JP2023037355A - 監視システム、監視方法、及び、監視プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の計測点情報におけるリアルタイム同期処理を容易に行うことができる監視システム、監視方法、及び、監視プログラムを提供する。
【解決手段】監視システム、監視方法、及び、監視プログラムによれば、複数の測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す、複数の点群データを取得する。複数の点群データによって表される計測点のうち、測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして複数の形状データを生成する。複数の形状データに基づいて、対象領域内の物体を表す障害物データを生成する。
【選択図】図１

Description

本開示は、監視システム、監視方法、及び、監視プログラムに関する。

特許文献１には、車両の運転及び歩行者の安全を支援するために、交差点等の監視領域において車両及び歩行者等の情報を収集し、利用者に情報を提供する交通情報監視システムが開示されている。当該技術によれば、レーザ光で交差点を走査することで複数の計測点情報を取得し、複数の計測点情報に基づいて交差点内に存在する車両を検出する。

特開２０１０－１９７３４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術によれば、遮蔽物の影となる範囲（死角）に対してレーザレーダからレーザ光を照射できない。そのため、このような範囲における物体の検出が不能となるおそれがある。例えば、大型のトラック等が交差点を横切る場合に、トラックの影となる範囲に存在するバイク及び歩行者等を検出できないことがある。この現象をオクルージョンという。このような問題に対し、検出精度を向上させるために、複数台のレーザレーダが設置され、各レーザレーダによって取得された計測点情報を用いて物体検出が行われることがある。しかしながら、一般に、レーザレーダによって取得される複数の計測点情報のデータ量は大きいので、通信に時間を要し、リアルタイム同期処理が困難になるおそれがある。

本開示は上述の状況を鑑みて成されたものである。即ち、本開示は、複数の計測点情報におけるリアルタイム同期処理を容易に行うことができる監視システム、監視方法、及び、監視プログラムを提供することを目的とする。

本開示に係る監視システムは、第１測定装置と、第２測定装置と、生成部と、を備える。第１測定装置は、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第１点群データを取得する。第２測定装置は、第１測定装置とは異なる位置に設置され、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第２点群データを取得する。生成部は、対象領域内の物体を表す障害物データを生成する。ここで、第１測定装置は、第１点群データによって表される計測点のうち、第１測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第１除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第１形状データを生成し、生成部に送信する。第２測定装置は、第２点群データによって表される計測点のうち、第２測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第２除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第２形状データを生成し、生成部に送信する。生成部は、第１形状データ及び第２形状データに基づいて、障害物データを生成する。

上記第１除外領域は、第１測定装置からの距離が、所定長さ、及び、第１測定装置の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域であってもよい。上記第２除外領域は、第２測定装置からの距離が、所定長さ、及び、第２測定装置の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域であってもよい。

上記所定長さをｄ、上記第１測定装置の水平方向の角度分解能をθ１、上記第２測定装置の水平方向の角度分解能をθ２とする。この場合、上記第１除外領域は、第１測定装置からの距離が、ｄ／（２・ｔａｎθ１）よりも大きくなる領域であってもよい。上記第２除外領域は、第２測定装置からの距離が、ｄ／（２・ｔａｎθ２）よりも大きくなる領域であってもよい。

上記所定長さとして、対象領域内における監視対象物の最小幅が設定されてもよい。

本開示に係る監視方法は、第１測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第１点群データを取得する。また、第１測定装置とは異なる位置に設置された第２測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第２点群データを取得する。そして、第１点群データによって表される計測点のうち、第１測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第１除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第１形状データを生成する。また、第２点群データによって表される計測点のうち、第２測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第２除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第２形状データを生成する。そして、第１形状データ及び第２形状データに基づいて、対象領域内の物体を表す障害物データを生成する。

本開示に係る監視プログラムは、第１測定装置、及び、第１測定装置とは異なる位置に設置された第２測定装置と接続されたコンピュータに、次のステップを実行させる。第１測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第１点群データを取得するステップと、第２測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第２点群データを取得するステップを実行させる。そして、第１点群データによって表される計測点のうち、第１測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第１除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第１形状データを生成するステップを実行させる。また、第２点群データによって表される計測点のうち、第２測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第２除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第２形状データを生成するステップを実行させる。そして、第１形状データ及び第２形状データに基づいて、対象領域内の物体を表す障害物データを生成するステップを実行させる。

本開示によれば、複数の計測点情報におけるリアルタイム同期処理を容易に行うことができる。

本開示の実施形態に係る監視システムの構成を概略的に示す図である。 図１に示されるマスタレーザレーダ装置及びスレーブレーザレーダ装置の配置例を示す平面図である。 図１に示されるマスタレーザレーダ装置及びスレーブレーザレーダ装置の配置例を示す斜視図である。

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［監視システムの構成］
図１は、本開示の実施形態に係る監視システムの構成を概略的に示す図である。図２は、図１に示されるマスタレーザレーダ装置及びスレーブレーザレーダ装置の配置例を示す平面図である。図３は、図１に示されるマスタレーザレーダ装置及びスレーブレーザレーダ装置の配置例を示す斜視図である。

図１に示される監視システム１は、後述のレーザセンサ４，６を用いて、監視領域ＲＤ（対象領域）を監視するシステムである。より具体的には、監視システム１は、監視領域ＲＤに存在する物体（移動体）を検出する。監視領域ＲＤは、監視対象となる領域である。監視領域ＲＤは、道路上の任意の場所に設定され得る。監視領域ＲＤの設定場所として、例えば、交差点、合流地点、及び道路の途中が選択される。図２及び図３に示されるように、監視領域Ｒは、交差点Ｃに設定される。監視対象の物体としては、車両、及び歩行者（人）が挙げられる。

監視システム１は、スレーブレーザレーダ装置２（第１測定装置）と、マスタレーザレーダ装置３（第２測定装置）と、を備えている。スレーブレーザレーダ装置２及びマスタレーザレーダ装置３は、監視領域ＲＤの近傍に設置されている。図２及び図３の例では、スレーブレーザレーダ装置２とマスタレーザレーダ装置３とは、交差点Ｃの対角線上に設けられている。交差点Ｃは、４本の道路ＴＲ１～ＴＲ４が合流する地点である。

道路ＴＲ１と道路ＴＲ２とは、一方向に沿って延びており、交差点Ｃを介して互いに接続されている。道路ＴＲ３と道路ＴＲ４とは、道路ＴＲ１，ＴＲ２とは交差する方向に延びており、交差点Ｃを介して互いに接続されている。スレーブレーザレーダ装置２及びマスタレーザレーダ装置３は、地上に設置された支持部材Ｐ（図３参照）に固定されている。支持部材Ｐは、例えば、交差点Ｃ付近の路側に設けられた柱状構造体である。支持部材Ｐは、電柱、及び倉庫の壁であってもよい。

スレーブレーザレーダ装置２とマスタレーザレーダ装置３とは、通信回線によって互いに通信可能に接続されている。通信回線は、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。通信回線は、インターネット回線及び移動体通信網等の非専用回線でもよく、専用回線でもよい。なお、交差点Ｃ等においてはスレーブレーザレーダ装置２とマスタレーザレーダ装置３との距離が長いので、通信回線として専用回線を有線で配線することが困難であることがある。このため、図２及び図３の例では、通信回線として無線の通信回線が用いられ得る。

［スレーブレーザレーダ装置の構成］
スレーブレーザレーダ装置２は、レーザセンサ４と、処理装置５と、を備えている。レーザセンサ４は、支持部材Ｐに固定されている。つまり、レーザセンサ４は、地上に設置されている。

なお、レーザセンサ４は、監視領域ＲＤに対する相対的な位置が固定されていれば、地上に設置されている必要はない。レーザセンサ４は、例えば、ドローンに設置されて、空中に浮遊した状態であってもよい。

レーザセンサ４は、照射可能領域ＲＡ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ことで、照射可能領域ＲＡ内の各計測点の計測点情報を生成する。照射可能領域ＲＡは、レーザセンサ４がレーザ光を照射可能な領域であり、例えば１５０ｍ程度の範囲である。照射可能領域ＲＡは、監視領域ＲＤの少なくとも一部を含む。

計測点情報は、時刻情報、及び位置情報を含む。時刻情報は、位置情報で示される計測点の計測点情報を生成した（反射光を受光した）時刻を示す情報である。位置情報は、計測点の位置座標を示す情報である。位置座標には、ヨー角、ピッチ角、及び深度で表される極座標系が用いられてもよく、ｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標で表される３次元座標系が用いられてもよい。

本開示の実施形態で用いられる座標系ＣＳは、３次元座標系である。座標系ＣＳのｘ軸は、道路ＴＲ１及び道路ＴＲ２に沿って延び、道路ＴＲ１から道路ＴＲ２に向かう方向が正となるように設定される。座標系ＣＳのｙ座標は、道路ＴＲ３及び道路ＴＲ４に沿って延び、道路ＴＲ３から道路ＴＲ４に向かう方向が正となるように設定される。座標系ＣＳのｚ軸は、地表を基準（ｚ＝０）とし、地表よりも上方が正となるように設定される。計測点情報は、反射強度情報をさらに含んでもよい。反射強度情報は、位置情報で示される計測点から、時刻情報で示される時刻に受光した反射光の強度を示す情報である。

レーザセンサ４は、レーザ光の照射方向を変えることで、照射可能領域ＲＡを主走査方向及び副走査方向に走査する。これにより、照射可能領域ＲＡに含まれる複数の計測点にレーザ光が順に照射される。照射可能領域ＲＡに含まれるすべての計測点へのレーザ光の一巡の照射は、１フレームと称される場合がある。照射可能領域ＲＡへのレーザ光の照射は、所定の時間間隔で繰り返される。レーザセンサ４は、１フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報ＤＭ１（第１点群データ）を１フレームごとに処理装置５に出力する。点群情報ＤＭ１は、フレームＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）をさらに含んでもよい。フレームＩＤは、フレームを一意に識別可能な識別情報である。フレームＩＤとして、例えば、フレームの順番を示すフレーム番号が用いられ得る。

処理装置５は、レーザセンサ４によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報ＤＭ１を処理することで、部分情報ＤＰ１（第１形状データ）を生成する装置である。

処理装置５（制御部）は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータによって構成される。処理装置５には、監視装置として機能するためのコンピュータプログラム（監視プログラム）がインストールされている。コンピュータプログラムを実行することにより、処理装置５は、監視装置が備える複数の情報処理回路（５１，５２，５３，５４）として機能する。なお、コンピュータプログラム（監視プログラム）は、コンピュータによって読み書き可能な記憶媒体に格納されるものであってもよい。

本開示では、ソフトウェアによって複数の情報処理回路（５１，５２，５３，５４）を実現する例を示す。ただし、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、情報処理回路（５１，５２，５３，５４）を構成することも可能である。また、複数の情報処理回路（５１，５２，５３，５４）を個別のハードウェアにより構成してもよい。

図１に示すように、処理装置５は、複数の情報処理回路（５１，５２，５３，５４）として、取得部５１、記憶部５２、処理部５３、出力部５４を備える。

取得部５１は、レーザセンサ４から点群情報ＤＭ１を取得する。取得部５１は、取得した点群情報ＤＭ１を処理部５３に出力する。

記憶部５２は、各種設定情報を記憶する。各種設定情報には、検出除外範囲（第１除外領域）を示す除外情報が含まれる。検出除外範囲は、監視対象外となる範囲である。検出除外範囲は、監視領域ＲＤ外の範囲、及び監視領域ＲＤのうちの監視不要な範囲を含む。検出除外範囲は、予め設定されている。例えば、入力装置（不図示）を用いて、ユーザが検出除外範囲を設定するものであってもよい。例えば、交差点Ｃを模擬した３次元空間がディスプレイ等の出力装置（不図示）に表示され、ユーザが枠等によって検出除外範囲を設定する。

例えば、地面以下、及び道路の上空は、監視されなくてもよい。このため、地面以下を除外するために、検出除外範囲の高さとして、地表を基準として所定の高さより低い範囲が設定されてもよい。例えば、ｚ＜２０ｃｍの範囲が検出除外範囲として設定される。上空を除外するために、検出除外範囲の高さとして、地表を基準として所定の高さより高い範囲が設定されてもよい。例えば、ｚ＞５００ｃｍの範囲が検出除外範囲として設定される。

また、交差点Ｃ内及び交差点Ｃの周囲には、信号機、支柱、電柱、街路樹、及び高架等の固定物（静止物）がある。これらの固定物は、監視不要であるので、これらの固定物を除外するために、検出除外範囲として固定物の範囲が設定されてもよい。固定物の範囲は、ｘｙ平面（水平面）における固定物の境界を示す座標（ｘ，ｙ）として設定されてもよい。

その他、検出除外範囲（第１除外領域）は、レーザセンサ４の水平方向の角度分解能に基づいて定められるものであってもよい。具体的には、レーザセンサ４からの距離が、所定長さ、及び、レーザセンサ４の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域として定められるものであってもよい。ここで、レーザセンサ４の水平方向の角度分解能は、計測点とレーザセンサ４を結んだ線のうち、隣接する線同士がなす角度によって表される。

例えば、所定長さをｄ、レーザセンサ４の水平方向の角度分解能をθ１、レーザセンサ４からを距離Ｓ１として、第１除外領域は、制約条件「Ｓ１＞ｄ／｛２・ｔａｎ（θ１）｝」を満たす領域として定められるものであってもよい。ここで、距離Ｓ１に関する制約条件は、レーザセンサ４から距離Ｓ１の位置にある、所定長さを有する物体に対して、水平方向に３点未満の個数の計測点しか計測できないという条件から導き出される。水平方向に３点以上の個数の計測点を計測できる場合、物体の一部をｘｙ平面に投影して得られる像の面積を計測することができる。第１除外領域を設定することで、後述する合成部８３において、複数の検出物体が同一であるか否かの判断が可能となる。

なお、所定長さには、監視領域ＲＤ内における監視対象物の最小幅が設定される。監視領域ＲＤに存在する監視対象の物体としては、車両、及び歩行者（人）が挙げられ、監視対象の物体の種類に応じて、適宜、所定長さが設定される。

このように、レーザセンサ４からの距離が、レーザセンサ４の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域を第１除外領域とする。その結果、十分な角度分解能での測定が困難な物体を測定対象から除外し、後述する処理部５３での処理を削減することができる。さらには、出力部５４が送信するデータのサイズを削減することができる。

処理部５３は、点群情報ＤＭ１を処理することで部分情報ＤＰ１を生成する。具体的には、処理部５３は、取得部５１から点群情報ＤＭ１を受け取ると、記憶部５２から読み出した除外情報によって示される検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を、点群情報ＤＭ１から除外（削除）する。これにより、監視対象外の計測点が除外されるとともに、ノイズ等に起因する異常な計測点情報が除外される。処理部５３は、残りの計測点情報を含む部分情報ＤＰ１を出力部５４に出力する。部分情報ＤＰ１は、フレームＩＤをさらに含んでもよい。

その他、処理部５３は、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を点群情報ＤＭ１から除外し、除外後の複数の計測点情報をクラスタリングして部分情報ＤＰ１を生成するものであってもよい。例えば、処理部５３は、クラスタリングの処理として、監視領域ＲＤ内の複数の計測点のうち、近傍の計測点同士をつなぎ合わせてクラスタ（塊）に分割するものであってもよい。クラスタリングの手法として、例えば、ユークリッドクラスタリングがあるが、これに限定されない。ユークリッドクラスタリングでは、ユークリッド距離が所定距離未満となる計測点同士は同じクラスタに属する計測点として分類され、ユークリッド距離が所定距離以上となる計測点同士は異なるクラスタに属する計測点として分類される。処理部５３は、得られたクラスタを単一の検出物体（車両及び人等）として検出するものであってもよい。

処理部５３は、検出物体の寸法（幅、奥行き、及び高さ）及び位置を計算する。検出物体の位置は、検出物体の四隅（前方右端、前方左端、後方右端、及び後方左端）の座標でもよく、クラスタに含まれる計測点情報の位置の平均でもよく、検出物体の重心位置でもよい。

出力部５４は、処理装置５の外部に部分情報ＤＰ１を出力する。具体的には、出力部５４は、処理部５３から部分情報ＤＰ１を受け取ると、通信回線を介して、部分情報ＤＰ１をマスタレーザレーダ装置３に送信する。

このように、処理装置５は、点群情報ＤＭ１から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することによって、部分情報ＤＰ１を生成し、部分情報ＤＰ１をマスタレーザレーダ装置３に送信する。このため、部分情報ＤＰ１のデータ量は、点群情報ＤＭ１のデータ量よりも小さくなる。

［マスタレーザレーダ装置の構成］
マスタレーザレーダ装置３は、レーザセンサ６（第２測定装置）と、処理装置７と、検出装置８と、を備えている。レーザセンサ６は、支持部材Ｐに固定されている。つまり、レーザセンサ６は、地上に設置されている。

なお、レーザセンサ６は、監視領域ＲＤに対する相対的な位置が固定されていれば、地上に設置されている必要はない。レーザセンサ６は、例えば、ドローンに設置されて、空中に浮遊した状態であってもよい。

レーザセンサ６は、レーザセンサ４と同様に、照射可能領域ＲＢ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ことで、照射可能領域ＲＢ内の各計測点の計測点情報を生成する。照射可能領域ＲＢは、レーザセンサ６がレーザ光を照射可能な領域であり、例えば１５０ｍ程度の範囲である。照射可能領域ＲＢは、監視領域ＲＤの少なくとも一部を含む。

レーザセンサ６においても、レーザセンサ４と同一の座標系ＣＳが用いられる。レーザセンサ６は、１フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報ＤＭ２（第２点群データ）を１フレームごとに処理装置７に出力する。点群情報ＤＭ２は、フレームＩＤをさらに含んでもよい。

なお、レーザセンサ６の時刻は、レーザセンサ４の時刻と同期している。レーザセンサ４の時刻とレーザセンサ６の時刻との同期は、例えば、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて行われる。このため、レーザセンサ６の１フレームの開始時刻及び終了時刻は、レーザセンサ４の１フレームの開始時刻及び終了時刻と一致している。１フレームの開始時刻は、そのフレームの最初の計測点情報の生成（取得）時刻である。１フレームの終了時刻は、そのフレームの最後の計測点情報の生成（取得）時刻である。

処理装置７は、レーザセンサ６によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報ＤＭ２を処理することで部分情報ＤＰ２（第２形状データ）を生成する装置である。

処理装置７（制御部）は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータによって構成される。処理装置７には、監視装置として機能するためのコンピュータプログラム（監視プログラム）がインストールされている。コンピュータプログラムを実行することにより、処理装置７は、監視装置が備える複数の情報処理回路（７１，７２，７３，７４）として機能する。なお、コンピュータプログラム（監視プログラム）は、コンピュータによって読み書き可能な記憶媒体に格納されるものであってもよい。

本開示では、ソフトウェアによって複数の情報処理回路（７１，７２，７３，７４）を実現する例を示す。ただし、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、情報処理回路（７１，７２，７３，７４）を構成することも可能である。また、複数の情報処理回路（７１，７２，７３，７４）を個別のハードウェアにより構成してもよい。

図１に示すように、処理装置５は、複数の情報処理回路（７１，７２，７３，７４）として、取得部７１、記憶部７２、処理部７３、出力部７４を備える。

取得部７１は、レーザセンサ６から点群情報ＤＭ２を取得する。取得部７１は、取得した点群情報ＤＭ２を処理部７３に出力する。

記憶部７２は、各種設定情報を記憶する。各種設定情報には、検出除外範囲（第２除外領域）を示す除外情報が含まれる。検出除外範囲は、予め設定されている。例えばスレーブレーザレーダ装置２と同様に、入力装置を用いて、ユーザが検出除外範囲を設定する。処理装置７に設定されている検出除外範囲は、処理装置５に設定されている検出除外範囲と同一であってもよく、異なっていてもよい。処理装置５及び処理装置７で同じ検出除外範囲を設定する場合には、処理装置７は、処理装置７に設定された検出除外範囲を示す除外情報を処理装置５に送信してもよい。

その他、検出除外範囲（第２除外領域）は、レーザセンサ６の水平方向の角度分解能に基づいて定められるものであってもよい。具体的には、レーザセンサ６からの距離が、所定長さ、及び、レーザセンサ６の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域として定められるものであってもよい。ここで、レーザセンサ６の水平方向の角度分解能は、計測点とレーザセンサ６を結んだ線のうち、隣接する線同士がなす角度によって表される。

例えば、所定長さをｄ、レーザセンサ６の水平方向の角度分解能をθ２、レーザセンサ６からを距離Ｓ２として、第２除外領域は、制約条件「Ｓ２＞ｄ／｛２・ｔａｎ（θ２）｝」を満たす領域として定められるものであってもよい。ここで、距離Ｓ２に関する制約条件は、レーザセンサ６から距離Ｓ２の位置にある、所定長さを有する物体に対して、水平方向に３点未満の個数の計測点しか計測できないという条件から導き出される。水平方向に３点以上の個数の計測点を計測できる場合、物体の一部をｘｙ平面に投影して得られる像の面積を計測することができる。第２除外領域を設定することで、後述する合成部８３において、複数の検出物体が同一であるか否かの判断が可能となる。

このように、レーザセンサ６からの距離が、レーザセンサ６の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域を第２除外領域とする。その結果、十分な角度分解能での測定が困難な物体を測定対象から除外し、後述する処理部７３での処理を削減することができる。さらには、出力部７４が送信するデータのサイズを削減することができる。

処理部７３は、点群情報ＤＭ２を処理することで部分情報ＤＰ２を生成する。具体的には、処理部７３は、取得部７１から点群情報ＤＭ２を受け取ると、記憶部７２から読み出した除外情報によって示される検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を、点群情報ＤＭ２から除外する。これにより、監視対象外の計測点が除外されるとともに、ノイズ等に起因する異常な計測点情報が除外される。処理部７３は、残りの計測点情報を含む部分情報ＤＰ２を出力部７４に出力する。部分情報ＤＰ２は、フレームＩＤをさらに含んでもよい。

その他、処理部７３は、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を点群情報ＤＭ２から除外し、除外後の複数の計測点情報をクラスタリングして部分情報ＤＰ２を生成するものであってもよい。例えば、処理部７３は、クラスタリングの処理として、監視領域ＲＤ内の複数の計測点のうち、近傍の計測点同士をつなぎ合わせてクラスタ（塊）に分割するものであってもよい。処理部７３は、得られたクラスタを単一の検出物体（車両及び人等）として検出するものであってもよい。

処理部７３は、検出物体の寸法（幅、奥行き、及び高さ）及び位置を計算する。検出物体の位置は、検出物体の四隅（前方右端、前方左端、後方右端、及び後方左端）の座標でもよく、クラスタに含まれる計測点情報の位置の平均でもよく、検出物体の重心位置でもよい。

出力部７４は、処理装置７の外部に部分情報ＤＰ２を出力する。具体的には、出力部７４は、処理部７３から部分情報ＤＰ２を受け取ると、部分情報ＤＰ２を検出装置８に出力する。

このように、処理装置７は、点群情報ＤＭ２から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することによって、部分情報ＤＰ２を生成し、部分情報ＤＰ２を検出装置８に出力する。このため、部分情報ＤＰ２のデータ量は、点群情報ＤＭ２のデータ量よりも小さくなる。

検出装置８は、部分情報ＤＰ１及び部分情報ＤＰ２に基づいて、監視領域ＲＤにおける検出結果を生成する装置である。検出装置８は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータによって構成される。検出装置８には、監視装置として機能するためのコンピュータプログラム（監視プログラム）がインストールされている。コンピュータプログラムを実行することにより、検出装置８は、監視装置が備える複数の情報処理回路（８１，８２，８３，８４，８５）として機能する。なお、コンピュータプログラム（監視プログラム）は、コンピュータによって読み書き可能な記憶媒体に格納されるものであってもよい。

本開示では、ソフトウェアによって複数の情報処理回路（８１，８２，８３，８４，８５）を実現する例を示す。ただし、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、情報処理回路（８１，８２，８３，８４，８５）を構成することも可能である。また、複数の情報処理回路（８１，８２，８３，８４，８５）を個別のハードウェアにより構成してもよい。

図１に示すように、検出装置８は、複数の情報処理回路（８１，８２，８３，８４，８５）として、取得部８１、記憶部８２、合成部８３（生成部）、検出部８４、出力部８５を備える。

取得部８１は、処理装置５から部分情報ＤＰ１を取得し、処理装置７から部分情報ＤＰ２を取得する。送信遅延等に起因して、同一フレームであっても、取得部８１が部分情報ＤＰ１を受信するタイミングと、取得部８１が部分情報ＤＰ２を受信するタイミングと、が互いに異なることがある。

図１の例では、部分情報ＤＰ１は通信回線を介して送信されるのに対し、部分情報ＤＰ２はマスタレーザレーダ装置３の内部の通信線を介して送信されるため、取得部８１は、部分情報ＤＰ２を受信した後に、部分情報ＤＰ１を受信する。このため、取得部８１は、部分情報ＤＰ２を記憶部８２に出力し、記憶部８２に記憶する。取得部８１は、部分情報ＤＰ１を合成部８３に出力する。

記憶部８２は、フレームごとに部分情報ＤＰ２を記憶する。記憶部８２は、フレームごとに異なるファイルに部分情報ＤＰ２を記憶してもよい。記憶部８２は、処理装置７から受信した部分情報ＤＰ２に含まれる複数の計測点情報を、それぞれの計測点情報の時刻情報で示される時刻でソートし、各フレームの部分情報ＤＰ２を記憶してもよい。この場合、計測点の座標からフレームが識別され得るので、フレームＩＤは省略されてもよい。

合成部８３（生成部）は、部分情報ＤＰ１と、部分情報ＤＰ１のフレームと同じフレームの部分情報ＤＰ２とを合成（マージ）することにより、合成情報を生成する。具体的には、まず、合成部８３は、取得部８１から部分情報ＤＰ１を受け取ると、その部分情報ＤＰ１に含まれる複数の計測点情報の時刻情報によって示される時刻のうち、最古時刻と、最新時刻と、を抽出する。

レーザセンサ４の１フレームの開始時刻及び終了時刻と、レーザセンサ６の１フレームの開始時刻及び終了時刻とは一致している。そのため、同一フレームでは、部分情報ＤＰ１の最古時刻及び最新時刻は、部分情報ＤＰ２の最古時刻及び最新時刻とおおよそ一致している。このため、合成部８３は、記憶部８２に記憶されている複数のフレームの部分情報ＤＰ２のうち、抽出した最古時刻及び最新時刻に近い最古時刻及び最新時刻を有するフレームの部分情報ＤＰ２を取得する。

記憶部８２には、各フレームの開始時刻及び終了時刻が予め記憶されていてもよい。この場合、合成部８３は、部分情報ＤＰ１の最古時刻及び最新時刻によって規定される時間帯を、その開始時刻と終了時刻との間に含むフレームを特定し、当該フレームの部分情報ＤＰ２を取得する。また、部分情報ＤＰ１及び部分情報ＤＰ２がフレームＩＤを含む場合には、合成部８３は、記憶部８２に記憶されている複数のフレームの部分情報ＤＰ２のうち、部分情報ＤＰ１のフレームＩＤと同一のフレームＩＤを含む部分情報ＤＰ２を取得する。

合成部８３は、部分情報ＤＰ１と部分情報ＤＰ２とを合成する。より具体的には、合成部８３は、部分情報ＤＰ１に含まれる複数の計測点情報と、部分情報ＤＰ２に含まれる複数の計測点情報と、を含む合成情報を生成する。合成情報は、例えば、部分情報ＤＰ１に含まれる複数の計測点情報と、部分情報ＤＰ２に含まれる複数の計測点情報と、をリスト化（配列）したテーブルの形式で表現され得る。

部分情報ＤＰ１及び部分情報ＤＰ２は、互いに同一の計測点の計測点情報を含み得る。このため、２つの計測点情報が互いに同一の計測点の計測点情報である場合には、合成部８３は、いずれか一方を削除してもよい。合成部８３は、例えば、２つの計測点情報の位置座標間の距離が、予め設定された距離以下である場合に、これら２つの計測点情報は同一の計測点の計測点情報と判定してもよい。合成部８３は、合成情報を検出部８４に出力する。

部分情報ＤＰ１及び部分情報ＤＰ２がクラスタリングされた後のデータである場合には、合成部８３は、クラスタ同士の重なりに基づいて、クラスタ同士が同一の検出物体（車両及び人等）であるか否かを判定するものであってもよい。

例えば、合成部８３は、部分情報ＤＰ１に含まれるクラスタと、部分情報ＤＰ２に含まれるクラスタについて、ｘｙ平面に投影して得られる像を算出する。合成部８３は、算出した像同士の重なる部分の面積の、元の像の全体の面積に占める割合が所定閾値以上である場合に、部分情報ＤＰ１に含まれるクラスタと、部分情報ＤＰ２に含まれるクラスタとが同一の検出物体であると判定するものであってもよい。

その他、合成部８３は、部分情報ＤＰ１に含まれるクラスタによって囲まれる領域と、部分情報ＤＰ２に含まれるクラスタによって囲まれる領域の共通部分を求めるものであってもよい。共通部分の体積の、元のクラスタによって囲まれる領域の体積に占める割合が所定閾値以上である場合に、部分情報ＤＰ１に含まれるクラスタと、部分情報ＤＰ２に含まれるクラスタとが同一の検出物体であると判定するものであってもよい。

上述の方法により同一の検出物体と判定された場合に、合成部８３は、両クラスタを統合して合成情報を算出してもよい。

検出部８４（生成部）は、合成情報に基づいて、対象領域内の物体を表す障害物データを生成する。具体的には、検出部８４は、合成部８３から合成情報を受け取ると、合成情報に含まれる複数の計測点情報をクラスタリングする。つまり、検出部８４は、監視領域ＲＤ内の複数の計測点のうち、近傍の計測点同士をつなぎ合わせ、障害物データとして、クラスタ（塊）に分割する。検出部８４は、得られたクラスタを単一の検出物体（車両及び人等）として検出する。

検出部８４は、障害物データとして、検出物体の寸法（幅、奥行き、及び高さ）及び位置を計算するものであってもよい。検出物体の位置は、検出物体の四隅（前方右端、前方左端、後方右端、及び後方左端）の座標でもよく、クラスタに含まれる計測点情報の位置の平均でもよく、検出物体の重心位置でもよい。

検出部８４は、検出物体について、検出結果を出力部８５に出力する。検出結果は、検出物体の寸法を示す寸法情報、検出物体の位置を示す位置情報、及び検出物体を検出した検出時刻を示す検出時刻情報を含む。検出時刻は、例えば、クラスタに含まれる各計測点の計測点情報が有する時刻情報によって示される時刻の平均時刻である。

なお、検出部８４は、検出物体を追跡してもよい。つまり、検出部８４は、異なるフレーム（異なる時刻）において検出された検出物体に対し、物体ＩＤの対応付けを行ってもよい。物体ＩＤは、検出物体を一意に識別可能な識別情報である。具体的には、検出部８４は、検出物体の位置及び寸法、並びに、過去の観測結果から推定される速度及び角速度等に基づいて、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体のいずれかと対応しているかを判定する。

検出部８４は、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体のいずれとも対応しないと判定した場合に、新規の検出物体として当該検出物体に新しい物体ＩＤを付与する。検出部８４は、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体と対応すると判定した場合に、対応する検出物体に付与されている物体ＩＤを現在のフレームにおいて検出された検出物体に付与する。検出部８４は、物体ＩＤが付与されている検出物体のうち、長時間検出されていない検出物体について、物体ＩＤを削除する。

なお、複数の検出物体を追跡する（ＩＤ付けする）問題は、マルチターゲットトラッキング問題と称される。検出部８４は、公知のアルゴリズムを用いて、各検出物体を追跡する。公知のアルゴリズムとして、ＳＮＮ（Ｓｕｂｏｐｔｉｍａｌ Ｎｅａｒｅｓｔ Ｎｅｉｇｈｂｏｒ）、ＧＮＮ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎｅａｒｅｓｔ Ｎｅｉｇｈｂｏｒ）等が挙げられる。その他にも、公知のアルゴリズムとして、ＪＰＤＡＦ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）等が挙げられる。これらの場合、検出部８４は、物体ＩＤ、物体位置情報、及び検出時刻情報等を、検出結果として出力部８５に出力する。

出力部８５は、検出装置８（マスタレーザレーダ装置３）の外部に検出結果を出力する。出力部８５は、例えば、不図示の外部装置に検出結果を送信する。外部装置の例としては、上位管理システム、及び交通管制システムが挙げられる。検出結果の送信は、無線通信で行われてもよく、有線通信で行われてもよい。なお、出力部８５は、検出結果のデータ形式を外部装置が処理しやすいデータ形式に変換し、変換された検出結果を外部装置に送信してもよい。

［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本開示に係る監視システム、監視方法、及び、監視プログラムは、第１測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第１点群データを取得する。また、第１測定装置とは異なる位置に設置された第２測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第２点群データを取得する。そして、第１点群データによって表される計測点のうち、第１測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第１除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第１形状データを生成する。また、第２点群データによって表される計測点のうち、第２測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第２除外領域に含まれない計測点を、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第２形状データを生成する。そして、第１形状データ及び第２形状データに基づいて、対象領域内の物体を表す障害物データを生成する。

これにより、複数の計測点情報におけるリアルタイム同期処理を容易に行うことができる。特に、複数台の測定装置を設置して、各測定装置によって取得された計測点情報を用いて物体検出を行う場合であっても、複数の計測点情報を送信する際のデータ量を削減できる。その結果、通信時間を短縮し、リアルタイム同期処理を容易に行うことができる。また、対象領域内の物体ごとにクラスタリングして生成された形状データに基づいて障害物データを生成するため、さらに、複数の計測点情報を送信する際のデータ量を削減できる。

上記第１除外領域は、第１測定装置からの距離が、所定長さ、及び、第１測定装置の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域であってもよい。上記第２除外領域は、第２測定装置からの距離が、所定長さ、及び、第２測定装置の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域であってもよい。

これにより、検出精度が低いために追跡することが困難な遠方の物体を測定の対象から除外することができる。その結果、物体追跡の処理に係る負荷を小さくすることができる。さらには、複数の計測点情報を送信する際のデータ量を削減でき、通信時間を短縮してリアルタイム同期処理を容易に行うことができる。

上記所定長さをｄ、上記第１測定装置の水平方向の角度分解能をθ１、上記第２測定装置の水平方向の角度分解能をθ２とする。この場合、上記第１除外領域は、第１測定装置からの距離が、ｄ／（２・ｔａｎθ１）よりも大きくなる領域であってもよい。上記第２除外領域は、第２測定装置からの距離が、ｄ／（２・ｔａｎθ２）よりも大きくなる領域であってもよい。

これにより、検出精度が低いために追跡することが困難な遠方の物体を測定の対象から除外することができる。その結果、物体追跡の処理に係る負荷を小さくすることができる。また、測定対象となる物体に対して、水平方向に少なくとも３点よりも多くの計測点を計測することが保証される。その結果、測定対象となる物体に対して、確実に物体追跡の処理を行うことができる。さらには、測定対象となる物体に対して、物体追跡の処理を継続することができる。

上記所定長さとして、対象領域内における監視対象物の最小幅が設定されてもよい。これにより、対象領域内を通過することが想定される監視対象物に合わせて除外領域を設定できる。さらには、監視対象物に対して、水平方向に少なくとも３点よりも多くの計測点を計測することが保証される。その結果、監視対象物の追跡処理を継続して実行できる。

上述の実施形態で示した各機能は、１又は複数の処理回路によって実装されうる。処理回路には、プログラムされたプロセッサ、電気回路などが含まれ、さらには、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）のような装置、又は、記載された機能を実行するよう配置された回路構成要素なども含まれる。

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

１ 監視システム
２ スレーブレーザレーダ装置（第１測定装置）
３ マスタレーザレーダ装置（第２測定装置）
４ レーザセンサ
５ 処理装置
６ レーザセンサ
７ 処理装置
８ 検出装置
ＤＭ１ 点群情報（第１点群データ）
ＤＭ２ 点群情報（第２点群データ）
ＤＰ１ 部分情報（第１形状データ）
ＤＰ２ 部分情報（第２形状データ）
ＲＡ 照射可能領域
ＲＢ 照射可能領域
ＲＤ 監視領域

Claims (6)

1. 対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第１点群データを取得する第１測定装置と、
   前記第１測定装置とは異なる位置に設置され、前記対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第２点群データを取得する第２測定装置と、
   前記対象領域内の物体を表す障害物データを生成する生成部と、
   を備える監視システムであって、
   前記第１測定装置は、
   前記第１点群データによって表される計測点のうち、前記第１測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第１除外領域に含まれない計測点を、前記対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第１形状データを生成し、
   前記第１形状データを前記生成部に送信し、
   前記第２測定装置は、
   前記第２点群データによって表される計測点のうち、前記第２測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第２除外領域に含まれない計測点を、前記対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第２形状データを生成し、
   前記第２形状データを前記生成部に送信し、
   前記生成部は、前記第１形状データ及び前記第２形状データに基づいて、前記障害物データを生成する監視システム。
2. 前記第１除外領域は、前記第１測定装置からの距離が、所定長さ、及び、前記第１測定装置の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域であり、
   前記第２除外領域は、前記第２測定装置からの距離が、前記所定長さ、及び、前記第２測定装置の水平方向の角度分解能に基づいて定められる距離よりも大きくなる領域である、請求項１に記載の監視システム。
3. 前記所定長さをｄ、
   前記第１測定装置の水平方向の角度分解能をθ１、
   前記第２測定装置の水平方向の角度分解能をθ２、として、
   前記第１除外領域は、前記第１測定装置からの距離が、ｄ／（２・ｔａｎθ１）よりも大きくなる領域であり、
   前記第２除外領域は、前記第２測定装置からの距離が、ｄ／（２・ｔａｎθ２）よりも大きくなる領域である、請求項２に記載の監視システム。
4. 前記所定長さとして、前記対象領域内における監視対象物の最小幅が設定される、請求項２又は３に記載の監視システム。
5. 第１測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第１点群データを取得し、
   前記第１測定装置とは異なる位置に設置された第２測定装置を用いて、前記対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第２点群データを取得し、
   前記第１点群データによって表される計測点のうち、前記第１測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第１除外領域に含まれない計測点を、前記対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第１形状データを生成し、
   前記第２点群データによって表される計測点のうち、前記第２測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第２除外領域に含まれない計測点を、前記対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第２形状データを生成し、
   前記第１形状データ及び前記第２形状データに基づいて、前記対象領域内の物体を表す障害物データを生成する、監視方法。
6. 第１測定装置、及び、前記第１測定装置とは異なる位置に設置された第２測定装置と接続されたコンピュータに、
   前記第１測定装置を用いて、対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第１点群データを取得するステップと、
   前記第２測定装置を用いて、前記対象領域内の路面及び物体の表面上の計測点を表す第２点群データを取得するステップと、
   前記第１点群データによって表される計測点のうち、前記第１測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第１除外領域に含まれない計測点を、前記対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第１形状データを生成するステップと、
   前記第２点群データによって表される計測点のうち、前記第２測定装置の位置及び測定方向を基準として定まる第２除外領域に含まれない計測点を、前記対象領域内の物体ごとにクラスタリングして第２形状データを生成するステップと、
   前記第１形状データ及び前記第２形状データに基づいて、前記対象領域内の物体を表す障害物データを生成するステップと、
   を実行させるための監視プログラム。

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