JP7205179B2 - 監視システム - Google Patents

Description

本開示は、監視システムに関する。

車両の運転及び歩行者の安全を支援するために、交差点等の監視領域において車両及び歩行者等の情報を収集し、利用者に情報を提供する交通情報監視システムが開発されている。例えば、特許文献１には、レーザ光で交差点を走査することで複数の計測点情報を取得し、複数の計測点情報に基づいて交差点内に存在する車両を検出するレーザレーダが記載されている。

特開２０１０－１９７３４１号公報

レーザレーダは、遮蔽物の影となる範囲（死角）にはレーザ光を照射できないので、このような範囲における物体の検出が不能となるおそれがある。例えば、大型のトラック等が交差点を横切る場合に、トラックの影となる範囲に存在するバイク及び歩行者等を検出できないことがある。この現象をオクルージョンという。このような問題に対し、検出精度を向上させるために、複数台のレーザレーダが設置され、各レーザレーダによって取得された計測点情報を用いて物体検出が行われることがある。しかしながら、一般に、レーザレーダによって取得される複数の計測点情報のデータ量は大きいので、通信に時間を要し、監視領域での検出結果が得られるまで時間を要するおそれがある。

本開示は、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制可能な監視システムを説明する。

本開示の一側面に係る監視システムは、それぞれが地上に設置されるとともに監視領域の少なくとも一部を含む照射可能領域に向けてレーザ光を照射してレーザ光の反射光を受光することで照射可能領域内の各計測点の位置座標を含む計測点情報を生成する第１レーザセンサ及び第２レーザセンサを用いて、監視領域を監視するシステムである。この監視システムは、第１レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第１点群情報を処理することで第１部分情報を生成する第１処理装置と、第２レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第２点群情報を処理することで第２部分情報を生成する第２処理装置と、第１部分情報及び第２部分情報に基づいて、監視領域における検出結果を生成する検出装置と、を備える。第１処理装置は、第１点群情報から、予め設定された検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することによって、第１部分情報を生成する。

本開示によれば、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することができる。

図１は、一実施形態に係る監視システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示されるマスタレーザレーダ装置及びスレーブレーザレーダ装置の配置例を示す図である。 図３は、図２の斜視図である。 図４は、点群情報の一例を示す図である。 図５は、図１に示される処理装置のハードウェア構成を示す図である。 図６は、スレーブレーザレーダ装置が行う部分情報生成処理を示すフローチャートである。 図７は、マスタレーザレーダ装置が行う部分情報生成処理を示すフローチャートである。 図８は、マスタレーザレーダ装置が行う検出処理を示すフローチャートである。

［１］実施形態の概要
本開示の一側面に係る監視システムは、それぞれが地上に設置されるとともに監視領域の少なくとも一部を含む照射可能領域に向けてレーザ光を照射してレーザ光の反射光を受光することで照射可能領域内の各計測点の位置座標を含む計測点情報を生成する第１レーザセンサ及び第２レーザセンサを用いて、監視領域を監視するシステムである。この監視システムは、第１レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第１点群情報を処理することで第１部分情報を生成する第１処理装置と、第２レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第２点群情報を処理することで第２部分情報を生成する第２処理装置と、第１部分情報及び第２部分情報に基づいて、監視領域における検出結果を生成する検出装置と、を備える。第１処理装置は、第１点群情報から、予め設定された検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することによって、第１部分情報を生成する。

この監視システムでは、地上に設置された第１レーザセンサ及び第２レーザセンサを用いて、監視領域が監視される。これにより、監視領域における死角が少なくなるので、検出精度を向上させることができる。また、第１処理装置が、第１レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第１点群情報から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することで、第１部分情報を生成する。このため、第１部分情報のデータ量は、第１点群情報のデータ量よりも小さくなる。これにより、第１処理装置から検出装置に第１点群情報を送信する場合と比較して、第１処理装置から検出装置に第１部分情報を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。

［２］実施形態の例示
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、一実施形態に係る監視システムの構成を概略的に示す図である。図２は、図１に示されるマスタレーザレーダ装置及びスレーブレーザレーダ装置の配置例を示す図である。図３は、図２の斜視図である。図４は、点群情報の一例を示す図である。図５は、図１に示される処理装置のハードウェア構成を示す図である。

図１に示される監視システム１は、後述のレーザセンサ４，６を用いて、監視領域Ｒｄを監視するシステムである。より具体的には、監視システム１は、監視領域Ｒｄに存在する物体（移動体）を検出する。監視領域Ｒｄは、監視対象となる領域である。監視領域Ｒｄは、道路上の任意の場所に設定され得る。監視領域Ｒｄの設定場所として、例えば、交差点、合流地点、及び道路の途中が選択される。図２及び図３に示されるように、本実施形態では、監視領域Ｒｄは、交差点Ｃに設定される。監視対象の物体としては、車両、及び歩行者（人）が挙げられる。

監視システム１は、スレーブレーザレーダ装置２と、マスタレーザレーダ装置３と、を備えている。スレーブレーザレーダ装置２及びマスタレーザレーダ装置３は、監視領域Ｒｄの近傍に設置されている。本実施形態では、スレーブレーザレーダ装置２とマスタレーザレーダ装置３とは、交差点Ｃの対角線上に設けられている。交差点Ｃは、４本の道路Ｔｒ１～Ｔｒ４が合流する地点である。道路Ｔｒ１と道路Ｔｒ２とは、一方向に沿って延びており、交差点Ｃを介して互いに接続されている。道路Ｔｒ３と道路Ｔｒ４とは、道路Ｔｒ１，Ｔｒ２とは交差する方向に延びており、交差点Ｃを介して互いに接続されている。スレーブレーザレーダ装置２及びマスタレーザレーダ装置３は、地上に設置された支持部材Ｐ（図３参照）に固定されている。支持部材Ｐは、例えば、交差点Ｃ付近の路側に設けられた柱状構造体である。支持部材Ｐは、電柱、及び倉庫の壁であってもよい。

スレーブレーザレーダ装置２とマスタレーザレーダ装置３とは、通信回線Ｎによって互いに通信可能に接続されている。通信回線Ｎは、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。通信回線Ｎは、インターネット回線及び移動体通信網等の非専用回線でもよく、専用回線でもよい。なお、交差点Ｃ等においてはスレーブレーザレーダ装置２とマスタレーザレーダ装置３との距離が長いので、通信回線Ｎとして専用回線を有線で配線することが困難であることがある。このため、本実施形態では、通信回線Ｎとして無線の通信回線が用いられ得る。

スレーブレーザレーダ装置２は、レーザセンサ４と、処理装置５と、を備えている。レーザセンサ４は、支持部材Ｐに固定されている。つまり、レーザセンサ４は、地上に設置されている。レーザセンサ４は、照射可能領域Ｒａに向けてレーザ光を照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Ｒａ内の各計測点の計測点情報を生成する。照射可能領域Ｒａは、レーザセンサ４がレーザ光を照射可能な領域であり、例えば１５０ｍ程度の範囲である。照射可能領域Ｒａは、監視領域Ｒｄの少なくとも一部を含む。

図４に示されるように、計測点情報は、時刻情報、及び位置情報を含む。時刻情報は、位置情報で示される計測点の計測点情報を生成した（反射光を受光した）時刻を示す情報である。位置情報は、計測点の位置座標を示す情報である。位置座標には、ヨー角、ピッチ角、及び深度で表される極座標系が用いられてもよく、ｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標で表される３次元座標系が用いられてもよい。本実施形態で用いられる座標系ＣＳは、３次元座標系である。座標系ＣＳのｘ軸は、道路Ｔｒ１及び道路Ｔｒ２に沿って延び、道路Ｔｒ１から道路Ｔｒ２に向かう方向が正となるように設定される。座標系ＣＳのｙ座標は、道路Ｔｒ３及び道路Ｔｒ４に沿って延び、道路Ｔｒ３から道路Ｔｒ４に向かう方向が正となるように設定される。座標系ＣＳのｚ軸は、地表を基準（ｚ＝０）とし、地表よりも上方が正となるように設定される。計測点情報は、反射強度情報をさらに含んでもよい。反射強度情報は、位置情報で示される計測点から、時刻情報で示される時刻に受光した反射光の強度を示す情報である。

レーザセンサ４は、レーザ光の照射方向を変えることで、照射可能領域Ｒａを主走査方向及び副走査方向に走査する。これにより、照射可能領域Ｒａに含まれる複数の計測点にレーザ光が順に照射される。照射可能領域Ｒａに含まれるすべての計測点へのレーザ光の一巡の照射は、１フレームと称される場合がある。照射可能領域Ｒａへのレーザ光の照射は、所定の時間間隔で繰り返される。レーザセンサ４は、１フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ１（第１点群情報）を１フレームごとに処理装置５に出力する。レーザセンサ４は、例えば、図４に示されるテーブル形式で点群情報Ｄｍ１を処理装置５に出力する。点群情報Ｄｍ１は、フレームＩＤ（Identifier）をさらに含んでもよい。フレームＩＤは、フレームを一意に識別可能な識別情報である。フレームＩＤとして、例えば、フレームの順番を示すフレーム番号が用いられ得る。

処理装置５は、レーザセンサ４によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ１を処理することで部分情報Ｄｐ１（第１部分情報）を生成する装置である。処理装置５は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置によって構成される。

図５に示されるように、処理装置５は、物理的には、１又は複数のプロセッサ１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置１０２、ハードディスク装置等の補助記憶装置１０３、並びに、データ送受信デバイスである通信装置１０４等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成され得る。処理装置５の図１に示される各機能部は、各機能を実現させるためのプログラムモジュールが処理装置５を構成するコンピュータにおいて実行されることにより実現される。これらのプログラムモジュールを含むプログラムは、例えば、ＲＯＭ又は半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供される。また、プログラムは、データ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。

処理装置５は、機能的には、取得部５１と、記憶部５２と、処理部５３と、出力部５４と、を備えている。

取得部５１は、レーザセンサ４から点群情報Ｄｍ１を取得する。取得部５１は、取得した点群情報Ｄｍ１を処理部５３に出力する。

記憶部５２は、各種設定情報を記憶する。各種設定情報には、検出除外範囲を示す除外情報が含まれる。検出除外範囲は、監視対象外となる範囲である。検出除外範囲は、監視領域Ｒｄ外の範囲、及び監視領域Ｒｄのうちの監視不要な範囲を含む。検出除外範囲は、予め設定されている。例えば、入力装置（不図示）を用いて、ユーザが検出除外範囲を設定する。例えば、交差点Ｃを模擬した３次元空間がディスプレイ等の出力装置（不図示）に表示され、ユーザが枠等によって検出除外範囲を設定する。

例えば、地面以下、及び道路の上空は、監視されなくてもよい。このため、地面以下を除外するために、検出除外範囲の高さとして、地表を基準として所定の高さより低い範囲が設定されてもよい。例えば、ｚ＜２０ｃｍの範囲が検出除外範囲として設定される。上空を除外するために、検出除外範囲の高さとして、地表を基準として所定の高さより高い範囲が設定されてもよい。例えば、ｚ＞５００ｃｍの範囲が検出除外範囲として設定される。また、交差点Ｃ内及び交差点Ｃの周囲には、信号機、支柱、電柱、街路樹、及び高架等の固定物（静止物）がある。これらの固定物は、監視不要であるので、これらの固定物を除外するために、検出除外範囲として固定物の範囲が設定されてもよい。固定物の範囲は、ｘｙ平面における固定物の境界を示す座標（ｘ，ｙ）として設定されてもよい。

処理部５３は、点群情報Ｄｍ１を処理することで部分情報Ｄｐ１を生成する。具体的には、処理部５３は、取得部５１から点群情報Ｄｍ１を受け取ると、記憶部５２から読み出した除外情報によって示される検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を、点群情報Ｄｍ１から除外（削除）する。これにより、監視対象外の計測点が除外されるとともに、ノイズ等に起因する異常な計測点情報が除外される。処理部５３は、残りの計測点情報を含む部分情報Ｄｐ１を出力部５４に出力する。部分情報Ｄｐ１は、フレームＩＤをさらに含んでもよい。

出力部５４は、処理装置５の外部に部分情報Ｄｐ１を出力する。具体的には、出力部５４は、処理部５３から部分情報Ｄｐ１を受け取ると、通信回線Ｎを介して、部分情報Ｄｐ１をマスタレーザレーダ装置３に送信する。

このように、処理装置５は、点群情報Ｄｍ１から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することによって、部分情報Ｄｐ１を生成し、部分情報Ｄｐ１をマスタレーザレーダ装置３に送信する。このため、部分情報Ｄｐ１のデータ量は、点群情報Ｄｍ１のデータ量よりも小さくなる。

マスタレーザレーダ装置３は、レーザセンサ６と、処理装置７と、検出装置８と、を備えている。レーザセンサ６は、支持部材Ｐに固定されている。つまり、レーザセンサ６は、地上に設置されている。レーザセンサ６は、レーザセンサ４と同様に、照射可能領域Ｒｂに向けてレーザ光を照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Ｒｂ内の各計測点の計測点情報を生成する。照射可能領域Ｒｂは、レーザセンサ６がレーザ光を照射可能な領域であり、例えば１５０ｍ程度の範囲である。照射可能領域Ｒｂは、監視領域Ｒｄの少なくとも一部を含む。レーザセンサ６においても、レーザセンサ４と同一の座標系ＣＳが用いられる。レーザセンサ６は、１フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ２（第２点群情報）を１フレームごとに処理装置７に出力する。点群情報Ｄｍ２は、フレームＩＤをさらに含んでもよい。

なお、レーザセンサ６の時刻は、レーザセンサ４の時刻と同期している。レーザセンサ４の時刻とレーザセンサ６の時刻との同期は、例えば、ＮＴＰ（Network Time Protocol）を用いて行われる。このため、レーザセンサ６の１フレームの開始時刻及び終了時刻は、レーザセンサ４の１フレームの開始時刻及び終了時刻と一致している。１フレームの開始時刻は、そのフレームの最初の計測点情報の生成（取得）時刻である。１フレームの終了時刻は、そのフレームの最後の計測点情報の生成（取得）時刻である。

処理装置７は、レーザセンサ６によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ２を処理することで部分情報Ｄｐ２（第２部分情報）を生成する装置である。処理装置７は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置によって構成される。処理装置７の物理的な構成は、処理装置５の物理的な構成と同様である。処理装置７の図１に示される各機能部は、各機能を実現させるためのプログラムモジュールが処理装置７を構成するコンピュータにおいて実行されることにより実現される。これらのプログラムモジュールを含むプログラムは、例えば、ＲＯＭ又は半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供される。また、プログラムは、データ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。処理装置７は、機能的には、取得部７１と、記憶部７２と、処理部７３と、出力部７４と、を備えている。

取得部７１は、レーザセンサ６から点群情報Ｄｍ２を取得する。取得部７１は、取得した点群情報Ｄｍ２を処理部７３に出力する。

記憶部７２は、各種設定情報を記憶する。各種設定情報には、検出除外範囲を示す除外情報が含まれる。検出除外範囲は、予め設定されている。例えばスレーブレーザレーダ装置２と同様に、入力装置を用いて、ユーザが検出除外範囲を設定する。処理装置７に設定されている検出除外範囲は、処理装置５に設定されている検出除外範囲と同一であってもよく、異なっていてもよい。処理装置５及び処理装置７で同じ検出除外範囲を設定する場合には、処理装置７は、処理装置７に設定された検出除外範囲を示す除外情報を処理装置５に送信してもよい。

処理部７３は、点群情報Ｄｍ２を処理することで部分情報Ｄｐ２を生成する。具体的には、処理部７３は、取得部７１から点群情報Ｄｍ２を受け取ると、記憶部７２から読み出した除外情報によって示される検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を点群情報Ｄｍ２から除外する。これにより、監視対象外の計測点が除外されるとともに、ノイズ等に起因する異常な計測点情報が除外される。処理部７３は、残りの計測点情報を含む部分情報Ｄｐ２を出力部７４に出力する。部分情報Ｄｐ２は、フレームＩＤをさらに含んでもよい。

出力部７４は、処理装置７の外部に部分情報Ｄｐ２を出力する。具体的には、出力部７４は、処理部７３から部分情報Ｄｐ２を受け取ると、部分情報Ｄｐ２を検出装置８に出力する。

このように、処理装置７は、点群情報Ｄｍ２から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することによって、部分情報Ｄｐ２を生成し、部分情報Ｄｐ２を検出装置８に出力する。このため、部分情報Ｄｐ２のデータ量は、点群情報Ｄｍ２のデータ量よりも小さくなる。

検出装置８は、部分情報Ｄｐ１及び部分情報Ｄｐ２に基づいて、監視領域Ｒｄにおける検出結果を生成する装置である。検出装置８は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置によって構成される。検出装置８の物理的な構成は、処理装置５の物理的な構成と同様である。検出装置８の図１に示される各機能部は、各機能を実現させるためのプログラムモジュールが検出装置８を構成するコンピュータにおいて実行されることにより実現される。これらのプログラムモジュールを含むプログラムは、例えば、ＲＯＭ又は半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供される。また、プログラムは、データ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。なお、処理装置７と検出装置８とが１つの情報処理装置によって構成されてもよい。この場合、処理装置７及び検出装置８の各機能部の機能を実現させるためのプログラムモジュールを含むプログラムが提供されてもよい。

検出装置８は、機能的には、取得部８１と、記憶部８２と、合成部８３と、検出部８４と、出力部８５と、を備えている。

取得部８１は、処理装置５から部分情報Ｄｐ１を取得するとともに、処理装置７から部分情報Ｄｐ２を取得する。送信遅延等に起因して、同一フレームであっても、取得部８１が部分情報Ｄｐ１を受信するタイミングと、取得部８１が部分情報Ｄｐ２を受信するタイミングと、が互いに異なることがある。本実施形態では、部分情報Ｄｐ１は通信回線Ｎを介して送信されるのに対し、部分情報Ｄｐ２はマスタレーザレーダ装置３の内部通信線を介して送信されるので、取得部８１は、部分情報Ｄｐ２を受信した後に、部分情報Ｄｐ１を受信する。このため、取得部８１は、部分情報Ｄｐ２を記憶部８２に出力し、記憶部８２に記憶する。取得部８１は、部分情報Ｄｐ１を合成部８３に出力する。

記憶部８２は、フレームごとに部分情報Ｄｐ２を記憶する。記憶部８２は、フレームごとに異なるファイルに部分情報Ｄｐ２を記憶してもよい。記憶部８２は、処理装置７から受信した部分情報Ｄｐ２に含まれる複数の計測点情報を、それぞれの計測点情報の時刻情報で示される時刻でソートして、各フレームの部分情報Ｄｐ２を記憶してもよい。この場合、計測点の座標からフレームが識別され得るので、フレームＩＤは省略されてもよい。

合成部８３は、部分情報Ｄｐ１と、部分情報Ｄｐ１のフレームと同じフレームの部分情報Ｄｐ２とを合成（マージ）することにより、合成情報を生成する。具体的に説明すると、まず、合成部８３は、取得部８１から部分情報Ｄｐ１を受け取ると、その部分情報Ｄｐ１に含まれる複数の計測点情報の時刻情報によって示される時刻のうち、最古時刻と、最新時刻と、を抽出する。レーザセンサ４の１フレームの開始時刻及び終了時刻と、レーザセンサ６の１フレームの開始時刻及び終了時刻とは一致しているので、同一フレームでは、部分情報Ｄｐ１の最古時刻及び最新時刻は、部分情報Ｄｐ２の最古時刻及び最新時刻とおおよそ一致している。このため、合成部８３は、記憶部８２に記憶されている複数のフレームの部分情報Ｄｐ２のうち、抽出した最古時刻及び最新時刻に近い最古時刻及び最新時刻を有するフレームの部分情報Ｄｐ２を取得する。

記憶部８２には、各フレームの開始時刻及び終了時刻が予め記憶されていてもよい。この場合、合成部８３は、部分情報Ｄｐ１の最古時刻及び最新時刻によって規定される時間帯を、その開始時刻と終了時刻との間に含むフレームを特定し、当該フレームの部分情報Ｄｐ２を取得する。また、部分情報Ｄｐ１及び部分情報Ｄｐ２がフレームＩＤを含む場合には、合成部８３は、記憶部８２に記憶されている複数のフレームの部分情報Ｄｐ２のうち、部分情報Ｄｐ１のフレームＩＤと同一のフレームＩＤを含む部分情報Ｄｐ２を取得する。

合成部８３は、部分情報Ｄｐ１と取得した部分情報Ｄｐ２とを合成する。より具体的には、合成部８３は、部分情報Ｄｐ１に含まれる複数の計測点情報と、部分情報Ｄｐ２に含まれる複数の計測点情報と、を含む合成情報を生成する。合成情報は、例えば、部分情報Ｄｐ１に含まれる複数の計測点情報と、部分情報Ｄｐ２に含まれる複数の計測点情報と、をリスト化（配列）したテーブルの形式で表現され得る。部分情報Ｄｐ１及び部分情報Ｄｐ２は、互いに同一の計測点の計測点情報を含み得る。このため、２つの計測点情報が互いに同一の計測点の計測点情報である場合には、合成部８３は、いずれか一方を削除してもよい。合成部８３は、例えば、２つの計測点情報の位置座標間の距離が、予め設定された距離以下である場合に、これら２つの計測点情報は同一の計測点の計測点情報と判定してもよい。合成部８３は、合成情報を検出部８４に出力する。

検出部８４は、合成情報に基づいて、物体を検出する。具体的には、検出部８４は、合成部８３から合成情報を受け取ると、合成情報に含まれる複数の計測点情報をクラスタリングする。つまり、検出部８４は、監視領域Ｒｄ内の複数の計測点のうち、近傍の計測点同士をつなぎ合わせ、クラスタ（塊）に分割する。検出部８４は、得られたクラスタを単一の検出物体（車両及び人等）として検出する。検出部８４は、検出物体の寸法（幅、奥行き、及び高さ）及び位置を計算する。検出物体の位置は、検出物体の四隅（前方右端、前方左端、後方右端、及び後方左端）の座標でもよく、クラスタに含まれる計測点情報の位置の平均でもよく、検出物体の重心位置でもよい。

検出部８４は、検出物体について、検出結果を出力部８５に出力する。検出結果は、検出物体の寸法を示す寸法情報、検出物体の位置を示す位置情報、及び検出物体を検出した検出時刻を示す検出時刻情報を含む。検出時刻は、例えば、クラスタに含まれる各計測点の計測点情報が有する時刻情報によって示される時刻の平均時刻である。

なお、検出部８４は、検出物体を追跡してもよい。つまり、検出部８４は、異なるフレーム（異なる時刻）において検出された検出物体に対し、物体ＩＤの対応付けを行ってもよい。物体ＩＤは、検出物体を一意に識別可能な識別情報である。具体的には、検出部８４は、検出物体の位置及び寸法、並びに、過去の観測結果から推定される速度及び角速度等に基づいて、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体のいずれかと対応しているかを判定する。

検出部８４は、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体のいずれとも対応しないと判定した場合に、新規の検出物体として当該検出物体に新しい物体ＩＤを付与する。検出部８４は、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体と対応すると判定した場合に、対応する検出物体に付与されている物体ＩＤを現在のフレームにおいて検出された検出物体に付与する。検出部８４は、物体ＩＤが付与されている検出物体のうち、長時間検出されていない検出物体について、物体ＩＤを削除する。

なお、複数の検出物体を追跡する（ＩＤ付けする）問題は、マルチターゲットトラッキング問題と称される。検出部８４は、公知のアルゴリズムを用いて、各検出物体を追跡する。公知のアルゴリズムとしては、ＳＮＮ（Suboptimal Nearest Neighbor）、ＧＮＮ（Global Nearest Neighbor）、及びＪＰＤＡＦ（Joint Probabilistic Data Association Filter）等が挙げられる。この場合、検出部８４は、物体ＩＤ、物体位置情報、及び検出時刻情報等を、検出結果として出力部８５に出力する。

出力部８５は、検出装置８（マスタレーザレーダ装置３）の外部に検出結果を出力する。出力部８５は、例えば、不図示の外部装置に検出結果を送信する。外部装置の例としては、上位管理システム、及び交通管制システムが挙げられる。検出結果の送信は、無線通信で行われてもよく、有線通信で行われてもよい。なお、出力部８５は、検出結果のデータ形式を外部装置が処理しやすいデータ形式に変換し、変換された検出結果を外部装置に送信してもよい。

次に、スレーブレーザレーダ装置２が行う処理について説明する。図６は、スレーブレーザレーダ装置が行う部分情報生成処理を示すフローチャートである。図６に示される部分情報生成処理は、例えば、スレーブレーザレーダ装置２が起動されることによって開始される。

まず、レーザセンサ４が、レーザセンサ４の時刻とレーザセンサ６の時刻とを一致させるために、時刻の同期を行う（ステップＳ１１）。例えば、レーザセンサ４は、ＮＴＰを用いて時刻を設定する。

時刻の同期が行われた後、レーザセンサ４は、照射可能領域Ｒａに含まれる複数の計測点にレーザ光を順に照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Ｒａ内の各計測点の計測点情報を生成する。なお、レーザセンサ４は、レーザセンサ６がレーザ光の照射を開始するタイミングと同じタイミングで、レーザ光の照射を開始する。このため、レーザセンサ４の各フレームの開始時刻及び終了時刻は、レーザセンサ６の各フレームの開始時刻及び終了時刻と一致する。そして、レーザセンサ４は、１フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ１を処理装置５に出力する。

続いて、取得部５１は、レーザセンサ４から点群情報Ｄｍ１を取得する（ステップＳ１２）。そして、取得部５１は、取得した点群情報Ｄｍ１を処理部５３に出力する。

続いて、処理部５３は、点群情報Ｄｍ１のデータ量を削減する（ステップＳ１３）。具体的には、処理部５３は、取得部５１から点群情報Ｄｍ１を受け取ると、記憶部５２から読み出した除外情報によって示される検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を点群情報Ｄｍ１から除外する。そして、処理部５３は、残りの計測点情報を含む部分情報Ｄｐ１を出力部５４に出力する。

続いて、出力部５４は、処理部５３から部分情報Ｄｐ１を受け取ると、通信回線Ｎを介して、部分情報Ｄｐ１をマスタレーザレーダ装置３に送信する（ステップＳ１４）。そして、スレーブレーザレーダ装置２は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１５）。スレーブレーザレーダ装置２が処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、レーザセンサ４による照射が再び行われ、ステップＳ１２～ステップＳ１５の処理が行われる。一方、スレーブレーザレーダ装置２が処理を終了すると判定した場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、スレーブレーザレーダ装置２が行う部分情報生成処理は終了する。なお、スレーブレーザレーダ装置２は、ユーザが監視を停止するための操作を行った場合等に、処理を終了すると判定する。

次に、マスタレーザレーダ装置３が行う処理について説明する。図７は、マスタレーザレーダ装置が行う部分情報生成処理を示すフローチャートである。図７に示される部分情報生成処理は、例えば、マスタレーザレーダ装置３が起動されることによって開始される。

まず、レーザセンサ６が、レーザセンサ４の時刻とレーザセンサ６の時刻とを一致させるために、時刻の同期を行う（ステップＳ３１）。例えば、レーザセンサ６は、ＮＴＰを用いて時刻を設定する。

時刻の同期が行われた後、レーザセンサ６は、照射可能領域Ｒｂに含まれる複数の計測点にレーザ光を順に照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Ｒｂ内の各計測点の計測点情報を生成する。そして、レーザセンサ６は、１フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ２を処理装置７に出力する。

続いて、取得部７１は、レーザセンサ６から点群情報Ｄｍ２を取得する（ステップＳ３２）。そして、取得部７１は、取得した点群情報Ｄｍ２を処理部７３に出力する。

続いて、処理部７３は、点群情報Ｄｍ２のデータ量を削減する（ステップＳ３３）。具体的には、処理部７３は、取得部７１から点群情報Ｄｍ２を受け取ると、記憶部７２から読み出した除外情報によって示される検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を点群情報Ｄｍ２から除外する。そして、処理部７３は、残りの計測点情報を含む部分情報Ｄｐ２を出力部７４に出力する。

続いて、出力部７４は、処理部７３から部分情報Ｄｐ２を受け取ると、部分情報Ｄｐ２を検出装置８に出力する。そして、検出装置８の取得部８１は、処理装置７（出力部７４）から部分情報Ｄｐ２を受け取ると、部分情報Ｄｐ２を記憶部８２に出力し、記憶部８２に記憶する（ステップＳ３４）。

続いて、マスタレーザレーダ装置３は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３５）。マスタレーザレーダ装置３が処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ３５；ＮＯ）、レーザセンサ６による照射が再び行われ、ステップＳ３２～ステップＳ３５の処理が行われる。一方、マスタレーザレーダ装置３が処理を終了すると判定した場合（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、マスタレーザレーダ装置３が行う部分情報生成処理は終了する。なお、マスタレーザレーダ装置３は、ユーザが監視を停止するための操作を行った場合等に、処理を終了すると判定する。

次に、マスタレーザレーダ装置３が行う検出処理について説明する。図８は、マスタレーザレーダ装置が行う検出処理を示すフローチャートである。図８に示される検出処理は、例えば、マスタレーザレーダ装置３が起動されることによって開始される。

まず、取得部８１は、通信回線Ｎを介してスレーブレーザレーダ装置２から部分情報Ｄｐ１を受信したか否かを判定する（ステップＳ４１）。取得部８１は、部分情報Ｄｐ１を受信していないと判定した場合（ステップＳ４１；ＮＯ）、部分情報Ｄｐ１を受信するまでステップＳ４１の判定を繰り返す。一方、取得部８１は、部分情報Ｄｐ１を受信したと判定した場合（ステップＳ４１；ＹＥＳ）、受信した部分情報Ｄｐ１を合成部８３に出力する。

続いて、合成部８３は、取得部８１から部分情報Ｄｐ１を受け取ると、部分情報Ｄｐ１と、当該部分情報Ｄｐ１と同一フレームの部分情報Ｄｐ２とを合成する（ステップＳ４２）。具体的には、まず、合成部８３は、部分情報Ｄｐ１に含まれる複数の計測点情報の時刻情報によって示される時刻のうち、最古時刻と、最新時刻と、を抽出する。そして、合成部８３は、記憶部８２に記憶されている複数のフレームの部分情報Ｄｐ２のうち、抽出した最古時刻及び最新時刻を含むフレームの部分情報Ｄｐ２を取得する。そして、合成部８３は、部分情報Ｄｐ１と、記憶部８２から取得した部分情報Ｄｐ２とを合成することで、合成情報を生成する。このとき、２つの計測点情報が同一の計測点の計測点情報である場合には、合成部８３は、いずれか一方を削除してもよい。そして、合成部８３は、合成情報を検出部８４に出力する。

続いて、検出部８４は、合成情報に基づいて、物体を検出する（ステップＳ４３）。そして、検出部８４は、検出結果を出力部８５に出力する。続いて、出力部８５は、外部装置に検出結果を送信する（ステップＳ４４）。なお、出力部８５は、検出結果のデータ形式を外部装置が処理しやすいデータ形式に変換し、変換された検出結果を外部装置に送信してもよい。以上により、マスタレーザレーダ装置３の検出処理が終了する。

以上説明したように、監視システム１では、地上に設置されたレーザセンサ４及びレーザセンサ６を用いて、監視領域Ｒｄが監視される。例えば、監視領域Ｒｄのうち、レーザセンサ４で計測点情報を取得できない範囲を、レーザセンサ６によって補完することができる。これにより、監視領域Ｒｄにおける死角が少なくなるので、検出精度を向上させることができる。

また、レーザセンサ４によって取得（生成）される点群情報Ｄｍ１のデータ量及びレーザセンサ６によって取得（生成）される点群情報Ｄｍ２のデータ量は、一般に大きいので、スレーブレーザレーダ装置２の設置数が増えるほど、また通信回線Ｎの通信速度が遅いほど、リアルタイムでの処理が困難となる。これに対して、監視システム１では、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報が、マスタレーザレーダ装置３に送信されるデータから除外される。つまり、処理装置５が、レーザセンサ４によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ１から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することで、部分情報Ｄｐ１を生成する。このため、部分情報Ｄｐ１のデータ量は、点群情報Ｄｍ１のデータ量よりも小さくなる。これにより、処理装置５から検出装置８に点群情報Ｄｍ１を送信する場合と比較して、処理装置５から検出装置８に部分情報Ｄｐ１を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。

このように、監視システム１では、部分情報Ｄｐ１の送信に要する時間が短縮されるので、レーザセンサの数を抑えつつ、広い交差点Ｃをリアルタイムに監視することが可能となる。また、スレーブレーザレーダ装置２とマスタレーザレーダ装置３との間の通信データ量が削減されるので、通信回線Ｎの通信速度が遅い（通信帯域が狭い）場合でも、検出に要する時間の増加を抑えることができる。

同様に、処理装置７が、レーザセンサ６によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報Ｄｍ２から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することで、部分情報Ｄｐ２を生成する。このため、部分情報Ｄｐ２のデータ量は、点群情報Ｄｍ２のデータ量よりも小さくなる。これにより、処理装置７から検出装置８に点群情報Ｄｍ２を送信する場合と比較して、処理装置７から検出装置８に部分情報Ｄｐ２を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。

例えば、交差点Ｃは、Ｔ字路でもよい。監視領域Ｒｄの設定場所は、交差点に限られず、２以上の道路が合流する合流地点でもよく、ビル等の施設の出口と道路との合流地点でもよく、道路の途中地点でもよい。監視領域Ｒｄは、一般道に設定されてもよく、高速道路に設定されてもよい。また、監視領域Ｒｄは、踏切、工場、及び作業現場等に設定されてもよい。

スレーブレーザレーダ装置２及びマスタレーザレーダ装置３の配置は、図２及び図３に示された配置に限られない。監視システム１は、２以上のスレーブレーザレーダ装置２を備えてもよい。各スレーブレーザレーダ装置２は、検出装置８を備えていてもよい。例えば、マスタレーザレーダ装置３が故障した場合に、マスタレーザレーダ装置３を停止させ、いずれかのスレーブレーザレーダ装置２がマスタレーザレーダ装置として動作することで、検出処理を継続してもよい。

上記実施形態では、スレーブレーザレーダ装置２及びマスタレーザレーダ装置３はそれぞれ、１つの装置として構成されているが、２以上の装置で構成されてもよい。例えば、処理装置５は、スレーブレーザレーダ装置２とは別体であってもよい。処理装置７及び検出装置８は、マスタレーザレーダ装置３とは別体であってもよい。

また、検出装置８がレーザレーダとしての機能を有しない個別の計算機（情報処理装置）で構成されてもよい。この場合、マスタレーザレーダ装置３に代えてスレーブレーザレーダ装置２が設けられる。

上記実施形態では、スレーブレーザレーダ装置２及びマスタレーザレーダ装置３が、支持部材Ｐに固定されているが、処理装置５，７及び検出装置８は、支持部材Ｐに固定されていなくてもよい。

監視システム１（スレーブレーザレーダ装置２）は、レーザセンサ４を備えていなくてもよい。この場合、処理装置５は、外部のレーザセンサ４から点群情報Ｄｍ１を取得する。同様に、監視システム１（マスタレーザレーダ装置３）は、レーザセンサ６を備えていなくてもよい。この場合、処理装置７は、外部のレーザセンサ６から点群情報Ｄｍ２を取得する。

処理装置５は、レーザセンサ４を備えていてもよい。処理装置７は、レーザセンサ６を備えていてもよい。

レーザセンサ４，６として、全周囲方向にレーザ光を照射できるタイプの３次元レーザレーダが用いられてもよい。

上記実施形態では、レーザセンサ４は、１フレーム分の複数の計測点情報を１フレームごとに処理装置５に出力しているが、複数の計測点情報を１フレーム以外の単位で処理装置５に出力してもよい。レーザセンサ４は、計測点情報を１つずつ順に処理装置５に出力してもよい。同様に、レーザセンサ６は、複数の計測点情報を１フレーム以外の単位で処理装置７に出力してもよい。レーザセンサ６は、計測点情報を１つずつ順に処理装置７に出力してもよい。

上記実施形態では、処理装置５は、１フレーム分の部分情報Ｄｐ１を検出装置８に送信しているが、２以上のフレーム分の部分情報Ｄｐ１をまとめて検出装置８に送信してもよい。同様に、上記実施形態では、処理装置７は、１フレーム分の部分情報Ｄｐ２を検出装置８に送信しているが、２以上のフレーム分の部分情報Ｄｐ２をまとめて検出装置８に送信してもよい。

マスタレーザレーダ装置３は、検出結果を用いて、さらなる処理を行ってもよい。例えば、マスタレーザレーダ装置３は、検出結果を用いて交通違反車両の監視を行ってもよい。

例えば、２つの交差点の距離が短い場合、２つの交差点のそれぞれにマスタレーザレーダ装置３が設置され、２つの交差点を結ぶ道路の中間地点に１つのスレーブレーザレーダ装置２が設置されることがある。このとき、１つのスレーブレーザレーダ装置２は、２つの監視システムに属し、各監視システムのマスタレーザレーダ装置３に部分情報Ｄｐ１を送信してもよい。この例では、２つの監視システムにおける監視領域Ｒｄは互いに異なっている。

処理装置７は、通信回線Ｎを介することなく、マスタレーザレーダ装置３内部の通信線（有線）を用いて部分情報Ｄｐ２を検出装置８に出力している。このため、マスタレーザレーダ装置３では、点群情報Ｄｍ２のデータ量が削減されなくてもよい。つまり、処理部７３は、点群情報Ｄｍ２を部分情報Ｄｐ２として出力部７４に出力してもよい。

１ 監視システム
４ レーザセンサ（第１レーザセンサ）
５ 処理装置（第１処理装置）
６ レーザセンサ（第２レーザセンサ）
７ 処理装置（第２処理装置）
８ 検出装置
Ｄｍ１ 点群情報（第１点群情報）
Ｄｍ２ 点群情報（第２点群情報）
Ｄｐ１ 部分情報（第１部分情報）
Ｄｐ２ 部分情報（第２部分情報）
Ｒａ 照射可能領域
Ｒｂ 照射可能領域
Ｒｄ 監視領域

Claims (1)

1. それぞれが地上に設置されるとともに監視領域の少なくとも一部を含む照射可能領域に向けてレーザ光を照射して前記レーザ光の反射光を受光することで前記照射可能領域内の各計測点の位置座標を含む計測点情報を生成する第１レーザセンサ及び第２レーザセンサを用いて、前記監視領域を監視する監視システムであって、
   第１レーザレーダ装置と、
   前記第１レーザレーダ装置と通信回線によって通信可能に接続されている第２レーザレーダ装置と、
   を備え、
   前記第１レーザレーダ装置は、前記第１レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第１点群情報を処理することで第１部分情報を生成する第１処理装置を備え、
   前記第２レーザレーダ装置は、前記第２レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第２点群情報を第２部分情報として出力する第２処理装置と、前記第１部分情報及び前記第２部分情報に基づいて、前記監視領域における検出結果を生成する検出装置と、を備え、
   前記第１処理装置は、前記第１点群情報から、予め設定された検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を削除することによって、前記第１部分情報を生成し、前記通信回線を介して前記第１部分情報を前記検出装置に出力し、
   前記第２処理装置は、前記第２レーザレーダ装置の内部通信線を介して前記第２部分情報を前記検出装置に出力する、監視システム。

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