JP6812997B2 - 検出装置及び検出方法 - Google Patents
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Description
本開示に係る検出装置が適用可能な一例について、図1を用いて説明する。図1は、本開示に係る検出装置100の適用例を説明するための図である。
以下、検出装置100の構成例としての実施形態を説明する。
実施形態1に係る検出装置100の構成と動作を以下に説明する。
本実施形態に係る検出装置100の構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、検出装置100の構成を例示するブロック図である。図3は、センサ10による走査を説明するための図である。
以上のように構成される検出装置100の動作について、以下説明する。
図4Aは、センサ10から近い位置の道路1上に障害物2があるときの距離画像V1の一例を示している。図4Aに示す障害物2の垂直方向Yの大きさは、1画素の垂直画角に対応する長さdyを越える。画素P1に対応する範囲において、障害物2はその高さ分だけ、道路1よりもセンサ10の近くに位置する。障害物2の材質や向きにもよるが、例えば、障害物2が有る画素P1について測定される光の飛行時間は、障害物2が無い画素P2について測定される光の飛行時間よりも短い。この場合、画素P1における光の飛行時間を計測することで、障害物2までの距離を算出することができる。これにより、距離画像V1において障害物2が表れる。
距離画像生成部21の受光波形生成部21aと距離算出部21bの動作について説明する。図9は、距離画像生成部21の動作を例示するフローチャートである。距離画像生成部21は、投光部11に所定の投光タイミングで光を投光させる(S101)。受光波形生成部21aは、受光部12から受光量に応じた受光信号を取得する(S102)。受光波形生成部21aは、投光タイミングと受光信号とに基づいて、光を投光してからの経過時間に基づく受光量を示す受光波形のデータを生成する(S103)。距離算出部21bは、受光波形に基づいて、光の飛行時間に対応する距離を算出する(S104)。例えば、距離算出部21bは、受光量が最も多い時間に基づいて距離を算出する。ステップS103の受光波形の生成と、ステップS104の距離の算出は画素毎に行う。距離画像生成部21は、1列分の画素の距離の算出が完了したか否かを判断し(S105)、未だであれば受光波形の生成と距離の算出を繰り返す。1列分の画素の距離の算出が完了すると、距離画像生成部21は、走査部13を制御して、投光領域R11を走査方向である水平方向Xにシフトさせて(S106)、ステップS101に戻る。1フレーム分の距離が算出されると、距離画像生成部21は算出した画素毎の距離に基づいて、1フレーム分の距離画像(フレーム画像)を生成する。
図10〜図12Bを参照して、障害物検出部22の波形解析部22aと障害物判定部22bの動作について説明する。図10は、波形解析部22aの動作を例示するフローチャートである。図11は、障害物判定部22bの動作を例示するフローチャートである。図12Aは、隣の画素に対して閾値以上の差分が生じた画素の一例をハッチングにより模式的に示している。図12Bは、差分が生じた画素P12,P16に基づいて特定された障害物3の領域をハッチングにより模式的に示している。
本実施形態に係る検出装置100は、投光部11と、受光部12と、走査部13とを備える。投光部11は、光を投光する。受光部12は、所定角度領域から入射する光を受光する。制御部20は、所定角度領域における投光してからの経過時間に応じた受光量を示す受光波形に基づいて、光の飛行時間に対応する距離を算出する。また、制御部20は、受光波形の歪みに基づいて所定角度領域内の高低差の有無を検出する。受光部12は、複数の画素に対応した複数の所定角度領域から入射する光を別々に受光する。所定角度領域は1画素分の垂直画角θに対応する範囲である。制御部20は、画素毎の受光波形に基づいて、画素毎に距離を算出する。制御部20は、受光波形の歪みに基づいて、画素毎に高低差の有無を検出する。本実施形態において、受光波形の歪みは、水平方向に隣接する画素の受光波形の差分である。
隣接画素の受光波形の差分を算出することに代えて、異なる2つのフレーム画像内において同一位置にある画素の受光波形の差分を算出してもよい。例えば、1つ前のフレーム画像と現フレーム画像とにおいて同一位置(座標)にある画素の受光波形の差分を算出してもよい。例えば、道路であれば、異なるフレーム画像内であっても同じ位置の画素であれば同じような形状の受光波形となる。よって、異なるフレーム画像内の画素の受光波形を比較することで、受光波形の差分から障害物の有無を検出することができる。
実施形態1では、受光波形の差分を閾値と比較することによって、境界部か否かを判定した。実施形態2では、機械学習を利用して、受光波形の差分が境界部を示しているか否かを判定する。本実施形態では、例えば、深層学習を利用する。
なお、受光波形の差分をニューラルネットワークに学習させることに代えて、例えば、障害物を含む画素の受光波形と路面の画素の受光波形とを使用した学習によって、図13に示すようなニューラルネットワークで構成される障害物判定ネットワークを構築してもよい。この場合、例えば、ステップS201で取得した画素毎の受光波形を1画素分ずつ障害物判定ネットワーク(ニューラルネットワーク)に入力することによって、画素毎に障害物か否かの判定結果を取得できる。障害物検出部22は、例えば、障害物であると判定された画素の座標に基づいて、障害物の位置又は方位を示す情報を車両駆動装置210に出力してもよい。このように、制御部20は、障害物と路面などのような高低差の有無を学習したニューラルネットワークを使用して、画素毎に高低差の有無を検出してもよい。
実施形態1及び実施形態2では、障害物検出部22が受光波形の歪みに基づいて、画素内に障害物が含まれるか否かを判定した。実施形態3では、受光波形の歪みに加えて、距離値を利用して、障害物か否かを判定する。
上記実施形態では、水平方向Xに走査する例について説明したが、走査部13は垂直方向Yにおいて投光する方向を変化させる機構等を備え、垂直方向Yに走査してもよい。また、上記実施形態では、走査部13を備える例について説明したが、走査部13は、適宜、省略されてもよい。例えば、投光部11の光源素子と受光部12の受光素子とが2次元アレイ状に配置される場合、走査部13を用いずに、実施形態1と同様の測距を実行することができる。
以上のように、本開示の各種実施形態について説明したが、本開示は上記の内容に限定されるものではなく、技術的思想が実質的に同一の範囲内で種々の変更を行うことができる。以下、本開示に係る各種態様を付記する。
11 投光部
12 受光部
13 走査部
20 制御部
21 距離画像生成部
21a 受光波形生成部
21b 距離算出部
22 障害物検出部
22a 波形解析部
22b 障害物判定部
30 記憶部
100 検出装置
200 車両
210 車両駆動装置
Claims (7)
- 光を投光する投光部と、
所定角度領域から入射する光を受光する受光部と、
前記所定角度領域における投光してからの経過時間に応じた受光量を示す受光波形に基づいて、光の飛行時間に対応する距離を算出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記受光波形の歪みに基づいて前記所定角度領域内の高低差の有無を検出し、
前記受光部は、複数の画素に対応した複数の所定角度領域から入射する光を別々に受光し、
前記制御部は、画素毎の受光波形に基づいて、画素毎に前記距離を算出し、
前記制御部は、前記受光波形の歪みに基づいて、画素毎に高低差の有無を検出し、
前記受光波形の歪みは、水平方向に隣接する画素の前記受光波形の差分である、
検出装置。 - 前記制御部は、高低差の有無を学習したニューラルネットワークを使用して、前記画素毎に高低差の有無を検出する、請求項1に記載の検出装置。
- 前記制御部は、前記受光波形の歪みと前記距離とに基づいて、前記画素毎に高低差の有無を検出する、
請求項1に記載の検出装置。 - 光を投光する投光部と、
所定角度領域から入射する光を受光する受光部と、
前記所定角度領域における投光してからの経過時間に応じた受光量を示す受光波形に基づいて、光の飛行時間に対応する距離を算出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記受光波形の歪みに基づいて前記所定角度領域内の高低差の有無を検出し、
前記受光部は、複数の画素に対応した複数の所定角度領域から入射する光を別々に受光し、
前記制御部は、画素毎の受光波形に基づいて、画素毎に前記距離を算出し、
前記制御部は、前記受光波形の歪みに基づいて、画素毎に高低差の有無を検出し、
前記制御部は、前記複数の画素を含むフレーム画像を前記画素毎の前記距離に応じて生成し、
前記受光波形の歪みは、異なる2つのフレーム画像において同一位置にある画素の前記受光波形の差分である、
検出装置。 - 前記検出装置は車両に搭載され、
前記高低差の有無は道路上の段差又は障害物の有無である、
請求項1に記載の検出装置。 - 投光部により光を投光するステップと、
所定角度領域から入射する光を受光部で受光するステップと、
制御部により、前記所定角度領域における投光してからの経過時間に応じた受光量を示す受光波形に基づいて、光の飛行時間に対応する距離を算出するステップと、
前記制御部により、前記受光波形の歪みに基づいて前記所定角度領域内の高低差の有無を検出するステップと、を含み、
前記受光するステップにおいて、前記受光部は、複数の画素に対応した複数の所定角度領域から入射する光を別々に受光し、
前記算出するステップにおいて、前記制御部は、画素毎の受光波形に基づいて、画素毎に前記距離を算出し、
前記検出するステップにおいて、前記制御部は、前記受光波形の歪みとして、水平方向に隣接する画素の前記受光波形の差分に基づいて、画素毎に高低差の有無を検出する、
検出方法。 - 投光部により光を投光するステップと、
所定角度領域から入射する光を受光部で受光するステップと、
制御部により、前記所定角度領域における投光してからの経過時間に応じた受光量を示す受光波形に基づいて、光の飛行時間に対応する距離を算出するステップと、
前記制御部により、前記受光波形の歪みに基づいて前記所定角度領域内の高低差の有無を検出するステップと、を含み、
前記受光するステップにおいて、前記受光部は、複数の画素に対応した複数の所定角度領域から入射する光を別々に受光し、
前記算出するステップにおいて、前記制御部は、画素毎の受光波形に基づいて、画素毎に前記距離を算出して、前記複数の画素を含むフレーム画像を前記画素毎の前記距離に応じて生成し、
前記検出するステップにおいて、前記制御部は、前記受光波形の歪みとして、異なる2つのフレーム画像において同一位置にある画素の前記受光波形の差分に基づいて、画素毎に高低差の有無を検出する、
検出方法。
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