JP5343425B2 - 物体識別装置及び物体識別方法 - Google Patents
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Description
[物体識別装置の構成]
本発明の第1の実施形態となる物体識別装置は、歩行者等の人物を確実に検出するために、その皮膚の構造上の特徴と、0.1THz〜3THz帯からなるテラヘルツ帯の電磁波(以下、テラヘルツ波という。)のパルス波とを利用する。皮膚は、角質から真皮まで4層の積層構造を有している。これら4層は、それぞれ、0.1mm〜1mm程度の厚さであるが、これら各層にも、複数の層が存在している。これら複数の層のうち、テラヘルツ波が浸透可能な領域は、30層以上存在し、各層の厚さは0.01mmオーダである。
このような各部を備える物体識別装置は、図2に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物OBを検出して識別する。
ここで、物体識別装置は、パルス幅Pw_refに対してパルス幅Pwが所定倍率以上でなかった場合には、ステップS11において、出力情報にしたがって、吸収物が皮膚以外の計測対象物OBであるものと皮膚判別部108によって判定し、一連の処理を終了する。一方、物体識別装置は、パルス幅Pw_refに対してパルス幅Pwが所定倍率以上であった場合には、ステップS8において、出力情報にしたがって、吸収物が皮膚である可能性ありと皮膚判別部108によって判定する。そして、物体識別装置は、ステップS9において、ステップS6及びステップS7におけるパルス幅延伸検出部106の処理にて、パルス幅が延伸している旨が検出された後、吸収物検出部107により、時間軸上で例えば雑音レベル×1.1程度の所定値以下の振幅値であってメモリに記憶されている振幅値が推移したか否かを判定する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
通常の生活環境において、計測対象物OBとしての人物は、被服をまとっている。そのため、物体識別装置においては、被服を加味した計測対象物OBの識別を行うのが望ましい。具体的には、物体識別装置においては、被服と皮膚とをともに検出した場合には、その計測対象物OBが人物であるとの判定を高精度に行うことができる。なお、物体識別装置においては、皮膚のみを検出した場合であっても、他の動物や人工物の皮膚には微細な積層構造と水分とを含むものが存在しないことから、その計測対象物OBが人物であるものと判定すればよい。一方、物体識別装置においては、被服のみを検出した場合には、計測対象物OBが洗濯物や繊維素材を用いて作製された道路上の看板等である場合が存在するため、注意深く判定を行う必要がある。すなわち、被服等の繊維素材は、低い周波数帯域では電磁波を透過する特性を有することから、物体識別装置においては、高周波成分をカットオフし、より繊維素材を多く透過させることにより、皮膚を検出しやすくするようにする。また、物体識別装置においては、被服しか検出することができなかった場合には、計測対象物OBが人物であるか否かが疑わしいものとして判定不能とし、着衣部分を検出したものとして処理を行うようにする。
このような各部を備える物体識別装置は、図5に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物OBを検出して識別する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本発明の第3の実施形態となる物体識別装置は、図6に示すように、第2実施形態として示した3つの物体識別装置301H,301M,301Lを、地上から計測対象物OBとしての人物の身長を含む領域にテラヘルツ波パルス光を送信可能とするように、異なる車高位置に配設して構成される。具体的には、物体識別装置は、図7に示すように、3つの物体識別装置301H,301M,301Lと、計測対象物OBとしての人物の歩行状態を検出する2つの歩行検出部302M,302Lと、計測対象物OBとしての人物の身体部位を検出する路上歩行者部位検出部303と、車両信号に基づいて物体識別装置301H,301M,301Lからのテラヘルツ波パルス光の送信指示内容を設定する送信指示設定部304とを備える。
このような各部を備える物体識別装置は、図9に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物OBを検出して識別する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
本発明の第4の実施形態となる物体識別装置は、顔部の皮膚厚さが胴体部等の皮膚厚さの平均値の半分程度であることを利用し、送信するテラヘルツ波パルス光のパルス幅をより狭めることによって奥行き測距精度を高め、身体部位による皮膚の積層厚さの差異を検出する。具体的には、物体識別装置は、図10に示すように、上述した物体識別装置301H,301M,301L、及び歩行検出部302M,302Lの他に、計測対象物OBとしての人物の身体部位を検出する路上歩行者部位検出部403と、車両信号に基づいて物体識別装置301H,301M,301Lからのテラヘルツ波パルス光の送信指示内容を設定する送信指示設定部404と、計測対象物OBとしての人物の顔部を判定する2つの顔部判定部405H,405Mとを備える。すなわち、物体識別装置は、第3実施形態として示した物体識別装置における路上歩行者部位検出部303に代えて路上歩行者部位検出部403を備え、送信指示設定部304に代えて送信指示設定部404を備えるとともに、新たに顔部判定部405H,405Mを追加した構成とされる。
このような各部を備える物体識別装置は、図13に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物OBを検出して識別する。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
テラヘルツ波は、他の波長域と比べ、水蒸気に対する影響を強く受ける。そこで、物体識別装置においては、周波数帯域のうち、水蒸気に強く吸収される帯域については、雨量等に応じて比較的影響の少ない周波数帯域に狭め、反射波形の強度を高めるのが望ましい。また、テラヘルツ波の水蒸気スペクトラムは、狭帯域な吸収線がみられる。そのため、物体識別装置においては、周波数解析を行ってスペクトラム線を埋めることより、水蒸気によってパルス波が乱れる現象を抑制することができる。さらに、物体識別装置においては、皮膚検出において正パルスのみを効率よく検出することが求められることから、S/Nを高める工夫を行うことにより、悪天候時でも効率よく計測対象物OBを検出することが可能となる。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
皮膚は水分を含んだ構造であることから、電磁波は皮膚及び人体を透過することができない。そのため、皮膚判別部108によって皮膚が検出された後においてもテラヘルツ波パルス光を送信し続けることは無意味である。本発明の第6実施形態として示す物体識別装置は、かかる場合に、電磁波発生器201による電磁波の発生を停止させる。具体的には、物体識別装置は、図17に示すように、上述した送信器102、受信器103、遅延器104、波形観測部105、パルス幅延伸検出部106、吸収物検出部107、皮膚判別部108、電磁波発生器201、被服判定部209、人物検出部210、皮膚観測用送信補正部211、雨天用送信補正部501、及び高湿用波形補正部502の他に、反射波形の検出領域の終端を判定する検出終端判定部601を備える。すなわち、物体識別装置は、第5実施形態として示した物体識別装置に対して、新たに検出終端判定部601を追加した構成とされる。
102:送信器
103:受信器
104:遅延器
105:波形観測部
106:パルス幅延伸検出部
107:呼吸物検出部
108:皮膚判別部
209:被服判定部
210:人物検出部
211:皮膚観測用送信補正部
301H,301M,301L:物体識別装置
302M,302L:歩行検出部
303,403:路上歩行者部位検出部
304,404:送信指示設定部
405H,405M:顔部判定部
501:雨天用送信補正部
502:高湿用波形補正部
601:検出終端判定部
OB:計測対象物
Claims (17)
- 電磁波を計測対象物に対し送信する電磁波送信手段と、
前記電磁波送信手段から送信されて前記計測対象物によって反射された電磁波を受信する電磁波受信手段と、
前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物に電磁波の吸収物が含まれている旨を検出する吸収物検出手段と、
前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記吸収物検出手段によって検出された吸収物を含む前記計測対象物の種類を判別する物体判別手段と
を備えることを特徴とする物体識別装置。 - 請求項1に記載の物体識別装置において、
前記吸収物検出手段は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物に水分を所定割合以上含んだ前記吸収物が含まれている旨を検出することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の物体識別装置において、
前記電磁波送信手段は、パルス状の電磁波を送信し、前記吸収物検出手段は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号が、前記電磁波送信手段によって送信された電磁波の波形のピーク振幅値に基づいてパルス波形変化した旨を検出し、その検出結果に基づいて、前記計測対象物に前記吸収物が含まれている旨を検出することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項3に記載の物体識別装置において、
前記吸収物検出手段は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の振幅値が、雑音レベルに関する所定の閾値以下の値である時間が所定の検出領域を超えた場合に、前記計測対象物に前記吸収物が含まれている旨を検出することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項4に記載の物体識別装置において、
前記物体判別手段は、前記吸収物検出手段の検出結果に基づいて、前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項5に記載の物体識別装置において、
前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物が積層構造を有する旨を検出する積層構造検出手段を備え、前記物体判別手段は、前記積層構造検出手段によって前記計測対象物が積層構造を有する旨が検出された場合に、前記吸収物検出手段の検出結果に基づいて、前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項6に記載の物体識別装置において、
前記計測対象物が繊維素材を含むか否かを判定する繊維判定手段と、前記繊維判定手段によって前記計測対象物に繊維素材が含まれているものと判定され、且つ、前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、当該計測対象物が着衣人物である旨を検出する人物検出手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。 - 請求項7に記載の物体識別装置において、
前記繊維判定手段によって前記計測対象物に繊維素材が含まれているものと判定され、且つ、前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別されなかった場合に、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の周波数帯域と振幅値とを設定し、前記皮膚に関する再計測を行わせる再計測手段を備えることを特徴とする物体識別装置。 - 請求項8に記載の物体識別装置において、
前記再計測手段は、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の周波数帯域を低周波数帯域化するように前記電磁波送信手段を制御することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項7乃至請求項9のうち、いずれか1項に記載の物体識別装置において、
前記人物検出手段は、時系列上で、前記繊維判定手段によって前記計測対象物に繊維素材が含まれているものと判定された後に、前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、当該計測対象物が着衣人物である旨を検出することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項6乃至請求項10のうち、いずれか1項に記載の物体識別装置において、
前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の送信内容を設定し、前記皮膚の厚さの判定に関する再計測を行わせる第2の再計測手段を備えることを特徴とする物体識別装置。 - 請求項11に記載の物体識別装置において、
前記第2の再計測手段は、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の周波数帯域を高周波数帯域化するように、及び/又は、前記電磁波送信手段から送信される電磁波のスポット径を小さくするように、前記電磁波送信手段を制御することを特徴とする物体識別装置。 - 請求項1乃至請求項12のうち、いずれか1項に記載の物体識別装置において、
前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、前記電磁波受信手段によって受信した受信信号の検出領域の終端を判定し、その終端に基づいて、前記電磁波送信手段の動作を終了させる終端判定手段を備えることを特徴とする物体識別装置。 - 請求項1乃至請求項13のうち、いずれか1項に記載の物体識別装置において、
天候が雨天又は霧である場合に、既知の雨天時又は霧時における電磁波の減衰特性に基づいて、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の送信内容を設定する送信内容設定手段を備えることを特徴とする物体識別装置。 - 請求項14に記載の物体識別装置において、
天候が雨天又は霧である場合に、前記電磁波受信手段によって受信した受信信号について、湿気による波形の雑音レベル悪化を補正する波形補正手段を備えることを特徴とする物体識別装置。 - 請求項1乃至請求項15のうち、いずれか1項に記載の物体識別装置において、
前記電磁波送信手段は、地上から前記計測対象物としての人物の身長を含む領域に電磁波を送信可能とするように配設され、当該物体識別装置は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記人物の身体部位を検出する身体部位検出手段を備えることを特徴とする物体識別装置。 - 電磁波を計測対象物に対し送信する電磁波送信工程と、
前記電磁波送信工程にて送信されて前記計測対象物によって反射された電磁波を受信する電磁波受信工程と、
前記電磁波受信工程にて受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物に電磁波の吸収物が含まれている旨を検出する吸収物検出工程と、
前記電磁波受信工程にて受信した受信信号の波形に基づいて、前記吸収物検出工程にて検出された吸収物を含む前記計測対象物の種類を判別する物体判別工程と
を有することを特徴とする物体識別方法。
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