JP5743457B2 - 物体検知システム及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、監視領域において定義された検索グリッドを用いて物体の寸法や大きさを把握して、死角領域を通過して検知された物体が、監視領域内で既に検知された物体と同一であるか、又は別の新しい物体であるかを認識して物体を検知することにある。
前記測距手段は、該監視領域内の障害物によるレーザビームの遮断により物体が未検知となった場合に、前記設定手段により設定された探索空間を以て重点的に物体検知を行い、
前記探索手段は、経時的に探索空間を以て物体を探索した結果、再度、物体を検知した場合に、検索グリッドにて物体の寸法や大きさから物体を特定し連続性を以て物体を同一物体として判断する機能を有し、
前記追跡手段は、前記探索手段の結果に基づき経時的に物体の位置を検索して軌跡を抽出する。
前記測距ステップにおいて、監視領域内の障害物によるレーザビームの遮断により物体未検知となった場合に、設定ステップにより設定された探索空間を以て、重点的に物体を検知し、
前記探索ステップにおいて、経時的に探索空間を以て物体探索した結果、再度、物体を検知した場合に検索グリッドにて物体の寸法や大きさから物体を特定し連続性を以て物体を同一物体として判断し、
前記追跡ステップにおいて、前記探索ステップの結果に基づき経時的に物体位置を検索し、これを追跡し、
前記表示ステップにおいて、前記追跡ステップの物体の追跡に基づき、表示手段に表示する。
これは、物体未検知状態からこれまでの物体測距データ(時間データ、存在位置)に基づいて、経時的に物体未検知位置からの上下、左右方向の移動(ベクトル)を求めることと、探索空間における物体の探索と、検索グリッドによる物体位置を検索して、物体が検索グリッドに占める割合である面積から、物体の寸法や大きさを以て物体を特定することで、連続性を以て良好に監視領域における同一物体を検知することができる。
図1は、一実施形態による物体検知システムの構成を示す。
物体検知システムは、監視領域100を照射する複数のレーザセンサ111、112(総じて11ということがある)と、レーザセンサの制御及びレーザセンサで検知された測距データの処理を行うパーソナルコンピュータPC3などのような処理装置を備えて構成される。
検索グリッド101は1つ1つのマス目から成る、物体検知の最小単位の大きさ(例えば20×20cm)である。また、監視領域100において物体9を検知する場合、障害物12によってレーザビームが遮断されて物体が未検知となることがある。このように障害物などの陰となる場所が重点的に監視したい場所に対して、探索空間(例えば200×200cm)102が設定される。探索空間は複数の検索グリッドの集合として表される。
探索空間の面積=縦×横=60(cm)×60(cm)=3.6(m2) とする。
対象物体が人体の場合、検索グリッド(20×20cmで設定(図5))は、
一辺の検索グリッド枚数=60(cm)÷20(cm)=3(枚) となる。
その結果、人体検知の探索空間内の検索グリッド枚数=縦×横=3(枚)×3(枚)=9(枚)
が必要であることがわかる(図5参照)。
測距データの処理による物体の検知において、一度、物体を検知すると、その物体の検索グリッドが占める割合(検索グリッドの枚数)を計算して、物体情報DBに登録する。その後、その物体が未検知となり、探索空間内で再度検知された場合、当該物体についての検索グリッド面積を計算し、その計算された検索グリッドの面積と、以前に物体情報DBに登録された物体であって未検知状態の物体の検索グリッドの枚数を照合することで、同一物体を特定するものである。
本実施例では、線路上や踏切などに存在する物体について検知することを目的としていることから、検索グリッドの占める割合が類似する物体を全て対象とする必要はなく、設定値(人体の場合は、約60cm)を有する物体を対象に、それ以上の大きさ、若しくはそれ以下の大きさなどの分解能にて、物体を特定することが可能である。
図3は、背景データDB321の記録フォーマットを示す。
例えば背景データDB321は、複数の各レーザセンサ11を左周りに0.5°毎に移動させながらレーザ光を照射して、監視領域100の背景から取得された測距データ即ちレーザセンサと背景との距離データを記憶する。背景に看板や電柱、障害物などが存在すると、測距データにその部分の距離が反映される。
測距データDB322は、各レーザセンサ11により得られた測距データを記憶する。測距データには、背景データに、列車や障害物体からの距離データが重畳したデータが含まれる。そこで、実際に得られた測距データDB322のデータと、背景データDB321のデータとの差分を計算することで、物体の検知を判断することになる。なお、図4に追加的に示されているように、背景データDB321を単独に構成しないで、測距データDB322に併合して構成することもできる。
物体情報DB323は、検知対象となる(或いは想定される)特定の物体に関する情報を登録する。対象の物体は、物体10に占める検索グリッドの割合(即ち検索グリッドのマス数(縦方向のマス数と横方法のマス数を乗じたもの))で表され、対象物体と検索グリットの数(面積)との関係を登録する。登録される物体情報としては、検知の予想される物体の情報を定義として予め入力装置34から入力して登録されるものと、レーザセンサの測距データから物体が検知される度に順次登録されるものとが含まれる。
監視領域内において検知された物体には、その度に、固有の識別情報(物体識別ID)が付与される。固有の物体識別IDに対応して、当該IDが付与された物体が移動する場合、当該物体を何れかのレーザセンサで検知された場合、その検知時刻、位置座標、移動方向(ベクトル)、レーザセンサ111,112の何れで検知されたか否かを示す状態情報(「1」は検知、「0」は未検知を示す)をそれぞれ登録する。
この処理は、物体が障害物の背後に移動して一時は未検知になった状態で、その後再び検知された物体が当該物体の再検知か或いは新たな物体の最初の検知かを判断する処理である。
(1)例えば、線路上や踏切などに監視領域100を設定した場合、レーザセンサ11により予め、線路の背景及びキャリブレーションを含む測距データを取得して、背景データDB321に登録する(S71)。
取得された測距データから何らかの物体が検知された(或いは検知状態)か否かの判断を行い(S731)、その結果、物体が検知されたと判断した場合、当該物体が新規の物体か又は既存(既に検知済み)の物体かを判断する(S732)。この判断は、測距データから算出された当該物体の検索グリッドの数と、物体情報DB323に登録されている各物体の検索グリッドの数とを比較することにより、両者が一致(又は最も近似)するものが有るか否かを判断する。
例えば、対象物体が人体の場合、検索グリッド101を20cm角に設定した場合の、検索グリッド101が対象物体である人体に占める割合として、3マス×3マス(約60cm角)が、標準的な定義データとして予め物体情報DB323に登録されている。上記比較の結果、検索の数が一致すれば、既存の人体が登録済みであると判断する。一方、上記比較の結果、不一致ならば、検知された物体は新規の物体であると判断し、この場合、当該物体の検索グリッドの数を物体情報DB323に登録する。
(6)その後、測距終了かを判断して(S76)、終了なければ、上記処理を繰り返す。
この処理は、物体の再検知における同一物体の判断処理と連動して物体を認識することで、物体の軌跡を抽出してこれを表示装置に表示する処理である。
まず、物体検知(S81(=S73))において、物体が検知される度に測距データから得られる物体の位置情報は測距データDB322に保存される。既存の物体の場合は、物体の位置情報を取得するステップへ遷移する。
本発明では、物体の未検知状態から探索空間と検索グリッドにて、未検知位置までの上下左右方向の移動方向(ベクトル)を、軌跡情報DB324を参照して求め、少なくとも1台以上のレーザセンサで物体を検知することで、連続性を以て同一物体を探索、検知することができる。
例えば、クラスタ処理により表示時刻で人IDに割当て人を検知した人数を求め、その人数に応じた大きさの矢印での表示をする。例えば2台のレーザセンサで検知された場合は太く、1台のみで検知された場合は、細く表示することも可能となる。
102:探索空間 9、9´:物体
3:PC 31:CPU 32:DB 33:表示装置 34:入力装置。
Claims (4)
- レーザセンサよりレーザビームを監視領域に照射して得られる測距データを処理することにより、物体を検知する物体検知システムであって、
監視領域に含まれる検索グリッドの数と物体とを対応付けた物体情報を設定する設定手段と、
前記監視領域に存在する物体と前記レーザセンサとの距離を経時的に測距して前記測距データを取得する測距手段と、
前記測距データから前記監視領域に存在する物体の検索グリッドの数を算出し、算出した前記物体の検索グリッドの数と前記物体情報とに基づいて前記監視領域に存在する物体を検知し、前記監視領域に存在する障害物によりレーザビームが遮断されて前記物体が未検知となった場合、前記監視領域内にあらかじめ設定された探索空間で、未検知となった前記物体を経時的に探索して前記設定手段により設定された物体に対応する数の検索グリッドがあるか否かを判定し、前記設定手段により設定された物体に対応する数の検索グリッドがあると判定した場合、未検知となった前記物体と同一物体であると判定する探索手段と、
算出した前記物体の検索グリッドの数と前記物体情報とに基づいて前記監視領域に存在する物体を検知した場合および未検知となった前記物体と同一物体であると判定した場合に、前記測距データに基づいて、検知された前記監視領域に存在する物体および前記未検知となった前記物体と同一物体の軌跡を表示部に表示する表示手段と、を有することを特徴とする物体検知システム。 - 前記設定手段は、前記監視領域内に予め複数面の検索グリッドを組み合わせて構成される空間を前記探索空間として設定し、
前記測距手段は、前記障害物によるレーザビームの遮断により物体が未検知となった場合に、前記設定手段により設定された探索空間を以て重点的に物体を測距して前記測距データを取得し、
前記探索手段は、経時的に探索空間を以て物体を探索した結果、再度、物体を検知した場合に、検知したその物体に対応する数の検索グリッドが前記設定手段により設定された物体に対応する数の検索グリッドがあるか否かを判定することにより、その物体と再検知前の物体とを同一物体として判断する、
ことを特徴とする請求項1の物体検知システム。 - レーザセンサよりレーザビームを監視領域に照射して得られる測距データを処理することにより、物体を検知する物体検知方法であって、
監視領域に含まれる検索グリッドの数と物体とを対応付けた物体情報を設定する設定ステップと、
前記監視領域に存在する物体と前記レーザセンサとの距離を経時的に測距して前記測距データを取得する測距ステップと、
前記測距データから前記監視領域に存在する物体の検索グリッドの数を算出し、算出した前記物体の検索グリッドの数と前記物体情報とに基づいて前記監視領域に存在する物体を検知し、前記監視領域に存在する障害物によりレーザビームが遮断されて前記物体が未検知となった場合、前記監視領域内にあらかじめ設定された探索空間で、未検知となった前記物体を経時的に探索して前記設定手段により設定された物体に対応する数の検索グリッドがあるか否かを判定し、前記設定手段により設定された物体に対応する数の検索グリッドがあると判定した場合、未検知となった前記物体と同一物体であると判定する探索ステップと、
算出した前記物体の検索グリッドの数と前記物体情報とに基づいて前記監視領域に存在する物体を検知した場合および未検知となった前記物体と同一物体であると判定した場合に、前記測距データに基づいて前記検知および前記未検知となった前記物体と同一物体の軌跡を表示部に表示する表示ステップと、
を有することを特徴とする物体検知方法。 - 前記設定ステップにおいて、前記監視領域内に予め複数面の検索グリッドを組み合わせて構成される空間を前記探索空間として設定し、
前記測距ステップにおいて、監視領域内の障害物によるレーザビームの遮断により物体未検知となった場合に、前記設定ステップにより設定された探索空間を以て、重点的に物体を測距して前記測距データを取得し、
前記探索ステップにおいて、経時的に探索空間を以て物体探索した結果、再度、物体を検知した場合に、検知したその物体に対応する数の検索グリッドが前記設定手段により設定された物体に対応する数の検索グリッドがあるか否かを判定することにより、その物体と再検知前の物体とを同一物体として判断する、
ことを特徴とする請求項3の物体検知方法。
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