JP6598064B2 - 物体検出装置、物体検出システム、及び物体検出方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載された飛来飛行物体監視装置では、音検出部として指向性マイクが用いられる。この飛行物体監視装置は、1つの指向性マイクが旋回されたり、複数の指向性マイクが監視領域をカバーする各方向に向けて設置されたりすることで、各方向の音を検出する。
[構成等]
図1は、第1の実施形態における物体検出システム5の概略構成を示す模式図である。物体検出システム5は、移動物体dnを検出する。移動物体dnは、検出対象物(対象物)の一例である。移動物体dnとして、例えば、ドローン、ラジコンヘリコプタ、無人偵察機が挙げられる。
(参考特許文献1:特開2014−143678号公報、参考特許文献2:特開2015−029241号公報)
次に、物体検出システム5による移動物体dnの検出動作について説明する。
第1動作例では、音源検出装置30は、指向範囲BF1を考慮して移動物体dnを検出する。つまり、指向性処理部33が、監視エリア8でマイクアレイMAによって収音された音響データに対し、指向範囲BF1に向けてビームフォーミングする。また、移動物体dnが存在する第1の指向範囲dr1内において、マイクアレイMAによって収音された音響データに対し、指向方向BF2に向けてビームフォーミングする。
第2動作例では、音源検出装置30は、監視エリア8において、指向範囲BF1を考慮せず、指向方向BF2を順に走査して移動物体dnを検出する。
このように、第1の実施形態の物体検出システム5は、音源検出装置30を備える。音源検出装置30は、無指向性の複数のマイクロホンM1〜M8を含むマイクアレイMA(マイクロホンアレイ)と、マイクアレイMAにより収音された第1の音響データを処理するプロセッサ26と、を備える。プロセッサ26は、第1の音響データに基づいて、指向方向BF2(指向性の方向)を順次変更して、任意の指向方向BF2に指向性を有する複数の第2の音響データを生成し、第2の音響データの音圧レベル及び周波数成分を解析する。プロセッサ26は、任意の指向方向BF2のうちの第1の指向方向dr2に指向性を有する第2の音響データの周波数成分に含まれる特定周波数の音圧レベルが所定値th2以上である場合、第1の指向方向dr2に移動物体dnが存在すると判定する。音源検出装置30は、物体検出装置の一例である。移動物体dnは、物体の一例である。
図10は、第1の実施形態の変形例における物体検出システム5Aの構成を示すブロック図である。物体検出システム5Aは、物体検出システム5と比較すると、音源検出装置30の代わりに音源検出装置30Aを備える。音源検出装置30Aは、音源検出装置30と比較すると、新たに音源方向検出部39を有する。
第2の実施形態では、移動物体dnまでの距離を測定する測距装置が搭載された場合を示す。
図12は、第2の実施形態における物体検出システム5Bの概略構成を示す模式図である。物体検出システム5Bにおいて、第1の実施形態の物体検出システム5,5Aと同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
音速C=331.5+0.6T ・・・(式2)
次に、物体検出システム5Bの動作例について説明する。
このように、測距装置60は、PTユニット65の駆動により測距方向を変更し、マイクアレイMAを基点として第1の指向方向dr2に存在する移動物体dnまでの距離を検出してもよい。測距装置60は、距離の検出結果を制御ボックス10へ送信してもよい。制御ボックス10は、検出された距離が警戒距離以内である場合、移動物体dnが警戒エリアに存在すると判定してもよい。PTユニット65は、アクチュエータの一例である。
第3の実施形態では、測距装置60の他、PTZカメラが搭載された場合を示す。
図17は第3の実施形態における物体検出システム5Cの概略構成を示す模式図である。物体検出システム5Cにおいて、第1,第2の実施形態の物体検出システム5、5A,5Bと同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
次に、物体検出システム5Cの動作例について説明する。
このように、PTZカメラ70は、PTZ制御ユニット75の駆動により撮像方向を変更して、第1の指向方向dr2に存在する移動物体dnを撮像してもよい。また、制御ボックス10は、PTZカメラ70により撮像されたPTZ画像GZ2における移動物体dnの領域の大きさと、マイクアレイMAから移動物体dnまでの距離と、に基づいて、移動物体dnの大きさを推定してもよい。移動物体dnの大きさが所定の大きさに含まれる場合、移動物体dnが検出対象物であると判定してもよい。PTZ制御ユニット75は、アクチュエータの一例である。
第4の実施形態では、第3の実施形態と同様にPTZカメラ70が搭載され、測距装置60が省かれた物体検出システムを示す。
図21は、第4の実施形態における物体検出システム5Dの概略構成を示す模式図である。物体検出システム5Dにおいて、第1〜第3の実施形態の物体検出システム5,5A,5B,5Cと同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
次に、物体検出システム5Dの動作例について説明する。
このように、移動物体dnが検出されると、物体検出システム5Bは、PTZカメラ70で撮像される画像に、移動物体dnを大きく映し出すことができる。そのため、ユーザは、移動物体dnの特徴を容易に視認できる。
第5の実施形態では、複数台(例えば2台)の音源検出装置を備える物体検出システムを示す。
図24は、第5の実施形態における物体検出システム5Eの概略構成を示す模式図である。物体検出システム5Eにおいて、第1〜第4の実施形態の物体検出システム5,5A,5B,5C,5Dと同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
l2 = L× sinβ / sinα ・・・(式4)
次に、物体検出システム5Eの動作例について説明する。
このように、物体検出システム5Eは、マイクアレイMA1を用いて移動物体dnを検出する音源検出装置30Bと、マイクアレイMA2を用いて移動物体dnを検出する音源検出装置30Cと、を備えてもよい。制御ボックス10Aは、音源検出装置30Bにより検出された移動物体dnが存在する指向方向と、音源検出装置30Cにより検出された移動物体dnが存在する指向方向と、音源検出装置30B,30C間の距離Lと、に基づいて、音源検出装置30B又は音源検出装置30Cから移動物体dnまでの距離l1,l2を導出してもよい。システム制御部40は、導出された距離l1,l2が警戒距離lm以内である場合、移動物体dnが警戒エリアに存在すると判定してもよい。音源検出装置30B,30Cは、物体検出装置の一例である。
以上のように、本開示における技術の例示として、第1〜第5の実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。また、各実施形態を組み合わせてもよい。
8 監視エリア
10,10A 制御ボックス
21,72 イメージセンサ
22,73 撮像信号処理部
23,74 カメラ制御部
25,26,26B,26C,45,68,77 プロセッサ
30,30A,30B,30C 音源検出装置
31 A/D変換器
32 バッファメモリ
32A,46 メモリ
33 指向性処理部
34 周波数分析部
35 対象物検出部
36 検出結果判定部
37 走査制御部
38 検出方向制御部
39 音源方向検出部
40 システム制御部
50 モニタ
55 無線通信部
60 測距装置
61 超音波センサ
62 超音波スピーカ
63 受信回路
64 パルス送信回路
65 PTユニット
66 距離検出部
67 測距制御部
70 PTZカメラ
71 ズームレンズ
72 イメージセンサ
73 撮像信号処理部
74 カメラ制御部
75 PTZ制御ユニット
90 監視装置
91 ディスプレイ
92 無線通信装置
BF1,dr1 指向範囲
BF2,dr2 指向方向
Bl ビル
CA 全方位カメラ
dn 移動物体
GZ1 全方位画像
GZ2 PTZ画像
GZL 拡大画像
Lg 縦
MA,MA1,MA2 マイクアレイ
M1〜M8 マイクロホン
sp1 音源方向画像
Wd 幅
Claims (10)
- 無指向性の複数のマイクロホンを含むマイクロホンアレイと、
前記マイクロホンアレイにより収音された第1の音響データを処理するプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
前記第1の音響データに基づいて、指向性の方向を順次変更して、任意の方向に指向性を有する複数の第2の音響データを生成し、
前記第2の音響データの音圧レベル及び周波数成分を解析し、
前記任意の方向のうちの第1の方向に指向性を有する前記第2の音響データの周波数成分に含まれる特定周波数の音圧レベルが第1の所定値以上である場合、前記第1の方向に物体が存在すると判定し、
前記特定周波数での音圧レベルの時間変化に基づいて、前記物体の接近を検出し、
前記物体の接近が検出され、前記特定周波数の音圧レベルが前記第1の所定値よりも大きい第2の所定値以上である場合、前記物体が所定のエリアに存在すると判定する、物体検出装置。 - 請求項1に記載の物体検出装置であって、
前記プロセッサは、
前記第1の音響データに基づいて、指向性の方向範囲を順次変更して、任意の方向範囲に指向性を有する複数の第3の音響データを生成し、
前記任意の方向範囲のうちの第1の方向範囲に指向性を有する前記第3の音響データの周波数成分に含まれる前記特定周波数の音圧レベルが第3の所定値以上である場合、前記第1の音響データに基づいて、指向性の方向を順次変更して、前記第1の方向範囲に含まれる任意の方向に指向性を有する複数の前記第2の音響データを生成し、
前記任意の方向のうちの前記第1の方向に指向性を有する前記第2の音響データの周波数成分に含まれる前記特定周波数の音圧レベルが前記第1の所定値以上である場合、前記第1の方向に物体が存在すると判定する、物体検出装置。 - 請求項1に記載の物体検出装置であって、
前記プロセッサは、
白色化相互相関法に従って、任意の方向範囲のうちの第1の方向範囲に物体が存在すると判定し、
前記第1の方向範囲に含まれる任意の方向に指向性を有する複数の前記第2の音響データを生成し、
前記任意の方向のうちの前記第1の方向に指向性を有する前記第2の音響データの周波数成分に含まれる前記特定周波数の音圧レベルが前記第1の所定値以上である場合、前記第1の方向に物体が存在すると判定する、物体検出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の物体検出装置であって、
前記プロセッサは、前記第1の方向に指向性を有する前記第2の音響データの音圧レベル及び周波数成分が所定のパターンに近似する場合、前記第1の方向に物体が存在すると判定する、物体検出装置。 - 物体検出装置、第1のカメラ、制御装置、及びモニタを備える物体検出システムであって、
前記物体検出装置は、
無指向性の複数のマイクロホンを含むマイクロホンアレイにより音響を収音し、
前記マイクロホンアレイにより収音された第1の音響データに基づいて、指向性の方向を順次変更して、任意の方向に指向性を有する複数の第2の音響データを生成し、
前記第2の音響データの音圧レベル及び周波数成分を解析し、
前記任意の方向のうちの第1の方向に指向性を有する前記第2の音響データの周波数成分に含まれる特定周波数の音圧レベルが第1の所定値以上である場合、前記第1の方向に物体が存在すると判定し、
前記特定周波数での音圧レベルの時間変化に基づいて、前記物体の接近を検出し、
前記物体の接近が検出され、前記特定周波数の音圧レベルが前記第1の所定値よりも大きい第2の所定値以上である場合、前記物体が所定のエリアに存在すると判定し、
前記物体の存在の判定結果を前記制御装置へ送信し、
前記第1のカメラは、全方位の画角を有する画像を撮像し、
前記モニタは、前記制御装置の制御により、前記第1のカメラにより撮像された画像データに、前記第1の方向に存在すると判定された物体の位置情報を重畳して表示する、物体検出システム。 - 請求項5に記載の物体検出システムであって、更に、
測距方向を変更可能な第1のアクチュエータを備える測距装置を備え、
前記測距装置は、
前記第1のアクチュエータの駆動により測距方向を変更し、前記マイクロホンアレイから前記第1の方向に存在する物体までの距離を検出し、
前記距離の検出結果を前記制御装置へ送信し、
前記制御装置は、検出された距離が所定距離以内である場合、前記物体が所定のエリアに存在すると判定する、物体検出システム。 - 請求項6に記載の物体検出システムであって、更に、
前記物体検出装置は、
第1の前記マイクロホンアレイを用いて物体を検出する第1の物体検出装置と、
第2の前記マイクロホンアレイを用いて前記物体を検出する第2の物体検出装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記第1の物体検出装置により検出された前記物体が存在する第2の方向と、前記第2の物体検出装置により検出された前記物体が存在する第3の方向と、前記第1の物体検出装置と前記第2の物体検出装置との間の距離と、に基づいて、前記第1の物体検出装置又は前記第2の物体検出装置から前記物体までの距離を導出し、
導出された距離が所定距離以内である場合、前記物体が所定のエリアに存在すると判定する、物体検出システム。 - 請求項6または7に記載の物体検出システムであって、更に、
撮像方向を変更可能な第2のアクチュエータを備える第2のカメラを備え、
前記第2のカメラは、前記第2のアクチュエータの駆動により撮像方向を変更して、前記第1の方向に存在する物体を撮像し、
前記モニタは、前記制御装置の制御により、前記第2のカメラにより撮像された画像を表示する、物体検出システム。 - 請求項8に記載の物体検出システムであって、
前記制御装置は、
前記第2のカメラにより撮像された画像における前記物体の領域の大きさと、前記マイクロホンアレイから前記物体までの距離と、に基づいて、前記物体の大きさを推定し、
前記物体の大きさが所定の大きさの範囲に含まれる場合、前記物体が検出対象物であると判定する、物体検出システム。 - 無指向性の複数のマイクロホンを含むマイクロホンアレイを用いて物体を検出する物体検出方法であって、
前記マイクロホンアレイにより収音された第1の音響データに基づいて、指向性の方向を順次変更して、任意の方向に指向性を有する複数の第2の音響データを生成し、
前記第2の音響データの音圧レベル及び周波数成分を解析し、
前記任意の方向のうちの第1の方向に指向性を有する前記第2の音響データの周波数成分に含まれる特定周波数の音圧レベルが第1の所定値以上である場合、前記第1の方向に物体が存在すると判定し、
前記特定周波数での音圧レベルの時間変化に基づいて、前記物体の接近を検出し、
前記物体の接近が検出され、前記特定周波数の音圧レベルが前記第1の所定値よりも大きい第2の所定値以上である場合、前記物体が所定のエリアに存在すると判定する、物体検出方法。
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