JP5993597B2 - 目標移動体検知方法 - Google Patents
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また、物体の形状情報を抽出する処理が必要ないこと、および、実測値と予測値との比較という負荷の小さい処理により目標移動体であるか否かを特定可能となることから、検知時間を短縮することができ、迅速に目標移動体を検知することができる。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態による目標移動体検知方法について、図1から図13を参照しながら説明する。
レーザ距離計1は、まず、検知判定エリア2内に存在する可能性のある移動体のうち、検知目標となる目標移動体を設定する。具体的には、本実施形態では、検知判定エリア2内に存在する移動体のうち人3を目標移動体として設定している。なお、どのような移動体を目標移動体として設定するかは、実際には、検知判定エリア2の状況に応じて例えば当該エリアの管理責任者などによりレーザ距離計1に設定されるものである。
最大獲得投票数Eは、ある位置においてある大きさの物体が単位時間あたりに得る投票数の合計であり、以下の(1)式により算出される。
E=(W/P)×C ・・・(1)
c=E/(V/G)×r ・・・(2)
ただし、rはS/N比。本実施形態ではrは整数を想定している。
具体的には、上記したように最大獲得投票数E=30、標準速さV=1000、グリッドサイズG=200であるので、スキャン回数c=30/(1000/200)×r=6×rとなる。つまり、スキャン回数cは、S/N比に比例する。なお、(2)式における(V/G)は、単位時間に人3が移動するグリッドの数を示しているとも言える。
以下、検知判定エリア2の状況に応じた目標移動体の検知について、具体例を示しながら説明する。具体例1はS/N比=2の例であり、具体例2はS/N比=3の例であり、具体例3はS/N比=3において複数の移動体が存在する場合の例である。
S/N比=2の場合、上記したようにスキャン回数c=12であり、判定期間は、12/30=0.4秒となる。この場合、上記したように単位時間(1秒)において人3が移動するグリッド数がV/G=1000/200=5であることから、判定期間において人3が移動するグリッド数は、5×0.4=2となる。そこで、具体例1では、図3に示すように、検知判定エリア2内の3×3の範囲を例にして説明する。また、レーザ距離計1は、図3に示すように、検知判定エリア2の手前方向の仮想的な遠方に設置されているものとし、各グリッドにはそれぞれ1本のレーザ光が矢印Aにて示すようにほぼ平行に照射されるものと仮定する。また、判定期間において人3が検出されると予測される予測検出回数は、30×0.4=12である。以下、予測検出回数を予測投票数Xと称し、図4に示す投票数の推移とともに説明する。
そして、レーザ距離計1は、獲得投票数e(=12)と、上記した予測投票数X(=12)とが一致することから、その位置の移動体を目標移動体すなわち人3であると検知する。また、レーザ距離計1は、図5に示すように、静止体5のグリッドの投票数(=12)が上限投票数を超過していることから、その位置で検出した物体は人3ではないと判定する。
S/N比=3の場合、スキャン回数c=18であり、判定期間は、18/30=0.6秒となる。この場合、上記したように単位時間(1秒)において人3が移動するグリッド数がV/G=1000/200=5であることから、判定期間において人3が移動するグリッド数は、5×0.6=3となる。そこで、具体例2では、図6に示すように、検知判定エリア2内の5×5の範囲を例にして説明する。また、レーザ距離計1は、検知判定エリア2の手前方向の仮想的な遠方に設置されているものとし、各グリッドにはそれぞれ1本のレーザ光が矢印Aにて示すようにほぼ平行に照射されるものと仮定する。また、判定期間における予測投票数Xは、30×0.6=18である。以下、図7から図9に示す投票数の推移とともに説明する。なお、図7から図9は、具体例1と同様に、各制御周期における投票数の推移を示しており、図7(a)が判定期間における1回目の走査の投票結果、図9(f)が18回目の走査の投票結果となる。
この場合、0.6秒の判定期間内に5×5(1m四方)の範囲に複数の人3が同時に進入することは考えにくい。また、図7〜図9に示したように、一時的に人3の影になっていても人3が移動することから、人3と静止体5とが検知判定エリア2内に存在していても、且つ、人3と静止体5とがレーザ光の照射線上に重なっている場合でも、人3と静止体5とを切り分けることができる。つまり、S/N比=3の場合では、上記したS/N比=2の場合のような制約がなくなる。つまり、S/N比=3の状態は、S/N比=2よりも検知時間は長いものの、人3を最短時間で確実に検知できる条件であるといえる。
具体例1、2は人3と静止体5とが存在している場合を例示したが、検知判定エリア2に複数の移動体が存在する場合であっても、人3と人3以外の移動体とを切り分けることができる。
例えば、図11に示すように、検知判定エリア2内の5×5の範囲を例にして、人3とそれ以外の移動体例えば車両4が検知判定エリア2に進入する場合を想定する。なお、標準幅Wや標準早さV、判定期間あるいはレーザ距離計1の位置など条件は、具体例2と共通する。
検知判定エリア2の走査を開始する前に目標移動体を検出するための各種のパラメータに基づいて目標移動体が検知判定エリア2を移動したときのレーザ距離計1による検出回数を予測しておき、実際に走査した際の検出回数(獲得投票数e)が予測した検出回数(予測投票数X)と一致した場合に、当該物体を目標移動体として検知する。すなわち、レーザ距離計1による検出結果から当該物体のエッジなどの形状情報を抽出して大きさや速度などを算出することで物体を特定するのではなく、物体が検出された検出回数によって当該物体が目標移動体であるか否かを特定する。
また、物体の検出結果から形状情報を抽出する処理が必要ないこと、および、獲得投票数eと予測投票数Xとの比較という負荷の小さい処理により目標移動体であるか否かが判定可能となることから、検知時間を短縮することができ、迅速に目標移動体を検知することができる。
以下、本発明の第2実施形態による目標移動体検知方法について、図14および図15を参照しながら説明する。第2実施形態では、角度分解能を距離に応じて変更している点において第1実施形態と異なっている。なお、レーザ距離計や目標移動体を検知する手法については第1実施形態と共通するので、詳細な説明は省略する。
レーザ距離計1は、角度分解能ω(rad)と、検知判定エリア2の最大距離L(m)とに基づいて、最大距離Lにおけるグリッドの最小値であるグリッド最小値g(m)を設定する。なお、最大距離Lは、レーザ距離計1から検知判定エリア2の最外縁までの距離となる。この場合、グリッド最小値gは、以下の(3)近似式を満たすように設定される。
g≧L×tan(ω) ・・・(3)
n=g/(l×tan(ω))+1 ・・・(4)
ただし、lは、レーザ距離計1から物体までの距離である。
つまり、投票数nは、距離lに反比例して増加する。このため、物体がレーザ距離計1に近づく程、1グリッドに位置走査あたり複数回投票されることになる。これは、上記したようにレーザ距離計1との距離に応じて1グリッドあたりのレーザ光の通過点数が変化することに起因するものであることから、それを調整すれば1票の重みを距離によらず一定にすることができる。この場合、重み付けをする係数Kbは、以下の(5)式により算出することができる。
ここで、Sは、最大距離Lまでの距離方向(レーザ光の照射方向)における1列のグリッドに投票される全ての票数(レーザ光の通過点数)であり、以下の(6)式により算出することができる。
n2=n×Kb=n×(S/n)=S ・・・(7)
このように、物体を検出された回数(n)を距離に応じて調整することにより(Kbを乗ずることにより)、重み付けされた投票数n2がSになる。つまり、レーザ距離計1からの距離が変化した場合であっても、目標移動体の検知の基準となる投票数はSに収束される。
n_30=200/(30000×tan(ω))+1=2.52
n_10=200/(10000×tan(ω))+1=5.58
本発明は、各実施形態にて例示したものに限定されることなく、例えば以下のように変形あるいは拡張することができる。
各実施形態で示した数値は例示であり、これに限定されない。
各実施形態では目標移動体として人3を想定した例を示したが、目標移動体として車両4などを設定してもよいことは勿論である。
検知判定エリア2内に最初に物体を検出した際、当該物体の位置をグリッドの中心に一致させるようにして検知判定エリア2内にグリッドを設定してもよい。例えば、グリッドサイズGを人3の標準幅W=200mmに設定し、検知判定エリアにそのグリッドを予め設定すると、人3が2つのグリッドにまたがって存在する可能性がある。その場合、2つのグリッドの投票回数を管理する必要があり、処理の負荷が大きくなるおそれがある。そこで、検出した物体を中心としたグリッドを検知判定エリア2に設定することで、物体が1つのグリッド内に収まり、処理の負荷を低減することができる。また、処理の負荷を低減できることから、検知時間を短縮することができる。
Claims (6)
- 予め設定されている検知判定エリア内において検知対象とする物体を目標移動体として予め設定し、
目標移動体の平面視における幅および速さの基準値を、それぞれ基準幅および基準速さとして予め設定し、
予め定められている走査角度および走査周期を有する光学式距離計にて前記検知判定エリアを走査する際に単位時間あたりに目標移動体が検出される回数の最大値である最大検出回数を、前記基準幅、前記走査角度および前記走査周期に基づいて予め算出し、
前記基準幅を有する目標移動体を一回の走査で少なくとも1回検出することが可能となる基準長さを前記走査角度に基づいて算出し、当該基準長さが最小値となる辺を少なくとも1つ有する多角形の仮想的な複数のグリッドを、前記検知判定エリア内に互いに隣接させて予め設定し、
前記検知判定エリア内で検出された物体が目標移動体であるか否かの判定の基準値となる走査回数を、前記最大検出回数、前記基準速さ、前記基準長さに基づいて算出し、算出した走査回数と前記走査周期とに基づいて、物体を検出した回数を累積する期間である判定期間を予め算出し、
前記最大検出回数に基づいて、前記判定期間において目標移動体が検出されると予測される回数である予測検出回数を予め算出し、
前記光学式距離計にて前記検知判定エリアを走査した際、前記判定期間においてグリッド内に物体が検出された回数を検出回数としてそれぞれのグリッドごとに累積し、
隣り合うグリッドにおける前記判定期間中の検出回数の増減に基づいて前記物体が移動体であるかを判定し、前記判定期間中に検出回数が増加したグリッドに隣り合うグリッドで検出回数が増加したことで当該物体が移動体であると判定すると、当該物体が移動した軌跡に含まれる複数のグリッドを対象グリッドとして設定し、当該対象グリッドにおける前記判定期間に対応するグリッドの前記検出回数の総和を総検出回数として算出し、
当該物体が移動した軌跡に含まれる複数のグリッドを対象グリッドとして設定し、当該対象グリッドにおける前記検出回数の総和を総検出回数として算出し、
前記判定期間における前記対象グリッドの前記総検出回数が前記予測検出回数に一致すると、当該対象グリッドを移動した物体を目標移動体として検知することを特徴とする目標移動体検知方法。 - 前記判定期間において、前記対象グリッドの前記総検出回数と前記予測検出回数とが予め定められている誤差範囲内で一致すると、当該対象グリッドを移動した物体を目標移動体として検知することを特徴とする請求項1記載の目標移動体検知方法。
- 前記基準長さを前記検知判定エリアの最外縁部において一回の走査で目標移動体を少なくとも1回検出することが可能となる長さに設定し、
前記光学式距離計から物体を検出したグリッドまでの距離に基づいて、前記検出回数に対して距離が近い場合に小さな重みとする重み付けを行う係数を算出し、
前記検出回数を前記係数で重み付けして累積することを特徴とする請求項1または2記載の目標移動体検知方法。 - 前記最大検出回数に基づいて、前記判定期間において各グリッドにて目標移動体が検出される回数の上限値である上限検出回数を算出し、
前記検出回数が前記上限検出回数以下であった第一のグリッドに隣接し、前記検出回数が前記上限検出回数以下の範囲で増加した第二のグリッドが存在するとき、物体が移動体であると判定し、物体が第一のグリッドから第二のグリッドに移動したとして、当該物体が移動した軌跡を取得することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の目標移動体検知方法。 - 前記検知判定エリア内で最初に物体を検出した際、当該物体の位置をグリッドの中心に一致させて前記検知判定エリア内にグリッドを設定することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の目標移動体検知方法。
- 前記判定期間における前記検出回数がその直前の判定期間における前記検出回数と一致する場合、そのグリッドに静止物が存在していると判定し、当該グリッドに対する物体の検出回数を累積しない、および/または、当該グリッドを検知判定エリアから除外することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の目標移動体検知方法。
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