JP2018159570A - 障害物検出装置と障害物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大雨または大雪の時でも、雨または雪が障害物として認識されないようにする。【解決手段】障害物検出装置１０は、地表面を移動する移動装置から障害物を検出する装置であって、レーザレーダ５、物体認識部７、障害物判定部９、および指標値計測部１１を備える。レーザレーダ５は、移動装置から検出対象領域へ各射出方向にレーザ光を射出し、射出方向毎に、反射光に基づいて物体上の反射点の位置を検出する。物体認識部７は、各反射点の位置に基づいて検出対象領域内の物体を認識する。障害物判定部９は、物体認識部７により認識された物体が障害物であるかどうかを判定する。指標値計測部１１は、各反射点の位置に基づいて、地表面よりも上方における反射点または物体の数を表わす指標値を計測する。指標値が上限値以上の場合には、障害物判定部９は、地表面より上方に位置する物体が第１除外条件を満たすかを判断し、満たす物体を障害物から除外する。【選択図】図３

Description

本発明は、移動装置に設けたレーザレーダ（例えばＬＲＦ：レーザレンジファインダ）を用いて、移動装置近辺におけるレーザ光の反射点の位置を検出し、その検出結果に基づいて障害物を検出する装置と方法に関する。

無人車両や歩行ロボットなどの移動装置の走行や歩行を制御するために、障害物検出装置が移動装置に設けられる。障害物検出装置は、移動装置の進行方向側における障害物を検出する。検出された障害物を回避する経路を移動するように移動装置は制御される。障害物の検出には、レーザレーダが用いられている。

レーザレーダは、移動装置からレーザ光を走査して、レーザ光の各反射点の位置を検出する。すなわち、レーザレーダは、レーザ光の射出時点と反射レーザ光の受光時点とから反射点までの距離を求め、求めた距離とレーザ光の射出方向とから、反射点の３次元位置を求める。レーザ光を多数の方向に射出することにより、多数の反射点の３次元位置を求める。これらの反射点の３次元位置に基づいて障害物が検出される。

レーザ光を用いて障害物を検出する場合には、レーザ光は雨や雪でも反射するので、雨や雪も反射点となり障害物として検出されてしまう。しかし、雨や雪は実際には障害物ではない。これについて、雨や雪を障害物から除外する技術が、特許文献１に開示されている。

特許文献１では、次のように雨や雪を障害物から除外している。無人車両に設けた引掃式レーザレーダからレーザ光を各方向に射出する。物体上の各反射点からの反射レーザ光に基づいて、検出物体の寸法を求める。この寸法が閾値以下であるときには、この物体が、十分に小さい浮遊物（雨滴、雪、昆虫など）であるとして、これを障害物から除外する。

特開平９−２９２４６４号公報

しかし、大雨または大雪の時には次のように移動装置の移動を継続できなくなる。大雨または大雪の時には、雨滴または雪は、大きな塊として頻繁に検出されてしまう。すなわち、雨滴や雪により検出されてしまう大きな塊は、十分に小さい浮遊物（昆虫など）の寸法に相当する上記のような閾値では、障害物から除外されない。その結果、障害物を回避するように移動装置を移動させることが不能になる。このような課題が、本願の発明者により見出された。

そこで、本発明の目的は、大雨または大雪であるかどうかを検出して、大雨時または大雪時に対応した寸法閾値で、雨または雪による検出物体を障害物から除外できるようにすることにある。

上述の目的を達成するため、本発明の障害物検出装置は、地表面を移動する移動装置から障害物を検出する装置であって、レーザレーダ、物体認識部、障害物判定部、および指標値計測部を備える。レーザレーダは、移動装置から検出対象領域へ各射出方向にレーザ光を射出し、射出方向毎に、レーザ光の反射光に基づいて物体上の反射点の位置を検出する。物体認識部は、各反射点の位置に基づいて検出対象領域内の物体を認識する。障害物判定部は、物体認識部により認識された物体が障害物であるかどうかを判定する。指標値計測部は、各反射点の位置に基づいて、地表面よりも上方における反射点または物体の数を表わす指標値を計測する。指標値が上限値以上の場合には、障害物判定部は、地表面より上方に位置する物体が第１除外条件を満たすかを判断し、第１除外条件を満たす物体を障害物から除外する。第１除外条件は、物体が第１寸法閾値よりも小さいという条件を含む。

上述の目的を達成するため、本発明の障害物検出方法は、地表面を移動する移動装置から障害物を検出する方法であって、次のステップ（Ａ）〜（Ｄ）を有する。ステップ（Ａ）では、レーザレーダにより、移動装置から検出対象領域へ各射出方向にレーザ光を射出し、射出方向毎に、レーザ光の反射光に基づいて物体上の反射点の位置を検出する。ステップ（Ｂ）では、物体認識部により、各反射点の位置に基づいて検出対象領域内の物体を認識する。ステップ（Ｃ）では、指標値計測部により、各反射点の位置に基づいて、地表面よりも上方における反射点または物体の数を表わす指標値を計測する。ステップ（Ｄ）では、ステップ（Ｂ）で認識された物体が障害物であるかどうかを障害物判定部により判定する。指標値が上限値以上の場合には、ステップ（Ｄ）において、障害物判定部は、地表面より上方に位置する物体が第１除外条件を満たすかを判断し、第１除外条件を満たす物体を障害物から除外する。第１除外条件は、物体が第１寸法閾値よりも小さいという条件を含む。

雨や雪は、レーザレーダにより物体上の反射点として検出される。このような空中の反射点または物体の数は、大雨または大雪の時に多くなる。したがって、地表面よりも上方における反射点または物体の数を表わす指標値が上限値以上の場合には、大雨または大雪であると判断できる。
そこで、本発明では、指標値計測部は、各反射点の位置に基づいて上記の指標値を計測し、指標値が上限値以上の場合には、障害物判定部は、大雨時または大雪時に対応した第１寸法閾値を用いて、認識された物体を障害物から除外する対象または候補にする。すなわち、障害物判定部は、地表面より上方に位置し且つ第１寸法閾値よりも小さい物体を障害物から除外する対象または候補とする。第１寸法閾値は、大雨時または大雪時に物体認識部により認識されてしまう雨滴や雪の塊を除外できる値に設定されればよい。
このように、大雨または大雪の時に、空中の雨滴または雪は大きな塊として認識されても障害物から除外できるようになる。

本発明の実施形態による障害物検出装置が設けられた移動装置の一例を示す側面図である。 移動装置とその付近を示す平面図である。 本発明の実施形態による障害物検出装置と制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による障害物検出方法を示すフローチャートである。 本実施形態の効果を説明するための環境地図データを示す。 実施例による障害物検出装置の効果を示すグラフである。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

[障害物検出装置の構成]
図１は、本発明の実施形態による障害物検出装置１０が設けられた移動装置１の一例を示す側面図である。図２は、移動装置１を示す平面図である。

移動装置１は、地表面２（例えば舗装路または未舗装路）を移動するものであればよい。移動装置１は、図１では、地表面２を走行する車両（例えば無人車両）であるが、地表面２を移動する他の装置（例えばクローラ装置や歩行ロボットなど）であってもよい。

移動装置１の移動は、後述の制御装置３により制御される。この制御は、障害物検出装置１０により検出された障害物に基づいて行われる。これにより、移動装置１は、検出された障害物を回避して移動する。移動装置１は、このように制御されるものであればよい。例えば、移動装置１は、自律移動するものであってもよいし、半自律移動するものであってもよい。半自律移動の場合には、例えば、移動装置１の移動は、後述の制御装置３により制御されるだけでなく、遠隔操縦によっても制御される。

移動装置１には、障害物検出装置１０と制御装置３が設けられている。障害物検出装置１０は、移動装置１の進行方向側に存在する障害物を検出する。図２のように、障害物検出装置１０は、移動装置１の進行方向の側の検出対象領域Ｒ（図２の破線で囲まれた領域）内に存在する障害物を検出する。制御装置３は、障害物検出装置１０により検出された障害物を回避する経路で移動装置１が移動するように移動装置１を制御する。例えば、制御装置３は、検出された障害物の位置と存在範囲に基づいて、移動装置１の進行方向と移動速度を制御する。

図３は、本発明の実施形態による障害物検出装置１０と制御装置３の構成を示すブロック図である。

障害物検出装置１０は、レーザレーダ５と物体認識部７と障害物判定部９と指標値計測部１１とモード設定部１３を備える。

レーザレーダ５は、３次元の検出対象領域Ｒの全体に対してレーザ光（例えばパルスレーザ光）を１回走査することにより検出対象領域Ｒ内の物体上の各反射点（以下で単に反射点ともいう）の３次元位置（以下で単に位置ともいう）を検出する１回の走査処理を行う。レーザレーダ５は、走査処理を繰り返し行う。各回の走査では、レーザ光毎に、レーザ光の射出方向を変えて行われる。すなわち、各回の走査では、レーザ光毎に、図１の角度αと図２の角度θの少なくとも一方を変えて行われる。角度αは、水平面Ｐ１と射出方向とのなす角度であり、角度θは、例えば平面視において、レーザ光の射出点を含む基準鉛直面Ｐ２と射出方向とのなす角度である。射出方向は、水平方向、または、水平面に対して斜めの方向（例えば斜め下方）である。

上述のように、レーザレーダ５は、移動装置１における射出点から検出対象領域Ｒへ各射出方向にレーザ光を射出する。これにより、レーザレーダ５は、射出方向毎に、レーザ光の反射光に基づいて物体上の反射点の、移動装置１に対する位置を検出する。より詳しくは次の通りである。レーザレーダ５は、射出方向毎に、レーザ光の射出時点（あるいは基準時点）と、反射点からの反射光の受光時点とから反射点までの距離を求める。そして、レーザレーダ５は、射出方向毎に、求めた距離と射出方向とに基づいて反射点の位置を求める。このようなレーザレーダ５は、例えばレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）と呼ばれる機器であってよい。

物体認識部７は、レーザレーダ５により計測された各反射点の位置に基づいて検出対象領域Ｒ内の物体を検出物体として認識する。この認識処理は、上記走査処理の各回に対して行われる。ここで、「物体を認識する」とは、（例えば移動装置１に対する）物体の位置と存在範囲を特定することを意味する。１つの検出物体は、例えば、互いの３次元距離（以下で単に距離という）が設定値以内の反射点の集合であってよい。

例えば、物体認識部７は、各反射点の位置に基づいて、連続する地表面２と、地表面２よりも上方にある物体を認識する。なお、「地表面２よりも上方にある物体」は、地表面２から分離している物体を含む。「地表面２よりも上方にある物体」は、さらに、地表面２に結合しており地表面２から上方に突出している物体を含んでもよい。

障害物判定部９は、物体認識部７により認識された各物体が障害物であるかどうかを判定する。この判定処理は、第１モードと第２モードのいずれかで行われる。第１モードは、大雨または大雪の時に設定されるモードである。第２モードは、大雨や大雪でない時（晴天時や小雨時など）に設定されるモードである。モードの切り替えは、指標値計測部１１により計測される指標値に基づいて行われる。

指標値計測部１１は、レーザレーダ５が検出した各反射点の位置に基づいて、地表面２よりも上方における反射点または物体の数を表わす指標値を計測する。指標値は、設定時間にわたって計測された次の（１）〜（４）のいずれかの数（以下で検出数ともいう）である。
なお、以下の「孤立物体」とは、地表面２より上方に位置し地表面２から分離した物体として、物体認識部７により認識される物体である。
（１）孤立物体の数
（２）各孤立物体上の反射点の総数
（３）寸法が予め定めた基準値以下の孤立物体の数
（４）地表面２より上方の反射点の数
上記（３）の基準値は、例えば、５ｃｍ〜１５ｃｍの範囲内の値、あるいは、７ｃｍ〜１２ｃｍの範囲内の値（例えば１０ｃｍ）である。

上記（１）〜（４）のいずれかの数は、大雨または大雪であるかどうかの指標となる。地表面２よりも上方の反射点または物体の数は、大雨または大雪の時に多くなるからである。そこで、上記（１）〜（４）のいずれかを設定時間にわたって計測した数（指標値）に基づいて、モードの切り替えを行うことができる。なお、大雨または大雪であるかどうかの指標となるものであれば、指標値計測部１１は他の指標値を計測してもよい。

「設定時間」は、予め定めた開始時点から予め定めた終了時点までの時間であってよい。この場合、設定時間の長さは、１秒から３秒の範囲内の値、３秒から１５秒の範囲内の値（例えば１０秒）、あるいは１５秒から１分の範囲内の値でもあってもよいし、他の値（例えば１秒より短い時間）であってもよい。
または、「設定時間」は、レーザレーダ５によるレーザ光走査の回数に対応する時間であってもよい。「設定時間」がｎ回のレーザ光走査に対して設定される場合には、１回目のレーザ光走査の開始時点から、ｎ回のレーザ光走査の各々により検出された各反射点に基づく上記検出数の計測が完了する時点までの時間であってよい。

モード設定部１３は、指標値計測部１１により計測した指標値が上限値以上であるかを判断する。この判断の結果が肯定である（すなわち指標値が上限値以上である）場合には、障害物判定部９のモードを第１モード（大雨大雪モード）に設定する。この時、障害物判定部９が既に第１モードに設定されている場合には、障害物判定部９のモードを第１モードに維持する。

一方、モード設定部１３は、指標値が上限値未満であると判断した場合には、障害物判定部９のモードを第２モード（通常モード）に設定する。この時、障害物判定部９が既に第２モードに設定されている場合には、障害物判定部９のモードを第２モードに維持する。

障害物判定部９は、第１モードにある場合には、地表面２より上方に位置する検出物体が第１除外条件を満たすかを判断し、第１除外条件を満たす当該検出物体を障害物から除外する。第１除外条件は、当該検出物体が第１寸法閾値よりも小さいという寸法条件を含む。

第１除外条件が、寸法条件以外の条件を含まない場合には、障害物判定部９は、地表面２より上方に位置し且つ第１寸法閾値よりも小さい物体を障害物から除外する。言い換えると、第１モードでは、地表面２より上方に位置し且つ寸法が第１寸法閾値以上の検出物体は、障害物判定部９により障害物と判定される。

第１寸法閾値は後述の第２寸法閾値よりも大きい。「第１寸法閾値」は、大雨または大雪が雨滴の塊または雪の塊として認識される大きさの上限値であり、例えば、３０ｃｍ〜６０ｃｍの範囲内の値、あるいは、３５ｃｍ〜４５ｃｍの範囲内の値（例えば４０ｃｍ程度）である。すなわち、大雨の時には、雨粒が大きく、その数も多いので、雨滴または雪の中には塊となって３０ｃｍ〜６０ｃｍの寸法の検出物体（すなわち、互いの距離が設定値以内の反射点の集合）として認識されるものも多い。

したがって、第１モードでは、上述の寸法条件により、大雨や大雪である空中の「第１寸法閾値よりも小さい検出物体」は障害物として判定されなくなる。よって、移動装置１の移動を継続できる。ただし、第１モードにおいても、寸法が第１寸法閾値以上の空中の障害物（例えば、空中に張り出した看板などのオーバーハング障害物）を検出できる。

第１除外条件は、次の非連続検出条件をさらに含んでもよい。
非連続検出条件：設定回数だけ連続する走査処理（例えば、連続する２回または３回の走査処理）にわたって、地表面２より上方に位置する検出物体を構成する各反射点が、レーザレーダ５により検出され続けなかったという条件。言い換えると、当該検出物体を構成する各反射点が、レーザレーダ５により、地表面２に対する同じ３次元位置の反射点として、設定回数だけ連続する走査処理にわたって検出され続けなかった条件。

なお、移動装置１の移動中に走査処理が繰り返し行われる場合には、障害物判定部９は、非連続検出条件の判断を行うために、後述する位置検出装置１５が検出した移動装置１の現在位置と、レーザレーダ５により検出した、移動装置１に対する各反射点の位置とに基づいて、地表面２に対する当該各反射点の３次元位置を求める。第１除外条件は、寸法条件と非連続検出条件以外の条件は含まなくてもよい。

第１寸法閾値よりも小さい検出物体が実際には雨粒または雪の塊でなかった場合には、障害物判定部９は、上述の非連続検出条件により、この検出物体を、障害物から除外せずに障害物として認識できる。雨粒または雪でない障害物上の反射点は、レーザレーダ５により検出され続けるからである。

なお、第１モードにある障害物判定部９により障害物から除外される物体は、地表面２と結合している物体を含んでもよいし含まなくてもよい。

障害物判定部９は、第２モードにある場合には、地表面２より上方に位置する検出物体が第２除外条件を満たすかを判断し、第２除外条件を満たす当該検出物体を障害物から除外する。第２除外条件は、当該検出物体が第２寸法閾値よりも小さいという寸法条件を含む。

第２除外条件が、寸法条件以外の条件を含まない場合には、地表面２より上方に位置し且つ第２寸法閾値よりも小さい検出物体を障害物から除外する。言い換えると、第２モードでは、地表面２より上方に位置し且つ寸法が第２寸法閾値以上の検出物体は、障害物判定部９により障害物と判定される。

「第２寸法閾値」は、大雨や大雪でない場合の雨や雪を障害物から除外するための寸法であり、第１寸法閾値よりも小さい。「第２寸法閾値」は、例えば、３ｃｍ〜２０ｃｍの範囲内の値、あるいは、５ｃｍ〜１５ｃｍの範囲内の値（例えば１０ｃｍ程度）である。
したがって、第２モードでは、雨や雪である空中の「第２寸法閾値よりも小さい検出物体」は障害物として判定されなくなる。

第２除外条件は、上述と同じ非連続検出条件をさらに含んでもよい。すなわち、第２除外条件は、設定回数だけ連続する上述の走査処理にわたって、地表面２より上方に位置する検出物体を構成する各反射点が、レーザレーダ５により検出され続けなかったという非連続検出条件を含んでもよい。

第２モードでは、第２寸法閾値より大きい空中の検出物体は、雨や雪ではないといえるので、このような検出物体を障害物として認識できる。これについて、大雨や大雪以外の時（例えば晴天時）には、第２寸法閾値よりも大きい空中の物体は障害物と想定される。したがって、このような物体は、第２モードの障害物判定部９により確実に障害物と判定される。

しかし、第２寸法閾値よりも大きい空中の障害物が存在することは、稀である。これに対し、大雨や大雪の時には、雨滴または雪は、第２寸法閾値よりも大きい塊として空中物体として認識される。そこで、このような雨滴または雪の塊は、上述の第１寸法閾値を用いる第１モードで障害物から除外される。

なお、上述の用語「寸法」とは、検出物体上の反射点の合計数、設定方向（例えば水平方向、鉛直方向、または水平面に対する斜め方向）における物体の長さ、または、各方向（例えば水平方向、鉛直方向、および水平面に対する斜め方向）における検出物体の長さの最大値を意味してよい。

物体認識部７、障害物判定部９、指標値計測部１１、およびモード設定部１３は、それぞれ、上述した機能（処理）を実現するコンピュータ、電子回路、または、これらの組み合わせにより構成されていてよい。

[障害物検出方法]
図４は、本発明の実施形態による障害物検出方法を示すフローチャートである。

障害物検出方法は、互いに並行して行われる障害物認識処理とモード設定処理を有する。障害物認識処理は物体認識部７と障害物判定部９により行われ、モード設定処理は、指標値計測部１１とモード設定部１３により行われる。障害物認識処理とモード設定処理は、移動装置１が移動している時に行われる。

障害物認識処理は、ステップＳ１〜Ｓ５を有する。

ステップＳ１において、レーザレーダ５により、走査処理を１回行う。すなわち、レーザレーダ５により、検出対象領域Ｒの全体に対して各射出方向にレーザ光を射出して、検出対象領域Ｒ内の各反射点の位置を求める。

ステップＳ２において、ステップＳ１で求めた各反射点の位置に基づいて、物体認識部７により、検出対象領域Ｒ内において、地表面２と、地表面２より上方に位置する物体とを検出物体として認識する。

次いで、障害物判定部９の現在のモードが第１モードであれば、ステップＳ３へ移行し、障害物判定部９のモードが第２モードであれば、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ３では、第１モードの障害物判定部９は、地表面２より上方に位置する各検出物体が第１除外条件を満たすかを判断し、第１除外条件を満たす当該各検出物体を障害物から除外し、第１除外条件を満たさない当該各検出物体を障害物と判定する。

ステップＳ４では、第２モードの障害物判定部９は、地表面２より上方に位置する各検出物体が第２除外条件を満たすかを判断し、第２除外条件を満たす当該各検出物体を障害物から除外し、第２除外条件を満たさない当該各検出物体を障害物と判定する。

ステップＳ５において、障害物判定部９は、ステップＳ３またはステップＳ４で障害物として判定した検出物体（以下で単に障害物という）に関する障害物データを生成して制御装置３へ出力する。障害物データは、移動装置１に対する障害物の位置と存在範囲を表わす。制御装置３は、障害物判定部９からの障害物データに基づいて、障害物を回避するように移動装置１を制御する。

ステップＳ５を終えたら、ステップＳ１へ戻り、上述した障害物認識処理を繰り返す。

モード設定処理は、障害物認識処理が開始されると開始される。モード設定処理は、ステップＳ６〜ステップＳ１０を有する。

ステップＳ６において、指標値計測部１１は、検出数を初期値のゼロにする。この時が、上述した設定時間の開始時点となる。
次いで、ステップＳ７において、指標値計測部１１は、初期値のゼロから、上述した指標値としての検出数の計測を開始する。

ステップＳ７において、指標値計測部１１は、上述した設定時間が終了するまで、検出数の計測を続ける。すなわち検出数を累積していく。設定時間が終了したらステップＳ８へ進み、そうでない場合には、ステップＳ７の計測を続ける。

ステップＳ８において、モード設定部１３は、ステップＳ７で計測した検出数（すなわち指標値）が上限値以上であるかどうかを判断する。

この判断の結果が肯定（すなわち指標値が上限値以上）である場合には、モード設定部１３は、ステップＳ９において、障害物判定部９を第１モードに設定する。この時、障害物判定部９が既に第１モードになっている場合には、モード設定部１３は、障害物判定部９のモードを第１モードに保つ。

ステップＳ８の判断の結果が否定（すなわち指標値が上限値未満）である場合には、モード設定部１３は、ステップＳ１０において、障害物判定部９を第２モードに設定する。この時、障害物判定部９が既に第２モードになっている場合には、モード設定部１３は、障害物判定部９のモードを第２モードに保つ。

ステップＳ９またはステップＳ１０を終えたら、ステップＳ６へ戻り、上述のステップＳ６〜ステップＳ９、Ｓ１０を繰り返す。

上述した障害物検出方法は、制御装置３が移動装置１の移動を制御している間は継続して実行させられ、この制御を終える時に終了させられる。

[制御装置の構成]
図３において、制御装置３は、ステップＳ５で障害物データが出力される度に、この障害物データに基づく移動装置１の制御を行ってよい。この制御では、制御装置３は、移動装置１が障害物を避ける経路を移動装置１が移動するように移動装置１を制御する。この時、制御装置３は、移動装置１の進行方向や移動速度などを制御する。
制御装置３は、位置検出装置１５と環境地図生成部１７と制御部１９を備える。

位置検出装置１５は、移動装置１の現在位置を検出する。位置検出装置１５は移動装置１に設けられる。位置検出装置１５は、例えばＧＳＰ受信機とジャイロセンサを有する。この場合、位置検出装置１５は、ＧＳＰ受信機が求めた移動装置１の現在位置情報と、ジャイロセンサが検出した移動装置１の進行方向の変化とに基づいて、移動装置１の現在位置を検出する。

環境地図生成部１７は、障害物データと、位置検出装置１５が検出した移動装置１の現在位置と、この現在位置の周辺における既知の環境データ（例えば地形や、建物の位置についてのデータ）とに基づいて、移動装置１の周辺（進行方向側）の環境地図データを生成する。ここで、第１モードの障害物判定部９により、地表面２よりも上方に位置し且つ第１寸法閾値より小さいと判定された検出物体の領域は、移動装置１が通過可能な領域として環境地図データに反映される。

制御部１９は、この例では、障害物データが反映された環境地図データに基づいて移動装置１の移動を制御する。

なお、上述した物体認識部７は、ステップＳ１でレーザレーダ５により計測された各反射点の位置に基づいて、地表面データを生成して、ステップＳ５で環境地図生成部１７に出力してよい。すなわち、ステップＳ５では、地表面データと障害物データが制御装置３に出力されてよい。地表面データは、地表面２の各領域における地表面２の凹凸度合いや勾配を示す。この場合、環境地図生成部１７は、障害物データだけでなく地表面データをも反映した環境地図データを生成する。制御部１９は、例えば、環境地図データに反映された地表面データに基づいて、凹凸度合い又は勾配がその閾値以下になる経路を設定し、あるいは、凹凸度合い又は勾配が最も小さい経路を設定する。制御部１９は、設定した経路上を移動装置１が移動するように移動装置１の移動を制御する。なお、設定した経路は障害物を回避する経路である。

制御部１９が上述のように凹凸度合いに基づいて経路を設定する場合、物体認識部７は、認識した地表面２に対して次のメディアンフィルタ処理を行ってもよい。
メディアンフィルタ処理：地表面データが示す地表面における各位置の高さ（鉛直方向の座標）の値を、当該位置に対する複数の周辺位置の高さの中央値に置き換える。
制御部１９は、このようなメディアンフィルタ処理が行われた後の地表面の凹凸度合いに基づいて経路を設定する。

環境地図生成部１７と制御部１９は、それぞれ、上述した機能（処理）を実現するコンピュータ、電子回路、または、これらの組み合わせにより構成されていてよい。

[実施形態の効果]
上述した本発明の実施形態によると、普通の雨または雪の時には、雨または雪は、物体認識部７に小さな物体として認識されるが、このような物体は、第２モードの障害物判定部９により障害物から除外される。したがって、制御装置３は、移動装置１の移動制御を継続して行える。

一方、大雨または大雪の時には、雨または雪は、物体認識部７に大きな塊の物体として認識されるが、このような物体は、第１モードの障害物判定部９により障害物から除外される。したがって、制御装置３は、移動装置１の移動制御を継続して行える。これについて、図５を参照して、より詳しく説明する。

図５は、図２の場合に生成される平面視の環境地図データを示す。図５（Ａ）は、大雨または大雪の時に、仮に障害物判定部９が第２モードで障害物を判定した場合に、環境地図生成部１７により生成される環境地図データを示す。図５（Ｂ）は、大雨または大雪の時に、障害物判定部９が第１モードで障害物を判定した場合に、環境地図生成部１７により生成される環境地図データを示す。両図において黒塗りの部分は障害物である。

大雨または大雪の時に、仮に障害物判定部９が第２モードであると、図５（Ａ）のように、環境地図データにおいて雨または雪が障害物Ｘとして現れてしまう。したがって、移動装置１の移動の継続が不能になる。
一方、本実施形態のように、大雨または大雪の時に障害物判定部９は第１モードになるので、図５（Ｂ）のように、環境地図データにおいて雨粒または雪の塊であった障害物Ｘは消える。したがって、移動装置１の移動の継続が可能になる。

図６は、１つの実施例による障害物検出装置１０の効果を示すグラフである。図６において、横軸は降水量を示し、縦軸は、雨を障害物として誤検出した率を示す。この誤検出率は、図１に示す１つの角度αにおいて、検出した反射点の数に対する、障害物から除外されなかった雨での反射点の数の率である。図６において、正方形の印は実施例での誤検出率を示し、丸印は比較例での検出率を示す。

比較例では、地表面２より上方の検出物体の寸法が閾値よりも小さい場合には、この検出物体を障害物から除外した。比較例では、実施例における第１モードと第２モードとの切り替えを行わず、上記の閾値は、第１寸法閾値より小さく第２寸法閾値より大きい一定値である。
図６から分かるように、比較例では、降水量が少ない場合には、誤検出率は、０．００２以下と小さいが、降水量が多くなるにつれて、誤検出率が増えている。
これに対し、実施例では、降水量が増えてくるとモードの切り替わりにより、検出物体を障害物から除外する閾値は、第２寸法閾値から大きい第１寸法閾値へ切り替わる。これにより、実施例では、図６のように、降水量が増えても、誤検出率は小さく抑えられている。したがって、移動装置１の移動の継続が可能になる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 移動装置、２ 地表面、３ 制御装置、５ レーザレーダ、７ 物体認識部、９ 障害物判定部、１０ 障害物検出装置、１１ 指標値計測部、１３ モード設定部、１５ 位置検出装置、１７ 環境地図生成部、１９ 制御部、Ｒ 検出対象領域

Claims (6)

1. 地表面を移動する移動装置から障害物を検出する障害物検出装置であって、
   移動装置から検出対象領域へ各射出方向にレーザ光を射出し、前記射出方向毎に、前記レーザ光の反射光に基づいて物体上の反射点の位置を検出するレーザレーダと、
   各前記反射点の位置に基づいて前記検出対象領域内の物体を認識する物体認識部と、
   該物体認識部により認識された前記物体が障害物であるかどうかを判定する障害物判定部と、
   各前記反射点の位置に基づいて、地表面よりも上方における反射点または物体の数を表わす指標値を計測する指標値計測部と、を備え、
   前記指標値が上限値以上の場合には、前記障害物判定部は、地表面より上方に位置する前記物体が第１除外条件を満たすかを判断し、該第１除外条件を満たす前記物体を障害物から除外し、
   前記第１除外条件は、前記物体が第１寸法閾値よりも小さいという寸法条件を含む、障害物検出装置。
2. 前記指標値が上限値未満である場合に、前記障害物判定部は、地表面より上方に位置する前記物体が第２除外条件を満たすかを判断し、該第２除外条件を満たす前記物体を障害物から除外し、
   前記第２除外条件は、前記物体が第２寸法閾値よりも小さいという寸法条件を含み、
   前記第１寸法閾値は、前記第２寸法閾値よりも大きい、請求項１に記載の障害物検出装置。
3. 前記レーザレーダは、検出対象領域の全体に対してレーザ光を走査することにより該検出対象領域内の各反射点の位置を検出する走査処理を繰り返し行い、
   前記第１除外条件または前記第２除外条件は、設定回数だけ連続する走査処理にわたって、地表面より上方に位置する前記物体を構成する各反射点が、前記レーザレーダにより検出され続けなかったという非連続検出条件を含む、請求項１または２に記載の障害物検出装置。
4. 指標値計測部は、地表面より上方に位置し地表面から分離した孤立物体の数、各前記孤立物体上の前記反射点の数を合わせた数、寸法が基準値以下の前記孤立物体の数、または、地表面より上方の前記反射点の数を計測し、
   設定時間にわたって計測された前記数が前記指標値である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の障害物検出装置。
5. 前記物体上の前記反射点の数、設定方向における前記物体の長さ、または、各方向における前記物体の長さの最大値を、前記物体の寸法として、
   該寸法の設定値が、前記第１寸法閾値である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の障害物検出装置。
6. 地表面を移動する移動装置から障害物を検出する障害物検出方法であって、
   （Ａ）レーザレーダにより、移動装置から検出対象領域へ各射出方向にレーザ光を射出し、前記射出方向毎に、前記レーザ光の反射光に基づいて物体上の反射点の位置を検出し、
   （Ｂ）物体認識部により、各前記反射点の位置に基づいて前記検出対象領域内の物体を認識し、
   （Ｃ）指標値計測部により、各前記反射点の位置に基づいて、地表面よりも上方における反射点または物体の数を表わす指標値を計測し、
   （Ｄ）前記（Ｂ）で認識された前記物体が障害物であるかどうかを障害物判定部により判定し、
   前記指標値が上限値以上の場合には、前記（Ｄ）において、前記障害物判定部は、地表面より上方に位置する前記物体が第１除外条件を満たすかを判断し、該第１除外条件を満たす前記物体を障害物から除外し、
   前記第１除外条件は、前記物体が第１寸法閾値よりも小さいという条件を含む、障害物検出方法。

Images