JP2021081235A - 物体検知装置及び物体検知プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、３次元空間（立体空間）において、遠方であっても検知精度を維持して物体を検知できる物体検知装置及び物体検知プログラムを提供すること。【解決手段】３次元距離データを取得する測距部５０と、３次元空間を所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成された複数のエリアを有する３次元極座標グリッドマップにより、測距部５０で取得した３次元距離データＤＤに基づく物体の有無を検知する検知部２０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、３次元空間における物体を検知する物体検知装置及び物体検知プログラムに関する。

物体検知の一態様として、小型モビリティーにおいて障害物を検知するために、２次元的な極座標に基づいてエリアを区切るものが知られている（非特許文献１参照）。

しかしながら、上記非特許文献１では、高さ方向を含めた３次元的な空間としての検知を行うには、上記２次元的な空間での検知に加え、別途検知を行っており、検知動作の全体としては、複雑な構成になる可能性がある。

日本ロボット学会誌 Vol.32 No.7.pp.651~662,2014

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、３次元空間（立体空間）において、遠方であっても検知精度を維持して物体を検知できる物体検知装置及び物体検知プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための物体検知装置は、３次元距離データを取得する測距部と、３次元空間を所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成された複数のエリアを有する３次元極座標グリッドマップにより、測距部で取得した３次元距離データに基づく物体の有無を検知する検知部とを備える。

上記物体検知装置では、３次元極座標グリッドマップにおける複数のエリアが、３次元極座標について所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成されているため、エリア間での検知精度のバラツキを抑えることができる。したがって、例えば測距部で取得される３次元距離データが少ない場合すなわち測距点数が少ない簡易な構成であっても、検知部における物体の有無の検知に関して、遠方の物体検知を高精度に行うことが可能になる。

本発明の具体的な側面では、３次元極座標グリッドマップに関して、複数のエリアを連ねて形成されたドーナツ状の領域が含まれる。この場合、ドーナツ状の領域を物体検知の範囲にできる。

本発明の別の側面では、３次元極座標グリッドマップに関して、ドーナツ状の領域を複数積み重ねた領域が含まれる。この場合、ドーナツ状の領域を複数積み重ねて形成される３次元空間（立体空間）について、物体検知を行うことができる。

本発明のさらに別の側面では、測距部は、所定の間隔で射出したレーザー光線を走査させ、３次元極座標グリッドマップを構成する各エリア間で、通過するレーザー光の本数が同一になっている。この場合、同一本数のレーザー光線の単位で各エリアの検知がなされることで、エリア間での検知精度の均一化を図ることができる。

本発明のさらに別の側面では、検知部は、複数のエリアのうち隣り合うものにおいて、一定数以上連続して検知があった場合に、物体ありと検知する。この場合、所定のサイズ（大きさ）以上の領域を占める物体を検知できる。

本発明のさらに別の側面では、検知部は、複数のエリアのうち隣り合うものにおいて、一定数以上高さ方向について連続して検知があった場合に、障害物ありと検知する。この場合、所定以上の高さを有するものを障害物として検知できる。

本発明のさらに別の側面では、測距部は、地上を走行する移動体に搭載され、検知部は、測距部による測定対象範囲のうち最下層における検知の有無に応じて障害物に関する判定基準を変更する。この場合、地上を走行する移動体にとって特に障害物として検知すべき地上にある障害物の有無について、適正な判定ができる。

上記目的を達成するための物体検知プログラムは、３次元空間を所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成された複数のエリアを有する３次元極座標グリッドマップにより３次元距離データに基づく物体の有無を検知する。

上記物体検知プログラムでは、３次元極座標グリッドマップにおける複数のエリアが、３次元極座標について所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成されているため、エリア間での検知精度のバラツキを抑えることができる。したがって、例えば測距部で取得される３次元距離データが少ない場合すなわち測距点数が少ない簡易な構成であっても、検知部における物体の有無の検知に関して、遠方の物体検知を高精度に行うことが可能になる。

実施形態に係る物体検知装置を搭載した移動体による測距の動作について示す概念図である。 （Ａ）は、物体検知装置を搭載した移動体の内部構成の一例について概念的に説明するためのブロック図であり、（Ｂ）は、物体検知装置の内部構成の一例について概念的に説明するためのブロック図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、測距のためのレーザー光線の射出態様について説明するための概念図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、３次元極座標グリッドマップの構成について説明するための概念図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、３次元極座標グリッドマップについての概念的な断面図である。 は、処理判定部の一構成例について概念的に説明するためのブロック図である。 （Ａ）は、物体検知装置を搭載した移動体による測距の様子について一例を示す概念図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の状態における物体検知装置の測定対象範囲の様子を示す概念図である。 物体検知装置による物体検知の様子を示す概念図である。 （Ａ）は、物体検知装置による物体検知から障害物判定についての一連の動作について一例を説明するためのフローチャートであり、（Ｂ）は、（Ａ）のうち、障害物判定の一態様としての高さ方向に関する判定処理について一例を説明するためのフローチャートである。 （Ａ）は、実施形態に係る物体検知装置における３次元極座標グリッドマップに基づく空間の分割を示す概念図であり、（Ｂ）は、一比較例における空間の分割を示す概念図である。 （Ａ）は、物体検知装置を搭載した移動体による測距の動作について他の一例を示す概念図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、（Ａ）に示す一例での物体検知の範囲について説明するための図である。

以下、図１等を参照して、一実施形態に係る物体検知装置及び物体検知プログラムについて一例を説明する。

本実施形態に係る物体検知装置１００は、種々の移動体ＭＯに搭載可能であり、図１に示す一例では、地上を走行する移動体ＭＯを農業機械（農機）としているが、これに限らず、例えば道路を走行する自動車やバイクや線路上を走行する列車等、あるいは、建機（重機）類、さらには掃除ロボット等を、移動体ＭＯとすることが考えられる。なお、図示において、移動体ＭＯが直進する際の進行方向を＋Ｘ方向とする、すなわちＸ方向を前後方向とする。また、Ｘ方向に対して垂直な面（垂直面）内において互いに直交する方向をＹ方向及びＺ方向とする。すなわち、Ｘ方向に垂直な面をＹＺ面とする。また、これらのうち、移動体ＭＯの横方向（幅方向）をＹ方向とし、縦方向（高さ方向）をＺ方向とする。すなわち、移動体ＭＯが平坦な地面にいる場合には、水平方向（左右方向）がＹ方向となり、垂直方向（上下方向）がＺ方向となる。

図１に例示するように、本実施形態の物体検知装置１００は、移動体ＭＯのうち、上方側に取付固定された状態で搭載され、矢印Ａ１に示す移動体ＭＯの移動方向（進行方向）前方に向けて投光し、投光した成分（投光成分ＰＬ）のうち返ってきた成分（反射成分ＲＬ）を受光することで、測距を行う。この際、物体検知装置１００は、図示において矢印ＤＤ１，ＤＤ２で示すように、縦方向（高さ方向）及び横方向（幅方向）について、ある程度の範囲に亘って投光することで、移動体ＭＯにとって障害物となるものが存在するか否かを検知可能にしている。なお、図１の例示の場合、矢印ＤＤ１に示す縦方向（高さ方向）については、例えば移動体ＭＯにある程度近い位置の地面からある程度移動体ＭＯよりも高い位置までについて物体検知できるように、例えば仰角１０°〜２０°度程度、俯角７０°〜８０°程度となるような範囲（角度範囲）について投光を行うことが望ましい。また、矢印ＤＤ２に示す横方向（幅方向）については、少なくとも移動体ＭＯの幅以上の範囲について物体検知を行えるように、例えば正面方向から左右についてそれぞれ８０°〜９０°程度、全体で１６０°〜１８０°程度の範囲（角度範囲）について投光を行うことが望ましい。

物体検知装置１００は、上記のような範囲について物体検知を行い、さらに、当該物体検知による検知結果に基づいて、農機等の移動体ＭＯにとって進行する（移動する）上で障害となるものが前方に存在するか否かを検知（判定）する。つまり、物体検知装置１００は、移動体ＭＯにとっての障害物検知装置としても機能する。

なお、移動体ＭＯは、移動体ＭＯとともに移動する物体検知装置１００における測距によって取得される周囲にある物体についての検知結果に基づいて、例えば自己の存在位置を確認することができるようにしてもよい。例えば、移動体ＭＯが周囲に存在する物体についての位置データを予め有していれば、当該位置データと物体検知装置１００による周囲の物体の検知結果とを照合することで、相対的に自己の位置を割り出すことができる。

以下、図２のブロック図を参照して、物体検知装置１００を搭載した移動体ＭＯの内部構成の一例、さらには、物体検知装置１００の内部構成の一例について説明する。

まず、図２（Ａ）は、移動体ＭＯを構成する各部のうち、特に、物体検知装置１００と物体検知装置１００からの通知を受けるものとについて例示している。具体的には、移動体ＭＯは、物体検知装置１００のほか、移動体ＭＯの前進や後退、進路変更、停止、加速や減速といった移動体ＭＯの動作全体を制御する移動体制御部である制御部ＭＣと、危険がある場合等に各種警告を行う警告部ＡＬとを有する。

物体検知装置１００は、移動体ＭＯの進行する先について３次元空間に対する測距を行う測距部５０と、測距部５０の動作制御を行うとともに物体検知のために測距結果に基づく各種処理を行う処理判定部６０とを備える。すなわち、測距部５０は、処理判定部６０の制御下において、物体検知のための測距を行う。ここでは、図示のように、１つの点光源について、点ＳＳを基準とし、この点ＳＳからレーザー光が投光成分ＰＬとして射出され、測定対象範囲ＲＲ内に存する物体に当たって返ってきた反射成分ＲＬを受光することで、当該物体についての測距がなされる。なお、点ＳＳは、移動体ＭＯに対して固定された点でもあるから、移動体ＭＯの位置を決定する際の基準ともなっている。

また、物体検知装置１００において測距部５０での受光後の処理については、図示のように、まず、測距部５０によって取得される測距の結果すなわち反射成分ＲＬの受光結果が、３次元距離データＤＤとして処理判定部６０に出力される。次に、処理判定部６０からの３次元距離データＤＤを取得した処理判定部６０は、３次元距離データＤＤに基づいて各種処理を施し、検知部２０において、物体の有無を検知する。さらに、処理判定部６０は、検知部２０における検知結果すなわち判定結果のうち、障害物があると判断される場合等のように移動体ＭＯに対する通知を要するものが含まれる場合に、当該検知結果（判定結果）を通知情報ＲＤとして、制御部ＭＣや警告部ＡＬに出力する。

以下、図２（Ｂ）を参照して、上述した物体検知装置１００の動作に関する一具体例について説明するため、物体検知装置１００の各部構成についてより具体的な一構成例を説明する。図２（Ｂ）の例示において、測距部５０は、例えばライダー等で構成される光センサーであり、投光成分ＰＬとしてのレーザー光を走査させつつ射出する走査部２と、レーザー光の投光タイミングを制御する投光部３と、反射成分ＲＬを受光する受光部４とを備える光学式測距装置である。また、処理判定部６０は、測距部５０の動作制御をする測距制御部１０と、測距結果に基づく物体検知を行う検知部２０とを備える。処理判定部６０は、例えば各種回路機構等で構成されていたり、あるいは、ＣＰＵや各種ストレージデバイス等で構成され、各種データやプログラムを適宜読み出すことで、測距制御部１０や検知部２０として機能するものとなっていたりしてもよい。

測距部５０のうち、走査部２は、所定の走査範囲についてレーザー光を走査させるため、例えば、ＭＥＭＳミラーを二次元駆動させた構成とすることが考えられる。

測距部５０のうち、投光部３は、例えばレーザードライバ、レーザー素子（半導体レーザー）、レンズ等を含んで構成され、レーザー光（パルス光）を発光し、投光するレーザー投光部である。なお、投光部３から発光されたレーザー光は、必要に応じて設けた種々の光学系（図示略）を介して走査部２に向かい、走査部２で反射される。これにより、物体検知装置１００は、測定対象範囲ＲＲに対応するように、投光成分ＰＬを走査させる。なお、投光部３は、測距制御部１０からの指令に従って、所定のタイミングで投光成分ＰＬを射出する。

測距部５０のうち、受光部４は、物体検知装置１００から射出されたレーザー光の反射成分ＲＬを受信するレーザー受光部である。受光部４は、受光素子（フォトダイオード）のほか、必要に応じて、例えば受光光学系、プリアンプ、Ａ／Ｄ変換器等を備え、反射成分ＲＬを、例えば検出可能なパルス波の状態にして、測距制御部１０に出力する。ここでは、当該出力される情報を、３次元距離データＤＤとしている。

以上のように、投光部３から発光されたレーザー光は、走査部２によって走査光（投光成分ＰＬ）として所定範囲を走査し、この際、測定対象範囲ＲＲにおいて測距可能な位置に物体ＯＢが存在していれば、投光成分ＰＬが物体ＯＢの表面において反射あるいは散乱され、そのうちの反射成分ＲＬが受光部４において捉えられる。

なお、詳しい説明や図示を省略するが、測距部５０には、上記のほか、例えば投光成分ＰＬと反射成分ＲＬとは、同じ光路を反対向きに進むがこれらを分離すべく適宜投光／受光分離器等といった各種光学機器が設けられている。

処理判定部６０のうち、測距制御部１０は、上記のような測距部５０を構成する各部の各種動作を制御する。例えば、測距制御部１０は、物体ＯＢが存在していた場合における当該物体ＯＢまでの距離や方位を算出すべく、投光部３の動作タイミングや、受光部４での測定結果（検出結果）の解析に基づく演算を行う。具体的には、測距制御部１０は、時間差計測部として、投光成分ＰＬの射出タイミングや反射成分ＲＬの測定値及び測定タイミングから、投光から受光までの時間差を計測する。さらに、測距制御部１０は、距離算出部として、計測した時間差から物体ＯＢまでの距離を算出する。また、距離算出部としての測距制御部１０は、各タイミングにおける走査部２の姿勢、すなわち投光成分ＰＬの射出方向すなわち方位（角度）についての情報を併せて取得する。以上のように、測距制御部１０は、測距部５０の各種動作により取得された情報に基づいて、例えば、２次元走査される範囲における距離画像の作成が可能となっている。なお、上記では、測距部５０から取得した情報を３次元距離データＤＤとし、測距制御部１０において、測距部５０からの３次元距離データＤＤに基づく処理を行うものとして説明したが、測距制御部１０における上記処理の結果によって得られる物体ＯＢまでの距離や方位の情報までを含めて、３次元距離データＤＤと捉えることもできる。さらに見方を変えると、測距部５０を構成する各部に加え、測距制御部１０までが、測距の結果としての３次元距離データＤＤを取得するための装置であるものと捉えてもよい。

本実施形態では、測距制御部１０による上記処理結果である３次元距離データＤＤに対して、処理判定部６０の検知部２０において、３次元空間について極座標に基づく分割をして、物体検知を行っている。

上記のようなレーザー光を利用した測距を含めた種々の測距において、一般に、測距対象が遠方になるほど測定精度は下がる。具体的には、例えば、レーザー光を利用した測距の場合であれば、一回の走査において射出するパルス光の回数が同じであっても、距離が遠くなるほど測定対象範囲が大きくなる（広くなる）ため、測定範囲の空間的間隔は疎になる。つまり、遠くほど粗い物体検知となる。例えば、物体検知について、測定対象となる空間をメッシュと呼ばれるブロック単位の領域（エリア）に分割して、分割されたブロック状の各空間に相当する範囲内においてレーザー光の反射があったと検出された場合に当該空間に物体が存在していると見做す、という手法をとることが考えられる。このような手法をとる場合、特に、空間的間隔が疎になりやすい遠方側において、できるだけ測定精度のバラツキが抑えられることが好ましい。すなわち、疎になる度合が、ほぼ等距離にある領域（エリア）の間では、レーザー光の通過度合が同程度に維持されていることが好ましい。さらに、上記のような状況が、２次元的でなく、３次元的に維持されていること、すなわち横方向（幅方向）だけでなく縦方向（高さ方向）についても維持されていることが望ましい。例えば、図１の例のように地上を走行する移動体ＭＯが、移動する先に障害となるものがあるかを判定するに際しては、横方向すなわち幅方向（矢印ＤＤ２）についてだけでなく、縦方向すなわち高さ方向（矢印ＤＤ１）についてどの程度の大きさの物体が存在しているかを判定できることが障害物であるか否かを決定する上で重要となる。

かかる点を踏まえ、本実施形態では、３次元空間における物体検知ついて、３次元極座標を採用し、３次元空間を所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成された複数のエリアを有する３次元極座標グリッドマップを用意し、測距部５０で取得した３次元距離データＤＤに基づく物体検知の結果を、検知部２０において、当該３次元極座標グリッドマップに当てはめることで、物体の有無さらには障害物の有無を検知している。この場合、例えば遠方側についての物体検知においても、ブロック単位で分割されたエリア間での検知精度のバラツキを抑えることができ、例えば測距部で取得される３次元距離データが少ない場合すなわち測距点数が少ない簡易な構成であっても、物体検知を高精度に行うことを可能にしている。

以下、図３等を参照して、本実施形態における３次元極座標グリッドマップの作成手法について、一例を説明する。

図３（Ａ）は、説明をするための前提として、３次元空間での極座標について示す図である。すなわち、３次元極座標（球座標）の原点を原点Ｏとして、３次元空間上の１点Ｐを、原点Ｏからの距離（動径）ｒと、２つの偏角θ，φとをパラメータとして表現する。なお、この場合、ｘｙｚ直交座標系との関係については、
ｘ＝ｒｓｉｎθｃｏｓφ
ｙ＝ｒｓｉｎθｓｉｎφ
ｚ＝ｒｃｏｓθ
となる。本実施形態では、原点Ｏを、測距部５０（図２参照）の点光源の基準である点ＳＳとしている。つまり、各レーザー光は、原点Ｏから放射状に射出されるものと見做す。なお、ｘｙｚ直交座標系は、例えば移動体ＭＯのＸＹＺ直交座標系に対応させておくようにすることが考えられる。

以上の場合において、例えば図３（Ｂ）に示す原点Ｏを中心とする半径ｒ_０の球面ＳＰの面上において、原点Ｏから射出されるレーザー光の走査範囲を範囲ＲＥとし、範囲ＲＥにおけるレーザー光の通過点を点ＭＰとする。ここで、物体検知における検知精度のバラツキを抑えるという観点からは、範囲ＲＥにおいてレーザー光の走査に対応する各点ＭＰができるだけ均一に配置されていることが望ましいと考えられる。なお、このよう球面上の点ＭＰの配置に関する問題を取り扱うことは、究極的には、球面上においてできるだけ均一に点を配置する方法を考察することに相当する。以上から、図示の例のように、互いの距離ができるだけ等しくなるように各点ＭＰが配置された場合において、本実施形態では、目的とする３次元極座標グリッドマップの作成すなわち３次元空間のブロック分けのために、まず、球面上の範囲ＲＥにおいて、近接する複数の点ＭＰを同一数ずつ均等な面に分割している。具体的には、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）に示す一例では、まず、近接する３つの点ＭＰを一組とし、隣接する点ＭＰの組と組との間における境界を画定させて各面領域ＳＰ_ｉ，ｊを定めていき、図３（Ｅ）に示すような領域分けを範囲ＲＥにおいて行っている。なお、図３（Ｅ）及び図３（Ｆ）に示すように、各面領域ＳＰ_ｉ，ｊ間の境界ＢＤについては、例えば局所的に平面と見做した場合に、各点ＭＰを母点とするボロノイ分割等を採用することが考えられる。具体的には、例えば一の組に属する点ＭＰａとこれに最も近接する点であって他の組に属する点ＭＰｂとの垂直二等分線を２つの組の境界ＢＤとすることで、各面領域ＳＰ_ｉ，ｊ間の境界ＢＤを定めることができる。さらに、上記のような各面領域ＳＰ_ｉ，ｊの定め方は、任意の距離（半径）ｒの球面において同様に考察できる。ここでは、当該各面領域ＳＰ_ｉ，ｊと距離（半径）ｒの範囲とに基づいて、３次元空間のブロック分けを行うことで、３次元極座標グリッドマップを作成している。

なお、上記図３を参照して説明した一例では、各面領域ＳＰ_ｉ，ｊを規定する上で、球面上においてできるだけ均一に配置された各点ＭＰを３つずつ取り、かつ、ボロノイ分割で領域分けを行うものとしたため、各面領域ＳＰ_ｉ，ｊの形状が、３つの凸多角形（主に六角形）を組み合わせたようなものとなっている。しかし、これに限らず、各点ＭＰの配置のさせ方を変えたり、一組とする各点ＭＰの個数すなわち光線の本数を３つずつ以外の態様としたり、領域の境界の画定方法を上記ボロノイ分割以外の他の手法に変えたりすることで、各面領域ＳＰ_ｉ，ｊの形状は、種々のものとなり得る。

以下、図４等を参照して、図３に例示した場合における３次元極座標グリッドマップの一構成例すなわち複数のエリア（３次元的エリア）の分け方の一例について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、図３に例示した各面領域ＳＰ_ｉ，ｊを底面とし、原点Ｏすなわち点ＳＳを頂点とする錐体状の形状ＣＯを考える。次に、この錐体状の形状ＣＯを、原点Ｏからの所定の距離ごとにすなわち所定の半径ｒの範囲ごとに分割してできる錐台状の空間を１つのブロックＢＬとして、各エリアＡＲａ，ＡＲｂ等を定める。図示の例では、半径ｒ_ａから半径ｒ_ｂまでの長さｄ_ａの範囲で規定された空間が、エリアＡＲａであり、１つのブロックＢＬで形成され、半径ｒ_ｂから半径ｒ_０までの長さｄ_ｂの範囲で規定された空間が、エリアＡＲｂであり、別の１つのブロックＢＬで形成される。なお、以上において、偏角θ，φの範囲については、各面領域ＳＰ_ｉ，ｊの形状に応じて所定の角度範囲が定まることになる。図示上では、当該角度を、角度θ_ｉ，ｊ，φ_ｉ，ｊとしている。以上のようにして、３次元空間のうち、面領域ＳＰ_ｉ，ｊに対応する空間を所定の距離ごとに分割して複数のエリアＡＲａ，ＡＲｂが形成できる。なお、説明を省略しているが、上記のような分割を、原点Ｏからの所定の距離ごとに続けることで、１つの錐体状の形状ＣＯの延びる方向について所定の距離ごとに区切られた無数のブロックＢＬが形成できる。なお、上記のようにして形成される各ブロックＢＬには、常に３つ分の投光成分ＰＬを含んだ状態が維持されることになる。

また、以上について、物体検知装置１００についての構成という観点から言い換えると、本実施形態では、測距部５０は、所定の間隔で射出したレーザー光線としての投光成分ＰＬを走査させており、かつ、処理判定部６０での取り扱いにおいて、３次元極座標グリッドマップを構成する各エリア間すなわち各ブロックＢＬ間で、通過する投光成分ＰＬの本数が同一（上記例では３つずつ）になっている。この場合、同一本数のレーザー光線の単位で、各ブロックＢＬで構成される各エリアの検知がなされることで、当該エリア間での検知精度の均一化を図ることができる。

以上のようにして画定される複数のブロックＢＬの形成を、例えば図４（Ｂ）に示すように、面領域ＳＰ_ｉ，ｊに隣接する面領域ＳＰ_{ｉ−１，ｊ}に対応する空間に対しても行い、さらに、図４（Ｃ）に示す他の面領域ＳＰａに対しても同様に行うことで、目的とする３次元極座標グリッドマップが作成できる。この場合、形成された各ブロックＢＬには、常に３つ分の投光成分ＰＬを含んだ状態が維持される。また、原点Ｏから等距離にあるブロックＢＬの形状やサイズをほぼ均一に保つことができる。これらにより、検知精度についてブロックＢＬごとでバラツキが発生してしまう、といった事態を回避できる。すなわち、装置全体としての物体検知精度を高めることができる。

また、この場合、例えば、面領域ＳＰ_ｉ，ｊについて、図４（Ｄ）に示すように、横方向の並びと縦方向の並びに関して、格子状に捉えることも考えられる。この場合、例えば縦方向の並びについて原点Ｏを通る断面は、例えば、図５（Ａ）に概念的に示すようになり、横方向の並びについて原点Ｏを通る断面は、例えば、図５（Ｂ）に概念的に示すようになる。なお、図５（Ｂ）は、例えば図５（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図にも相当する。

本実施形態では、以上のようにして規定される３次元極座標グリッドマップにより、測距部５０で取得した３次元距離データＤＤに基づく物体の有無を検知している。すなわち、３次元距離データＤＤに基づいて取得される物体の距離ｒと方位（角度）すなわち２つの偏角θ，φの値が、３次元極座標グリッドマップに規定した各ブロックＢＬのいずれに該当するかを当てはめていくことで、原点Ｏすなわち点光源の基準となる点ＳＳに対する各物体の位置を検知可能にしている。また、図示の場合、例えば一定の距離ｒに沿った円弧状の並びにおいて、３次元極座標グリッドマップに関して、複数のエリアを構成する複数のブロックＢＬのうち等距離あるいはほぼ等距離で隣り合うものを連ねて形成されたドーナツ状の領域が含まれている。なお、ここで言うドーナツ状には、一周する完全な円環体（トーラス体）と同相なものに限らず、その一部のみで構成される形状である場合も含まれているものとする。さらに、３次元極座標グリッドマップに関しては、このドーナツ状の領域を複数積み重ねた領域も含まれていることになる。例えば横方向に並ぶドーナツ状の領域を縦方向について積み重ねた領域も含まれている。

以下、図６のブロック図等を参照して、処理判定部６０の一具体例を説明するとともに、この構成を用いた場合での３次元極座標グリッドマップに基づく物体検知の動作について一具体例を説明する。

図６は、処理判定部６０の一構成例について概念的に説明するためのブロック図であり、検知処理のために上記した３次元極座標グリッドマップを搭載した場合の一動作例を説明するためのものである。また、図７は、図６の構成の処理判定部６０で構成された物体検知装置１００を搭載した移動体ＭＯによる測距の様子について一例を示すための図であり、さらに、図８は、図７に示した場合の測距結果に対して、物体検知装置１００で行われる物体検知の様子を示すための図である。

まず、図６のブロック図を参照して、処理判定部６０の一構成例について説明する。図示のように、ここでは、処理判定部６０は、記憶部６１と、ＣＰＵ（主制御部）６２とを備えることで、測距制御部１０や検知部２０として機能することが可能になっているものとする。なお、処理判定部６０は、上記のほか、測距部５０や制御部ＭＣ（図２参照）との交信を担うインターフェース部５０ｆ，ＭＣｆを備え、各種データのやり取りが可能になっているものとする。

記憶部６１は、各種ストレージデバイス等により構成されており、処理判定部６０が測距制御部１０や検知部２０として機能するために必要となる種々のコンピュータープログラムや各種データを格納している。

ＣＰＵ６２は、記憶部６１からコンピュータープログラムやデータを読み出して実行することにより、画像処理を行う画像処理部６２ａや、画像処理部６２ａにより作成される画像データに基づく物体検知や検知した物体に関する判定を行う判定部６２ｂ等として機能する。なお、この場合、判定部６２ｂは図２等の検知部２０に相当するものとも言える。また、上記のほか、ＣＰＵ６２は、例えば記憶部６１からコンピュータープログラムやデータを読み出して測距制御部１０としても機能する。

以下、記憶部６１に格納される各種コンピュータープログラムやデータの詳細について説明する。

図示のように、記憶部６１は、各種プログラムを格納するプログラム格納部ＰＡと、各種データを格納するデータ格納部ＤＡとで構成されている。

以下、プログラム格納部ＰＡに格納される各種プログラムについて説明する。プログラム格納部ＰＡには、例えば、測距プログラムＤＰと、物体検知プログラムＯＰとが格納されている。物体検知プログラムＯＰは、例えば、点群データ取得プログラムＰＰａと、点群データ配置プログラムＰＰｂと、物体判定プログラムＪＰａと、障害物判定プログラムＪＰｂとで構成されている。

測距プログラムＤＰは、処理判定部６０を測距制御部１０として機能させるべく、測距部５０に対する各種制御や測距部５０での検知結果に基づく各種演算を行うためのプログラムである。

物体検知プログラムＯＰは、処理判定部６０を検知部２０として機能させるべく、上記各種プログラムで構成されている。例えば、物体検知プログラムＯＰのうち、点群データ取得プログラムＰＰａは、測距部５０や測距制御部１０により取得される点群データとしての３次元距離データＤＤを、データ格納部ＤＡの所定領域に一時的に格納・保管するためのプログラムである。また、点群データ配置プログラムＰＰｂは、取得した３次元距離データＤＤについて、３次元極座標グリッドマップと照合して当該マップ上における配置を定めるためのプログラムである。すなわち、点群データ配置プログラムＰＰｂに基づき、点群データとしての３次元距離データＤＤは、各ブロックＢＬ（図５等参照）の単位で領域分けされた点群データとなる。

また、物体検知プログラムＯＰのうち、物体判定プログラムＪＰａは、３次元極座標グリッドマップを構成するブロックの単位での反応の有無に基づき、物体の有無を判定するためのプログラムである。また、障害物判定プログラムＪＰｂは、物体判定プログラムＪＰａにおいて物体ありと検知された場合に、検知された当該物体が移動体ＭＯにとっての障害物とすべきか否かを判定するためのプログラムである。

以下、データ格納部ＤＡに格納される各種データについて説明する。データ格納部ＤＡは、例えば、測距データ格納部ＤＤｓと、点群データ格納部ＰＤｓと、３次元極座標グリッドマップデータ格納部ＧＤｓと、判定基準データ格納部ＪＤｓとを含んで構成されている。

データ格納部ＤＡのうち、例えば測距データ格納部ＤＤｓには、測距プログラムＤＰにおいて利用される各種データが予め格納されている。具体的には、投光成分ＰＬの射出タイミング（射出間隔）や走査部２の姿勢（角度）等に関する各種テーブルデータ等が格納されている。

また、データ格納部ＤＡのうち、点群データ格納部ＰＤｓには、点群データ取得プログラムＰＰａに基づき取得される各種データや、点群データ配置プログラムＰＰｂに基づき定められる各種データが一時的に格納される。３次元極座標グリッドマップデータ格納部ＧＤｓには、３次元極座標グリッドマップに関するデータすなわち各ブロックＢＬ（図５等参照）の単位でなされる３次元空間の領域分けに関するデータが予め格納されている。

また、データ格納部ＤＡのうち、判定基準データ格納部ＪＤｓには、物体判定プログラムＪＰａに基づく判定に際して物体ありとすべきか否かを定める判定基準に関するデータや、障害物判定プログラムＪＰｂに基づく判定に際して障害物ありとすべきか否かを定める判定基準に関するデータが予め格納されている。

本実施形態では、上記のような構成の物体検知装置１００を用いて、これを搭載した移動体ＭＯでの物体検知特に検知物体が障害物であるか否かを含めた検知を行う。

以下、図７及び図８を参照して、図６を参照して一構成例を示した態様の処理判定部６０を有する物体検知装置１００を搭載した移動体ＭＯについて、物体検知の一動作例を説明する。

まず、図７のうち、図７（Ａ）は、物体検知装置１００を搭載した移動体ＭＯによる測距の様子について一例を示す概念図である。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の状態における物体検知装置１００の測定対象範囲ＲＲの様子を示す概念図であり、位置把握の基準となる点ＳＳから見た測定対象範囲ＲＲの様子を示している。また、図８は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す物体検知装置１００を搭載した移動体ＭＯでの測距とその測距結果に対して、物体検知装置１００による物体検知の様子を示すための図である。なお、図中において、図７（Ａ）に示す複数のブロックＢＬの領域分けは、図５（Ａ）を参照して概念的に示した領域分けに対応し、図８における断面α１〜α５に示す複数のブロックＢＬの領域分けは、図５（Ｂ）を参照して概念的に示した領域分けに対応する。また、各断面α１〜α５において、ブロックＢＬ中に丸印がある箇所は、測距の結果物体ありと判定された領域を意味する。

また、ここでは、説明を簡略化するために、３次元極座標グリッドマップを構成する複数のブロックＢＬが、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、格子状に領域分けがなされているものとする。具体的には、まず、高さ方向（Ｚ方向）については、図７（Ａ）に例示するように、偏角θに関して角度θ_１から角度θ_５で規定される５個の領域に領域分けされているものとる。また、横方向（Ｙ方向）については、図８の断面α１に例示するように、偏角φに関して角度φ_１から角度φ_１２で規定される１２個の領域に領域分けされているものとる。さらに、各ブロックＢＬは、図７（Ａ）に例示するように、点ＳＳからの距離ｒに応じてブロック分けされているものとする。なお、図示の例では、測定対象範囲ＲＲのうち、距離ｒ_１から距離ｒ_５までで区切られる４つの領域が、物体検知に関与している。以下では、距離ｒ_ｋから距離ｒ_ｋ＋１までの間の長さをｄ_ｋ（１≦ｋ≦４）とし、各ブロックＢＬの位置を、角度θ_ｍ、角度φ_ｎ（１≦ｍ≦５、１≦ｎ≦１２）及び長さｄ_ｋとした場合に、ｍ，ｎ，ｋを使って、ＢＬ（ｍ，ｎ，ｋ）と表す。

なお、以上のように、偏角θに関する領域分けは、移動体ＭＯにとっての高さ方向（Ｚ方向）についての検知に相当し、偏角φに関する領域分けは、移動体ＭＯにとっての幅方向（Ｙ方向）ごとについての検知に相当するものとなっている。また、距離ｒに関する領域分けは、移動体ＭＯにとっての距離ごとについての検知に相当するものとなっている。

また、偏角θの範囲については、例えば移動体ＭＯの高さや移動体ＭＯの足元についてどの程度検知すべきかに応じて種々設定できるが、例えば、Ｘ方向を０°の方向として、図示のように、仰角１０°〜２０°度程度とし、俯角７０°〜８０°程度とすべく、偏角θの最小角度を７０°〜８０°程度とし、最大角度１６０°〜１７０°程度に設定することが考えられる。偏角φについても、種々の範囲を設定できるが、例えば、Ｘ方向を０°の方向として、左右についてそれぞれ９０°程度確認できるように、例えば図示のように、１８０°程度（−９０°≦φ≦９０°程度）とすることが考えられる。

ここで、図中の例における物体検知では、測定対象範囲ＲＲにおいて、検知される対象として、地面から生える草ＷＤと、地上に立っている人ＨＵと、地面から生える細い第１の木（枝付き）ＴＲ１と、太い第２の木（枝無し）ＴＲ２とが存在しているものとする。なお、第１の木ＴＲ１における枝をＢＲとする。また、これらについては、混同の無い限り、実物と画像中のものとを問わず、同じ符号で示す。

以上の場合、図８のうち断面α１に示すように、まず、地面側の領域（最下層の領域）を検知する偏角θ＝θ_１の範囲、すなわち各ブロックＢＬ（ｍ，ｎ，ｋ）についてｍ＝１となるＢＬ（１，ｎ，ｋ）の範囲では、ＢＬ（１，２，３）での第１の木ＴＲ１に対応する検知と、ＢＬ（１，６，１）での草ＷＤに対応する検知と、ＢＬ（１，８，２）での人ＨＵに対応する検知と、ＢＬ（１，１０，４）での第２の木ＴＲ２に対応する検知とがなされる。同様に、断面α２に示す偏角θ＝θ_２の範囲では、ＢＬ（２，２，３）での第１の木ＴＲ１に対応する検知と、ＢＬ（２，８，２）での人ＨＵに対応する検知とがなされる。さらに、断面α２に示す範囲において、太い第２の木ＴＲ２に対応する検知については、検知範囲が広がり、例えばＢＬ（２，１０，４）のほかに、ＢＬ（２，１０，３）、ＢＬ（２，９，４）、ＢＬ（２，１１，４）の三か所を加えた計四か所で検知される。つまり、偏角θ＝θ_１では、第２の木ＴＲ２の幹の部分のみが検知されるのに対して、偏角θ＝θ_２では、幹の部分のみならず枝や葉の部分までが検知されることで、検知範囲が広がる。一方、高さが低く小さな対象物である草ＷＤについては、偏角θ＝θ_２の範囲では、対応する検知されない。以上のような検知が、断面α３〜α５すなわち偏角θ＝θ_３〜θ_５の範囲についても同様になされる。

以上のような検知の場合、高さ方向も含めた各ブロックＢＬの隣接関係を考慮することで、各検知箇所が一体の物体であるか、別の物体であるかを判定することができる。上記のようにしてブロック単位で検知された各検知対象のうち、例えば太い第２の木ＴＲ２については、断面α１に示す偏角θ＝θ_１の範囲では、ＢＬ（１，１０，４）のみで検知されるが、断面α１に示す偏角θ＝θ_２の範囲では、これに隣接するエリアにおいては、隣接するＢＬ（２，１０，４）、ＢＬ（２，１０，３）、ＢＬ（２，９，４）、ＢＬ（２，１１，４）の四か所で検知される。断面α１のＢＬ（１，１０，４）と断面α２のＢＬ（２，１０，４）とは、高さ方向に関して隣接しているので、これらが繋がった１つの大きな物体であると捉えられる。以上のような繋ぎ合わせが、各ブロックＢＬ間でなされる。なお、各検知対象のうち、例えば枝ＢＲについては、図示のように、ＢＬ（４，２，３）での細い第１の木ＴＲ１に対応する検知の近傍においてＢＬ（４，３，２）が検知される。この場合、ＢＬ（４，３，２）は、偏角θ＝θ_４においてはじめて検知されるので、ＢＬ（４，３，２）は、ＢＬ（４，２，３）とは別の物体が空中に存するものと認識される。以上のような検知動作を行うことで、例えば、図８の画像ＲＲａに示すような検出結果が得られ、各物体の存在が検知される。すなわち、画像ＲＲａにおいて、異なるパターンで塗り分けられた５つの検知結果ＷＤａ，ＨＵａ，ＴＲ１ａ，ＴＲ２ａ，ＢＲａは、５つの物体（草ＷＤ、人ＨＵ、第１の木ＴＲ１、枝ＢＲ、第２の木ＴＲ２）に対応する。

なお、画像の取り扱いについての一変形例として、ＢＬ（４，３，２）すなわち枝ＢＲに相当するものについては、ＢＬ（４，２，３）すなわち第１の木ＴＲ１に相当するものとの近接性から、ＢＬ（４，２，３）から延びてこの物体の一部であるものとして取り扱うようにしてもよい。

ここで、本実施形態の場合のように、地面を走行する移動体ＭＯにとっては、特に、地面から存在する物体、すなわち高さ方向を規定する偏角θ＝θ_１となる最下層から存在する物体は、走行上の障害物となる可能性が最も高く、最も重要な検知対象となる。本実施形態の一例では、この点を踏まえ、物体検知装置１００の処理判定部６０において、検知部２０は、測距部５０による測定対象範囲ＲＲのうち最下層である偏角θ＝θ_１となる範囲における検知の有無に応じて障害物に関する判定基準を変更する態様としている。

以下、図９のフローチャートを参照して、物体検知装置１００による物体検知から障害物判定までの一連の動作について、一例を説明する。なお、図９（Ａ）は、上記一連の動作について一例を説明するためのフローチャートであり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のうち、障害物判定の一態様としての高さ方向に関する判定処理について一例を説明するためのフローチャートである。

まず、前提として、図９（Ａ）に示すように、物体検知装置１００の処理判定部６０（ＣＰＵ６２）において、記憶部６１の測距プログラムＤＰや測距データ格納部ＤＤｓに格納された各種データを読み出して、測距制御部１０の制御下で測距部５０による測距が開始される。上記測距が開始されると、検知部２０は、点群データ取得プログラムＰＰａを読み出し、これに従って３次元距離データＤＤすなわち点群データを点群データ格納部ＰＤｓに一時記憶し、さらに、点群データ配置プログラムＰＰｂや点群データ格納部ＰＤｓ及び３次元極座標グリッドマップデータ格納部ＧＤｓに格納された各種データを読み出して、取得した点群データについて、３次元極座標グリッドマップと照合して、当該マップ上における配置を定める（ステップＳ１０１）。以上において、検知部２０は、当該点群データについて３次元極座標グリッドマップ上においてブロックＢＬ（図８等参照）の単位で領域分けし、ブロック単位で検知の有無が定まる。

次に、検知部２０は、物体判定プログラムＪＰａや判定基準データ格納部ＪＤｓに格納された物体の有無に関する判定基準に関するデータを読み出して、ステップＳ１０１の結果に基づいて、物体の有無を判定する（ステップＳ１０２）。すなわち、図８において画像ＲＲａに例示したように、測定対象範囲ＲＲ内に存する一塊の物体が占める領域をブロック単位で画定させる。

次に、検知部２０は、障害物判定プログラムＪＰｂや判定基準データ格納部ＪＤｓに格納された障害物であるか否かの判定基準に関するデータを読み出して、ステップＳ１０２の結果を利用して、障害物の有無を判定する。すなわち、ステップＳ１０２で確認された各物体が障害物であるか否かを判定する。ここでの一例では、高さ方向についての連続性判定を行うことで、検知された各物体が障害物であるか否かを判定している（ステップＳ１０３）。

以上により、物体検知装置１００による物体検知から障害物判定までの一連の動作がなされる。

以下、図９（Ｂ）を参照して、上記一連の動作のうち、ステップＳ１０３の高さ方向についての連続性判定の処理について、より詳しい一例を説明する。

まず、図９（Ｂ）に示すように、検知部２０は、検知された物体（検知物体）について、測定対象範囲ＲＲのうち最下層である偏角θ＝θ_１となる範囲において検知があったか否かを確認する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１において、最下層での検知が無かった場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、つまり当該検知物体が中空にある浮遊物である場合、検知部２０は、当該検知物体が高さ方向についてブロックが４つ以上連続する物体であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２において、４つ以上連続していない、すなわち連続が３つ以下である、と判断された場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、検知部２０は、当該検知物体を障害物とは判定せず、障害物なしとして取り扱う（ステップＳ２０３ａ）。一方、ステップＳ２０２において、４つ以上連続している場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、検知部２０は、当該検知物体を浮遊物であっても障害物であると判定し、障害物ありとして取り扱う（ステップＳ２０３ｂ）。

ステップＳ２０１において、最下層での検知があった場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、つまり当該検知物体が浮遊物ではなく地面から存在する物体である場合、検知部２０は、当該検知物体が高さ方向についてブロックが３つ以上連続する物体であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４において、３つ以上連続していないすなわち連続が２つ以下である、と判断された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、検知部２０は、当該検知物体を障害物とは判定せず、障害物なしとして取り扱う（ステップＳ２０５ａ）。一方、ステップＳ２０４において、３つ以上連続している場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、検知部２０は、当該検知物体を障害物と判定し、障害物ありとして取り扱う（ステップＳ２０５ｂ）。

以上のように、検知部２０は、各ブロックＢＬで規定される複数のエリアのうち隣り合うものにおいて、一定数以上高さ方向について連続して検知があった場合に、障害物ありと検知している。また、この場合において、測定対象範囲ＲＲのうち最下層である偏角θ＝θ_１となる範囲における検知の有無に応じて障害物に関する判定基準に差異を設けている。具体的には、検知有りの場合、３つ以上連続すれば障害物と判定するのに対して、検知なしの場合、４つ以上連続して初めて障害物と判定している。以上のような判定処理を、検知されたすべての物体に対して行うことで、物体検知装置１００による障害物判定がなされる。

なお、図７及び図８を参照して示した一例では、既述のように、５つの物体（草ＷＤ、人ＨＵ、第１の木ＴＲ１、枝ＢＲ、第２の木ＴＲ２）が検知されることになるが、これらのうち、草ＷＤは、ステップＳ２０５ａにおいて障害物ではないものと判定され、枝ＢＲは、ステップＳ２０３ａにおいて障害物ではないものと判定されることになる。一方、人ＨＵ、第１の木ＴＲ１及び第２の木ＴＲ２については、ステップＳ２０５ｂにおいて障害物であるものと判定されることになる。言い換えると、農機等の移動体ＭＯにとって進行の妨げにならない草ＷＤや枝ＢＲは障害物とはせず、人ＨＵや木ＴＲ１，ＴＲ２は障害物であると自動で峻別することが可能になる。

なお、上記の例では、例えば草ＷＤのように１つのブロックすなわち１つのエリアのみを占める物体についても物体として認識するものとして説明したが、これに限らず種々の変形態様をとることができる。例えば、検知部２０は、複数のエリアのうち隣り合うものにおいて、一定数以上連続して検知があった場合にのみ、物体ありと検知するように、物体判定プログラムＪＰａを組み込んでもよい。すなわち、草ＷＤのように移動体（農機）ＭＯの進行において障害とならず、よける必要もないことが明らかなものについては物体として検知することなく障害判定の処理をスキップし、所定のサイズ（大きさ）以上の領域を占める物体のみを検知対象とするようにしてもよい。

以下、図１０を参照して、本実施形態に係る物体検知装置１００における３次元極座標グリッドマップに基づく空間の分割すなわちブロックＢＬの形成について、他の例と比較することで、その特性について説明する。図１０（Ａ）は、本実施形態における空間の分割を示す概念図であり、図１０（Ｂ）は、一比較例における空間の分割を示す概念図である。なお、図１０（Ａ）は、図５（Ａ）や図５（Ｂ）等に対応する図である。

本実施形態の場合、図１０（Ａ）に示すように、３次元極座標グリッドマップに基づく空間の分割とすることで、各ブロックＢＬには、同一本数（図示の例では３本ずつ）の投光成分ＰＬすなわちレーザー光線が通過し、基準である点ＳＳからの距離が等しいブロックＢＬ間においては、レーザー光線の密度がほぼ一様となるように保たれている。また、このような状態が、移動体ＭＯにとっての高さ方向（Ｚ方向）及び幅方向（Ｙ方向）の双方について保たれている。これに対して、図１０（Ｂ）に示す一比較例では、同一形状の方眼状（格子状）のブロックＢＬで分割している点において、本実施形態の場合と異なっている。この場合、各ブロックＢＬが同じ形状となるため、基準である点ＳＳに近いブロックＢＬでは、非常に密な状態で投光成分ＰＬすなわちレーザー光線が通過する一方、遠くになるほど急激にレーザー光線の密度が下がってしまう。また、図１０（Ｂ）に示す一比較例の場合、各ブロックＢＬ間での粗密の差も大きくなる。さらに、各ブロックＢＬ内においてをレーザー光線が通過する範囲についても均一性を失いバラツキが生じる。本実施形態では、かかる事態を回避することで、特に、遠方の物体検知を高精度に行うことを可能にしている。

なお、上記問題に対する別の対処方法として、例えば、測距点を増やすことが考えられる。すなわち、上記態様において、レーザー光線の本数を増やすことで、高精度な物体検知を維持することが考えられる。しかしながら、このような方法で検知を確実にしようとすると、測距点の増大と、検知速度とがトレードオフの関係にあることから、簡易な構成で検知を十分に迅速に行えるとは限らなくなってしまう。本実施形態では、測距点を増やすことなく、簡易な構成で、迅速で確実な物体検知を可能にしている。

以上のように、本実施形態に係る物体検知装置１００は、３次元距離データを取得する測距部５０と、３次元空間を所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成された複数のエリアを有する３次元極座標グリッドマップにより、測距部５０で取得した３次元距離データＤＤに基づく物体の有無を検知する検知部２０とを備える。上記構成により、物体検知装置１００では、３次元極座標グリッドマップにおける複数のエリアを形成する各ブロックＢＬが、３次元極座標について所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成されているため、エリア間すなわちブロックＢＬ間での検知精度のバラツキを抑えることができる。したがって、例えば測距部５０で取得される３次元距離データＤＤが少ない場合すなわち測距点数が少ない簡易な構成であっても、検知部２０における物体の有無の検知に関して、遠方の物体検知を高精度に行うことが可能になる。

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

まず、上記では、測距部５０における測距に関して、走査部２においてＭＥＭＳミラーを二次元駆動させることで、レーザー光を走査させるものとしているが、上記目的を達成可能な手法であれば、ＭＥＭＳミラーに限らず、種々の手法で測距を行うことが可能である。また、二次元スキャン（二次元走査）において、リサージュ（またはリサジュー）パターンを形成するリサージュ型の走査を行う場合のほか、ラスタスキャン型の走査を行うものとしてもよい。さらに、リサージュ型やラスタスキャン型のように、測定対象範囲ＲＲについて端から端まで光（ビーム）を振るのではなく、測定対象範囲ＲＲのうち任意のところに光を当てる構成としてもよい。例えば液晶偏光回折素子を利用して、上記のような走査の制御を行うことができる。このための液晶偏光回折素子は、２つの屈折率を持つフィルムと光の偏光状態を変える液晶素子とを多層積層したものであり、これを通過する光線の方向を離散的に任意の方向に変化させることができる。また、上記のような液晶偏光回折素子に代えてオプティカルフェーズドアレイ（OPA：Optical Phased Array）を用いたものであってもよい。オプティカルフェーズドアレイは、分岐によって複数のチャンネルを通過する光の位相をそれぞれ制御することにより、出力光ビームの方向を任意の方向に変化させることができる。

また、上記のような走査による測距に限らず、例えばステレオカメラやＴＯＦ（Time-of-Flight）カメラ等による測距を行う場合に、本願を適用することも可能である。すなわち、ステレオカメラ等の種々の手法で取得した測距データについて、本実施形態で例示した３次元極座標グリッドマップに照合することで、高精度な物体検知が可能となる。

また、走査範囲についても種々変更可能なものとしてもよい。さらに、走査範囲におけるレーザー光の疎密度合いを検知範囲の重要度に応じて変えてもよい。この場合であっても、例えば３次元極座標グリッドマップにおける領域分け（ブロックの形成）をレーザー光の疎密度合いに対応させることで、例えば、各ブロック（各領域、各エリア）におけるレーザー光の本数を同一となる状態を維持できる。

また、上記において、移動体ＭＯの運転については、人が乗って運転をする有人タイプのほか、移動体ＭＯを遠隔操作する場合や、自動運転により移動体ＭＯを動作させる無人タイプとすることも考えられる。例えば、有人タイプや遠隔操作の場合、検知部２０が、通知情報ＲＤを警告部ＡＬに出力することで、移動体ＭＯの運転手あるいは移動体ＭＯを遠隔するものに対して注意を促すようにすることが考えられる。一方、無人タイプの場合、すなわち人が介在しない自動運転の場合、検知部２０が、通知情報ＲＤを制御部ＭＣに出力することで、自動運転を主体的に行う移動体ＭＯあるいは制御部ＭＣ側において、必要な措置をとることを可能にすることが考えられる。

また、上記では、農機等のように地上を走行する移動体ＭＯに搭載されるものとしているが、これに限らず、例えば、図１１（Ａ）に例示するように、飛行する移動体ＭＯ（ドローン等）に本実施形態に係る物体検知装置１００を搭載させてもよい。なお、図示の例では、物体検知装置１００は、移動体ＭＯの裏側と表側に一対で設ける第１検知装置１００Ａと第２検知装置１００Ｂとで構成され、全方位について物体検知可能としている。すなわち、図１１（Ｂ）に例示する範囲について、偏角θのうち、０°から９０°あるいはそれ以上の角度範囲を第１検知装置１００Ａ側で検知し、９０°あるいはそれ以下の角度から１８０°までの角度範囲を第２検知装置１００Ｂ側で検知し、偏角φについては、図１１（Ｃ）に例示するように、０°から３６０°までについて各検知装置１００Ａ，１００Ｂにおいてそれぞれ対応可能とすることで、全方位について検知できる。

２…走査部、３…投光部、４…受光部、１０…測距制御部、２０…検知部、５０…測距部、５０ｆ，ＭＣｆ…インターフェース部、６０…処理判定部、６１…記憶部、６２…ＣＰＵ（主制御部）、６２ａ…画像処理部、６２ｂ…判定部、１００…物体検知装置、１００Ａ…第１検知装置、１００Ｂ…第２検知装置、Ａ１…矢印、ＡＬ…警告部、ＡＲａ，ＡＲｂ…エリア、ＢＤ…境界、ＢＬ…ブロック、ＢＲ…枝、ＣＯ…錐体状の形状、ｄ_ａ，ｄ_ｂ，ｄ_１〜ｄ_４…長さ、ＤＡ…データ格納部、ＤＤ…３次元距離データ、ＤＤ１，ＤＤ２…矢印、ＤＤｓ…測距データ格納部、ＤＰ…測距プログラム、ＧＤｓ…３次元極座標グリッドマップデータ格納部、ＨＵ…人、ＪＤｓ…判定基準データ格納部、ＪＰａ…物体判定プログラム、ＪＰｂ…障害物判定プログラム、ＭＣ…制御部、ＭＯ…移動体、ＭＰ，ＭＰａ，ＭＰｂ…点、Ｏ…原点、ＯＢ…物体、ＯＰ…物体検知プログラム、Ｐ…点、ＰＡ…プログラム格納部、ＰＤｓ…点群データ格納部、ＰＬ…投光成分、ＰＰａ…点群データ取得プログラム、ＰＰｂ…点群データ配置プログラム、ＲＤ…通知情報、ＲＥ…範囲、ＲＬ…反射成分、ＲＲ…測定対象範囲、…画像、ＳＰ…球面、ＳＰ_ｉ，ｊ，ＳＰａ…面領域、ＳＳ…点、ＴＲ１…第１の木、ＴＲ２…第２の木、ＷＤ…草、ｒ……半径（距離、動径）、ｒ_０，ｒ_ａ，ｒ_ｂ……半径、ｒ_１〜ｒ_５…距離、α１〜α５…断面、θ…偏角、θ_１〜θ_５…角度、θ_ｉ，ｊ…角度、φ…偏角、φ_１〜φ_１２…角度

Claims (8)

1. ３次元距離データを取得する測距部と、
   ３次元空間を所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成された複数のエリアを有する３次元極座標グリッドマップにより、前記測距部で取得した前記３次元距離データに基づく物体の有無を検知する検知部と
   を備える物体検知装置。
2. 前記３次元極座標グリッドマップに関して、前記複数のエリアを連ねて形成されたドーナツ状の領域が含まれる、請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記３次元極座標グリッドマップに関して、前記ドーナツ状の領域を複数積み重ねた領域が含まれる、請求項２に記載の物体検知装置。
4. 前記測距部は、所定の間隔で射出したレーザー光線を走査させ、
   前記３次元極座標グリッドマップを構成する各エリア間で、通過するレーザー光の本数が同一になっている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体検知装置。
5. 前記検知部は、前記複数のエリアのうち隣り合うものにおいて、一定数以上連続して検知があった場合に、物体ありと検知する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体検知装置。
6. 前記検知部は、前記複数のエリアのうち隣り合うものにおいて、一定数以上高さ方向について連続して検知があった場合に、障害物ありと検知する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の物体検知装置。
7. 前記測距部は、地上を走行する移動体に搭載され、
   前記検知部は、前記測距部による測定対象範囲のうち最下層における検知の有無に応じて障害物に関する判定基準を変更する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の物体検知装置。
8. ３次元空間を所定の角度範囲ごとかつ所定の距離ごとに分割して形成された複数のエリアを有する３次元極座標グリッドマップにより３次元距離データに基づく物体の有無を検知する物体検知プログラム。

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