JP2024060414A - 光センシング装置、光センシングシステム及び光センシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より効率よく点検対象の異常を検出することが可能な光センシングシステム等を提供する。
【解決手段】光センシング装置は、レーザ光を照射する光源から第１の領域内の複数の第１の位置に照射された第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光に基づいて、第１の領域に含まれる第１の物体及び第２の物体に対応する第１の点群データを取得する第１の点群データ取得手段と、第１の点群データを用いて、第１の領域のうちの第１の物体に対応する第２の領域を特定する領域特定手段と、第２の領域に対応する複数の第２の位置に光源から第２のレーザ光を照射させることにより、第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光に基づいて第１の物体に対応する第２の点群データを取得する第２点群データ取得手段と、第２の点群データを用いて、第１の物体の異常を検出する第１の異常検出手段と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、たとえば、光を用いたセンシングにより異常を検出する光センシング装置等に関する。

一般的にＬｉＤＡＲ（ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）と呼ばれる技術を用いたシステムは、ターゲットとの距離を計測し、ターゲットの形状を３次元空間で表現する点群データに変換することができる。当該点群データは、対象の構造物の物理的な表面形状の測量に用いられる。

特許文献１には、進路前方にレーザを照射して反射光を計測する光計測部と、光計測部の計測結果に基づいて進路前方の障害物の有無を判定する処理部とを備える監視装置が開示されている。特許文献１に記載の技術において、処理部は、車両の移動速度と進路の形状とに応じて、光計測部の走査範囲及び走査配置を設定する。

また、特許文献２には、レーザ光により走査される被走査領域のサイズ及び被走査領域に対してレーザ光を送信する点の密度を変えるように走査素子を制御する制御部が開示されている。

特開２０２０－２０３６３４号 特開２０１８－１８０１８１号

例えば線路や建物に用いられる鋼材（例えばＨ形鋼）等をＬｉＤＡＲにより点検する際、これらの点検対象は、構造物の骨組みや電車走行のレールといった重要な役割を担うため、ＬｉＤＡＲシステムは、効率よく点検対象の異常を検出する必要がある。しかし、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、障害物の有無を検出できたとしても、点検対象の異常を検出することは困難であった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、効率よく点検対象の異常を検出することが可能な光センシング装置等を提供することである。

本発明の光センシング装置は、
レーザ光を照射する光源から第１の領域内の複数の第１の位置に照射された第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光に基づいて、前記第１の領域に含まれる第１の物体及び第２の物体に対応する第１の点群データを取得する第１の点群データ取得手段と、
前記第１の点群データを用いて、前記第１の領域のうちの前記第１の物体に対応する第２の領域を特定する領域特定手段と、
前記第２の領域に対応する複数の第２の位置に前記光源から第２のレーザ光を照射させることにより、前記第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光に基づいて前記第１の物体に対応する第２の点群データを取得する第２点群データ取得手段と、
前記第２の点群データを用いて、前記第１の物体の異常を検出する第１の異常検出手段と、
を備える。

本発明の光センシングシステムは、
第１の領域内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射する光照射手段と、
前記第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光する光受光手段と、
前記第１のレーザ反射光に基づいて、前記第１の領域に含まれる第１の物体及び第２の物体に対応する第１の点群データを取得する第１の点群データ取得手段と、
前記第１の点群データを用いて、前記第１の領域のうちの前記第１の物体に対応する第２の領域を特定する領域特定手段と、
第２の点群データ取得手段と第１の異常検出手段と、を備え、
前記光照射手段は、前記第２の領域に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射し、
前記光受光手段は、前記第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光し、
前記第２の点群データ取得手段は、前記第２のレーザ反射光に基づいて前記第１の物体に対応する第２の点群データを取得し、
前記第１の異常検出手段は、前記第２の点群データを用いて、前記第１の物体の異常を検出する。

本発明の光センシング方法は、
第１の領域内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射し、
前記第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光し、
前記第１のレーザ反射光に基づいて、前記第１の領域に含まれる第１の物体及び第２の物体に対応する第１の点群データを取得し、
前記第１の点群データを用いて、前記第１の領域のうちの前記第１の物体に対応する第２の領域を特定し、
前記第２の領域に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射し、
前記第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光し、
前記第２のレーザ反射光に基づいて前記第１の物体に対応する第２の点群データを取得し、
前記第２の点群データを用いて、前記第１の物体の異常を検出する。

本発明によれば、効率よく点検対象の異常を検出することが可能な検出システム等を提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態における光センシング装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における光センシング装置の詳細を示す図である。 本発明の第１の実施形態における光センシング装置の詳細を示す図である。 本発明の第１の実施形態における光センシング装置の詳細を示す図である。 本発明の第１の実施形態における光センシング装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の変形例の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における光センシングシステムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における光センシングシステムの動作例を示すフローチャートである。 本発明の第１、第２の実施形態における光センシング装置等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態における光センシング装置１について、図１、図２、図３、図４及び図５に基づき説明する。図１は、光センシング装置１の構成例を示すブロック図である。図２、図３及び図４は、光センシング装置１の詳細を説明するための図である。図５は、光センシング装置１の動作例を説明するためのフローチャート図である。

光センシング装置１の構成について説明する。光センシング装置１は、光源部１０及び制御部２０を備える。なお、図１において、光源部１０及び制御部２０は一体に設けられているが、別体であっても良い。この場合、制御部２０のみが光センシング装置１に含まれ、光源部１０は光センシング装置１に含まれない。光源部１０及び制御部２０は、不図示の通信手段により互いに通信可能である。

光源部１０は、光照射手段１１及び光受光手段１３を備える。例えば、光源部１０は、静止物に取り付けられる。静止物とは、例えば地面や建造物である。

光照射手段１１は、第１の領域３００内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射する。具体的には、レーザ光は、パルス状のレーザ光である。例えば、光照射手段１１は、図２、図３及び図４に示されるように、光源部１０に設けられた光入出力端ＯＩからレーザ光を照射する。これにより、照射されたレーザ光は、光路ＯＰに沿って伝搬し、第１の領域３００内に存在する第１の物体４１０の反射点ＲＰに入射する。光路ＯＰは、光入出力端ＯＩと反射点ＲＰとを結ぶ線分である。

また、図２、図３及び図４に示されるように、第１の領域３００内には、第１の物体４１０及び第２の物体４２０が配置される。光照射手段１１は第１の領域３００内に第１のレーザ光を照射するため、第１のレーザ光は、第１の物体４１０及び第２の物体４２０の両方に入射する。すなわち、第１のレーザ光が照射される複数の第１の位置は、第１の物体４１０及び第２の物体４２０が配置される位置を含む。

ここで、第１の物体４１０は、鉄道線路の軌道である。また図２，図３及び図４に示されるように第１の物体４１０の下には第２の物体４２０が設けられている。第２の物体４２０は、例えば鉄道線路の路盤である。また、第１の物体４１０は、鉄道線路の軌道を含む。また、第２の物体４２０は、鉄道線路の路盤を含む。

また、光受光手段１３は、第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光する。具体的には光受光手段１３は、第１の領域３００内の第１の位置で反射された第１のレーザ反射光を受光する。例えば、光受光手段１３は、図２、図３及び図４の例においては、第１の物体４１０上の反射点ＲＰからのレーザ反射光を、光路ＯＰ及び光入出力端ＯＩを介して受光する。また、後述のように光源部１０がレーザ光を照射する方向を変化させることで、光受光手段１３は、異なる反射点ＲＰからのレーザ反射光を受光することができる。

次に制御部２０について説明する。図１に示されるように制御部２０は、第１の点群データ取得手段２１、領域特定手段２２、第２の点群データ取得手段２３及び第１の異常検出手段２４を備える。

第１の点群データ取得手段２１について説明する。第１の点群データ取得手段２１は、光受光手段１３が受光した第１のレーザ反射光に基づいて、第１の領域３００の３次元モデルを示す第１の点群データを生成する。３次元モデルとは、ｘ軸の座標、ｙ軸の座標及びｚ軸の座標によって位置が一意に定まる点の集合体である。第１の領域３００内には第１の物体４１０及び第２の物体４２０が設けられているため、第１の点群データは、第１の物体４１０及び第２の物体４２０を示す点群を含む。すなわち、第１の点群データ取得手段２１は、第１のレーザ反射光に基づいて、第１の領域３００に含まれる第１の物体４１０及び第２の物体４２０に対応する第１の点群データを取得する。

ここで、図２、図３及び図４を用いて、点群データの生成方法の詳細を説明する。図２は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸によって、光源部１０と第１の領域３００の位置関係を示すものである。また、図３は、ｚ軸及びａ軸によって、光源部１０と第１の領域３００の位置関係を示すものである。ａ軸は、光路ＯＰをｘｙ平面上に正射影することによって得られる。

光源部１０が図２に示されるα方向（ｘｙ平面に対する上下方向）に沿って傾くことにより、光照射手段１１は、図３に示されるように、任意の角度θ１でレーザ光を照射できる。例えば、角度θ１とは、図３に示されるように、レーザ光の光入出力端ＯＩから鉛直下向きに伸びる直線と、光路ＯＰによって形成される角の角度である。第１の点群データ取得手段２１は、不図示のジャイロセンサなどにより、角度θ１を検出できる。

３次元モデルに含まれる反射点ＲＰのｚ座標を特定する際、第１の点群データ取得手段２１は、光照射手段１１によりレーザ光が照射されてから、光受光手段１３によりレーザ反射光が受光されるまでの時間（以下、時間ｔとする）から光路ＯＰの長さを求める。具体的には、光路ＯＰの長さは、時間ｔに光速を乗じた値を２で除することにより求められる。第１の点群データ取得手段２１は、光路ＯＰの長さにｃｏｓθ１を乗じることで、レーザ光の光入出力端ＯＩのｚ座標と、レーザ光の反射点ＲＰのｚ座標との差（図３におけるＨ１）を算出できる。これにより、第１の点群データ取得手段２１は、光入出力端ＯＩに対する反射点ＲＰのｚ軸上の相対位置を取得する。

更に、第１の点群データ取得手段２１は、光路ＯＰの長さにｓｉｎθ１を乗じることで、ｘｙ平面上に投影された光路ＯＰの線分Ｄ１の長さを算出する。線分Ｄ１は、図４に示されるように、ｘｙ平面上において、レーザ光の光入出力端ＯＩから反射点ＲＰまでを結ぶ線分である。

光源部１０が図２に示されるβ方向（ｘｙ平面に対して平行な方向）に沿って傾くことにより、光照射手段１１は、任意の角度θ２でレーザ光を照射できる。例えば、角度θ２は、図４に示されるように、ｘｙ平面上に設定された基準線Ｌと、光路ＯＰによって形成される角の角度である。第１の点群データ取得手段２１は、不図示のジャイロセンサなどにより、角度θ２を検出できる。

第１の点群データ取得手段２１は、線分Ｄ１の長さにｓｉｎθ２を乗じることで、光入出力端ＯＩのｘ座標と反射点ＲＰのｘ座標の差（図４におけるＤ２）を求める。また、第１の点群データ取得手段２１は、線分Ｄ１の長さにｃｏｓθ２を乗じることで、光入出力端ＯＩのｙ座標と反射点ＲＰのｙ座標の差（図４におけるＤ３）を求める。これにより、第１の点群データ取得手段２１は、光入出力端ＯＩに対する反射点ＲＰのｘ軸上の相対位置及びｙ軸上の相対位置を取得する。第１の点群データ取得手段２１は、取得した各軸上の相対位置を、角度θ１及び角度θ２と対応付けて記憶する。

光源部１０が角度θ１及び角度θ２の少なくとも一方を変化させることにより、レーザ光は異なる位置の反射点ＲＰに入射する。光源部１０は、予め定められた複数の角度θ１及び複数の角度θ２に従ってレーザ光を照射することにより、第１の領域３００内の複数の反射点ＲＰからの反射レーザ光を受光する。これにより、第１の点群データ取得手段２１は、第１の領域３００内の複数の反射点ＲＰごとに、各軸上の相対位置を取得できる。第１の点群データ取得手段２１は、反射点ＲＰの光入出力端Ｏ１に対する相対位置に基づいて、複数の反射点ＲＰを３次元モデル上にプロットすることにより、点群データを生成する。

第１の点群データ取得手段２１は、前述の方法で第１の点群データを生成する。この際、第１の点群データは、第１の領域３００内に照射される第１のレーザ反射光に基づいて第１の点群データを生成する。第１の領域３００内には第１の物体４１０及び第２の物体４２０が配置されているため、第１の点群データ取得手段２１は、第１の物体４１０及び第２の物体４２０に対応する第１の点群データを取得する。

領域特定手段２２は、第１の点群データを用いて、第１の領域３００のうちの第１の物体４１０に対応する第２の領域５００を特定する。領域特定手段２２は、第１の物体４１０の形状に対応する点群データである基準点群データを有するものとする。領域特定手段２２は、第１の点群データのうち、基準点群データと形状が一致する領域を第２の領域５００として特定する。例えば、第１の物体４１０が鉄道線路の軌道である場合、領域特定手段２２は、鉄道線路に用いられているＨ形の鋼材の形状を示す点群データを、基準点群データとして予め記憶している。なお、領域特定手段２２は、第１の点群データのうち、基準点群データと形状が完全に一致している領域でなく、ある程度類似している領域を第２の領域５００として特定してもよい。

領域特定手段２２は、第２の領域５００に含まれる複数の反射点ＲＰに対応づけられた角度θ１の範囲及び角度θ２の範囲を第１の点群データ取得手段２１から取得して、第２の点群データ取得手段２３に出力する。

第２の点群データ取得手段２３は、第２の領域５００に含まれる複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射するように、光照射手段１１に対して指示を出す。具体的には、第２の点群データ取得手段２３は、第２の領域５００に含まれる反射点ＲＰに対応する角度θ１及び角度θ２の範囲内で光源部１０を傾かせる。これにより、光源部１０は、第１の領域３００のうち、第１の物体４１０に対応する第２の領域５００内にレーザ光を照射する。以上のように、光照射手段１１は、第２の領域５００に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射する。

さらに、光受光手段１３は、第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光する。第２の点群データ取得手段２３は、第２のレーザ反射光に基づいて第１の物体４１０に対応する第２の点群データを取得する。第２の点群データ取得手段２３は、第１の点群データ取得手段２１が第１の点群データを取得する方法と同様の方法により、第２の点群データを取得する。

前述のように、第１の物体４１０が鉄道線路の軌道であり、第２の物体４２０が鉄道線路の路盤である場合、第１の物体４１０は、第２の物体４２０よりも歪みが生じやすい。光センシング装置１によれば、第２の点群データ取得手段２３は、第１の物体４１０に対応する第２の領域５００で反射したレーザ反射光に基づいて生成された第２の点群データを取得できる。そのため、光センシング装置１は、第２の点群データに基づいて、第１の物体４１０を第２の物体４２０よりも優先して監視することができる。

なお、第２の領域５００内にレーザ光を照射する場合の光源部１０の単位時間当たりの傾く角度は、第１の領域３００内にレーザ光を照射する場合の光源部１０の単位時間当たりの傾く角度よりも小さいことが好ましい。この場合、第２の位置の各々の間の距離は、第１の位置の各々の間の距離よりも短い。そのため、第２の点群データ取得手段２３は、第１の点群データ取得手段２１が取得した第１の点群データよりも精密な第２の点群データを取得することができる。

第１の異常検出手段２４は、第２の点群データを用いて、第１の物体４１０の異常を検出する。例えば、第１の異常検出手段２４は、第２の点群データ取得手段２３が第１の期間に取得した第２の点群データＡと、第１の期間よりも後の第２の期間に取得した第２の点群データＢとを比較する。第１の異常検出手段２４は、第２の点群データＡと第２の点群データＢとの差分が閾値を超えている場合に、第１の物体４１０の異常を検出する。

次に、図５を用いて、光センシング装置１の動作例を説明する。

光源部１０は、レーザ光の照射角を調整する（Ｓ１０１）。例えば、光源部１０は、図３に示される角度θ１及び図４に示される角度θ２を所定の角度に調整する。

光源部１０の光照射手段１１は、レーザ光を照射する（Ｓ１０２）。これにより、レーザ光は、第１の領域３００内の反射点ＲＰで反射される。

光源部１０の光受光手段１３は、レーザ反射光を受光する（Ｓ１０３）。この際、制御部２０に備えられた不図示のメモリには、レーザ光が照射されてから反射レーザ光が受光されるまでの時間ｔが、レーザ光の照射角に対応づけられて記憶される。なお、この際、光源部１０は、時間ｔに加えて、反射レーザ光の強度を記憶してもよい。

光源部１０は、予め定められた角度の範囲で、レーザ光が照射されたかどうかを判断する（Ｓ１０４）。

予め定められた角度の範囲でレーザ光が照射されていない場合（Ｓ１０４のＮｏ）、光源部１０は、レーザ光の照射角を調整する（Ｓ１０１）。例えば、光源部１０は、図３に示される角度θ１及び図４に示される角度θ２の少なくとも一方を変化させる。

予め定められた角度の範囲でレーザ光が照射された場合（Ｓ１０４のＹｅｓ）、第１の点群データ取得手段２１は点群データを取得する（Ｓ１０５）。具体的には、第１の点群データ取得手段２１は、前述の方法で第１の点群データを生成する。

領域特定手段２２は、第１の点群データを用いて、第１の領域３００のうちの第１の物体４１０に対応する第２の領域５００を特定する（Ｓ１０６）。例えば、領域特定手段２２は、第１の点群データのうち、基準点群データと形状が一致する領域を第２の領域５００として特定する。この際、領域特定手段２２は、第２の領域５００に含まれる複数の反射点ＲＰに対応づけられた角度θ１の範囲及び角度θ２の範囲を第１の点群データ取得手段２１から取得して、第２の点群データ取得手段２３に出力する。

第２の点群データ取得手段２３は、光源部１０にＳ１０１～Ｓ１０３の処理を行わせる（Ｓ１０７）。第２の点群データ取得手段２３は、第２の領域５００に対応付けられた角度の範囲で、レーザ光が照射されたかどうかを判断する（Ｓ１０８）。

予め定められた角度の範囲でレーザ光が照射されていない場合（Ｓ１０８のＮｏ）、光源部１０は、レーザ光の照射角を調整してＳ１０７の処理を行わせる。。例えば、光源部１０は、第２の領域５００に対応付けられた範囲内で角度θ１及び角度θ２の少なくとも一方を変化させる。

第２の領域５００に対応付けられた範囲内でレーザ光が照射された場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、第２の点群データ取得手段２３は第２の点群データを取得する（Ｓ１０９）。具体的には、第２の点群データ取得手段２３は、第１の点群データ取得手段２１が第１の点群データを取得する方法と同様の方法により、第２の点群データを取得する。

第２の点群データ取得手段２３は、所定時間が経過したかどうかを判断する（Ｓ１１０）。所定時間とは例えば１０分である。所定時間が経過した場合、光センシング装置１は、第２の点群データ取得手段２３は、Ｓ１０７～Ｓ１０９の処理を行う（Ｓ１１１）。

第１の異常検出手段２４は、Ｓ１０９の処理で取得された第２の点群データと、Ｓ１１の処理内で取得された第２の点群データとを比較し、第１の物体４１０の異常の有無を判断する（Ｓ１１２）。第１の異常検出手段２４は、二つの第２の点群データ間の差分が閾値を超えている場合、第１の物体４１０に異常が生じていると判断する。また、第１の異常検出手段２４は、二つの第２の点群データ間の差分が閾値を超えていない場合、第１の物体４１０に異常が生じていないと判断する。

以上のように光センシング装置１は、光照射手段１１、光受光手段１３、第１の点群データ取得手段２１、領域特定手段２２、第２の点群データ取得手段２３及び第１の異常検出手段２４を備える。光照射手段１１は、第１の領域３００内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射する。光受光手段１３は、第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光する。第１の点群データ取得手段２１は、第１のレーザ反射光に基づいて、第１の領域３００に含まれる第１の物体４１０及び第２の物体４２０に対応する第１の点群データを取得する。領域特定手段２２は、第１の点群データを用いて、第１の領域３００のうちの第１の物体４１０に対応する第２の領域５００を特定する。光照射手段１１は、更に、第２の領域に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射する。光受光手段１３は、第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光する。第２の点群データ取得手段２３は、第２のレーザ反射光に基づいて第１の物体４１０に対応する第２の点群データを取得する。第１の異常検出手段２４は、第２の点群データを用いて、第１の物体４１０の異常を検出する。

上記のように、光センシング装置１において、第１の異常検出手段２４は、点検対象である第１の物体４１０の異常を検出するために、第１の領域３００のうち、第１の物体に対応する第２の点群データを用いる。第２の点群データは、第１の領域３００に対応する第１の点群データよりもデータ量の少ないデータである。そのため、光センシング装置１は第１の点群データを用いる場合に比べて、より効率よく点検対象の異常を検出することができる。

なお、上記の光センシング装置１において、光源部１０及び制御部２０は別々に設けられている。しかし、これらは別々に設けられている必要はない。例えば、光センシング装置１は、光源部１０及び制御部２０が一体に設けられた光センシング装置であってもよい。

次に、図６を用いて、光センシング装置１Ａについて説明する。光センシング装置１Ａは、光センシング装置１の変形例である。光センシング装置１Ａは、図６に示されるように、制御部２０が、期間制御手段２５、第２の異常検出手段２６及び第３の異常検出手段を備える点で、光センシング装置１と相違する。

期間制御手段２５は、車両が鉄道線路（第１の物体４１０）上を通過する第１の期間以外の第２の期間において、光源部１０から第１のレーザ光及び第２のレーザ光を照射させる。具体的には、期間制御手段２５は、第１の物体４１０である鉄道線路上を電車等の車両が通過する第１の期間を予め記憶している。期間制御手段２５は、光源部１０に対して、Ｓ１０１～Ｓ１０３の処理、Ｓ１０７の処理及びＳ１１１の処理を、前述の第１の期間以外の第２の期間に行うように指示する。

第１の物体４１０である鉄道線路上を車両が通過している間に、光照射手段１１から第２の領域５００に対してレーザ光を照射すると、光センシング装置１は、第１の物体４１０の形状を正確に示す第２の点群データを取得することが困難である。一方で、光センシング装置１Ａは、期間制御手段２５により、車両が鉄道線路（第１の物体４１０）上を通過する第１の期間以外の第２の期間においてレーザ光が照射されるため、第１の物体４１０の形状を正確に示す第２の点群データを取得することができる。

第２の異常検出手段２６は、第１の点群データを用いて第２の物体４２０の異常を検出する。この場合、光センシング装置１Ａは、Ｓ１０１～Ｓ１１２までの処理を少なくとも二回行うものとする。

第２の異常検出手段２６は、第１の点群データを用いて、第１の領域３００のうちの第２の物体４２０に対応する第３の領域６００を特定する。第２の異常検出手段２６は、第２の物体４２０の形状に対応する点群データである第２の基準点群データを有するものとする。第２の異常検出手段２６は、第１の点群データのうち、第２の基準点群データと形状が一致する領域を第３の領域６００として特定する。

例えば、第２の物体４２０が鉄道線路の路盤である場合、第２の異常検出手段２６は、鉄道線路の路盤に用いられてる木材の形状を示す点群データを、第２の基準点群データとして予め記憶している。なお、第２の異常検出手段２６は、第１の点群データのうち、第２の基準点群データと形状が完全に一致している領域でなく、ある程度類似している領域を第３の領域６００として特定してもよい。

第２の異常検出手段２６は、一度目のＳ１０５の処理で取得した第１の点群データＡと、二度目のＳ１０５の処理で取得した第１の点群データＢとを比較して、第３の領域６００として特定された部分の変化量を検出する。第２の異常検出手段２６は、検出した変化量が閾値を超えていた場合に、第２の物体４２０の異常を検出する。

第３の異常検出手段２７は、第１の点群データを用いて第１の物体４１０の異常を検出する。この場合、光センシング装置１Ａは、Ｓ１０１～Ｓ１１２までの処理を少なくとも二回行うものとする。

領域特定手段２２は、Ｓ１０６の処理により、第１の点群データを用いて第１の領域３００のうちの第１の物体４１０に対応する第２の領域５００を特定する。

第３の異常検出手段２７は、一度目のＳ１０５の処理で取得した第１の点群データＡと、二度目のＳ１０５の処理で取得した第１の点群データＢとを比較して、第２の領域５００として特定された部分の変化量を検出する。第３の異常検出手段２７は、検出した変化量が閾値を超えていた場合に、第１の物体４１０の異常を検出する。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態における光センシングシステム２について、図７に基づき説明する。図７は、光センシングシステム２の構成例を示すブロック図である。

光センシングシステム２の構成について説明する。図８に示されるように、光センシングシステム２は、光照射手段１１、光受光手段１３、第１の点群データ取得手段２１、領域特定手段２２、第２の点群データ取得手段２３及び第１の異常検出手段２４を備える。

光照射手段１１は、第１の領域内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射する。光受光手段１３は、第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光する。

第１の点群データ取得手段２１は、第１のレーザ反射光に基づいて、第１の領域に含まれる第１の物体４１０及び第２の物体４２０に対応する第１の点群データを取得する。

領域特定手段２２は、第１の点群データを用いて、第１の領域３００のうちの第１の物体に対応する第２の領域を特定する。

光照射手段１１は、更に、第２の領域に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射する。光受光手段１３は、第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光する。

第２の点群データ取得手段２３は、第２のレーザ反射光に基づいて第１の物体４１０に対応する第２の点群データを取得する。

第１の異常検出手段２４は、第２の点群データを用いて、第１の物体４１０の異常を検出する。

次に、図８に基づいて、光センシングシステム２の動作について説明する。図８は、光センシングシステム２の動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される光センシング方法は、プログラムによって情報処理装置により実行されてもよい。

光照射手段１１は、第１の領域内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射する（Ｓ２０１）。光受光手段１３は、第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光する（Ｓ２０２）。

第１の点群データ取得手段２１は、第１のレーザ反射光に基づいて、第１の領域に含まれる第１の物体４１０及び第２の物体４２０に対応する第１の点群データを取得する（Ｓ２０３）。

領域特定手段２２は、第１の点群データを用いて、第１の領域３００のうちの第１の物体に対応する第２の領域を特定する（Ｓ２０４）。

光照射手段１１は、更に、第２の領域に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射する（Ｓ２０５）。光受光手段１３は、第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光する（Ｓ２０６）。

第２の点群データ取得手段２３は、第２のレーザ反射光に基づいて第１の物体４１０に対応する第２の点群データを取得する（Ｓ２０７）。

第１の異常検出手段２４は、第２の点群データを用いて、第１の物体４１０の異常を検出する（Ｓ２０８）。

以上のように、光センシングシステム２において、第１の異常検出手段２４は、点検対象である第１の物体４１０の異常を検出するために、第１の領域のうち、第１の物体に対応する第２の点群データを用いる。第２の点群データは、第１の領域に対応する第１の点群データよりもデータ量の少ないデータである。そのため、光センシングシステム２は第１の点群データを用いる場合に比べて、より効率よく点検対象の異常を検出することができる。

また、各装置又はシステムの各構成要素の一部又は全部は、例えば図９に示すような情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。図９は、光センシング装置１、光センシングシステム２等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。情報処理装置２０００は、一例として、以下のような構成を含む。

・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２００１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２００２
・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２００３
・ＲＡＭ２００３にロードされるプログラム２００４
・プログラム２００４を格納する記憶装置２００５
・記録媒体２００６の読み書きを行うドライブ装置２００７
・通信ネットワーク２００９と接続する通信インターフェース２００８
・データの入出力を行う入出力インターフェース２０１０
・各構成要素を接続するバス２０１１
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム２００４をＣＰＵ２００１が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム２００４は、例えば、予め記憶装置２００５やＲＡＭ２００３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ２００１が読み出す。なお、プログラム２００４は、通信ネットワーク２００９を介してＣＰＵ２００１に供給されてもよいし、予め記録媒体２００６に格納されており、ドライブ装置２００７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ２００１に供給してもよい。

各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置２０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。

また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、プロセッサ等を含む汎用または専用の回路 （ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）や、これらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップ によって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップ によって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。

各装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１、１Ａ 光センシング装置
２ 光センシングシステム
１０ 光源部
１１ 光照射手段
１３ 光受光手段
２０ 制御部
２１ 第１の点群データ取得手段
２２ 領域特定手段２２
２３ 第２の点群データ取得手段
２４ 第１の異常検出手段
２５ 期間制御手段
２６ 第２の異常検出手段
２７ 第３の異常検出手段
３００ 第１の領域
４１０ 第１の物体
４２０ 第２の物体

Claims (21)

1. レーザ光を照射する光源から第１の領域内の複数の第１の位置に照射された第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光に基づいて、前記第１の領域に含まれる第１の物体及び第２の物体に対応する第１の点群データを取得する第１の点群データ取得手段と、
   前記第１の点群データを用いて、前記第１の領域のうちの前記第１の物体に対応する第２の領域を特定する領域特定手段と、
   前記第２の領域に対応する複数の第２の位置に前記光源から第２のレーザ光を照射させることにより、前記第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光に基づいて前記第１の物体に対応する第２の点群データを取得する第２の点群データ取得手段と、
   前記第２の点群データを用いて、前記第１の物体の異常を検出する第１の異常検出手段と、
   を備える光センシング装置。
2. 前記第２の位置の各々の間の距離は前記第１の位置の各々の間の距離よりも短い、請求項１に記載の光センシング装置。
3. 前記光源は静止物に取り付けられる請求項１又は２に記載の光センシング装置。
4. 前記第１の物体は鉄道線路の軌道を含み、
   前記第２の物体は前記鉄道線路の路盤を含む、
   請求項１又は２に記載の光センシング装置。
5. 車両が前記鉄道線路上を通過する第１の期間以外の第２の期間において、前記光源から前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を照射させる期間制御手段を更に備える、請求項４に記載の光センシング装置。
6. 前記第１の点群データを用いて前記第２の物体の異常を検出する第２の異常検出手段を更に備える請求項１又は２に記載の光センシング装置。
7. 前記第１の点群データを用いて前記第１の物体の異常を検出する第３の異常検出手段を更に備える請求項１又は２に記載の光センシング装置。
8. 前記光源は、
   前記第１のレーザ光又は前記第２のレーザ光を照射する光照射手段と、
   前記第１のレーザ反射光又は前記第２のレーザ反射光を受光する光受光手段と、を備える請求項１又は２に記載の光センシング装置。
9. 第１の領域内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射する光照射手段と、
   前記第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光する光受光手段と、
   前記第１のレーザ反射光に基づいて、前記第１の領域に含まれる第１の物体及び第２の物体に対応する第１の点群データを取得する第１の点群データ取得手段と、
   前記第１の点群データを用いて、前記第１の領域のうちの前記第１の物体に対応する第２の領域を特定する領域特定手段と、
   第２の点群データ取得手段と第１の異常検出手段と、を備え、
   前記光照射手段は、前記第２の領域に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射し、
   前記光受光手段は、前記第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光し、
   前記第２の点群データ取得手段は、前記第２のレーザ反射光に基づいて前記第１の物体に対応する第２の点群データを取得し、
   前記第１の異常検出手段は、前記第２の点群データを用いて、前記第１の物体の異常を検出する光センシングシステム。
10. 前記第２の位置の各々の間の距離は前記第１の位置の各々の間の距離よりも短い、請求項９に記載の光センシングシステム。
11. 前記光照射手段及び前記光受光手段は静止物に取り付けられる請求項９又は１０に記載の光センシングシステム。
12. 前記第１の物体は鉄道線路の軌道を含み、
    前記第２の物体は前記鉄道線路の路盤を含む、
    請求項９又は１０に記載の光センシングシステム。
13. 車両が前記鉄道線路上を通過する第１の期間以外の第２の期間において、前記光照射手段から前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を照射させる期間制御手段を更に備える、請求項１２に記載の光センシングシステム。
14. 前記第１の点群データを用いて前記第２の物体の異常を検出する第２の異常検出手段を更に備える請求項９又は１０に記載の光センシングシステム。
15. 前記第１の点群データを用いて前記第１の物体の異常を検出する第３の異常検出手段を更に備える請求項９又は１０に記載の光センシングシステム。
16. 第１の領域内の複数の第１の位置に第１のレーザ光を照射し、
    前記第１のレーザ光の反射光である第１のレーザ反射光を受光し、
    前記第１のレーザ反射光に基づいて、前記第１の領域に含まれる第１の物体及び第２の物体に対応する第１の点群データを取得し、
    前記第１の点群データを用いて、前記第１の領域のうちの前記第１の物体に対応する第２の領域を特定し、
    前記第２の領域に対応する複数の第２の位置に第２のレーザ光を照射し、
    前記第２のレーザ光の反射光である第２のレーザ反射光を受光し、
    前記第２のレーザ反射光に基づいて前記第１の物体に対応する第２の点群データを取得し、
    前記第２の点群データを用いて、前記第１の物体の異常を検出する、
    光センシング方法。
17. 前記第２の位置の各々の間の距離は前記第１の位置の各々の間の距離よりも短い、請求項１６に記載の光センシング方法。
18. 前記第１の物体は鉄道線路の軌道を含み、
    前記第２の物体は前記鉄道線路の路盤を含む、
    請求項１６又は１７に記載の光センシング方法。
19. 車両が前記鉄道線路上を通過する第１の期間以外の第２の期間において、前記光照射手段から前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を照射させる、請求項１８に記載の光センシング方法。
20. 前記第１の点群データを用いて前記第２の物体の異常を更に検出する請求項１６又は１７に記載の光センシング方法。
21. 前記第１の点群データを用いて前記第１の物体の異常を更に検出する請求項１６又は１７に記載の光センシング方法。

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