JP7244802B2

JP7244802B2 - 物体検出システム及び物体検出プログラム

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Description

本発明は、光ビームを走査しつつ対象物からの戻り光を検出する物体検出システム及び物体検出プログラムに関する。

物体検出システムでは、距離と方向とを高精度で検出する３次元ライダー（3D-LiDAR）と呼ばれるものが用いられる。３次元ライダーを使用する場合には、３次元情報が得られるため、検知結果や監視結果も３次元的に表示されることが望ましい。また、必要な監視領域に限って検出結果を表示することも行われており、その場合、監視領域を簡易に確認、設定、修正等できることが望ましい。

物体検出システムとして、２次元ライダーを用いたものであるが、最大検知距離内に検出エリア又は監視領域を設定するものが公知となっている（特許文献１）。この物体検出システムでは、２次元ライダーを用いる結果としてスキャン面が平面であるため、検出エリア又は監視領域の設定に際しては、スキャン平面上で領域設定を行うことになり、それで十分であった。

しかし、３次元ライダーを使用する場合、複数のスキャン平面を持つことになるので、上記特許文献１のように各スキャン平面に対して監視領域を設定すると、設定に手間がかかるだけでなく、監視領域の空間的な把握が困難になる。また、３次元ライダーによって得られる距離情報は平面的なものではないため、監視領域を多層の平面で考えることは不適切である。

特開２００９－９３４２８号公報

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、３次元で距離検知を行う場合であっても、監視領域の設定や把握が容易な物体検出システム、及び、これに適用される物体検出プログラムを提供することを目的とする。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した物体検出システムは、光ビームを走査しつつ反射光を検出して伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、距離計測部によって得た距離情報から物体を検知する物体検知部と、ディスプレイを含む入出力部と、ディスプレイに物体検知部によって検知した物体の３次元的な表示と２次元的な表示とを行わせる表示処理部と、ディスプレイに所定の視線方向に対応する２次元的な表示及び３次元的な表示のいずれか一方を行わせた状態で、ディスプレイを利用した入出力部の操作を受け付けることによって、距離計測部によって計測されるエリアのうち、物体検知部による監視処理の対象となる監視領域を設定する領域設定部とを備える。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した物体検出プログラムは、光ビームを走査しつつ反射光を検出して伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、距離計測部によって得た距離情報から物体を検知する物体検知部と、ディスプレイを含む入出力部と、ディスプレイに物体検知部によって検知した物体の３次元的な表示と２次元的な表示とを行わせる表示処理部と、ディスプレイに所定の視線方向に対応する２次元的な表示及び３次元的な表示のいずれか一方を行わせた状態で、ディスプレイを利用した入出力部の操作を受け付けることによって、距離計測部によって計測されるエリアのうち、物体検知部による監視処理の対象となる監視領域を設定する領域設定部とを備える物体検出システムを制御する制御装置で動作する。

本発明の一実施形態に係る物体検出システムを説明する図である。図１の物体検出システムを構成するレーザーレーダーユニットの構造を説明する概略図である。図３Ａは、計測されるエリアにおいて設定される監視領域を説明する斜視図であり、図３Ｂは、監視領域の３次元的表示の一例を示す図である。図１の物体検出システムの動作を説明する図である。図１の物体検出システムの動作を説明する図である。監視領域の設定方法を説明する図である。図７Ａ～７Ｄは、ディスプレイによる表示例を説明する図である。

以下、図１等を参照しつつ、本発明に係る一実施形態の物体検出システムについて説明する。

図１に示す物体検出システム１００は、レーザーレーダーユニット２１と、支持部２３と、制御装置８０とを備える。

図２を参照して、レーザーレーダーユニット２１の構造の一例について説明する。レーザーレーダーユニット２１は、検出対象の存在や当該検出対象までの距離を検出する距離計測部であり、回転する走査用ミラー５３ａによって光ビームを走査しつつ伝搬時間から距離を計測する。レーザーレーダーユニット（距離計測部）２１は、投光系５１と、受光系５２と、回転反射部５３と、駆動回路５５と、外装部品５６とを備える。これらのうち、投光系５１と、受光系５２と、回転反射部５３とは、走査型の光学系５９を構成している。

投光系５１は、後述する回転反射部５３の走査用ミラー５３ａに対して光ビーム又は投光ビームの元になるレーザー光Ｌ１を射出する。投光系５１は、赤外その他の波長域に設定されたレーザー光Ｌ１を発生する光源５１ａを有する。

受光系５２は、外装部品５６の光学窓５６ａを介して入射する検出対象ＯＢからの反射光又は光ビームであって、回転反射部５３の走査用ミラー５３ａで反射された戻り光Ｌ２を受光する。受光系５２は、戻り光Ｌ２を検出するため、縦の副走査方向に関して例えば６つの画素を有する受光素子５２ａを有する。検出領域内に物体等の検出対象ＯＢがあると、レーザーレーダーユニット２１から射出されたレーザー光（投光ビーム）Ｌ１が検出対象ＯＢで反射等され、検出対象ＯＢで反射等された光の一部が戻り光（反射光）Ｌ２としてレーザーレーダーユニット２１における走査用ミラー５３ａを介して受光系５２に入射する。

回転反射部５３は、走査用ミラー５３ａと回転駆動部５３ｂとを有する。走査用ミラー５３ａは、２回反射型のポリゴンミラーであり、光路折り曲げ用の第１反射部５３ｉと第２反射部５３ｊとを有する。第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊは、ｚ方向に平行に延びる回転軸ＲＸに沿って上下にそれぞれ配置されている。第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊは角錐状の形状を有している。第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊの反射面の傾斜角は、走査用ミラー５３ａの回転位置（図示の例では９０°単位で４方位を向く位置）に伴って徐々に変化するものになっている（第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊの具体的な形状については、国際公開第２０１４／１６８１３７号参照）。

第１反射部５３ｉの反射面は、紙面上で右方向である＋ｙ方向から入射したレーザー光（投光ビーム）Ｌ１を略直交する方向に反射し、紙面上で上方向である＋ｚ方向の第２反射部５３ｊの鏡面に導く。第２反射部５３ｊの鏡面は、紙面上で下方向から入射したレーザー光Ｌ１を略直交する方向に反射し、紙面上で右方向の検出対象ＯＢ側へ導く。検出対象ＯＢで反射された一部の戻り光（反射光）Ｌ２は、レーザー光Ｌ１の経路と逆の経路をたどり、受光系５２で検出される。つまり、走査用ミラー５３ａは、検出対象ＯＢで反射された戻り光Ｌ２を、第２反射部５３ｊの鏡面で再度反射させ、第１反射部５３ｉの鏡面に導く。続いて、戻り光Ｌ２を第１反射部５３ｉの鏡面で再度反射させ、受光系５２側へ導く。

走査用ミラー５３ａが回転すると、縦のｚ軸方向に直交する平面（つまり、ｘｙ面）内において、レーザー光Ｌ１の進行方向が変化する。つまり、レーザー光Ｌ１は、走査用ミラー５３ａの回転に伴って、ｚ軸のまわりに走査される。レーザー光Ｌ１によって走査される角度領域が検出領域となる。投光用のレーザー光Ｌ１の進行方向において＋ｚ軸方向に関する開き角が投光角度であり、走査開始点でのレーザー光Ｌ１の進行方向と走査終了点でのレーザー光Ｌ１の進行方向とのｘｙ面内でのなす角度が照射角度である。このような投光角度と照射角度とによって検出領域に対応する投光視野が形成される。なお、投光視野は、走査用ミラー５３ａの９０°単位の回転位置に応じて上下方向に関して４段階で変化するので、全体としての投光視野は、単一の走査で達成される投光視野に対して上下方向に４倍の広がりを有するものとなっている。

駆動回路５５は、投光系５１の光源５１ａ、受光系５２の受光素子５２ａ、回転反射部５３の回転駆動部５３ｂ等の動作を制御する。また、駆動回路５５は、受光系５２の受光素子５２ａに入射した戻り光Ｌ２の変換によって得た電気信号から検出対象ＯＢの物体情報を得る。具体的には、受光素子５２ａにおける出力信号が所定の閾値以上である場合、駆動回路５５において、受光素子５２ａが検出対象ＯＢからの戻り光Ｌ２を受光したと判断される。この場合、光源５１ａでの発光タイミングと受光素子５２ａでの受光タイミングとの差から、検出対象ＯＢまでの距離が求められる。また、受光素子５２ａへの戻り光Ｌ２の副走査方向に関する受光位置及び走査用ミラー５３ａの主走査方向に相当する回転角に基づいて、検出対象ＯＢの主走査方向及び副走査方向に関する方位情報を求めることができる。

外装部品５６は、レーザーレーダーユニット２１の内蔵部品を覆い、保護するためのものである。

図１に戻って、支持部２３は、レーザーレーダーユニット２１を支持するだけでなく、制御装置８０の制御下でレーザーレーダーユニット２１の向き又は姿勢を調整する機能を有する。なお、支持部２３は、支持部２３等を含む全体が傾斜した場合に、制御装置８０の制御下でレーザーレーダーユニット２１の姿勢を調整し、レーザーレーダーユニット２１を傾斜前の状態に維持するようなものであってもよい。

制御装置８０は、オペレーターとのインターフェースである入出力部８１と、プログラムに基づいてデータ等に対する演算処理、外部装置の制御等を行う演算処理部８２と、外部からのデータ、演算処理結果等を保管する記憶部８３と、外部装置と通信するための通信部８４とを備える。

入出力部８１は、オペレーターからの指示を取り込む操作部８１ａと、演算処理部８２による処理結果をオペレーターに提示するディスプレイ８１ｂとを有する。操作部８１ａは、キーボード、マウス等を有し、制御装置８０で実行されるプログラムの進行状態をオペレーターの意思を反映したものにすることができる。操作部８１ａは、例えばオペレーターが計測中のエリア又は領域から監視領域を指定する操作を受け付ける。操作部８１ａは、ディスプレイ８１ｂに付随するタッチパネルのようなものであってもよい。ディスプレイ８１ｂは、２次元的表示又は３次元的表示を可能にするＬＣＤ等の表示デバイスであるが、３次元視又は立体視を可能にするヘッドマウントディスプレイであってもよい。

演算処理部８２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算部、インターフェース回路等の付属回路を有しており、距離計測、検出点の表示、監視領域の設定・表示、クラスタリング、対象抽出、ノイズ除去処理、警報処理等の各種工程を含む物体検出プログラムを実行する。

具体的には、演算処理部８２は、物体検知部として、距離計測部であるレーザーレーダーユニット２１によって得た距離情報から物体を検知する。また、演算処理部８２は、表示処理部として、ディスプレイ８１ｂに検知した物体又は検出対象ＯＢの３次元的な表示又は２次元的な表示を行わせる。つまり、演算処理部８２は、距離計測によって得られた検出点をディスプレイ８１ｂにおいて３次元的に表示させたり２次元的に表示させたりすることができる。演算処理部８２は、領域設定部として、操作部８１ａ及びディスプレイ８１ｂを介してオペレーターからの指示を受け付けることによって、計測エリア又は計測領域のうち、レーザーレーダーユニット２１による監視処理の対象となる監視領域を設定する。また、演算処理部８２は、領域設定部として、操作部８１ａ及びディスプレイ８１ｂを介してオペレーターからの指示を受け付けることによって、監視領域の輪郭を拡張、縮小等によって変更する。演算処理部８２は、監視領域の輪郭形状を任意形状として受け付けることができる。これにより、ユーザーは、演算処理部８２を介して３次元的な監視領域を目的や環境に応じて自在に設定することができる。また、演算処理部８２は、監視領域の配置及び個数を調整することができる。また、演算処理部８２は、監視領域が複数設定されている場合に、当該複数の監視領域を組み合わせて１つの監視領域とできる。また、演算処理部８２は、監視部として、演算処理部（物体検知部）８２が監視領域内で動体を検知した場合に動体の存在を記録又は発報する。これにより、監視領域に進入した動体を記録し或いは通報することができる。演算処理部８２が動体を検知することにより、監視領域において動体の３次元的な挙動を把握することができる。

図３Ａは、監視領域の設定及び表示を説明する図である。計測エリアには、レーザーレーダーユニット２１の一回の計測動作（全領域の操作）によって得た検出点（不図示）が含まれる。検出点を与える計測データは、元々極座標の計測データであるが、ＸＹＺの直交座標系に変換される。図示の例では、直交座標系で表現された計測エリア中に２つの監視領域ＳＡ１，ＳＡ２が設定されている。監視領域ＳＡ１，ＳＡ２を設定することで、必要な領域に注力した効率的な監視が可能になる。監視領域ＳＡ１を所定の基準面であるＸＹ面に投影した枠状の投影像ＰＩ１は、監視領域ＳＡ１を平面視した輪郭に対応し、ディスプレイ８１ｂに２次元的に表示される第１パターンの表示像に相当する。また、監視領域ＳＡ１を所定の基準面であるＸＺ面に投影した枠状の投影像ＰＩ２は、監視領域ＳＡ１を正面視した輪郭に対応し、ディスプレイ８１ｂに２次元的に表示される第２パターンの表示像に相当する。これらの投影像ＰＩ１，ＰＩ２は、監視領域ＳＡ１をＹ軸及びＺ軸に平行な方向から見た平行投影像となっている。

図３Ｂは、図３Ａの視点ＥＯから見た監視領域ＳＡ１の透視投影像を示し、ディスプレイ８１ｂに表示される３次元的表示に相当する。この場合、ディスプレイが平面的な表示を行うものであっても、検知した物体や監視領域の形状や配置を３次元的なものとして把握することが容易になる。図からも明らかなように、監視領域ＳＡ１は、遠方に向かって縮小する投影像ＰＩ３として表示されている。

図１に戻って、記憶部８３は、物体検出プログラムやその実行に必要な諸データを記憶する。また、記憶部８３には、演算処理部８２が監視領域内に警報対象が存在すると判定した場合に、警報対象の状態、時刻等の諸情報が記録される。さらに、記憶部８３は、物体検出プログラムによって抽出した対象に関するデータを逐次記録して、演算処理部８２による対象の移動状態の監視を可能にする。

通信部８４は、演算処理部８２とレーザーレーダーユニット２１又は支持部２３との通信を可能にし、演算処理部８２がレーザーレーダーユニット２１等からのデータを取り込むことを可能にするとともに、演算処理部８２からの指令をレーザーレーダーユニット２１に送信することを可能にする。

以下、図４及び図５を参照して、図１に示す物体検出システム１００を用いた物体検出方法又は物体検出プログラムの実行について説明する。

まず、制御装置８０の演算処理部８２は、レーザーレーダーユニット２１を動作させて距離情報等を含む計測データの取り込みを開始する（ステップＳ１１）。レーザーレーダーユニット２１からは、極座標の計測データ（ｒ，θ，φ）又は計測データ（ｒ，θ，φ）の元となるデータが出力され、演算処理部８２は、極座標の計測データ（ｒ，θ，φ）等を直交座標系の計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換し、結果を記憶部８３に保管する。具体的には、極座標から直交座標系への変換は、公知の関係
Ｘ＝ｒ・ｓｉｎθ×ｃｏｓφ
Ｙ＝ｒ・ｓｉｎθ×ｓｉｎφ
Ｚ＝ｒ・ｃｏｓθ
を用いて実行される。ここで、検出された対象までの距離をｒ、極角をθ、方位角をφとしている。この際、レーザーレーダーユニット２１の姿勢の傾きを補償するような座標変換も可能である。

次に、演算処理部８２は、レーザーレーダーユニット２１から受け取った距離情報等を含む計測データに基づいて物体を検知した検出点をディスプレイ８１ｂに表示させる（ステップＳ１２）。この際、演算処理部８２は、距離計測によって得られた検出点の群をディスプレイ８１ｂにおいて３次元的に表示させることができる。この際、視点等からの距離に応じて検出点を着色表示することができる。３次元的に表示される検出点は、後述するようなクラスタリング、ノイズ除去等の処理がなされたものであってもよい。なお、ディスプレイ８１ｂに表示させる検出点は、３次元的な表示に限らず、２次元的な表示とすることができる。

ここで、３次元的表示について説明する。本実施形態では、３次元的表示のため中心投影の手法を利用し、３次元的に配置された多数の検出点を２次元平面に投影する演算処理を行う。直交座標系において、視点のベクトルをＶ_Ｅとし、視心のベクトルをＶ_Ｏとし、視心を基準とする視点の配置を考えた場合に、方位角をα、仰角をβとして、視点基準の座標ＰＰ（ａ，ｂ，ｃ）は、原点の平行移動及びＺ軸及びＹ座標軸の周りの座標軸の回転ととらえることができ、以下の関係式

で与えられる。視点基準の座標ＰＰ（ａ，ｂ，ｃ）のうち、視線に直交する面に平行投影した座標値ｂ，ｃから距離による縮小を計算した座標ＤＰ１（ｂ／（－ａ），ｃ／（－ａ））が中心投影の座標となる。この中心投影座標ＤＰ１（ｂ／（－ａ），ｃ／（－ａ））をディスプレイ８１ｂの画面に適合させる縮小又は拡大、量子化等の画像処理を行うことで、検出点の中心投影表示すなわち３次元的表示が可能になる。なお、距離による縮小を計算しない座標ＤＰ２（ｂ，ｃ）は、平行投影の座標であり、これを用いることで任意の視点に対応する２次元的表示が可能になる。

次に、演算処理部８２は、監視領域が設定されている状態である否かを記憶部８３を参照して確認し（ステップＳ１３）、監視領域が設定されている場合（ステップＳ１３でＹ）、監視領域を変更する処理要求があれば（ステップＳ１４でＹ）、監視領域の設定処理を行う（ステップＳ１５）。

図６を参照して、監視領域の設定処理を説明する。まず、演算処理部８２は、入出力部８１を利用してオペレーターに監視領域について設定の要否及び設定の方法の選択を要求し、オペレーターの選択を受け付ける（ステップＳ５１）。この際、演算処理部８２は、入出力部８１を構成する操作部８１ａ及びディスプレイ８１ｂを利用して、ＧＵＩ（Graphical User Interface）による入力受付を行う。監視領域の設定方法として、例えば、（１）予め準備された基本形状を当てはめる方法と、（２）実際の計測結果を利用して建造物等の障害物の表面から境界面を得る方法と、（３）オペレーターが基準点や基準面を入力することで境界面を直接入力する方法とが考えられる。予め準備された基本形状としては、例えば直方体、円柱、球等があり、基本図形の姿勢やサイズを変化させることができ、複数の図形を組み合わせることも可能となっている。実際の計測結果を利用する場合、静的な検出点から障害物の表面を想定し、障害物の表面から所定距離の位置に延びる近似的な面を算出することで、監視領域の外縁を画定することができる。オペレーターが基準点や基準面を入力する場合、直接座標点を入力することもできるが、静的な検出点や予め準備した基準点をディスプレイ８１ｂに表示させることで入力を支援することができる。以上の方法（１）～（３）は単独で用いるのではなく、組み合わせて用いることができる。

次に、演算処理部８２は、入出力部８１を利用してオペレーターに監視領域の表示方法の選択を要求し、オペレーターの選択を受け付ける（ステップＳ５２）。監視領域の表示方法としては、既述のように３次元的表示や２次元的表示であり、３次元的表示の場合、視点に対応するカメラ画像を重畳表示又は並列表示させることもできる。さらに、オペレーターは、入出力部８１を利用して３次元的表示や２次元的表示の視点をシフト又は切り換えることができる。ディスプレイ８１ｂに３次元的表示を行わせた状態で監視領域を設定する場合、監視領域を３次元的に観察することになり、監視領域の空間的な配置を把握し易いので、監視領域の設定操作が容易になり、意図する監視領域を迅速に設定できる。ディスプレイ８１ｂに２次元的表示を行わせた状態で監視領域を設定する場合、監視領域を少ない歪みで各基準面に投影することになり、監視領域の配置の把握が比較的正確になる。

次に、演算処理部８２は、入出力部８１を利用してオペレーターの意図する監視領域の設定を受け付け（ステップＳ５３）、設定された監視領域を記憶部８３に保管する。オペレーターは、例えば（１）ディスプレイ８１ｂの検出点を表示する計測エリア外に設けたツール領域からいずれかの１つ以上の基本形状を選択し、（２）ディスプレイ８１ｂの計測エリア内に追加表示された監視領域の外縁候補を選択し、或いは（３）点や面を描画するツールを選択することで計測エリア内に監視領域を設定することができる。このように様々な手法で設定された監視領域は、計測エリア内に検出点とともに表示される。この際、演算処理部８２は、オペレーターが監視領域の位置を移動させたり、サイズを増減させたりすることを許容する。

図７Ａ及び７Ｂは、ディスプレイ８１ｂに３次元的表示がなされている具体例を示し、計測エリア内に検出点とともに横長の直方体枠状の監視領域が表示されていることが分かる。なお、図７Ａは、監視領域を正面から観察する視点となっており、図７Ｂは、監視領域を上面から観察する視点となっている。なお、図７Ａ及び７Ｂの表示は、ディスプレイ８１ｂ上に単独で行われるだけでなく、ディスプレイ８１ｂ上に並列させる場合を含む。

図７Ｃ及び７Ｄは、ディスプレイ８１ｂに２次元的表示がなされている具体例を示し、計測エリア内に検出点とともに横長の矩形の監視領域が表示されていることが分かる。なお、図７Ｃは、監視領域を正面から観察する視点となっており、図７Ｄは、監視領域を上面から観察する視点となっている。なお、図７Ｃ及び７Ｄの表示は、ディスプレイ８１ｂ上に単独で行われるだけでなく、ディスプレイ８１ｂ上に並列させる場合を含む。

以上において、３次元的表示で監視領域を一旦設定した場合、オペレーターの要求でディスプレイ８１ｂによる表示を３次元的表示から２次元的表示に切り換えても、既定の監視領域が承継される。つまり、演算処理部８２は、表示の切り換え前後で監視領域の設定を維持し、既定の監視領域の３次元的表示を対応する２次元的表示に切り換える処理を行う。以上とは逆に、２次元的表示で監視領域を一旦設定した場合、オペレーターの要求で２次元的表示から３次元的表示に切り換えても、既定の監視領域が承継される。

なお、以上の説明では３次元的表示と２次元的表示とを切り換えて行うとしているが、ディスプレイ８１ｂに３次元的表示と２次元的表示とを並べて表示することもできる。

次に、演算処理部８２は、入出力部８１を利用してオペレーターが監視領域の補正を希望するか否かを確認する（ステップＳ５４）。

オペレーターが監視領域の補正を希望する場合、演算処理部８２は、入出力部８１を利用してオペレーターに監視領域の表示方法の選択を要求し、オペレーターの選択を受け付ける（ステップＳ５５）。

次に、演算処理部８２は、入出力部８１を利用してオペレーターが希望する監視領域の補正を受け付け（ステップＳ５６）、補正された監視領域を記憶部８３に保管する。監視領域の補正は、ステップＳ５３で設定された監視領域を部分的に削除すること、ステップＳ５３で設定された監視領域に追加領域を付加する拡張を行うこと等を含み、監視領域全体を削除することや別の箇所に新たな監視領域を追加することを含む。

その後、演算処理部８２は、設定又は補正した監視領域の表示方法を設定する（ステップＳ５７）。すなわち、演算処理部８２は、ステップＳ５３で設定された監視領域、又はステップＳ５６で補正された監視領域をディスプレイ８１ｂに表示する際の、線の太さ、線の色、破線及び実線といった線種の別等に関する情報について、オペレーターが入出力部８１を利用して入力・設定できるようにし、その結果を記憶部８３に保管する。

図４に戻って、演算処理部８２は、監視領域の設定後、ディスプレイ８１ｂを設定に応じた表示モードで動作させる（ステップＳ１６）。つまり、ステップＳ１２で検出点の群をディスプレイ８１ｂにおいて例えば所定の視点で３次元的に表示させていた場合、同様に検出点の群をディスプレイ８１ｂにおいて所定の視点で３次元的に表示させるとともに、ステップＳ１５で設定された監視領域の枠を重畳表示させる。

次に、演算処理部８２は、最新の計測データからクラスタリングを行って（ステップＳ１７）、結果を記憶部８３に保管する。クラスタリングは、隣接する計測点を繋ぐこと等によって検出点を部分集合化し、対象のサイズや輪郭的な情報を得るための処理である。クラスタリングは、極座標の計測データ（ｒ，θ，φ）又は直交座標系の計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対して行うことができる。以上のクラスタリングには、得られた複数のクラスタの連結等の処理を追加することができる。例えばクラスタの周囲に１～数画素又はこれに相当する距離の領域拡張を行い、得られたクラスタの周囲を対応する画素数又は距離だけ狭めることで、近接するクラスタを連結することができる。

次に、演算処理部８２は、ステップＳ１７のクラスタリングによって得た各クラスタについて各種演算処理を行って、各クラスタの位置及びサイズを決定する（ステップＳ１８）。クラスタの位置の決定には、例えばクラスタを構成する検出点又は画素点の平均位置又は重心を利用することができる。また、クラスタのサイズの決定には、例えばクラスタを構成する検出点又は画素点の外縁をつなぐ領域内の体積、ＸＹ面に投影した面積、ＸＺ面に投影した面積等を用いることができる。

その後、演算処理部８２は、ステップＳ１８で得た付加情報を有する各クラスタからサイズを考慮して、サイズの小さなものを除去するノイズ判定を行って、着目に値する対象を選別する（ステップＳ１９）。つまり、演算処理部８２は、ノイズレベルよりも大きなクラスタを前方物体と判断し、このように抽出した対象をラベリングして記憶部８３に保管する。

次に、演算処理部８２は、ステップＳ１８で得たクラスタから、ステップＳ１５で設定した監視領域内に存在するものを抽出し（ステップＳ２１）、結果を記憶部８３に保管する。

次に、演算処理部８２は、監視領域内として抽出されたクラスタについてトラッキングを行う（ステップＳ２２）。具体的には、演算処理部８２は、抽出されたクラスタに対してその周囲にマークを付したり四角柱状の枠を付したりしてディスプレイ８１ｂに表示させる。この際、抽出されたクラスタの移動を軌跡として捉えることも可能である。この場合、抽出したクラスタの同一性を形状やサイズから判定する。以上のトラッキングでは、監視領域内として抽出されたクラスタを構成する検出点だけでなく、監視領域外で得られたノイズレベルよりも大きなクラスタを構成する検出点をディスプレイ８１ｂに表示させることができる。監視領域外のクラスタとして、車両、建造物等が表示されるが、これらのクラスタを構成する検出点をディスプレイ８１ｂに３次元的に表示させておけば、監視領域内外のクラスタ又は対象の識別が容易になる。

次に、演算処理部８２は、ステップＳ２２でトラッキングした着目対象が警報対象であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。例えば人物や自動車を監視している場合、これらの対象とはクラスタのサイズが異なる場合、着目対象が警報対象でないと判断される。また、クラスタの軌跡や移動速度も警報対象であるか否かの判断に利用することができる。

演算処理部８２は、警報対象が存在すると判定した場合（ステップＳ２３でＹ）、警報処理及び記録処理を行う（ステップＳ２４）。警報処理として、演算処理部８２は、ディスプレイ８１ｂやスピーカー（不図示）を利用して、オペレーターに対して警報対象が監視領域内に出現したことを知らせる。また、演算処理部８２は、通信部８４を介して外部システムに対して警報対象が監視領域内に出現したことを知らせる。記録処理として、演算処理部８２は、警報対象に対応するクラスタが監視領域内に出現した時間、クラスタのサイズや形状といった特徴を記憶部８３に保管する。

演算処理部８２は、警報対象が存在すると否とに関わらず、処理終了の指示が無ければ（ステップＳ２５でＮ）、ステップＳ１３に戻って処理を繰り返す。

監視領域が設定されていない場合（ステップＳ１３でＮ）、演算処理部８２は、オペレーターから設定開始の処理要求を受け付け（ステップＳ３４）、監視領域設定開始の処理要求がない場合（ステップＳ３４でＮ）、演算処理部８２は、ステップＳ１６での処理と同様に、ディスプレイ８１ｂを設定に応じた表示モードで動作させる（ステップＳ３６）。

その後、監視領域がないままで、ステップＳ１７～Ｓ１９での処理と同様に、演算処理部８２は、最新の計測データからクラスタリングを行い（ステップＳ３７）、得られた各クラスタの位置及びサイズを決定し（ステップＳ３８）、サイズの小さなクラスタを除去するノイズ判定を行う（ステップＳ３９）。この場合、クラスタを検出しても警報対象とせず、ただ検出結果を２次元的に又は３次元的に表示することになる。

以上で説明した実施形態の物体検出システム１００によれば、領域設定部としての演算処理部８２が、ディスプレイ８１ｂに所定の視線方向に対応する２次元的な表示及び３次元的な表示のいずれか一方を行わせた状態で、ディスプレイ８１ｂを利用した入出力部８１の操作を受け付けることによって、演算処理部（物体検知部）８２による監視処理の対象となる監視領域を設定するので、ユーザーは、既定の方向から２次元的な表示又は３次元的な表示に基づいて監視領域を設定する操作を行うことになり、監視領域の配置の把握が比較的正確になる。特に、２次元的な表示に基づいて監視領域を設定する操作は、操作に慣れないユーザーにとっても簡易なものとなる。また、３次元的な表示に基づいて監視領域を設定する場合、高さ、幅、及び奥行きを１画面で直感的に把握することができる。

以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態等に限定されるものではない。例えば、レーザーレーダーユニット２１の構造や個数は単なる例示であり、様々な構造の距離計測部を用いることができる。

クラスタリングの手法は、上記のものに限らず、近傍範囲や近接範囲の設定、画素点のつなぎ方等に関して様々な手法を採用することができる。

以上で説明した例では、監視領域の設定に際して、ディスプレイ８１ｂに計測エリア内の検出点を表示させているが、リアルタイムの際の検出点に代えて、過去に計測された検出点、現地空間のＣＡＤデータ等に基づくものを表示させることもできる。

Claims

光ビームを走査しつつ反射光を検出して伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、
前記距離計測部によって得た距離情報から物体を検知する物体検知部と、
ディスプレイを含む入出力部と、
前記ディスプレイに、前記物体検知部によって検知した物体についての、３次元的な表示として検出点の群の表示と２次元的な表示として検出点の群の表示とを行わせる表示処理部と、
前記ディスプレイに所定の視線方向に対応する２次元的な表示及び３次元的な表示のいずれか一方に対応する検出点の群の表示を行わせた状態で、前記ディスプレイを利用した前記入出力部の操作を受け付けることによって、前記距離計測部によって計測されるエリアのうち、前記物体検知部による監視処理の対象となる監視領域を設定する領域設定部と
を備え、
前記監視領域内で計測データからクラスタリングを行い、得られたクラスタから前記監視領域内に存在するものを抽出する物体検出システム。
前記領域設定部は、前記監視領域の輪郭形状を任意形状として受け付ける、請求項１に記載の物体検出システム。
前記領域設定部は、前記監視領域の配置及び個数を調整可能にする、請求項１及び２のいずれか一項に記載の物体検出システム。
前記ディスプレイに表示される３次元的な表示は、透視投影像であり、前記ディスプレイに表示される２次元的な表示は、所定の基準面に投影される平行投影像である、請求項１～３のいずれか一項に記載の物体検出システム。
前記物体検知部は、動体を検知する、請求項１～４のいずれか一項に記載の物体検出システム。
前記物体検知部が前記監視領域内で動体を検知した場合に動体の存在を記録又は発報する監視部をさらに備える、請求項５に記載の物体検出システム。
前記表示処理部は、３次元的な表示と２次元的な表示とを切り換えた場合、前記領域設定部によって設定された前記監視領域を承継する表示を行う、請求項１～６のいずれか一項に記載の物体検出システム。
光ビームを走査しつつ反射光を検出して伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、前記距離計測部によって得た距離情報から物体を検知する物体検知部と、ディスプレイを含む入出力部と、前記ディスプレイに前記物体検知部によって検知した物体についての３次元的な表示として検出点の群の表示と２次元的な表示として検出点の群の表示とを行わせる表示処理部と、前記ディスプレイに所定の視線方向に対応する２次元的な表示及び３次元的な表示のいずれか一方に対応する検出点の群の表示を行わせた状態で、前記ディスプレイを利用した前記入出力部の操作を受け付けることによって、前記距離計測部によって計測されるエリアのうち、前記物体検知部による監視処理の対象となる監視領域を設定する領域設定部とを備え、前記監視領域内で計測データからクラスタリングを行い、得られたクラスタから前記監視領域内に存在するものを抽出する物体検出システムを制御する制御装置で動作する物体検出プログラム。