TW202111384A - 被搭載於移動體處之雷射掃描系統、被搭載於移動體處之雷射掃描器之雷射掃描方法及雷射掃描程式 - Google Patents

Abstract

本發明之雷射掃描系統，其特徵為，係具備有：第1旋轉機構，係以第1旋轉軸作為旋轉中心並以特定之第1旋轉軸旋轉速度來旋轉；和第1旋轉機構控制部，係對於第1旋轉機構之第1旋轉軸旋轉速度作控制；和雷射掃描器，係被設置在第1旋轉機構處，而與第1旋轉機構一同旋轉，並具備有照射雷射而對於偵測對象之距離作計測的雷射距離計測單元，第1旋轉速度控制部，係對於在對應於偵測對象所存在的區域之偵測旋轉角度範圍以及對應於並不存在有偵測對象的區域之非偵測旋轉角度範圍的各者處之第1旋轉軸旋轉速度作控制。

Description

被搭載於移動體處之雷射掃描系統、被搭載於移動體處之雷射掃描器之雷射掃描方法及雷射掃描程式

本發明，係有關於被搭載於移動體處之雷射掃描系統、被搭載於移動體處之雷射掃描器之雷射掃描方法及程式。

本申請案，係根據在2016年1月29日於日本所申請之特願2016-016353號而主張優先權，並於此援用其內容。

從先前技術起，以對於前方來藉由雷射而作掃描並進行障礙物偵測一事作為目的，係使用有對於所輻射出之雷射脈衝的被障礙物所反射之反射光作受光並偵測出障礙物之位置以及形狀的雷射掃描裝置(例如，參考專利文獻1)。

為了在障礙物偵測中以高精確度來推測出障礙物的形 狀，係有必要使進行掃描所得到的在障礙物處之反射點(空間光點)之密度、亦即是每單位面積之雷射脈衝之輻射密度增加。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-128722號公報

然而，在上述專利文獻1等之雷射掃描系統中，為了使照射範圍全體之每單位面積的雷射脈衝之輻射密度增加，係有必要使用具備有更多的輻射出雷射脈衝之雷射掃描器的裝置。

因此，在使障礙物(偵測對象物)之偵測精確度提高的情況時，雷射掃描系統係會變得大型化，並且價格也會增加。

本發明，係為有鑑於此種事態所進行者，其目的，係在於提供一種：不需使雷射掃描器之數量增加，而對於雷射掃描系統之大型化以及高價化作抑制，並且使偵測對象物之偵測的精確度提昇之被搭載於移動體處之雷射掃描系統、被搭載於移動體處之雷射掃描器之雷射掃描方法及程式。

本發明，係為為了解決上述之課題所進行者，本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為：係具備有將雷射輻射至偵測空間中之n個的雷射掃描器，使前述n個的雷射掃描器所輻射之雷射的輻射方向相對於第1旋轉軸而以第1旋轉軸旋轉速度作旋轉，基於與在前述偵測空間中之偵測對象的存在相對應之相對於前述第1旋轉軸之旋轉角度，來使前述第1旋轉軸旋轉速度改變，係進行使前述n個的雷射掃描器之各者之輻射雷射的相對於前述第1旋轉軸之旋轉的旋轉角度不會成為同一之控制。

本發明之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，係更進而具備有：偵測對象偵測部，係偵測出前述偵測對象之存在。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，係更進而具備有：旋轉角度範圍選擇部，係求取出代表前述偵測對象偵測部所偵測到了前述偵測對象之在第1旋轉軸處之旋轉角度的範圍之偵測旋轉角度範圍、和代表並未偵測到前述偵測對象之在第1旋轉軸處之旋轉角度的範圍之非偵測旋轉角度範圍。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，係更進而具備有：對象 物體抽出部，係將偵測到了與預先所設定了的抽出條件相對應之前述偵測對象之在前述第1旋轉軸處之旋轉角度的範圍，作為前述偵測旋轉角度範圍而抽出。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係更進而具備有：旋轉角度範圍推測部，係基於前述偵測對象與雷射掃描系統之間的相對位置關係以及相對速度之各者，而推測出代表與前述抽出條件相對應之前述偵測對象所存在的在前述第1旋轉軸處之旋轉角度的範圍之前述偵測旋轉角度範圍、和代表並不存在該偵測對象之在前述第1旋轉軸處之旋轉角度的範圍之前述非偵測旋轉角度範圍。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，前述偵測對象係為位置會移動之對象物體。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，係推測出前述對象物體之移動位置，並將前述偵測旋轉角.度範圍於每特定時間而作更新。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，係更進而具備有：對象物體抽出部，係將從與藉由前述雷射所得到的周圍之物體相對應之點群而有所移動的移動物體，作為前述對象物體而抽出，前述偵測對象偵測部，係將前述移動物體作為前述偵測對象。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，前述n個的雷射掃描器，係相對於前述第1旋轉軸之旋轉而被配置在n次對稱之位置處。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，係以使前述n個的雷射掃描器之各者之輻射雷射的前述第1旋轉軸之旋轉的旋轉角度不會成為同一的方式，來以可變而控制旋轉角度之變化量。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，係將當存在前述偵測對象的情況時之前述第1旋轉軸旋轉速度，設為較當並不存在前述偵測對象的情況時之前述第1旋轉軸旋轉速度而更慢。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，前述雷射掃描器，係以使前述雷射被輻射於特定之掃描面上的方式來掃描該雷射之輻射方向。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，前述雷射掃描器，係藉由數位反射鏡元件來掃描前述雷射之輻射方向。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，前述雷射掃描器，係將相對於前述第1旋轉軸而有所傾斜的直線作為第2旋轉軸，並使前述雷射之輻射方向相對於前述第2旋轉軸而以第2旋轉軸旋轉速度來作旋轉。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，係具備有下述特徵：亦即是，相對於前述第1旋轉軸之前述第2旋轉軸之傾斜，係為超過0度而未滿180度。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，係基於與在前述偵測空間中之偵測對象的存在相對應之相對於前述第2旋轉軸之旋轉角度，來使前述第2旋轉軸旋轉速度改變。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，在使雷射之輻射方向以前述第2旋轉軸作為旋轉中心而作了旋轉時，與藉由輻射方向之旋轉所形成的圓相對應之2維平面，係相對於前述第1旋轉軸而具有特定之傾斜。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，第1旋轉軸旋轉速度係為0.1Hz以上。

本發明之被搭載於移動體處之移動雷射掃描系統，其特徵為，係於每次使前述雷射進行1旋轉時，取得周圍之3維點群，並根據依序所被取得之3維點群，來進行移動體之姿勢以及位置之推測。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描系統，其特徵為，係基於前述移動體之被推測出的姿勢以及位置，來使前述第1旋轉軸旋轉速度改變。

本發明之被搭載於移動體處之雷射掃描器之雷射掃描方法，其特徵為，係具備有：從被搭載於前述移動體處之n個的雷射掃描器，來將前述n個的雷射掃描器所輻射之雷射輻射至偵測空間中之過程；和使前述雷射的輻射方向相對於第1旋轉軸而以第1旋轉軸旋轉速度作旋轉之過程；和基於與在前述偵測空間中之偵測對象的存在 相對應之相對於前述第1旋轉軸之旋轉角度，來使前述第1旋轉軸旋轉速度改變之過程；和進行使前述n個的雷射掃描器之各者之輻射雷射的相對於前述第1旋轉軸之旋轉的旋轉角度不會成為同一之控制之過程。

本發明之程式，係為使電腦實行被搭載於移動體處之雷射掃描系統之程式，其特徵為，係使前述電腦，作為下述手段而起作用：從被搭載於前述移動體處之n個的雷射掃描器，來將前述n個的雷射掃描器所輻射之雷射輻射至偵測空間中之手段；和使前述雷射的輻射方向相對於第1旋轉軸而以第1旋轉軸旋轉速度作旋轉之手段；和基於與在前述偵測空間中之偵測對象的存在相對應之相對於前述第1旋轉軸之旋轉角度，來使前述第1旋轉軸旋轉速度改變之手段；和進行使前述n個的雷射掃描器之各者之輻射雷射的相對於前述第1旋轉軸之旋轉的旋轉角度不會成為同一之控制之手段。

若依據本發明，則係能夠提供一種：不需使雷射掃描器之數量增加，便能夠使偵測對象物之偵測的精確度提昇，並對於伴隨著偵測之精確度提昇所導致的系統之大型化、電路之複雜化、高價化作抑制的雷射掃描系統、雷射掃描方法以及程式。

1:雷射掃描系統

11:雷射掃描器

12:座標點抽出部

13:台旋轉機構部

14、14A:台旋轉速度控制部

15:雷射脈衝輻射控制部

16:群集部

17、17A:偵測對象偵測部

18、18A:追蹤部

19:旋轉角度範圍選擇部

20:記憶部

21、21B:3維復原部

22:對象物體抽出部

23、23B:旋轉角度範圍推測部

24:姿勢推測部

25:環境匹配部

D、E:輻射區域

[圖1]係為對於由第1實施形態所致之雷射掃描系統的構成例作展示之圖。

[圖2]係為對於藉由雷射掃描器11所輻射的雷射脈衝來使座標點抽出部12將與偵測對象物相對應的空間光點之3維空間中的座標抽出之處理作說明之圖。

[圖3]係為對於在將與地面相對應的空間光點除去之後的點群中之空間光點之各者的群集(clustering)處理作說明之圖。

[圖4]係為對於使偵測對象偵測部17偵測出特徵量並從叢集之三維點群來進行叢集之分類的處理作說明之圖。

[圖5]係為對於追蹤部18所進行的叢集之三維點群之追蹤處理作說明之圖。

[圖6]係為對於旋轉台之旋轉與雷射掃描器11之雷射脈衝的輻射方向之間之關係作說明之圖。

[圖7]係為對於在使旋轉台以0°~360°之旋轉角度範圍來作公轉並使雷射脈衝的輻射方向以0°~270°之旋轉角度範圍來作自轉的情況時之雷射脈衝之輻射面作展示之圖。

[圖8]係為對於與旋轉台之旋轉速度相對應而改變的雷射脈衝之輻射密度作展示之圖。

[圖9]係為對於在旋轉台之旋轉中的偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者作說明之圖。

[圖10]係為對於與旋轉台之旋轉速度相對應的在偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者中之雷射脈衝的輻射密度作展示之圖。

[圖11]係為對於由第2實施形態所致之雷射掃描系統的構成例作展示之圖。

[圖12]係為對於由第4實施形態所致之雷射掃描系統的構成例作展示之圖。

[圖13]係為對於在第4實施形態中之相對於偵測旋轉角度範圍之雷射脈衝的照射密度之調整結果的其中一例作展示之圖。

[圖14]係為對於由第5實施形態所致之雷射掃描系統的構成例作展示之圖。

[圖15]係為對於由第5實施形態所致之進行姿勢以及位置之推測的處理之動作例作展示之流程圖。

本發明，係在偵測對象物所被偵測到的方向上，對於以高密度來輻射雷射的高密度輻射角度範圍作選擇，並將在該高密度輻射角度範圍中的雷射之輻射密度相較於其他之範圍而更高密度化，以使偵測對象物之偵測的精確度提昇。

〈第1實施形態〉

圖1，係為對於由本發明之第1實施形態所致之雷射 掃描系統1的構成例作展示之圖。由第1實施形態所致之雷射掃描系統，係具備有雷射掃描器11、座標點抽出部12、台旋轉機構部13、台旋轉速度控制部14、雷射脈衝輻射控制部15、群集部16、偵測對象偵測部17、追蹤部18、旋轉角度範圍選擇部19以及記憶部20。又，資料匯流排300，係為在雷射掃描器11、座標點抽出部12、台旋轉機構部13、台旋轉速度控制部14、雷射脈衝輻射控制部15、群集部16、偵測對象偵測部17、追蹤部18、旋轉角度範圍選擇部19以及記憶部20之各者之間，傳輸資料以及控制訊號之資料匯流排。

雷射掃描器11，係相對於與第1旋轉軸(圖6中之第1旋轉軸P1)成特定之第1角度(圖6中之角度θ1)的第2旋轉軸(圖6中之第2旋轉軸P2)，而以特定之第2角度來輻射雷射脈衝，並具備有使此雷射脈衝之輻射方向以第2旋轉軸作為旋轉中心來旋轉的第2旋轉機構。於此，第1角度，係為超過0度而未滿180度的角度範圍中之任一角度。第2角度，係為超過0度而為90度以下的例如圖6中之角度θ2。

雷射掃描器11，在本實施形態中，係被設置有雷射距離計測單元(相當於後述之雷射脈衝輻射控制部15)。雷射距離計測單元，例如，係以與第2旋轉軸相垂直之第2角度(θ2=90度)來輻射雷射脈衝，並相對於與第2旋轉軸相垂直之面來平行地使雷射之輻射方向以特定之第2旋轉軸旋轉速度而改變，而周期性地輻射雷射脈 衝。又，雷射掃描器11，係使所輻射出的脈衝雷射之反射光(亦包含從偵測對象物而來之反射光)射入。在本實施形態中，雖係將第2角度作為90度來作說明，但是，如同於前已有所說明一般，只要身為超過0度且為90度以下，則係可為任意之角度。

座標點抽出部12，係在上述偵測空間中，根據旋轉台之旋轉角度、和在雷射掃描器11處之雷射脈衝之輻射方向、以及根據從輻射起直到反射光射入為止的延遲時間所求取並測距出的距離之資訊，來偵測出在身為3維空間之偵測空間中的空間光點之位置座標。在本實施形態中，係將以雷射掃描系統作為原點的3維空間，作為上述偵測空間。又，所謂空間光點，係代表所輻射出的雷射脈衝之被作反射的反射點，並藉由在偵測空間中之座標值來作標示。

又，在本實施形態中，係將從在雷射掃描器11處之脈衝雷射所輻射出的雷射脈衝作為其中一例來進行說明。然而，從雷射掃描器11所輻射之雷射，係亦可為並非進行脈衝震盪而是進行連續震盪的通常之CW(Continuous wave)雷射。亦即是，作為本實施形態之雷射掃描器11，只要是被組入有CW雷射並且能夠進行從輻射出了CW雷射的輻射點起直到將雷射光作了反射的空間光點為止之測距之處理的構成，則不論是使用何種構成均可。

台旋轉機構部13，係具備有使旋轉台作旋轉 之驅動機構，例如係具備有旋轉操作器(Manipulator)，並使旋轉台以第1旋轉軸作為旋轉中心而以特定之第1旋轉軸旋轉速度來作旋轉。在本實施形態中，作為使雷射掃描器11旋轉之機構，係使用有旋轉台。然而，在本實施形態中，只要是能夠使雷射掃描器11以特定之第1旋轉軸作為中心而進行旋轉，則亦可藉由固定具來直接固定在第1旋轉軸上，或是對於第1旋轉軸而安裝固定台並使用設置在此固定台處之旋轉機構。

台旋轉速度控制部14(第1旋轉速度控制部)，係在後述之各特定之角度範圍的每一者處，對於台旋轉機構部13作控制並變更旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度。

雷射脈衝輻射控制部15(第2旋轉速度控制部)，係對於在雷射掃描器11處之雷射脈衝的輻射方向以及雷射脈衝的輻射周期作控制。在本實施形態中，雖係將雷射脈衝輻射控制部15之功能從雷射掃描器11而分離地來作記載，但是，係亦可在雷射掃描器11內部設置雷射脈衝輻射控制部15。

群集部16，係在上述偵測空間中，將對於偵測對象之偵測而言為不必要的地面上之空間光點的點群除去。

又，群集部16，係將在地面上的空間光點除去，並對於代表立體性的立體物之空間光點的點群，而基於歐氏距離(Euclidean distance)來進行群集。於此，群集部 16，係產生人類、牆壁、樹等之各種大小的立體物之叢集。

偵測對象偵測部17，係對於群集部16所產生的叢集而產生定界框(bounding box)，並藉由定界框來從叢集(複數之偵測對象的空間光點之點群的一塊)而抽出偵測對象單位之分離叢集。又，偵測對象偵測部17，係將在各分離叢集中的空間光點之點群的特徵量分別作抽出，並根據所抽出的特徵量，來將分離叢集之空間光點之點群所代表的偵測對象，分類成人類和人類以外的立體物。

追蹤部18，例如，係對於被分類為人類的叢集，而使用卡爾曼濾波器(Kalman filter)來進行位置之在特定的時刻處之預測。

之後，追蹤部18，係進行此所預測出的預測分離叢集和新觀測到的分離叢集之間之附加對應，而進行各分離叢集之追蹤處理。於此，追蹤部18，作為其中一例，係藉由對於共變異矩陣(covariance matrix)作了考慮的馬哈朗諾比斯距離(Mahalanobis' Distance)，來對於新觀測到的分離叢集而進行與藉由類似性所做了預測的預測分離叢集之間之附加對應。追蹤部18，係將偵測對象的分離叢集之在3維空間中的座標資訊作輸出。

旋轉角度範圍選擇部19，係根據從追蹤部18所供給的偵測對象之分離叢集之在3維空間中的座標資訊，來求取出身為對於偵測對象所存在的區域而輻射雷射脈衝之旋轉台的旋轉角度範圍之偵測旋轉角度範圍(在第 1實施形態中之偵測旋轉角度範圍，係為第1偵測旋轉角度範圍)。又，旋轉角度範圍選擇部19，係將上述偵測旋轉角度範圍以外之角度，作為非偵測旋轉角度範圍。

在記憶部20中，係預先分別被寫入有在偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者中的第1旋轉軸旋轉速度並作記憶。

台旋轉速度控制部14，係參照記憶部20，而將在偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者中的第1旋轉軸旋轉速度分別讀出。之後，台旋轉速度控制部14，係使用所讀出的第1旋轉軸旋轉速度，來進行在偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者中的旋轉角度之速度控制(例如，在特定時間中之旋轉角度的變更量之控制)。

圖2，係為對於藉由雷射掃描器11所輻射的雷射脈衝來使座標點抽出部12將與偵測對象物相對應的空間光點之3維空間中的座標抽出之處理作說明之圖。座標點抽出部12，係藉由從身為偵測對象物之建築物、人類等之立體物40(在圖3中之建築物51、以定界框50來作了包圍的人物等)以及地面52而來之雷射脈衝的反射光，而將與在3維空間中之偵測對象物相對應的空間光點抽出。

又，群集部16，係根據座標點抽出部12所抽出的空間光點之點群資訊，而進行將與對於偵測對象物之立體物40之偵測處理而言為不必要的地面52相對應之空間光點 (雷射脈衝被地面所反射的反射光之座標點)除去之處理。

亦即是，群集部16，係將所取得的空間光點之點群投影在2維的方格地圖上，並求取出在形成方格地圖之各胞處的空間光點之高度之數值(z軸座標值)的最高點與最低點之間之差分。之後，群集部16，係將所求取出之差分為預先所設定之臨限值以下的胞，判定為並不存在有成為立體形狀之偵測對象。之後，群集部16，係將被投影於並不存在有成為立體形狀之偵測對象的胞處之空間光點，從座標點抽出部12所偵測到的點群之中而刪除。進而，在本實施形態中，係為了亦將在存在有成為立體形狀之偵測對象的胞處之地面52的空間光點除去，而求取出將注目點和相鄰接之近旁之4個的空間光點之各者作連接之連接線(環)的相對於2維平面之斜率。之後，當與4個的空間光點之間之連接線的斜率係為特定之斜率以下的情況時，將注目點之空間光點除去，藉由此，來從所取得的空間光點之點群中而將與對於偵測對象物之立體物40之偵測處理而言為不必要的地面52相對應之空間光點除去。

圖3，係為對於在將與地面(元件符號52)相對應的空間光點除去之後的點群中之空間光點之各者的群集(clustering)處理作說明之圖。如同已作了說明一般，群集部16，係在代表立體形狀之偵測對象物(藉由元件符號50之定界框所包圍的人物、建築物51)之空間 光點的點群中，基於在3維空間中之各空間光點間之歐氏距離，來進行點群之各個的空間光點之群集處理。在上述之處理中，於環境內，係包含有人類和牆壁以及樹等之各種大小的立體形狀之物體。當在該人類以外之立體形狀的物體之近旁處而存在有人類的情況、或者是當複數的人類並排行走的情況等時，群集部16，當叢集間之距離為近的情況時，係會將複數之叢集整合為同一之複合叢集。

因此，在本實施形態中，群集部16係進行利用有主成分分析以及定界框(例如，圖3中之元件符號50)的叢集之分離。群集部16，係為了對於所產生的叢集而將使複數之叢集成為了一塊的複合叢集以同一之基準來分離為個別之分離叢集，而進行主成分分析。群集部16，係能夠藉由此主成分分析，來藉由對於共變異矩陣所進行之固有值分解而得到主成分(主成分軸)。主成分軸，例如係為人類的身高方向、人類的身體之前後的厚度方向、人類的身體之橫寬幅方向之3個的軸。群集部16，係使各叢集，基於所算出之主成分軸，來使用以感測器原點作為基準之旋轉矩陣而進行旋轉，並藉此來與主成分軸之方向相合致，藉由此，來將各叢集作一般化。感測器原點，係為在雷射掃描系統中之3維空間的中心點。

藉由對於進行了主成分分析之叢集而形成定界框，來檢測出叢集之大小，並藉由以人類之身高方向以及人類之身體的橫寬幅方向之主成分軸所形成的面和定界框，來決定將複合叢集分離為各分離叢集的分離面。於 此，定界框，係為包括有3維形狀之物體的邊界面，並為為了藉由將3維空間中之邊界內的區域視為矩形之框來作處理而成為容易對於3維形狀之物體的高度、厚度以及寬幅作表現而使用者。

如同上述一般，群集部16，係藉由使用主成分分析和定界框，來進行在由座標點抽出部12所得到的點群中之各空間光點的群集之處理，並得到分離叢集。

圖4，係為對於使偵測對象偵測部17偵測出特徵量並從叢集之三維點群來進行叢集之分類的處理作說明之圖。圖4(a)，係對於在從座標點抽出部12所得到的點群中之叢集中的代表人類的空間光點之3維點群作展示。

另一方面，圖4(b)，係對於在從座標點抽出部12所得到的點群中之分離叢集中的代表人類以外的3維形狀之物體之空間光點之3維點群作展示。

人類，係具備有像是身高或是衣服顏色等的各種之外觀，但是，人類所保有的形狀性之外觀，不論是在何種人類的情況時均係為相同，在恆常性的特徵上係並沒有多大的差異。

故而，偵測對象偵測部17，係從分離叢集之3維點群中，將此3維點群之3維形狀的形狀資訊作為特徵量來抽出。之後，偵測對象偵測部17，係使用所抽出的特徵量，來從對於點群作了群集處理後的各分離叢集之中抽出與人類相對應的分離叢集。偵測對象偵測部17， 係使用從身為預先所偵測出的偵測對象之人類等的形狀資訊而抽出之特徵量，來使用SVM(Support Vector Machine)而進行學習，並藉由此來作為學習資料而得到偵測對象物之各者的參照特徵量。偵測對象偵測部17，係對於從3維點群所抽出的抽出特徵量和參照特徵量作比較，並根據抽出特徵量與參照特徵量之間之類似度等，來進行將3維點群例如分類為人類和人類以外之處理。

圖5，係為對於追蹤部18所進行的叢集之三維點群之追蹤處理作說明之圖。追蹤部18，係如同已有所記載一般，對於藉由卡爾曼濾波器等所預測出的預測分離叢集和從新測定出的點群所抽出之分離叢集作比較，並進行各分離叢集之與預測分離叢集之間之附加對應。亦即是，在身為偵測對象的實際世界之空間中，起因於由於障礙物或其他之人類的存在所產生之包藏(occlusion)的影響，係難以恆常取得在分離叢集中之所有的3維點群。因此，追蹤部18，係為了安定地進行作為人類之分離叢集的偵測，而進行上述之追蹤處理。藉由此，追蹤部18，係進行在各時間之每一者處所得到的分離叢集之相互附加關連，而能夠得到作為同一之分離叢集的、亦即是作為分離叢集的人類之移動軌跡。在圖5中，係對於從時刻為t=0起而以4秒之間隔來一直偵測至t=32(秒)為止的人類之移動軌跡作展示。

圖6，係為對於旋轉台之旋轉與雷射掃描器11之雷射脈衝的輻射方向之間之關係作說明之圖。如同 上述一般，台旋轉速度控制部14，係對於台旋轉機構部13作控制，並使旋轉台100相對於第1旋轉軸P1(Z軸)而以特定之第1旋轉軸旋轉速度來以使旋轉台面會成為與由X軸以及Y軸所成之2維平面相平行的方式進行旋轉(公轉)。於此，X軸、Y軸以及Z軸之各者係相互正交，並形成作為在本實施形態之雷射掃描系統中的偵測空間之3維空間。又，雷射掃描器11，係在第1旋轉軸P1之周圍公轉，並使輻射雷射脈衝LP之輻射方向H相對於第2旋轉軸P2(z軸)而以特定之第2旋轉軸旋轉速度進行旋轉(以下，稱作自轉)。x軸、y軸以及z軸之各者係相互正交，並形成代表雷射脈衝LP之輻射方向的自轉之3維空間。

在2維平面105中，係藉由使輻射方向H以第2旋轉軸P2作為旋轉中心來進行自轉，而被形成有圓101。於此，雷射掃描器11，係以使被形成有圓101之2維平面105會相對於旋轉台100之第1旋轉軸P1而具備有特定之第3角度θ3之角度的方式，來使雷射脈衝之輻射方向以特定之第2旋轉軸旋轉速度來周期性地作變更(使輻射方向以第2旋轉軸作為中心來進行旋轉)。第3角度θ3，在本實施形態中係為30°。輻射方向，係為在第2旋轉軸處之照射雷射脈衝之旋轉角度。第2旋轉軸P2，係以會成為設為上述特定之第3角度θ3之第1角度θ1的方式，來相對於第1旋轉軸P1而被作設定。於此情況，作為其中一例，第2角度θ2係被設定為90度。

如同圖6中所示一般，台旋轉速度控制部14，例如，係藉由使在偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍中之角度變化會互為相異，來對於旋轉速度之變更作控制。例如，當在偵測旋轉角度範圍中而使其於每特定時間進行n°之旋轉的情況時，在非偵測旋轉角度範圍中，係使其於每特定時間進行α×n°之旋轉(α>1)。藉由此，台旋轉速度控制部14，係使旋轉台之在偵測旋轉角度範圍中的第1旋轉軸旋轉速度降低，並使在非偵測旋轉角度範圍中之旋轉速度上升。藉由此，在偵測旋轉角度範圍中，雷射脈衝的輻射密度係增加。在非偵測旋轉角度範圍中，雷射脈衝的輻射密度係降低。

藉由此，偵測旋轉角度範圍係相對於非偵測旋轉角度範圍而成為需要α倍的密度。雷射掃描器11，係在偵測旋轉角度範圍中而於每次進行n°之旋轉時、以及在非偵測旋轉角度範圍中而於每次進行α×n°之旋轉時，使雷射脈衝LP之輻射方向H沿著圓101之圓周而作1圈的旋轉。亦即是，雷射掃描器11，係藉由步進動作，來在每次作n°或α×n°之角度變更時，在作了變更的角度中，使雷射脈衝LP之輻射方向H沿著圓101之圓周而作1圈的旋轉。

在本實施形態中，雷射脈衝之輻射方向的旋轉，係藉由被設置在雷射掃描器11內之旋轉機構(第2旋轉機構)來進行。此旋轉機構之其中一個構成，係為使輻射雷射脈衝之雷射頭以第2旋轉軸作為中心軸來進行旋轉而使 雷射脈衝之輻射方向變更的構成。又，旋轉功能之其他構成，係亦可設為在將雷射頭之位置作了固定的狀態下，將從雷射頭所輻射出的雷射脈衝之輻射方向藉由多角反射鏡或數位反射鏡元件來作反射並變更方向之構成。特別是，在使用有數位反射鏡元件的情況時，由於數位反射鏡元件係為微小之半導體元件，因此係能夠將雷射掃描器11小型化。在此數位反射鏡元件中，係對於數位反射鏡之角度作調整，而將從雷射頭所輻射出的雷射脈衝之輻射方向以對於特定之掃描範圍(掃描面)進行掃描的方式來作變更。又，在使用有此數位反射鏡元件的情況時，由於輻射方向之變更幅度係為小，因此，較理想，係設置複數之雷射與數位反射鏡元件之組。藉由此，係能夠藉由必要最小限度之雷射頭與數位反射鏡元件之組合，來對於所必要之雷射脈衝的掃描範圍作調整。因此，雷射掃描系統，係能夠實現小型化以及輕量化，並且在成本面上亦係成為理想之構成。

圖7，係為對於在使旋轉台以0°~360°之旋轉角度範圍來作公轉並使雷射脈衝的輻射方向以0°~270°之旋轉角度範圍來作自轉的情況時之雷射脈衝之輻射面作展示之圖。此輻射面，係於藉由圖6中之X軸、Y軸以及Z軸之各者所形成的3維之偵測空間中而作展示。

此圖7，由於係對於從雷射掃描器11所輻射出的脈衝雷射之等距離處的輻射面作展示，因此，係成為球形上之輻射面。亦即是，雷射脈衝，係以雷射掃描器之輻射點 作為原點(亦身為本實施形態之3維空間的原點)，並以球面作為輻射面，而使所照射之距離作延伸。

故而，座標點抽出部12，係可藉由雷射脈衝之被輻射的輻射方向(根據在公轉中之旋轉角度以及在自轉中之旋轉角度所決定的方向)、和從原點起直到空間光點為止之測距出的距離，來求取出在3維空間中的座標。

亦即是，在上述之第1旋轉軸P1與第2旋轉軸P2之間之關係中，座標點抽出部12，於求取出空間光點時，係使在由x軸、y軸以及z軸所成之3維空間中的雷射脈衝之輻射方向，與在雷射脈衝被輻射出去的時間點時之公轉中的旋轉台之旋轉角度相對應，而座標轉換為在由X軸、Y軸以及Z軸所成之3維空間中的雷射脈衝之輻射方向。

之後，座標點抽出部12，係算出此座標轉換後的輻射方向之雷射脈衝之直到反射點處的距離，並求取出在由X軸、Y軸以及Z軸所成之3維空間中的此雷射脈衝之空間光點之座標值。

圖8，係為對於與旋轉台之旋轉速度相對應而改變的雷射脈衝之輻射密度作展示之圖。圖8(a)，係對於在以1Hz之旋轉速度而使旋轉台作了旋轉時所輻射出之雷射脈衝之軌跡作展示。圖8(b)，係對於在以0.5Hz之旋轉速度而使旋轉台作了旋轉時所輻射出之雷射脈衝之軌跡作展示。圖8(c)，係對於在以0.1Hz之旋轉速度而使旋轉台作了旋轉時所輻射出之雷射脈衝之軌跡作展示。

根據上述之圖8(a)、圖8(b)以及圖8(c)之各者，可以得知，於每次使旋轉速度降低時，在特定之旋轉角度範圍(作為偵測旋轉角度範圍所設定之旋轉角度範圍)中所被照射的雷射脈衝之輻射的密度係上升。旋轉速度之降低，係藉由使在特定時間中之旋轉台的旋轉角度之變化量相較於非偵測旋轉角度範圍而縮小一事，來實現之。

圖9，係為對於在旋轉台之旋轉中的偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者作說明之圖。

偵測旋轉角度範圍，係代表在3維空間中，對於被偵測到偵測對象物200的偵測區域而使雷射脈衝被作照射的旋轉台100之角度範圍。

亦即是，在圖9中，於旋轉台100之旋轉中，當雷射掃描器11為相對於偵測對象物200而使距離逐漸接近之狀態的情況時，在偵測對象物200的偵測區域中之雷射脈衝被作輻射的輻射方向，係為從輻射方向LDL1起直到輻射方向LDL2為止的範圍。又，於旋轉台100之旋轉中，當雷射掃描器11為相對於偵測對象物200而使距離逐漸遠離之狀態的情況時，在偵測對象物200的偵測區域中之雷射脈衝被作輻射的輻射方向，係為從輻射方向LDL3起直到輻射方向LDL4為止的範圍。

在圖9中，旋轉角度，係設為在與旋轉台之面相平行的由X軸以及Y軸所成之2維平面上之X軸、和將連結第1旋轉軸P1和圓101之中心的線投影在由X 軸以及Y軸所成之上述2維平面上之線LL，此兩者之間所成之角度。當在從輻射方向LDL1起直到輻射方向LDL2為止的範圍中而照射雷射脈衝時之偵測旋轉角度範圍，係為角度β1~角度(β1+γ)。另一方面，當在從輻射方向LDL3起直到輻射方向LDL4為止的範圍中而照射雷射脈衝時之偵測旋轉角度範圍，係為角度β2~角度(β2+γ)。

故而，在圖9中之偵測旋轉角度範圍σ，係成為β1≦σ≦(β1+γ)和β2≦σ≦(β2+γ)之各者之2個的角度範圍。藉由使在此偵測旋轉角度範圍σ中的旋轉台100之旋轉速度降低，來使在偵測旋轉角度範圍σ中之雷射脈衝的照射密度增加。上述β1≦σ≦(β1+γ)和β2≦σ≦(β2+γ)之各者之2個的角度範圍以外，係成為非偵測旋轉角度範圍。

圖10，係為對於與旋轉台之旋轉速度相對應的在偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者中之雷射脈衝的輻射密度作展示之圖。可以得知，對應於圖9之與從雷射脈衝之輻射方向LDL1起直到輻射方向LDL2為止的範圍相對應之β1≦σ≦(β1+γ)、和與從雷射脈衝之輻射方向LDL3起直到輻射方向LDL4為止的範圍相對應之β2≦σ≦(β2+γ)，此各者之2個的偵測旋轉角度範圍，在被偵測出有偵測對象物200之偵測區域S中的雷射脈衝之輻射密度，相較於非偵測旋轉角度範圍係有所增加。如同圖10中所示一般，係能夠將在被偵測出有偵 測對象物200之偵測區域中的雷射脈衝之輻射密度相較於其他之區域而設為更密(將密度提昇)，在偵測旋轉角度範圍中之空間光點的點群之密度係增加。藉由此點群之密度的增加，偵測對象偵測部17，係能夠以更高的精確度來將在各分離叢集中的空間光點之點群的特徵量抽出。其結果，偵測對象偵測部17，係能夠使藉由所抽出的特徵量而將分離叢集之空間光點之點群所代表的偵測對象分類為人類和人類以外的立體物之精確度提昇，或者是能夠將對於欲偵測出之偵測對象作辨識的精確度提昇。

如同上述一般，本實施形態，係將旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度，依存於偵測對象之存在與否而作可變控制。藉由此構成，本實施形態，係能夠使對於偵測對象所輻射的雷射脈衝之密度提昇，例如，係能夠使在對應於圖7中所示之偵測旋轉角度範圍的雷射脈衝之輻射區域D中之偵測對象的偵測精確度提昇。

又，本實施形態，係亦可構成為：在物體之形狀為複雜或者是多數之物體密集存在的場所中，藉由偵測出複雜之形狀以及多數之物體的密集存在，而如同於前已有所敘述一般，對於在偵測旋轉角度範圍以及非偵測角度範圍的各者中之旋轉台的旋轉速度作控制。亦即是，本實施形態，係將被偵測出了複雜的形狀以及多數之物體之密集存在的旋轉角度範圍，作為偵測旋轉角度範圍，並相較於非偵測角度範圍而使旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度降低。本實施形態，係使被輻射至偵測旋轉角度範圍中之雷 射脈衝之密度提昇，並使對於其他之區域所輻射的雷射脈衝之密度降低。藉由此，本實施形態，係能夠對於需要進行高精確度之偵測處理的區域，而設定偵測旋轉角度範圍，並使資源集中於此而取得充分的資訊。

又，本實施形態，係如同上述一般，針對以第1旋轉軸作為中心並在360度的範圍中之所有的旋轉角度處而輻射雷射脈衝的情況來作了說明。然而，係亦可採用以第1旋轉軸作為中心並藉由第1旋轉軸旋轉速度來進行旋轉，但是係設定身為需要進行偵測對象之偵測的任意之旋轉角度之範圍的必要輻射旋轉角度範圍，並僅以在此必要輻射旋轉角度範圍之圓弧上進行往返之旋轉來輻射雷射脈衝。在此必要輻射旋轉角度範圍之圓弧上，係設定有於前已說明了的偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者。於此情況，雷射脈衝輻射控制部15，係僅當旋轉台之旋轉角度乃身為必要輻射旋轉角度範圍的情況時，才對於雷射掃描器11而進行使其輻射雷射脈衝之控制。

又，在本實施形態中，係如同上述一般，針對對應於藉由雷射脈衝所偵測到的偵測對象之在3維空間中之位置來求取出偵測旋轉角度範圍的構成而作了說明。然而，係亦可構成為：根據藉由以CCD(Charge Coupled Devices)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等所致之攝像裝置而得到的攝像畫像，來求取出在3維之偵測空間中的身為偵測對象所存在之區域 之偵測對象存在區域，並與此偵測對象存在區域相對應地來求取出偵測旋轉角度範圍。於此情況，偵測對象偵測部17，係根據藉由上述攝像裝置所攝像了的攝像畫像，來將在攝像畫像之畫像空間中的偵測對象之座標，對於偵測空間而進行座標轉換，並與此座標轉換後的偵測對象存在區域相對應地來求取出偵測旋轉角度範圍。

〈第2實施形態〉

由本發明之第2實施形態所致之雷射掃描系統的構成，係與第1實施形態之圖1之構成相同。以下，僅針對由本發明之第2實施形態所致之雷射掃描系統的與第1實施形態相異之動作作說明。

在第1實施形態中，係針對將使在雷射掃描器11處之雷射脈衝之輻射方向相對於第2旋轉軸來進行旋轉的第2旋轉軸旋轉速度設為固定(一定速度)的情況作了說明。

在第2實施形態中，係與被偵測出有偵測對象的偵測區域相對應，而設置有在相對於第1旋轉軸之旋轉角度中的偵測旋轉角度範圍(以下，稱作第1偵測旋轉角度範圍)和非偵測角度範圍(第1非偵測角度範圍)，並且在相對於第2旋轉軸之旋轉角度中，亦設置有第2偵測旋轉角度範圍和第2非偵測角度範圍。第2偵測角度範圍，係代表與在雷射掃描器處之偵測對象所存在的區域相對應之相對於第2旋轉軸而使雷射脈衝之輻射方向作旋轉 的旋轉角度範圍。另一方面，第2非偵測角度範圍，係代表與在雷射掃描器處之並不存在有偵測對象的區域相對應之相對於第2旋轉軸而使雷射脈衝之輻射方向作旋轉的旋轉角度範圍。

旋轉角度範圍選擇部19，係根據從追蹤部18所供給的偵測對象之分離叢集之在3維空間中的座標資訊，來求取出身為對於偵測對象所存在的區域而輻射雷射脈衝之旋轉台的在相對於第1旋轉軸之公轉中的旋轉角度範圍之第1偵測旋轉角度範圍、和身為雷射脈衝之輻射方向的在相對於第2旋轉軸之自轉中的旋轉角度範圍之第2偵測旋轉角度範圍。另一方面，旋轉角度範圍選擇部19，係將上述第1偵測旋轉角度範圍以外的在相對於第1旋轉軸之公轉中的旋轉角度，設為第1非偵測旋轉角度範圍，並將上述第2偵測旋轉角度範圍以外的在相對於第2旋轉軸之自轉中的旋轉角度，設為第2非偵測旋轉角度範圍。

台旋轉速度控制部14(第1旋轉速度控制部)，係在第1偵測旋轉角度範圍和第1非偵測旋轉角度範圍的各者處，對於台旋轉機構部13作控制並變更旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度。

又，雷射脈衝輻射控制部15(第2旋轉速度控制部)，係在第2偵測旋轉角度範圍和第2非偵測旋轉角度範圍的各者處，對於在雷射掃描器11處之雷射脈衝的輻射方向之第2旋轉軸旋轉角度作變更。

於此，雷射脈衝輻射控制部15，係將第2旋轉軸旋轉速度，第2偵測旋轉角度範圍中相較於第2非偵測旋轉角度範圍而設為更慢，而與第1偵測旋轉角度範圍相同的，使在第2偵測旋轉角度範圍中之雷射脈衝的輻射密度增加。所謂使第2旋轉軸旋轉速度變慢，係代表將在特定時間中之雷射脈衝的輻射方向之旋轉角度之變化量相較於第2非偵測旋轉角度範圍而作縮小。

又，若是身為能夠使在第2偵測旋轉角度範圍中之雷射脈衝之輻射密度增加的輻射條件，則係亦可進行將在第2偵測旋轉角度範圍中之第2旋轉軸旋轉速度相較於在第2非偵測旋轉角度範圍中之第2旋轉軸旋轉速度而設為更快之控制。例如，作為輻射條件，係為將在第2偵測旋轉角度範圍中之第2旋轉軸旋轉速度，相較於在第2非偵測旋轉角度範圍中之第2旋轉軸旋轉速度而設為更快，並在第2偵測旋轉角度範圍中之與緊接於前之雷射脈衝所被作照射的位置相異之位置處，照射下一個雷射脈衝的條件。係亦可藉由進行成為此輻射條件之雷射脈衝之照射的控制，來使在第2偵測旋轉角度範圍中之雷射脈衝之輻射密度相較於第2非偵測旋轉角度範圍而更為增加。此時，台旋轉速度控制部14，係與在雷射掃描器11處之輻射方向的旋轉角度之於輻射雷射脈衝之旋轉角度範圍中的旋轉結束之時序相互同步，而對於在公轉中之旋轉角度作變更。

如同上述一般，雷射脈衝輻射控制部15，係與在公轉中之旋轉角度乃身為第1偵測旋轉角度範圍的情 況相互同步地，而進行在第2偵測旋轉角度範圍與第2非偵測旋轉角度範圍之各者中的第2旋轉軸旋轉速度之控制。

亦即是，在記憶部20中，係預先分別被寫入有在第1偵測旋轉角度範圍以及第1非偵測旋轉角度範圍之各者中的第1旋轉軸旋轉速度、和在第2偵測旋轉角度範圍以及第2非偵測旋轉角度範圍之各者中的第2旋轉軸旋轉速度，並作記憶。

台旋轉速度控制部14，係參照記憶部20，而將在第1偵測旋轉角度範圍以及第1非偵測旋轉角度範圍之各者中的第1旋轉軸旋轉速度分別讀出。之後，台旋轉速度控制部14，係使用所讀出的第1旋轉軸旋轉速度，來進行在第1偵測旋轉角度範圍以及第1非偵測旋轉角度範圍之各者中的旋轉角度之速度控制(例如，在特定時間中之旋轉角度的變更量之控制)。

又，台旋轉速度控制部14，係參照記憶部20，而將在第2偵測旋轉角度範圍以及第2非偵測旋轉角度範圍之各者中的第2旋轉軸旋轉速度分別讀出。之後，雷射脈衝輻射控制部15，係使用所讀出的第2旋轉軸旋轉速度，來進行在第2偵測旋轉角度範圍以及第2非偵測旋轉角度範圍之各者中的旋轉角度之速度控制(例如，在特定時間中之旋轉角度的變更量之控制)。

如同上述一般，本實施形態，係能夠將在3維之偵測空間中的輻射雷射脈衝之輻射面區域(例如，在 圖7之3維空間中的輻射區域E)，作為藉由第1偵測旋轉角度範圍和第2偵測旋轉角度範圍所設定了的點狀性之區域，來設定為使雷射脈衝之輻射密度作增加的區域。因此，本實施形態，相較於在第1實施形態中之輻射面區域(例如，在圖7之3維空間中的輻射區域D)，係能夠使作為用以偵測出偵測對象的資源之雷射脈衝的照射更加集中，而能夠相較於第1實施形態而更加詳細地偵測出偵測對象。

又，雷射脈衝輻射控制部15，係亦可構成為：係並不與當在公轉中之旋轉角度乃身為第1偵測旋轉角度範圍的情況相互同步，而是在所有的公轉之角度範圍中，進行在第2偵測旋轉角度範圍與第2非偵測旋轉角度範圍之各者中的第2旋轉軸旋轉速度之控制。

又，本實施形態，係針對在雷射掃描器11中，當對於在第2偵測旋轉角度範圍中之雷射脈衝之輻射方向的旋轉速度作變更時，係在使旋轉角度以特定之變更量來作了變化之後再輻射雷射脈衝的構成來作了說明。

然而，本實施形態，係亦可並非為藉由對於旋轉角度之變更量作調整來使特定之旋轉角度範圍的雷射脈衝之輻射密度增加之構成，而是設為將第2旋轉軸旋轉速度設為一定，並以在成為了特定之旋轉角度時才會輻射雷射脈衝的方式，來對於雷射脈衝之輻射時序自身作控制之構成。亦即是，本實施形態，係亦可設為使雷射脈衝之輻射方向的在特定之時間中之輻射次數增加而使在第2偵測旋轉角 度範圍中之雷射脈衝之輻射密度增加的構成。

〈第3實施形態〉

在第1實施形態以及第2實施形態中，雖係於旋轉台處設置1個的雷射掃描器，但是，係亦可採用在旋轉台處設置2個或3個以上的複數之雷射掃描器(在第1實施形態或第2實施形態中之雷射掃描器11)之構成。圖11，係為對於由本發明之第2實施形態所致之雷射掃描系統的構成例作展示之圖。在此圖11中之由第2實施形態所致之雷射掃描系統，係具備有雷射掃描器11_1、11_2以及11_3、和座標點抽出部12、和台旋轉機構部13、和台旋轉速度控制部14、和雷射脈衝輻射控制部15、和群集部16、和偵測對象偵測部17、和追蹤部18、和旋轉角度範圍選擇部19、以及記憶部20。又，資料匯流排300，係為在雷射掃描器11_1、11_2以及11_3、座標點抽出部12、台旋轉機構部13、台旋轉速度控制部14、雷射脈衝輻射控制部15、群集部16、偵測對象偵測部17、追蹤部18、旋轉角度範圍選擇部19以及記憶部20之各者之間，傳輸資料以及控制訊號之資料匯流排。

在圖11之第2實施形態之雷射掃描系統中，對於與第1實施形態中之構成相同的構成，係附加相同之元件符號。相異之處係在於，代替1個的雷射掃描器11，而設置有身為與此雷射掃描器11相同之構成的雷射掃描器11_1、11_2以及11_3之各者。

例如，在圖11之構成中，當將3個的雷射掃描器11_1、11_2以及11_3之各者配置在旋轉台處的情況時，係在以第1旋轉軸作為中心而為3次對稱的位置處，配置3個的雷射掃描器11_1、11_2以及11_3之各者。

上述3個的雷射掃描器11_1、11_2以及11_3之各者，係為與已說明了的雷射掃描器11相同之構成，並進行相同的動作。

又，當將3個的雷射掃描器11_1、11_2以及11_3之各者在旋轉台處而配置於3次對稱之位置處的情況時，台旋轉速度控制部14，係進行使在公轉中之輻射雷射脈衝的旋轉角度之各者於各別之雷射掃描器的1次之旋轉中不會成為相同之旋轉角度的控制。亦即是，台旋轉速度控制部14，係基於以使3個的雷射掃描器之各者的輻射出雷射脈衝之旋轉角度不會在同一位置處而相互重疊的方式所設定之旋轉角度之變化量，來使旋轉台以第1旋轉軸旋轉速度作旋轉。藉由此，藉由3個的雷射掃描器11_1、11_2以及11_3之各者，相較於第1實施形態，雷射脈衝之輻射密度係成為3倍、亦即是空間光點之密度係成為3倍，而能夠使偵測對象之偵測的精確度提昇。

又，旋轉角度範圍選擇部19，係對於雷射掃描器11_1、11_2以及11_3之各者，而如同已在第1實施形態中所作了說明一般，對應於偵測到了偵測對象之偵測空間之位置，來分別求取出第1偵測旋轉角度範圍。

之後，台旋轉速度控制部14，係進行使雷射掃描器 11_1、11_2以及11_3之各者在針對該些所分別設定之第1偵測旋轉角度範圍而使第1旋轉軸旋轉速度變慢的控制。

藉由此，本實施形態，係能夠使對於第1偵測旋轉角度範圍之雷射脈衝的輻射密度增加。亦即是，本實施形態，係能夠對於在圖7之偵測空間中的雷射脈衝之輻射區域D，而使雷射脈衝之輻射密度增加。

於此，台旋轉速度控制部14，就算是當在第1偵測旋轉角度範圍中而使第1旋轉軸旋轉速度降低的情況時，亦係藉由上述之控制來使旋轉台旋轉。亦即是，台旋轉速度控制部14，係基於以使在公轉中之輻射出雷射脈衝之3個的雷射掃描器之旋轉角度之各者在各別之雷射掃描器的1次旋轉中而不會成為同一之旋轉角度的方式所設定之旋轉角度之變化量，來使旋轉台旋轉。

又，本實施形態，係亦可如同第2實施形態一般地，構成為進行在根據偵測對象之於偵測空間中之位置所求取出來的第1偵測旋轉角度範圍以及第2偵測旋轉角度範圍之各者中，而使第1旋轉軸旋轉速度、第2旋轉軸旋轉速度分別變慢之控制。本實施形態，就算是在此種構成中，也能夠使在3維之偵測空間中之特定之區域(圖7中之輻射區域E)中的雷射脈衝之輻射密度增加。在此使輻射密度作增加的情況時，亦同樣的，台旋轉速度控制部14，係基於以使在公轉中之輻射出雷射脈衝之旋轉角度之各者在各別之雷射掃描器的1次旋轉中而不會成為同 一之旋轉角度的方式所設定之旋轉角度之變化量，來使旋轉台以第1旋轉軸作為中心而進行公轉。

如同上述一般，本實施形態，在將雷射脈衝之輻射方向之第2旋轉軸旋轉速度設為一定之構成的情況中，係以使在偵測旋轉角度範圍中之旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度會相較於第1非偵測旋轉角度範圍而變得較慢，並且複數之雷射掃描器的輻射出雷射脈衝之旋轉角度係不會成為相同的方式，來對於旋轉角度之變化量可變地作控制。藉由此，本實施形態，係成為能夠將對於偵測對象所存在的區域(圖7中之輻射區域D)而輻射的雷射脈衝之密度相較於第1實施形態而作提昇，而能夠使偵測對象的偵測精確度提昇。

又，本實施形態，在對於在第2偵測旋轉角度範圍中之第2旋轉軸旋轉速度作變更之構成的情況中，係針對在第1偵測旋轉角度範圍中之旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度，而以複數之雷射掃描器的各者之輻射出雷射脈衝之旋轉角度係不會成為相同的方式，來以會依存於偵測對象之存在而變慢的方式來可變地作控制。並且，本實施形態，藉由將各別的雷射掃描器之在第2偵測旋轉角度範圍中之第2旋轉軸旋轉速度相較於第2偵測旋轉角度範圍而作降低，係能夠將在3維之偵測空間中的偵測對象所存在之特定之區域(圖7中之輻射區域E)之雷射脈衝的輻射密度作點狀性的增加，而能夠使偵測對象之偵測精確度提昇。

又，上述之第1實施形態、第2實施形態以及第3實施形態之各者，在上述之說明中，雖係以搭載在行駛於地面上之汽車或機器人等處之構成作為其中一例，但是，係並不被限定於此，亦可搭載在飛翔體(例如，藉由無線所操縱的無人飛行機等)上，並進行在空中而將此飛翔體之周圍的3維空間之全部作為偵測出偵測對象的偵測空間之運用。又，第1實施形態、第2實施形態以及第3實施形態之各者，係亦可搭載在潛水艇等處，並與上述之空中的情況相同地，將在水中之潛水艇之周圍的3維空間之全部，作為偵測出偵測對象的偵測空間。

又，上述之第1實施形態、第2實施形態以及第3實施形態之各者，係對於藉由群集部16所產生了的分離叢集，而使偵測對象偵測部17作為偵測對象來分類成人類和人類以外的立體物，而對於人類進行追蹤。然而，當然的，上述之第1實施形態、第2實施形態以及第3實施形態之各者，在立體物之分離中所使用的特徵量之基準，係並不被限定於人類。上述之第1實施形態、第2實施形態以及第3實施形態之各者，係亦可構成為將對於叢集進行分離之特徵量的基準設定為對應於人類以外的複數之立體物，並將所設定了的複數之種類之立體物的各者作為偵測對象。

〈第4實施形態〉

圖12，係為對於由本發明之第4實施形態所致之雷 射掃描系統的構成例作展示之圖。上述之第1實施形態~第3實施形態，係以偵測對象為靜止的狀態作為前提，而進行雷射脈衝之照射的控制。本實施形態，係為以偵測對象會作移動一事作為前提而進行雷射脈衝之照射的控制之構成。由第4實施形態所致之雷射掃描系統1，係具備有雷射掃描器11、座標點抽出部12、台旋轉機構部13、台旋轉速度控制部14A、雷射脈衝輻射控制部15、群集部16、偵測對象偵測部17A、追蹤部18A、記憶部20、3維復原部21、對象物體抽出部22以及旋轉角度範圍推測部23。又，資料匯流排300A，係為在雷射掃描器11、座標點抽出部12、台旋轉機構部13、台旋轉速度控制部14A、雷射脈衝輻射控制部15、群集部16、偵測對象偵測部17A、追蹤部18A、記憶部20、3維復原部21、對象物體抽出部22以及旋轉角度範圍推測部23之各者之間，傳輸資料以及控制訊號之資料匯流排。在第4實施形態中，對於與第1實施形態相同的構成，係附加相同之元件符號。以下，針對與第1實施形態相異之構成以及動作作說明。

偵測對象偵測部17A，在本實施形態中，係與第1實施形態相同的，將偵測對象單位之分離叢集抽出。第1實施形態，係分類成人類和人類以外的立體物。然而，本實施形態，係作為將照射密度相較於其他物體而設為高密度的照射雷射脈衝之對象之物體(以下，稱作對象物體)的候補(以下，稱作對象物體候補)，而將預先 所設定了的形狀以及狀態(例如停止狀態或移動狀態等)之物體抽出。

追蹤部18A，係使用卡爾曼濾波器，來進行所抽出了的對象物體候補之各者之在特定的時刻處之位置的預測。於此，追蹤部18A，係除了在第1實施形態中之追蹤部18的處理之外，進而進行有關於對象物體候補之分離叢集是否正在移動一事的檢測。亦即是，追蹤部18A，係進行對象物體候補是身為靜止狀態或者是移動狀態一事的判定。

3維復原部21，係使用旋轉矩陣以及平移矩陣的各者，來進行座標點抽出部12所產生的空間光點之座標值的座標轉換。3維復原部21，係從偵測空間座標系而座標轉換為身為特定之基準之3維之座標系的基準座標系。旋轉矩陣以及平移矩陣之各者，係作為既知之矩陣，而從外部裝置來供給至雷射掃描系統處。於此，偵測空間座標系，係為在照射了雷射的時間點處之雷射掃描系統之偵測空間的3維之座標系，並為圖6之以Z軸上之點作為原點的3維之座標系。又，本實施形態之基準座標系，例如，係為被標示有雷射掃描系統之位置的作為其他之裝置所管理的管理空間之世界座標系。於此，3維復原部21，係在每次座標點被產生時，將所產生了的上述空間光點之座標值從偵測空間座標系而座標轉換為基準座標系。藉由此，本實施形態之雷射掃描系統，係能夠對於管理空間之世界座標系而附加雷射掃描系統所檢測出的對象物體之3維形狀。

又，上述之偵測對象偵測部17A以及追蹤部18A之各者，係在使旋轉台在0°~360°之旋轉角度範圍中而作了1次公轉的時間點、亦即是在使雷射脈衝對於與掃描範圍相對應之偵測空間全體而作了照射的時間點處，進行將偵測對象偵測出來之處理。雷射脈衝，係藉由使旋轉台作1次的公轉，而對於掃描範圍來以特定之密度作照射。偵測對象偵測部17A，係在基準座標系中，得到雷射掃描系統之周圍的代表3維形狀之空間光點之各者的座標值。偵測對象偵測部17A，係根據此3維形狀來進行將分離叢集抽出之處理。

對象物體抽出部22，係藉由追蹤部18A之追蹤處理之結果，來從對象物體候補中，將與預先所設定了的抽出條件相對應之對象物體抽出。於此，所謂抽出條件，係指為了抽出相較於其他物體而將照射密度設為較高之密度並照射雷射脈衝的對象物體，而由使用者所預先任意設定之條件。對象物體，係為偵測對象中之想要特別詳細地取得物體之3維形狀以及移動的偵測對象。

旋轉角度範圍推測部23，係對於對象物體，而以較其他區域更為高密度之照射密度來照射雷射脈衝。因此，旋轉角度範圍推測部23，係作為對象物體所存在的角度範圍，而推測出旋轉台之旋轉角度範圍(第1旋轉軸之旋轉角度範圍)中的偵測旋轉角度範圍。旋轉角度範圍推測部23，係將對象物體作為偵測對象物200，當對象物體為靜止的情況時，係進行與已在第1實施形態中使用 圖1所說明了的旋轉角度範圍選擇部19相同之動作。於此，旋轉角度範圍推測部23，係求取出以此對象物體所存在的旋轉角度範圍(圖9之β1≦σ≦(β1+γ)和β2≦σ≦(β2+γ))作為照射範圍之偵測旋轉角度範圍。

另一方面，旋轉角度範圍推測部23，當對象物體正在移動的情況時，係根據對象物體之現在之位置、和追蹤部18所推測出的對象物體之移動速度、和代表在現在的時間點之雷射脈衝所被作照射的角度方向之第1旋轉軸之旋轉角度、以及第1旋轉軸旋轉速度，此些之各者，來藉由特定之演算式而推測出偵測旋轉角度範圍。亦即是，旋轉角度範圍推測部23，係根據對象物體及雷射掃描系統間之相對距離、和對象物體及第1旋轉軸旋轉速度之間之相對速度，來求取出使雷射脈衝之照射方向追隨於對象物體之時間。旋轉角度範圍推測部23，係推測出在所求取出的時間處之對象物體之位置，並將與此位置相對應之第1旋轉軸之旋轉角度的範圍，作為偵測旋轉角度範圍而求取出來。又，旋轉角度範圍推測部23，係將在第1旋轉軸之旋轉角度範圍中的偵測旋轉角度範圍以外之角度範圍，作為非偵測旋轉角度範圍。

之後，旋轉角度範圍推測部23，係將偵測旋轉角度範圍以及非偵測旋轉角度範圍之各者，對於台旋轉速度控制部14A作輸出。此時，旋轉角度範圍推測部23，當對象物體正在移動的情況時，係有必要使偵測旋轉角度範圍追隨於對象物體之移動。因此，旋轉角度範圍推 測部23，係將進行移動之對象物體的沿著旋轉台之旋轉方向之移動速度、和使偵測旋轉角度範圍作移動之速度，此兩者間之速度差(亦即是相對速度)設為「0」，並求取出將來之每單位時間的偵測旋轉角度範圍。旋轉角度範圍推測部23，係將所求取出的偵測旋轉角度範圍，對於台旋轉速度控制部14A作輸出。台旋轉速度控制部14A，係與在每單位時間處所被供給的偵測旋轉角度範圍相對應地，而使第1旋轉軸旋轉速度降低至預先所設定的旋轉數，而將雷射脈衝之照射密度設為高密度。另一方面，台旋轉速度控制部14A，係藉由使在上述偵測旋轉角度範圍以外的非偵測旋轉角度範圍中之第1旋轉軸旋轉速度上升至預先所設定的旋轉數，而將雷射脈衝之照射密度降低。

如同上述一般，本實施形態，係構成為以會包含有對應於上述抽出條件而偵測到的對象物所存在之區域的方式，來設定將雷射脈衝之照射密度設為較其他之角度範圍而更高的偵測旋轉角度範圍。其結果，本實施形態，係能夠使與抽出條件相對應之對象物體的3維形狀等之偵測精確度提昇。

又，本實施形態，係與對於靜止的偵測對象而設定偵測旋轉角度範圍的第1實施形態相異，而以對象物體會移動一事作為前提，來推測出在特定之時刻處的對象物體之移動位置。藉由此，本實施形態，係以追隨於對象物體之移動地而使對象物體會被包含在偵測旋轉角度範圍中的方式，來進行將此偵測旋轉角度範圍設為可變之控制。本實 施形態，係對於旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度，於每單位時間處而在偵測旋轉角度範圍中設為可變之控制。因此，本實施形態，係能夠恆常使進行移動之對象物體被包含在偵測旋轉角度範圍中，並將所輻射的雷射脈衝之照射密度設為高密度，而使在偵測旋轉角度範圍中之對象物體的3維形狀等之偵測精確度提昇。

又，在第2實施形態中，係記載有將使雷射脈衝之照射方向相對於第2旋轉軸來進行旋轉的第2旋轉軸旋轉速度與對象物體之位置相對應地而在第2偵測旋轉角度範圍中設為可變之構成。本實施形態，係亦可與第2實施形態同樣的，設為使第2旋轉軸旋轉速度與對象物體之位置相對應地而在第2偵測旋轉角度範圍中設為可變之構成。本實施形態，係與對象物所進行移動之狀態相對應，而與本實施形態之偵測旋轉角度範圍(第1偵測旋轉角度範圍)同樣的，於每單位時間處推測出對象物體之移動位置，並與此對象物體之移動位置相對應地來求取出第2偵測旋轉角度範圍。藉由此，本實施形態，係於每單位時間處而將第2偵測旋轉角度範圍作更新，而使第2偵測旋轉角度範圍追隨於對象物體之移動。

藉由此構成，本實施形態，係能夠將在3維之偵測空間中的照射雷射脈衝之照射面區域，設為藉由第1偵測旋轉角度範圍和第2偵測旋轉角度範圍所設定了的點狀性之區域。亦即是，本實施形態，例如係能夠如同圖7之3維空間中的輻射區域E一般地，而設定使雷射脈衝 之輻射密度增加之點狀區域。本實施形態，係以使進行移動之對象物體會被包含於點狀區域中的方式，來進行使此點狀區域追隨於對象物體而移動的控制。若依據此構成，則本實施形態，相較於上述之第4實施形態，係能夠使作為用以偵測出進行移動之對象物體的資源之雷射脈衝的照射，對於進行移動之對象物體而作集中。本實施形態，相較於僅對於第1旋轉軸旋轉速度作控制的情況，係能夠更為詳細地偵測出對象物體的3維形狀。

〈第4實施形態之應用例〉

圖13，係為對於在第4實施形態中之相對於偵測旋轉角度範圍之雷射脈衝的照射密度之調整結果的其中一例作展示之圖。第4實施形態，係如同上述一般，從偵測對象之中根據抽出條件來抽出對象物體，並進行將對於所抽出的對象物體而照射之雷射脈衝的照射密度設為高密度之控制。在此應用例中，將對象物體作抽出之抽出條件，係為身為靜止物體並且位在從雷射掃描系統而離開了3m的位置處之偵測對象。在圖13(a)之畫像中的對象物候補901、902以及903，係被配置在雷射掃描系統950(圖12中所示之構成的雷射掃描系統)之近旁處。圖13(b)，係為對於從雷射掃描系統950起直到各對象物候補901、902以及903為止的距離作展示之平面圖。圖13(c)，係展示有下述之情形：亦即是，對象物候補902係作為對象物而被抽出，包含有對象物候補902所位置的區域之第 1旋轉軸之旋轉角度範圍，係被設為雷射掃描系統之偵測旋轉角度範圍，並進行了雷射脈衝之照射。圖13(c)，係展示有下述之情形：亦即是，對於對象物候補902之雷射脈衝之照射密度，相較於較此對象物候補902而更靠近雷射掃描系統950之對象物候補903，所被照射的雷射脈衝之照射密度係被控制為高密度。藉由此，根據圖13之應用例，可以得知，第4實施形態，係對應於抽出條件而進行對象物之抽出，並對於被抽出的對象物體而將雷射脈衝的照射密度相較於其他區域而設為高密度，而能夠進行對象物之詳細的偵測。

〈第5實施形態〉

圖14，係為對於由本發明之第5實施形態所致之雷射掃描系統的構成例作展示之圖。在圖14中，由第5實施形態所致之雷射掃描系統1，係具備有雷射掃描器11、座標點抽出部12、台旋轉機構部13、台旋轉速度控制部14A、雷射脈衝輻射控制部15、群集部16、偵測對象偵測部17A、追蹤部18A、記憶部20、3維復原部21B、對象物體抽出部22、旋轉角度範圍推測部23B、姿勢推測部24以及環境匹配部25。又，資料匯流排300B，係為在雷射掃描器11、座標點抽出部12、台旋轉機構部13、台旋轉速度控制部14A、雷射脈衝輻射控制部15、群集部16、偵測對象偵測部17A、追蹤部18A、記憶部20、3維復原部21B、對象物體抽出部22、旋轉角度範圍推測部 23B、姿勢推測部24以及環境匹配部25之各者之間，傳輸資料以及控制訊號之資料匯流排。

在第5實施形態中，對於與第4實施形態相同的構成，係附加相同之元件符號。以下，針對與第4實施形態相異之構成以及動作作說明。本實施形態，係與第1實施形態、第2實施形態以及第3實施形態相同的，使雷射掃描系統自身被搭載在以特定之移動速度而移動並且姿勢以及位置會以時間序列而改變的移動體上。於此，所謂移動體，例如係為車輛、人類、動物、飛翔體等。本實施形態，係對應於上述移動體之姿勢以及位置，而針對對象物體之偵測，來進行與移動體之姿勢以及位置相對應的雷射脈衝之照射的控制。藉由此，本實施形態，相較於第1實施形態、第2實施形態以及第3實施形態，對象物之偵測的精確度係更加提高。

姿勢推測部24，係根據速率陀螺儀(rate gyroscope)800所計測出的相對於x軸(滾軸)、y軸(俯仰軸)以及z軸(偏航軸)之各者之旋轉角(檢測旋轉角)，來推測出雷射掃描系統(移動體)之姿勢。速率陀螺儀800，係被安裝在移動體上。姿勢推測部24，係使用姿勢以及移動速度(於後作詳細敘述)，來根據移動距離而進行移動體之位置的推測。本實施形態，係作為對於動性系統之狀態作推測的濾波器，而例如使用卡爾曼濾波器來進行雷射掃描系統之姿勢以及位置的推測。姿勢推測部24，係使用從速率陀螺儀800而來之檢測旋轉角以及 移動體之相位速度，來藉由卡爾曼濾波器而以時間序列來進行被搭載在移動體上之雷射掃描系統之姿勢以及位置的推測。亦即是，姿勢推測部24，係使用上述之卡爾曼濾波器，來推測出在照射了雷射脈衝的時間點處之雷射掃描器之姿勢以及位置。又，本實施形態，係作為使用卡爾曼濾波器來進行姿勢以及位置的推測之構成而作了說明。然而，本實施形態，只要是身為能夠使用存在有誤差的觀測值而進行特定之動性系統之姿勢以及位置的推測之無限脈衝響應濾波器，則亦可使用卡爾曼濾波器以外之濾波器。

如此這般，在雷射掃描系統正在移動的情況時，雷射掃描系統之姿勢以及位置，係會在每次照射雷射脈衝時均有所改變。故而，雷射掃描系統之偵測空間座標系，係在每次照射雷射脈衝時，會被變更為在原點以及x軸、y軸、z軸之軸方向上有所相異的其他之偵測空間座標系。

因此，在對象物體之偵測的處理中，照射雷射脈衝所得到的空間光點之座標值的各者，係在每次得到空間光點時，從相異之偵測空間座標系的各者來座標轉換為同一之基準座標系。又，在第4實施形態中，作為基準座標系，係使用世界座標系來作了說明。本實施形態之基準座標系，係並非為世界座標系，而是使用在雷射掃描系統被啟動時所取得的偵測空間座標系(以下，標示為t0偵測空間座標系)。

姿勢推測部24，係將藉由卡爾曼濾波器所推測出讀 雷射掃描系統之姿勢以及位置，在雷射脈衝被作照射時，對於3維復原部21B作輸出。

3維復原部21B，係在雷射所被作照射的時間n處，根據從姿勢推測部24所供給的姿勢以及位置，來求取出相對於基準座標系之tn偵測空間座標系的原點之移動量以及x軸、y軸、z軸之軸方向的變化角度量。於此，tn偵測空間座標系，係為在從雷射掃描系統被啟動起而經過了時間n並照射雷射脈衝時的偵測空間座標系。之後，3維復原部21B，係根據所得到的原點之移動量以及x軸、y軸、z軸之軸方向的變化角度量，來求取出旋轉矩陣以及平移矩陣。3維復原部21B，係根據所求取出的旋轉矩陣以及平移矩陣，來將在tn偵測空間座標系中的空間光點之座標值，座標轉換為在基準座標系中的座標值。

藉由此，3維復原部21B，就算是雷射掃描系統之姿勢以及移動距離以時間序列而改變，亦能夠將雷射脈衝被作了照射時的tn偵測空間座標系中之空間光點之座標值，依序座標轉換為基準座標系。

又，3維復原部21B，係於雷射掃描系統中之旋轉台作了1次公轉的時間點處，根據從對於此輻射面所輻射了的雷射脈衝而得到之空間光點之座標值群，來依序產生代表雷射掃描系統之周圍的3維形狀之3維點群的畫像。對於圖7中所示之輻射面全面(掃描範圍全體)所進行的雷射脈衝之照射，係於旋轉台之1次的公轉中而結束。之 後，3維復原部21B，係於每次之對於輻射面全面之雷射脈衝之照射結束時，產生在此結束的時間點m處所產生的3維點群(以下，稱作m時間點3維點群)。3維復原部21B，係將所產生了的m時間點3維點群，對於環境匹配部25而依序作輸出。

環境匹配部25，係將於在基準座標系中而靜止的狀態下所取得之3維點群(以下，稱作0時間點3維點群)和m時間點3維點群之各者中而具有同一之水平面的壁面(例如，建築物之牆壁、圍牆之牆壁等的相對於平面而為垂直之面)抽出。之後，環境匹配部25，係根據0時間點3維點群以及m時間點3維點群之各者的壁面，而將此壁面之法線(法線向量)抽出。之後，環境匹配部25，係求取出相對於0時間點3維點群之壁面的法線之m時間點3維點群之壁面的法線所成之角度(3維)，並將所求取出之2個的法線所成之角度之資訊(法線誤差資訊)，對於姿勢推測部24而作輸出(環境匹配處理)。環境匹配部25，係在壁面之法線抽出處理中，對於壁面之座標點群而進行法線推測處理(使用有主成分分析等之表面推測處理)，並推測出壁面之法線。

又，姿勢推測部24，係對於從速率陀螺儀800而以特定之周期所供給之身為檢測旋轉角之x軸、y軸以及z軸之各者之旋轉角度，和在該時間點處之卡爾曼濾波器所推測出的雷射掃描系統之姿勢作比較。之後，姿勢推測部24，係以使推測結果會成為藉由從速率陀螺儀 800所供給之檢測旋轉角而求取出之姿勢的方式，來對於卡爾曼濾波器之進行姿勢推測的參數作調整。

進而，姿勢推測部24，係使用從環境匹配部25所供給之法線誤差資訊，來對於在取得了0時間點3維點群之時間點和取得了m時間點3維點群之時間點m處之雷射掃描系統的姿勢以及位置之各者之差分。姿勢推測部24，係根據所求取出的姿勢以及位置之各者的差分、和在取得了0時間點3維點群之時間點處的姿勢以及位置，來求取出在基準座標系中之於時間點m處的雷射掃描系統之姿勢以及位置。

之後，姿勢推測部24，係對於基於從環境匹配部25所供給的法線誤差資訊而產生之姿勢以及位置、和在該時間點處之卡爾曼濾波器所推測出的姿勢以及位置作比較。姿勢推測部24，係以使卡爾曼濾波器之推測結果會成為基於法線誤差資訊所產生的姿勢以及位置的方式，來對於卡爾曼濾波器之進行姿勢以及位置的各者之推測的參數作調整。又，姿勢推測部24，係根據在時間點m-1和時間點m的各者處所求取出之位置，來求取出在時間點m-1以及時間點m之間所移動了的移動距離。姿勢推測部24，係將所求取出的移動距離以時間點m-1和時間點m之間之時間差來作除算，而求取出移動速度，並對於卡爾曼濾波器之參數作調整。

旋轉角度範圍推測部23B，係作為對於所抽出的對象物體而相較於其他之區域來將照射密度設為高密 度並照射雷射脈衝的角度範圍，而推測出在旋轉台之旋轉角度範圍(第1旋轉軸之旋轉角度範圍)中的偵測旋轉角度範圍。此時，旋轉角度範圍推測部23B，當對象物體為靜止之物體的情況時，係對應於雷射掃描系統之被推測出的姿勢以及位置，來求取出以對象物體所存在的旋轉角度範圍(圖9之β1≦σ≦(β1+γ)和β2≦σ≦(β2+γ))作為照射範圍之偵測旋轉角度範圍。

另一方面，旋轉角度範圍推測部23B，係根據對象物體之現在之位置、和移動速度、和現在的時間點之第1旋轉軸之旋轉角度、以及雷射掃描系統之姿勢與位置之各者，來藉由特定之演算式而推測出偵測旋轉角度範圍。移動速度，係為追蹤部18A所推測出的對象物體進行移動之速度。現在時間點之第1旋轉軸之旋轉角度，係代表雷射脈衝所被作照射之角度方向。

亦即是，旋轉角度範圍推測部23B，係根據對象物體及雷射掃描系統間之相對距離、和對象物體、第1旋轉軸之旋轉角度、雷射掃描系統之間之相對速度，來求取出使雷射脈衝之照射方向追隨於對象物體之時間。之後，旋轉角度範圍推測部23B，係推測出在該所求取出的時間處之對象物體之位置、和雷射掃描系統之姿勢以及位置之各者，並將與推測結果相對應之第1旋轉軸之旋轉角度的範圍，作為偵測旋轉角度範圍而求取出來。又，旋轉角度範圍推測部23B，係將在第1旋轉軸之旋轉角度範圍中之如同上述一般所求取出來的偵測旋轉角度範圍以外之角度範 圍，作為非偵測旋轉角度範圍。

接著，圖15，係為對於由本發明之第5實施形態所致之進行姿勢以及位置之推測的處理之動作例作展示之流程圖。

雷射掃描器11，係以在該時間點處之姿勢以及位置，來將雷射脈衝作1次照射(步驟S1)。

姿勢推測部24，係根據是否從速率陀螺儀800而被供給有檢測旋轉角一事，來判定是否身為對於卡爾曼濾波器之第1修正時序。此時，姿勢推測部24，若是被供給有檢測旋轉角，則判定係身為第1修正時序，並使處理前進至步驟S3，另一方面，若是並未被供給有檢測旋轉角，則判定係並非身為第1修正時序，並使處理前進至步驟S4(步驟S2)。

姿勢推測部24，係藉由從速率陀螺儀800所供給之檢測旋轉角，來進行卡爾曼濾波器之參數的調整(步驟S3)。姿勢推測部24，係使用卡爾曼濾波器，來進行在照射了雷射脈衝時之雷射掃描系統之姿勢以及位置的推測(步驟S4)。3維復原部21B，係根據雷射掃描系統之姿勢以及位置，來將在tn偵測空間座標系中的空間光點之座標值，座標轉換為在基準座標系中的座標值(步驟S5)。

姿勢推測部24，係根據是否結束了對於輻射面全面之雷射脈衝的照射一事，來判定是否身為對於卡爾曼濾波器之第2修正時序。此時，姿勢推測部24，當結 束了對於輻射面全面之雷射脈衝的照射的情況時，係判定身為對於卡爾曼濾波器之第2修正時序，並使處理前進至步驟S7。另一方面，姿勢推測部24，當並未結束對於輻射面全面之雷射脈衝的照射的情況時，係判定並非身為第2修正時序，並使處理前進至步驟S9(步驟S6)。

環境匹配部25，係進行環境匹配處理，並求取出法線誤差資訊(步驟S7)。之後，姿勢推測部24，係藉由從環境匹配部25所供給之法線誤差資訊，來進行卡爾曼濾波器之參數的調整(卡爾曼濾波器所輸出之位置以及姿勢之修正)(步驟S8)。在本實施形態中，係基於第1修正時序以及第2修正時序之各者的卡爾曼濾波器之修正處理，來將雷射掃描系統之姿勢以及位置的推測，作為由速率陀螺儀800以及環境匹配之各者所致的融合處理來進行之。

對象物體抽出部22，係從藉由偵測對象檢測部17A以及追蹤部18A所檢測出的對象物體候補中，將與抽出條件相對應之對象物體抽出(步驟S9)。之後，對象物體抽出部22，係將在現在時間點處之對象物體之移動速度，藉由求取出在時間點m-1和時間點m之間所移動了的移動距離並將此移動距離除以時間點m與時間點m-1之間之時間差，來求取之(步驟S10)。

旋轉角度範圍推測部23B，係根據對象物體之位置、和所推測出的對象物體之移動速度、和代表雷射脈衝所被作照射的角度之第1旋轉軸之旋轉角度、和第1 旋轉軸旋轉速度、以及雷射掃描系統之姿勢與位置，來藉由特定之演算式而推測出偵測旋轉角度範圍(步驟S11)。

之後，台旋轉速度控制部14A，係與在每單位時間處所被供給的偵測旋轉角度範圍相對應地，而使第1旋轉軸旋轉速度降低至預先所設定的旋轉數。台旋轉速度控制部14A，係藉由使第1旋轉軸旋轉速度降低，來將雷射脈衝之照射密度相較於非偵測旋轉角度範圍而設為高密度。

如同上述一般，本實施形態，係與第4實施形態相同地，偵測出與預先所設定了的抽出條件相對應之對象物，並以會包含有此對象物所存在之區域的方式，來設定將雷射脈衝之照射密度設為較其他之角度範圍而更高密度的偵測旋轉角度範圍。藉由此構成，本實施形態，係能夠將被照射於與抽出條件相對應之對象物體處的雷射脈衝之照射密度設為高密度，而使3維形狀等之偵測精確度提昇。

又，本實施形態，係與在雷射掃描系統為靜止的情況時而設定偵測旋轉角度範圍的第4實施形態相異，而以藉由會作移動之雷射掃描系統來偵測出進行移動之對象物體一事作為前提。因此，本實施形態，係推測出進行移動之對象物的移動位置，並對應於雷射掃描系統之移動狀態地來求取出偵測旋轉角度範圍。藉由此，本實施形態，係以追隨於對象物體之移動地而使對象物體會被包含在偵測旋轉角度範圍中的方式，來將此偵測旋轉角度範圍對應於雷 射掃描系統之移動而設為可變。本實施形態，係對應於對象物體之移動，而於每單位時間處對於旋轉台之第1旋轉軸旋轉速度作控制。因此，本實施形態，係能夠恆常與進行移動之對象物體的移動相對應地而使偵測旋轉角度範圍作追隨，並藉由偵測旋轉角度範圍之偵測，來將對象物體的3維形狀之偵測精確度提昇。

如同上述一般，在第4以及第5實施形態中，旋轉角度範圍推測部23、23B之各者，係基於偵測對象與雷射掃描系統之間的相對位置關係以及相對速度之各者，而推測出偵測旋轉角度範圍和非偵測旋轉角度範圍之各者。偵測旋轉角度範圍，係代表偵測對象偵測部17A進行偵測對象之偵測的第1旋轉軸之旋轉角度之範圍。非偵測旋轉角度範圍，係代表並不進行偵測對象之偵測的第1旋轉軸之旋轉角度之範圍。

另外，在第1實施形態，係記載有在雷射掃描系統處設置攝像裝置之內容。於此情況，雷射掃描系統，係亦可具備有使用上述攝像裝置之攝像畫像來進行藉由雷射脈衝所偵測到的周圍之3維空間中之3維形狀之種類的判定之構成(3維形狀種類判定部)。於此，所謂在3維空間中之3維形狀的種類，係為代表道路、草皮、樹、圍牆、河、溝等之形狀的差異之種類。例如，在使移動體搭載雷射掃描系統的情況時，移動體係在雷射掃描系統所進行偵測之3維空間中行走。而，當雷射掃描系統正在此3維空間中而移動的情況時，上述3維形狀種類判定 部，例如係根據攝像畫像來對於在移動體之行走方向上的3維形狀之種類進行判定，並判定在草皮之區域的中央處存在有道路。

亦即是，3維形狀種類判定部，係將與在3維空間中之3維形狀的各者相對應之於攝像畫像中的畫像區域之各者抽出，並判定此畫像區域之3維形狀的種類。此時，3維形狀種類判定部，係從預先所具備的將特徵量與3維形狀之種類附加有對應之表，來基於所抽出的畫像區域之顏色、形狀、材質等之複數之特徵量而進行檢索，藉由此來將與3維形狀相對應的種類抽出。

藉由此種類之判定結果，3維形狀種類判定部，係根據在3維空間中之周圍3維形狀之種類，來進行搭載有雷射掃描系統之移動體是否能夠進行移動之檢測，並將此檢測結果輸出至移動體之控制部處。藉由此，例如，當雷射掃描系統為被搭載在移動體上的情況時，移動體之控制部係能夠對於移動體侵入至無法進行行走之區域中的情形作抑制。

此時，3維空間之各座標點與攝像裝置之攝像畫像(2維空間)之座標點之間的整合性，係藉由攝像機校正來進行調整。

又，係亦可將在圖1、圖11、圖12以及圖14之各者的雷射掃描系統中之用以實現偵測對象之偵測處理的各種功能之程式，記錄在電腦可讀取之記錄媒體中，並將被記錄在此記錄媒體中之程式讀入至電腦系統中且實 行，藉由此來進行偵測對象之偵測處理。另外，於此之所謂「電腦系統」，係指包含OS和周邊機器等之硬體者。

又，「電腦系統」，若是對於WWW系統有所利用的情況時，係指亦包含有網頁提供環境(或者是顯示環境)者。

又，所謂「電腦可讀取之記錄媒體」，係指軟碟、光磁碟、ROM、CD-ROM等之可攜式媒體，內藏於電腦系統中之硬碟等的記憶裝置。進而，所謂「電腦可讀取之記錄媒體」，係亦包含有當經由網際網路等之網路或者是電話線路等之通訊線路來送訊程式的情況時之像是通訊線路一般的在短時間之間而動性地將程式作保持者、於該情況時而成為伺服器或客戶端的像是電腦系統內部的揮發性記憶體一般之以一定時間而將程式作保持者。又，上述程式，係亦可為用以實現前述之功能的一部分者，進而，亦可為能夠藉由與已被記錄在電腦系統中之程式間的組合來實現前述功能者。

以上，雖係根據圖面來對於本發明之實施形態作了詳細敘述，但是本發明之具體性構成係並不被限定於此實施形態，在不脫離本發明之要旨的範圍內所進行之設計等，亦係被包含於本發明中。

1:雷射掃描系統

11:雷射掃描器

12:座標點抽出部

13:台旋轉機構部

14:台旋轉速度控制部

15:雷射脈衝輻射控制部

16:群集部

17:偵測對象偵測部

18:追蹤部

19:旋轉角度範圍選擇部

20:記憶部

Claims (15)

1. 一種雷射掃描系統，其特徵為，係具備有：

   第1旋轉機構，係以第1旋轉軸作為旋轉中心並以特定之第1旋轉軸旋轉速度來旋轉；和

   第1旋轉機構控制部，係對於前述第1旋轉機構之前述第1旋轉軸旋轉速度作控制；和

   雷射掃描器，係被設置在前述第1旋轉機構處，而與前述第1旋轉機構一同旋轉，並具備有照射雷射而對於偵測對象之距離作計測的雷射距離計測單元，

   前述第1旋轉速度控制部，係對於在對應於偵測對象所存在的區域之偵測旋轉角度範圍以及對應於並不存在有偵測對象的區域之非偵測旋轉角度範圍的各者處之第1旋轉軸旋轉速度作控制。
2. 如請求項1所記載之雷射掃描系統，其中，係更進而具備有：

   偵測對象偵測部，係偵測出前述偵測對象所存在的區域。
3. 如請求項2所記載之雷射掃描系統，其中，係更進而具備有：

   旋轉角度範圍選擇部，係求取出代表前述偵測對象偵測部所偵測到了前述偵測對象之前述第1旋轉機構之旋轉角度的範圍之前述偵測旋轉角度範圍、和代表並未偵測到前述偵測對象之前述第1旋轉機構之旋轉角度的範圍之前 述非偵測旋轉角度範圍。
4. 如請求項3所記載之雷射掃描系統，其中，係更進而具備有：

   對象物體抽出部，係將與預先所設定了的抽出條件相對應之偵測到了前述偵測對象之前述第1旋轉機構之旋轉角度的範圍，作為前述偵測旋轉角度範圍而抽出。
5. 如請求項4所記載之雷射掃描系統，其中，係更進而具備有：

   旋轉角度範圍推測部，係基於前述偵測對象與雷射掃描系統之間的相對位置關係以及相對速度之各者，而推測出代表與前述抽出條件相對應之前述偵測對象所存在的前述第1旋轉機構之旋轉角度的範圍之前述偵測旋轉角度範圍、和代表並不存在該偵測對象之前述第1旋轉機構之旋轉角度的範圍之前述非偵測旋轉角度範圍。
6. 如請求項1至5中之任一項所記載之雷射掃描系統，其中，前述第1旋轉速度控制部，係進行將在前述偵測旋轉角度範圍中之前述第1旋轉軸旋轉速度設為較在前述非偵測旋轉角度範圍中之前述第1旋轉軸旋轉速度而更慢的控制。
7. 如請求項1至6中之任一項所記載之雷射掃描系統，其中，前述雷射掃描器，係具備有以使前述雷射被照射在特定之掃描面上的方式來在該雷射之輻射方向上進行掃描之機構。
8. 如請求項7所記載之雷射掃描系統，其 中，前述雷射掃描器，係藉由數位反射鏡元件來在前述雷射之輻射方向上進行掃描。
9. 如請求項1至8中之任一項所記載之雷射掃描系統，其中，

   前述雷射掃描器，係具備有：

   第2旋轉機構，係以相對於前述第1旋轉軸而成特定之角度的直線，作為第2旋轉軸，並使相對於前述第2旋轉軸而朝向特定之角度方向輻射雷射的雷射距離計測單元以特定之第2旋轉軸旋轉速度來作旋轉。
10. 如請求項7所記載之雷射掃描系統，其中，前述第1旋轉軸和前述第2旋轉軸之間所成之前述角度，係為超過0度而未滿180度。
11. 如請求項9或10所記載之雷射掃描系統，其中，

    係更進而具備有：

    第2旋轉速度控制部，係對於在前述偵測旋轉角度範圍以及前述非偵測旋轉角度範圍中之前述第2旋轉軸旋轉速度作控制。
12. 如請求項1至11中之任一項所記載之雷射掃描系統，其中，n個的前述雷射掃描器，係在前述第1旋轉機構處，被配置在相對於前述第1旋轉軸之旋轉而為n次對稱之位置處。
13. 一種移動雷射掃描系統，其特徵為：

    係在移動體上，搭載有如請求項1至12中之任一項所 記載之雷射掃描系統。
14. 一種雷射掃描方法，其特徵為，係具備有：

    使第1旋轉速度控制部，在以第1旋轉軸作為旋轉中心並以特定之第1旋轉軸旋轉速度來旋轉之第1旋轉機構處，對於前述第1旋轉軸旋轉速度作控制之第1旋轉速度控制過程；和

    使雷射掃描器被設置在前述第1旋轉機構處，而與前述第1旋轉機構一同旋轉，並具備有照射雷射而對於偵測對象之距離作計測的雷射距離計測單元之雷射掃描器操作過程，

    前述第1旋轉速度控制部，係對於在對應於偵測對象所存在的區域之偵測旋轉角度範圍以及對應於並不存在有偵測對象的區域之非偵測旋轉角度範圍的各者處之第1旋轉軸旋轉速度作控制。
15. 一種程式，其特徵為，係使電腦作為下述手段而起作用：

    第1旋轉速度控制手段，係對於在以第1旋轉軸作為旋轉中心並以特定之第1旋轉軸旋轉速度來旋轉之第1旋轉機構處，對於前述第1旋轉軸旋轉速度作控制；和

    雷射掃描器操作手段，係對於被設置在前述第1旋轉機構處而與前述第1旋轉機構一同旋轉並照射雷射而對於偵測對象之距離作計測的雷射距離計測單元進行操作，

    並且，該程式，係進行使前述第1旋轉速度控制手段 對於在對應於偵測對象所存在的區域之偵測旋轉角度範圍以及對應於並不存在有偵測對象的區域之非偵測旋轉角度範圍的各者處之第1旋轉軸旋轉速度作控制之處理。

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