JP2018205120A - 対象物検出装置、及び対象物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照射するレーザ光の数の増加を抑制しつつ精度良く検出対象物を検出可能な対象物検出装置を提供する。【解決手段】対象物検出装置１は、レーザレーダ１０と、探索計測領域Ｒ１内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させて探索計測結果を取得する探索計測部２１と、探索計測結果に基づいて詳細計測領域Ｒ２を決定する詳細領域決定部２２と、詳細計測領域Ｒ２内に第１の分布密度よりも密度が高い第２の分布密度でレーザ光を複数照射させて詳細計測結果を取得する詳細計測部２３と、詳細計測結果に基づいて、検出対象物を検出する対象物検出部２４と、を備える対象物検出装置。【選択図】図１

Description

本発明は、地上に設置されたレーザレーダを用いて検出対象物を検出する対象物検出装置及び対象物検出方法に関する。

例えば、地上に設置されたレーザレーダを用いて検出対象物を検出する対象物検出装置がある。レーザレーザを用いた対象物検出装置は、検出対象物の検出対象とする領域内にレーザ光を複数照射し、照射したレーザ光の反射光に基づいて検出対象物を検出している。このような対象物検出装置が、例えば特許文献１に記載されている。

特表２００５−５１３６３６号公報

レーザレーダを用いた対象物検出装置は、検出対象物の検出対象とする領域内にレーザ光を複数照射する必要がある。レーザ光の照射の分布密度を高くし、照射するレーザ光の数を多くすることにより、対象物検出装置は検出対象物を精度良く検出できる。しかしながら、照射するレーザ光の数を多くした場合、レーザ光の照射に時間が掛かる又はレーザ光を発生させる発光素子を数多く設ける必要がある。

そこで、本発明は、照射するレーザ光の数の増加を抑制しつつ精度良く検出対象物を検出可能な対象物検出装置、及び対象物検出方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る対象物検出装置は、レーザ光を照射して照射したレーザ光の反射光を受光するとともに、レーザ光の照射方向及び照射の分布密度を変更可能な地上に設置されたレーザレーダと、レーザレーダから、予め定められた照射領域である探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させ、第１の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を探索計測結果として取得する探索計測部と、探索計測結果に基づいて、検出対象物を検出する対象となる照射領域である詳細計測領域を決定する詳細領域決定部と、レーザレーダから、詳細計測領域内に第１の分布密度よりも密度が高い第２の分布密度でレーザ光を複数照射させ、第２の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を詳細計測結果として取得する詳細計測部と、詳細計測結果に基づいて、検出対象物を検出する対象物検出部と、を備える。

この対象物検出装置は、まず、探索計測領域内に低い分布密度（第１の分布密度）でレーザ光を複数照射し、検出対象物の検出対象となる詳細計測領域を決定する。詳細計測領域は、探索計測領域内に照射されたレーザ光の受光結果に基づいて決定されるため、探索計測領域と同じ又は探索計測領域よりも狭い領域となる。次に、対象物検出装置は、決定した詳細計測領域内に、高い分布密度（第２の分布密度）でレーザ光を複数照射し、詳細計測領域内の検出対象物を検出する。これにより、対象物検出装置は、探索計測領域全体に高い分布密度でレーザ光を複数照射する場合に比べて、照射するレーザ光の数を抑制できる。また、対象物検出装置は、詳細計測領域内には、高い分布密度でレーザ光を複数照射する。これにより、対象物検出装置は、低い分布密度でレーザ光を照射する場合に比べて、詳細計測領域内の検出対象物を精度良く検出できる。このように、対象物検出装置は、照射するレーザ光の数の増加を抑制しつつ精度良く検出対象物を検出できる。

詳細領域決定部は、探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち、レーザレーダから予め定められた基準距離以内の位置で反射したレーザ光を第１の対象レーザ光として決定し、決定した第１の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域として決定してもよい。この場合、対象物検出装置は、レーザレーダに近い位置に存在する検出対象物を精度良く検出できる。

詳細領域決定部は、探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち、地面からの高さ位置が予め定められた基準高さ以上の位置で反射したレーザ光を第２の対象レーザ光として決定し、決定した第２の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域として決定してもよい。ここで、地面からの高さ位置が基準高さ以上の位置で反射したレーザ光が存在する場合、地面の上に何らかの物体が存在すると考えられる。このため、対象物検出装置は、基準高さ以上の位置で反射したレーザ光に基づいて詳細計測領域を決定することで、レーザ光の受光結果に基づいて詳細計測領域を適切に決定できる。

詳細領域決定部は、詳細計測領域を決定する際に、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果と、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果よりも前に取得された探索計測結果とを比較し、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち、受光結果が変化したレーザ光に基づいて第３の対象レーザ光を決定し、決定した第３の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域として決定してもよい。例えば、物体が探索計測領域内に進入した場合、進入の前後で探索計測結果が変化する。このため、対象物検出装置は、探索計測結果の変化に基づいて詳細計測領域を決定することで、レーザ光の受光結果に基づいて詳細計測領域を適切に決定できる。

対象物検出装置は、対象物検出部の過去２回以上の検出結果に基づいて、検出された検出対象物の移動位置を予測する予測部と、予測部で予測された検出対象物の移動位置を含む照射領域である追跡計測領域を決定する追跡領域決定部と、レーザレーダから、追跡計測領域内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させ、追跡計測領域内に第２の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を追跡計測結果として取得する追跡計測部と、を更に備え、対象物検出部は、追跡計測結果に基づいて検出対象物を更に検出してもよい。この場合、対象物検出装置は、検出対象物が移動する場合であっても、検出対象物の移動に応じて追跡計測領域を決定できる。そして、対象物検出装置は、追跡計測領域内に第２の分布密度で複数照射したレーザ光の追跡計測結果に基づいて検出対象物を検出することで、移動する検出対象物を精度良く検出できる。

対象物検出部は、詳細計測結果に基づいて検出対象物の特徴を検出してもよい。詳細計測結果は、探索計測結果に比べてレーザ光の照射密度が高い。このため対象物検出部は、詳細計測結果を用いることにより、検出対象物の特徴を精度良く検出できる。

本発明の他の一側面は、レーザ光を照射して照射したレーザ光の反射光を受光するとともに、レーザ光の照射方向及び照射の分布密度を変更可能な地上に設置されたレーザレーダを用いて検出対象物を検出する対象物検出装置における対象物検出方法であって、レーザレーダから、予め定められた照射領域である探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させ、第１の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を探索計測結果として取得する探索計測工程と、探索計測結果に基づいて、検出対象物を検出する対象となる照射領域である詳細計測領域を決定する詳細領域決定工程と、レーザレーダから、詳細計測領域内に第１の分布密度よりも密度が高い第２の分布密度でレーザ光を複数照射させ、第２の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を詳細計測結果として取得する詳細計測工程と、詳細計測結果に基づいて、検出対象物を検出する対象物検出工程と、を含む。

この対象物検出方法によれば、探索計測領域全体に高い分布密度でレーザ光を複数照射する場合に比べて、照射するレーザ光の数を抑制できる。また、対象物検出方法において、詳細計測領域内には、高い分布密度でレーザ光が複数照射される。これにより、この対象物検出方法では、低い分布密度でレーザ光を照射する場合に比べて、詳細計測領域内の検出対象物を精度良く検出できる。このように、対象物検出装置における対象物検出方法では、照射するレーザ光の数の増加を抑制しつつ精度良く検出対象物を検出できる。

本発明の種々の側面によれば、照射するレーザ光の数の増加を抑制しつつ精度良く検出対象物を検出できる。

実施形態に係る対象物検出装置の概略構成を示す図である。 図１のレーザレーザのレーザ光の照射範囲を水平方向から見た図である。 図１のレーザレーザのレーザ光の照射範囲を上方から見た図である。 探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を照射したときのレーザ光の照射位置及び受光結果を示す図である。 探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を照射したときのレーザ光の照射位置及び受光結果を示す図である。 探索計測結果に基づいて決定された詳細計測領域を示す図である。 詳細計測領域内に第２の分布密度でレーザ光を照射したときのレーザ光の照射位置及び受光結果を示す図である。 検出対象物の移動位置の予測結果に基づいて決定された追跡計測領域を示す図である。 追跡計測領域内に第２の分布密度でレーザ光を照射したときのレーザ光の照射位置及び受光結果を示す図である。 探索計測情報と詳細計測情報とを組み合わせたときのレーザ光の照射位置を示す図である。 探索計測情報と追跡計測情報とを組み合わせたときのレーザ光の照射位置を示す図である。 対象物検出装置で実行される対象物検出方法の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示される対象物検出装置１は、踏切等の設備又は倉庫等の施設内への人又は車両等の進入を検出する。対象物検出装置１は、レーザレーダ１０、及び演算部２０を備えている。

レーザレーダ１０は、検出対象物の検出対象となる領域に向けてレーザ光を照射し、照射したレーザ光の反射光を受光する。レーザレーダ１０は、ライダー（Lidar：Light Detection andRanging）、又はLaser Range Finderとも称される。レーザレーダ１０は、図２及び図３に示されるように、地上に設置された電柱又は支柱等の支持部材３０に固定されている。なお、支持部材３０は、電柱に限らず、例えば、倉庫の壁等であってもよい。レーザレーダ１０は、地上に設置されていればよい。本実施形態において、レーザレーダ１０は、検出対象物として人、自転車、及び車両等の物体を検出する。レーザレーダ１０は、検出対象物を上方から見下ろすことができるように、支持部材３０に固定されている。レーザレーダ１０は、地面Ｇに向けてレーザ光を照射し、検出対象物を検出する。

レーザレーダ１０は、レーザ光の照射方向、及び照射の分布密度を変更できる。レーザレーダ１０は、レーザ光を発生させる発光素子を１又は複数備えている。レーザレーダ１０は、例えば、レーザ光の照射方向を変更するために、レーザ光の照射方向を変更するミラーを備えていてもよい。あるいは、レーザレーダ１０は、レーザ光の照射方向を変更するために、発光素子の向きを変更する回転機構等を備えていてもよい。レーザレーダ１０は、レーザ光の照射の数及び／又は照射の方向を変更することにより、レーザ光の照射の分布密度を変更できる。

例えば、図２及び図３に示されるように、レーザレーダ１０は、領域Ａ内に所定の分布密度でレーザ光を複数照射できる。また、レーザレーダ１０は、領域Ａよりも狭い領域Ａ１内に、領域Ａ内に照射した分布密度とは異なる分布密度でレーザ光を複数照射できる。レーザレーダ１０は、演算部２０からの指示に基づいて、レーザ光の照射範囲及び照射の分布密度を変更する。レーザレーダ１０は、レーザ光の受光結果を演算部２０に出力する。

演算部２０は、レーザレーダ１０におけるレーザ光の受光結果に基づいて、検出対象物を検出する。演算部２０は、例えば、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、及びＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。演算部２０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。演算部２０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

演算部２０は、機能的には、探索計測部２１、詳細領域決定部２２、詳細計測部２３、対象物検出部２４、予測部２５、追跡領域決定部２６、及び追跡計測部２７を備えている。

探索計測部２１は、レーザレーダ１０を用いて探索計測を実行し、探索計測結果を取得する。具体的には、探索計測部２１は、レーザレーダ１０から、予め定められた照射領域である探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させる。そして、探索計測部２１は、第１の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を探索計測結果として取得する。

本実施形態において、探索計測部２１は、レーザレーダ１０から、予め定められた探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させるための探索計測情報を生成する。探索計測情報には、探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を照射するときのレーザ光の照射方向（照射位置）の情報が複数含まれている。探索計測部２１は、探索計測情報をレーザレーダ１０に出力し、レーザレーダ１０によって探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させる。探索計測部２１は、探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させたときの受光結果を、探索計測結果としてレーザレーダ１０から取得する。

ここで、図４に、探索計測領域内に第１の分布密度でレーザ光を照射したときのレーザ光の照射位置及び受光結果を示す。図４は、レーザレーダ１０から検出対象物を検出する対象となる領域側を見た図である。図４における白抜き丸印、白抜き三角印、及び白抜き四角印は、第１の分布密度で照射されるレーザ光の照射位置（照射方向）を示している。探索計測領域Ｒ１は、検出対象物を検出する対象となる領域を含むように設定される。探索計測部２１は、探索計測情報をレーザレーダ１０に出力することで、探索計測領域Ｒ１内にレーザ光を複数照射させる。

例えば、探索計測部２１は、探索計測領域Ｒ１内に第１の分布密度でレーザ光を照射させる際に、水平方向においては、所定の角度間隔でレーザ光を照射させてもよい。また、探索計測部２１は、探索計測領域Ｒ１内に第１の分布密度でレーザ光を照射させる際に、縦方向（水平方向に対して直交する方向）においては、所定の角度間隔又は所定の距離間隔でレーザ光を照射させてもよい。なお、所定の距離間隔でレーザ光を照射することとは、縦方向に複数のレーザ光を照射する際に、地面Ｇ上に等間隔に設定された地点にレーザ光をそれぞれ照射することをいう。

図４に示される例では、探索計測領域Ｒ１内に人Ｈ１及びＨ２、並びに自転車Ｃが存在している。図４の例では、人Ｈ２に照射されたレーザ光が白抜き四角印で示され、自転車Ｃに照射されたレーザ光が白抜き三角印で示され、地面Ｇに照射されたレーザ光が白抜き丸印で示されている。

探索計測部２１は、探索計測領域Ｒ１内に第１の分布密度でレーザ光を複数照射させたときの受光結果を、探索計測結果としてレーザレーダ１０から取得する。探索計測結果とは、レーザ光ごとに、レーザ光の照射位置及びそのレーザ光の反射位置（反射位置までの距離）の情報が対応付けられた情報である。

詳細領域決定部２２は、探索計測部２１で取得された探索計測結果に基づいて、検出対象物を検出する対象となる照射領域である詳細計測領域を決定する。なお、詳細計測領域とは、例えば、検出対象物が存在する可能性が高いと考えられる領域である。詳細領域決定部２２は、例えば、詳細計測領域を次の決定条件１〜３に従って決定する。

（決定条件１）
詳細領域決定部２２は、探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち、レーザレーダ１０から予め定められた基準距離以内の位置で反射したレーザ光を、第１の対象レーザ光として決定する。そして、詳細領域決定部２２は、決定した第１の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域として決定する。例えば、図４に示される自転車Ｃは、レーザレーダ１０から基準距離以内の位置に位置している。図４に示される人Ｈ２は、レーザレーダ１０から基準距離以内の位置に位置していない。この場合、詳細領域決定部２２は、図４において自転車Ｃで反射した白抜き三角印で示すレーザ光を、第１の対象レーザ光として特定する。そして、詳細領域決定部２２は、白抜き三角印で示すレーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域Ｒ２として決定する。

なお、図４に示されるように、白抜き四角印で示されるレーザ光は、レーザレーダ１０から遠い遠距離エリアで反射したレーザ光を示している。図５に示されるように、黒丸印で示されるレーザ光は、レーザレーダ１０から近い近距離エリアで反射したレーザ光を示している。図４に示されるように、白抜き三角印で示すレーザ光は、遠距離エリアと近距離エリアとの間の位置で反射したレーザ光を示している。他の図における白抜き四角印等も同様とする。

（決定条件２）
詳細領域決定部２２は、探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち、地面Ｇからの高さ位置が予め定められた基準高さ以上の位置で反射したレーザ光を、第２の対象レーザ光として決定する。そして、詳細領域決定部２２は、決定した第２の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域として決定する。ここで、詳細領域決定部２２は、レーザレーダ１０の設置条件（設置高さ、レーザ光の照射の向き等）に基づいて、探索計測結果と地面Ｇの高さ位置との関係を認識する。例えば、図４に示される人Ｈ２に照射されたレーザ光の反射位置、及び自転車Ｃに照射されたレーザ光の反射位置は、地面Ｇからの高さ位置が基準高さ以上の位置である。この場合、詳細領域決定部２２は、図４において自転車Ｃで反射した白抜き三角印で示すレーザ光を、第２の対象レーザ光として特定する。そして、詳細領域決定部２２は、白抜き三角印で示すレーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域Ｒ２として決定する。同様に、詳細領域決定部２２は、図４において人Ｈ２で反射した白抜き四角印で示すレーザ光を、第２の対象レーザ光として特定する。そして、詳細領域決定部２２は、白抜き四角印で示すレーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域Ｒ２として決定する。

（決定条件３）
詳細領域決定部２２は、探索計測結果の時間的な変化に基づいて、詳細計測領域を決定できる。具体的には、詳細領域決定部２２は、詳細計測領域を決定する際に、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果と、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果よりも前に取得された探索計測結果とを比較する。例えば、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果とは、探索計測部２１において直近に取得された探索計測結果である。この場合、例えば、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果よりも前に取得された探索計測結果とは、探索計測部２１において直近に取得された探索計測結果よりも一つ以上前に取得された探索計測結果である。本実施形態では、詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果を、探索計測部２１において直近に取得された探索計測結果（以下「今回取得された探索計測結果」という）とする。詳細計測領域の決定の基となる探索計測結果よりも前に取得された探索計測結果を、探索計測部２１において直近に取得された探索計測結果よりも一つ前に取得された探索計測結果（以下「前回取得された探索計測結果」という）とする。このように、詳細領域決定部２２は、探索計測部２１において時間的に異なるタイミングで取得された探索計測結果を比較する。
比較に用いる「前回取得された探索計測結果」は、１回の計測結果でもよく、直近に取得された探索計測結果よりも一つ以上前であれば、複数の計測結果から統計処理（同じ点方向に計測した複数の点の平均距離又は最小距離など）によって得られた計測結果であってもよい。

詳細領域決定部２２は、比較結果に基づいて、今回取得された探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち、受光結果が変化したレーザ光に基づいて第３の対象レーザ光を決定する。例えば、図４には、前回取得された探索計測結果が示されている。また、図５には、今回取得された探索計測結果が示されている。図５に示される例では、図４に示される例に対して、人Ｈ１が左側に移動し、探索計測領域Ｒ１内に車両Ｍが進入している。このため、図５において黒丸印で示す位置に照射されたレーザ光の検出結果が、前回取得された探索計測結果に対して変化している。同様に、図５において白抜き四角印で示すレーザ光（人Ｈ１に照射されたレーザ光）が、前回取得された探索計測結果に対して変化している。

詳細領域決定部２２は、受光結果が変化したこれらのレーザ光を第３の対象レーザ光として特定する。そして、詳細領域決定部２２は、図５に示されるように、受光結果が変化した第３のレーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を詳細計測領域Ｒ２として決定する。

なお、図５に示される車両Ｍに照射されたレーザ光の反射位置は、決定条件１で説明した基準距離以内の位置に位置している。このため、車両Ｍに照射されたレーザ光は、決定条件１の第１のレーザ光としても特定され得る。また、図５に示される、人Ｈ１及び車両Ｍに照射されたレーザ光の反射位置は、決定条件２で説明した地面Ｇからの高さ位置が基準高さ以上の位置である。このため、人Ｈ１及び車両Ｍに照射されたレーザ光は、決定条件２の第２の対象レーザ光としても特定され得る。
決定条件は決定条件１だけでもよく、それら決定結果の論理和、もしくは論理性により合成した決定結果を用いても良い。

ここで、詳細領域決定部２２は、探索計測結果の時間的な変化に基づいて詳細計測領域を決定する際に、探索計測結果に基づいて背景情報を生成し、生成した背景情報と探索計測部２１で取得された探索計測結果とを比較してもよい。例えば、詳細領域決定部２２は、時間的に異なるタイミングで取得された２つの探索計測結果を比較し、受光結果が変化しないレーザ光の受光結果に基づいて背景情報を生成してもよい。例えば、受光結果が変化しないレーザ光は、固定構造物等に照射されたレーザ光であり得る。このため、詳細領域決定部２２は、受光結果が変化しないレーザ光の受光結果に基づいて背景情報を生成することで、検出対象物の検出対象となる領域において移動する物体を除外した形状（地形）の情報を得ることができる。

なお、詳細領域決定部２２は、背景情報を生成する際に、時間的に異なる複数の探索計測結果に基づいて、種々の方法によって背景情報を生成できる。例えば、詳細領域決定部２２は、ある所定の方向に照射されたレーザ光の時間的に異なる複数の受光結果のうち、反射位置が最も遠い受光結果に基づいて背景情報を生成してもよい。または、詳細領域決定部２２は、ある所定の方向に照射されたレーザ光の時間的に異なる複数の受光結果のうち、所定の方法によって選択された受光結果に基づいて背景情報を生成してもよい。

詳細領域決定部２２は、上述した決定条件１〜３のいずれかに基づいて詳細計測領域Ｒ２を決定する。また、詳細領域決定部２２は、上述した決定条件１〜３のうち、２以上の決定条件を満たすレーザ光に基づいて詳細計測領域Ｒ２を決定してもよい。

本実施形態において、詳細領域決定部２２は、決定条件１〜３のすべてを満たすレーザ光に基づいて詳細計測領域Ｒ２を決定する。すなわち、詳細領域決定部２２は、例えば、図６に示されるように、車両Ｍに照射されたレーザ光に基づいて詳細計測領域Ｒ２を決定し、自転車Ｃに照射されたレーザ光に基づいて詳細計測領域Ｒ２を決定する。

詳細計測部２３は、レーザレーダ１０を用いて詳細計測を実行し、詳細計測結果を取得する。具体的には、詳細計測部２３は、レーザレーダ１０から、詳細領域決定部２２で決定された詳細計測領域Ｒ２内に第１の分布密度よりも密度が高い第２の分布密度でレーザ光を複数照射させる。そして、詳細計測部２３は、詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を詳細計測結果として取得する。

本実施形態において、詳細計測部２３は、レーザレーダ１０から詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させるための詳細計測情報を生成する。詳細計測情報には、詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を照射するときのレーザ光の照射方向（照射位置）の情報が複数含まれている。詳細計測部２３は、詳細計測情報をレーザレーダ１０に出力し、レーザレーダ１０によって詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させる。

例えば、詳細計測部２３は、詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を照射させる際に、水平方向においては、所定の角度間隔でレーザ光を照射させてもよい。また、詳細計測部２３は、詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を照射させる際に、縦方向（水平方向に対して直交する方向）においては、所定の角度間隔又は所定の距離間隔でレーザ光を照射させてもよい。

詳細計測部２３は、詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させたときの受光結果を、詳細計測結果としてレーザレーダ１０から取得する。図７に、詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を照射したときのレーザ光の照射位置及び受光結果を示す。図７に示される車両Ｍ及び自転車Ｃには、図５に示される第１の分布密度でレーザ光を照射した場合に比べて、多くのレーザ光がそれぞれ照射されている。

対象物検出部２４は、詳細計測部２３で取得された詳細計測結果に基づいて、周知の手法によって検出対象物を検出する。詳細計測領域Ｒ２内には、第２の分布密度でレーザ光が照射される。このため、対象物検出部２４は、詳細計測領域Ｒ２内に照射されたレーザ光の受光結果に基づいて、検出対象物を詳細に検出できる。対象物検出部２４は、詳細計測結果に基づいて、検出対象物であるか否かの判定を行う。例えば、対象物検出部２４は、詳細計測結果に基づいて得られる物体の形状に基づいて、検出対象物であるか否かの判定を行うことができる。対象物検出部２４は、検出対象物が有りと判定した場合、詳細計測結果に基づいて検出対象物の特徴を検出する。検出対象物の特徴として、対象物検出部２４は、例えば、検出対象物の種類、位置、大きさ、及び検出対象物の向き等を検出する。また、対象物検出部２４は、時間的に異なる複数の詳細計測結果に基づいて、検出対象物の運動状態を検出してもよい。図７に示される例において、対象物検出部２４は、詳細計測領域Ｒ２内に位置する車両Ｍ及び自転車Ｃを検出対象物として検出する。

予測部２５は、対象物検出部２４の過去２回以上の検出結果に基づいて、検出された検出対象物の移動位置を予測する。例えば、予測部２５は、時間的に異なるタイミングで対象物検出部２４によって検出された検出対象物の位置の変化等に基づいて、検出対象物の移動位置を予測できる。例えば、予測部２５は、対象物検出部２４で検出された検出対象物の向きに基づいて、検出対象物の移動位置を予測できる。例えば、予測部２５は、対象物検出部２４で検出された運動状態に基づいて検出対象物の車両Ｍの移動位置を予測できる。

ここで、予測部２５は、対象物検出部２４で検出された検出対象物のうち、追跡対象とする検出対象物を判定する。そして、予測部２５は、追跡対象として判定した検出対象物の移動位置のみを予測してもよい。例えば、予測部２５は、移動していない検出対象物を移動位置の予測対象から除外してもよい。例えば、図７に示されるように、自転車Ｃには人が乗っておらず、自転車Ｃは移動しない。自転車Ｃに人が乗っているか否かは、対象物検出部２４によって検出される。このため、予測部２５は、自転車Ｃについては追跡対象としなくてもよい。本実施形態において、予測部２５は、対象物検出部２４で検出された車両Ｍを、追跡対象の移動対象物として判定する。そして、予測部２５は、車両Ｍの移動位置を予測する。

追跡領域決定部２６は、図８に示されるように、予測部２５で予測された検出対象物（車両Ｍ）の移動位置を含む照射領域を、追跡計測領域Ｒ３として決定する。なお、追跡計測領域Ｒ３を決定する際に用いた検出対象物の移動位置とは、追跡計測領域Ｒ３内にレーザ光を照射したときに検出対象物が存在すると予測される位置である。

追跡計測部２７は、レーザレーダ１０を用いて追跡計測を実行し、追跡計測結果を取得する。具体的には、追跡計測部２７は、レーザレーダ１０から、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させる。そして、追跡計測部２７は、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度で照射させたときの複数のレーザ光の受光結果を追跡計測結果として取得する。

本実施形態において、追跡計測部２７は、レーザレーダ１０から追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させるための追跡計測情報を生成する。追跡計測情報には、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を照射するときのレーザ光の照射方向（照射位置）の情報が複数含まれている。追跡計測部２７は、追跡計測情報をレーザレーダ１０に出力し、レーザレーダ１０によって追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させる。

例えば、追跡計測部２７は、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を照射させる際に、水平方向においては、所定の角度間隔でレーザ光を照射させてもよい。また、追跡計測部２７は、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を照射させる際に、縦方向（水平方向に対して直交する方向）においては、所定の角度間隔又は所定の距離間隔でレーザ光を照射させてもよい。

追跡計測部２７は、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を複数照射させたときの受光結果を、追跡計測結果としてレーザレーダ１０から取得する。図９に、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を照射したときのレーザ光の照射位置及び受光結果を示す。図９に示されるように、レーザレーダ１０は、車両Ｍが移動した場合であっても、車両Ｍにレーザ光を照射できる。

また、対象物検出部２４は、追跡計測部２７によって追跡計測結果が取得された場合、詳細計測結果に基づいて検出対象物を検出する場合と同様に、追跡計測結果に基づいて検出対象物を検出する。

ここで、レーザレーダ１０は、設定された領域内にレーザ光を複数照射する処理を、所定の計測周期ごとに実行できる。すなわち、演算部２０は、所定の計測周期ごとに、探索計測情報、詳細計測情報、及び追跡計測情報のいずれかをレーザレーダ１０に出力する。これにより、レーザレーダ１０は、探索計測情報、詳細計測情報、及び追跡計測情報のいずれかを所定の計測周期ごとに実行できる。

また、レーザレーダ１０は、所定の計測周期ごとに探索計測、詳細計測、及び追跡計測のいずれか一つを実行可能であることに限定されず、いずれか２つ以上の計測を所定の計測周期ごとに実行可能である。すなわち、演算部２０は、所定の計測周期ごとに、探索計測情報、詳細計測情報、及び追跡計測情報のいずれか２つ以上の計測情報を組み合わせてレーザレーダ１０に出力する。これにより、レーザレーダ１０は、探索計測情報、詳細計測情報、及び追跡計測情報のいずれか２以上を組み合わせた計測を所定の計測周期ごとに実行できる。

例えば、探索計測情報と詳細計測情報とを組み合わせた計測情報とは、図１０に示されるように、探索計測領域Ｒ１内に第１の分布密度でレーザ光を照射させるときのレーザ光の照射方向と、詳細計測領域Ｒ２内に第２の分布密度でレーザ光を照射させるときのレーザ光の照射方向とが組み合わされた情報である。なお、図１０では、レーザ光の照射方向（照射位置）を白丸で示している。

また、例えば、探索計測情報と追跡計測情報とを組み合わせた計測情報とは、図１１に示されるように、探索計測領域Ｒ１内に第１の分布密度でレーザ光を照射させるときのレーザ光の照射方向と、追跡計測領域Ｒ３内に第２の分布密度でレーザ光を照射させるときのレーザ光の照射方向とが組み合わされた情報である。なお、図１１では、レーザ光の照射方向（照射位置）を白丸で示している。なお、図示は省略するが、探索計測情報、詳細計測情報、及び追跡計測情報のすべてが組み合わさっていてもよい。

ここで、本実施形態においてレーザレーダ１０は、所定の計測周期ごとに、探索計測、詳細計測、及び追跡計測のいずれか一つ以上の計測を実行する。以下、レーザレーダ１０で実行される探索計測、詳細計測、及び追跡計測の組み合わせについて説明する。レーザレーダ１０は、所定の計測周期ごとに、繰り返し探索計測を実行する。すなわち、探索計測部２１は、所定の計測周期ごとに探索計測情報をレーザレーダ１０に出力する。詳細計測部２３は、探索計測に基づいて詳細計測領域Ｒ２が決定された場合、決定された詳細計測領域Ｒ２に基づく詳細計測情報を、探索計測部２１が次に探索計測情報をレーザレーダ１０に出力するのと同時にレーザレーダ１０に出力する。追跡計測部２７は、詳細計測に基づいて追跡対象とする検出対象物が検出された場合、追跡対象とする検出対象物を追跡するための追跡計測情報を、探索計測部２１が次に探索計測情報をレーザレーダ１０に出力するのと同時にレーザレーダ１０に出力する。

次に、レーザレーダ１０が実行する探索計測、詳細計測、及び追跡計測の組み合わせについて、フローチャートを用いて説明する。図１２は、対象物検出装置１で実行される対象物検出方法の処理の流れを示すフローチャートである。図１２に示されるように、まず、探索計測部２１は、探索計測情報を生成する。探索計測部２１は、生成した探索情報をレーザレーダ１０へ出力する（Ｓ１０１）。レーザレーダ１０は、探索計測情報に基づいて探索計測を実行する（Ｓ１０２：探索計測工程）。詳細領域決定部２２は、レーザレーダ１０による探索計測結果に基づいて詳細計測領域を決定する処理を実行する（詳細領域決定工程）。詳細計測部２３は、詳細領域決定部２２によって詳細計測領域が決定されたか否かを判定する（Ｓ１０３）。詳細計測領域が決定されない（詳細計測領域がない）場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、演算部２０は、再び、Ｓ１０１の処理を実行する。

詳細計測領域が決定された（詳細計測領域がある）場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、探索計測部２１は、探索計測情報を生成する。また、詳細計測部２３は、決定された詳細計測領域に基づいて詳細計測情報を生成する。探索計測部２１及び詳細計測部２３は、生成した探索計測情報及び詳細計測情報をレーザレーダ１０へ出力する（Ｓ１０４）。なお、Ｓ１０４における探索計測情報等の出力は、探索計測部２１が前回、探索情報を出力（Ｓ１０１）してから所定の計測周期の経過時に行われる。レーザレーダ１０は、探索計測情報及び詳細計測情報に基づいて、探索計測及び詳細計測を実行する（Ｓ１０５：探索計測工程、詳細計測工程）。

詳細領域決定部２２は、レーザレーダ１０による探索計測結果に基づいて詳細計測領域を決定する処理を実行する（詳細領域決定工程）。詳細計測部２３は、詳細領域決定部２２によって詳細計測領域が決定されたか否かを判定する（Ｓ１０６）。詳細計測領域が決定されない（詳細計測領域がない）場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、対象物検出部２４は、詳細計測結果（Ｓ１０５の実行結果）に基づいて検出対象物を検出する（対象物検出工程）。なお、対象物検出部２４は、後述のＳ１０９又はＳ１１２の処理において追跡計測が実行されている場合、さらに、レーザレーダ１０による追跡計測結果に基づいて検出対象物を検出する。予測部２５は、対象物検出部２４の検出結果に基づいて追跡対象とする検出対象物を判定する（Ｓ１０７）。追跡対象とする検出対象物がない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、演算部２０は、再び、Ｓ１０１の処理を実行する。

追跡対象とする検出対象物がある場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、追跡領域決定部２６は、追跡対象とする検出対象物を追跡するための追跡計測領域を決定する。追跡計測部２７は、決定された追跡計測領域に基づいて追跡計測情報を生成する。また、探索計測部２１は、探索計測情報を生成する。探索計測部２１及び追跡計測部２７は、生成した探索計測情報及び追跡計測情報をレーザレーダ１０へ出力する（Ｓ１０８）。なお、Ｓ１０８における探索計測情報等の出力は、探索計測部２１が前回、探索情報を出力してから所定の計測周期の経過時に行われる。レーザレーダ１０は、探索計測情報及び追跡計測情報に基づいて、探索計測及び追跡計測を実行する（Ｓ１０９：探索計測工程）。Ｓ１０９の処理の後、演算部２０は、Ｓ１０６の処理を実行する。

一方、Ｓ１０６の処理において、探索計測結果に基づいて詳細計測領域が決定された（詳細計測領域がある）場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、対象物検出部２４は、詳細計測結果（Ｓ１０５の実行結果）に基づいて検出対象物を検出する（対象物検出工程）。なお、対象物検出部２４は、Ｓ１０９又は後述のＳ１１２の処理において追跡計測が実行されている場合、さらに、レーザレーダ１０による追跡計測結果に基づいて検出対象物を検出する。予測部２５は、対象物検出部２４の検出結果に基づいて追跡対象とする検出対象物を判定する（Ｓ１１０）。追跡対象とする検出対象物がない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、演算部２０は、再び、Ｓ１０４の処理を実行する。

追跡対象とする検出対象物がある場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、追跡領域決定部２６は、追跡対象とする検出対象物を追跡するための追跡計測領域を決定する。追跡計測部２７は、決定された追跡計測領域に基づいて追跡計測情報を生成する。また、探索計測部２１は、探索計測情報を生成する。さらに、詳細計測部２３は、Ｓ１０６で決定された詳細計測領域に基づいて詳細計測情報を生成する。探索計測部２１、詳細計測部２３、及び追跡計測部２７は、生成した探索計測情報、詳細計測情報、及び追跡計測情報をレーザレーダ１０へ出力する（Ｓ１１１）。なお、Ｓ１１１における探索計測情報等の出力は、探索計測部２１が前回、探索情報を出力してから所定の計測周期の経過時に行われる。レーザレーダ１０は、探索計測情報、詳細計測情報、及び追跡計測情報に基づいて、探索計測、詳細計測、及び追跡計測を実行する（Ｓ１１２：探索計測工程、詳細計測工程）。Ｓ１１２の処理の後、演算部２０は、Ｓ１０６の処理を実行する。

以上のように、本実施形態の対象物検出装置１は、まず、探索計測領域内に低い分布密度（第１の分布密度）でレーザ光を複数照射し、検出対象物の検出対象となる詳細計測領域を決定する。詳細計測領域は、探索計測領域内に照射されたレーザ光の受光結果に基づいて決定されるため、探索計測領域と同じ又は探索計測領域よりも狭い領域となる。次に、対象物検出装置１は、決定した詳細計測領域内に、高い分布密度（第２の分布密度）でレーザ光を複数照射し、詳細計測領域内の検出対象物を検出する。

これにより、対象物検出装置１は、探索計測領域全体に高い分布密度（第２の分布密度）でレーザ光を複数照射する場合に比べて、照射するレーザ光の数を抑制できる。また、対象物検出装置１は、詳細計測領域内には、高い分布密度（第２の分布密度）でレーザ光を複数照射する。これにより、対象物検出装置１は、低い分布密度（第１の分布密度）でレーザ光を照射する場合に比べて、詳細計測領域内の検出対象物を精度良く検出できる。このように、対象物検出装置１は、照射するレーザ光の数の増加を抑制しつつ精度良く検出対象物を検出できる。

詳細領域決定部２２は、探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち基準距離以内の位置で反射したレーザ光に基づいて詳細計測領域を決定する。この場合、対象物検出装置１は、レーザレーダ１０に近い位置に存在する検出対象物を精度良く検出できる。

詳細領域決定部２２は、探索計測結果における複数のレーザ光の受光結果のうち地面Ｇから基準高さ以上の位置で反射したレーザ光に基づいて詳細計測領域を決定する。ここで、地面Ｇからの高さ位置が基準高さ以上の位置で反射したレーザ光が存在する場合、地面Ｇ上に何らかの物体が存在すると考えられる。このため、詳細領域決定部２２は、地面Ｇから基準高さ以上の位置で反射したレーザ光に基づいて詳細計測領域を決定ことにより、レーザ光の受光結果に基づいて詳細計測領域を適切に決定できる。

詳細領域決定部２２は、探索計測結果の時間的な変化に基づいて詳細計測領域を決定する。例えば、物体が探索計測領域内に進入した場合、進入の前後で探索計測結果が変化する。このため、詳細領域決定部２２は、探索計測結果の変化に基づいて詳細計測領域を決定することで、レーザ光の受光結果に基づいて詳細計測領域を適切に決定できる。

予測部２５は、対象物検出部２４によって検出された検出対象物の移動位置を予測する。追跡領域決定部２６は、予測された検出対象物の移動位置に基づいて追跡計測領域を決定する。追跡計測部２７は、決定された追跡領域に基づいて追跡計測を実行する。この場合、追跡領域決定部２６は、検出対象物が移動する場合であっても、検出対象物の移動に応じて追跡計測領域を決定できる。そして、対象物検出装置１は、追跡計測領域内に第２の分布密度で複数照射したレーザ光の追跡計測結果に基づいて検出対象物を検出することで、移動する検出対象物を精度良く検出できる。

対象物検出部２４は、詳細計測結果に基づいて検出対象物の特徴を検出する。詳細計測結果は、探索計測結果に比べてレーザ光の照射密度が高い。このため対象物検出部２４は、詳細計測結果を用いることにより、検出対象物の特徴を精度良く検出できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザレーダ１０は、上方から地面Ｇに向けてレーザ光を照射したが、水平方向に向けてレーザ光を照射してもよい。

探索計測部２１、詳細計測部２３、及び追跡計測部２７は、所定の計測周期ごとに探索計測情報等をレーザレーダ１０に出力したが、所定の計測周期ごとに出力することに限定されない。例えば、探索計測部２１等は、レーザレーダ１０による探索計測等が終了した後、次の探索計測情報等をレーザレーダ１０に出力してもよい。

なお、本実施形態において、対象物検出装置１は、詳細計測領域Ｒ２を決定する際に、上述した決定条件１〜３以外の条件を用いてもよい。また、対象物検出装置１は、追跡計測領域Ｒ３を設定して追跡計測を実行することは必須ではない。

対象物検出部２４は、探索計測部２１で取得された探索計測結果に基づいて検出が可能であれば、検出対象物の検出を行ってもよい。

１ 対象物検出装置
１０ レーザレーダ
２１ 探索計測部
２２ 詳細領域決定部
２３ 詳細計測部
２４ 対象物検出部
２５ 予測部
２６ 追跡領域決定部
２７ 追跡計測部
Ｒ１ 探索計測領域
Ｒ２ 詳細計測領域
Ｒ３ 追跡計測領域

Claims (7)

1. レーザ光を照射して照射した前記レーザ光の反射光を受光するとともに、前記レーザ光の照射方向及び照射の分布密度を変更可能な地上に設置されたレーザレーダと、
   前記レーザレーダから、予め定められた照射領域である探索計測領域内に第１の分布密度で前記レーザ光を複数照射させ、前記第１の分布密度で照射させたときの複数の前記レーザ光の受光結果を探索計測結果として取得する探索計測部と、
   前記探索計測結果に基づいて、検出対象物を検出する対象となる照射領域である詳細計測領域を決定する詳細領域決定部と、
   前記レーザレーダから、前記詳細計測領域内に前記第１の分布密度よりも密度が高い第２の分布密度で前記レーザ光を複数照射させ、前記第２の分布密度で照射させたときの複数の前記レーザ光の受光結果を詳細計測結果として取得する詳細計測部と、
   前記詳細計測結果に基づいて、前記検出対象物を検出する対象物検出部と、を備える対象物検出装置。
2. 前記詳細領域決定部は、
   前記探索計測結果における複数の前記レーザ光の受光結果のうち、前記レーザレーダから予め定められた基準距離以内の位置で反射した前記レーザ光を第１の対象レーザ光として決定し、
   決定した前記第１の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を前記詳細計測領域として決定する、請求項１に記載の対象物検出装置。
3. 前記詳細領域決定部は、
   前記探索計測結果における複数の前記レーザ光の受光結果のうち、地面からの高さ位置が予め定められた基準高さ以上の位置で反射した前記レーザ光を第２の対象レーザ光として決定し、
   決定した前記第２の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を前記詳細計測領域として決定する、請求項１又は２に記載の対象物検出装置。
4. 前記詳細領域決定部は、
   前記詳細計測領域を決定する際に、前記詳細計測領域の決定の基となる前記探索計測結果と、前記詳細計測領域の決定の基となる前記探索計測結果よりも前に取得された前記探索計測結果とを比較し、前記詳細計測領域の決定の基となる前記探索計測結果における複数の前記レーザ光の受光結果のうち、受光結果が変化した前記レーザ光に基づいて第３の対象レーザ光を決定し、
   決定した前記第３の対象レーザ光の照射方向を含む所定の照射領域を前記詳細計測領域として決定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の対象物検出装置。
5. 前記対象物検出部の過去２回以上の検出結果に基づいて、検出された前記検出対象物の移動位置を予測する予測部と、
   前記予測部で予測された前記検出対象物の移動位置を含む照射領域である追跡計測領域を決定する追跡領域決定部と、
   前記レーザレーダから、前記追跡計測領域内に前記第２の分布密度で前記レーザ光を複数照射させ、前記追跡計測領域内に前記第２の分布密度で照射させたときの複数の前記レーザ光の受光結果を追跡計測結果として取得する追跡計測部と、
   を更に備え、
   前記対象物検出部は、前記追跡計測結果に基づいて前記検出対象物を更に検出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の対象物検出装置。
6. 前記対象物検出部は、前記詳細計測結果に基づいて前記検出対象物の特徴を検出する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の対象物検出装置。
7. レーザ光を照射して照射した前記レーザ光の反射光を受光するとともに、レーザ光の照射方向及び照射の分布密度を変更可能な地上に設置されたレーザレーダを用いて検出対象物を検出する対象物検出装置における対象物検出方法であって、
   前記レーザレーダから、予め定められた照射領域である探索計測領域内に第１の分布密度で前記レーザ光を複数照射させ、前記第１の分布密度で照射させたときの複数の前記レーザ光の受光結果を探索計測結果として取得する探索計測工程と、
   前記探索計測結果に基づいて、前記検出対象物を検出する対象となる照射領域である詳細計測領域を決定する詳細領域決定工程と、
   前記レーザレーダから、前記詳細計測領域内に前記第１の分布密度よりも密度が高い第２の分布密度で前記レーザ光を複数照射させ、前記第２の分布密度で照射させたときの複数の前記レーザ光の受光結果を詳細計測結果として取得する詳細計測工程と、
   前記詳細計測結果に基づいて、前記検出対象物を検出する対象物検出工程と、を含む対象物検出方法。

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