JP5488805B2 - レーザセンサ及びこれを用いた検出対象判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、歩行者、特に横断歩道を歩行中の歩行者と車両との識別の正確性を高めたレーザセンサ及びこれを用いた検出対象判定方法に関するものである。

横断歩行者検出方法が特許文献１に開示されている。この検出方法は、レーザレーダの１回の走査から得られる検出位置情報をつなぎ合わせて、センサの検出視野内にある物体を歩行者と判定するための基本的な仕組みについて述べている。このように、三次元レーザレーダ式のセンサが実用化されてきている。

三次元レーザレーダ式のセンサは、保安システムや信号の制御器等と接続し、検出した物体の位置や大きさ、あるいは速度等のデータを障害物情報として送信し、安全性の向上等に役立つ情報を提供している。なかでも、道路交通分野において交差点の安全を確保するためのセンサとして実用化するには、検出対象の種類、特に車道上にいる歩行者の存在を正確に把握することが求められている。

しかしながら、三次元レーザレーダによる障害物の検出においては、その測定原理により、以下の制約がある。まず、検出対象のうち何点かから反射したレーザ光から位置を推定するため、画像で認識することに比べ、検出対象の形状を正確にはとらえられない。検出対象が人の場合、センサからの距離にもよるが、数点から数十点の点群となる。もう一つは、検出対象の色により、反射光を受光できない場合があり、検出対象が分離して認識されるケースがある。この現象は天候の影響も受けて発生することがある。

したがって、例えば横断歩道で歩行者と車両を分離して識別したい場合、レーザレーダによる検出対象の大きさで歩行者と車両を識別できるが、上述したように、検出対象たる車両が分離して認識された場合、その大きさで歩行者と誤って識別されてしまうことがある。このケースは、識別対象の色や雨天時の水滴のようにレーザ光の波長を吸収してしまう条件下で発生しうる。これは、全てのレーザ光を受光できないことが原因となっているからである。

特開２００２−１４０７９０号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、レーザセンサを用いて検出対象を検出したときに検出対象が分離して認識されても、これらが一体のものか否かを判定することができるレーザセンサ及びこれを用いた検出対象判定方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、歩行者及び車両を含む検出対象が通行する検出対象領域の全範囲をレーザ光により周期的に走査し、前記検出対象領域に存在する検出対象にて反射された反射レーザ光を検出するためのレーザセンサであって、検出対象領域に対してレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記検出対象からの反射レーザ光を受光し、受光した反射レーザ光に対応した受光情報を出力する受光部と、前記受光部からの前記受光情報を一時的に記憶する記憶部と、前記受光部及び前記記憶部の少なくとも一方から前記受光情報を受け取り、受け取った受光情報が歩行者又は車両のいずれのカテゴリに属する検出対象を示すものであるかを判定条件に基づいて判定するための判定部とを備え、前記判定条件は、前記受光情報に基づき、対応する検出対象の大きさを判定するための大きさ判定基準と、前回の走査周期と今回の走査周期にて得られた受光情報に基づき、同一の検出対象の移動距離を判定するための移動距離判定基準を含み、前記検出対象領域を車道及び歩道とし、前記検出対象が前記車道上に存在し、かつ前記大きさ判定基準により前記検出対象が歩行者に該当する状況下にて、前記判定部は、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当すれば、前記検出対象を歩行者と判定し、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当しなければ、前記検出対象が歩行者でないと判定し、前記判定部は、前記状況下において前記検出対象が歩行者でないと判定した場合には、今回の走査周期にて検出された検出対象が前回の走査周期にて検出されておらず、かつ複数存在し、該複数の検出対象が前記大きさ判定基準により全て車両の大きさの範囲内に含まれている識別条件が満たされたとき、前記検出対象を車両と判定することを特徴とするレーザセンサを提供する。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記大きさ判定基準は、歩行者の大きさを示す歩行者大きさ範囲と、車両の大きさを示す車両大きさ範囲とを有し、前記移動距離判定基準は、歩行者の移動距離を示す歩行者移動距離範囲と、車両の移動距離を示す車両移動距離範囲とを有していることを特徴としている。

請求項３の発明では、歩行者及び車両を含む検出対象が通行する検出対象領域の全範囲に対してレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記検出対象領域に存在する前記検出対象からの反射レーザ光を受光し、受光した反射レーザ光に対応した受光情報を出力する受光部と、前記受光部からの前記受光情報を一時的に記憶する記憶部と、前記受光部及び前記記憶部の少なくとも一方から前記受光情報を受け取り、受け取った受光情報が歩行者又は車両のいずれのカテゴリに属する検出対象を示すものであるかを判定条件に基づいて判定するための判定部とを備え、前記判定条件は、前記受光情報に基づき、対応する検出対象の大きさを判定するための大きさ判定基準と、前回の走査周期と今回の走査周期にて得られた受光情報に基づき、同一の検出対象の移動距離を判定するための移動距離判定基準を含むレーザセンサを用いた検出対象判定方法であって、前記検出対象領域を車道及び歩道とし、前記検出対象が前記車道上に存在し、かつ前記大きさ判定基準により前記検出対象が歩行者に該当する状況下にて、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当すれば、前記検出対象を歩行者と判定し、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当しなければ、前記検出対象が歩行者でないと判定し、前記状況下において、前記検出対象が歩行者と判定されなかった場合には、今回の走査周期にて検出された検出対象が前回の走査周期にて検出されておらず、かつ複数存在し、該複数の検出対象が前記大きさ判定基準により全て車両の大きさの範囲内に含まれている識別条件が満たされたとき、前記検出対象を車両と判定することを特徴とする検出対象判定方法を提供する。

請求項４の発明では、請求項３の発明において、前記識別条件が満たされず、前記前回の判定にて車両と判定された検出対象の位置から今回検出された検出対象までの距離が前記移動距離判定基準により車両に該当する距離であれば、前記検出対象を車両と判定することを特徴としている。

請求項１の発明によれば、検出された検出対象をその大きさと各走査周期間での移動距離をもとに判定するための大きさ判定基準及び移動距離判定基準で判定するため、これらの判定基準を組み合わせることで高精度な判定を行うことができる。特に、横断歩道等で車両と歩行者を峻別することに適したレーザセンサを得ることができる。
この請求項１の発明によれば、まず検出対象領域を車道に絞り、さらに車道上で検出された検出対象の大きさから大きさ判定基準を用いて歩行者に該当するか否かを検討する。該当すれば、歩行者の可能性が高いが、前回の走査周期で検出された位置からの移動距離を移動距離判定基準と対比することで、さらに歩行者である可能性を高めることができる。したがって、この場合の移動距離判定基準は歩行者移動距離範囲であり、歩行者であれば移動できるであろう上限値あるいは下限値（又はその両方）が予め設定されている。
そして、この請求項１の発明によれば、検出された複数の検出対象が今回の走査周期で突然検出されたものであっても、それらの全ての検出対象の位置が車両の大きさを示す大きさ判定基準（具体的には車両大きさ範囲）の範囲内にあれば、車両が分離して検出されたものとみなして検出された検出対象を車両と判定できる。したがって、色や天候等で車両が分離して検出されても、これを確実に車両であると判定することができる。

請求項２の発明によれば、大きさ判定基準として、歩行者用と車両用の範囲を判断するための基準を有し、移動距離判定基準としても、歩行者用と車両用の範囲を判断する基準を有することで、歩行者と車両の区別を的確に行うことができる。

請求項３の発明によれば、まず検出対象領域を車道に絞り、さらに車道上で検出された検出対象の大きさから大きさ判定基準を用いて歩行者に該当するか否かを検討する。該当すれば、歩行者の可能性が高いが、前回の走査周期で検出された位置からの移動距離を移動距離判定基準と対比することで、さらに歩行者である可能性を高めることができる。したがって、この場合の移動距離判定基準は歩行者移動距離範囲であり、歩行者であれば移動できるであろう上限値あるいは下限値（又はその両方）が予め設定されている。

また、請求項３の発明によれば、検出された複数の検出対象が今回の走査周期で突然検出されたものであっても、それらの全ての検出対象の位置が車両の大きさを示す大きさ判定基準（具体的には車両大きさ範囲）の範囲内にあれば、車両が分離して検出されたものとみなして検出された検出対象を車両と判定できる。したがって、色や天候等で車両が分離して検出されても、これを確実に車両であると判定することができる。

請求項４の発明によれば、検出された検出対象が今回の走査周期で突然検出されたものであっても、前回の走査周期で車両と判定された検出対象があり、そこからの移動距離が移動距離判定基準により車両に該当していれば、検出対象を車両と判定できる。したがって、色や天候等で分離ではなく一部のみが検出された場合であって、これが大きさ判定基準によれば歩行者に該当する場合であっても、これを車両であると判定することができ、判定の信頼性を高めることができる。

本発明に係るレーザセンサによる検出対象の検出を説明するための概略図である。 検出対象の位置ごとに本発明に係るレーザセンサを用いた検出対象判定方法を説明するための概略図である。 本発明に係るレーザセンサを用いた検出対象判定方法のフローチャートである。

図１は本発明に係るレーザセンサによる検出対象の検出を説明するための概略図である。
レーザセンサ１は、検出対象領域６の全範囲に対してレーザ光を走査状に照射するものである。レーザ光による走査線の一部を図において破線ａ〜ｅで示している。検出対象領域６をレーザ光で１スキャンして、走査周期が完了する。検出対象領域６内に存在する検出対象７ａ、７ｂの検出は、この走査周期を所定時間ごとに繰り返して行われる。図では、特にレーザセンサによる検出の要望が高い横断歩道での歩行者と車両を区別して検出する例を示している。したがって、図の例では、検出対象領域６が横断歩道８の周辺であって、車道９と歩道１０がその対象となっている。歩道１０には歩行者７ａが歩行していて、車道９には車両７ｂが走行している。横断歩道８には、歩行者７ａと車両７ｂが存在する可能性があるが、図では歩行者７ａのみが歩行している状態を示している。

図示したように、本発明に係るレーザセンサ１は、レーザ光出射部２と、受光部３と、判定部４と、記憶部５で構成されている。レーザ光出射部２は、上述したように、レーザ光を検出対象領域６に対して走査状に照射するものである。受光部３は、検出対象領域６に位置する検出対象７ａ、７ｂから反射するレーザ光の反射レーザ光を受光するものである。判定部４は、反射レーザ光の受光情報からなるデータが入力され、このデータをもとに検出対象７ａ、７ｂが歩行者又は車両のいずれのカテゴリに属すかを判定基準により判定するものである。記憶部５は、判定部４で判定された検出対象７ａ、７ｂのデータを走査周期ごとに記憶するものである。すなわち、レーザセンサ１は、レーザ光出射部２にて検出対象領域６に照射したレーザ光のうち、検出対象領域６に検出対象７ａ、７ｂが存在すればこれにレーザ光が反射し、この反射光を受光部３で受光してその反射光の波長の違いから検出対象７ａ、７ｂを検出するものである。そして、判定部４及び記憶部５を用いて、検出された検出対象をカテゴリごとに判定するものである。

この判定は、判定部４に格納された検出対象７ａ、７ｂの大きさで判定するための大きさ判定基準と、前回の走査周期から今回の走査周期までに検出対象７ａ、７ｂが移動した移動距離で判定するための移動距離判定基準とを用いて行われる。これらの判定基準を用いて判定する手順については後述するが、このような判定基準を判定部４に持たせることで、これらの判定基準を組み合わせて高精度な判定を行うことができる。特に、横断歩道８で車両７ｂと歩行者７ａを峻別するには好適である。なお、大きさ判定基準は、歩行者の大きさを示す歩行者大きさ範囲と、車両の大きさを示す車両大きさ範囲とを有している。移動距離判定基準は、歩行者の移動距離を示す歩行者移動距離範囲と、車両の移動距離を示す車両移動距離範囲とを有している。このように、大きさ判定基準として、歩行者用と車両用の範囲を判断するための基準を有し、移動距離判定基準としても、歩行者用と車両用の範囲を判断する基準を有することで、歩行者と車両の区別を的確に行うことができる。

図２は検出対象の位置ごとに本発明に係るレーザセンサを用いた検出対象判定方法を説明するための概略図である。また、図３は本発明に係るレーザセンサを用いた検出対象判定方法のフローチャートである。
本発明に係るレーザセンサを用いた検出対象判定方法を、図２で示したＡ〜Ｅの事例に沿って説明する。なお、符号については図１に記載のものを用いる。

（事例Ａ）
レーザセンサ１により検出を開始する際、まず検出対象領域６の全範囲に対してレーザ光を走査状に照射して走査周期を行い、検出対象が車道９上に存在するか否かを検出する（ステップＳ１）。図の例では、車道９上に存在しなければ、車両が歩道１０を走行しているとは判断しないようにしている。図示したように、車道９以外の歩道１０に存在しているのは全て歩行者７ａと判断される。したがって、ステップＳ６へと進み、事例Ａでの検出対象は歩行者７ａと判定される。

（事例Ｂ）
ステップＳ１で検出対象が車道９上に存在していた場合、その検出対象の大きさを大きさ判定基準が有する歩行者大きさ範囲に該当するか否かを判断する（ステップＳ２）。図示したように、検出対象が車両７ｂの場合、その大きさは歩行者大きさ範囲よりも大きい値を示す。したがって、ステップＳ７へと進み、事例Ｂでの検出対象は車両７ｂと判定される。ここで、歩行者大きさ範囲は、通常の人間の大きさを考慮して設定される。

（事例Ｃ）
ステップＳ２で検出対象の大きさが歩行者大きさ範囲に該当している場合、前回の走査周期のデータを参照し、今回の走査周期で検出された検出対象の移動距離を移動距離判定基準が有する歩行者移動距離範囲に該当するか否かを判断する（ステップＳ３）。これは、ステップＳ２で大きさ判定基準により歩行者に該当しても、これをすぐに歩行者と判断するのではなく、その移動距離をさらに検討することで、検出結果の精度を高めるためのものである。図の例では、今回検出された検出対象の傍に、前回の走査周期で検出された検出対象が存在している（図の点線）。この間の移動距離が歩行者移動距離範囲の範囲内であれば、ステップＳ６へと進む。すなわち、事例Ｃの検出対象は歩行者７ａと判定される。ここで、歩行者移動距離範囲は、歩行者であれば移動できるであろう上限値あるいは下限値（又はその両方）を考慮して設定されている。

（事例Ｄ）
ステップＳ３で検出対象が歩行者移動距離範囲に該当していない場合、前回の走査周期のデータを参照し、今回の走査周期での検出対象に対応するものが前回の走査周期で検出されてなく、かつ大きさ判定基準が有する車両大きさ範囲内（図の点線で示す車両の大きさ７ｅ）に複数の検出対象が検出されているか否かを判断する（ステップＳ４）。これは、ステップＳ２でその大きさが歩行者に該当し、ステップＳ３でその移動距離が歩行者に該当しない検出対象に対し、別の判断基準から検出対象を判定し、検出結果の精度を高めるためのものである。図示したように、大きさ判定基準では歩行者の範囲内に属する複数の検出対象が、全体として車両大きさ範囲内に収まる位置にあるとき、ステップＳ７へと進む。これは、雨等の天候の影響や色等の影響でレーザ光が吸収されて車両が分離して検出されることを考慮したものである。したがって、事例Ｄの検出対象は、複数の歩行者と思われる大きさの検出対象が検出されているが、車両と判定される。ここで、車両大きさ範囲は、通常の車両の大きさを考慮して設定される。

（事例Ｅ）
ステップＳ４で複数の検出対象が存在していない場合、前回の走査周期のデータを参照し、検出された検出対象から移動距離判定基準が有する車両移動距離範囲の範囲内に車両が存在しているか否かを判断する（ステップＳ５）。これは、前回の走査周期では車両と判定された検出対象（図の点線で示す車両７ｃ）が、今回の走査周期で車両移動距離範囲内に存在していなく、代わりに歩行者程度の大きさ判定基準に属する検出対象７ｄがその位置に検出された場合である。このような場合でも、その大きさから歩行者と判断せずに、的確な判定を行って検出結果の精度を高めるものである。このような場合は、今回検出された検出対象は、雨等の天候の影響や色等の影響でレーザ光が吸収されて車両の一部が分離もされずに一部分のみ検出されたものと判断し、ステップＳ７へ進む。したがって、事例Ｅの検出対象は、車両７ｂと判定される。ここで、車両移動距離範囲は、通常の車両の速度を考慮して設定される。このように、色や天候等で車両が分離して検出されるのではなく一部のみが検出された場合であって、これが大きさ判定基準によれば歩行者に該当する場合であっても、これを車両であると判定することができ、判定の信頼性を高めることができる。

以上説明したように、今回の走査周期での検出結果と、前回の走査周期での検出結果と、さらに大きさにより判定する大きさ判定基準と、移動距離により判定する移動距離判定基準を用いて、これらを組み合わせて検出対象のカテゴリを判定するため、判定結果の確実性が向上する。これらの判定は、上述した判定部４にて行われる。

本発明は、横断歩道上での車両と歩行者の識別精度の向上、特に車両を歩行者と誤判定するケースの減少が期待できるため、例えば見通しの悪い交差点において、側道から飛び出してくる車両を検知し、本道の車両へ注意を促すといった道路交通の安全性向上に寄与するアプリケーションの構築が可能となる。

１ レーザセンサ
２ レーザ光出射部
３ 受光部
４ 判定部
５ 記憶部
６ 検出対象領域
７ａ 歩行者
７ｂ 車両
７ｃ 車両
７ｄ 検出対象
７ｅ 車両の大きさ
８ 横断歩道
９ 車道
１０ 歩道

Claims (4)

1. 歩行者及び車両を含む検出対象が通行する検出対象領域の全範囲をレーザ光により周期的に走査し、前記検出対象領域に存在する検出対象にて反射された反射レーザ光を検出するためのレーザセンサであって、
   検出対象領域に対してレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
   前記検出対象からの反射レーザ光を受光し、受光した反射レーザ光に対応した受光情報を出力する受光部と、
   前記受光部からの前記受光情報を一時的に記憶する記憶部と、
   前記受光部及び前記記憶部の少なくとも一方から前記受光情報を受け取り、受け取った受光情報が歩行者又は車両のいずれのカテゴリに属する検出対象を示すものであるかを判定条件に基づいて判定するための判定部とを備え、
   前記判定条件は、前記受光情報に基づき、対応する検出対象の大きさを判定するための大きさ判定基準と、前回の走査周期と今回の走査周期にて得られた受光情報に基づき、同一の検出対象の移動距離を判定するための移動距離判定基準を含み、
   前記検出対象領域を車道及び歩道とし、前記検出対象が前記車道上に存在し、かつ前記大きさ判定基準により前記検出対象が歩行者に該当する状況下にて、
   前記判定部は、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当すれば、前記検出対象を歩行者と判定し、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当しなければ、前記検出対象が歩行者でないと判定し、
   前記判定部は、前記状況下において前記検出対象が歩行者でないと判定した場合には、今回の走査周期にて検出された検出対象が前回の走査周期にて検出されておらず、かつ複数存在し、該複数の検出対象が前記大きさ判定基準により全て車両の大きさの範囲内に含まれている識別条件が満たされたとき、前記検出対象を車両と判定することを特徴とするレーザセンサ。
2. 前記大きさ判定基準は、歩行者の大きさを示す歩行者大きさ範囲と、車両の大きさを示す車両大きさ範囲とを有し、
   前記移動距離判定基準は、歩行者の移動距離を示す歩行者移動距離範囲と、車両の移動距離を示す車両移動距離範囲とを有していることを特徴とする請求項１に記載のレーザセンサ。
3. 歩行者及び車両を含む検出対象が通行する検出対象領域の全範囲に対してレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
   前記検出対象領域に存在する前記検出対象からの反射レーザ光を受光し、受光した反射レーザ光に対応した受光情報を出力する受光部と、
   前記受光部からの前記受光情報を一時的に記憶する記憶部と、
   前記受光部及び前記記憶部の少なくとも一方から前記受光情報を受け取り、受け取った受光情報が歩行者又は車両のいずれのカテゴリに属する検出対象を示すものであるかを判定条件に基づいて判定するための判定部とを備え、
   前記判定条件は、前記受光情報に基づき、対応する検出対象の大きさを判定するための大きさ判定基準と、前回の走査周期と今回の走査周期にて得られた受光情報に基づき、同一の検出対象の移動距離を判定するための移動距離判定基準を含むレーザセンサを用いた検出対象判定方法であって、
   前記検出対象領域を車道及び歩道とし、
   前記検出対象が前記車道上に存在し、かつ前記大きさ判定基準により前記検出対象が歩行者に該当する状況下にて、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当すれば、前記検出対象を歩行者と判定し、前記移動距離判定基準により前記検出対象が歩行者に該当しなければ、前記検出対象が歩行者でないと判定し、
   前記状況下において、前記検出対象が歩行者と判定されなかった場合には、
   今回の走査周期にて検出された検出対象が前回の走査周期にて検出されておらず、かつ複数存在し、該複数の検出対象が前記大きさ判定基準により全て車両の大きさの範囲内に含まれている識別条件が満たされたとき、前記検出対象を車両と判定することを特徴とする検出対象判定方法。
4. 前記識別条件が満たされず、
   前記前回の判定にて車両と判定された検出対象の位置から今回検出された検出対象までの距離が前記移動距離判定基準により車両に該当する距離であれば、前記検出対象を車両と判定することを特徴とする請求項３に記載の検出対象判定方法。

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