JP2006047134A

JP2006047134A - Pedestrian position detector

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Publication number: JP2006047134A
Application number: JP2004229362A
Authority: JP
Inventors: Haruo Noma; 春生野間; Hiroaki Yano; 博明矢野; Kenichi Hosaka; 憲一保坂; Hiroo Iwata; 洋夫岩田
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-02-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pedestrian position detector capable of detecting easily a freely walking pedestrian position as a pseudo-center of gravity. <P>SOLUTION: This pedestrian reception detector 10 includes a walking plane 12, and two laser scanners 16a, 16b provided to sandwich the plane 12 therebetween, and acquires a data (positional data) of a surface of each leg part in the pedestrian by the laser scanners 16a, 16b, when the pedestrian walks on the walking plane 12. A computer detects the position of the pseudo-center of gravity of the pedestrian 14 by calculating, for example, a simple average of the positional data. The position of the pseudo-center of gravity is detected therein as two-dimensional coordinates, because the walking plane 12 is specified by two-dimensional coordinates. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は歩行者位置検出装置に関し、特にたとえば、歩行訓練装置や歩行感覚提示装置などに利用できる、歩行者位置検出装置に関する。 The present invention relates to a pedestrian position detection device, and more particularly, to a pedestrian position detection device that can be used for a walking training device, a walking sensation presentation device, and the like.

人***置検出装置の一例が、特許文献１に開示されている。この特許文献１の人***置検出装置では、複数の２次元赤外線センサ装置を用い、検出対象領域の平面図上で、検出視野における角度情報の方向に、その情報を出力したそれぞれの２次元赤外線センサ装置を設置位置から直線を引いた場合にできる交点を求め、その交点の座標を人体補正位置とし、その補正位置を示す座標を予め表示されている検出対象領域の平面図上にプロットして現在の人***置として表示する。
特開２００４−４１０７号［Ｇ０１Ｂ１１／００Ｇ０６Ｍ１１／００］ An example of a human body position detection device is disclosed in Patent Document 1. In the human body position detecting device of Patent Document 1, a plurality of two-dimensional infrared sensor devices are used, and each two-dimensional infrared sensor that outputs the information in the direction of angle information in the detection visual field on the plan view of the detection target region. The intersection point that can be obtained when a straight line is drawn from the installation position of the device is obtained, the coordinates of the intersection point are set as the human body correction position, and the coordinates indicating the correction position are plotted on the plan view of the detection target area displayed in advance. Is displayed as the human body position.
JP 2004-4107 [G01B11 / 00 G06M11 / 00]

特許文献１の人***置検出装置では複数の赤外線センサを用いることによって、人***置を精度よく検出できるとはいうものの、この発明を適用する歩行者の位置検出には必ずしも適した方式ではない。 Although the human body position detection device of Patent Document 1 can detect the human body position with high accuracy by using a plurality of infrared sensors, it is not necessarily a method suitable for detecting the position of a pedestrian to which the present invention is applied.

つまり、歩行者の位置を検出する目的は、歩行者が正しい位置を歩行しているかどうかを検出することであり、そのためには、歩行者の足または脚部の位置を認識する必要があるが、この従来技術ではそのことは意識されていない。 In other words, the purpose of detecting the position of the pedestrian is to detect whether the pedestrian is walking at the correct position. For this purpose, it is necessary to recognize the position of the foot or leg of the pedestrian. However, this prior art is not aware of that.

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な歩行者位置検出装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a novel pedestrian position detection device.

この発明の他の目的は、特別に歩行平面を準備しなくても簡単に自由歩行する歩行者の位置を検出できる、歩行者位置検出装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a pedestrian position detection device that can easily detect the position of a pedestrian who freely walks without preparing a special walking plane.

この発明のその他の目的は、歩行者に何も付けなくても歩行者の位置を検出できる、歩行者位置検出装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a pedestrian position detection device that can detect the position of a pedestrian without attaching anything to the pedestrian.

請求項１の発明は、２次元座標で定義できる歩行平面、および歩行平面を挟んで設けられる少なくとも２台のレーザスキャナを備え、レーザスキャナは、それぞれ、歩行平面の上方にレーザパルスを発射し、歩行平面上を歩行する歩行者の脚部表面からの反射光がかえってくるまでの時間を計測することによって、歩行者の脚部表面を表す位置データを取得し、さらに位置データを２次元座標の座標データに変換する座標データ変換手段、および座標データ変換手段で得られる脚部表面の座標データに基づいて歩行者の擬似重心を計算する擬似重心計算手段を備える、歩行者位置検出装置である。 The invention of claim 1 includes a walking plane that can be defined by two-dimensional coordinates, and at least two laser scanners provided across the walking plane, each laser scanner emitting a laser pulse above the walking plane, By measuring the time until the reflected light from the pedestrian's leg surface walking on the walking plane changes, position data representing the pedestrian's leg surface is obtained, and the position data is further converted into two-dimensional coordinates. A pedestrian position detection device comprising coordinate data conversion means for converting into coordinate data, and pseudo centroid calculation means for calculating a pedestrian's pseudo centroid based on the coordinate data of the leg surface obtained by the coordinate data conversion means.

請求項１の発明では、その上を歩行者が自由歩行できる歩行平面を規定する。この歩行平面を挟んで、１対またはそれ以上のレーザスキャナを設ける。１つのレーザスキャナは、それぞれ、レーザパルスをたとえば１度ごとに方向を変えてスキャンしながら出射する。そのレーザパルスが歩行者の脚部に当ると、レーザパルスは反射してレーザスキャナに戻る。レーザスキャナでは反射光がかえってくるまでの時間を計測することによって、歩行者の脚部表面を表す位置（距離）データを取得する。この位置データは、したがって、設置されているレーザスキャナごとに１組得られるので、２台のレーザスキャナを設置しているなら１つの脚部について２組の位置データの組が取得できる。そして、擬似重心計算手段は、全ての組の位置データの平均値を擬似重心位置すなわち歩行者の位置として計算する。 In the invention of claim 1, a walking plane on which a pedestrian can freely walk is defined. A pair of or more laser scanners are provided across the walking plane. Each of the laser scanners emits laser pulses while changing the direction, for example, every 1 degree. When the laser pulse hits the pedestrian's leg, the laser pulse is reflected back to the laser scanner. The laser scanner acquires position (distance) data representing the surface of the leg of the pedestrian by measuring the time until the reflected light returns. Accordingly, since one set of this position data is obtained for each installed laser scanner, if two laser scanners are installed, two sets of position data can be acquired for one leg. Then, the pseudo centroid calculation means calculates the average value of all sets of position data as the pseudo centroid position, that is, the pedestrian position.

したがって、請求項１の発明では、レーザスキャナを適宜数設置するだけで簡単に歩行者の位置（擬似重心）が計算できる。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, the position of the pedestrian (pseudo centroid) can be calculated simply by installing an appropriate number of laser scanners.

請求項２の発明は、座標データに基づいて脚部の個数を検出する個数検出手段、および個数検出手段が独立した２つの脚部を検出したとき各脚部の足位置を検出する足位置検出手段をさらに備える、請求項１記載の歩行者位置検出装置である。 The invention according to claim 2 is a number detection means for detecting the number of legs based on the coordinate data, and a foot position detection for detecting the position of each leg when the number detection means detects two independent legs. The pedestrian position detection device according to claim 1, further comprising means.

請求項２の発明では、２つの脚部が検出できたとき、その脚部の足位置を検出できるので、歩行者が正しい足位置で歩行しているかどうかを確認することができる。 In the invention of claim 2, when two legs can be detected, the foot position of the legs can be detected, so it can be confirmed whether or not the pedestrian is walking at the correct foot position.

請求項３の発明は、足位置検出手段は、同じ脚部を異なる方向からスキャンしたときに異なるレーザスキャナで得られる位置データの異なる組ごとに中心を計算し、その組ごとの中心の中心を当該脚部の足位置として計算する、請求項２記載の歩行者位置検出装置である。 In the invention of claim 3, the foot position detection means calculates the center for each different set of position data obtained by different laser scanners when the same leg is scanned from different directions, and the center of the center for each set is calculated. It is a pedestrian position detection apparatus of Claim 2 calculated as a leg position of the said leg part.

請求項３の発明では、簡単に各脚部の足位置が計算できる。 In the invention of claim 3, the foot position of each leg can be calculated easily.

この発明によれば、歩行者の脚部を検出することによって歩行者の位置を検出するようにしているため、歩行者が正しい位置を歩行しているかどうかを検出することができる。さらに、この発明によれば、歩行平面を挟んで適宜数のレーザスキャナを設置するだけで、簡単に自由歩行する歩行者の位置を検出できる。しかも、歩行者にたとえばタグのようなものを付ける必要もない。 According to the present invention, since the position of the pedestrian is detected by detecting the legs of the pedestrian, it is possible to detect whether the pedestrian is walking at the correct position. Furthermore, according to the present invention, it is possible to easily detect the position of a pedestrian who freely walks by simply installing an appropriate number of laser scanners with the walking plane in between. Moreover, it is not necessary to attach a pedestrian such as a tag.

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

図１および図２を参照して、この発明の一実施例である歩行者位置検出装置統１０は、歩行平面１２を有し、この歩行平面１２上を歩行者１４が自由歩行できる。歩行平面１２を挟むように２台のレーザスキャナ１６ａおよび１６ｂが設けられる。 Referring to FIGS. 1 and 2, a pedestrian position detection device group 10 according to an embodiment of the present invention has a walking plane 12 on which a pedestrian 14 can freely walk. Two laser scanners 16 a and 16 b are provided so as to sandwich the walking plane 12.

レーザスキャナ１６ａおよび１６ｂは、それぞれ、歩行平面１２の上方に、たとえば近赤外領域のレーザパルス１８ａおよび１８ｂを発射し、歩行平面１２の上を歩行する歩行者１４の脚部表面からの反射光がかえってくるまでの時間を計測することによって、その歩行者１４の脚部表面を表す位置データを取得する。つまり、レーザスキャナ１８ａおよび１８ｂは、図２からよくわかるように、たとえば１度でのスキャンピッチで３６０度の範囲をスキャンすることによって、歩行平面１２の全域をカバーする。このようなレーザパルスのスキャンのためには、レーザをオプティカルヘッド（図示せず）に設け、そのオプティカルヘッド全体をモータで３６０度回転させる。ただし、この実施例の場合には、３６０度全範囲ではなく、たとえば前方１８０度の範囲だけをスキャンさせるだけでも十分利用できる。 The laser scanners 16a and 16b emit laser pulses 18a and 18b in the near-infrared region, for example, above the walking plane 12, and are reflected from the leg surface of the pedestrian 14 walking on the walking plane 12, respectively. By measuring the time until it changes, position data representing the leg surface of the pedestrian 14 is acquired. That is, as can be seen from FIG. 2, the laser scanners 18a and 18b cover the entire area of the walking plane 12 by scanning a range of 360 degrees at a scan pitch of 1 degree, for example. In order to scan such a laser pulse, a laser is provided in an optical head (not shown), and the entire optical head is rotated 360 degrees with a motor. However, in the case of this embodiment, it is sufficient to scan only the range of 180 degrees forward, for example, instead of the entire range of 360 degrees.

なお、この実施例ではレーザスキャナ１６ａおよび１６ｂから出射するレーザパルスが歩行平面１２の上方に位置するように設定した。具体的には、歩行平面上２０−３０ｃｍの範囲、もしくは人間の足首から膝までの範囲、特にふくらはぎの位置に設定する。このように歩行平面１２の「上方」にレーザパルス位置を設定することによって、或る程度足を上げても脚部を確実に検出できる。 In this embodiment, the laser pulses emitted from the laser scanners 16a and 16b are set to be positioned above the walking plane 12. Specifically, it is set in the range of 20-30 cm on the walking plane, or in the range from the human ankle to the knee, particularly in the position of the calf. Thus, by setting the laser pulse position “above” the walking plane 12, the leg can be reliably detected even if the foot is raised to some extent.

図３には一方のレーザスキャナ１６ｂからのレーザパルスとそれによる脚部Ｆ１およびＦ２の検出の状態が図示される。ただし、他方のレーザスキャナ１６ａによる検出態様も同様であることを予め指摘しておく。 FIG. 3 shows a laser pulse from one of the laser scanners 16b and the state of detection of the leg portions F1 and F2 thereby. However, it should be pointed out in advance that the detection mode by the other laser scanner 16a is the same.

レーザスキャナ１６ｂからのレーザパルス１８ｂはレーザスキャナ１６ｂの前面中央から扇形にスキャンして出射され、前方に目標が存在しない場合にはそのまま前方に進行するが、前方にたとえば脚部Ｆ１およびＦ２が存在すると、その表面でレーザパルスが反射される。レーザスキャナ１６ｂでは、この目標物（実施例の場合には、歩行者１４の脚部）からの反射光を受光し、その反射光が帰ってくるまでの時間で、目標物までの距離を計測する。つまり、この実施例のレーザスキャナ１８ａおよび１８ｂは、赤外領域のレーザパルスの飛行時間測定原理に基づいて、ターゲット表面の距離を測定できる。測定した距離データは、他の測定データたとえば受光強度や角度のデータとともに、８ビットパラレルデータとして出力される。ここでは、特に距離のデータを「位置データ」と呼ぶ。 The laser pulse 18b from the laser scanner 16b is scanned in a fan shape from the center of the front surface of the laser scanner 16b, and proceeds forward when there is no target ahead. However, for example, legs F1 and F2 exist in the front. Then, the laser pulse is reflected on the surface. The laser scanner 16b receives the reflected light from the target (in the case of the embodiment, the leg of the pedestrian 14), and measures the distance to the target by the time until the reflected light returns. To do. That is, the laser scanners 18a and 18b of this embodiment can measure the distance of the target surface based on the principle of time-of-flight measurement of laser pulses in the infrared region. The measured distance data is output as 8-bit parallel data together with other measurement data such as received light intensity and angle data. Here, the distance data is particularly referred to as “position data”.

位置データは、レーザスキャナ１６ａや１６ｂのスキャンピッチが上述のように１度であるとすると、１８０度の範囲をスキャンするとき、その範囲に何かが存在すれば理論的には１８１個の位置データが取得できる。ところが実際には、歩行者の脚部からだけ反射光が戻るので、位置データの数は、それぞれより少ないが、それでも数個から数十個の位置データが得られる。そこで１つのレーザスキャナで取得できる位置データを１組の位置データとする。 Assuming that the scan pitch of the laser scanners 16a and 16b is 1 degree as described above, the position data is theoretically 181 positions if something exists in the range when the 180 degree range is scanned. Data can be acquired. Actually, however, the reflected light returns only from the legs of the pedestrian, so the number of position data is smaller, but several to several tens of position data can still be obtained. Therefore, position data that can be acquired by one laser scanner is defined as a set of position data.

なお、このようなレーザスキャナ１８ａおよび１８ｂとして、一例として、ジック株式会社 (http://www.sick.co.jp)が市販する２次元レーザスキャナたとえば「ＬＭＳ−２００」などが利用可能である。 As such laser scanners 18a and 18b, for example, a two-dimensional laser scanner marketed by Zic Corporation (http://www.sick.co.jp) such as “LMS-200” can be used. .

なお、図３に示すように、歩行平面１２はＸＹ（２次元）座標で定義できるものであり、Ｘ軸の最小位置をｘｍｉｎとし最大位置をｘｍａｘとし、Ｙ軸の最小位置をｙｍｉｎとし最大位置をｙｍａｘと設定する。また、図２および図３における「Ｆ１」および「Ｆ２」はそれぞれ歩行者１４の脚部（実施例では、ふくらはぎ）の位置を表している。 As shown in FIG. 3, the walking plane 12 can be defined by XY (two-dimensional) coordinates. The minimum position on the X axis is xmin, the maximum position is xmax, and the minimum position on the Y axis is ymin. Is set to ymax. Further, “F1” and “F2” in FIGS. 2 and 3 respectively represent the positions of the legs (calves in the embodiment) of the pedestrian 14.

レーザスキャナ１８ａおよび１８ｂからの位置データは、図４に示すように、コンピュータ２０に入力され、このコンピュータ２０において、入力された位置データに基づいて歩行者の重心を計算する。計算した重心位置が、必要に応じて、歩行者の足の位置（Ｆ１，Ｆ２）とともに、たとえばＣＲＴまたはその他プラズマディスプレイなどのテレビジョンモニタ２２に表示される。ただし、図４のブロック図では、図面の簡単化のため、インタフェースの図解は省略している。 As shown in FIG. 4, the position data from the laser scanners 18a and 18b is input to the computer 20, and the computer 20 calculates the center of gravity of the pedestrian based on the input position data. The calculated position of the center of gravity is displayed on a television monitor 22 such as a CRT or other plasma display, for example, together with the position of the pedestrian's foot (F1, F2) as necessary. However, in the block diagram of FIG. 4, illustration of the interface is omitted for simplification of the drawing.

ここで、図５を参照して、図１の実施例で歩行者の脚部を検出する５つのパターン、ケース１、ケース２、ケース３、ケース４およびケース５について説明する。 Here, with reference to FIG. 5, the five patterns for detecting the pedestrian's legs in the embodiment of FIG. 1, case 1, case 2, case 3, case 4, and case 5, will be described.

ケース１は、図５（ａ）に示すように、レーザスキャナ１６ａおよび１６ｂがともに、２組の独立した脚部の位置データを取得できる場合である。この状態を（２，２）として表現する。この表現方法において、前の「２」はたとえばレーザスキャナ１６ａで検出できた位置データの組の数を表し、後の「２」はレーザスキャナ１６ｂで検出できた位置データの組の数を示す。以下、同様である。 Case 1 is a case where both laser scanners 16a and 16b can acquire position data of two independent legs as shown in FIG. This state is expressed as (2, 2). In this expression method, the preceding “2” indicates the number of position data sets that can be detected by the laser scanner 16a, for example, and the subsequent “2” indicates the number of position data sets that can be detected by the laser scanner 16b. The same applies hereinafter.

そして、この図５で、後の図８−１０でも同様であるが、波線表記はレーザスキャナ１６ａが検出した位置データを示し、点線表記はレーザスキャナ１６ｂが検出した位置データを示す。ケース１の場合には、２つの脚部が歩行平面１２の座標のＸ軸方向にもＹ軸方向にも識別可能な程度に離れているため、いずれのレーザスキャナによっても、それぞれ２つの位置データの組を検出することができる。 In FIG. 5, the same applies to FIGS. 8 to 10, but the wavy line notation indicates position data detected by the laser scanner 16 a and the dotted line notation indicates position data detected by the laser scanner 16 b. In case 1, the two leg portions are separated to the extent that they can be identified in both the X-axis direction and the Y-axis direction of the coordinates of the walking plane 12, so that each laser scanner uses two position data. Can be detected.

図５（ｂ）に示すケース２もケース１と同様に、２つのレーザスキャナ１６ａおよび１６ｂがともに２個の位置データを検出できる場合である。ただし、このケース２は、歩行者の体の向きＤが、ケース１ではＸ軸方向であるのに対し、Ｙ軸方向であるという点で相違する。 Case 2 shown in FIG. 5B is a case where the two laser scanners 16a and 16b can detect two pieces of position data, as in Case 1. However, Case 2 is different in that the direction D of the pedestrian's body is in the Y-axis direction compared to the X-axis direction in Case 1.

ケース３は、図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向において２つの脚部が完全に重なった場合である。この場合、一方のレーザスキャナ１６ａではそのレーザスキャナ１６ａ側の脚部（Ｆ１）の表面を検出できるだけであり、レーザスキャナ１６ｂ側の脚部（Ｆ２）の表面は検出できない。同じように、レーザスキャナ１６ｂではそのレーザスキャナ１６ｂ側の脚部（Ｆ２）の表面を検出できるだけであり、レーザスキャナ１６ａ側の脚部（Ｆ１）の表面は検出できない。したがって、いずれのレーザスキャナも検出できる位置データの組の数は１つであり、（１，１）と表記する。 Case 3 is a case where two legs are completely overlapped in the Y-axis direction, as shown in FIG. In this case, one laser scanner 16a can only detect the surface of the leg (F1) on the laser scanner 16a side, and cannot detect the surface of the leg (F2) on the laser scanner 16b side. Similarly, the laser scanner 16b can only detect the surface of the leg (F2) on the laser scanner 16b side, and cannot detect the surface of the leg (F1) on the laser scanner 16a side. Therefore, the number of sets of position data that can be detected by any of the laser scanners is one, and is expressed as (1, 1).

ケース４は、図５（ｄ）に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸の両方向において２つの脚部が一部重なった場合である。この場合には、２つの脚部がＸ軸方向に分離できないため、一方のレーザスキャナ１６ａでは、２つの脚部のレーザスキャナ１６ａ側の表面を一連で検出してしまう。同じように、レーザスキャナ１６ｂではそのレーザスキャナ１６ｂ側の脚部表面を一連で検出することになる。したがって、この場合も、いずれのレーザスキャナも検出できる位置データの組数は１つであり、（１，１）と表記する。 Case 4 is a case where two legs overlap in both the X-axis and Y-axis directions, as shown in FIG. In this case, since the two legs cannot be separated in the X-axis direction, one laser scanner 16a continuously detects the surfaces of the two legs on the laser scanner 16a side. Similarly, the laser scanner 16b detects a series of leg surfaces on the laser scanner 16b side. Therefore, also in this case, the number of sets of position data that can be detected by any of the laser scanners is one, which is expressed as (1, 1).

ケース５は、図５（ｅ）に示すように、Ｘ軸方向において２つの脚部が微妙に重なった場合である。この場合には、一方のレーザスキャナ１６ａでは、２つの脚部のレーザスキャナ１６ａ側の表面を個別に検出できるが、レーザスキャナ１６ｂではそのレーザスキャナ１６ｂ側の脚部表面を一連で検出することになる。あるいは、その逆に、レーザスキャナ１６ａが１組の位置データを検出し、レーザスキャナ１６ｂが２組の位置データを検出することもある。したがって、この場合は、（２，１）または（１，２）と表記できる。 Case 5 is a case where two legs are slightly overlapped in the X-axis direction, as shown in FIG. In this case, one laser scanner 16a can individually detect the surfaces of the two legs on the laser scanner 16a side, but the laser scanner 16b detects the leg surfaces on the laser scanner 16b side in series. Become. Or, conversely, the laser scanner 16a may detect one set of position data, and the laser scanner 16b may detect two sets of position data. Therefore, in this case, it can be expressed as (2,1) or (1,2).

図６に示す表は，２つのレーザスキャナ１６ａおよび１６ｂが検出した位置データの組の数がって、エッジ個数の関係を示すものであり、この表で、「Ｃ１」はレーザスキャナ１６ａを示し、「Ｃ２」はレーザスキャナ１６ｂのことである。つまり、レーザスキャナ１６ａでの検出位置データの組数が「１」のときには図５で示すケース３かケース４かケース５の可能性であり、そのときにレーザスキャナ１６ｂでの検出位置データ組数が「１」なら、ケース３またはケース４となり、レーザスキャナ１６ｂでの検出位置データ組数が「２」なら、ケース５である。レーザスキャナ１６ａの検出位置データ組数が「２」のときは、可能性として、ケース５か、ケース１またはケース２である。そして、レーザスキャナ１６ｂの検出位置データ組数が「１」のときは、結局、ケース５であり、「２」のときは、２つのレーザスキャナの検出位置データ組数がともに２つのであるため、ケース１かケース２である。 The table shown in FIG. 6 shows the relationship between the number of position data sets detected by the two laser scanners 16a and 16b and the number of edges. In this table, “C1” indicates the laser scanner 16a. “C2” refers to the laser scanner 16b. That is, when the number of sets of detection position data in the laser scanner 16a is “1”, there is a possibility of case 3, 4 or 5 shown in FIG. 5, and the number of detection position data sets in the laser scanner 16b at that time. Is “1”, it is Case 3 or Case 4, and if the number of detection position data sets in the laser scanner 16b is “2”, Case 5. When the number of detection position data sets of the laser scanner 16a is “2”, it is possible to be Case 5, Case 1, or Case 2. When the number of detection position data sets of the laser scanner 16b is “1”, it is the case 5 after all, and when it is “2”, both the detection position data sets of the two laser scanners are two. Case 1 or Case 2.

そして、図６に示すように、いずれかのレーザスキャナでの検出位置データ組数が「０」のとき、あるいはいずれかのレーザスキャナの検出位置データ組数が「３以上」のときには、いずれも、擬似重心計算は行わない（図６で「×」で示す）。 As shown in FIG. 6, when the number of detection position data sets in any laser scanner is “0”, or when the number of detection position data sets in any laser scanner is “3 or more”, The pseudo centroid calculation is not performed (indicated by “x” in FIG. 6).

ここで、図７に示すフローチャートを参照して、コンピュータ２０（図４）の動作を説明する。 Here, the operation of the computer 20 (FIG. 4) will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

最初のステップＳ１で、コンピュータ２０は、図４に示すように、第１レーザスキャナ１６ａおよび第２レーザスキャナ１６ｂから位置データを取得する。つづいて、ステップＳ３では、各脚部や擬似重心の位置を歩行面１２（図１、２）のＸＹ座標（２次元座標）で表現する必要があるので、ステップＳ１で入力した位置データを、歩行平面１２のＸＹ系の座標データに変換する。 In the first step S1, the computer 20 acquires position data from the first laser scanner 16a and the second laser scanner 16b as shown in FIG. Subsequently, in step S3, since it is necessary to express the position of each leg and the pseudo center of gravity by the XY coordinates (two-dimensional coordinates) of the walking surface 12 (FIGS. 1 and 2), the position data input in step S1 is It is converted into XY coordinate data of the walking plane 12.

そして、コンピュータ２０は、ステップＳ５およびＳ７を実行し、２つのレーザスキャナ１６ａ、１６ｂの位置データがＸ軸方向またはＹ軸方向に分離可能かどうかあるいは連続しているかどうか、つまり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ何組の位置データがあるかを計算することによって、図５のケースのいずれに該当するか判別する。 Then, the computer 20 executes steps S5 and S7, and whether or not the position data of the two laser scanners 16a and 16b can be separated in the X-axis direction or the Y-axis direction or whether they are continuous, that is, in the X-axis direction and By calculating the number of sets of position data in the Y-axis direction, it is determined which of the cases in FIG.

ケース３かケース４の場合、つまり（１，１）のときには、コンピュータ２０はステップＳ９において、図８に示す数式（１）に従って、擬似重心Ｇの座標ＧｘおよびＧｙを計算する。この数式（１）の計算方法は、全ての位置データの合計を、合計した位置データの個数で割る、単純平均の計算方法である。Ｘ軸方向のレーザスキャナ１６ａおよび１６ｂの位置データをＣ１ｘおよびＣ２ｘとし、Ｙ軸方向のレーザスキャナ１６ａおよび１６ｂの位置データをＣ１ｙおよびＣ２ｙとし、それらを全て合計し、位置データの個数ｍ−ｎ＋1＋Ｑ−Ｐ＋１で除算することによって単純平均を求めることができる。ここで、「ｍ-ｎ」に＋１するのは、ｎからｍまでスキャンしたときの位置データの数は「ｍ−ｎ＋１」だからである。「Ｏ−Ｐ＋１」も同じ理由である。 In case 3 or case 4, that is, (1, 1), the computer 20 calculates the coordinates Gx and Gy of the pseudo centroid G in step S9 according to the equation (1) shown in FIG. The calculation method of Equation (1) is a simple average calculation method in which the total of all position data is divided by the total number of position data. The position data of the laser scanners 16a and 16b in the X-axis direction are C1x and C2x, the position data of the laser scanners 16a and 16b in the Y-axis direction are C1y and C2y, and they are all added up, and the number of position data m−n + 1 + Q− A simple average can be obtained by dividing by P + 1. Here, “m−n” is incremented by 1 because the number of position data when scanning from n to m is “m−n + 1”. “O−P + 1” is also the same reason.

ケース５の場合、つまり（２，１）または（１，２）のときには、コンピュータ２０はステップＳ１１において、図９に示す数式（２）に従って、擬似重心座標ＧｘおよびＧｙを計算する。この数式（２）も基本的には、全位置データの単純平均でＧｘ，Ｇｙを求める。ただし、この場合には、図８の例では位置データの組数が２つであったので「＋２」したのに対して、位置データの組が３つなので、分母に「＋３」している。 In case 5, that is, (2, 1) or (1, 2), the computer 20 calculates the pseudo center-of-gravity coordinates Gx and Gy according to the equation (2) shown in FIG. 9 in step S11. This equation (2) also basically obtains Gx, Gy by a simple average of all position data. However, in this case, since the number of position data sets is two in the example of FIG. 8, it is “+2”, whereas there are three position data sets, so the denominator is “+3”. .

ケース１かケース２の場合、つまり（２，２）のときには、コンピュータ２０はステップＳ１３において、図１０に示す数式（３）に従って、擬似重心座標ＧｘおよびＧｙを計算する。この数式（３）も基本的には、全位置データの単純平均でＧｘ，Ｇｙを求める。ただし、この場合には、位置データの組が４つあるので、分母に「＋４」している。 In case 1 or case 2, that is, (2, 2), the computer 20 calculates pseudo centroid coordinates Gx and Gy in step S13 according to the equation (3) shown in FIG. This equation (3) also basically obtains Gx and Gy by a simple average of all position data. However, in this case, since there are four sets of position data, the denominator is “+4”.

このようにして、ステップＳ９、Ｓ１１またはＳ１３で擬似重心位置を計算して歩行者の位置を検出する。 In this way, the position of the pedestrian is detected by calculating the pseudo center of gravity position in step S9, S11 or S13.

ただし、２つの脚部を独立して検出できたときに実行するステップＳ１３の後には、ステップＳ１５で、コンピュータ２０は、２つの脚部の位置（Ｇ１）（Ｇ２）を検出する処理（両足検出）を実行する。 However, after step S13 executed when the two legs can be detected independently, in step S15, the computer 20 detects the positions (G1) and (G2) of the two legs (both foot detection). ).

（２，２）の場合であれば、１つの脚部についてみると図１１に示すように２つのレーザスキャナ１６ａおよび１６ｂで１つずつ、２つの脚部で合計４組の位置データが得られる。この４組の位置データを用いて、数式（４）の上半分で示す単純平均の方法で、各位置データの組毎に中心を計算する。したがって、４つの平均値データが得られる。そして、４つの平均値データから４つ組の位置データの中心Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が求まる。そして、このこれらの中心位置の距離を比較してペアをつくる。一例として、エッジ重心Ｐ１とＰ３とでペアを作り、Ｐ２とＰ４とでペアを作る。そしてた、各ペアの中点が推定足重心Ｇ１（他方の足ではＧ２）となる。 In the case of (2, 2), when one leg is viewed, a total of four sets of position data are obtained by two laser scanners 16a and 16b, one by two as shown in FIG. . Using these four sets of position data, the center is calculated for each set of position data by the simple average method shown in the upper half of Equation (4). Therefore, four average value data are obtained. Then, the centers P1, P2, P3, and P4 of the four sets of position data are obtained from the four average value data. Then, a pair is formed by comparing the distances of these center positions. As an example, a pair is made with the edge centroids P1 and P3, and a pair is made with P2 and P4. The midpoint of each pair is the estimated foot gravity center G1 (G2 for the other foot).

図１１では１つの脚部だけが図示されているので、この場合であれば、ｎからｍへのスキヤンで得られる位置データの組で１つの中心Ｐ１を計算し、ＰからＱへのスキヤンで得られる位置データの組で１つの中心Ｐ３を計算する。そして、各位置データＰ１，Ｐ３の中点がこの脚部の推定重心の擬似重心となる。このようにして、ステップＳ１５で、各脚部Ｆ１，Ｆ２の位置（上述のＧ１，Ｇ２）が計算できる。 Since only one leg is shown in FIG. 11, in this case, one center P1 is calculated from a set of position data obtained by scanning from n to m, and scanning from P to Q is performed. One center P3 is calculated from the obtained position data set. The midpoint of each of the position data P1 and P3 becomes a pseudo centroid of the estimated centroid of the leg. In this way, the positions of the legs F1 and F2 (G1 and G2 described above) can be calculated in step S15.

その後、ステップＳ１７において、コンピュータ２０は、各ステップＳ９、Ｓ１１またはＳ１３で求めた擬似重心座標データ（歩行者位置）と、ステップＳ１５で求めた両足位置とをメモリ（図示せず）に保存する。このメモリとしては、コンピュータ２０の内蔵メモリの他、外部メモリであってよい。 Thereafter, in step S17, the computer 20 stores the pseudo barycentric coordinate data (pedestrian position) obtained in each step S9, S11 or S13 and the positions of both feet obtained in step S15 in a memory (not shown). This memory may be an external memory in addition to the internal memory of the computer 20.

そして、ステップＳ１９で、コンピュータ２０は、図１２に示すように、図４に示すテレビジョンモニタ２２に、擬似重心位置（歩行者位置）Ｇと各脚部位置Ｆ１，Ｆ２とを表示する。そのことによって、歩行者の位置だけでなく、歩行者の足がどの位置にあるかを明確に知ることができる。 In step S19, as shown in FIG. 12, the computer 20 displays the pseudo gravity center position (pedestrian position) G and the leg positions F1, F2 on the television monitor 22 shown in FIG. Thus, it is possible to clearly know not only the position of the pedestrian but also the position of the pedestrian's foot.

なお、コンピュータ２０は、上述のようにステップＳ１７で保存したデータを、必要があれば、上位もしくはメインコンピュータに提供することも考えられる。この上位またはメインコンピュータ（図示せず）は、歩行訓練装置や歩行感覚提示装置などのむ全体の制御を実行するコンピュータである。メインコンピュータは、その擬似重心位置や脚部の位置のデータを受信し、それらのデータに基づいて、たとえばトレッドミルのベルト速度やヘルト角度などを、そのときの歩行者の位置等に応じて最適制御することができる。 Note that the computer 20 may provide the data stored in step S17 as described above to the host or main computer if necessary. This host computer or main computer (not shown) is a computer that performs overall control such as a walking training device and a walking sensation presentation device. The main computer receives the data of the pseudo center of gravity position and the position of the leg, and based on the data, for example, the treadmill belt speed and the helt angle are optimized according to the position of the pedestrian at that time, etc. Can be controlled.

そして、ステップＳ２１で繰り返しの必要がなくなったと判断したときは、そのまま処理を終了するが、繰り返すべきときには、先のステップＳ１に戻る。 If it is determined in step S21 that it is no longer necessary to repeat, the processing is terminated as it is. If it should be repeated, the process returns to the previous step S1.

ただし、ステップＳ７で、図５で示すいずれのケースにも該当しないと判断したとき、コンピュータは、続くステップＳ２３で、検出数（検出できた脚部の数）が「３」以上かどうか判断する。歩行平面１２上に３以上の脚部が存在するということは、被験者の他にだれか少なくとも１人の人間か、あるいは他の物体が存在することを意味しており、この場合には、歩行者に危険が及ぶ可能性がるので、コンピュータ２０は、メインコンピュータ（図示せず）に、歩行平面１２上に２人以上が存在するという警告を発するように、指示または要請する。 However, when it is determined in step S7 that none of the cases shown in FIG. 5 applies, the computer determines in step S23 whether the number of detections (number of detected leg portions) is “3” or more. . The presence of three or more legs on the walking plane 12 means that there is at least one person or other object in addition to the subject. In this case, walking The computer 20 instructs or requests the main computer (not shown) to issue a warning that there are two or more people on the walking plane 12 because there is a possibility that the person may be at risk.

その後、ステップＳ２７で、そのメインコンピュータへ、システムの停止、たとえば歩行訓練装置や歩行感覚提示装置の停止を指示する。 Thereafter, in step S27, the main computer is instructed to stop the system, for example, stop the walking training device or the walking sensation presentation device.

なお、ステップＳ２３で“ＮＯ”が判断されたときは、歩行平面１２上に１人も被験者がいないことを意味し、この場合にも、コンピュータ２０は、ステップＳ２７で、インコンピュータへ、システムの停止を指示する。 If “NO” is determined in step S23, it means that there is no subject on the walking plane 12, and in this case, the computer 20 also transfers the system to the in-computer in step S27. Instruct to stop.

上で説明したように、この実施例によれば、歩行者の位置（擬似重心）が検出できるので、その位置の変化方向および変化量に基づいて、歩行者がどの方向へどの程度の速度で歩行しようとしているかをかなり正確に予測できる。したがって、全方向歩行感覚提示装置になどに有利に適用できる。 As described above, according to this embodiment, since the position of the pedestrian (pseudo centroid) can be detected, based on the change direction and the change amount of the position, the pedestrian moves in which direction and at what speed. You can predict quite accurately whether you are walking. Therefore, it can be advantageously applied to an omnidirectional walking sensation presentation device.

また、実施例では、２つの脚部を分離して検出できたときには、各脚部の位置を計算によって求めるようにした。したがって、その足の位置の変化量や変化方向から、歩行者の次の足位置を予測できる。したがって、たとえばトレッドミル上で歩行している場合に、その歩行者の足がベルト上から脱落したりする事故が生じるかどうかなどを監視することができる。 In the embodiment, when two legs can be detected separately, the position of each leg is obtained by calculation. Therefore, the next foot position of the pedestrian can be predicted from the change amount and direction of the foot position. Therefore, for example, when walking on a treadmill, it is possible to monitor whether or not an accident occurs in which the pedestrian's foot falls off the belt.

なお、上述の実施例における重心等の具体的計算方法（数式１−４）は単なる一例であり、他の計算方法が採用されてもよい。 In addition, the specific calculation method (Formula 1-4) of the gravity center etc. in the above-mentioned Example is a mere example, and another calculation method may be employ | adopted.

また、この発明の歩行者重心検出装置は、上述の歩行訓練装置や歩行感覚提示装置などの他、任意の装置やシステムに応用できることはもちろんである。 In addition, the pedestrian center-of-gravity detection device of the present invention can be applied to any device or system other than the above-described walking training device and walking sense presentation device.

さらに、上述の実施例では２台のレーザスキャナを用いたが、それ以上の数のレーザスキャナを用いることも考えられる。たとえば、図２で歩行平面１２の異なる対辺にそれぞれレーザスキャナを設置してもよい。この場合にも、擬似重心の計算は上で説明した方法（全ての位置データの単純平均を計算する方法）がそのまま採用できる。しかも、レーザパルスの死角が少なくなるので、一方方向に重なった脚部でも他方方向からは分離して検出することができるので、検出精度が向上する。 Furthermore, in the above-described embodiment, two laser scanners are used. However, it is possible to use more laser scanners. For example, laser scanners may be installed on opposite sides of the walking plane 12 in FIG. In this case as well, the method described above (a method of calculating a simple average of all position data) can be used as it is for calculating the pseudo center of gravity. In addition, since the blind spot of the laser pulse is reduced, the leg overlapping in one direction can be detected separately from the other direction, so that the detection accuracy is improved.

また、レーザスキャナとしては、２次元スキャナだけでなく、３次元スキャナも利用できる。 As the laser scanner, not only a two-dimensional scanner but also a three-dimensional scanner can be used.

図１はこの発明の実施例の歩行者位置検出装置を示す図解図である。FIG. 1 is an illustrative view showing a pedestrian position detecting device according to an embodiment of the present invention. 図２は図１の歩行者位置検出装置を平面的に描いた図解図である。FIG. 2 is an illustrative view illustrating the pedestrian position detecting device of FIG. 1 in a plan view. 図３はこの実施例において１つのレーザスキャナが歩行者脚部表面を検出する状態を示す図解図である。FIG. 3 is an illustrative view showing a state in which one laser scanner detects a pedestrian leg surface in this embodiment. 図４はこの実施例の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the electrical configuration of this embodiment. 図５は実施例で脚部を検出する５つのパターンまたはケースを示す図解図である。FIG. 5 is an illustrative view showing five patterns or cases for detecting legs in the embodiment. 図６は２つのレーザスキャナでの検出個数の関係を示す表である。FIG. 6 is a table showing the relationship between the numbers detected by the two laser scanners. 図７は実施例の動作を示すフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the embodiment. 図８はケース３または４のときの歩行者の位置（擬似重心）の計算方法を示す図解図である。FIG. 8 is an illustrative view showing a method of calculating the position (pseudo center of gravity) of the pedestrian in case 3 or 4. 図９はケース５のときの擬似重心の計算方法を示す図解図である。FIG. 9 is an illustrative view showing a method of calculating a pseudo center of gravity in case 5. 図１０はケース１または２のときの擬似重心の計算方法を示す図解図である。FIG. 10 is an illustrative view showing a method of calculating a pseudo center of gravity in case 1 or 2. 図１１はケース１または２のときの各脚部の位置（擬似重心）の計算方法を示す図解図である。FIG. 11 is an illustrative view showing a method of calculating the position (pseudo centroid) of each leg in case 1 or 2. 図１１は擬似重心および脚部の表示の一例を示す図解図である。FIG. 11 is an illustrative view showing one example of a display of a pseudo center of gravity and a leg portion.

符号の説明Explanation of symbols

１０ …歩行者位置検出装置
１２ …歩行平面
１４ …歩行者
１６ａ，１６ｂ …レーザスキャナ
１８ａ，１８ｂ …レーザパルス
２０ …コンピュータ
２２ …テレビジョンモニタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Pedestrian position detection apparatus 12 ... Walking plane 14 ... Pedestrian 16a, 16b ... Laser scanner 18a, 18b ... Laser pulse 20 ... Computer 22 ... Television monitor

Claims

２次元座標で定義できる歩行平面、および
前記歩行平面を挟んで設けられる少なくとも２台のレーザスキャナを備え、
前記レーザスキャナは、それぞれ、前記歩行平面の上方にレーザパルスを発射し、前記歩行平面上を歩行する歩行者の脚部表面からの反射光がかえってくるまでの時間を計測することによって、前記歩行者の前記脚部表面を表す位置データを取得し、さらに
前記位置データを前記２次元座標の座標データに変換する座標データ変換手段、および
前記座標データ変換手段で得られる前記脚部表面の前記座標データに基づいて前記歩行者の擬似重心を計算する擬似重心計算手段を備える、歩行者位置検出装置。 A walking plane that can be defined by two-dimensional coordinates, and at least two laser scanners provided across the walking plane,
Each of the laser scanners emits a laser pulse above the walking plane, and measures the time until reflected light from the leg surface of a pedestrian walking on the walking plane changes. Position data representing the surface of the leg of the person, coordinate data conversion means for converting the position data into coordinate data of the two-dimensional coordinates, and the coordinates of the surface of the leg obtained by the coordinate data conversion means A pedestrian position detecting device comprising pseudo centroid calculating means for calculating the pedestrian's pseudo centroid based on data.

前記座標データに基づいて脚部の個数を検出する個数検出手段、および
前記個数検出手段が独立した２つの脚部を検出したとき各脚部の足位置を検出する足位置検出手段をさらに備える、請求項１記載の歩行者位置検出装置。 A number detecting means for detecting the number of legs based on the coordinate data; and a foot position detecting means for detecting a foot position of each leg when the number detecting means detects two independent legs. The pedestrian position detection device according to claim 1.

前記足位置検出手段は、同じ脚部を異なる方向からスキャンしたときに異なるレーザスキャナで得られる位置データの異なる組ごとに中心を計算し、その組ごとの中心の中心を当該脚部の足位置として計算する、請求項２記載の歩行者位置検出装置。 The foot position detection means calculates the center for each different set of position data obtained by different laser scanners when the same leg is scanned from different directions, and the center of the center of each set is the foot position of the leg. The pedestrian position detection device according to claim 2, which is calculated as follows.