当該現在のグループの直線部分との成す角が第４閾値を下回る場合には、前記直線部分間の距離を前記中心点間の距離とし、前記成す角が第４閾値を上回る場合には、前記直線部分間の距離を前記直線の端点間の距離とする。

本発明の一態様は、測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識方法であって、前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化する工程と、前記グループの形状から直線部分を抽出する工程と、異なる時刻においてグループ化された各グループの前記直線部分を用いて、当該異なる時刻のグループ対が同一物体か否かの判定を行う工程と、を含む移動体の認識方法である。

以上説明したように、本発明によれば、移動体に対する自車両の相対位置が変化した場合でも、移動体を継続的に認識することができる。

本発明の一実施形態に係る認識装置１の概略構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るグループ化処理部３１によりグループ化された計測点を示す図である。 本発明の一実施形態に係る輪郭形状抽出部３２により各グループから抽出した輪郭形状を示す図である。 本発明の一実施形態に係る直線抽出部３３により抽出された各グループの直線部分を示す図である。 本発明の一実施形態に係る形状判定部３４により抽出された各グループのＩ型直線部又はＬ型直線部分を示す図である。 本発明の一実施形態に係る認識装置１の移動体の認識方法の流れを示す図である。 本発明の一実施形態に係る第１の条件を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る第２の条件を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る第３の条件を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る第４の条件を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る運動状態推定部４０の運動状態の推定方法について、説明する図である。 本発明の一実施形態に係る認識装置１の効果を説明する図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

図１は、本発明の一実施形態に係る認識装置１の概略構成の一例を示す図である。例えば、認識装置１は、車両に搭載され、その搭載された車両（以下、「自車両」という。）に対する他車両などの移動体を認識する。

図１に示すように、認識装置１は、測域センサ２及び信号処理部３を備える。
測域センサ２は、例えばレーザレーダの場合、測定範囲に対してレーザ光を水平方向及び垂直方向に走査し、そのレーザ光の反射光から当該測定範囲内における複数の計測点の三次元座標値を取得する。例えば、測域センサ２は、例えば上下左右に面上にスキャンする三次元レーザレーダである場合について説明するが、これに限定されず、線状にスキャンする二次元レーザレーダであってもよい。

信号処理部３は、グループ化処理部３１、輪郭形状抽出部３２、直線抽出部３３、形状判定部３４、座標変換部３５、位置推定部３６、位置判定部３７、同定判定部３８、認識部３９及び運動状態推定部４０を備える。

グループ化処理部３１は、測域センサ２が計測した複数の計測点のうち、その計測点間の距離が近い計測点を同一のグループとしてグループ化する。図２は、本発明の一実施形態に係るグループ化処理部３１によりグループ化された計測点を示す図である。図２に示すように、例えば、グループ化処理部３１は、測域センサ２が計測した複数の計測点のうち、その計測点間の距離が所定範囲（第１の範囲）内である計測点を同一のグループとしてグループ化する。ここで、グループ化処理部３１は、その計測点間の距離が第１の範囲である各計測点をつなぎ合わせることで、グループを生成する。

輪郭形状抽出部３２は、グループ化処理部３１で生成されたグループに対して、俯瞰視点での平面図で見た場合の二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する。図３は、本発明の一実施形態に係る輪郭形状抽出部３２により各グループから抽出した輪郭形状を示す図である。図３に示すように、輪郭形状抽出部３２は、各グループを構成する計測点の集合（図２）から、外側の計測点だけを取り出して二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する。

直線抽出部３３は、輪郭形状抽出部３２により抽出された各グループの輪郭形状のうち、直線部分を特徴形状として抽出する。図４は、本発明の一実施形態に係る直線抽出部３３により抽出された各グループの直線部分（特徴形状）を示す図である。

形状判定部３４は、直線抽出部３３に抽出された各グループの特徴形状の大きさ及び位置関係に基づいて、その直線部分がＩ字状に形成されたＩ型直線部分か、Ｌ字状に形成されたＬ型直線部分かのいずれかであるかを判定する。このＩ型直線部分は、一の直線だけで構成される。一方、Ｌ型直線部分は、略直交する二の直線から構成される。図５は、本発明の一実施形態に係る形状判定部３４により抽出された各グループのＩ型直線部分又はＬ型直線部分を示す図である。

形状判定部３４は、抽出した直線部分がＩ型直線部分であると判定したグループに対しては、そのグループのＩ型直線部分と、そのＩ型直線部分の端点（図５に示す△）と、を抽出する。Ｉ型直線部分の端点とは、測域センサ２の計測距離が短い方の端点である。すなわち、形状判定部３４は、Ｉ型直線部分の二の端点のうち、測域センサ２との距離が短い方の端点を抽出する。

一方、形状判定部３４は、抽出した直線部分がＬ型直線部分であると判定したグループに対しては、そのグループのＬ型直線部分と、そのＬ型直線部分の屈曲点（図５に示す◇）と、を抽出する。

座標変換部３５は、自車両の位置を原点とする座標系で処理していた上記計測点の位置を、固定座標系に変換する。これにより、形状判定部３４により現在抽出された各グループの計測点の位置と、形状判定部３４により過去に抽出された各グループの計測点との突合せが可能にする。

位置推定部３６は、過去の異なる時刻においてグループ化されたグループ（以下、「過去のグループ」という。）が現在の時刻において到達する位置（以下、「現在位置」という。）を推定する。例えば、位置推定部３６は、異なる時刻の過去の時刻において形状判定部３４により判定された直線部分（Ｉ型又はＬ型直線部分）を有する各過去のグループの現在位置を、例えば、等速直線運動等の単純な運動モデルで推定する。このように、位置推定部３６は、過去の時刻において抽出された直線部分を有する各過去のグループの現在位置を推定する。

位置判定部３７は、現在の時刻においてグループ化されたグループ（以下、「現在のグループ」という。）の位置と、位置推定部３６により過去のグループから推定された位置との距離が、所定の範囲（第２の範囲）内であるか否かを判定する。例えば、位置判定部３７は、現在の時刻において抽出されたＩ型又はＬ型直線部分を有する現在のグループの位置を基準として、位置推定部３６で推定された過去のグループの現在位置までの距離が第１の距離閾値以下であるか否かを判定する。すなわち、位置判定部３７は、現在の時刻においてグループ化された現在のグループの位置と、過去のグループから推定された位置との距離が第１の距離閾値以下であるか否かを判定する。

同定判定部３８は、異なる時刻においてグループ化された各グループの直線部分を用いて、当該異なる時刻のグループ対が同一物体か否かの判定を行う。具体的には、同定判定部３８は、現在のグループの位置と推定された過去のグループの現在位置との距離が第１の距離閾値以下であると判定された場合には、当該現在のグループと当該過去のグループとのグループ対を抽出する。そして、同定判定部３８は、抽出したグループ対が同一物体か否かの判定を行う。

同定判定部３８は、抽出したグループ対の中で、直線部分間の距離が第２の距離閾値（Ｌ_ｔｈ）以下である場合又は直線部分間の方位差が方位差閾値（θ_ｔｈ）以下である場合には、その直線部分を有するグループ対を同一物体として同定する。なお、第２の距離閾値と方位差閾値とは同一の閾値でもよいし、互いに異なる閾値であってもよい。ここで、例えば、直線部分間の距離とは、（１）Ｌ型直線部分の屈曲点間の距離、（２）Ｌ型直線部分の屈曲点とＬ型又はＩ型直線部分の端点との距離、（３）Ｌ型又はＩ型直線部分を構成する直線の中心点間の距離、及び、（４）Ｌ型又はＩ型直線部分を構成する直線の端点間の距離、の少なくともいずれか一つである。

認識部３９は、同一物体として同定されたグループの位置が時間変化している場合には、そのグループ対が移動体であると認識する。例えば、認識部３９は、同一物体として同定されたグループの位置の時間変化が第３の距離閾値以上である場合には、そのグループを移動体として認識する。

運動状態推定部４０は、同定判定部３８において、同一物体の同定に用いられた計測点（屈曲点、端点及び中心点の少なくとも１つ以上）を用いて、認識部３９により移動体と認識されたグループの運動状態を推定する。ここで、運動状態とは、グループが移動する速度、方向、位置等である。

以下に、本発明の一実施形態に係る認識装置１の移動体の認識方法の流れを説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る認識装置１の移動体の認識方法の流れを示す図である。

まず、グループ化処理部３１は、測域センサ２が計測した複数の計測点の三次元座標値から、安定して認識可能な高さを有する計測点を高障害部として抽出する（ステップＳ１０１）。この安定して認識可能な高さを有する計測点とは、高さ方向の値が予め設定された値以上である計測点である。ただし、この処理は本発明において必須ではなく、例えば、測域センサ２が２次元のレーザレーダである場合には、省略可能である。

グループ化処理部３１は、高障害部の計測点のうち、その計測点間の距離が所定範囲内である計測点をつなぎ合わせることで、グループを生成する（ステップＳ１０２）。

輪郭形状抽出部３２は、グループ化処理部３１で生成された各グループの外側の計測点だけを取り出すことで二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する（ステップＳ１０３）。

直線抽出部３３は、輪郭形状抽出部３２により抽出された各グループの輪郭形状のうち、直線部分を特徴形状として抽出する（ステップＳ１０４）。
形状判定部３４は、直線抽出部３３に抽出された各グループの特徴形状の大きさ及び位置関係に基づいて、その直線部分がＩ字状に形成されたＩ型直線部分か、Ｌ字状に形成されたＬ型直線部分かのいずれかであるかを判定する。

形状判定部３４は、抽出した直線部分がＩ型直線部分であると判定したグループに対しては、そのグループのＩ型直線部分と、そのＩ型直線部分の端点と、を抽出する。Ｉ型直線部分の端点とは、測域センサ２の計測距離が短い方の端点である。すなわち、形状判定部３４は、Ｉ型直線部分の二の端点のうち、測域センサ２との距離が短い方の端点を抽出する。一方、形状判定部３４は、抽出した直線部分がＬ型直線部分であると判定したグループに対しては、そのグループのＬ型直線部分と、そのＬ型直線部分の屈曲点と、を抽出する（ステップＳ１０５）。

座標変換部３５は、自車両の位置を原点とする座標系で処理していた上記計測点の位置を、固定座標系に変換する（ステップＳ１０６）。すなわち、座標変換部３５は、抽出された直線部分を構成する計測点を、自車両の位置を原点とする座標系から固定座標系に変換する。

位置推定部３６は、過去の時刻において形状判定部３４により判定された直線部分（Ｉ型又はＬ型直線部分）を有する過去のグループの現在位置を、等速直線運動等の単純な運動モデルを用いて推定する（ステップＳ１０７）。

位置判定部３７は、現在の時刻において抽出されたＩ型又はＬ型直線部分を有する現在のグループの位置を基準として、位置推定部３６で推定された過去のグループの現在位置までの距離が第１の距離閾値か否かを判定する（ステップＳ１０８）。そして、同定判定部３８は、その距離が第１の距離閾値以下となる過去のグループが存在すると判定された場合には、その過去のグループと、基準となった現在のグループとをグループ対として抽出する。

同定判定部３８は、抽出したグループ対の中で、直線部分間の距離が第２の距離閾値以下であり、且つ直線部分間の方位差が方位差閾値以下である場合には、その直線部分を有するグループ対を同一物体として同定する。なお、同定判定部３８は、抽出したグループ対の中で、直線部分間の距離が第２の距離閾値以下である場合、又は直線部分間の方位差が方位差閾値以下である場合のいずれかである場合に、その直線部分を有するグループ対を同一物体として同定してもよい。なお、本実施形態における方位差は挟角側の角度を用いるため９０度以下となる。

例えば、同定判定部３８は、抽出したグループ対が、以下に示す４つの条件（第１の条件〜第４の条件）のいずれかに該当するか否を判定し（ステップＳ１０９）、該当するならば、その直線部分を有するグループ対を同一物体として同定する（ステップＳ１１０）。

（第１の条件）
図７は、本発明の一実施形態に係る第１の条件を説明する図である。
第１の条件は、「過去のグループと現在のグループとが共にＬ型直線部分であって、そのＬ型直線部分の各屈曲点が第２の距離閾値以下であり、且つ、直線の方位差の絶対値が方位差閾値以下」である。以下に、図７を用いて、第１の条件の適用例について、説明する。なお、以下の説明において、θ_１＝２０度、θ_２＝２５度、θ_３＝１００度であり、方位差閾値が３０度である場合について説明する。

図７に示す例では、同定判定部３８は、現在のグループＧａの屈曲点Ｑａを基準として、半径が第２の距離閾値となる円の領域Ｃ内に、過去のグループの屈曲点が存在するか否を判定する。そして、図７に示すように、同定判定部３８は、その円の領域Ｃ内に過去のグループＧｂの屈曲点Ｑｂが存在すると判定し、その過去のグループＧｂを同一物体の候補とする。

次に、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、同一物体の候補である過去のグループＧｂにおける直線Ｌ_２の方位θ_２との方位差Δθ_Ｌ２（θ_１−θ_２）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。上述の条件から、方位差Δθ_Ｌ２（２０度−２５度）の絶対値（５度）は、方位差閾値（＝３０度）以下となり、第１の条件に該当すると判定される。したがって、同定判定部３８は、現在のグループＧａと過去のグループＧｂとのグループ対を同一物体として同定する。

なお、同定判定部３８は、方位差Δθ_Ｌ２（θ_１−θ_２）の絶対値が方位差閾値以下でない場合には、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、過去のグループＧｂにおける直線Ｌ_３の方位θ_３との方位差Δθ_Ｌ３（θ_１−θ_３）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。この場合に、同定判定部３８は、方位差Δθ_Ｌ３（２０度−１００度）の絶対値（８０度）が方位差閾値以下でないため、第１の条件に該当しないと判定する。したがって、現在のグループＧａと過去のグループＧｂとのグループ対は同一物体として同定されない。

（第２の条件）
図８は、本発明の一実施形態に係る第２の条件を説明する図である。
第２の条件は、「Ｌ型直線部の屈曲点と、Ｌ型又はＩ型の端点とが第２の距離閾値以下であり、且つ、直線の方位差の絶対値が方位差閾値以下」である。以下に、図８を用いて、第２の条件の適用例について、説明する。なお、以下の説明において、θ_４＝１０５度である。

図８に示す例では、同定判定部３８は、現在のグループＧａの屈曲点Ｑａを基準として、半径が第２の距離閾値となる円の領域Ｃ内に、過去のグループの端点が存在するか否を判定する。そして、図８に示すように、同定判定部３８は、その円の領域Ｃ内に過去のグループＧｂの端点Ｔ_２及び端点Ｔ_３と、過去のグループＧｃの端点Ｔ_４とが存在すると判定する。したがって、同定判定部３８は、過去のグループＧｂと過去のグループＧｃとを同一物体の候補とする。

次に、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、同一物体の候補である過去のグループＧｃにおける直線Ｌ_４の方位θ_４との方位差Δθ_Ｌ４（θ_１−θ_４）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。上述の条件から、方位差Δθ_Ｌ４（２０度−１０５度）の絶対値（８５度）は、方位差閾値以下でないため、第２の条件に該当しないと判定される。したがって、同定判定部３８は、現在のグループＧａと過去のグループＧｃとのグループ対を同一物体として同定しない。

一方、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、他の同一物体の候補である過去のグループＧｂにおける直線Ｌ_２の方位θ_２との方位差Δθ_Ｌ２（θ_１−θ_２）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。上述の条件から、方位差Δθ_Ｌ２（２０度−２５度）の絶対値（５度）は、方位差閾値以下となり、第２の条件に該当すると判定される。したがって、同定判定部３８は、現在のグループＧａと過去のグループＧｂとのグループ対を同一物体として同定する。

（第３の条件）
図９は、本発明の一実施形態に係る第３の条件を説明する図である。
第３の条件は、「Ｌ型又はＩ型直線部のそれぞれの中心点が第２の距離閾値以下であり、且つ、直線の方位差の絶対値が方位差閾値以下」である。以下に、図９を用いて、第３の条件の適用例について、説明する。なお、以下の説明において、θ_５＝６０度であり、θ_６＝１０度である。

図９に示す例では、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の中心点Ｏａを基準として、半径が第２の距離閾値となる円の領域Ｃ内に、過去のグループの中心点が存在するか否を判定する。そして、図９に示すように、同定判定部３８は、その円の領域Ｃ内に過去のグループＧｄにおける直線Ｌ_５の中心点Ｏ_５と、過去のグループＧｅにおける直線Ｌ_６の中心点Ｏ_６とが存在すると判定する。したがって、同定判定部３８は、過去のグループＧｄと過去のグループＧｅとを同一物体の候補とする。

次に、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、同一物体の候補である過去のグループＧｄにおける直線Ｌ_５の方位θ_５との方位差Δθ_Ｌ５（θ_１−θ_５）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。上述の条件から、方位差Δθ_Ｌ５（２０度−６０度）の絶対値（４０度）は、方位差閾値以下でないため、第３の条件に該当しないと判定される。したがって、同定判定部３８は、現在のグループＧａと過去のグループＧｄとのグループ対を同一物体として同定しない。

一方、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、他の同一物体の候補である過去のグループＧｅにおける直線Ｌ_６の方位θ_６との方位差Δθ_Ｌ６（θ_１−θ_６）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。上述の条件から、方位差Δθ_Ｌ６（２０度−１０度）の絶対値（１０度）は、方位差閾値以下となり、第３の条件に該当すると判定される。したがって、同定判定部３８は、現在のグループＧａと過去のグループＧｅとのグループ対を同一物体として同定する。

（第４の条件）
図１０は、本発明の一実施形態に係る第４の条件を説明する図である。
第４の条件は、「Ｌ型又はＩ型直線部のそれぞれの端点が第２の距離閾値以下であり、且つ、直線の方位差の絶対値が方位差閾値以下」である。以下に、図１０を用いて、第４の条件の適用例について、説明する。なお、以下の説明において、θ_７＝５０度、θ_８＝９５度、θ_９＝１０度である。

図１０に示す例では、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の端点Ｔａを基準として、半径が第２の距離閾値となる円の領域Ｃ内に、過去のグループの端点が存在するか否を判定する。そして、図１０に示すように、同定判定部３８は、その円の領域Ｃ内に過去のグループＧｆにおける直線Ｌ_７の端点Ｔ_７と、過去のグループＧｇにおける直線Ｌ_８の端点Ｔ_８と直線Ｌ_９の端点Ｔ_９とが存在すると判定する。したがって、同定判定部３８は、過去のグループＧｆと過去のグループＧｇとを同一物体の候補とする。

なお、複数のグループが上記条件を満たす場合、判定すべき点間の距離が小さいグループを対応づける。

次に、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、同一物体の候補である過去のグループＧｆにおける直線Ｌ_７の方位θ_７との方位差Δθ_Ｌ７（θ_１−θ_７）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。上述の条件から、方位差Δθ_Ｌ７（２０度−５０度）の絶対値（３０度）は、方位差閾値以下であるため、第４の条件に該当すると判定される。したがって、同定判定部３８は、現在のグループＧａと過去のグループＧｆとのグループ対を同一物体として同定する。

次に、同定判定部３８は、現在のグループＧａにおける直線Ｌ_１の方位θ_１と、他の同一物体の候補である過去のグループＧｇにおける直線Ｌ_８の方位θ_８との方位差Δθ_Ｌ８（θ_１−θ_８）の絶対値が方位差閾値以下であるか否かを判定する。上述の条件から、方位差Δθ_Ｌ８（２０度−９５度）の絶対値（７５度）は、方位差閾値以下ではないため、第４の条件に該当しない。

一方、直線Ｌ_１の方位θ_１と過去のグループＧｇにおける直線Ｌ_９の方位θ_９との方位差Δθ_Ｌ９（θ_１−θ_９）の絶対値（１０度）は、方位差閾値以下となり、第４の条件に該当すると判定される。したがって、同定判定部３８は、現在のグループＧａと過去のグループＧｇとのグループ対を同一物体として同定する。

認識部３９は、同一物体として同定されたグループの計測位置が変化している場合には、そのグループを移動体であると認識する。例えば、認識部３９は、同一物体として同定されたグループの位置の時間変化が第３の距離閾値以上である場合には、そのグループを移動体として認識する（ステップＳ１１１）。

運動状態推定部４０は、同定判定部３８において、同一物体の同定に用いられた計測点を用いて、認識部３９に移動体と認識されたグループの運動状態を推定する（ステップＳ１１２）。例えば、運動状態推定部４０は、移動体の計測点を複数時刻において蓄積し、加速度や等角速度運動モデルを使用して、カルマンフィルタより運動状態を推定する。
以下に、運動状態推定部４０における運動状態の推定方法の一例について、説明する図である。図１１は、本発明の一実施形態に係る運動状態推定部４０の運動状態の推定方法について、説明する図である。

図１１に示すように、例えば、時刻ｔ−１において、Ｌ型直線部分を有するグループＧｉが抽出されたとする。この場合には、時刻ｔ−２において抽出されたグループＧｈにおいて時刻ｔ−１に到達する位置が推定される。そして、時刻ｔ−１において抽出されたグループＧｉと、推定された時刻ｔ−１でのグループＧｈと、のグループ対が、第１の条件に該当し、同一物体として同定されたとする。すなわち、推定された時刻ｔ−１でのグループＧｈの屈曲点Ｑ´（Ｘ_ｉ−３,Ｙ_ｉ−３）と、グループＧｉの屈曲点Ｑ（Ｘ_ｉ−２,Ｙ_ｉ−２）とが対応付けられたとする。

次に、時刻ｔにおいて、Ｉ型直線部分を有するグループＧｊが抽出されたとする。この場合には、時刻ｔ−１において抽出されたグループＧｉが時刻ｔにおいて到達する位置が推定される。そして、時刻ｔにおいて抽出されたグループＧｊと、推定された時刻ｔでのグループＧｉとのグループ対が、第１の条件ではなく、第３の条件に該当し、同一物体として同定されたとする。この場合には、推定された時刻ｔでのグループＧｉにおける直線の中心点Ｏ´（Ｘ_ｉ−１,Ｙ_ｉ−１）と、時刻ｔにおいて抽出されたグループＧｊの中心点Ｏ（Ｘ_ｉ,Ｙ_ｉ）とが対応付けられたとする。

このような場合において、運動状態推定部４０は、時刻ｔ−１において同一物体としての対応付けに用いられた屈曲点Ｑ´（Ｘ_ｉ−３,Ｙ_ｉ−３）と、屈曲点Ｑ（Ｘ_ｉ−２,Ｙ_ｉ−２）とから、移動体の運動状態を推定することになる。ただし、時刻ｔにおいては、同一物体としての対応付けに用いられる点は、屈曲点ではなく中心点Ｏ´（Ｘ_ｉ−１,Ｙ_ｉ−１）、中心点Ｏ（Ｘ_ｉ,Ｙ_ｉ）である。したがって、運動状態推定部４０は、移動体の運動状態に対して、時刻ｔ−１から時刻ｔにかけて、ΔＸ（＝Ｘ_ｉ−Ｘ_ｉ−２），ΔＹ（＝Ｙ_ｉ−Ｙ_ｉ−２）の変化量分の変化があったと推定してしまう場合がある。そのため、運動状態推定部４０は、移動物体の運動状態を推定する場合において、同一物体としての対応付けに用いられた点が変化した場合には、その変化分を補正する。これにより、運動状態推定部４０は、移動物体の運動状態をより正確に推定することができる。

このように異なる複数の過去の時刻にわたって、グループの対応付けが行えた場合、同定判定部３８は、過去のグループの位置ではなく、異なる複数の過去の時刻にわたる位置の変化を用いてカルマンフィルタ等で予測した位置と、現在のグループＧａの位置を用いて判定を行う。

なお、位置判定部３７は、現在の時刻においてグループ化された現在のグループの位置と、過去のグループから推定された位置との距離が、第１の距離閾値以下であり、かつ、直線部分間の方位差が方位差閾値以下であるか否かを判定してもよい。この場合には、同定判定部３８は、現在のグループの位置と推定された位置との距離が第１の距離閾値以下であり、かつ直線部分間の方位差が方位差閾値以下であると判定された場合に当該現在のグループと当該過去のグループとのグループ対が同一物体か否かの判定を行う。

また、上述の第１の距離閾値は、予め設定された固定値でもよいし、可変であってもよい。例えば、第１の距離閾値は、位置推定部３６による過去のグループの現在位置の推定精度に応じて可変されてもよい。例えば、位置推定部３６による過去のグループの現在位置の推定精度が高くなるにつれて、第１の距離閾値が低くなるように設定される。
また、上述の第２の距離閾値（Ｌ_ｔｈ）及び方位差閾値（θ_ｔｈ）は、固定値でもよいし、カルマンフィルタで予測された誤差に比例する値を用いる等の方法により設定されてもよい。

また、同定判定部３８は、位置推定部３６による過去のグループの現在位置の推定ができない又は困難な場合には、グループの過去の位置と現在の位置とを用いて、第１の条件〜第４の条件の判定を行ってもよい。位置推定部３６による過去のグループの現在位置の推定ができない又は困難な場合とは、例えば、推定対象の位置のばらつきが多い場合等である。

上述したように、本実施形態における移動体の認識装置１は、測域センサ２が計測した複数の計測点のうち、その計測点間の距離が第１の範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化するグループ化処理部と、そのグループの形状から直線部分を抽出する直線抽出部３３と、異なる時刻においてグループ化された各グループの直線部分を用いて、当該異なる時刻のグループ対が同一物体か否かの判定を行う同定判定部３８と、を備える。すなわち、認識装置１は、グループ対（連結体対）を同一物として同定する場合に、グループの大きさではなく、グループの特徴を構成する直線部分を用いて同定する。これにより、図１２に示すように、移動体に対する自車両の相対位置が変化し、測域センサ２により観測される移動体の範囲が変化した場合でも、移動体を継続的に認識することができる。

上述の認識装置１は、第３の条件と第４の条件とのいずれか一方の条件を選択して実施してもよい。例えば、認識装置１は、測域センサ２から見て現在のグループの直線が正対している場合には第３の条件（図９）のみを選択し、正対していない場合には第４の条件（図１０）を選択する。上記正対しているときは、直線の両端が均等に見えるが、正対から遠い状況、すなわち正対していない場合には、近い角度範囲の直線の端点は正しく見えるが、遠い角度範囲の直線の端点は途切れて正しく見れず、測定することが困難である場合があるためである。したがって、測域センサ２から見て現在のグループの直線が測域センサ２と正対していない場合には、近い端点を用いる。
具体的には、認識装置１の同定判定部３８は、測域センサ２から現在のグループを結ぶ直線の方線と、当該現在のグループの直線との成す角が第４閾値（例えば、３０度）を下回る場合には、中心点を用いる第３の条件のみを用いて、そのグループ対が同一物体か否かの判定を行う。また、同定判定部３８は、その成す角度が第４の閾値を上回る場合には端点を用いる条件（第１の条件、第２の条件及び第４の条件）を用いて、そのグループ対が同一物体か否かの判定を行う。

なお、本実施形態では、認識装置１を車両に搭載する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、認識装置１を移動ロボットに搭載してもよい。これにより、その移動ロボットが事前に与えられた経路に沿って自動で走行する場合において、認識装置１は、移動ロボットの周囲の移動体を確実に認識することができる。そのため、移動ロボットは、認識装置１の認識結果を用いることで、周囲の移動物を自動で回避することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１ 認識装置
２ 測域センサ
３ 信号処理部
３１ グループ化処理部
３２ 輪郭形状抽出部
３３ 直線抽出部
３４ 形状判定部
３５ 座標変換部
３６ 位置推定部
３７ 位置判定部
３８ 同定判定部
３９ 認識部
４０ 運動状態推定部

Claims (8)

1. 測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識装置であって、
   前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定の範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化するグループ化処理部と、
   前記グループの形状から直線部分を抽出する直線抽出部と、
   異なる時刻においてグループ化された各グループの前記直線部分を用いて、当該異なる時刻のグループ対が同一物体か否かの判定を行う同定判定部と、
   を備える移動体の認識装置。
2. 前記異なる時刻の過去の時刻においてグループ化された過去のグループが現在の時刻において到達する位置を推定する位置推定部と、
   前記現在の時刻においてグループ化された現在のグループの位置と、前記過去のグループから推定された位置との距離が第１の距離閾値以下であり、かつ、前記直線部分間の方位差が方位差閾値以下であるか否かを判定する位置判定部と、
   を更に備え、
   前記同定判定部は、前記現在のグループの位置と前記推定された位置との距離が前記第１の距離閾値以下であり、かつ前記直線部分間の方位差が方位差閾値以下であると判定された場合に当該現在のグループと当該過去のグループとのグループ対が同一物体か否かの判定を行う請求項１に記載の移動体の認識装置。
3. 前記同定判定部は、前記異なる時刻においてグループ化された各グループの前記直線部分間の距離が第２の距離閾値以下である場合、かつ前記直線部分間の方位差が前記方位差閾値以下である場合には、当該異なる時刻のグループ対が同一物体であると判定する請求項２に記載の移動体の認識装置。
4. 前記直線部分とは、Ｉ字状に形成されたＩ型直線部分と、Ｌ字状に形成されたＬ型直線部分と、の少なくともいずれか一方を含む請求項２又は請求項３に記載の移動体の認識装置。
5. 前記直線部分間の距離とは、前記Ｌ型直線部分の屈曲点間の距離、前記Ｌ型直線部分の屈曲点と前記Ｌ型又は前記Ｉ型直線部分の端点との距離、前記Ｌ型又は前記Ｉ型直線部分を構成する直線の中心点間の距離、及び、前記Ｌ型又は前記Ｉ型直線部分を構成する直線の端点間の距離、の少なくともいずれか一つである請求項４に記載の移動体の認識装置。
6. 前記同一物体として同定された前記グループの位置の時間変化が第３の距離閾値以上である場合には、当該同一物体として同定された前記グループを移動体として認識する認識部を更に備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の移動体の認識装置。
7. 前記同定判定部は、前記測域センサから前記現在のグループを結ぶ直線の方線と、当該現在のグループの直線部分との成す角が第４閾値を下回る場合には、前記直線部分間の距離を前記中心点間の距離とし、前記成す角が第４閾値を上回る場合には、前記直線部分間の距離を前記直線の端点間の距離とする請求項５に記載の移動体の認識装置。
8. 測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識方法であって、
   前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化する工程と、
   前記グループの形状から直線部分を抽出する工程と、
   異なる時刻においてグループ化された各グループの前記直線部分を用いて、当該異なる時刻のグループ対が同一物体か否かの判定を行う工程と、
   を含む移動体の認識方法。

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