JP6782589B2

JP6782589B2 - 移動体の認識装置及び認識方法

Info

Publication number: JP6782589B2
Application number: JP2016173954A
Authority: JP
Inventors: 良夫香月; 肇坂野
Original assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2036-09-06
Also published as: JP2018040643A

Description

本発明は、移動体の認識装置及び認識方法に関する。

測域センサは、周囲の形状を、センサからの距離として計測するセンサであり、レーザレーダやＴｏＦカメラ、ＦｌｕｓｈＬｉＤＡＲなどがある。
特許文献１には、レーザレーダを用いて自車両に対する他車両などの移動体を認識する移動物検出装置が記載されている。特許文献１に記載の移動物検出装置では、レーザレーダにより観測された観測点のうち、距離が所定値以下に接近している複数の観測点を連結体としてグループ化する。そして、移動物検出装置は、そのグループ化された連結体の大きさや位置が時間変化する場合には、その連結体が移動体であるとして認識する。換言すれば、グループ化された連結体の大きさや位置が時間変化しない場合には、その連結体は静止している物体（以下、「静止体」という。）として認識されることになる。

特許第４５６１３４６号公報

ところで、上記静止体が複数設置されている場合において、測域センサとして例えばレーザレーダが搭載された自車両側から見て、手前の静止体の陰となる領域は、レーザレーダからのレーザ光が到達できない領域となる。そのため、この領域は、レーザレーダにより観測することができない死角領域となる。しかしながら、この死角領域は、自車両の移動（すなわち、手前の静止体に対する自車両の位置）により変化する。そのため、手前の静止体の陰となる領域に他の静止体が存在する場合には、その陰に存在する静止体においてレーザレーダにより観測される範囲、すなわち連結体の大きさは、自車両の移動により変化することになる。したがって、特許文献１に記載の移動物検出装置は、自車両が走行中である場合に、手前の静止体の陰に存在する静止体を移動体として誤認識してしまう場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、静止体を移動体として誤認識することを抑制する移動体の認識装置及び認識方法を提供することである。

本発明の一態様は、測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識装置であって、前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定の範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化するグループ化処理部と、前記グループの形状を抽出する形状抽出部と、前記形状の両端の計測点を特定する計測点特定部と、前記形状の両端の計測点のそれぞれについて、前記計測点を基準とした所定の範囲内に他の計測点が存在するか否を判定する判定部と、前記所定の範囲に他の計測点が存在する場合には、前記基準とした計測点が属するグループを移動体認識の認識対象から除外する移動体認識部と、を備える移動体の認識装置である。

本発明の一態様は、上述の認識装置であって、前記所定の範囲は、前記測域センサから見て、前記基準から手前に所定の距離以上離れており、前記基準から前記測域センサの位置への位置ベクトルの方向差が所定値以下であり、前記測域センサから見て前記基準が属するグループが存在する方向の外側である。

本発明の一態様は、測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識方法であって、前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定の範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化する工程と、前記グループの形状を抽出する工程と、前記形状の両端の計測点を特定する工程と、前記形状の両端の計測点のそれぞれについて、前記計測点を基準とした所定の範囲内に他の計測点が存在するか否を判定する工程と、前記所定の範囲に他の計測点が存在する場合には、前記基準が属するグループを移動体認識の認識対象から除外する工程と、を含む移動体の認識方法である。

以上説明したように、本発明によれば、静止体を移動体として誤認識することを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る認識装置１の概略構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るグループ化処理部３１によりグループ化された計測点を示す図である。本発明の一実施形態に係る輪郭形状抽出部３２により各グループから抽出した輪郭形状を示す図である。本発明の一実施形態に係る認識部３３の移動体の認識方法の流れにつて説明する図である。本発明の一実施形態に係る認識部３３の移動体の認識方法を説明する図である。本発明の一実施形態に係る認識装置１の効果を説明する図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

図１は、本発明の一実施形態に係る認識装置１の概略構成の一例を示す図である。例えば、認識装置１は、車両に搭載され、その搭載された車両（以下、「自車両」という。）１００に対する他車両などの移動体を認識する。

図１に示すように、認識装置１は、測域センサ２２及び信号処理部３を備える。
測域センサ２とは、レーザレーダやＴｏＦカメラ、ＦｌｕｓｈＬｉＤＡＲ等を含む、もしくは、光学的な測域センサであり、レーダや超音波センサは含まれない。
測域センサ２は、例えばレーザレーダの場合、測定範囲に対してレーザ光を水平方向及び垂直方向に走査し、そのレーザ光の反射光から当該測定範囲内における複数の計測点の三次元座標値を取得する。例えば、測域センサ２は、例えば上下左右に面上にスキャンする三次元レーザレーダである場合について説明するが、これに限定されず、線状にスキャンする二次元レーザレーダであってもよい。

信号処理部３は、グループ化処理部３１、輪郭形状抽出部３２及び認識部３３を備える。

グループ化処理部３１は、測域センサ２が計測した複数の計測点のうち、その計測点間の距離が近い計測点を同一のグループとしてグループ化する。図２は、本発明の一実施形態に係るグループ化処理部３１によりグループ化された計測点を示す図である。図２に示すように、例えば、グループ化処理部３１は、測域センサ２が計測した複数の計測点のうち、その計測点間の距離が所定範囲（第１の範囲）内である計測点を同一のグループとしてグループ化する。ここで、グループ化処理部３１は、その計測点間の距離が第１の範囲である各計測点をつなぎ合わせることで、グループを生成する。

輪郭形状抽出部３２は、グループ化処理部３１で生成されたグループに対して、俯瞰視点での平面図で見た場合の二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する。図３は、本発明の一実施形態に係る輪郭形状抽出部３２により各グループから抽出した輪郭形状を示す図である。図３に示すように、輪郭形状抽出部３２は、各グループを構成する計測点の集合（図２）から、外側の計測点だけを取り出して二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する。

以下に、本発明の一実施形態に係る認識部３３の構成概略の一例について、説明する。
認識部３３は、輪郭形状抽出部３２により抽出された二次元の輪郭形状に基づいて、移動体を認識する。

図１に戻り、認識部３３は、計測点特定部３４、静止体判定部（判定部）３５及び移動体認識部３６を備える。
計測点特定部３４は、輪郭形状抽出部３２により抽出された二次元の輪郭形状において、両端の計測点をグループ毎に特定する。

静止体判定部３５は、グループ毎に特定された計測点のそれぞれについて、計測点を基準とした所定の範囲内に他の計測点が存在するか否を判定する。この所定の範囲とは、例えば、基準の計測点から、測域センサ２側（手前）に所定の距離以上離れており、且つその基準から測域センサ２への位置ベクトルの方向差が所定値以下となる範囲である。

移動体認識部３６は、輪郭形状抽出部３２により抽出された二次元の輪郭形状の大きさや位置が変化した場合には、その変化した輪郭形状のグループを、移動体として認識する。ただし、移動体認識部３６は、上記所定の範囲に存在すると判定された場合において、その変化した輪郭形状を有するグループが、基準が属するグループである場合には、当該グループを移動体認識の認識対象から除外する。すなわち、所定の範囲に存在すると判定された計測点が属するグループの陰に、基準となる計測点のグループが存在すると判定される。したがって、移動体認識部３６は、基準となる計測点が属するグループの輪郭形状が変化した場合には、そのグループを移動体ではなく、静止体と認識する。これにより、認識装置１は、自車両が走行中である場合において、手前の静止体の陰にある静止体を移動体として誤認識することを抑制する。

以下に、本発明の一実施形態に係る認識部３３の移動体の認識方法について、図４及び図５を用いて具体的に説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る認識部３３の移動体の認識方法の流れにつて説明する図である。また、図５は、本発明の一実施形態に係る認識部３３の移動体の認識方法を説明する図である。

まず、グループ化処理部３１は、測域センサ２が計測した複数の計測点の三次元座標値から、安定して認識可能な高さを有する計測点を高障害部として抽出する（ステップＳ１０１）。この安定して認識可能な高さを有する計測点とは、高さ方向の値が予め設定された値以上である計測点である。ただし、この処理は本発明において必須ではなく、例えば、測域センサ２が２次元のレーザレーダである場合には、省略可能である。

グループ化処理部３１は、高障害部の計測点のうち、その計測点間の距離が所定範囲内である計測点をつなぎ合わせることで、グループを生成する（ステップＳ１０２）。例えば、図５に示すように、グループ化処理部３１は、高障害部の計測点のうち、その計測点間の距離が所定範囲内である計測点をつなぎ合わせることで、グループ４からグループ６を生成する。

輪郭形状抽出部３２は、グループ化処理部３１で生成された各グループの外側の計測点だけを取り出すことで二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する（ステップＳ１０３）。例えば、図５に示すように、輪郭形状抽出部３２は、グループ４から輪郭形状４１を抽出する。また、輪郭形状抽出部３２は、グループ５から輪郭形状５１を抽出する。また、輪郭形状抽出部３２は、グループ６から輪郭形状６１を抽出する。

計測点特定部３４は、輪郭形状抽出部３２により抽出された二次元の輪郭形状において、両端の計測点を特定する（ステップＳ１０４）。例えば、計測点特定部３４は、グループ４において、輪郭形状４１の両端の計測点である計測点４２及び計測点４３を特定する。また、計測点特定部３４は、グループ５において、輪郭形状５１の両端の計測点である計測点５２及び計測点５３を特定する。また、計測点特定部３４は、グループ６において、輪郭形状６１の両端の計測点である計測点６２及び計測点６３を特定する。

静止体判定部３５は、計測点特定部３４により特定された両端点（両端の計測点）のそれぞれについて、その端点を基準とした所定の範囲内に他の計測点が存在するか否を判定する（ステップＳ１０５）。静止体判定部３５は、所定の範囲内に他の計測点が存在すると判定した場合には、基準である端点が属するグループを、移動体認識の除外対象グループとする。

例えば、静止体判定部３５は、上記所定の範囲内として、以下に示す（１）〜（３）の条件を満たす範囲に他の計測点が存在するか否を判定する。例えば、静止体判定部３５は、測域センサ２の位置を位置０とした場合に、（１）位置０から判定対象のグループの端点への位置ベクトル（以下、「判定対象ベクトル」という。）と、位置０から判定対象ではないグループの計測点への位置ベクトルと（以下、「非判定対象ベクトル」という。）を比較し、判定対象のグループの端点から所定の距離Ｌ_ｔｈ以上手前に、判定対象ではないグループの計測点があること（２）判定対象ベクトルと非判定対象ベクトルとの方向差が所定値以下であること（３）測域センサ２から見て判定対象であるグループが存在する方向の外側であること、の３つの条件を満たす計測点が存在するか否かを判定する。（３）の条件を換言すれば、測域センサ２の位置０と判定対象であるグループの両端の計測点とで形成される三角形の範囲外である。ここで、判定対象のグループとは、移動体認識の除外対象グループであるか否かを判定するグループである。また、判定対象ではないグループの計測点は、判定対象のグループに属さなければよく、例えば、別のグループに属している計測点でもよいし、どのグループに属さない計測点でもよい。すなわち、判定対象ではないグループの計測点とは、判定対象のグループに属さない計測点すべてである。
図５に示す例では、例えば、静止体判定部３５は、基準を計測点６２として、位置０から計測点４３への位置ベクトルＵ_４３と、位置０から計測点６２への位置ベクトルＵ_６２とを比較することで、計測点６２の手前に計測点４３が存在すると判定する。
また、静止体判定部３５は、基準を計測点６３として、位置０から計測点６３への位置ベクトルＵ_６３と、位置０から計測点５２への位置ベクトルＵ_５２とを比較することで、計測点６３の手前に計測点５２が存在すると判定する。

図５において、静止体判定部３５は、位置ベクトルＵ_６２と、位置ベクトルＵ_４３との方向差θ_１が所定値以下であるか否かを判定する。本実施形態では、静止体判定部３５は、位置ベクトルＵ_６２と、位置ベクトルＵ_４３との方向差θ_１が所定値以下であると判定する。この所定値とは、位置０に対して計測点４３と計測点６２とが互いに略同一の方向に存在しているか否かを判定する値である。すなわち、位置ベクトルＵ_４３の方向と位置ベクトルＵ_６２の方向との方向差が所定値以下である場合には、位置０から見て計測点４３及び計測点６２が略同一の方向に存在しているとする。なお、この方向差は、ベクトル間の方向差でも、ベクトルをヨー角、ピッチ角にわけ、ヨーの差とピッチ角の差それぞれで計算してもよい。

また、図５において、静止体判定部３５は、グループ６における輪郭形状６１の両端点の計測点６２，６３及び位置０とからなる三角形の範囲外に、計測点４３が存在すると判定する。
したがって、静止体判定部３５は、計測点６２と計測点６３とが属するグループ６が他のグループ４の陰に存在すると判定する。したがって、グループ６は、移動体認識の除外対象グループとなる。なお、輪郭形状４１や輪郭形状５１は、直線である必要はなく、輪郭形状の計測点であればよい。

移動体認識部３６は、輪郭形状抽出部３２により抽出された二次元の輪郭形状の大きさが変化したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。移動体認識部３６は、輪郭形状抽出部３２により抽出された二次元の輪郭形状の大きさが変化したと判定した場合には、その大きさが変化した輪郭形状を有するグループを移動体として認識する（ステップＳ１０７）。移動体認識部３６は、移動体として認識したグループが、ステップＳ１０６において判定された、移動体認識の除外対象グループであるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。移動体認識部３６は、移動体として認識したグループが、移動体認識の除外対象グループである場合には、移動体として認識されたグループを、移動体認識の認識対象から除外する（ステップＳ１０９）。すなわち、移動体認識部３６は、移動体として認識したグループが、移動体認識の除外対象グループである場合には、移動体として認識しない。

ここで、図５に示す例では、自車両が＋Ｘ方向に走行しているため、移動体認識部３６は、輪郭形状６１の大きさの変化により、グループ６が自車両の走行方向とは逆方向に移動する移動体として認識されることになる。したがって、移動体認識部３６は、移動体認識の除外対象グループとして判定されたグループ６が、自車両の走行方向とは逆方向に移動する移動体として認識された場合において、グループ６を移動体から除外してもよい。

上述したように、本実施形態における移動体の認識装置１は、グループ毎に特定された計測点のそれぞれについて、その計測点を基準とした所定の範囲内に他の計測点が存在するか否を判定する。そして、認識装置１は、その所定の範囲に他の前記計測点が存在する場合には、当該計測点が属するグループを移動体認識の認識対象から除外する。例えば、認識装置１は、図６に示すように、自車両が走行することで、グループ４やグループ５の陰に存在すると判定されたグループ６が自車両と逆方向の移動体として認識された場合に、そのグループ６を移動体から除外する。これにより、手前の静止体（グループ４やグループ５）の陰になった静止体（グループ６）を移動体として誤認識することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、認識装置１を車両に搭載する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、認識装置１を移動ロボットに搭載してもよい。これにより、その移動ロボットが事前に与えられた経路に沿って自動で走行する場合において、認識装置１は、移動ロボットの周囲の移動体を確実に認識することができる。そのため、移動ロボットは、認識装置１の認識結果を用いることで、周囲の移動物を自動で回避することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１認識装置
２測域センサ
３信号処理部
３１グループ化処理部
３２輪郭形状抽出部
３３認識部
３４計測点特定部
３５静止体判定部（判定部）
３６移動体認識部

Claims

測域センサを用いて移動体を認識する前記移動体の認識装置であって、
前記測域センサが計測した複数の計測点のうち、前記計測点間の距離が所定の範囲内である計測点を同一のグループとしてグループ化するグループ化処理部と、
前記グループの形状を抽出する形状抽出部と、
前記形状の両端の計測点を特定する計測点特定部と、
前記形状の両端の計測点のそれぞれについて、前記計測点を基準とした所定の範囲内に他の計測点が存在するか否を判定する判定部と、
前記所定の範囲に他の計測点が存在する場合には、前記基準とした計測点が属するグループを移動体認識の除外グループと認定した後に、前記形状抽出部が抽出した形状の大きさが変化したグループを前記移動体として認識する移動体認識部とを備え、
該移動体認識部は、前記移動体として認識したグループが前記除外グループに該当する場合には、前記移動体から除外する移動体の認識装置。
前記所定の範囲は、前記測域センサから見て、前記基準から手前に所定の距離以上離れており、前記基準から前記測域センサの位置への位置ベクトルの方向差が所定値以下であり、前記測域センサから見て前記基準が属するグループが存在する方向の外側である請求項１に記載の移動体の認識装置。