JP6851111B2 - Railroad crossing obstacle detection device - Google Patents
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Description
この発明は、鉄道の踏切内に赤外線などの空中伝搬波を照射して踏切道における人や車両などの踏切通行体(障害物)を検出する踏切障害物検知装置に関し、詳しくは、空中伝搬波を平面掃引しながらその反射波を受信して位置計測を行う平面掃引レーダ方式の踏切障害物検知装置に関し、更に詳しくは、そのような方式で得た測定データに基づく障害物の存否判定をフェールセーフコンピュータにて行う踏切障害物検知装置に関する。 The present invention relates to a railroad crossing obstacle detection device that irradiates an aerial propagating wave such as infrared rays into a railroad crossing to detect a railroad crossing passage (obstacle) such as a person or a vehicle on the railroad crossing. Regarding the level crossing obstacle detection device of the level crossing radar type that receives the reflected wave and measures the position while sweeping the level crossing, more specifically, the presence or absence of obstacles is judged based on the measurement data obtained by such a method. Regarding railroad crossing obstacle detection device performed by safe computer.
平面掃引レーダ方式の踏切障害物検知装置は(例えば特許文献1参照)、線路を横切る踏切道のうち線路の両脇の遮断桿の間に位置する部分の領域やその上方の面領域を障害物検知領域として、その障害物検知領域に向けて空中伝搬波を掃引送信しながら反射波を受信して距離と方向とを計測する平面掃引計測部と、その計測にて得られた測定データに基づいて障害物検知領域における障害物の存否を判定する判定部とを具えている。 The level crossing obstacle detection device of the plane sweep radar type (see, for example, Patent Document 1) covers the area of the railroad crossing crossing the railroad track located between the blocking rods on both sides of the railroad track and the surface area above the railroad crossing. As a detection area, it is based on a plane sweep measurement unit that receives reflected waves while sweeping and transmitting airborne waves toward the obstacle detection area and measures the distance and direction, and the measurement data obtained by the measurement. It is equipped with a determination unit that determines the presence or absence of an obstacle in the obstacle detection area.
そのうち、平面掃引計測部は(例えば特許文献1,2参照)、障害物検知領域に向けて空中伝搬波の送信と反射波の受信とを行う空中伝搬波送受信部と、この空中伝搬波送受信部を通常は所定角度の範囲内で回転運動させる回転機構と、その回転運動を制御するとともに空中伝搬波の送受信の方向計測を行う又は可能にする回転制御部と、空中伝搬波送受信部の送受信信号に基づいて送信位置から反射位置までの距離を計測する信号処理部とを具えている。 Among them, the plane sweep measurement unit (see, for example, Patent Documents 1 and 2) includes an aerial propagating wave transmitter / receiver that transmits an aerial propagating wave and a reflected wave toward an obstacle detection region, and an aerial propagating wave transmitter / receiver. A rotation mechanism that normally rotates within a predetermined angle, a rotation control unit that controls the rotational movement and measures or enables direction measurement of transmission / reception of airborne waves, and transmission / reception signals of the airborne wave transmission / reception unit. It is equipped with a signal processing unit that measures the distance from the transmission position to the reflection position based on.
また、判定部は、測定データに基づく障害物の存否判定というデータ処理および判別処理の内容を定めるソフトウェアを実行する手段としてコンピュータを具備している。そして、ソフトウェア処理では、データの連なりをトレースして物体形状を把握したうえで、その物体形状を記憶形状と照合する等のことで、障害物か否かを判定するのであるが、その処理の実行を担うコンピュータには、踏切障害物検知に必要な信頼性を確保する必要があるため、ハードウェア故障を顕在化しうるフェールセーフコンピュータが採用されている(例えば特許文献3,4参照)。 Further, the determination unit is provided with a computer as a means for executing software for determining the contents of the data processing and the determination processing of determining the presence or absence of an obstacle based on the measurement data. Then, in the software processing, after tracing the sequence of data to grasp the object shape, the object shape is collated with the storage shape to determine whether or not the object is an obstacle. Since it is necessary to ensure the reliability necessary for detecting a crossing obstacle, a fail-safe computer that can manifest a hardware failure is adopted as the computer responsible for execution (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
このような平面掃引レーダ方式の踏切障害物検知装置は、空中伝搬波送受信部が降下時の遮断桿と同程度の高さに設置されるので、それよりずっと高い所に設置されて踏切道を俯瞰する三次元踏切障害物検知装置と比べて、コストを低減しやすい。
また、旧来より使用されてきたビーム式のものと比べると、送受信部が集約可能なので設置個数を削減することができる、分解能が良いので自動車等の大きなものはもとより個々の通行人や車椅子など小さなものまでも検知することができる、といった利点がある。
Since the aerial propagating wave transmitter / receiver is installed at the same height as the blocking rod at the time of descent in such a level crossing obstacle detection device of the plane sweep radar type, it is installed at a much higher place to cross the railroad crossing. Compared to a three-dimensional railroad crossing obstacle detection device that gives a bird's-eye view, it is easier to reduce costs.
In addition, compared to the beam type that has been used for a long time, the number of installations can be reduced because the transmitter / receiver can be integrated, and the resolution is good, so not only large ones such as automobiles but also small ones such as individual passers-by and wheelchairs. It has the advantage of being able to detect even things.
さらに、データ処理および判別処理に際しては、一纏まりの平面掃引が行われる度に、測定データに含まれている測定点データ(距離と方向との組)の連なりをトレースして物体形状を把握するという画像内追跡などにより測定データを障害物候補像毎に組み分けするという画像内でのグルーピング処理が行われるとともに、検出物体の一部でも踏切道の上で遮断桿の間に入っていれば踏切内に障害物が在ると判定されるようになっている(例えば特許文献1参照)。このような障害物候補像に係る画像内のグルーピング処理は、降雪や降雨といった低密度な外乱に係る測定データによる不所望な誤検出を回避しつつ、自動車や通行人といった本来の検出対象を高密度な測定データに基づいて検出するので、検出精度の向上に役立っている。 Further, in the data processing and the discrimination processing, each time a group of plane sweeps is performed, the object shape is grasped by tracing the sequence of measurement point data (pair of distance and direction) included in the measurement data. If the measurement data is grouped for each obstacle candidate image by tracking in the image, the grouping process is performed in the image, and even a part of the detected object is on the railroad crossing between the blocking rods. It is determined that there is an obstacle in the railroad crossing (see, for example, Patent Document 1). The grouping process in the image related to such an obstacle candidate image raises the original detection target such as a car or a passerby while avoiding undesired false detection by measurement data related to low-density disturbance such as snowfall or rainfall. Since the detection is performed based on the density measurement data, it is useful for improving the detection accuracy.
このように、ハードウェアからソフトウェアにまで及ぶ多角的な改良によって踏切障害物検知装置の検出性能が高まっているのであるが、実用性に関しては更なる向上が求められるため、測定データに基づく処理を既述したグルーピング処理にとどめておく訳にはいかない。具体的には、踏切の場合、監視領域(障害物検知領域)に物体が存在したからといって直ちにそれを障害物として警報を発したり列車を停止させたりする訳ではなく、規定時間以上に及ぶ滞留物を的確に検出する一方、早々に踏切を通過してしまう高速の移動体は過剰検出防止のため検出対象から除外する、といった機能も求められる。 In this way, the detection performance of railroad crossing obstacle detection devices has been improved by various improvements ranging from hardware to software, but further improvement is required in terms of practicality, so processing based on measurement data is required. It cannot be limited to the grouping process described above. Specifically, in the case of a railroad crossing, just because an object exists in the monitoring area (obstacle detection area) does not mean that it immediately issues an alarm or stops the train as an obstacle, but exceeds the specified time. A function is also required to accurately detect the accumulated matter, while excluding high-speed moving objects that pass the railroad crossing early from the detection target in order to prevent over-detection.
そして、その求めに応じる手立ての一つとして、障害物候補像に係る複数画像間の経時的なトラッキング処理を導入することが考えられる。このトラッキング処理では、一纏まりの平面掃引の度に障害物候補像に係る画像内のグルーピング処理が行われることを前提として、障害物候補像としてグルーピングされた測定点データ群が、平面掃引とグルーピング処理とが繰り返し施される一連の複数測定データにおいて、どのように変化したのか特にどのように移動したのかという経時的な情報が抽出されるので、上記の機能をソフトウェアにて実現することができる。しかも、グルーピング処理にトラッキング処理を組み合わせることで、グルーピング処理だけではできなかった誤検知の抑制も期待できる。 Then, as one of the means for responding to the request, it is conceivable to introduce a time-dependent tracking process between a plurality of images related to the obstacle candidate image. In this tracking process, on the premise that grouping processing in the image related to the obstacle candidate image is performed every time a group of plane sweeps is performed, the measurement point data group grouped as the obstacle candidate image is subjected to plane sweep and grouping. In a series of multiple measurement data that are repeatedly processed, information on how it has changed, especially how it has moved, is extracted over time, so the above functions can be realized by software. .. Moreover, by combining the grouping process with the tracking process, it can be expected to suppress false positives that could not be achieved by the grouping process alone.
一方、トラッキング処理では、トラッキング消滅時素の導入やトラッキング数の複数化が欠かせない。
それらのうち、トラッキング消滅時素とは、追跡対象になっている障害物候補の測定点データ群が消滅した後に追跡情報等を保持し続ける所定時間のことである。これが必要なのは、例えば追跡中の物体の前を別の物体が通ったり追跡中の物体から反射した空中伝搬波が弱まったりして、追跡が一時的に途絶える場合があるところ、そのような場合でも一時的要因の消滅後には速やかに追跡を再開できるようにするためである。その再開待ち時間として適宜な時間が、トラッキング消滅時素として予め定められ、トラッキング処理中に参照しうる状態でデータ保持される。そして、測定点データ群の消滅後もトラッキング消滅時素の経過までは追跡用データ等(追跡情報)が削除されないで維持される。
On the other hand, in the tracking process, it is indispensable to introduce the element when the tracking disappears and to increase the number of tracking.
Among them, the tracking extinction element is a predetermined time for which the tracking information and the like are retained after the measurement point data group of the obstacle candidate to be tracked disappears. This is necessary even when tracking is temporarily interrupted, for example, when another object passes in front of the object being tracked or the airborne waves reflected from the object being tracked are weakened. This is so that tracking can be resumed promptly after the temporary factor disappears. An appropriate time as the restart waiting time is predetermined as the element when the tracking disappears, and the data is held in a state where it can be referred to during the tracking process. Then, even after the measurement point data group disappears, the tracking data and the like (tracking information) are maintained without being deleted until the progress of the tracking disappearance.
それらのうち、トラッキング数は、同時並行的に経時的な追跡がなされる障害物候補の測定点データ群の個数のことである。
その複数化が重要な理由は、トラッキング数が一個であると、追跡対象になっていた障害物が監視領域(障害物検知領域)を出た直後に別の障害物候補物体が監視領域が入ったような場合に、進入物体の追跡開始が、障害物の進出直後でなく、そのときからトラッキング消滅時素の経過後まで遅れるため、障害物の検出や判定まで遅れてしまい、不都合になるからである。
Among them, the tracking number is the number of measurement point data groups of obstacle candidates that are tracked in parallel over time.
The reason why the pluralization is important is that when the number of tracking is one, another obstacle candidate object enters the monitoring area immediately after the obstacle being tracked leaves the monitoring area (obstacle detection area). In such a case, the start of tracking the approaching object is delayed not immediately after the obstacle advances, but from that time until after the time when the tracking disappears, which delays the detection and determination of the obstacle, which is inconvenient. Is.
また、一物体に係る障害物候補の測定点データ群は、一個に纏まることが理想であるが、物体の表面形状や反射率といった測定変動要因が大きいときなどには、複数に分かれることもあるので、そのようなときにもトラッキング数の複数化が有益である。
さらに、グルーピング処理で排除しきれなかった不所望な要因の影響、例えば、降雪や、対向レーダからの干渉などの空間的外乱要因による不所望な影響についても、その影響の緩和・抑制がトラッキング数の複数化によって進むと期待される。
In addition, it is ideal that the measurement point data group of obstacle candidates related to one object is collected into one, but it may be divided into a plurality of measurement point data groups when the measurement fluctuation factors such as the surface shape and reflectance of the object are large. Therefore, it is useful to have multiple tracking numbers even in such a case.
Furthermore, even for the effects of undesired factors that could not be eliminated by the grouping process, for example, undesired effects due to spatial disturbance factors such as snowfall and interference from oncoming radar, mitigation / suppression of the effects is the tracking number. It is expected to proceed by the pluralization of.
そして、既述した障害物候補像に係る画像内のグルーピング処理に加えて、上述した障害物候補像に係る複数画像間の経時的なトラッキング処理までも、ソフトウェアにて行うには、それを実行するハードウェアに大きな処理能力が必要になる。
しかしながら、既述したように踏切障害物検知装置のハードウェアにはフェールセーフコンピュータが採用されており、フェールセーフコンピュータは、高信頼性の確保が優先されることから、多くの民生機器等に採用されている一般的なコンピュータと比べて、コストパフォーマンスが犠牲になっているので、非力である。
そのため、ソフトウェア処理の負荷を軽くすることが重要な課題となる。
Then, in addition to the grouping process in the image related to the obstacle candidate image described above, the tracking process over time between a plurality of images related to the obstacle candidate image described above is also executed by the software. The hardware required to do so requires a large amount of processing power.
However, as described above, a fail-safe computer is used for the hardware of the railroad crossing obstacle detection device, and since ensuring high reliability is prioritized, the fail-safe computer is used in many consumer devices and the like. It is powerless because it sacrifices cost performance compared to general computers that are used.
Therefore, it is an important issue to reduce the load of software processing.
具体的には、障害物候補像に係る複数画像間の経時的なトラッキング処理では上述のようにトラッキング数が単数にとどまらず複数になることが想定されるが、トラッキング数が多いと処理負担も重くなる傾向が強いので、追跡性能を犠牲にすることなくトラッキング数の増加を抑制することが、第1技術課題となる。
また、トラッキング処理では、カルマンフィルタ等を用いた位置推定や位置予測が多用されているところ、そのような位置推定等では障害物候補の測定点データ群のデータをそのまま用いるのでなく代表点を決めてその点座標に係る推定演算が行われる。
Specifically, in the tracking process between a plurality of images related to an obstacle candidate image over time, it is assumed that the number of tracking is not limited to a single number but a plurality of tracking numbers as described above, but if the number of tracking is large, the processing load is also high. Since it tends to be heavy, it is a first technical issue to suppress an increase in the number of tracking without sacrificing tracking performance.
Further, in the tracking process, position estimation and position prediction using a Kalman filter or the like are frequently used. In such position estimation, the data of the measurement point data group of the obstacle candidate is not used as it is, but a representative point is determined. An estimation calculation related to the point coordinates is performed.
そのため、検出物体の一部でも踏切道の上で遮断桿の間に入っていれば踏切内に障害物が在ると判定する既述の踏切障害物存否判定手法とは相性があまり良くない。
すなわち、測定データ取得に続くグルーピング処理の後のトラッキング処理では代表点を用いて障害物候補の測定点データ群の代表点の位置を算出したにもかかわらず、更に後続の判定処理では、トラッキング処理より先のグルーピング処理で得た障害物候補の測定点データ群に係る複数点のデータに戻って処理を繰り返すので、処理負担が重い。
Therefore, it is not very compatible with the above-mentioned method for determining the presence or absence of an obstacle at a railroad crossing, which determines that there is an obstacle in the railroad crossing if even a part of the detected object is between the blocking rods on the railroad crossing.
That is, although the position of the representative point of the measurement point data group of the obstacle candidate is calculated using the representative point in the tracking process after the grouping process following the measurement data acquisition, the tracking process is further performed in the subsequent determination process. Since the process is repeated by returning to the data of a plurality of points related to the measurement point data group of the obstacle candidate obtained in the earlier grouping process, the processing load is heavy.
かといって、測定データ取得に続けてグルーピング処理とトラッキング処理とを行い、それから複数データの測定点データ群に戻ることなく単に代表点の位置が監視領域(障害物検知領域)の中に入っているか否かを判別するという判断手法では、処理負担は軽減されるが、障害物候補の測定点データ群の端部等が監視領域(障害物検知領域)に残っていても代表点が監視領域(障害物検知領域)から出ていれば、その障害物候補の測定点データ群は障害物として検出されないので、判定の正確性が犠牲になってしまいかねない。
そこで、処理負担の軽い代表点利用のトラッキング処理を行っても存否判定の負担が重くならず正確性が損なわれることもないように改良することが、第2技術課題となる。
However, after the measurement data acquisition, grouping processing and tracking processing are performed, and then the position of the representative point simply enters the monitoring area (obstacle detection area) without returning to the measurement point data group of multiple data. Although the processing load is reduced by the judgment method of determining whether or not there is, the representative point is the monitoring area even if the end of the measurement point data group of the obstacle candidate remains in the monitoring area (obstacle detection area). If it is out of the (obstacle detection area), the measurement point data group of the obstacle candidate is not detected as an obstacle, so that the accuracy of the determination may be sacrificed.
Therefore, it is a second technical problem to improve so that the burden of existence / non-existence determination is not heavy and the accuracy is not impaired even if the tracking process using the representative point, which has a light processing load, is performed.
本発明の踏切障害物検知装置は(解決手段1)、このような課題を解決するために創案されたものであり、空中伝搬波を平面掃引して反射位置の測定データを取得する平面掃引計測部と、踏切の障害物検知領域を規定する検知領域規定データを保持するとともに前記測定データ及び前記検知領域規定データに基づいて障害物の存否判定を行う判定手段を搭載したフェールセーフコンピュータとを備えた踏切障害物検知装置であって、前記判定手段が、前記検知領域規定データに基づいて前記測定データのうち前記障害物検知領域に属する位置に係るデータに絞り込んだものを後続処理用データに採用するデータ限定処理を行い、前記後続処理用データを用いて障害物候補の測定点データ群を特定するグルーピング処理と前記測定点データ群の代表点の位置をトラッキング消滅時素の時間に亘って追跡するトラッキング処理とを行い、前記トラッキング処理の追跡対象の有無に応じて障害物の存否を判定するようになっていることを特徴とする。 The crossing obstacle detection device of the present invention (Solution 1) was devised to solve such a problem, and is a plane sweep measurement that sweeps an aerial propagating wave in a plane and acquires measurement data of a reflection position. It is equipped with a unit and a fail-safe computer equipped with a detection area defining data that defines an obstacle detection area of a crossing and a determination means that determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data and the detection area defining data. The crossing obstacle detection device, which is narrowed down to the data related to the position belonging to the obstacle detection area among the measurement data based on the detection area specified data, is adopted as the data for subsequent processing. Data limitation processing is performed, and the grouping process for identifying the measurement point data group of the obstacle candidate using the subsequent processing data and the position of the representative point of the measurement point data group are tracked over the time when the tracking disappears. It is characterized in that the tracking process is performed and the presence or absence of an obstacle is determined according to the presence or absence of the tracking target of the tracking process.
また、本発明の踏切障害物検知装置は(解決手段2)、上記解決手段1の踏切障害物検知装置であって、前記トラッキング処理において前記トラッキング消滅時素を前記測定点データ群に係る速度が遅いか速いかに応じて増減するようになっていることを特徴とする。 Further, the railroad crossing obstacle detection device of the present invention (solution means 2) is the railroad crossing obstacle detection device of the solution means 1, and the speed of the tracking extinction element in the tracking process is related to the measurement point data group. It is characterized in that it increases or decreases depending on whether it is slow or fast.
さらに、本発明の踏切障害物検知装置は(解決手段3)、上記解決手段1,2の踏切障害物検知装置であって、前記トラッキング処理において前記測定点データ群に係る速度が所定速度より速いときには前記トラッキング消滅時素をゼロ時間にする又は無視するようになっていることを特徴とする。 Further, the railroad crossing obstacle detection device of the present invention (solving means 3) is a railroad crossing obstacle detecting device of the solving means 1 and 2, and the speed related to the measurement point data group in the tracking process is faster than a predetermined speed. Occasionally, the tracking extinction element is set to zero time or ignored.
また、本発明の踏切障害物検知装置は(解決手段4)、上記解決手段3の踏切障害物検知装置であって、前記所定速度が健常者の平均歩行速度に対応した値に設定されていることを特徴とする。 Further, the railroad crossing obstacle detection device of the present invention (solution 4) is the railroad crossing obstacle detection device of the solution 3, and the predetermined speed is set to a value corresponding to the average walking speed of a healthy person. It is characterized by that.
このような本発明の踏切障害物検知装置にあっては(解決手段1)、空中伝搬波の平面掃引の度に踏切道の通行体等に係る二次元の測定データが得られるが、判定手段は、測定データをそのまま用いてグルーピング処理等を行うのでなく、グルーピング処理等に先だって測定データを後続処理用データに絞り込み、それから後続処理用データを用いてグルーピング処理等を行うようになっている。そして、このデータ絞り込みによって障害物候補の測定点データ群の分布範囲が縮小され、それに伴ってデータ処理量が縮小・軽減されるとともにトラッキング数も縮減されるか少なくとも増加は阻止される一方、障害物検知領域に属する位置に係るデータは外されることなくグルーピング等の後続処理に供されるので、追跡性能を犠牲にすることなくトラッキング数の増加が抑制されることとなる。 In such a railroad crossing obstacle detection device of the present invention (solution 1), two-dimensional measurement data relating to a railroad crossing passage or the like can be obtained each time the airborne propagating wave is swept in a plane. Does not perform grouping processing or the like using the measurement data as it is, but narrows down the measurement data to the subsequent processing data prior to the grouping processing or the like, and then performs the grouping processing or the like using the subsequent processing data. Then, by narrowing down the data, the distribution range of the measurement point data group of the obstacle candidate is reduced, the amount of data processing is reduced / reduced, and the number of tracking is also reduced or at least the increase is prevented, while the obstacle. Since the data related to the position belonging to the object detection area is used for subsequent processing such as grouping without being removed, the increase in the number of tracking is suppressed without sacrificing the tracking performance.
また、障害物検知領域に対応した後続処理用データを用いてグルーピング処理が行われるので、障害物検知領域から進出した障害物の測定点データ群は速やかに消滅するが、測定点データ群の消滅後も所定のトラッキング消滅時素が経過するまでは該当の追跡情報を保持し続けて追跡を継続するトラッキング処理も行われることから、障害物候補の測定点データ群の経時的な追跡が一時的な要因では途絶することなく的確になされるので、これによっても、追跡性能を犠牲にすることなくトラッキング数の増加が抑制されることとなる。 Further, since the grouping process is performed using the subsequent processing data corresponding to the obstacle detection area, the measurement point data group of the obstacle that has advanced from the obstacle detection area disappears quickly, but the measurement point data group disappears. After that, the tracking process that keeps the corresponding tracking information and continues the tracking is also performed until the predetermined tracking disappearance time elapses, so that the measurement point data group of the obstacle candidate is temporarily tracked over time. Because it is done accurately without interruption due to various factors, this also suppresses the increase in the number of tracking without sacrificing the tracking performance.
さらに、そのようなトラッキング処理の追跡対象の有無に応じて障害物の存否が判定されるようにもしたことにより、トラッキング処理より先のグルーピング処理で得た障害物候補の測定点データ群に係る複数点のデータに戻って存否判定を繰り返すという負担の重い処理を行うことなく、且つ、正確性を犠牲にしがちな障害物検知領域への代表点位置の属否判別処理を行うこともなく、簡便かつ迅速に障害物の存否を判定することができる。そのため、この踏切障害物検知装置では、処理負担の軽い代表点利用のトラッキング処理を行っても、存否判定の負担が重くならず。正確性が損なわれることもない。 Furthermore, by making it possible to determine the presence or absence of an obstacle according to the presence or absence of a tracking target in such tracking processing, it relates to a measurement point data group of obstacle candidates obtained in a grouping process prior to the tracking process. Without performing the heavy processing of returning to the data of multiple points and repeating the existence / non-existence judgment, and without performing the affiliation / non-existence judgment processing of the representative point position in the obstacle detection area which tends to sacrifice accuracy. The presence or absence of obstacles can be determined easily and quickly. Therefore, in this railroad crossing obstacle detection device, the burden of determining the existence or nonexistence does not become heavy even if the tracking process using the representative point, which has a light processing load, is performed. Accuracy is not compromised.
したがって、この発明によれば、上述した第1,第2技術課題を共に解決することができる。しかも、以下に述べる更なる作用効果をも奏する。すなわち、グルーピング処理等に先だって処理対象の画像データが障害物検知領域に係るものに絞り込まれていることから、障害物が障害物検知領域に対して進入するときも進出するときも、その途中では、障害物候補の測定点データ群が、障害物の全体でなく障害物検知領域に属する部分に限定されるので、障害物検知領域の境界線に張り付いたまま拡縮することとなる。そして、その画像の各部の移動速度をみると、境界線から最も離れてる部分は障害物の速度かそれに近い速度で移動するのに対し、境界線沿い部分はほとんど停止し続けるので、障害物候補の測定点データ群における中心点などの内点は、障害物より遅い速度で移動することになる。 Therefore, according to the present invention, the above-mentioned first and second technical problems can be solved together. Moreover, it also exerts the further effects described below. That is, since the image data to be processed is narrowed down to those related to the obstacle detection area prior to the grouping process or the like, when the obstacle enters or advances into the obstacle detection area, it is in the middle of the process. Since the measurement point data group of the obstacle candidate is limited to the part belonging to the obstacle detection area instead of the whole obstacle, the measurement point data group is expanded or contracted while sticking to the boundary line of the obstacle detection area. Looking at the moving speed of each part of the image, the part farthest from the boundary line moves at the speed of the obstacle or a speed close to it, while the part along the boundary line almost keeps stopping, so it is an obstacle candidate. Internal points such as the center point in the measurement point data group of the above move at a slower speed than the obstacle.
一方、カルマンフィルタ等を用いた位置推定や位置予測は、以前の位置と速度などから次の位置を算出することから、一般に不連続な跳躍的速度変化に弱いので、追跡の開始時や終了時の速度変化が緩やかなほど的確に追跡することができるという性質を持っている。そのため、代表点利用のトラッキング処理で追跡する障害物候補の測定点データ群の代表点に測定点データ群の内点を採用することで簡便に、特に内点のうちでも中央位置算出や重心位置算出などで求めた中心点を採用することで簡便かつ的確に、トラッキング処理での追跡能力を高めることができる。 On the other hand, position estimation and position prediction using a Kalman filter or the like calculate the next position from the previous position and speed, and are generally vulnerable to discontinuous jumping speed changes. The slower the speed change, the more accurately it can be tracked. Therefore, by adopting the inner point of the measurement point data group as the representative point of the measurement point data group of the obstacle candidate to be tracked by the tracking process using the representative point, it is easy to calculate the center position and the position of the center of gravity, especially among the inner points. By adopting the center point obtained by calculation or the like, it is possible to easily and accurately enhance the tracking ability in the tracking process.
また、本発明の踏切障害物検知装置にあっては(解決手段2)、トラッキング処理にて測定点データ群を追跡する際に、測定点データ群に係る速度が遅いときにはトラッキング消滅時素の時間が長くなり、測定点データ群に係る速度が速いときにはトラッキング消滅時素の時間が短くなるようにもしたことにより、例えば高齢者のようにゆっくり移動するため踏切を渡りきるのに時間が係るものについては、しっかり追跡して安全を確保する一方、例えば自動車のように素早く移動していて踏切内にとどまり続けるおそれの無いものについては追跡を早々に切り上げてデータ処理の負担を軽減することができる。 Further, in the railroad crossing obstacle detection device of the present invention (solution 2), when tracking the measurement point data group by the tracking process, when the speed related to the measurement point data group is slow, the time when the tracking disappears. When the speed of the measurement point data group is high, the time required for tracking disappearance is shortened, so that it takes time to cross the railroad crossing because it moves slowly like an elderly person, for example. For, while ensuring safety by tracking closely, it is possible to reduce the burden of data processing by quickly rounding up tracking for items that move quickly and do not have the risk of staying inside the railroad crossing, such as automobiles. ..
さらに、本発明の踏切障害物検知装置にあっては(解決手段3,4)、高齢者等の遅い踏切通行体については安全のためトラッキング消滅時素に基づく追跡延長を行いつつも、自動車等の速い踏切通行体についてはトラッキング消滅時素に基づく追跡延長を省くことで、踏切通行の安全とデータ処理負担の軽減とが高位に達成される。
しかも、それが、トラッキング消滅時素をゼロ時間にすることで、或いはトラッキング消滅時素を無視することで、簡便になされる。
Further, in the railroad crossing obstacle detection device of the present invention (solutions 3 and 4), for safety, for safety, the tracking is extended based on the time when the tracking disappears, such as an automobile or the like. For fast railroad crossing passages, the safety of railroad crossing passage and the reduction of data processing burden can be achieved at a high level by omitting the tracking extension based on the tracking disappearance.
Moreover, it is simplified by setting the tracking extinction element to zero time or ignoring the tracking extinction element.
このような本発明の踏切障害物検知装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例1〜3により説明する。
図1〜4に示した実施例1は、上述した解決手段1(出願当初の請求項1)を具現化したものであり、図示を割愛した実施例2,3は、上述した解決手段2〜4(出願当初の請求項2〜4)を具現化したものである。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、筐体や,フレーム,ボルト等の締結具,電動モータ等の駆動源,ギヤ等の伝動部材,モータドライバ等の電気回路,コントローラ等の電子回路などは図示を割愛し、発明の説明に必要なものや関連するものを中心にブロック図等にて示した。
A specific embodiment for carrying out such a railroad crossing obstacle detection device of the present invention will be described with reference to Examples 1 to 3 below.
The first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 embodies the above-mentioned solution 1 (claim 1 at the time of filing), and the above-mentioned
For the sake of simplicity, these illustrations include housings, frames, fasteners such as bolts, drive sources such as electric motors, transmission members such as gears, electric circuits such as motor drivers, and electronic devices such as controllers. Circuits and the like are omitted from the illustrations, and block diagrams and the like are shown focusing on those necessary for explaining the invention and related ones.
本発明の踏切障害物検知装置の実施例1について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。
図1は、(a)が踏切道4への踏切障害物検知装置10の設置状況を示す概要平面図、(b)が踏切障害物検知装置10のハードウェア構成を示す概要ブロック図、(c)が踏切障害物検知装置10のソフトウェア構成を示す概要ブロック図である。また、図2(a)が空中伝搬波を平面掃引しているところの模式図、図2(b)が測定データのイメージ図、図2(c)が後続処理用データのイメージ図、図2(d)と図3(b)と図3(d)とが測定点データ群の画像イメージ図、図3(a)と図3(c)と図3(e)とが追跡情報のイメージ図である。
The specific configuration of the first embodiment of the railroad crossing obstacle detection device of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A is a schematic plan view showing the installation status of the railroad crossing
この踏切障害物検知装置10は(図1(a),(b),特許文献4参照)、先ずハードウェア構成を説明すると、踏切道4の上方であって遮断桿に挟まれる空間領域である障害物検知領域7に向けて赤外線等の空中伝搬波(二点鎖線を参照)を掃引送信しながら反射波を受信して距離と方向とを計測する平面掃引レーダ方式の平面掃引計測部11〜13と、その計測で得られた測定データから障害物検知領域7における障害物の存否を判定する判定プログラム20がインストールされたフェールセーフコンピュータ14とを具えている。
The railroad crossing obstacle detection device 10 (see FIGS. 1A and 1B, Patent Document 4) first describes a hardware configuration, which is a spatial area above the railroad crossing 4 and sandwiched between blocking rods. Plane
平面掃引計測部11〜13は、障害物検知領域7に向けて空中伝搬波の送信と反射波の受信とを行う空中伝搬波送受信部12と、空中伝搬波送受信部12の送信方向を例えば130゜や190゜といった角度範囲内で掃引させる回転機構の回転運動を制御するとともに空中伝搬波の送受信の方向計測を行う又は可能にする回転制御部11と、空中伝搬波送受信部12の送受信信号に基づいて送信位置から反射位置までの距離を計測する信号処理部13とを具えている。この例では、障害物検知領域7の全域を領域分担にて測定するために、二組(複数)の平面掃引計測部11〜13が設けられている。
The plane
フェールセーフコンピュータ14は、公知品で足りるので(例えば特許文献3,4参照)、それが採用されており、データメモリには、何れも予め設定された定数である検知領域規定データ及びトラッキング消滅時素と、判定プログラム20の実行に伴って変更される変数や配列である測定データと後続処理用データと測定点データ群のデータと追跡情報とを保持するようになっている。
Since a known product is sufficient for the fail-safe computer 14 (see, for example, Patent Documents 3 and 4), the fail-
判定プログラム20は(図1(c)参照)、要するに測定データ及び検知領域規定データに基づいて障害物の存否判定を行うものであるが、そのために、データ入力プログラム21とデータ限定プログラム22とグルーピングプログラム23とトラッキングプログラム24と最終判定プログラム25とを具備しており、それらをその順に例えば所定周期で繰り返し実行する或いは所定事象発生の度に実行するようになっている。
The determination program 20 (see FIG. 1C), in short, determines the presence or absence of an obstacle based on the measurement data and the detection area definition data. For that purpose, the
詳述すると、検知領域規定データは、踏切道4に係る障害物検知領域7を規定するものであり、例えば障害物検知領域7の各角の位置の二次元座標を周回順に並べたものであり、座標は直交座標でも良いが極座標の方が平面掃引レーダ方式と相性が良い。
トラッキング消滅時素は、既述のように、追跡対象になっている障害物候補の測定点データ群が消滅した後に追跡情報等を保持し続ける所定時間のことであり、複数の踏切通行体の行き交いによる測定点データ群の合体から分離までの時間などを勘案して決められる。
More specifically, the detection area definition data defines the
As described above, the tracking extinction time element is a predetermined time during which tracking information and the like are retained after the measurement point data group of the obstacle candidate to be tracked disappears, and is a predetermined time for a plurality of railroad crossing passages. It is decided in consideration of the time from the coalescence to the separation of the measurement point data group due to the exchange.
データ入力プログラム21は、平面掃引計測部11〜13が平面掃引での測定を行う度に(図2(a)参照)、それで得られた反射位置の極座標値の集合を平面掃引計測部11〜13から入力して測定データとするものであるが(図1(c),図2(b)参照)、この例では、二組実装されている平面掃引計測部11〜13から同時期・対応時期に得られた二組のデータをマージ(併合)して一組の測定データにするようになっている(図2(a),(b)参照)。
The
この測定データには、障害物検知領域7(図2(a),(b)の一点鎖線を参照)に入っている踏切通行体(図2(a),(b)の三台の車両を参照)の輪郭の画像データ(図2(b)の黒点を参照)が含まれるが、それだけでなく、それらのうち障害物検知領域7からはみ出ている部分や(図2(b)の黒点を参照)、図示は割愛したが障害物検知領域7の外の設備等でも、平面掃引範囲内なら、その画像データが含まれる。
本実施例では、測定データが、距離と方向との組からなる測定点データの連なりであって、距離も方向も測定にて得られる変動値なので、例えば二行N列(Nは正の整数)の配列領域に保持される。
This measurement data includes three vehicles (three vehicles of FIGS. 2 (a) and 2 (b)) in the obstacle detection area 7 (see the alternate long and short dash line in FIGS. 2 (a) and 2 (b)). Image data of the contour of (see) is included (see the black dots in FIG. 2 (b)), but not only that, but also the portion of them protruding from the
In this embodiment, the measurement data is a series of measurement point data consisting of a pair of distance and direction, and the distance and direction are variable values obtained by measurement. Therefore, for example, two rows and N columns (N is a positive integer). ) Is held in the sequence area.
データ限定プログラム22は、データ限定処理を実行して検知領域規定データに基づき測定データから後続処理用データを作成するものであるが(図1(c)参照)、その際に、測定データに含まれている画像データの各点のうち(図2(b)の黒点を参照)、障害物検知領域7(図2(b)の一点鎖線を参照)の外に位置しているものを除外することで、測定データの各点のうち障害物検知領域7に属する位置に係るデータに絞り込んだものを後続処理用データに採用するようになっている(図2(c)の黒点を参照)。
この後続処理用データには、障害物検知領域7の境界を跨いでいる物体の場合、領域内の部分の画像データしか含まれない(図2(c)の左右の黒点群を参照)。
The
In the case of an object straddling the boundary of the
グルーピングプログラム23は、後続処理用データから障害物候補の測定点データ群を作成する画像内グルーピング処理を実行するものであり(図1(c)参照)、後続処理用データの画像データの各点(図2(c)の黒点を参照)について、近距離のものを次々に纏めて測定点データ群にしたり、更には人や車両など踏切通行体の特徴を考慮した条件に基づいて測定点データ群同士を合体させたりして、障害物候補像となりうる測定点データ群だけを特定し(図2(d)における三つの実線の所や,図3(b)における二つの実線の所を参照)、障害物候補になるような踏切通行体が無ければ直ちに測定点データ群が消滅するようになっている(図3(d)参照)。
The
トラッキングプログラム24は、画像内グルーピング処理で得られた測定点データ群を複数画像間に亘って経時的に追跡するトラッキング処理を実行するものであり(図1(c)参照)、測定点データ群が複数なら、それと同数だけ追跡情報を生成保持して各測定点データ群に割り振ることで、夫々の測定点データ群を個々に追跡するようになっている。
しかも、各測定点データ群について、例えば中央点算出あるいは重心算出といった適宜な演算にて測定点データ群の中心点すくなくとも内点を求め、それを測定点データ群の代表点に採用するようにもなっている(図3(a),(c)の黒点を参照)。
The
Moreover, for each measurement point data group, at least the inner point of the center point of the measurement point data group can be obtained by an appropriate calculation such as calculation of the center point or calculation of the center of gravity, and this can be adopted as the representative point of the measurement point data group. (See the black dots in FIGS. 3 (a) and 3 (c)).
また、トラッキングプログラム24は、公知のカルマンフィルタ等の推定演算にて以前の代表点位置等から次の代表点位置を推定することで障害物候補像に係る複数画像間の経時的なトラッキング処理を行うものであり、具体的には、それぞれの追跡情報について、以前の代表点の位置や速度などから例えば一次式のカルマンフィルタにて次の予測位置を算出し、その予測位置から所定範囲に代表点が入っている測定点データ群について、その代表点位置などのグループ特定情報を、該当する追跡情報に含ませるようになっている。
Further, the
ここで、上記の所定範囲は、予め値の設定された予測半径などで決められるが、多用されている等速直線運動モデルでは、予測半径を大きくすると、追跡可能な最大速度も大きくなるという利点がある一方、追跡対象が複数存在しているときに追跡対象の分離性能が低下するという不利益や、追跡すべきでないものまでもが予測半径の内側に入り込んでしまって誤追跡が生じる可能性が高まるという不都合もあるので、それらのバランスを勘案して予測半径の設定値が予め決めらている。 Here, the above-mentioned predetermined range is determined by a predicted radius or the like in which a value is set in advance, but in the commonly used constant velocity linear motion model, the advantage that the traceable maximum speed also increases as the predicted radius increases. On the other hand, there is a disadvantage that the separation performance of the tracking target deteriorates when there are multiple tracking targets, and there is a possibility that even those that should not be tracked get inside the predicted radius and mistracking occurs. Since there is also the inconvenience of increasing the number of predicted radii, the set value of the predicted radius is determined in advance in consideration of the balance between them.
さらに、トラッキングプログラム24は、そのようなトラッキング処理を行うに際し、予め値の設定されたトラッキング消滅時素を参照して(図1(c)参照)、その時素の時間に亘って追跡するものとなっている。具体的には、追跡対象の測定点データ群がグルーピング処理で消滅したとき、その測定点データ群に係る追跡情報を直ちに削除するのでなくトラッキング消滅時素が経過するまでは存続させるようになっている。例えば、追跡対象になっている三つの測定点データ群が右方へ移動して(図2(d),図3(a)参照)、右端の測定点データ群が無くなったときでも(図3(b)参照)、トラッキング消滅時素の経過前は右端の測定点データ群の代表点に係る追跡情報が存続し続け(図3(c)参照)、その追跡情報の削除はトラッキング消滅時素の経過後に行われるようになっている。
Further, when the
最終判定プログラム25は、障害物検知領域7における障害物の存否を判定するものであるが、その判定処理をトラッキング処理の追跡対象の有無に応じて行うようになっている(図1(c)参照)。具体的には、トラッキングプログラム24が作成した追跡情報が一つでもあれば(図3(a),(c)参照,同図では三個)、障害物検知領域7に障害物が存在すると判定し、そのような追跡情報が全く無ければ(図3(e)参照)、障害物検知領域7に障害物が存在しないと判定するようになっている。
The
この実施例1の踏切障害物検知装置10について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。
The usage mode and operation of the railroad crossing
図2(a)が、空中伝搬波送受信部12,12にて踏切道4の上方の障害物検知領域7に向けて空中伝搬波を平面掃引している状態を示しており、図2(b)が測定データのイメージ図であり、図2(c)が後続処理用データのイメージ図であり、図2(d)と図3(a)が、当初の測定点データ群と追跡情報のイメージ図であり、図3(b)と(c)が、その後の測定点データ群と追跡情報のイメージ図であり、図3(d)と(e)が、最後の測定点データ群と追跡情報のイメージ図である。また、図4は、(a)〜(f)が何れも測定点データ群と追跡情報とを重ねて示したイメージ図、(g)が踏切道4を通過したときの速度変化状態を示すグラフであり、横軸が時刻で、縦軸が速度である。
FIG. 2A shows a state in which the aerial propagating wave transmitting / receiving
踏切障害物検知装置10を使用するには(図2(a)参照)、適宜個数(図では二個)の空中伝搬波送受信部12,12を踏切道4に臨ませて設置して、なるべく障害物検知領域7の全域より広い範囲を複数方向(図では対向する二方向)から平面掃引させる。
そうすると、踏切障害物検知装置10では、二組の平面掃引計測部11〜13,11〜13によって平面掃引が繰り返し行なわれ、その度に、踏切道4に通行体があれば(図では三台の車両)、その反射波が検出されて、その反射位置が極座標値で取得され、その極座標値の集合データとして、障害物検知領域7より広い範囲の領域に係る測定データが出来上がる(図2(b)において三台の車両のほぼ全体に係る黒点を参照)。
To use the railroad crossing obstacle detection device 10 (see FIG. 2A), install an appropriate number of aerial propagating wave transmitters /
Then, in the railroad crossing
そして、そのような平面掃引による一組・一纏まりの測定データが得られる度に、フェールセーフコンピュータ14によって判定プログラム20が実行される。
その判定手順を詳述すると、先ずデータ入力プログラム21の実行によって測定データがフェールセーフコンピュータ14に取り込まれ、次にデータ限定プログラム22の実行によって測定データから後続処理用データが作成されて、以後の処理対象になる画像データが障害物検知領域7に属するものに絞り込まれる(図2(c)において右側の車両の後端部分と中央の車両の全体と左側の車両の前端部分とに係る黒点を参照)。
Then, every time a set or a set of measurement data is obtained by such a plane sweep, the fail-
To elaborate on the determination procedure, first, the measurement data is taken into the fail-
このように、判定処理の初期段階で、障害物候補を含んだ画像データが限定されることから、後続のデータ処理の負荷が軽減される。
それから、グルーピングプログラム23の実行によって画像内グルーピング処理が行われて、後続処理用データから障害物候補の測定点データ群のデータが作成される(図2(d)において、右側の車両の後端周縁部分に係る匚の字状の実線と、中央の車両の全周に係る口の字状の実線と、左側の車両の前端周縁部分に係るコの字状の実線とを参照)。
As described above, since the image data including the obstacle candidate is limited at the initial stage of the determination process, the load of the subsequent data processing is reduced.
Then, the in-image grouping process is performed by executing the
さらに、トラッキングプログラム24の実行によって、それぞれの測定点データ群について、経時的な追跡のために代表点が選定されるとともに、その経時的な追跡に用いる追跡情報が一つ(一組)ずつ作成される(図3(a)における三つの黒点を参照)。
新たな測定点データ群が追跡対象に加わる度に追跡情報が追加され、それぞれの追跡情報には、例えば追跡対象の測定点データ群の代表点の位置データやその変化から算出した速度データ等が含められる。追跡対象が消滅すると、対応する追跡情報は削除される。そのため、追跡対象が全く無いときは、追跡情報も完全に無くなる(図3(e)参照)。
Further, by executing the
Tracking information is added each time a new measurement point data group is added to the tracking target, and each tracking information includes, for example, position data of a representative point of the measurement point data group of the tracking target and speed data calculated from the change. Can be included. When the tracked object disappears, the corresponding tracking information is deleted. Therefore, when there is no tracking target at all, the tracking information is completely lost (see FIG. 3 (e)).
それから、最終判定プログラム25の実行によって、追跡情報が一つ(一組)でも有れば、踏切道4に障害物が存在しているという判定がなされる。追跡情報の有無は、追跡情報を管理するため情報たとえば追跡情報個数データや一つ目の追跡情報の有無マーク等が有ればそのうち何れか一つを参照するだけで迅速かつ的確に確認することができる。
そのため、総ての追跡情報について追跡対象の測定点データ群やその代表点が障害物検知領域7に属しているか否かを判別してからでないと下せなかった障害物不存在の判定が、この踏切障害物検知装置10にあっては軽負荷で速やかに出される。そして、この判定結果は、踏切制御装置等に送られて、特殊信号発光機への警報出力などに利用される。
Then, by executing the
Therefore, for all the tracking information, it is necessary to determine whether or not the measurement point data group to be tracked and its representative point belong to the
こうして、平面掃引計測部11〜13によって踏切道4に対する平面掃引と反射波測定とが行われる度に、その測定データに係る障害物検知領域7へのデータ限定処理とグルーピング処理とトラッキング処理と障害物存否判定処理とがフェールセーフコンピュータ14によって行われ、さらに、それらが所定周期等で繰り返えされる。そして、それらの処理のうち平面掃引からグルーピング処理までは、その時々の通行状態や画像データによって処理結果の測定点データ群が一意に定まるが、後続のトラッキング処理では、複数画像間での経時的な追跡に際して、測定点データ群の代表点の位置がトラッキング消滅時素の時間に亘って追跡されるため、測定点データ群の消滅後も暫くは追跡情報が存続する。
In this way, every time the plane
例えば、三台の車両に係る三つの測定点データ群を追跡しているときには(図2(d),図3(a)の右側のイメージの黒点を参照)、測定点データ群のデータも追跡情報のデータも三組ずつ保持されているが(図2(d),図3(a)の左側のブロックを参照)、三台の車両が左から右へ移動して右方の車両が障害物検知領域7を抜け出すと、測定点データ群は直ちに障害物検知領域7に残っている中央の車両と少なくとも一部が掛かっている左方の車両に係る二つになるのに対し(図3(b)の右側のイメージの実線を参照)、追跡情報については、トラッキング消滅時素が経過するまでは右方の車両に係るものも維持される(図3(c)における右側のイメージの黒点と左側のブロックとを参照)。
For example, when tracking three measurement point data groups for three vehicles (see the black dots in the image on the right side of FIGS. 2 (d) and 3 (a)), the data of the measurement point data groups is also tracked. Information data is also held in three sets each (see the block on the left side in Fig. 2 (d) and Fig. 3 (a)), but three vehicles move from left to right and the vehicle on the right is in trouble. When the
そして、その追跡についてトラッキング消滅時素が経過すると、追跡情報も障害物検知領域7に係る二台の車両に係る二つになる(図示せず)。
こうして、踏切通行体が障害物検知領域7を出たことが、入念に確認される。また、図示は割愛したが、複数の踏切通行体に係る複数の測定点データ群に、踏切通行体の行き交い等に応じて合併や分離が生じた場合にも、合併から分離までの時間がトラッキング消滅時素より短かければ、合併による画像の大きな変化にも乱されることなく的確に障害物候補像に係る複数画像間の経時的な追跡が遂行される。
その後、総ての踏切通行体が障害物検知領域7を出ると、測定点データ群が無くなり(図3(d)参照)、更にそれからトラッキング消滅時素が経過すると、追跡情報も無くなって(図3(e)参照)、障害物検知領域7に障害物の存在しないことが判明する。
Then, when the tracking disappearance time elapses for the tracking, the tracking information also becomes two related to the two vehicles related to the obstacle detection area 7 (not shown).
In this way, it is carefully confirmed that the railroad crossing passerby has left the
After that, when all the railroad crossing passersby exit the
さらに(図4参照)、代表点利用のトラッキング処理で追跡する障害物候補の測定点データ群の代表点に測定点データ群の内点を採用することと、等速直線運動モデルを用いたカルマンフィルタ等で測定点データ群の位置を予測することとの組み合わせについても、上述のような車両が一台だけ左方から右方へ一定の速度Vで障害物検知領域7を通過するときの状況を具体例に挙げて、説明する(なお、図4(a)〜(f)では、測定点データ群と代表点とを同じ画像イメージ図に重ねて図示したが、それらは測定点データ群のデータと追跡情報のデータとを直感的なイメージで表現したものである)。
Furthermore (see Fig. 4), the inner point of the measurement point data group is adopted as the representative point of the measurement point data group of the obstacle candidate to be tracked by the tracking process using the representative point, and the Kalman filter using the constant velocity linear motion model. Regarding the combination with predicting the position of the measurement point data group by the above, the situation when only one vehicle as described above passes through the
この場合、測定点データ群とその代表点は、障害物検知領域7の左端から進入している車両の前端部に係るものから始まり(図4(a)参照)、順次、車両の前端部から中央部まで延伸したにものになり(図4(b)参照)、車両の全体に係るものになり(図4(c)参照)、車両の全体に係るもののまま障害物検知領域7の中で左から右へ移動し(図4(d)参照)、障害物検知領域7の右端から進出し始めた車両の中央部と後端部に係るものになり(図4(e)参照)、車両の後端部だけに減縮したものになり(図4(f)参照)、最後は消滅する(図3(d),(e)参照)。
In this case, the measurement point data group and its representative points start from the front end of the vehicle entering from the left end of the obstacle detection area 7 (see FIG. 4A), and sequentially from the front end of the vehicle. It extends to the center (see FIG. 4 (b)), affects the entire vehicle (see FIG. 4 (c)), and remains as it is related to the entire vehicle in the
そのような車両の移動に応じた測定点データ群とその代表点の位置変化と速度変化とを、簡明化のため代表点が何時も測定点データ群の中心に来ているとして、追って見ると(図4(g)参照)、車両の無いときには速度が“0”であり(図4(g)の太い実線グラフの時刻t1箇所を参照)、そこから始まって車両の進入中は(図4(a),(b)参照)、代表点の速度が障害物検知領域7の静止左端の速度“0”と車両の前端速度Vとの中間速度V/2になり(図4(g)の太い実線グラフの時刻t1〜t2部分を参照)、車両が障害物検知領域7に収まっている間は(図4(c),(d)参照)、代表点の速度が車両と同じ速度Vになる(図4(g)の太い実線グラフの時刻t2〜t3部分を参照)。
Looking at the measurement point data group and the position change and speed change of the representative point according to the movement of such a vehicle, assuming that the representative point is always at the center of the measurement point data group for the sake of simplicity ( (See FIG. 4 (g)), the speed is “0” when there is no vehicle (see time t1 on the thick solid line graph in FIG. 4 (g)), and starting from there during the vehicle approach (see FIG. 4 (g)). (See a) and (b)), the speed of the representative point becomes the intermediate speed V / 2 between the speed "0" at the left end of the stationary
さらに、車両の進出中は(図4(e),(f)参照)、代表点の速度が車両の後端速度Vと障害物検知領域7の静止右端の速度“0”との中間速度V/2になり(図4(g)の太い実線グラフの時刻t3〜t4部分を参照)、車両の進出後は代表点の速度が“0”に戻る(図4(g)の太い実線グラフの時刻t4箇所を参照)。
そして、このように、車両速度が単一の速度Vであっても、代表点の速度は領域内不存在時と領域進入出時と領域内存在時とに分割されて、代表点の速度の不連続的な変化が半分のV/2にとどめられることから、トラッキング速度等の追跡状態が安定する(図4(g)の一点鎖線を参照)。
Further, while the vehicle is advancing (see FIGS. 4 (e) and 4 (f)), the speed of the representative point is the intermediate speed V between the rear end speed V of the vehicle and the stationary right end speed "0" of the
In this way, even if the vehicle speed is a single speed V, the speed of the representative point is divided into the time when the area does not exist, the time when the area enters and exits, and the time when the vehicle exists in the area. Since the discontinuous change is limited to half V / 2, the tracking state such as the tracking speed is stable (see the alternate long and short dash line in FIG. 4 (g)).
これに対し、測定データの障害物検知領域内限定を画像内グルーピング処理より前に済ませておく踏切障害物検知装置10と異なり、測定データの障害物検知領域内限定を行わないか行っても時期の遅い踏切障害物検知装置の場合、トラッキング処理における代表点の速度もその不連続的な変化も車両速度と同じVになることから(図4(g)の破線グラフ参照)、カルマンフィルタ等を用いた位置推定の確度が低いままなので(図4(g)の二点鎖線を参照)、トラッキング速度等の追跡状態が安定しにくいことになる。
そのため、踏切障害物検知装置10は、データ限定を適宜なタイミングで行う簡便な手法にて不連続な跳躍的速度変化の悪影響を緩和することによりトラッキング処理での追跡能力を高めたものになっている、と言える。
On the other hand, unlike the railroad crossing
Therefore, the railroad crossing
図示は割愛したが、実施例2の踏切障害物検知装置が上述した踏切障害物検知装置10と相違するのは、トラッキングプログラム24の処理のうち、トラッキング消滅時素を用いる部分が変更されている点である。
具体的には、一般に健常者の平均歩行速度とされる時速4Kmかそれに近い切道上の物体移動速度を測定データにおける測定点データ群の代表点の移動速度に換算した値が所定速度として予め設定されるとともに、トラッキング処理のときには測定点データ群に係る速度が上記の所定速度より遅いときには実施例1のときと同じく追跡対象の測定点データ群のグルーピング処理での消滅後もトラッキング消滅時素の経過前は追跡情報を存続させるが、測定点データ群に係る速度が上記の所定速度より速いときには、実施例1のときと異なり、トラッキング消滅時素を無視して、追跡対象の測定点データ群がグルーピング処理で消滅すると、速やかに、対応する追跡情報を消滅させるようになっている。
Although the illustration is omitted, the difference between the railroad crossing obstacle detection device of the second embodiment and the railroad crossing
Specifically, a value obtained by converting the moving speed of an object on a cutway, which is generally regarded as the average walking speed of a healthy person, at or near 4 km / h into the moving speed of a representative point of a measurement point data group in the measurement data is set in advance as a predetermined speed. At the same time, when the speed related to the measurement point data group is slower than the above-mentioned predetermined speed during the tracking process, the tracking disappearance element even after the disappearance of the measurement point data group to be tracked in the grouping process is the same as in the first embodiment. The tracking information is retained before the lapse, but when the speed related to the measurement point data group is faster than the above-mentioned predetermined speed, unlike the case of Example 1, the measurement point data group to be tracked is ignored, ignoring the element at the time of tracking disappearance. Is disappeared by the grouping process, and the corresponding tracking information is promptly deleted.
同じく図示は割愛したが、実施例3の踏切障害物検知装置が上述した踏切障害物検知装置10と相違するのは、やはりトラッキング消滅時素を用いるトラッキング処理部分が変更されている点である。
具体的には、トラッキング消滅時素が一つだけでなく複数化されて個々の測定点データ群に一つずつ対応づけられるようになっている。また、トラッキング処理のときには、追跡対象の測定点データ群それぞれについて個別にトラッキング消滅時素を変更するようになっているが、その変更処理は、該当する測定点データ群の代表点の移動速度が遅くなるとトラッキング消滅時素の値が増加するか少なくとも現状を維持し、該当する測定点データ群の代表点の移動速度が速くなるとトラッキング消滅時素の値が減少するか少なくとも現状を維持するように行われる。さらに、個々の測定点データ群について、代表点の移動速度が実施例2の所定速度より速いときには、該当するトラッキング消滅時素の値をクリアしてゼロ時間にすることで、容易かつ迅速に、トラッキング消滅時素に基づく追跡延長を省くようにもなっている。
Similarly, although the illustration is omitted, the railroad crossing obstacle detection device of the third embodiment is different from the railroad crossing
Specifically, not only one element at the time of tracking extinction but also a plurality of elements can be associated with each measurement point data group one by one. In addition, during the tracking process, the tracking extinction time element is individually changed for each measurement point data group to be tracked, but in the change process, the moving speed of the representative point of the corresponding measurement point data group is changed. If it becomes slower, the value of the element at the time of tracking disappearance will increase or at least maintain the current status, and if the movement speed of the representative point of the corresponding measurement point data group increases, the value of the element at the time of tracking disappearance will decrease or at least maintain the current status. Will be done. Further, for each measurement point data group, when the moving speed of the representative point is faster than the predetermined speed of Example 2, the value of the corresponding tracking extinction element is cleared to zero time, so that it can be easily and quickly. It is also designed to omit the tracking extension based on the tracking disappearance.
[その他]
上記実施例では、障害物検知領域7が一つしか規定されていなかったが、並走する線路数が多くて一つの踏切道に係る障害物検知領域がとても長い場合など、障害物検知領域を重複しない又は重複する幾つかの部分領域に分割しても良い。
その場合、例えば最終判定プログラム25を中間判定プログラムと判定統合プログラムとに分けるといったことで、比較的容易にソフトウェアで対処することができる。
[Other]
In the above embodiment, only one
In that case, for example, by dividing the
上記実施例では、一つの踏切通行体について一つの測定点データ群が選出される状況を述べたが、一つの踏切通行体について複数の測定点データ群が選出されることも希ではない。例えば、踏切通行体の前後の部分は明瞭に検出されるが中間部が不明瞭な場合や、踏切通行体の左右を別の空中伝搬波送受信部12,12で平面掃引した両画像が踏切通行体の前後の所で離れてしまった場合など、測定点データ群が複数になりやすい。また、二つの踏切通行体が接近した場合など、複数の踏切通行体について測定点データ群が一つしか選出されない場合もある。何れにしても、測定点データ群が一つでも有れば、障害物が存在するという安全側の判定が出るので、データ処理量の多寡は別として、不都合はない。
In the above embodiment, the situation where one measurement point data group is selected for one railroad crossing passage is described, but it is not rare that a plurality of measurement point data groups are selected for one railroad crossing passage. For example, when the front and rear parts of the railroad crossing passage are clearly detected but the middle part is unclear, or when the left and right sides of the railroad crossing passage are swept in a plane by different aerial propagating wave transmission /
上記実施例では、測定点データの距離も方向も変動値であり、それを連ねた測定データが二行N列の配列領域に保持されるようになっていたが、平面掃引計測部11〜13で掃引計測する方向が予め決まっている場合、例えば計測開始方向が既知の固定方向であり且つその後の方向差分も既知であるような場合、測定データのうち方向に係る既知データの部分は一行N列の常数テーブル等に保持させるとともに、測定データのうち距離に係る変動データの部分については、一つの既知方向に係る距離測定値からなる測距点データを、N個の既知方向に連ねて測距データとし、それを一行N列の配列領域に保持させるようにしても良い。これにより、二次元のマトリクスとしてデータ処理される測定点データ群などが、一次元のベクトルとしてデータ処理される謂わば測距点群などになるので、フェールセーフコンピュータ14の負担が一段と軽減されることになる。
In the above embodiment, the distance and the direction of the measurement point data are variable values, and the measurement data in which the measurement data are connected are held in the array area of 2 rows and N columns. If the direction of sweep measurement is determined in advance, for example, if the measurement start direction is a known fixed direction and the subsequent direction difference is also known, the part of the measurement data that is known for the direction is one line N. In addition to holding it in a column constant table, etc., for the portion of the measurement data that is variable data related to distance, distance measurement point data consisting of distance measurement values related to one known direction is measured in N consecutive known directions. The distance data may be used and stored in the array area of 1 row and N columns. As a result, the measurement point data group or the like that is data-processed as a two-dimensional matrix becomes a so-called focus-finding point group or the like that is data-processed as a one-dimensional vector, so that the burden on the fail-
本発明の踏切障害物検知装置は、障害物のみ検出するものに適用が限定される訳でなく、障害にはならない状況での踏切通行体の検出や、列車の検出など、障害物に加えて他のものまで検出するものにも、適用することができる。 The application of the railroad crossing obstacle detection device of the present invention is not limited to those that detect only obstacles, and in addition to obstacles such as detection of railroad crossing passages in situations where there is no obstacle and detection of trains. It can also be applied to those that detect other things.
4…踏切道、7…障害物検知領域(監視領域)、
10…踏切障害物検知装置、
11〜13…平面掃引計測部、11…回転制御部、
12…空中伝搬波送受信部、13…信号処理部、14…フェールセーフコンピュータ、
20…判定プログラム、
21…データ入力プログラム、22…データ限定プログラム、
23…グルーピングプログラム(画像内グルーピング処理)、
24…トラッキングプログラム(経時的トラッキング処理)、
25…最終判定プログラム
4 ... Railroad crossing, 7 ... Obstacle detection area (monitoring area),
10 ... Railroad crossing obstacle detection device,
11-13 ... Plane sweep measurement unit, 11 ... Rotation control unit,
12 ... Airborne wave transmitter / receiver, 13 ... Signal processing unit, 14 ... Fail-safe computer,
20 ... Judgment program,
21 ... Data input program, 22 ... Data limited program,
23 ... Grouping program (grouping process in image),
24 ... Tracking program (tracking process over time),
25 ... Final judgment program
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