JP2004053447A

JP2004053447A - 車両計測装置および方法

Info

Publication number: JP2004053447A
Application number: JP2002212186A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Yano; 矢野　達朗; Koichi Yoshida; 吉田　耕一; Takeshi Tsujimura; 辻村　健
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】従来の車両計測手法では、走査する軌道を駐車枠を基準に決定するまたは計測者が手動で決定しているため、車両が駐車枠からはみ出して駐車されている場合や斜めに駐車されている場合などでは、計測に誤差が生じ計測データに欠損も生じ計測作業量も多い。
【解決手段】任意の方向ヘレーザ４を照射し、レーザ４が反射した場所５の座標値を得る車両を計測するシステムを用いて、車体表面上の複数箇所を計測し、その箇所の座標値を計算しそのデータを用いて車両の対称面の位置と方向を推定し、この面を基準に走査する軌道を決定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の方向ヘレーザを照射しレーザが反射した場所の座標値を得て車両を計測するシステムにおいて、車両の在否・位置・形状等を計測する時に生じる計測誤差を削減し計測データの欠損を防ぎ、計測作業を簡易化するために、車両の対称面を推定するための、車両計測装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＩＴＳ（高度道路交通システム）に関連したセンシング技術の開発が活発に行われている。その開発課題の一つに車両の在否検知や車種判別などへの応用が期待されている車両計測手法の確立がある。従来の計測手法は、レーザ距離計を計測対象である車両の上方に設置し、走査により得た距離と方向の情報から走査した位置を計算し、車両の在否・位置・形状等を計測するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両計測手法では、走査する軌道を駐車枠を基準に決定するまたは計測者が手動で決定しているため、車両が駐車枠からはみ出して駐車されている場合や斜めに駐車されている場合などでは、計測に誤差が生じ計測データに欠損も生じ計測作業量も多い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
任意の方向ヘレーザを照射し、レーザが反射した場所の座標値を得る車両を計測するシステムを用いて、車体表面上の複数箇所を計測し、その箇所の座標値を計算しそのデータを用いて車両の対称面の位置と方向を推定し、この面を基準に走査する軌道を決定する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる計測装置の実施形態の一例を、図１〜１０を用いて説明する。
【０００６】
図１は、任意の方向ヘレーザを照射してレーザが反射した場所の座標値を得る車両を計測するシステムの概略を説明したものである。このシステムは、レーザ距離計（１）を姿勢制御装置（２）に積載し両機を、システム制御装置（３）で制御し、レーザビーム（４）を照射しレーザビーム反射点（５）の位置を（式１）を用いて計算しレーザビーム反射点（５）の座標値を得るものである。
【０００７】
【数１】

【０００８】
Ｘ，Ｙ，Ｚ：レーザビーム反射点の３次元座標値
Ｌ：レーザ距離計からレーザビーム反射点までの距離
Ｈ：レーザ距離計の積載面からの高さ
Φ：パン角
Θ：チルト角
本発明は、前記システムを用いて計測対象である車両（６）の在否・位置・形状等を計測するために用いる計測装置および測定方法である。
【０００９】
図２は、本発明である車両計測装置を用いて推定する車両の対称面を説明したものである。
【００１０】
車両（６）の在否・位置・形状等を計測するには、車両（６）の形状を特徴的に表す対称面（７）を計測することが有効である。この対称面（７）は、車両進行方向と平行で車両が載る地面などの積載面（８）に対して鉛直かつ、車体側面から等距離な場所にある面である。本発明は、前記システムを用いて計測対象である車両（６）の対称面（７）の方向と位置を推定する計測装置である。
【００１１】
図３は、駐車枠を基準に走査軌道を決定する従来の方法を用いて計測した場合に生じる、計測結果の誤差と欠損の一例を説明したものである。計測結果１（１０）は、駐車枠（９）に対して車両（６）が斜めにかつはみ出して駐車されている場合に、駐車枠（９）を基準に決定した走査軌道１（１１）を計測した計測結果であり、車両の対称面（７）とはずれた場所が計測されているため、誤差と欠損が生じた計測結果が得られている。
【００１２】
図４は、車両をその中に含む領域内の複数箇所を前記計測システムを用いて計測したレーザビーム反射点群の一例を説明したものである。駐車枠（９）より大きい計測領域（１２）を設定し、その内部をメッシュ状に区切った線の交点のＺ軸方向上の物体表面上の点の座標を計測する。白三角で示したものは、積載面（８）上が計測されたレーザビーム反射点群１（１３）である。黒三角で示したものは、車両（６）上が計測されたレーザビーム反射点群２（１４）である。反射点群の識別は（式２）においてｈ_ｚ＜０の場合はレーザビーム反射点群１（１３）、ｈ_ｚ≧０の場合はレーザビーム反射点群２（１４）とする。
【００１３】
【数２】

【００１４】
Ｒ_ｚ：レーザビーム反射点のＺ座標値
Ｂ_ｚ：積載面のＺ座標値
ε_ｚ：閾値
図５は、車体表面上の複数箇所の座標値を用いてその箇所における法線単位ベクトルを計算する一例を説明したものである。レーザビーム反射点１〜３（１７）〜（１９）の座標値を用い（式３）により再構成面（２０）を形成し、この面の法線単位ベクトルを再構成面法線単位ベクトル１（２１）とする。
【００１５】
【数３】

【００１６】
（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）：レーザビーム反射点１の座標値
（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）：レーザビーム反射点２の座標値
（ｘ_３，ｙ_３，ｚ_３）：レーザビーム反射点３の座標値
（Ｎ_ｘ，Ｎ_ｙ，Ｎ_ｚ）：再構成面法線単位ベクトル
同様に計算して得た再構成面法線単位ベクトル１〜４（２１）〜（２４）を平均して車体表面上の複数箇所における法線単位ベクトル（Ｎ_ｘ，Ｎ_ｙ，Ｎ_ｚ）（１６）を得る。
【００１７】
図６は、複数の法線単位ベクトルの方向と位置が最も多い方向と位置を計算するために仮定する面の一例を説明したものである。傾きと切片を変化させて移動させる面を駐車枠（９）の中心点（２５）を基準に探索用面（２６）として（式４）により定義する。
【００１８】
【数４】

【００１９】
ＳＳ_ｙ［ｉ，ｊ］：探索用面（傾きｉ番目、切片ｊ番目）のＹ座標値
θ［ｉ］：探索用面の傾き（ｉ番目）
ｂ［ｊ］：探索用面のＹ切片（ｊ番目）
探索用面と方向と位置が一致する法線単位ベクトルの数を（式５）により数え、一番値が大きいときの探索用面の方向と位置が車両の対称面の方向と位置であると推定する。
【００２０】
【数５】

【００２１】
ＨＳ［ｉ，ｊ］：ハフ空間（傾きｉ、切片ｊ）
Ｎ_ｘ［ｉ，ｊ，ｋ］，Ｎ_ｙ［ｉ，ｊ，ｋ］：法線単位ベクトルの成分
ε：閾値
θ［ｉ］：探索用面の傾き
ｕ（ｔ）：投票値
ｔ：境界条件
図７は、推定した車両の対称面の一例を説明したものである。法線単位ベクトル群（１５）の傾向を探索用面を移動させた結果、方向と位置が法線単位ベクトルと最も多く一致する面の方向と位置を車両の推定対称面（２７）とする。
【００２２】
図８は、車両の推定対称面（２７）を基準に走査する軌道を決定して前記システムにより計測した計測結果２（２８）を説明したものである。
【００２３】
本発明の車両計測装置により走査軌道２（２９）が車両の対称面（７）上になっているため、計測結果に誤差および欠損などが生じない。
【００２４】
図９は、本発明である車両計測装置を用いて車両の対称面の方向と位置を推定するシミュレーションを行った車両のモデルを説明したものである。レーザ距離計（１）は車両（６）に対して上方に位置し、駐車枠（９）に対して車両（６）が斜めにかつはみ出して駐車されている状況の車両のモデルを用いてシミュレーションを行った。
【００２５】
図１０は、本発明である車両計測装置を用いて車両の対称面の方向と位置を推定するシミュレーションを行った結果得た再構成面と法線単位ベクトルを説明したものである。車体の表面の形状に即した再構成面（２０）が得られ、再構成面法線単位ベクトルを用いて再構成面（２０）の交点における法線単位ベクトル（１６）が得られた。
【００２６】
図１１は、本発明である車両計測装置を用いて車両の対称面の方向と位置を推定するシミュレーションを行った結果得た法線単位ベクトルの傾向をハフ空間へ投票した結果を説明したものである。θ＝１２°，ｂ＝０．１の法線単位ベクトル（１６）が最も多く投票された結果が得られた。
【００２７】
図１２は、本発明である車両計測装置を用いて車両の対称面の方向と位置を推定するシミュレーションを行った結果得た対称面と車両のモデルの位置関係を説明したものである。シミュレーションを行った結果の推定対称面（２７）の方向と位置が車両（６）の対称面の方向と位置と一致した結果が得られた。
【００２８】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００２９】
なお、前記各式を簡単に説明すると、以下のとおりである。
（式１）レーザビーム反射点の３次元座標値の計算
（式２）レーザビーム反射点群の識別計算
（式３）車体表面再構成面の方程式
（式４）探索用面の定義
（式５）ハフ空間への投票の計算
【００３０】
【発明の効果】
本発明により、車両の対称面を基準に走査する軌道を決定することができるため、車両の駐車枠に対する位置や向きに左右されることなく計測を行うことができる。正確な軌道を決定して計測するため、従来の技術で生じていた計測誤差の削減と計測データの欠損を防止することができる。計測作業の自動化を進めることができるため、遠隔計測または無人計測が可能になる。車両の対称面を計測することにより、車両の駐車されている位置や方向も正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両を計測するシステムを示す図である。
【図２】車両の対称面を示す図である。
【図３】従来技術による計測結果の誤差と欠損の一例を示す図である。
【図４】レーザビーム反射点群の一例を示す図である。
【図５】法線単位ベクトルの一例を示す図である。
【図６】傾向探索用面の一例を示す図である。
【図７】推定対称面の一例を示す図である。
【図８】推定対称面を用いた計測結果の一例を示す図である。
【図９】シミュレーションに用いる車両のモデルを示す図である。
【図１０】再構成面と法線単位ベクトル（シミュレーション結果）を示す図である。
【図１１】ハフ空間への投票結果（シミュレーション結果）を示す図である。
【図１２】推定対称面（シミュレーション結果）を示す図である。
【符号の説明】
１…レーザ距離計、２…姿勢制御装置、３…システム制御装置、４…レーザビーム、５…レーザビーム反射点、６…車両、７…対称面、８…積載面、９…駐車枠、１０…計測結果１、１１…走査軌道１、１２…計測領域、１３…レーザビーム反射点群１、１４…レーザビーム反射点群２、１５…法線単位ベクトル群、１６…法線単位ベクトル、１７…レーザビーム反射点１、１８…レーザビーム反射点２、１９…レーザビーム反射点３、２０…再構成面、２１…再構成面法線単位ベクトル１、２２…再構成面法線単位ベクトル２、２３…再構成面法線単位ベクトル３、２４…再構成面法線単位ベクトル４、２５…中心点、２６…探索用面、２７…推定対称面、２８…計測結果２、２９…走査軌道２。

Claims

任意の方向ヘレーザを照射する制御部と、レーザが反射した箇所の座標値を計算する演算部により構成された車両を計測するシステムにおいて、
車体表面上の複数箇所を前記システムを用いて計測する制御部と、計測した箇所の座標値を計算しその値を用いて車両の対称面を推定する演算を行う演算部を備えたことを特徴とする車両計測装置。
請求項１に記載の車両計測装置において、
前記システムを用いて得た車体表面上の複数箇所の座標値から車体の表面形状を計算する演算部を備えたことを特徴とする車両計測装置。
請求項２に記載の車両計測装置において、
計算された前記表面形状を用いて、車体表面上の複数箇所での法線単位ベクトルを計算する演算部を備えたことを特徴とする車両計測装置。
請求項３に記載の車両計測装置において、
計算された前記複数箇所での法線単位ベクトルを用いて、車両の対称面を推定する計算を行う演算部を備えたことを特徴とする車両計測装置。
請求項４に記載の車両計測装置において、
仮定した面を移動させてその方向と位置が複数の法線単位ベクトルと一番多く一致した時の面の方向と位置を車両の対称面の方向と位置であると推定する計算を行う演算部を備えたことを特徴とする車両計測装置。
請求項５に記載の車両計測装置において、
車両の対称面を推定する精度を高めるために仮定する面を直交する２面で構成して計算を行う演算部を備えたことを特徴とする車両計測装置。
任意の方向ヘレーザを照射し車体表面上の複数箇所を計測するステップと、前記ステップによる計測結果からレーザが反射した車体表面上の複数箇所の座標値を計算するステップと、車体表面上の複数箇所の前記座標値を用いて車両の対称面を推定する演算を行うステップと、を有することを特徴とする車両計測方法。
請求項７に記載の車両計測方法において、
車体表面上の複数箇所の前記座標値から車体の表面形状を計算するステップを有することを特徴とする車両計測方法。
請求項８に記載の車両計測方法において、
計算された前記表面形状を用いて、車体表面上の複数箇所での法線単位ベクトルを計算するステップを有することを特徴とする車両計測方法。
請求項９に記載の車両計測方法において、
計算された前記複数箇所での法線単位ベクトルを用いて、車両の対称面を推定する計算を行うステップを有することを特徴とする車両計測方法。
請求項１０に記載の車両計測方法において、
仮定した面を移動させてその方向と位置が複数の法線単位ベクトルと一番多く一致した時の面の方向と位置を車両の対称面の方向と位置であると推定する計算を行うステップを有することを特徴とする車両計測方法。
請求項１１に記載の車両計測方法において、
車両の対称面を推定する精度を高めるために仮定する面を直交する２面で構成して計算を行うステップを有することを特徴とする車両計測方法。