JP2023028449A - Road surface condition detection device, three-dimensional object detection device, vehicle and three-dimensional object detection method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両が走行する路面の状況や路面に存在する立体物を検出する検出技術およびそれを備える車両に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a detection technique for detecting the condition of a road surface on which a vehicle travels and a three-dimensional object existing on the road surface, and a vehicle equipped with the same.
路面上に存在する立体物を検出するために、例えば特許文献1では、レーザレーダで計測した3次元距離データ点群を蓄積したグリッドマップを生成している。そして、グリッドマップから路面と立体物を判定している。
In order to detect a three-dimensional object existing on the road surface, for example, in
上記した従来技術では、車両の走行方向に延設される路面が車両の現在走行位置と同一高さである、つまり路面が平坦であるという前提で、立体物の検出が行われている。より具体的には、車両に固定されたレーザレーダから得られた点の3次元座標に基づき、既知である路面座標から、ある高さ方向の閾値をもって、その点が立体物の点か否かを判別している。したがって、例えば前方路面が上向きに傾斜した傾斜面である場合、この上り傾斜面が閾値を超えてしまう。その結果、上り傾斜面を立体物と間違えてしまう。このように、従来技術では、前方路面の状況を正確に把握することなく、立体物検出を行っているため、立体物を正確に検出することが困難であった。 In the conventional technology described above, three-dimensional objects are detected on the assumption that the road surface extending in the vehicle's running direction is at the same height as the vehicle's current running position, that is, the road surface is flat. More specifically, based on the three-dimensional coordinates of a point obtained from a laser radar fixed to the vehicle, it is determined whether or not the point is a point of a three-dimensional object with a certain threshold in the height direction from the known road surface coordinates. is discriminating. Therefore, for example, when the front road surface is an upwardly sloping surface, this upwardly sloping surface exceeds the threshold value. As a result, an upsloping surface is mistaken for a three-dimensional object. As described above, in the prior art, the three-dimensional object is detected without accurately grasping the condition of the road ahead, so it is difficult to accurately detect the three-dimensional object.
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、車両の前方に延びる路面の状況を的確に検出する技術、路面の状況を考慮した上で路面に存在する立体物を的確に検出する技術、および当該立体物検出技術を装備する車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and includes a technique for accurately detecting the condition of the road surface extending in front of the vehicle, a technique for accurately detecting a three-dimensional object existing on the road surface in consideration of the condition of the road surface, and to provide a vehicle equipped with the three-dimensional object detection technology.
本発明の第1の態様は、路面状況検出装置であって、路面を走行する車両に取り付けられ、路面に対して斜め上方から照射される電磁波を路面に対して車両の走行方向と直交する方向に走査しながら車両の前方で反射された電磁波を受信することで、電磁波を反射した複数の反射点について、車両から反射点までの距離と車両に対する反射点の方向とを示す点群データを取得する距離センサと、点群データに基づいて複数の反射点に対応する点群が円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡を描けるかを判定する点群軌跡判定部と、点群軌跡判定部により点群が路面判別軌跡を描けると判定されるとき、路面に立体物が存在しないと判定する路面判定部と、を備えることを特徴としている。 A first aspect of the present invention is a road surface condition detection device, which is attached to a vehicle running on a road surface, and emits electromagnetic waves emitted obliquely from above to the road surface in a direction orthogonal to the running direction of the vehicle. By receiving the electromagnetic waves reflected in front of the vehicle while scanning the vehicle, we acquire point cloud data that indicates the distance from the vehicle to the reflection points and the direction of the reflection points with respect to the vehicle. a distance sensor, a point cloud trajectory determination unit that determines whether the point cloud corresponding to the plurality of reflection points based on the point cloud data can draw an arc-shaped or elliptical road surface discrimination trajectory, and a point cloud trajectory determination unit that determines the points a road surface determination unit that determines that a three-dimensional object does not exist on the road surface when it is determined that the group can draw the road surface determination locus.
また、本発明の第2の態様は、立体物検出装置であって、路面を走行する車両に取り付けられ、路面に対して斜め上方から照射される電磁波を路面に対して車両の走行方向と直交する方向に走査しながら車両の前方で反射された電磁波を受信することで、電磁波を反射した複数の反射点について、車両から反射点までの距離と車両に対する反射点の方向とを示す点群データを取得する距離センサと、点群データに基づいて複数の反射点に対応する点群が描く点群軌跡と、円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡とを比較し、点群を構成する点のうち点群軌跡が路面判別軌跡から逸脱した逸脱点を識別する逸脱点識別部と、逸脱点識別部により識別された逸脱点に基づき路面上に立体物が存在することを特定する立体物特定部と、を備えることを特徴としている。 A second aspect of the present invention is a three-dimensional object detection device, which is attached to a vehicle running on a road surface, and emits electromagnetic waves emitted obliquely from above to the road surface. Point cloud data showing the distance from the vehicle to the reflection point and the direction of the reflection point with respect to the vehicle for multiple reflection points that reflected the electromagnetic waves by receiving the electromagnetic waves reflected in front of the vehicle while scanning in the direction of the vehicle. and the point cloud trajectory drawn by the point cloud corresponding to multiple reflection points based on the point cloud data, and the arc-shaped or elliptical arc-shaped road surface discrimination trajectory. A deviation point identification unit that identifies deviation points where the point cloud trajectory deviates from the road surface determination trajectory, and a solid object identification unit that identifies the presence of a solid object on the road surface based on the deviation points identified by the deviation point identification unit. and
また、本発明の第3の態様は、車両であって、上記立体物検出装置を備え、立体物検出装置により特定される立体物の存在に基づいて路面での走行が制御されることを特徴としている。 A third aspect of the present invention is a vehicle comprising the three-dimensional object detection device described above, wherein running on a road surface is controlled based on the presence of a three-dimensional object identified by the three-dimensional object detection device. and
さらに、本発明の第4の態様は、立体物検出方法であって、路面を走行する車両に取り付けられ、路面に対して斜め上方から照射される電磁波を路面に対して車両の走行方向と直交する方向に走査しながら車両の前方で反射された電磁波を受信することで、電磁波を反射した複数の反射点について、車両から反射点までの距離と車両に対する反射点の方向とを示す点群データを取得する工程と、点群データに基づいて複数の反射点に対応する点群が描く点群軌跡と、円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡とを比較する工程と、点群を構成する点のうち点群軌跡が路面判別軌跡から逸脱した逸脱点を識別する工程と、逸脱点に基づき路面に立体物が存在することを特定する工程と、を備えることを特徴としている。 Furthermore, a fourth aspect of the present invention is a three-dimensional object detection method, which is attached to a vehicle traveling on a road surface, and emits electromagnetic waves emitted obliquely from above to the road surface, perpendicular to the running direction of the vehicle. Point cloud data showing the distance from the vehicle to the reflection point and the direction of the reflection point with respect to the vehicle for multiple reflection points that reflected the electromagnetic waves by receiving the electromagnetic waves reflected in front of the vehicle while scanning in the direction of the vehicle. a step of comparing a point cloud trajectory drawn by a point cloud corresponding to a plurality of reflection points based on the point cloud data with an arc-shaped or elliptical arc-shaped road surface discrimination trajectory; The method is characterized by comprising a step of identifying a deviation point where the point cloud locus deviates from the road surface discrimination locus, and a step of identifying the presence of a three-dimensional object on the road surface based on the deviation point.
このように構成された発明では、路面を走行する車両に取り付けられた距離センサが、路面に対して斜め上方から照射した電磁波を車両の走行方向と直交する方向に走査しながら車両の前方で反射された電磁波を受信する。これによって、車両から反射点までの距離と車両に対する反射点の方向とを示す点群データが取得される。そして、点群データに基づいて複数の反射点に対応する点群が円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡を描けるとき、路面に立体物が存在しないと判定する。したがって、車両の前方の路面が平坦であるか傾斜面であるかを問わず、また車両が止まっている場合であっても、路面に立体物が存在するか否かを正確に検出することができる。なお、本明細書中の「立体物」とは、路面から上方に存在する物体と、逆に路面から下方に存在する陥没や溝などを含んでいる。 In the invention configured as described above, the distance sensor attached to the vehicle running on the road surface scans the road surface with electromagnetic waves emitted obliquely from above and reflects them in front of the vehicle while scanning in the direction perpendicular to the running direction of the vehicle. receive electromagnetic waves. As a result, point cloud data indicating the distance from the vehicle to the reflection point and the direction of the reflection point with respect to the vehicle is acquired. Then, when the point group corresponding to the plurality of reflection points can draw an arc-shaped or elliptical arc-shaped road surface determination trajectory based on the point group data, it is determined that a three-dimensional object does not exist on the road surface. Therefore, regardless of whether the road surface in front of the vehicle is flat or sloped, and even when the vehicle is stationary, it is possible to accurately detect whether or not there is a three-dimensional object on the road surface. can. In this specification, the term "three-dimensional object" includes objects that exist above the road surface, as well as depressions and grooves that exist below the road surface.
ここで、点群が円弧状の路面判別軌跡を描けると判定されるときに、路面が平坦面であると判定し、楕円弧状の路面判別軌跡を描けると判定されたときに、路面が走行方向に傾斜した傾斜面であると判定するように構成してもよい。この場合、立体物が路面に存在しないことだけでなく、当該路面が平坦面であるか傾斜面であるかという路面状況についても正確に検出することができる。 Here, when it is determined that the point cloud can draw an arc-shaped road surface discrimination trajectory, it is determined that the road surface is a flat surface, and when it is determined that an elliptical arc-shaped road surface discrimination trajectory can be drawn, the road surface is determined to It may be configured to determine that the surface is tilted to . In this case, it is possible to accurately detect not only the absence of a three-dimensional object on the road surface, but also whether the road surface is flat or inclined.
また、路面が走行方向に傾斜した傾斜面である場合、楕円弧状の路面判別軌跡の曲率に基づいて傾斜面の傾斜角をさらに求めてもよく、これによって路面状況をさらに詳しく検出することができる。 Further, when the road surface is inclined in the direction of travel, the inclination angle of the inclined surface may be further obtained based on the curvature of the elliptical arc-shaped road surface discrimination trajectory, whereby the road surface condition can be detected in more detail. .
また、点群が路面判別軌跡を描けるかを判定するにあたっては、点群を構成する複数の点のうち路面判別軌跡に位置する点が一定割合以上であるか否かをさらに加味してもよい。つまり、路面判別軌跡に位置する点が一定割合以上であるときに、点群が路面判別軌跡を描けると判定する一方、点群を構成する複数の点のうち路面判別軌跡に位置する点が一定割合未満であるときに、点群が路面判別軌跡を描けず、路面上に立体物が存在すると判定してもよい。これにより、外乱やノイズなどの影響が点群データに及んだとしても、その影響を抑えて路面状況および立体物の有無を安定して検出することができる。 Further, in determining whether or not the point group can draw the road surface discrimination trajectory, it may be further taken into consideration whether or not the points located on the road surface discrimination trajectory out of the plurality of points constituting the point group are a certain percentage or more. . In other words, it is determined that the point group can draw the road surface discrimination trajectory when the number of points located on the road surface discrimination trajectory is greater than or equal to a certain percentage, while the points located on the road surface discrimination trajectory among the plurality of points constituting the point group are constant. When the ratio is less than the ratio, it may be determined that the point group cannot draw the road surface determination trajectory and that a three-dimensional object exists on the road surface. As a result, even if the point cloud data is affected by disturbance, noise, or the like, it is possible to suppress the influence and stably detect the road surface condition and the presence or absence of a three-dimensional object.
また、点群が描く点群軌跡に不連続箇所が含まれないときに、点群が路面判別軌跡を描けると判定する一方、点群が描く点群軌跡に不連続箇所が含まれるときに、点群が路面判別軌跡を描けず、路面上に立体物が存在すると判定してもよい。これにより、路面状況だけでなく、立体物の有無を正確に検出することができる。 Also, when the point cloud trajectory drawn by the point cloud does not include discontinuous points, it is determined that the point cloud can draw the road surface discrimination trajectory. It may be determined that a three-dimensional object exists on the road surface because the point group cannot draw the road surface determination trajectory. This makes it possible to accurately detect not only the road surface condition but also the presence or absence of a three-dimensional object.
距離センサについては、単一の照射角度で電磁波を走査して点群データを取得する二次元センサと、照射角度を多段階で走査可能に構成された三次元センサとのいずれを用いてもよい。ただし、三次元センサを用いることで、互いに異なる照射角度ごとに、点群が路面判別軌跡を描けるかを判定することができ、路面状況および立体物の有無をさらに高精度に検出することができる。より具体的には、複数の照射角度の全部について点群軌跡判定部により点群が路面判別軌跡を描けると判定されるとき、路面上に立体物が存在しないと判定する一方、複数の照射角度の少なくとも1つについて点群軌跡判定部により点群が路面判別軌跡を描けないと判定されるとき、路面上に立体物が存在すると判定するように構成してもよい。これにより、上下方向において大小様々なサイズの立体物を検出することができ、検出可能範囲が広がる。 As for the distance sensor, either a two-dimensional sensor that acquires point cloud data by scanning electromagnetic waves at a single irradiation angle or a three-dimensional sensor that can scan irradiation angles in multiple stages may be used. . However, by using a three-dimensional sensor, it is possible to determine whether the point cloud can draw a road surface discrimination trajectory for each different irradiation angle, and to detect the road surface conditions and the presence of three-dimensional objects with even higher accuracy. . More specifically, when it is determined by the point cloud trajectory determination unit that the point cloud can draw the road surface discrimination trajectory for all of the plurality of irradiation angles, it is determined that there is no three-dimensional object on the road surface. When the point cloud trajectory determination unit determines that the point cloud cannot draw the road surface determination trajectory for at least one of the above, it may be determined that a three-dimensional object exists on the road surface. As a result, three-dimensional objects of various sizes can be detected in the vertical direction, and the detectable range is widened.
さらに、逸脱点に基づいて立体物特定部が立体物を特定する場合、立体物特定部が、逸脱点識別部により識別された逸脱点をクラスタリングして1または複数の逸脱点グループに分類するクラスタリング部と、逸脱点グループごとに、路面上に立体物が存在することを特定する個別特定部と、を有するように構成してもよい。これにより、路面に立体物が1個存在する場合のみならず、複数個存在する場合も、的確に立体物を検出することができる。なお、クラスタリング部については、一定個数以上でかつ互いに閾値以内の距離で隣接している複数の逸脱点を逸脱点グループに分類するように構成するのが望ましい。つまり、上記分類方法を採用することで、ノイズなどの影響を抑えつつ立体物に対応する逸脱点グループを正確に取得することができ、立体物の検出精度をさらに高めることができる。 Further, when the three-dimensional object identifying unit identifies a three-dimensional object based on the deviating points, the three-dimensional object identifying unit clusters the deviating points identified by the deviating point identifying unit and classifies them into one or more deviating point groups. and an individual identification unit for identifying the presence of a three-dimensional object on the road surface for each deviation point group. Accordingly, it is possible to accurately detect a three-dimensional object not only when one three-dimensional object exists on the road surface, but also when a plurality of three-dimensional objects exist. It should be noted that the clustering unit is preferably configured to classify a plurality of deviation points, which are equal to or more than a certain number and are adjacent to each other at a distance within a threshold value, into deviation point groups. In other words, by adopting the above-described classification method, it is possible to accurately acquire the deviation point group corresponding to the three-dimensional object while suppressing the influence of noise and the like, thereby further improving the detection accuracy of the three-dimensional object.
以上のように、本発明によれば、車両前方の路面の状況および路面上の立体物を的確に検出することができる。 As described above, according to the present invention, the condition of the road surface in front of the vehicle and the three-dimensional object on the road surface can be accurately detected.
図1は、本発明に係る路面状況検出装置の第1実施形態を装備した車両の一例であるゴルフカートを示す図である。以下の説明において、前後、左右、上下とは、ゴルフカート10の前シート部18に乗員がステアリングホイール22に向かって着座した状態を基準とした前後、左右、上下を意味している。
FIG. 1 is a diagram showing a golf cart, which is an example of a vehicle equipped with a road surface condition detection device according to a first embodiment of the present invention. In the following description, front and rear, left and right, and up and down mean front and rear, left and right, and up and down with reference to the state in which the passenger is seated on the
ゴルフカート10は、図1に示すように、フレーム部12を有している。このフレーム部12では、前部に左右一対の前輪14が回転可能に支持される一方、後部に左右一対の後輪16は回転可能に支持されている。ゴルフカート10では、乗員が着座するための前シート部18および後シート部20が前後に分かれ、図示しない連結部材等を介してフレーム部12に支持されている。前シート部18の前方にステアリングホイール22が設けられている。ステアリングホイール22よりも前方にフロントピラー24が左右一対で設けられ、それらの下端部がフレーム部12に支持されている。後シート部20よりも後方にリアピラー26が左右一対で設けられ、それらの下端部がフレーム部12に支持されている。このように構成された前シート部18、後シート部20およびステアリングホイール22を上方から覆うように、屋根部28がフロントピラー24およびリアピラー26によって支持されている。
The
図2は、図1に示すゴルフカートを駆動制御するための電気的構成を示すブロック図である。ゴルフカート10の内部では、車輪(=前輪14+後輪16)を駆動するための駆動モータ30が設けられており、駆動源として機能する。もちろん、駆動モータ30の代わりにエンジンを駆動源として装備してもよいし、モータとエンジンとを組み合わせたハイブリッド駆動源を用いてもよい。また、ゴルフカート10の内部には、駆動モータ30を制御するための制御部32が設けられている。
2 is a block diagram showing an electrical configuration for driving and controlling the golf cart shown in FIG. 1. FIG. Inside the
制御部32は、ゴルフカート10が誘導線(図示省略)に沿って自律走行するのを制御する自律走行制御部34と、本発明の第1実施形態に相当する路面状況検出装置36と、路面状況検出装置36による立体物検出に応じて乗員および周囲に警告を発生する警告出力部38と、路面状況検出装置36により検出される路面状況(立体物の有無を含む)に応じてゴルフカート10の走行速度を制御する走行速度制御部40と、を備えている。制御部32を構成する要素のうち路面状況検出装置36以外は、従来技術で採用されている構成と同様である。これに対し、路面状況検出装置36は、本発明の特徴的構成であり、次に説明するように本発明の「立体物検出装置」の一例を含んでいる。そこで、以下においては、路面状況検出装置36の構成および動作について詳述する一方、それ以外の構成説明については省略する。
The
図3は、図1に示すゴルフカートに組み込まれた路面状況検出装置の構成を示す機能ブロック図である。路面状況検出装置36は、マイクロプロセッサおよび記憶部などを有し、距離センサ42により取得される点群データに基づき後で詳述する各種機能を実現することで、ゴルフカート10の前方の路面状況および路面に存在する立体物を検出する。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the road surface condition detection device incorporated in the golf cart shown in FIG. The road surface
距離センサ42は、図1に示すように、ゴルフカート10の屋根部28に取り付けられた三次元センサであり、三次元の点群画テータを取得することができるLiDAR(=light detection and ranging)センサである。本実施形態では、距離センサ42は、路面(図4参照)に対して斜め上方から電磁波の一例としてレーザ光を照射する。距離センサ42は、当該レーザ光を左右方向、つまりゴルフカート10の走行方向Xと直交する方向Yに走査しながらゴルフカート10の前方で反射されたレーザ光を受信する。走査されるレーザ光の照射角度(図4中の符号θ)は多段階に切り替えられる。これにより、距離センサ42は、照射角度θごとに、レーザ光を反射した複数の反射点(路面や立体物など)について、ゴルフカート10から反射点までの距離とゴルフカート10に対する反射点の方向とを示す点群データを取得し、図3に示すように、点群軌跡判定部44に出力する。
The
点群軌跡判定部44は、距離センサ42からの点群データに基づいて複数の反射点に対応する点群が円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡を描けるかを判定し、その判定結果を路面判定部46に与える。この路面判定部46は、路面判別軌跡を描けると判定されるとき、路面に立体物が存在しないと判定し、その判定結果を出力部48に与える。そして、出力部48が判定結果を自律走行制御部34に出力する。こうして路面状況を検出しているが、点群軌跡判定部44および路面判定部46の動作については、次に説明する逸脱点識別部50および立体物特定部52の動作と一緒に後で図4、図5A~図5D、図6および図7を参照しつつ詳述する。
The point cloud trajectory determination unit 44 determines whether or not the point cloud corresponding to the plurality of reflection points can draw an arc-shaped or elliptical arc-shaped road surface determination trajectory based on the point cloud data from the
距離センサ42からの点群データは、点群軌跡判定部44と同時に、逸脱点識別部50にも与えられる。この逸脱点識別部50には、点群データの他に、点群軌跡判定部44の判定結果(路面判別軌跡を描けるか否か)が与えられる。逸脱点識別部50は、これらの情報に基づいて点群を構成する点のうち点群軌跡が路面判別軌跡から逸脱した逸脱点を識別する機能を有しており、逸脱点に関する情報(点群データのうち逸脱点に対応するデータ)を立体物特定部52に与える。この立体物特定部52は、逸脱点をクラスタリングして1または複数の逸脱点グループに分類する。より具体的には、図5Cや図5Dに示すように、一定個数以上でかつ互いに閾値以内の距離で隣接している複数の逸脱点DPを1つの逸脱点グループDGとする。その上で、立体物特定部52は、逸脱点グループDGごとに、路面RSに存在する立体物OBの位置などの立体物関連情報を特定し、その特定結果を出力部48に与える。そして、出力部48がその特定結果を自律走行制御部34、警告出力部38および走行速度制御部40に出力する。このように立体物特定部52は、クラスタリング部521および個別特定部522として機能する。
The point cloud data from the
次に、上記構成を有するゴルフカート10が路面を走行している際のゴルフカート10の代表例な走行環境と、各走行環境での距離センサ42により取得される点群について図4、図5A、図5B、図5Cおよび図5Dを参照しつつ説明する。そして、当該説明後に、制御部32による路面状況および立体物の検出動作について説明する。
Next, FIG. 4 and FIG. 5A show representative driving environments of the
図4は、路面を走行するゴルフカートの走行環境の代表例を示す模式図であり、4つの代表的な走行環境(A)~(D)
(A)平坦な路面RSで、かつ路面RSに立体物OBが存在していない
(B)上り坂の路面RSで、かつ路面RSに立体物OBが存在していない
(C)平坦な路面RSで、かつ路面RSに立体物OBが存在する
(D)上り坂の路面RSで、かつ路面RSに立体物OBが存在する、
を図示している。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a representative example of the running environment of a golf cart running on a road surface, and four representative running environments (A) to (D).
(A) Flat road surface RS with no three-dimensional object OB on the road surface RS (B) Uphill road surface RS with no three-dimensional object OB on the road surface RS (C) Flat road surface RS and a three-dimensional object OB exists on the road surface RS.
is illustrated.
また、図5A~図5Dは、それぞれ走行環境(A)~(D)で距離センサにより取得される点群データから算出された反射点の位置座標を照射角度θごとに二次元平面上にプロットした図である。なお、図5A~図5Dでは、ゴルフカート10、距離センサ42、路面RSの(+Y)方向側エッジEG+および路面RSの(-Y)方向側エッジEG-の位置関係を明確にするために、それらを補助的に点線にて図示している。
5A to 5D plot the position coordinates of the reflection points calculated from the point cloud data acquired by the distance sensor in the driving environments (A) to (D), respectively, for each irradiation angle θ on a two-dimensional plane. It is a diagram of 5A to 5D, in order to clarify the positional relationship between the
走行環境(A)では、ゴルフカート10の前方に延設されている路面RSが平坦な路面RSで、かつ立体物OBが路面RSに存在していない。このため、例えば照射角度θ0でレーザ光が走査されるとき、距離センサ42から路面RSまでの距離はほぼ一定となり、図5Aに示すように、反射点Pの点群PGの軌跡は円弧形状を有する。この点については、その他の照射角度θ1、θ2、…、θmでも同様である。
In the driving environment (A), the road surface RS extending in front of the
走行環境(B)では、路面RSに立体物OBが存在しない点で走行環境(A)と一致しているが、路面RSが上り坂の傾斜面となっている。この場合、例えば照射角度θ0でレーザ光が走査されるとき、図5Bに示すように、反射点Pの点群PGのうち路面RSに対応する部分PG1の軌跡は楕円弧形状を有し、それ以外の部分PG2の軌跡は走行環境(A)時と同様に円弧形状を有し、楕円弧部位と円弧部位とが路面RSの各エッジEG+、EG-で連続している。この点についても、その他の照射角度θ1、θ2、…、θmでも同様である。なお、レーザ光の走査範囲が路面RSの幅に収まっている場合、上記PG2は含まれず、点群PGの軌跡は楕円弧形状となる。また、ここでは、上り傾斜面となっている路面RSについて説明しているが、下り傾斜面となっている路面RSにおいては、上記上り傾斜面と同様に、点群PGの軌跡は、楕円弧部位と円弧部位とが繋がった形状(以下「複合形状」という)または楕円弧形状となる。ただし、楕円弧部位の曲率は相違している。 The driving environment (B) is the same as the driving environment (A) in that there is no three-dimensional object OB on the road surface RS, but the road surface RS is an uphill inclined surface. In this case, for example, when the laser beam is scanned at the irradiation angle θ0, as shown in FIG. The trajectory of the portion PG2 has an arc shape as in the driving environment (A), and the elliptical arc portion and the arc portion are continuous at the edges EG+ and EG- of the road surface RS. This point also applies to the other irradiation angles θ1, θ2, . . . , θm. When the scanning range of the laser light is within the width of the road surface RS, the PG2 is not included, and the trajectory of the point group PG becomes an elliptical arc. Further, although the road surface RS that is an upward slope is described here, on the road surface RS that is a downward slope, the trajectory of the point group PG is an elliptical arc portion as in the case of the upward slope. and a circular arc portion (hereinafter referred to as a "composite shape") or an elliptical arc shape. However, the curvatures of the elliptical arc portions are different.
このように立体物OBが路面RSに存在しない場合、反射点Pの点群PGの軌跡は円弧形状、楕円弧形状あるいは両者を繋ぎあわせた複合形状となる。しかも、点群PGの軌跡形状は、路面RSが平坦面か傾斜面かに応じて相違する。したがって、点群データに基づいて複数の反射点Pに対応する点群が円弧状または楕円弧状の軌跡(以下「路面判別軌跡T」と称する)を描けるかを判定することで、路面状況を正確に判定することが可能となる。 When the three-dimensional object OB does not exist on the road surface RS in this way, the trajectory of the point group PG of the reflection points P has a circular arc shape, an elliptical arc shape, or a composite shape combining the two. Moreover, the locus shape of the point group PG differs depending on whether the road surface RS is a flat surface or an inclined surface. Therefore, by determining whether the point group corresponding to the plurality of reflection points P can draw an arc-shaped or elliptical arc-shaped trajectory (hereinafter referred to as "road surface determination trajectory T") based on the point cloud data, the road surface condition can be accurately determined. can be determined.
また、路面RSが傾斜面である場合、上記したように路面RSに対応する部分PG1の軌跡は楕円弧形状となるが、その曲率は傾斜面の傾斜角に対応した値となる。したがって、楕円弧状の路面判別軌跡Tの曲率に基づいて傾斜面の傾斜角をさらに求めることができる。 Further, when the road surface RS is an inclined surface, the locus of the portion PG1 corresponding to the road surface RS has an elliptical arc shape as described above, and the curvature has a value corresponding to the inclination angle of the inclined surface. Therefore, the inclination angle of the inclined surface can be further obtained based on the curvature of the elliptical arc-shaped road surface discrimination locus T. FIG.
上記においては、路面RSに立体物OBが存在しない場合について考察したが、次に路面RSに立体物OBが存在する場合について考察する。走行環境(C)、(D)では、それぞれ路面RSが平坦および傾斜面である点で走行環境(A)、(B)と一致しているが、路面RSに立体物OBが存在している点で走行環境(A)、(B)と相違している。いずれの場合も、例えば照射角度θ0でレーザ光が走査されるとき、図4の(C)欄および(D)欄に示すように、Y方向に走査されるレーザ光の一部は立体物OBで反射される。それらの反射点Pは路面RSでの反射点Pよりもゴルフカート10側、つまり(-X)方向側であり、その結果、図5Cおよび図5Dに示すように、点群PGのうち立体物OBに対応する部分PG3は、それ以外よりも(-X)方向側に逸脱して位置する。つまり、点群PGの軌跡は、不連続箇所を含み、円弧形状でも楕円弧形状でもない。この点については、立体物OBが陥没や溝などである場合も同様である。したがって、点群データに基づいて複数の反射点Pに対応する点群が円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡Tを描けるかを判定することで、路面RSでの立体物OBの有無を正確に判定することが可能となる。また、点群PGの軌跡に不連続箇所が含まれると判定されるとき、路面RSに立体物が存在すると判定することも可能である。
In the above description, the case where the three-dimensional object OB does not exist on the road surface RS is considered. Next, the case where the three-dimensional object OB exists on the road surface RS will be considered. The driving environments (C) and (D) match the driving environments (A) and (B) in that the road surface RS is flat and sloped, respectively, but there is a three-dimensional object OB on the road surface RS. It is different from the driving environments (A) and (B) in one point. In either case, for example, when the laser beam is scanned at the irradiation angle θ0, as shown in columns (C) and (D) of FIG. is reflected by These reflection points P are on the
図6は、図1に示すゴルフカートの動作を示すフローチャートである。制御部32は、路面RSに埋め込まれた誘導線から発せられる電磁波に誘導されつつ予め記憶部(図示省略)に記憶されているプログラムに従ってゴルフカート10の各部を制御することでゴルフカート10を自律走行させる。その走行中または一時停止している間に、路面状況検出装置36は上記プログラムに従って図6および図7に示す路面状況検出および立体物検出を行う。以下、図5A~図5D、図6および図7を参照しつつゴルフカート10の動作の一例について説明する。
FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the golf cart shown in FIG. The
ゴルフカート10の自律走行中または一時停止しているとき、路面状況検出装置36では、距離センサ42が一定間隔でゴルフカート10の前方について三次元の空間イメージングを繰り返して行う。各空間イメージングでは、路面RSに対して斜め上方から照射角度θでレーザ光がY方向に走査されつつ照射角度θが多段階に切り替えられる。本実施形態では、照射角度θmでレーザ光をY方向に走査している間に取得される点群データを解析して反射点Pの位置座標を二次元平面上にプロットしたものを「レイア」と称し、複数のレイア0、1、…、mにより空間イメージが構成される。ただし、本実施形態では、距離センサ42として三次元LiDARを用いていることから「m」は自然数である。
While the
本実施形態では、変数kが初期値0に設定される(ステップS1)。そして、路面状況検出装置36は、照射角度θkでレーザ光をY方向に走査している間に取得される点群データを解析し、レイアk(反射点Pの位置座標を二次元平面上にプロットもの)を取得する。すなわち、例えば図5A~図5Dに示すような点群PGが取得される(ステップS2)。なお、こうして取得したレイアkについては、後で説明する立体物検出処理に利用するために、一時的に記憶部(図示省略)に保存する。
In this embodiment, the variable k is set to an initial value of 0 (step S1). Then, the road surface
路面状況検出装置36は、レイアkに含まれる点群PGの位置座標に基づいて点群PGの軌跡、つまり路面判別軌跡Tを算出する(ステップS3)。この算出にあたっては、例えば最小二乗法などの従来より周知の近似方法を用いることができる。
The road surface
次のステップS4では、路面状況検出装置36は、点群PGのうちステップS3で得られた路面判別軌跡Tに一致する点の割合(以下「一致割合」と称する)を算出する。ここで、例えば図5Aおよび図5Bに示すように、立体物OBが路面RSに存在しない場合には、一致割合は高い値を示す。一方、例えば図5Cおよび図5Dに示すように、立体物OBが路面RSに存在する場合には、路面判別軌跡Tにおいて不連続箇所が含まれ、一致割合は減少する。
In the next step S4, the road surface
それに続いて、路面状況検出装置36は、これらレイアkに対する解析(路面判別軌跡Tおよび一致割合の算出)が全てのレイアに対して実行されたか否か、つまりk=mであるか否かを判断する(ステップS5)。未解析のレイアが存在する(ステップS5で「NO」)間、路面状況検出装置36は、変数kを1だけインクリメントした(ステップS6)後で、ステップS2に戻る。
Subsequently, the road surface
こうして全レイアについて一致割合が算出されると、路面状況検出装置36は、ステップS4で取得した一致割合の全てが予め設定済みのしきい値(本発明の「一定割合」の一例に相当)以上であるか否かを判定する(ステップS7)。すなわち、立体物OBが路面RSに存在するとき、少なくとも一部の照射角度θにおいてレーザ光は立体物OBで反射される。当該照射角度θでは、立体物OBで反射された反射点Pの位置座標を示す点は路面判別軌跡Tから逸脱し、一致割合を減少させる。したがって、上記ステップS7で「YES」と判定する、つまり立体物OBは存在しないと判断すると、路面状況検出装置36は直接ステップS9に進む。これに対し、上記ステップS7で「NO」と判定すると、路面状況検出装置36は立体物検出処理(ステップS8)を実行した上で、ステップS9に進む。
When the matching ratio is calculated for all layers in this way, the road surface
図7は、ゴルフカートの動作中に実行される立体物検出処理を示すフローチャートである。この立体物検出処理では、路面状況検出装置36がステップS81~S86を実行することで、レイア0、1、…、mごとに立体物OBに対応する逸脱点グループDGを取得する。すなわち、路面状況検出装置36は、変数kが初期値ゼロに設定した(ステップS81)後で、ステップS2で取得されたレイアkの点群PGを記憶部から読み出す(ステップS82)。そして、路面状況検出装置36は、読み出した点群PGのうち路面判別軌跡Tから逸脱する点(以下「逸脱点DP」という)を識別する(ステップS83)。例えば図5Cや図5Dにおいて、路面判別軌跡Tから一定距離以上離れた点、つまり逸脱点DPが逸脱点グループDGを構成している。例えば上記走行環境(C)、(D)では、立体物OBは1つである。そのため、点DPは当該立体物OBでのレーザ光の反射点Pに対応するものであり、逸脱点グループDGも1つだけレイアkに存在している。また、立体物OBが複数存在する場合には、逸脱点DPも多くなり、逸脱点グループDGも複数存在することになる。そこで、路面状況検出装置36は、逸脱点DPをクラスタリングして1または複数の逸脱点グループに分類する(ステップS84)。
FIG. 7 is a flow chart showing a three-dimensional object detection process that is executed while the golf cart is in motion. In this three-dimensional object detection process, the road surface
レイアkに対するクラスタリング処理が完了すると、路面状況検出装置36は全レイアに対するクラスタリング処理が完了したか否か、つまりk=mであるか否かを判定する(ステップS85)。ここで、完了していないと判定すると、路面状況検出装置36は変数kを1だけインクリメントし(ステップS86)、ステップS82に戻り、次のレイアに対して一連の処理(ステップS82~S84)を実行する。
When the clustering process for layer k is completed, the road surface
一方、全レイアに対してクラスタリング処理が完了した(ステップS85で「YES」)と判定すると、路面状況検出装置36は、少なくとも1つ以上の逸脱点グループDGが存在しているか否かを判別する(ステップS87)。ここで、逸脱点グループDGの存在を確認する(ステップS87で「YES」)と、路面状況検出装置36は、逸脱点グループDGごとに、逸脱点グループDGに含まれる逸脱点DPの位置座標に基づいて逸脱点グループDGに対応する立体物OBの位置を特定する(ステップS88)。それに続いて、路面状況検出装置36は、立体物OBがゴルフカート10の前方の路面RSに存在する旨を警告出力部38に与え、警告出力部38よりゴルフカート10の乗員に立体物OBの存在を警告した(ステップS89)上で、図6のステップS9に進む。これに対し、逸脱点グループDGが全く存在していない場合(ステップS87で「NO」)、路面状況検出装置36は上記警告を行うことなく図6のステップS9に進む。
On the other hand, when it is determined that the clustering process has been completed for all layers ("YES" in step S85), the road surface
図6に戻って説明を続ける。ステップS9では、路面状況検出装置36は、路面判別軌跡Tの形状、特に路面RSの両エッジEG+、EG-で挟まれた範囲内の形状が円弧形状か楕円弧形状かを判定する。これは、路面判別軌跡Tの形状が上述したように路面RSの状況に対応することを考慮したものである。つまり、路面状況検出装置36は、円弧形状であると判定するときには路面RSが平坦であると判定する(ステップS10)一方、楕円弧形状であると判定するときには路面RSが傾斜面であると判定する(ステップS11)。
Returning to FIG. 6, the description continues. In step S9, the road surface
以上のように、第1実施形態では、路面RSを走行するゴルフカート10に取り付けられた三次元LiDARで構成される距離センサ42により点群データを取得し、点群データに基づいて複数の反射点Pに対応する点群PGが円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡Tを描けるとき、路面RSに立体物が存在しないと判定する。したがって、ゴルフカート10の前方の路面RSが平坦面であるか傾斜面であるかを問わず、またゴルフカート10が止まっている場合であっても、路面RSに立体物OBが存在するか否かを正確に検出することができる。
As described above, in the first embodiment, point cloud data is acquired by the
また、第1実施形態では、路面判別軌跡Tの形状によって路面RSが走行方向Xに延びる平坦面であるか傾斜面であるか高精度に、しかもリアルタイムで検出することができる。特に路面RSが傾斜面である場合、その傾斜角は路面判別軌跡Tの曲率に関連しているため、路面状況検出装置36が当該曲率から傾斜面(路面RS)の傾斜角をさらに求めることも可能であり、この機能を路面状況検出装置36に盛り込んでもよく、これによって路面状況をさらに詳細に検出することができる。
Further, in the first embodiment, whether the road surface RS is a flat surface extending in the running direction X or an inclined surface can be detected with high accuracy and in real time, depending on the shape of the road surface determination locus T. FIG. In particular, when the road surface RS is an inclined surface, the inclination angle is related to the curvature of the road surface discrimination locus T, so the road surface
また、第1実施形態では、点群データに基づいて逸脱点グループDGを路面判別軌跡Tの不連続箇所として求め、立体物OBを検出している。したがって、図5Cや図5Dに示すように路面RSから上方に延びる物体を高精度に検出することができるだけでなく、路面RSから下方に延びる陥没や溝などについても高精度に検出することができる。つまり、第1実施形態に係る路面状況検出装置36は優れた汎用性を有している。
Further, in the first embodiment, the deviation point group DG is obtained as a discontinuous point of the road surface discrimination locus T based on the point cloud data, and the three-dimensional object OB is detected. Therefore, as shown in FIGS. 5C and 5D, not only can an object extending upward from the road surface RS be detected with high accuracy, but also depressions and grooves extending downward from the road surface RS can be detected with high accuracy. . In other words, the road surface
さらに、第1実施形態では、1または複数の逸脱点グループDGを取得して立体物OBを検出しているため、路面RSに存在する全ての立体物OBについて、位置情報を含めて正確に検出することができる。 Furthermore, in the first embodiment, one or a plurality of deviation point groups DG are acquired to detect three-dimensional objects OB, so all three-dimensional objects OB existing on the road surface RS are accurately detected including position information. can do.
このように第1実施形態では、路面状況検出装置36は、上記したように路面状況を検出する機能とともに立体物OBを検出する立体物検出装置としての機能も兼ね備えている。つまり、図3の破線で示すように、路面状況検出装置36の一部の要素(距離センサ42、逸脱点識別部50および立体物特定部52)により本発明の「立体物検出装置」の一例が構成されている。
Thus, in the first embodiment, the road surface
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば第1実施形態では、本発明の「車両」の一例に相当するゴルフカート10に対し、本発明を適用している。しかしながら、本発明の適用対象となる車両には、半導体工場や物流倉庫などで使用される無人搬送車(Automatic Guided Vehicle)やロボット掃除機などが含まれる。例えば半導体工場で使用される無人搬送車は、半導体工場全体を制御するホストコンピュータと常時通信しながら半導体工場内に設置される路面RSを自走する。この無人搬送車に対して本発明を適用することができる(第2実施形態)。この第2実施形態では、路面RSに立体物OBが存在していた場合、これをリアルタイムで正確に検出することができる。しかも、距離センサ42が三次元センサであり、無人搬送車の前方について三次元の空間イメージングを行うことから第2実施形態における立体物検出処理を次のように構成してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, the present invention is applied to a
図8は、本発明に係る路面状況検出装置の第2実施形態で実行される立体物検出処理を示すフローチャートである。この第2実施形態が第1実施形態の立体物検出処理(ステップS8)と大きく相違する点は、逸脱点グループDGが取得されたときの処理であり、その他の構成および動作は基本的に第1実施形態と同様である。そこで、以下においては、相違点を中心に説明し、同一構成および動作については同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 8 is a flow chart showing a three-dimensional object detection process executed by the second embodiment of the road surface condition detection device according to the present invention. The major difference between the second embodiment and the three-dimensional object detection process (step S8) of the first embodiment is the process when the deviation point group DG is obtained. Similar to one embodiment. Therefore, the following description will focus on the points of difference, and the same configurations and operations will be given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
第2実施形態では、第1実施形態と同様に、レイア0、1、…、mごとに立体物OBに対応する逸脱点グループDGを取得する(ステップS81~S86)。その後で、路面状況検出装置36は、少なくとも1つ以上の逸脱点グループDGが存在しているか否かを判別する(ステップS87)。ここで、逸脱点グループDGの存在を確認する(ステップS87で「YES」)と、路面状況検出装置36は、逸脱点グループDGごとに、逸脱点グループDGに含まれる逸脱点DPの位置座標に基づいて逸脱点グループDGに対応する立体物OBの位置を特定するとともに、さらに逸脱点DPのレイア情報(レーザ光の照射角度θ)を加味して立体物OBの大きさおよび形状を特定する(ステップS88A)。つまり、このステップS88Aでは、路面状況検出装置36が逸脱点グループDGに対応する立体物OBの位置、大きさおよび形状などを示す関連情報を特定する。それに続いて、路面状況検出装置36は、ステップS88Aで特定された立体物OBの関連情報をホストコンピュータに出力する(ステップS89A)。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, a deviation point group DG corresponding to the three-dimensional object OB is acquired for each
このように、第2実施形態では、単に路面RSに立体物OBが存在することを検出するのではなく、さらに路面RSに存在する立体物OBに関する詳細な関連情報、つまり立体物OBの空間イメージを半導体工場に与えている。これを受け取ったホストコンピュータでは、立体物OBを解析し、例えば立体物OBを回避するために無人搬送車の移動経路を変更するなどの対応を実行する。このように、半導体工場において半導体ウエハなどの自動搬送を担う無人搬送車に本発明を適用することで、上記自動搬送を安定して行うことが可能となる。 As described above, in the second embodiment, the presence of the three-dimensional object OB on the road surface RS is not merely detected, but detailed related information regarding the three-dimensional object OB existing on the road surface RS, that is, the spatial image of the three-dimensional object OB is detected. to semiconductor factories. The host computer that receives this analyzes the three-dimensional object OB and takes measures such as changing the moving route of the automatic guided vehicle in order to avoid the three-dimensional object OB. In this way, by applying the present invention to an automatic guided vehicle that automatically conveys semiconductor wafers and the like in a semiconductor factory, the automatic conveyance can be stably performed.
また、上記実施形態では、距離センサ42を三次元LiDARで構成しているが、路面状況検出および立体物検出という目的においては、三次元LiDARの代わりに二次元LiDARを用いてもよく、この場合、上記実施形態中のレイア0のみを用いて検出処理が実行される。また、距離センサ42はLiDARに限定されるものではなく、次のような機能を有するセンサ全般を距離センサ42として使用することができる。すなわち、路面RSに対して斜め上方から照射される電磁波を路面RSに対して車両の走行方向Xと直交する方向Yに走査しながら車両の前方で反射された電磁波を受信することで、電磁波を反射した複数の反射点Pについて、車両から反射点Pまでの距離と車両に対する反射点Pの方向とを示す点群データを取得することができるセンサ全般を使用可能である。
Further, in the above embodiment, the
この発明は、車両が走行する路面の状況や路面に存在する立体物を検出する検出技術全般およびそれを備える車両全般に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to general detection techniques for detecting the condition of a road surface on which a vehicle travels and three-dimensional objects existing on the road surface, and to general vehicles equipped with such technologies.
10…ゴルフカート(車両)
32…制御部
36…路面状況検出装置
42…距離センサ
44…点群軌跡判定部
46…路面判定部
50…逸脱点識別部
52…立体物特定部
521…クラスタリング部
522…個別特定部
DG…逸脱点グループ
DP…逸脱点
OB…立体物
P…反射点
PG…点群
RS…路面
T…路面判別軌跡
X…走行方向
Y…(走行方向に対して直交する)方向
θ…照射角度
10... golf cart (vehicle)
32...
Claims (12)
前記点群データに基づいて前記複数の反射点に対応する点群が円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡を描けるかを判定する点群軌跡判定部と、
前記点群軌跡判定部により前記点群が前記路面判別軌跡を描けると判定されるとき、前記路面に立体物が存在しないと判定する路面判定部と、
を備えることを特徴とする、路面状況検出装置。 It is attached to a vehicle running on a road surface, and scans the road surface with electromagnetic waves emitted obliquely from above in a direction perpendicular to the running direction of the vehicle, and detects electromagnetic waves reflected in front of the vehicle. a distance sensor that acquires point cloud data indicating distances from the vehicle to the reflection points and directions of the reflection points with respect to the vehicle, for a plurality of reflection points that have reflected the electromagnetic waves, by receiving the data;
A point cloud trajectory determination unit that determines whether the point cloud corresponding to the plurality of reflection points can draw an arc-shaped or elliptical arc-shaped road surface discrimination trajectory based on the point cloud data;
a road surface determination unit that determines that a three-dimensional object does not exist on the road surface when the point cloud trajectory determination unit determines that the point cloud can draw the road surface determination trajectory;
A road surface condition detection device comprising:
前記路面判定部は、
前記路面判定部により前記点群が円弧状の前記路面判別軌跡を描けると判定されるときに、前記路面が平坦面であると判定し、
前記路面判定部により前記点群が楕円弧状の前記路面判別軌跡を描けると判定されたときに、前記路面が前記走行方向に傾斜した傾斜面であると判定する、路面状況検出装置。 The road surface condition detection device according to claim 1,
The road surface determination unit
determining that the road surface is a flat surface when the road surface determination unit determines that the point group can draw the arc-shaped road surface determination trajectory;
A road surface condition detection device that determines that the road surface is inclined in the running direction when the road surface determination unit determines that the road surface determination trajectory of the elliptical arc shape can be drawn by the road surface determination unit.
前記路面判定部は、前記路面が前記走行方向に傾斜した傾斜面であると判定するとき、前記楕円弧状の路面判別軌跡の曲率に基づいて前記傾斜面の傾斜角をさらに求める、路面状況検出装置。 The road surface condition detection device according to claim 2,
The road surface condition detecting device further determines the inclination angle of the inclined surface based on the curvature of the elliptical arc-shaped road surface identification trajectory when determining that the road surface is an inclined surface inclined in the running direction. .
前記点群軌跡判定部は、
前記点群を構成する複数の点のうち前記路面判別軌跡に位置する点が一定割合以上であるときに、前記点群が前記路面判別軌跡を描けると判定し、
前記点群を構成する複数の点のうち前記路面判別軌跡に位置する点が一定割合未満であるときに、前記点群が前記路面判別軌跡を描けないと判定し、
前記路面判定部は、前記点群軌跡判定部により前記点群が前記路面判別軌跡を描けないと判定されるとき、前記路面上に立体物が存在すると判定する、路面状況検出装置。 The road surface condition detection device according to any one of claims 1 to 3,
The point cloud trajectory determination unit
determining that the point group can draw the road surface determination trajectory when a certain percentage or more of the points constituting the point group are located on the road surface determination trajectory;
determining that the point group cannot draw the road surface discrimination trajectory when the number of points located on the road surface discrimination trajectory among the plurality of points constituting the point group is less than a certain percentage;
The road surface condition detection device, wherein the road surface determination unit determines that a three-dimensional object exists on the road surface when the point cloud trajectory determination unit determines that the point group cannot draw the road surface determination trajectory.
前記点群軌跡判定部は、
前記点群が描く点群軌跡に不連続箇所が含まれないときに、前記点群が前記路面判別軌跡を描けると判定し、
前記点群が描く点群軌跡に不連続箇所が含まれるときに、前記点群が前記路面判別軌跡を描けないと判定し、
前記路面判定部は、前記点群軌跡判定部により前記不連続箇所が含まれると判定されるとき、前記路面上に立体物が存在すると判定する、路面状況検出装置。 The road surface condition detection device according to any one of claims 1 to 3,
The point cloud trajectory determination unit
Determining that the point group can draw the road surface discrimination trajectory when the point cloud trajectory drawn by the point group does not include a discontinuous point;
determining that the point group cannot draw the road surface discrimination trajectory when the point cloud trajectory drawn by the point group includes a discontinuous portion;
The road surface condition detection device, wherein the road surface determination unit determines that a three-dimensional object exists on the road surface when the point cloud trajectory determination unit determines that the discontinuous portion is included.
前記距離センサは、前記電磁波の照射角度を多段階で走査可能に構成された三次元センサであり、
前記点群軌跡判定部は、互いに異なる照射角度ごとに、前記点群が前記路面判別軌跡を描けるかを判定する、路面状況検出装置。 The road surface condition detection device according to any one of claims 1 to 5,
The distance sensor is a three-dimensional sensor configured to be able to scan the irradiation angle of the electromagnetic wave in multiple stages,
The road surface condition detection device, wherein the point cloud trajectory determination unit determines whether the point cloud can draw the road surface determination trajectory for each irradiation angle different from each other.
前記路面判定部は、
前記複数の照射角度の全部について前記点群軌跡判定部により前記点群が前記路面判別軌跡を描けると判定されるとき、前記路面上に立体物が存在しないと判定し、
前記複数の照射角度の少なくとも1つについて前記点群軌跡判定部により前記点群が前記路面判別軌跡を描けないと判定されるとき、前記路面上に立体物が存在すると判定する、路面状況検出装置。 The road surface condition detection device according to claim 6,
The road surface determination unit
determining that no three-dimensional object exists on the road surface when the point cloud trajectory determination unit determines that the point cloud can draw the road surface determination trajectory for all of the plurality of irradiation angles;
The road surface condition detecting device determines that a three-dimensional object exists on the road surface when the point cloud trajectory determination unit determines that the point cloud cannot draw the road surface determination trajectory for at least one of the plurality of irradiation angles. .
前記点群データに基づいて前記複数の反射点に対応する点群が描く点群軌跡と、円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡とを比較し、前記点群を構成する点のうち前記点群軌跡が前記路面判別軌跡から逸脱した逸脱点を識別する逸脱点識別部と、
前記距離センサにより取得された前記点群データのうち前記逸脱点に対応するデータに基づき前記路面上に立体物が存在することを特定する立体物特定部と、
を備えることを特徴とする、立体物検出装置。 It is attached to a vehicle running on a road surface, and scans the road surface with electromagnetic waves emitted obliquely from above in a direction perpendicular to the running direction of the vehicle, and detects electromagnetic waves reflected in front of the vehicle. a distance sensor that acquires point cloud data indicating distances from the vehicle to the reflection points and directions of the reflection points with respect to the vehicle, for a plurality of reflection points that have reflected the electromagnetic waves, by receiving the data;
Based on the point cloud data, a point cloud trajectory drawn by the point cloud corresponding to the plurality of reflection points is compared with an arc-shaped or elliptical arc-shaped road surface discrimination trajectory, and the point cloud among the points constituting the point cloud is compared. a deviation point identification unit that identifies a deviation point where the trajectory deviates from the road surface discrimination trajectory;
a three-dimensional object identification unit that identifies the presence of a three-dimensional object on the road surface based on data corresponding to the deviation point among the point cloud data acquired by the distance sensor;
A three-dimensional object detection device comprising:
前記立体物特定部は、
前記逸脱点識別部により識別された前記逸脱点をクラスタリングして1または複数の逸脱点グループに分類するクラスタリング部と、
前記逸脱点グループごとに、前記路面上に立体物が存在することを特定する個別特定部と、
を有する、立体物検出装置。 The three-dimensional object detection device according to claim 8,
The three-dimensional object identification unit
a clustering unit that clusters the deviation points identified by the deviation point identification unit and classifies them into one or more deviation point groups;
an individual identification unit that identifies the presence of a three-dimensional object on the road surface for each deviation point group;
A three-dimensional object detection device.
前記クラスタリング部は、一定個数以上でかつ互いに閾値以内の距離で隣接している複数の前記逸脱点を前記逸脱点グループに分類する、立体物検出装置。 The three-dimensional object detection device according to claim 9,
The three-dimensional object detection device, wherein the clustering unit classifies a plurality of deviation points, which are equal to or more than a predetermined number and are adjacent to each other at a distance within a threshold value, into the deviation point group.
前記立体物検出装置により特定される前記立体物の存在に基づいて前記路面での走行が制御されることを特徴とする車両。 A three-dimensional object detection device according to any one of claims 8 to 10,
A vehicle, wherein running on the road surface is controlled based on the presence of the three-dimensional object identified by the three-dimensional object detection device.
前記点群データに基づいて前記複数の反射点に対応する点群が描く点群軌跡と、円弧状または楕円弧状の路面判別軌跡とを比較する工程と、
前記点群を構成する点のうち前記点群軌跡が前記路面判別軌跡から逸脱した逸脱点を識別する工程と、
前記点群データのうち前記逸脱点に対応するデータに基づき前記路面に立体物が存在することを特定する工程と、
を備えることを特徴とする、立体物検出方法。 It is attached to a vehicle running on a road surface, and scans the road surface with electromagnetic waves emitted obliquely from above in a direction perpendicular to the running direction of the vehicle, and detects electromagnetic waves reflected in front of the vehicle. obtaining point cloud data indicating distances from the vehicle to the reflection points and directions of the reflection points with respect to the vehicle, for a plurality of reflection points that have reflected the electromagnetic waves, by receiving the data;
a step of comparing a point cloud trajectory drawn by the point cloud corresponding to the plurality of reflection points based on the point cloud data with an arc-shaped or elliptical arc-shaped road surface discrimination trajectory;
a step of identifying deviation points at which the point cloud trajectory deviates from the road surface discrimination trajectory among the points constituting the point cloud;
a step of identifying the presence of a three-dimensional object on the road surface based on data corresponding to the deviation point in the point cloud data;
A three-dimensional object detection method, comprising:
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