JP2009085927A - 物体検知システム及びその方法 - Google Patents
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Abstract
レーザセンサによる測距の対象物からの反射光が十分でない場合でも、領域内の物体の存在を検知する。
【解決手段】
レーザセンサを用いて領域の背景に相当する物体の情報を背景データとして取得すし、レーザセンサを用いて領域内にある物体の測距データを取得し、取得した測距データと背景データの差分を計算して物体の存在位置を算出し、物体の形状を連続する座標値であるポイントデータとしこれに近接した周辺ポイントデータの中心座標であるクラスタを検出し、このクラスタのデータを用いて領域の物体の存在位置を検出する。また、測距データが得られない場合でも領域内の物体の存在を検知し、物体が特定の領域に進入した場合に警報を発する。
【選択図】図3
Description
また、好ましくは、更に、物体が該領域内の特定の領域に進入した場合に警報を発する警報通知手段を有する。
また、好ましくは、前記物体の存在位置検出の処理において、予め設定された監視時間が経過した後において経時的に測距データが得られない場合、レーザセンサ以外の方向にレーザ光が乱反射して測距における認識可能レベルまでのレーザ光が反射されていないと判断する処理を含む。
[実施例1]
図1は、本発明の一実施例における一台のレーザセンサを使用した物体検知システムの構成例である。
この検知システムは、レーザセンサにより監視領域内にある物体の存在位置を検知してそれを画面表示するものである。監視領域は、L1:4500cm,L2:3100cmのように設定され、その領域内にある物体の位置を検知して、検知結果をリアルタイムに表示装置133に表示する。14は監視領域の背景である。
PC13は、その測距データを用いて物体の存在位置を計算する処理装置(CPU)131と、測距データ及び物体の位置の計算に関係する種々のデータを記憶するデータベース(DB)132と、表示装置133、及び入力装置134を有する。DB132には、後述する、背景DB21(図2)、測距データDB41(図4)、レーザセンサ位置DB51(図5)、ポイントDBA71(図7)、消失点DBA81(図8)、クラスタDBA91(図9)、物体存在領域DBA101(図10)等の種々のDBが格納される。
以下、一連の処理機能及び処理動作について説明をする。
一連の処理は、初期化処理(S1201)〜画面表示処理(S1206)からなり、これらの処理は主にPC13内のCPU131で実行される。
初期化処理(S1201)は、動作開始時の初期設定であり監視領域、監視時間、検知条件を入力装置134から設定し、設定条件やレーザセンサ位置の値などをDB132に保存する。
3つの物体31、物体32、物体33に対して、設定したレーザセンサの位置は、直交座標(座標値)と監視領域に対してどの方向を向いているかの水平角度を示し、例えば水平を0°とし、そこから垂直方向にn°(0°≦n≦180°)まで回転した場合の値を示すものである。
レーザセンサ位置DB51(図5)に、レーザセンサ11の設置位置を示す、直交座標(座標値)と向き(角度)情報が格納される。
表示処理(S1206)では、上記の処理(S1201〜S1205)により求められたクラスタDBA91の中心座標と、物体存在領域DBA101の領域座標より、物体の存在する座標と領域を検知して結果を表示装置133に表示する。
処理(S1207)では、表示後に測距データを基に再度検知を必要とする場合、S1203へ推移して、再度、物体検知を実施し、測距終了する場合は終了が選択される。
表示画面において、1100は背景、円形に示される位置1101は、クラスタDBA91(図9)の中心座標に示す位置、領域1102は、物体存在領域DBA101(図10)により描かれる三角形状の領域を示している。
例えば、一台のレーザセンサを使用した物体検知システムで、監視領域内に3つの物体が存在している例(図3)について説明する。
処理(S2301)は、初期設定の対象となる各DBをクリアする。処理(S2302)は、初期設定終了後、レーザセンサによる測距から測距データが受信までの間において、設定条件による監視をしながら測距開始指示を待つ待機状態である。
処理(S2306)は、レーザセンサ位置DB51(図5)の向き(角度)の値から、測距データが得られる角度が、監視領域の基準方向を回転(例えば、レーザセンサに対して垂直方向に受信した当該角度の測距データを、レーザセンサ位置DB51(図5)の角度の値を補正して、差分データ値(角度、距離)を回転)させる。
処理(S2308)は、変換したポイントデータより、その監視領域外にある点を削除していく。図6は、変換して得られたポイントデータの様子を示す。直交座標系の値は、監視領域の左上を(0,0)、右下を(4499,3099)とした場合、監視領域の外にある点を削除した状態を示している。
処理(S2309)は、S2305で抽出された差分データが有場合にS2306からS2308までの処理のポイントデータをポイントDBA71(図7)に保存をしている。
このように、処理(S2301〜S2311)により、レーザセンサによる測距にて経時的に測距データが受信されるごとに、認識可能レベルのレーザ光が反射されていることが判断され、ポイントDBA71及び、物体存在領域DBA101及び消失点DBA81が更新、保存されることで、物体の形状を連続する点の集まりの座標値とする処理が行われる。
図13は、複数のレーザセンサを使用した物体検知システムの例を示す。この例は、2つのレーザセンサ11とレーザセンサ12によって監視領域を照射して、経時的に得られる測距データを受信してPC13に取込み、その測距データより物体の存在位置を処理するものである。PC13の構成及び監視領域にある物体の様子等は、実施例1と同様であるので、ここでは繰り返し述べない。
基本的な処理は、図12に示した、直交座標と角度変換におけるクラスタ検出処理と同様である。
処理(S2001)は、初期設定として監視領域、監視時間、検知条件を設定し、設定条件とレーザセンサ位置の値などを各DBに保存する。処理(S2002)は、変数nを用いて、注目するレーザセンサ番号を”1”に初期化する。
処理(S2004)は、背景データ取得処理として、複数のレーザセンサから背景データが取得されるまで、S2020へ推移して定義した変数nの値が更新し、全てのレーザセンサからの背景データ取得が完了した場合はS2005へ推移する。
処理(S2006)は、レーザセンサによる物体の測距において、監視時間の経過後に受信される測距データを物体の形状を連続する点の集まりの座標値をポイントデータとして、経時的にポイントDBA71(図7)に保存する。
処理(S2007)は、測距データ受信処理として、全てのレーザセンサから測距データが受信されるまではS2021へ推移して定義した変数nの値を更新し、全てのレーザセンサから測距データが受信された場合はS2008へ推移する。
処理(S2009)は、消失点DBB171(図17)の各消失点座標と、レーザセンサの座標とを結ぶことによって図形が描かれ、図形ごとに領域IDという固有IDを付与して頂点を求める物体存在領域の検出であり、物体存在領域DBB181(図18)に保存する。
処理(S2011)は、変数nを用いて、特定のレーザセンサ番号を”1”に初期化する。処理(S2012)は、レーザセンサ番号が変数nの、レーザセンサの位置座標と、極座標系におけるレーザセンサ番号が変数nの物体存在領域内である端と端の角度における測距された背景データを直交座標系に変換した位置座標とを結ぶ直線の関数を求める。
なお、実施例2における物体不在領域の直線を求める処理(図26)については、後述する。
処理(S2014)は、処理(S2012)で求めた直交座標系の各直線より交点を算出し、物体不在領域の四隅の座標位置を求める(図14)。
処理(S2016)は、処理(S2001からS2008)により求めたクラスタDBB161(図16)、また、処理(S2011からS2015)より求めた物体 不在領域を表示する(図19)。
上記のように、複数のレーザセンサを使用した例によれば、レーザセンサごとに測距データから物体の検知を行うことができるので、一台のレーザセンサを使用した場合よりも詳細な位置までを検知することが可能になる。
処理(S2601)は、変数iを用いて、注目するレーザセンサのスキャン角度を”0度”に初期化する。処理(S2602)は、変数fを用いて、認識可能レベルのレーザ光が反射されない乱反射における表示である’NULL’を受信したことを監視するため、このフラグを”0”に初期化する。
処理(S2620)は、’NULL’を受信したことを示す変数fが”1“以外の場合は、S2611へ推移する。
処理(S2608)は、取得した背景データ21(図2)とレーザセンサ位置DB51(図5のデータとを結ぶ直線の一次関数を求める。
処理(S2609)は、’NULL’を取得したことを示す変数fが”0”ならば、S2610へ推移し、同変数fが”1”ならば、S2621へ推移する。
処理(S2611)は、測距データ受信が、レーザセンサの照射スキャン角度が0度から最大角度までスキャンされるまではS2622へ推移し、特定レーザセンサの角度を示す変数iを更新して当該角度に対する照射から、測距データを取得する。
図21は、測距による物体までの距離dを求める例を示す図である。
この例では、物体の形状を連続する点の集まりの座標値であるポイントデータとして認識できることから、測距する物体の大きさやその移動方向に一定の条件を設けることで、レーザセンサから物体までの距離d213を求めることが可能である。
例えば、監視領域211を通路212とし、測距する物体を通行車両214とした場合は、物体の大きさは車格の範囲を想定することができるため、通路212に設定された監視領域211を通行車両214が走行した際に、測距したポイントデータを用いて物体までの距離d213を求めることができる。
図22は、監視領域内の一部に警報領域222を設けた例を示す。
この例では、物体の存在領域と警報領域222のいずれにおいても物体の存在を検知することが可能である。検知システムにおいて、PC13の構成は前述の例と同じであるが、PC13に警報装置221が接続され、警報領域222の座標を警報領域DB241(図24)に保存して管理する点が異なる。これにより、監視領域内の特定領域(警報領域)に侵入者が侵入した時に、警報装置221から警報音を発し、また表示装置133に警報表示することが可能である。
この例において、検知はクラスタの中心座標、もしくは物体の存在する領域がこの警報領域に一部でも重なる場合に侵入者検知とし、ここから警報装置や警告表示などの警報通知手段を動作させることで実現できる。
図25は、レーザセンサを用いた物体検知の動作を示すフローチャートである。
この例は、レーザセンサからの測距結果と、測距データを受信するごとに予め保存した背景データとの比較処理をすることで、物体の存在を検知する。
処理(S2501)は、監視領域、監視時間や検知条件を初期設定として関係するDBに保存する(第1処理)。
処理(S2506)により、物体の存在領域を検知から発呼や警告を表示する警報を発信することが可能となる(第6処理)。
以上、幾つかの実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、更に変形したり応用して実施できるであろう。
13:PC、 131:CPU、 132:DB、 133:表示装置、 134:入力装置、 14:背景、 21:背景データDB、 31:物体A、 32:物体B、 33:物体C、 41:レーザセンサによる測距データ、 51:レーザセンサ位置DB、 71:ポイントDBA、 81:消失点DBA、 91:クラスタDBA、 101:物体存在領域DBA、 151:ポイントDBB、 161:クラスタDBB、 171:消失点DBB、 181:物体存在領域DBB、 211:監視領域、 212:通路、 213:通行車両、 214:距離d、 221:警報装置、 222:警報領域、 241:警報領域DB。
Claims (7)
- レーザセンサを用いて対象の領域を照射し、得られた測距データを処理装置で処理することによって物体の位置を検知する物体検知システムであって、
該レーザセンサによって該領域の背景に相当する物体の情報を取得する背景データ取得手段と、該レーザセンサによって該領域内にある物体の経時的な測距データを取得して該物体の位置を検知する位置検知手段と、該領域における該物体の存在位置を検知する物体検知手段と、を有することを特徴とする物体検知システム。 - 該位置検知手段は、予め取得した背景データと、経時的に得られる測距データとを比較処理して設定される該領域の物体の位置を特定する処理手段を有し、
該物体検知手段は、予め設定された監視時間が経過した後において経時的に測距データが得られない場合を、該レーザセンサ以外の方向にレーザ光が乱反射して測距における認識可能レベルまでのレーザ光が反射されていないと判断する手段を有することを特徴とする請求項1の物体検知システム。 - 更に、物体が該領域内の特定の領域に進入した場合に警報を発する警報通知手段を有することを特徴とする請求項1又は2の物体検知システム。
- レーザセンサを用いて所定の領域を照射し、得られた測距データを処理装置で処理することによって物体の位置を検知する物体検知方法であって、
該レーザセンサを用いて該領域の背景に相当する物体の情報を背景データとして取得するステップと、該レーザセンサを用いて該領域内にある物体の測距データを取得するステップと、取得した該測距データと該背景データの差分を計算して、該物体の存在位置を算出するステップと、該物体の形状を連続する座標値であるポイントデータとし、これに近接した周辺ポイントデータの中心座標であるクラスタを検出するステップと、該クラスタのデータを用いて、該領域の物体の存在位置を検出するステップと、を有することを特徴とする物体検知方法。 - 前記物体の存在位置を算出する処理は、予め測距して背景DBに保存された背景データと、経時的に得られる測距データとを比較処理して設定される監視領域の物体の位置を特定する検知処理を含み、
前記クラスタを検出する処理は、物体の形状を連続する座標値であるポイントデータとし、これに近接した周辺ポイントデータをクラスタと呼ぶ纏まりで固有IDを付けて、そのクラスタの中心座標を求めクラスタ検出をする処理を含むことを特徴とする請求項4の物体検知方法。 - 前記物体の存在位置検出の処理において、予め設定された監視時間が経過した後において経時的に測距データが得られない場合、レーザセンサ以外の方向にレーザ光が乱反射して測距における認識可能レベルまでのレーザ光が反射されていないと判断する処理を含むことを特徴とする請求項4又は5の物体検知方法。
- 更に、物体が該領域内の特定の領域に進入したと判断した場合に、警報を発するステップを有することを特徴とする請求項4乃至6のいずれかの物体検知方法。
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