JP6223702B2 - 物体検知システム - Google Patents

Description

本発明は物体検知システムに係り、特に、車両の混雑時やホームドアの線路側に利用者の一部がはみ出した場合など、物体ではないものを物体として検知してしまい、ホームドア装置を閉動作させることができずに車両を運行することができないといった通常の物体検知では不都合となるような場合に、適正に検知結果に基づく処理を行うことを可能とした物体検知システムに関するものである。

近年、列車が停車するプラットホームには、プラットホームからの落下などを防止して、列車への安全な乗降を行うことができるように、列車の列車ドアと同期して開閉動作されるホームドアを備えたホームドア装置が設置されている。

しかしながら、ホームドア装置によりプラットホームの端縁部分が遮蔽されてしまうので、プラットホームの安全確認を行う際に見通しが悪く、ホームドア装置のホームドア付近、特に、ホームドアと列車との間隙に、利用者やカバンなどの物体が存在している状態で、ホームドアが閉じてしまうと、極めて危険であり、ホームドア付近における物体の検出技術が重要となっている。

そのため、従来から、ホームドア装置付近の物体を検出するシステムが開発されている。このようなシステムとして、例えば、対象物までの距離および対象物からの反射光量を測定する三次元距離画像センサと、三次元距離画像センサの測定結果に基づいて、検知空間における対象物の位置および大きさを特定するとともに、当該対象物を位置および大きさの閾値に基づいて物体として検知するか否かを判断する検知制御部とを備え、検知制御部は、所定の検知空間を、三次元距離画像センサからの距離に応じた複数の検知エリアに区分するとともに、当該検知エリアごとに物体を検知する閾値を変更するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の技術においては、三次元距離画像センサからの距離に応じた複数の検知エリアにおける物体を検知するものであるが、この特許文献１における検知エリアは、最初に設定された大きさの領域に固定されており、三次元距離画像センサの計時変化などにより三次元距離画像センサの特性が変化した場合でも、その検知エリアはそのままで、物体の検知を行うものである。

特開２０１１−０１６４２１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術においては、三次元距離画像センサからの距離に応じた複数の検知エリアの大きさは固定した状態で、物体を検知するものである。そのため、検知エリアを車両ドアを含む領域に設定した場合、例えば、ラッシュ時など車両が混雑して乗客が車両に乗り込む際に、ドアを閉動作する場合に正常に乗り込める程度の条件で検知エリアに物体があると検出することになり、ホームドアが閉動作できないなどの不具合があるという問題を有している。

また、ホームドアに利用者の手が乗り上げたり、ホームドアの下部隙間から利用者の足がはみ出た場合など、利用者の体の一部が線路側にはみ出した場合にも、検知エリアにおける物体があると検出することになるが、このような状態で、ホームドアを開動作させると危険であるという問題を有している。そして、このような場合に、従来、利用者に対して注意を喚起することは行っていなかった。

そのため、状況に応じて検知エリアを自由に選択することができるシステムが望まれていた。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、車両の混雑時やホームドアの線路側に両者の一部がはみ出した場合など、通常の物体検知では不都合となるような場合に、適正に検知結果に基づく処理を行うことのできる物体検知システムを提供することを目的とするものである。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る物体検知システムは、駅に停車する車両のドアとプラットホームに設置されたホームドアとの間に設定される検知領域における物体の有無を検知する検知部を備え、
前記検知部は、前記停車する車両のドア付近に設定された特定検知領域と乗客の混雑状態とに応じて、又は、前記ホームドア付近に設定された特定検知領域と前記ホームドアの開閉状態とに応じて、前記特定検知領域における物体の検知結果を利用するか否かを選択可能としたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記特定検知領域は、前記停車する車両のドア付近に設定され、前記検知部は、混雑時に、前記特定検知領域における物体の検知結果を利用しないことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１において、前記特定検知領域は、前記ホームドア付近に設定され、前記検知部は、前記ホームドアが閉時に、前記特定検知領域における物体の検知結果を利用することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３において、前記検知部が、前記ホームドアが閉時に前記特定検知領域における物体を検知した場合、外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項において、前記検知領域における各画素の距離値を検知する距離画像センサを備え、前記検知部は、前記距離画像センサから出力される各画素の距離値に基づいて前記検知領域および前記特定検知領域における物体の有無を検知することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５において、前記距離画像センサは、前記検知領域および前記特定検知領域に光を走査させるスキャナを備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、検知部により、停車する車両のドア付近に設定された特定検知領域と乗客の混雑状態とに応じて、又は、ホームドア付近に設定された特定検知領域とホームドアの開閉状態とに応じて、特定検知領域における物体の検知結果を利用するか否かを選択可能としているので、使用状況に応じて特定検知領域における物体の検知結果を選択することにより、使い勝手の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、特定検知領域を、プラットホームに停車する車両のドア付近に設定し、検知部により、混雑時に、特定検知領域における物体の検知結果を利用しないようにしているので、混雑時に乗客が乗降する際に、車両のドアを閉動作する場合に正常に乗り込める程度であるにもかかわらず、車両のドア付近に乗客が存在して検知領域に物体があると検知してしまい、車両のドアを閉動作することができなくなるという事態を確実に防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、特定検知領域を、ホームドア付近に設定し、検知部により、ホームドアが閉時に、特定検知領域における物体の検知結果を利用するようにしているので、例えば、ホームドアが閉時に、利用者の体の一部が線路側にはみ出した場合でも、検知部により、特定検知領域における物体の検知結果を利用することにより、物体の有無を確実に検知することができ、著しく安全性を高めることができる。

請求項４に係る発明によれば、検知部により、ホームドアが閉時に特定検知領域における物体を検知した場合、外部に報知する報知手段を設けるようにしているので、報知手段により報知することにより、物体を検知したことを利用者に適正に知らせることができる。
請求項５に係る発明によれば、検知領域における各画素の距離値を検知する距離画像センサを設け、検知部により、距離画像センサから出力される各画素の距離値に基づいて検知領域および特定検知領域における物体の有無を検知するようにしているので、距離画像センサによる距離値に基づいて生成された距離画像に基づいて物体を検知することができ、使用状況に応じて検知領域における物体の検知結果を選択することにより、使い勝手の向上を図ることができる。

請求項６に係る発明によれば、距離画像センサが、検知領域内および検知領域の外側に光を走査させるスキャナを備えるようにしているので、距離画像センサによる光の走査により、検知領域内および検知領域の外側における物体を適正に検知することができる。

本発明に係る物体検知システムの実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る物体検知システムに用いられる距離画像センサの実施形態を示す構成図である。 本発明に係る物体検知システムの距離画像センサに用いられる二次元スキャナの実施形態を示す概略図である。 本発明に係る物体検知システムにおける検知領域の設定例を示す説明図である。 本発明に係る物体検知システムにおける混雑時の特定検知領域の設定例を示す説明図である。 本発明に係る物体検知システムにおけるホームドア閉時の特定検知領域の設定例を示す説明図である。 本発明に係る物体検知システムにおける物体検知動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る物体検知システムをホームドアシステムに適用した場合の実施形態を示したものであり、車両１が停車するプラットホーム２には、ホームドア装置３が設置されており、ホームドア装置３は、プラットホーム２と車両１とを仕切る仕切り壁４と、車両ドア５に対応する位置に開閉自在に設置されたホームドア６とから構成されている。

本実施形態においては、物体検知システムを構成する距離画像センサ７は、ホームドア装置３の仕切り壁４と車両１との間に設置されており、距離画像センサ７により、ホームドア６付近の状態などプラットホーム２の側方から検知するようになっている。また、距離画像センサ７には、検知部８が接続されており、検知部８には、外部に報知する報知手段９が接続されている。

次に、距離画像センサ７について説明する。

図２に示すように、距離画像センサ７は、二次元スキャナ１０を備えており、本実施形態においては、二次元スキャナ１０として、プレーナ型アクチュエータを用いている。なお、プレーナ型アクチュエータの他、ポリゴンミラーやガルバノミラーなどを用いるようにしてもよい。

本実施形態の二次元スキャナ１０は、図３に示すように、図示しないデバイス基板上に設置された枠状の固定部１１を備えている。この固定部１１の内側には、第２トーションバー１２を介して枠状の第２可動部１３が揺動自在に支持されており、この第２可動部１３の内側には、第１トーションバー１４を介して第１可動部１５が揺動自在に支持されている。すなわち、第１可動部１５と第２可動部１３とは、第２トーションバー１２を介して互いに直交する方向に揺動自在とされており、第１可動部１５と第２可動部１３とは、異なる駆動周波数で駆動されるように構成されている。なお、これら固定部１１、第２可動部１３、第１可動部１５、第１トーションバー１４および第２トーションバー１２は、一体的に形成されている。

第１可動部１５上には、第１可動部１５を駆動するための図示しない駆動コイルが、第２可動部１３上には、第２可動部１３を駆動するための図示しない駆動コイルがそれぞれ設けられており、固定部１１の周囲には、第１可動部１５を挟んで互いに反対磁極を対向させて配置される二対の静磁界発生部材（図示せず）が配置されている。なお、静磁界発生部材は、永久磁石でも電磁石でもよい。

また、図２に示すように、距離画像センサ７は、制御部２０を備えており、この制御部２０には、レーザ光およびスキャナを制御するためのレーザコントローラ２１が設けられている。制御部２０には、レーザコントローラ２１からの内軸駆動信号および外軸駆動信号が入力されるスキャナドライバ２２が設けられており、このスキャナドライバ２２は、二次元スキャナ１０に対して、レーザコントローラ２１から出力される内軸駆動信号および外軸駆動信号に基づいて、第１可動部１５を駆動させるための内軸駆動パルスを出力するとともに、第２可動部１３を駆動させるための外軸駆動パルスを出力するように構成されている。制御部２０のレーザコントローラ２１には、二次元スキャナ１０の図示しない検出装置から第１可動部１５および第２可動部１３の駆動位置を検出するためのスキャナ同期信号がフィルタ２３を介して送られるように構成されている。

また、距離画像センサ７は、レーザ投光部２４を備えており、レーザ投光部２４には、レーザ光を発光するためのレーザ素子２５が設けられている。レーザ投光部２４には、レーザコントローラ２１から送られるレーザ放射タイミング信号に基づいてレーザ素子２５に投光駆動パルスを出力するレーザドライバ２６が設けられている。レーザ投光部２４には、レーザ素子２５から出射されるレーザ光をビームスプリッタ２７を介して二次元スキャナ１０に投光させるための、例えば、ミラーやレンズなどで構成される投光光学装置２８が設けられている。さらに、投光光学装置２８には、レーザ光の投光タイミングを監視する発光モニタ２９が接続されている。発光モニタ２９は、図示しない受光素子を備えており、この受光素子により、投光光学装置２８から投光されるレーザ光を受光することにより、投光光学装置２８による投光タイミングを監視するようになっている。

さらに、距離画像センサ７は、レーザ受光部３０を備えており、レーザ受光部３０には、レーザ光を受光するための受光素子３１が設けられている。レーザ受光部３０には、レーザ素子２５から投光光学装置２８を介して投光され二次元スキャナ１０で反射されたレーザ光を受光素子３１に受光させるための、例えば、ミラーやレンズなどで構成される受光光学装置３２が設けられている。レーザ受光部３０には、受光素子３１からの受光信号を増幅するプリアンプ３３が設けられている。

距離画像センサ７は、測距計測部３４を備えており、この測距計測部３４には、レーザ受光部３０のプリアンプ３３から送られる受光信号を検出するための共振回路３５および立ち上がり回路３６がそれぞれ設けられている。共振回路３５は、主として測定する距離が比較的長い場合に用いられ、立ち上がり回路３６は、主として測定する距離が比較的短い場合に用いられるものである。測距計測部３４には、共振回路３５および立ち上がり回路３６を介して送られる受光信号に基づいて受光素子３１により受光したタイミングを生成するストップタイミング生成回路３７，３７が設けられている。測距計測部３４には、ストップタイミング生成回路３７により生成された受光タイミングと、発光モニタ２９から送られる投光タイミングとから、投光タイミングから受光タイミングまでの時間を計測するための時間計測回路３８，３８が設けられている。

また、制御部２０には、距離値算出回路３９が設けられており、時間計測回路３８による時間データは、Ａ／Ｄ変換器４０，４０を介して距離値算出回路３９に送られるようになっている。そして、距離値算出回路３９は、時間計測回路３８による時間データに基づいて、距離値を取得することができるように構成されており、取得した距離値は、外部インタフェース４１を介して後述する画像データ処理装置８に出力されるように構成されている。すなわち、二次元スキャナ１０の第１可動部１５および第２可動部１３を動作させながら、この二次元スキャナ１０にレーザ投光部２４からレーザ光を投光させることにより、二次元領域でレーザ光を走査させ、二次元スキャナ１０から投光されて物体で反射されたレーザ光を二次元スキャナ１０で反射されてレーザ受光部３０により受光することにより、二次元スキャナ１０により走査した範囲における各画素における距離値を取得することができるものである。なお、レーザ受光部３０には、プリアンプ３３から出力される受光信号をＡ／Ｄ変換して受光量として距離値算出回路３９に送るＡ／Ｄ変換器４２が設けられている。

さらに、制御部２０には、制御部２０および測距計測部３４に電源を供給するための主電源４３が設けられており、さらに、主電源４３からの電源供給を受けてレーザドライバ２６、プリアンプ３３およびスキャナドライバ２２に電源を供給するＨＶ電源４４が設けられている。

また、検知部８は、距離画像センサ７から出力される距離値に基づいて二次元のフレーム画像を生成するとともに、フレーム画像の各画素における距離値の最も大きい値、すなわち最も遠い距離値により生成される画像を背景画像として記憶し、この背景画像を基準として、新たに取得された距離値との差分を求めることにより、差分画像を生成するように構成されている。そして、検知部８は、生成された差分画像に基づいて物体画像を抽出し、物体の有無を検知するように構成されている。

そして、本実施形態においては、距離画像センサ７により検知する範囲をあらかじめ検知領域として設定しておくように構成されている。例えば、図４に示すように、ホームドア６と、車両１との間の任意の領域を検知領域として設定するものであり、この検知領域における距離値に基づいて物体の有無を検知するように構成されている。

この場合に、本実施形態においては、状況に応じて検知領域とは別個に、所定の領域を特定検知領域として設定するようになっており、検知部８は、特定検知領域における物体の検知結果を利用するか否かを選択することができるように構成されている。

具体的には、図５に示すように、混雑時においては、特定検知領域を、プラットホーム２に停車する車両ドア５付近に設定するように構成されており、この場合には、検知部８は、特定検知領域における物体の検知結果を利用しないように構成されている。すなわち、混雑時においては、車両が混雑して乗客が乗降する際に、車両ドア５を閉動作する場合に正常に乗り込める程度であるにもかかわらず、車両ドア５付近に乗客が存在して検知領域に物体があると検知してしまうおそれがある。そのため、混雑時において、検知部８により、特定検知領域における物体の検知結果を利用しないように構成することにより、乗客などの物体を検知して車両ドア５を閉動作することができなくなるという事態を防止することができるものである。

また、図６に示すように、ホームドア６が閉時においては、特定検知領域を、ホームドア６付近に設定するように構成されており、この場合には、検知部８は、ホームドア６が閉時に、特定検知領域における物体の検知結果を利用するように構成されている。すなわち、ホームドア６が閉時に、ホームドア６に利用者の手が乗り上げたり、ホームドア６の下部隙間から利用者の足がはみ出た場合など、利用者の体の一部が線路側にはみ出した場合に、適正に物体を検知することができないと極めて危険である。そのため、ホームドア６が閉時に、検知部８により、特定検知領域における物体の検知結果を利用することにより、利用者の一部がはみ出したことを検知することができるものである。

この場合に、検知部８により、ホームドア６が閉時に特定検知領域における物体を検知した場合、報知手段９により外部に報知して、ホームドア６付近の利用者に注意を喚起するように構成されている。

なお、図５に示す場合において、特定検知領域は、高さ方向の領域を、例えば、車両ドア５の高さ付近までとするなど、任意の領域を設定することができる。また、特定検知領域において、検知結果を利用しない場合に限るものではなく、例えば、検知結果を図示しないホームドア装置３の管理システムに知らせるようにしてもよい。

また、図６に示す場合においては、ホームドア６が閉時には、検知領域における物体の検知を行わず、特定検知領域のみにおける物体の検知を行うようにしてもよい。図５および図６のいずれの場合においても、混雑時やホームドア６閉時に、システムとして、特定検知領域以外に、報知領域や注意喚起領域を追加するようにしてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。

まず、レーザコントローラ２１からスキャナドライバ２２に内軸駆動信号および外軸駆動信号を出力させることにより、スキャナドライバ２２から二次元スキャナ１０に内軸駆動パルスおよび外軸駆動パルスを出力させることにより、二次元スキャナ１０の駆動コイルに通電させ、これにより、第１可動部１５および第２可動部１３を揺動動作させる。

この状態で、レーザコントローラ２１からレーザ投光部２４にレーザ放射タイミング信号を出力させ、レーザドライバ２６から投光駆動パルスをレーザ素子２５に出力させることにより、レーザ素子２５から投光光学装置２８を介してレーザ光が二次元スキャナ１０に投光される。

そして、二次元スキャナ１０により二次元領域でレーザ光を走査させ、二次元スキャナ１０から投光されて物体で反射されたレーザ光は、二次元スキャナ１０で反射されて受光光学装置３２を介してレーザ受光部３０により受光される。この受光信号は、共振回路３５または立ち上がり回路３６を介してストップタイミング生成回路３７に出力され、時間計測回路３８により、ストップタイミング生成回路３７により生成された受光タイミングと、発光モニタ２９から送られる投光タイミングとから、投光タイミングから受光タイミングまでの時間が計測されて距離値算出回路３９に出力される。そして、距離値算出回路３９により、時間計測回路３８による時間データに基づいて、二次元スキャナ１０により走査した範囲における各画素における距離値を算出し、この距離値は、検知部８に送られる。

次に、検知部８による動作について図６に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、検知部８により、距離画像センサ７から出力される距離値に基づいて背景画像を生成し、この背景画像を基準として差分画像を生成して物体画像を抽出し、物体の有無を検知する。

そして、ホームドア６が閉時の場合は（ＳＴ１：ＹＥＳ）、検知部８により、特定検知領域において、物体の検知を行い（ＳＴ２）、特定検知領域に物体を検知した場合には（ＳＴ２：ＹＥＳ）、物体があると認定する。また、物体を検知しない場合は（ＳＴ２：ＮＯ）、物体がないと認定する。

また、ホームドア６が開時の場合は（ＳＴ１：ＮＯ）、混雑時であるか否か判定し、混雑時である場合には（ＳＴ３：ＹＥＳ）、検知部８により、特定検知領域における物体の検知結果は利用しないことから、特定検知領域以外の領域において、物体を検知した場合には（ＳＴ４：ＹＥＳ）、物体があると認定する。また、物体を検知しない場合は（ＳＴ４：ＮＯ）、物体がないと認定する。

また、混雑時でない場合には（ＳＴ３：ＮＯ）、検知部８により、特定検知領域を考慮しないことから、検知領域の全域において物体の検知を行い（ＳＴ５）、物体を検知した場合には（ＳＴ５：ＹＥＳ）、物体があると認定する。また、物体を検知しない場合は（ＳＴ５：ＮＯ）、物体がないと認定する。

以上述べたように、本実施形態においては、特定検知領域を設定し、混雑時においては、検知部８により、特定検知領域における物体の検知結果を利用しないようにしているので、混雑時に乗客が乗降する際に、車両ドア５を閉動作する場合に正常に乗り込める程度であるにもかかわらず、車両ドア５付近に乗客が存在して検知領域に物体があると検知してしまい、車両ドア５を閉動作することができなくなるという事態を確実に防止することができる。

また、ホームドア６が閉時においては、特定検知領域における物体の検知結果を利用するようにしているので、例えば、ホームドア６が閉時に、利用者の体の一部が線路側にはみ出した場合でも、検知部８により、特定検知領域における物体の検知結果を利用することにより、物体の有無を確実に検知することができ、著しく安全性を高めることができる。この場合に、報知手段９により報知することにより、利用者に適正に知らせることができる。

なお、前記実施形態においては、距離画像センサ７と検知部８とを別体に構成した場合について説明したが、距離画像センサ７に検知部８を内蔵させて一体に構成するようにしてもよい。また、前記実施形態においては、距離画像センサ７を用いて物体を検知する場合について説明したが、距離画像センサ７に限定されるものではなく、赤外線センサなど各種センサを用いるようにしてもよい。

さらに、前記実施形態においては、物体検知システムを物体検知システムに適用した場合の例について説明したが、例えば、建物の自動ドアシステムなどドアの管理を行うシステムであれば、いずれのシステムに適用してもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

１ 列車
２ プラットホーム
３ ホームドア装置
４ 仕切り壁
５ 車両ドア
６ ホームドア
７ 距離画像センサ
８ 検知部
９ 報知手段
１０ 二次元スキャナ
１１ 固定部
１３ 第２可動部
１５ 第１可動部
２０ 制御部
２１ レーザコントローラ
２２ スキャナドライバ
２４ レーザ投光部
２５ レーザ素子
２６ レーザドライバ
２８ 投光光学装置
２９ 発光モニタ
３０ レーザ受光部
３１ 受光素子
３２ 受光光学装置
３４ 測距計測部

Claims (6)

1. 駅に停車する車両のドアとプラットホームに設置されたホームドアとの間に設定される検知領域における物体の有無を検知する検知部を備え、
   前記検知部は、前記停車する車両のドア付近に設定された特定検知領域と乗客の混雑状態とに応じて、又は、前記ホームドア付近に設定された特定検知領域と前記ホームドアの開閉状態とに応じて、前記特定検知領域における物体の検知結果を利用するか否かを選択可能としたことを特徴とする物体検知システム。
2. 前記特定検知領域は、前記停車する車両のドア付近に設定され、前記検知部は、混雑時に、前記特定検知領域における物体の検知結果を利用しないことを特徴とする請求項１に記載の物体検知システム。
3. 前記特定検知領域は、前記ホームドア付近に設定され、前記検知部は、前記ホームドアが閉時に、前記特定検知領域における物体の検知結果を利用することを特徴とする請求項１に記載の物体検知システム。
4. 前記検知部が、前記ホームドアが閉時に前記特定検知領域における物体を検知した場合、外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の物体検知システム。
5. 前記検知領域における各画素の距離値を検知する距離画像センサを備え、
   前記検知部は、前記距離画像センサから出力される各画素の距離値に基づいて前記検知領域および前記特定検知領域における物体の有無を検知することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の物体検知システム。
6. 前記距離画像センサは、前記検知領域および前記特定検知領域に光を走査させるスキャナを備えていることを特徴とする請求項５に記載の物体検知システム。

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