[1]実施形態の概要
本開示の一側面に係る監視システムは、それぞれが地上に設置されるとともに監視領域の少なくとも一部を含む照射可能領域に向けてレーザ光を照射してレーザ光の反射光を受光することで照射可能領域内の各計測点の位置座標を含む計測点情報を生成する第1レーザセンサ及び第2レーザセンサを用いて、監視領域を監視するシステムである。この監視システムは、第1レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第1点群情報を処理することで第1部分情報を生成する第1処理装置と、第2レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第2点群情報を処理することで第2部分情報を生成する第2処理装置と、第1部分情報及び第2部分情報に基づいて、監視領域における検出結果を生成する検出装置と、を備える。第1処理装置は、第1点群情報をダウンサンプリングすることによって、第1部分情報を生成する。
この監視システムでは、地上に設置された第1レーザセンサ及び第2レーザセンサを用いて、監視領域が監視される。これにより、監視領域における死角が少なくなるので、検出精度を向上させることができる。また、第1処理装置が、第1レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む第1点群情報をダウンサンプリングすることによって第1部分情報を生成する。このため、第1部分情報のデータ量は、第1点群情報のデータ量よりも小さくなり得る。これにより、第1処理装置から検出装置に第1点群情報を送信する場合と比較して、第1処理装置から検出装置に第1部分情報を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
第2処理装置は、第2点群情報をダウンサンプリングすることによって、第2部分情報を生成してもよい。この場合、第2部分情報のデータ量は、第2点群情報のデータ量よりも小さくなり得る。これにより、第2処理装置から検出装置に第2点群情報を送信する場合と比較して、第2処理装置から検出装置に第2部分情報を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
第1処理装置は、第1レーザセンサの照射可能領域を複数の空間に分割してもよく、複数の空間のうちの1以上の計測点が含まれる空間に対して、1以上の計測点に基づいて代表点を算出してもよく、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、第1点群情報をダウンサンプリングしてもよい。この場合、第1部分情報に含まれる計測点情報の数が、空間の数以下に削減される。これにより、第1部分情報のデータ量を、第1点群情報のデータ量よりも小さくすることができる。
第1処理装置は、第1点群情報から、予め設定された検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を除外し、残りの計測点情報をダウンサンプリングすることによって、第1部分情報を生成してもよい。この場合、ダウンサンプリングの対象となる計測点情報の数を減らすことができるので、第1処理装置の計算負荷を低減することが可能となる。
第1処理装置は、第1レーザセンサの照射可能領域のうち、監視領域と重複する部分を複数の空間に分割してもよく、複数の空間のうちの1以上の計測点が含まれる空間に対して、1以上の計測点に基づいて代表点を算出してもよく、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、第1点群情報をダウンサンプリングしてもよい。この場合、第1部分情報に含まれる計測点情報の数が、空間の数以下に削減される。これにより、第1部分情報のデータ量を、第1点群情報のデータ量よりも小さくすることができる。
複数の空間の数は、監視対象となる物体の大きさに応じて設定されてもよい。例えば、監視対象となる物体を検出可能な程度に各空間の大きさが設定され得る。このように、検出精度を維持しつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
第1処理装置は、第1処理装置と検出装置との間の通信速度に応じて、複数の空間の数を変更してもよい。例えば、第1処理装置と検出装置との間の通信速度が低下している場合には、複数の空間の数が減少されることにより、第1部分情報のデータ量をさらに小さくすることができる。これにより、通信速度の低下により生じる送信遅延を緩和することができる。
複数の空間は、第1空間と、第2空間と、を含んでもよい。第1空間の大きさは、第2空間の大きさよりも小さくてもよい。監視領域のうち、監視対象となる物体が存在する可能性が高い領域では高い検出精度が求められるので、空間の大きさが小さく設定され得る。一方、監視領域のうち、監視対象となる物体が存在する可能性が低い領域では低い検出精度が許容されるので、空間の大きさが大きく設定され得る。このように、必要に応じて空間の大きさを変えることで、要求される検出精度を満たしつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
上述の監視システムは、第1レーザセンサと、第2レーザセンサと、をさらに備えてもよい。この場合、監視システム内で第1点群情報及び第2点群情報が生成されるので、監視システムの外部から第1点群情報及び第2点群情報を取得する必要がない。
本開示の別の側面に係る処理装置は、地上に設置されるとともに監視領域の少なくとも一部を含む照射可能領域に向けてレーザ光を照射してレーザ光の反射光を受光することで照射可能領域内の各計測点の位置座標を含む計測点情報を生成するレーザセンサから複数の計測点情報を含む点群情報を取得する取得部と、点群情報をダウンサンプリングすることによって、部分情報を生成する処理部と、部分情報を外部に出力する出力部と、を備える。
この処理装置では、レーザセンサによって生成された複数の計測点情報を含む点群情報をダウンサンプリングすることによって、部分情報が生成され、部分情報が外部に出力される。このため、部分情報のデータ量は、点群情報のデータ量よりも小さくなり得る。これにより、処理装置から外部に点群情報を送信する場合と比較して、処理装置から外部に部分情報を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
[2]実施形態の例示
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、一実施形態に係る監視システムの構成を概略的に示す図である。図2は、図1に示されるマスタレーザレーダ装置及びスレーブレーザレーダ装置の配置例を示す図である。図3は、図2の斜視図である。図4は、点群情報の一例を示す図である。図5は、図1に示される処理装置のハードウェア構成を示す図である。
図1に示される監視システム1は、後述のレーザセンサ4,6を用いて、監視領域Rdを監視するシステムである。より具体的には、監視システム1は、監視領域Rdに存在する物体(移動体)を検出する。監視領域Rdは、監視対象となる領域である。監視領域Rdは、道路上の任意の場所に設定され得る。監視領域Rdの設定場所として、例えば、交差点、合流地点、及び道路の途中が選択される。図2及び図3に示されるように、本実施形態では、監視領域Rdは、交差点Cに設定される。監視対象となる物体としては、車両、及び歩行者(人)が挙げられる。
監視システム1は、スレーブレーザレーダ装置2と、マスタレーザレーダ装置3と、を備えている。スレーブレーザレーダ装置2及びマスタレーザレーダ装置3は、監視領域Rdの近傍に設置されている。本実施形態では、スレーブレーザレーダ装置2とマスタレーザレーダ装置3とは、交差点Cの対角線上に設けられている。交差点Cは、4本の道路Tr1~Tr4が合流する地点である。道路Tr1と道路Tr2とは、一方向に沿って延びており、交差点Cを介して互いに接続されている。道路Tr3と道路Tr4とは、道路Tr1,Tr2と交差する方向に延びており、交差点Cを介して互いに接続されている。スレーブレーザレーダ装置2及びマスタレーザレーダ装置3は、地上に設置された支持部材P(図3参照)に固定されている。支持部材Pは、例えば、交差点C付近の路側に設けられた柱状構造体である。支持部材Pは、電柱、及び倉庫の壁であってもよい。
スレーブレーザレーダ装置2とマスタレーザレーダ装置3とは、通信回線Nによって互いに通信可能に接続されている。通信回線Nは、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。通信回線Nは、インターネット回線及び移動体通信網等の非専用回線でもよく、専用回線でもよい。なお、交差点C等においてはスレーブレーザレーダ装置2とマスタレーザレーダ装置3との距離が長いので、通信回線Nとして専用回線を有線で配線することが困難であることがある。このため、本実施形態では、通信回線Nとして無線の通信回線が用いられ得る。
スレーブレーザレーダ装置2は、レーザセンサ4と、処理装置5と、を備えている。レーザセンサ4は、支持部材Pに固定されている。つまり、レーザセンサ4は、地上に設置されている。レーザセンサ4は、照射可能領域Raに向けてレーザ光を照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Ra内の各計測点の計測点情報を生成する。照射可能領域Raは、レーザセンサ4がレーザ光を照射可能な領域であり、例えば150m程度の範囲である。照射可能領域Raは、監視領域Rdの少なくとも一部を含む。
図4に示されるように、計測点情報は、時刻情報、及び位置情報を含む。時刻情報は、位置情報で示される計測点の計測点情報を生成した(反射光を受光した)時刻を示す情報である。位置情報は、計測点の位置座標を示す情報である。位置座標には、ヨー角、ピッチ角、及び深度で表される極座標系が用いられてもよく、x座標、y座標、及びz座標で表される3次元座標系が用いられてもよい。本実施形態で用いられる座標系CSは、3次元座標系である。座標系CSのx軸は、道路Tr1及び道路Tr2に沿って延び、道路Tr1から道路Tr2に向かう方向が正となるように設定される。座標系CSのy座標は、道路Tr3及び道路Tr4に沿って延び、道路Tr3から道路Tr4に向かう方向が正となるように設定される。座標系CSのz軸は、地表を基準(z=0)とし、地表よりも上方が正となるように設定される。計測点情報は、反射強度情報をさらに含んでもよい。反射強度情報は、位置情報で示される計測点から、時刻情報で示される時刻に受光した反射光の強度を示す情報である。
レーザセンサ4は、レーザ光の照射方向を変えることで、照射可能領域Raを主走査方向及び副走査方向に走査する。これにより、照射可能領域Raに含まれる複数の計測点にレーザ光が順に照射される。照射可能領域Raに含まれるすべての計測点へのレーザ光の一巡の照射は、1フレームと称される場合がある。照射可能領域Raへのレーザ光の照射は、所定の時間間隔で繰り返される。レーザセンサ4は、1フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Dm1(第1点群情報)を1フレームごとに処理装置5に出力する。レーザセンサ4は、例えば、図4に示されるテーブル形式で点群情報Dm1を処理装置5に出力する。点群情報Dm1は、フレームID(Identifier)をさらに含んでもよい。フレームIDは、フレームを一意に識別可能な識別情報である。フレームIDとして、例えば、フレームの順番を示すフレーム番号が用いられ得る。
処理装置5は、レーザセンサ4によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報Dm1を処理することで部分情報Dp1(第1部分情報)を生成する装置である。処理装置5は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置によって構成される。
図5に示されるように、処理装置5は、物理的には、1又は複数のプロセッサ101、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等の主記憶装置102、ハードディスク装置等の補助記憶装置103、並びに、データ送受信デバイスである通信装置104等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成され得る。処理装置5の図1に示される各機能部は、各機能を実現させるためのプログラムモジュールが処理装置5を構成するコンピュータにおいて実行されることにより実現される。これらのプログラムモジュールを含むプログラムは、例えば、ROM又は半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供される。また、プログラムは、データ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。
処理装置5は、機能的には、取得部51と、記憶部52と、処理部53と、出力部54と、を備えている。
取得部51は、レーザセンサ4から点群情報Dm1を取得する。取得部51は、取得した点群情報Dm1を処理部53に出力する。
記憶部52は、各種設定情報を記憶する。各種設定情報には、後述のグリッド間隔Lx、グリッド間隔Ly、及びグリッド間隔Lzが含まれる。
処理部53は、点群情報Dm1を処理することで部分情報Dp1を生成する。具体的には、処理部53は、点群情報Dm1をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp1を生成する。本実施形態において、ダウンサンプリングとは、1以上の計測点情報を1つの代表点に関する情報で置き換える処理を意味する。より具体的に説明すると、処理部53は、照射可能領域Raを複数の空間に分割する。複数の空間のそれぞれは、ボクセルと称される。実際には、処理部53は、座標系CSにおいて照射可能領域Raが占める空間SPaを複数のボクセルに分割する。処理部53は、予め定められたグリッド間隔で空間SPaを分割することで、複数のボクセルを得る。
例えば、図6の(a)に示される複数の計測点MPに対応する複数の計測点情報が、照射可能領域Raにおいて得られたとする。説明の便宜上、照射可能領域Ra(空間SPa)は直方体形状を有することとする。図6の(b)に示されるように、処理部53は、空間SPaを、x軸方向にグリッド間隔Lxで分割し、y軸方向にグリッド間隔Lyで分割し、z軸方向にグリッド間隔Lzで分割する。ここでは、空間SPaが8等分されるように、グリッド間隔Lx、グリッド間隔Ly、及びグリッド間隔Lzが設定されている。このようにして得られたボクセルV1~V8のそれぞれは、x軸方向の長さがグリッド間隔Lx、y軸方向の長さがグリッド間隔Ly、z軸方向の長さがグリッド間隔Lzである直方体形状を有する。
処理部53は、各ボクセルに1以上の計測点が含まれているか否かを判定し、1以上の計測点が含まれているボクセルに対して、ボクセルの代表点を算出する。処理部53は、ボクセルに含まれる1以上の計測点に基づいて代表点を算出する。代表点としては、例えば、ボクセルに含まれる1以上の計測点の重心が用いられる。処理部53は、1以上の計測点が含まれているボクセルについて、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、点群情報Dm1をダウンサンプリングする。これにより、処理部53は、部分情報Dp1を生成する。
例えば、図7に示されるように、ボクセルV8には、計測点MP81~MP83が含まれている。処理部53は、計測点MP81~MP83の重心GP8を算出する。処理部53は、計測点MP81~MP83の3つの計測点情報を、重心GP8の位置座標を含む計測点情報で置き換える。処理部53は、他のボクセルV1~V7についても同様に重心を算出し、各ボクセルに含まれる計測点の計測点情報を、重心の位置座標を含む計測点情報で置き換える。
上述のダウンサンプリング処理では、すべてのボクセルに1以上の計測点が含まれている場合には、部分情報Dp1に含まれる計測点情報の数は、ボクセル数と一致する。しかし、計測点を含まないボクセルが存在する場合には、当該ボクセルの代表点の計測点情報は生成されない。このため、部分情報Dp1に含まれる計測点情報の数は、ボクセル数(ボクセルの総数)よりも計測点を含まないボクセルの数だけ少なくなる。つまり、上述のダウンサンプリング処理によって、部分情報Dp1に含まれる計測点情報の数が、ボクセル数以下に削減される。部分情報Dp1は、フレームIDをさらに含んでもよい。処理部53は、部分情報Dp1を出力部54に出力する。
なお、グリッド間隔Lx,Ly,Lzが大きいほどボクセル数が少なくなるので、部分情報Dp1のデータ量は小さくなる。しかしながら、グリッド間隔Lx,Ly,Lzを大きくすると、物体の検出密度が粗くなるので、物体の検出精度が低下する。このため、グリッド間隔Lx,Ly,Lzは、監視対象となる物体の大きさ、及び通信回線Nの通信速度等を考慮して決定され、記憶部52に予め設定される。
出力部54は、処理装置5の外部に部分情報Dp1を出力する。具体的には、出力部54は、処理部53から部分情報Dp1を受け取ると、通信回線Nを介して、部分情報Dp1をマスタレーザレーダ装置3に送信する。
このように、処理装置5は、点群情報Dm1をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp1を生成し、部分情報Dp1をマスタレーザレーダ装置3に送信する。部分情報Dp1に含まれる計測点情報の数は、ボクセル数以下であるので、点群情報Dm1のデータ量と比較して部分情報Dp1のデータ量が大幅に削減される。
マスタレーザレーダ装置3は、レーザセンサ6と、処理装置7と、検出装置8と、を備えている。レーザセンサ6は、支持部材Pに固定されている。つまり、レーザセンサ6は、地上に設置されている。レーザセンサ6は、レーザセンサ4と同様に、照射可能領域Rbに向けてレーザ光を照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Rb内の各計測点の計測点情報を生成する。照射可能領域Rbは、レーザセンサ6がレーザ光を照射可能な領域であり、例えば150m程度の範囲である。照射可能領域Rbは、監視領域Rdの少なくとも一部を含む。レーザセンサ6においても、レーザセンサ4と同一の座標系CSが用いられる。レーザセンサ6は、1フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Dm2(第2点群情報)を1フレームごとに処理装置7に出力する。点群情報Dm2は、フレームIDをさらに含んでもよい。
なお、レーザセンサ6の時刻は、レーザセンサ4の時刻と同期している。レーザセンサ4の時刻とレーザセンサ6の時刻との同期は、例えば、NTP(Network Time Protocol)を用いて行われる。このため、レーザセンサ6の1フレームの開始時刻及び終了時刻は、レーザセンサ4の1フレームの開始時刻及び終了時刻と一致している。1フレームの開始時刻は、そのフレームの最初の計測点情報の生成(取得)時刻である。1フレームの終了時刻は、そのフレームの最後の計測点情報の生成(取得)時刻である。
処理装置7は、レーザセンサ6によって生成された複数の計測点情報を含む点群情報Dm2を処理することで部分情報Dp2(第2部分情報)を生成する装置である。処理装置7は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置によって構成される。処理装置7の物理的な構成は、処理装置5の物理的な構成と同様である。処理装置7の図1に示される各機能部は、各機能を実現させるためのプログラムモジュールが処理装置7を構成するコンピュータにおいて実行されることにより実現される。これらのプログラムモジュールを含むプログラムは、例えば、ROM又は半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供される。また、プログラムは、データ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。処理装置7は、機能的には、取得部71と、記憶部72と、処理部73と、出力部74と、を備えている。
取得部71は、レーザセンサ6から点群情報Dm2を取得する。取得部71は、取得した点群情報Dm2を処理部73に出力する。
記憶部72は、各種設定情報を記憶する。各種設定情報には、グリッド間隔Lx、グリッド間隔Ly、及びグリッド間隔Lzが含まれる。グリッド間隔Lx,Ly,Lzは、処理装置5に設定されているグリッド間隔Lx,Ly,Lzと同一であってもよく、異なっていてもよい。グリッド間隔Lx,Ly,Lzの決定方法は、処理装置5と同様である。処理装置5及び処理装置7で同じグリッド間隔Lx,Ly,Lzを設定する場合には、処理装置7は、処理装置7に設定されたグリッド間隔Lx,Ly,Lzを処理装置5に送信してもよい。
処理部73は、点群情報Dm2を処理することで部分情報Dp2を生成する。具体的には、処理部73は、点群情報Dm2をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp2を生成する。より具体的に説明すると、処理部73は、照射可能領域Rbを複数の空間(ボクセル)に分割する。実際には、処理部73は、座標系CSにおいて照射可能領域Rbが占める空間を複数のボクセルに分割する。処理部73は、記憶部72に記憶されているグリッド間隔で当該空間を分割することで、複数のボクセルを得る。処理部73は、各ボクセルに1以上の計測点が含まれているか否かを判定し、1以上の計測点が含まれているボクセルに対して、ボクセルの代表点を算出する。処理部73は、ボクセルに含まれる1以上の計測点に基づいて代表点を算出する。代表点としては、例えば、ボクセルに含まれる1以上の計測点の重心が用いられる。処理部73は、1以上の計測点が含まれているボクセルについて、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、点群情報Dm2をダウンサンプリングする。これにより、処理部73は、部分情報Dp2を生成する。
上述のダウンサンプリング処理によって、部分情報Dp2に含まれる計測点情報の数が、ボクセル数以下に削減される。部分情報Dp2は、フレームIDをさらに含んでもよい。処理部73は、部分情報Dp2を出力部74に出力する。
出力部74は、処理装置7の外部に部分情報Dp2を出力する。具体的には、出力部74は、処理部73から部分情報Dp2を受け取ると、部分情報Dp2を検出装置8に出力する。
このように、処理装置7は、点群情報Dm2をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp2を生成し、部分情報Dp2を検出装置8に出力する。部分情報Dp2に含まれる計測点情報の数は、ボクセル数以下であるので、点群情報Dm2のデータ量と比較して部分情報Dp2のデータ量が大幅に削減される。
検出装置8は、部分情報Dp1及び部分情報Dp2に基づいて、監視領域Rdにおける検出結果を生成する装置である。検出装置8は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置によって構成される。検出装置8の物理的な構成は、処理装置5の物理的な構成と同様である。検出装置8の図1に示される各機能部は、各機能を実現させるためのプログラムモジュールが検出装置8を構成するコンピュータにおいて実行されることにより実現される。これらのプログラムモジュールを含むプログラムは、例えば、ROM又は半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって提供される。また、プログラムは、データ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。なお、処理装置7と検出装置8とが1つの情報処理装置によって構成されてもよい。この場合、処理装置7及び検出装置8の各機能部の機能を実現させるためのプログラムモジュールを含むプログラムが提供されてもよい。
検出装置8は、機能的には、取得部81と、記憶部82と、合成部83と、検出部84と、出力部85と、を備えている。
取得部81は、処理装置5から部分情報Dp1を取得するとともに、処理装置7から部分情報Dp2を取得する。送信遅延等に起因して、同一フレームであっても、取得部81が部分情報Dp1を受信するタイミングと、取得部81が部分情報Dp2を受信するタイミングと、が互いに異なることがある。本実施形態では、部分情報Dp1は通信回線Nを介して送信されるのに対し、部分情報Dp2はマスタレーザレーダ装置3の内部通信線を介して送信されるので、取得部81は、部分情報Dp2を受信した後に、部分情報Dp1を受信する。このため、取得部81は、部分情報Dp2を記憶部82に出力し、記憶部82に記憶する。取得部81は、部分情報Dp1を合成部83に出力する。
記憶部82は、フレームごとに部分情報Dp2を記憶する。記憶部82は、フレームごとに異なるファイルに部分情報Dp2を記憶してもよい。記憶部82は、処理装置7から受信した部分情報Dp2に含まれる複数の計測点情報を、それぞれの計測点情報の時刻情報で示される時刻でソートして、各フレームの部分情報Dp2を記憶してもよい。この場合、計測点の座標からフレームが識別され得るので、フレームIDは省略されてもよい。
合成部83は、部分情報Dp1と、部分情報Dp1のフレームと同じフレームの部分情報Dp2とを合成(マージ)することにより、合成情報を生成する。具体的に説明すると、まず、合成部83は、取得部81から部分情報Dp1を受け取ると、その部分情報Dp1に含まれる複数の計測点情報の時刻情報によって示される時刻のうち、最古時刻と、最新時刻と、を抽出する。レーザセンサ4の1フレームの開始時刻及び終了時刻と、レーザセンサ6の1フレームの開始時刻及び終了時刻とは一致しているので、同一フレームでは、部分情報Dp1の最古時刻及び最新時刻は、部分情報Dp2の最古時刻及び最新時刻とおおよそ一致している。このため、合成部83は、記憶部82に記憶されている複数のフレームの部分情報Dp2のうち、抽出した最古時刻及び最新時刻に近い最古時刻及び最新時刻を有するフレームの部分情報Dp2を取得する。
記憶部82には、各フレームの開始時刻及び終了時刻が予め記憶されていてもよい。この場合、合成部83は、部分情報Dp1の最古時刻及び最新時刻によって規定される時間帯を、その開始時刻と終了時刻との間に含むフレームを特定し、当該フレームの部分情報Dp2を取得する。また、部分情報Dp1及び部分情報Dp2がフレームIDを含む場合には、合成部83は、記憶部82に記憶されている複数のフレームの部分情報Dp2のうち、部分情報Dp1のフレームIDと同一のフレームIDを含む部分情報Dp2を取得する。
合成部83は、部分情報Dp1と取得した部分情報Dp2とを合成する。より具体的には、合成部83は、部分情報Dp1に含まれる複数の計測点情報と、部分情報Dp2に含まれる複数の計測点情報と、を含む合成情報を生成する。合成情報は、例えば、部分情報Dp1に含まれる複数の計測点情報と、部分情報Dp2に含まれる複数の計測点情報と、をリスト化(配列)したテーブルの形式で表現され得る。合成部83は、合成情報を検出部84に出力する。
点群情報Dm1及び点群情報Dm2は、互いに同一の計測点の計測点情報を含み得る。このため、部分情報Dp1及び部分情報Dp2は、互いに同一の重心又は互いに接近している重心の計測点情報を含み得る。このため、合成部83は、さらなるデータ量削減のために、合成情報をさらにダウンサンプリングしてもよい。合成部83は、処理装置5及び処理装置7に設定されているグリッド間隔Lx,Ly,Lzと同一のグリッド間隔Lx,Ly,Lzを用いてもよく、異なるグリッド間隔Lx,Ly,Lzを用いてもよい。この場合、合成部83は、ダウンサンプリングされた合成情報を検出部84に出力する。
検出部84は、合成情報に基づいて、物体を検出する。具体的には、検出部84は、合成部83から合成情報を受け取ると、合成情報に含まれる複数の計測点情報をクラスタリングする。つまり、検出部84は、監視領域Rd内の複数の計測点のうち、近傍の計測点同士をつなぎ合わせ、クラスタ(塊)に分割する。検出部84は、得られたクラスタを単一の検出物体(車両及び人等)として検出する。検出部84は、検出物体の寸法(幅、奥行き、及び高さ)及び位置を計算する。検出物体の位置は、検出物体の四隅(前方右端、前方左端、後方右端、及び後方左端)の座標でもよく、クラスタに含まれる計測点情報の位置の平均でもよく、検出物体の重心位置でもよい。
検出部84は、検出物体について、検出結果を出力部85に出力する。検出結果は、検出物体の寸法を示す寸法情報、検出物体の位置を示す位置情報、及び検出物体を検出した検出時刻を示す検出時刻情報を含む。検出時刻は、例えば、クラスタに含まれる各計測点の計測点情報が有する時刻情報によって示される時刻の平均時刻である。
なお、検出部84は、検出物体を追跡してもよい。つまり、検出部84は、異なるフレーム(異なる時刻)において検出された検出物体に対し、物体IDの対応付けを行ってもよい。物体IDは、検出物体を一意に識別可能な識別情報である。具体的には、検出部84は、検出物体の位置及び寸法、並びに、過去の観測結果から推定される速度及び角速度等に基づいて、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体のいずれかと対応しているかを判定する。
検出部84は、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体のいずれとも対応しないと判定した場合に、新規の検出物体として当該検出物体に新しい物体IDを付与する。検出部84は、現在のフレームにおいて検出された検出物体が、過去のフレームにおいて検出された検出物体と対応すると判定した場合に、対応する検出物体に付与されている物体IDを現在のフレームにおいて検出された検出物体に付与する。検出部84は、物体IDが付与されている検出物体のうち、長時間検出されていない検出物体について、物体IDを削除する。
なお、複数の検出物体を追跡する(ID付けする)問題は、マルチターゲットトラッキング問題と称される。検出部84は、公知のアルゴリズムを用いて、各検出物体を追跡する。公知のアルゴリズムとしては、SNN(Suboptimal Nearest Neighbor)、GNN(Global Nearest Neighbor)、及びJPDAF(Joint Probabilistic Data Association Filter)等が挙げられる。この場合、検出部84は、物体ID、物***置情報、及び検出時刻情報等を、検出結果として出力部85に出力する。
出力部85は、検出装置8(マスタレーザレーダ装置3)の外部に検出結果を出力する。出力部85は、例えば、不図示の外部装置に検出結果を送信する。外部装置の例としては、上位管理システム、及び交通管制システムが挙げられる。検出結果の送信は、無線通信で行われてもよく、有線通信で行われてもよい。なお、出力部85は、検出結果のデータ形式を外部装置が処理しやすいデータ形式に変換し、変換された検出結果を外部装置に送信してもよい。
次に、スレーブレーザレーダ装置2が行う処理について説明する。図8は、スレーブレーザレーダ装置が行う部分情報生成処理を示すフローチャートである。図8に示される部分情報生成処理は、例えば、スレーブレーザレーダ装置2が起動されることによって開始される。
まず、レーザセンサ4が、レーザセンサ4の時刻とレーザセンサ6の時刻とを一致させるために、時刻の同期を行う(ステップS11)。例えば、レーザセンサ4は、NTPを用いて時刻を設定する。
時刻の同期が行われた後、レーザセンサ4は、照射可能領域Raに含まれる複数の計測点にレーザ光を順に照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Ra内の各計測点の計測点情報を生成する。なお、レーザセンサ4は、レーザセンサ6がレーザ光の照射を開始するタイミングと同じタイミングで、レーザ光の照射を開始する。このため、レーザセンサ4の各フレームの開始時刻及び終了時刻は、レーザセンサ6の各フレームの開始時刻及び終了時刻と一致する。そして、レーザセンサ4は、1フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Dm1を処理装置5に出力する。
続いて、取得部51は、レーザセンサ4から点群情報Dm1を取得する(ステップS12)。そして、取得部51は、取得した点群情報Dm1を処理部53に出力する。
続いて、処理部53は、点群情報Dm1のデータ量を削減する(ステップS13)。具体的には、処理部53は、取得部51から点群情報Dm1を受け取ると、点群情報Dm1をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp1を生成する。そして、処理部53は、部分情報Dp1を出力部54に出力する。
続いて、出力部54は、処理部53から部分情報Dp1を受け取ると、通信回線Nを介して、部分情報Dp1をマスタレーザレーダ装置3に送信する(ステップS14)。そして、スレーブレーザレーダ装置2は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS15)。スレーブレーザレーダ装置2が処理を終了しないと判定した場合(ステップS15;NO)、レーザセンサ4による照射が再び行われ、ステップS12~ステップS15の処理が行われる。一方、スレーブレーザレーダ装置2が処理を終了すると判定した場合(ステップS15;YES)、スレーブレーザレーダ装置2が行う部分情報生成処理は終了する。なお、スレーブレーザレーダ装置2は、ユーザが監視を停止するための操作を行った場合等に、処理を終了すると判定する。
次に、マスタレーザレーダ装置3が行う処理について説明する。図9は、マスタレーザレーダ装置が行う部分情報生成処理を示すフローチャートである。図9に示される部分情報生成処理は、例えば、マスタレーザレーダ装置3が起動されることによって開始される。
まず、レーザセンサ6が、レーザセンサ4の時刻とレーザセンサ6の時刻とを一致させるために、時刻の同期を行う(ステップS31)。例えば、レーザセンサ6は、NTPを用いて時刻を設定する。
時刻の同期が行われた後、レーザセンサ6は、照射可能領域Rbに含まれる複数の計測点にレーザ光を順に照射し、照射したレーザ光の反射光を受光することで、照射可能領域Rb内の各計測点の計測点情報を生成する。そして、レーザセンサ6は、1フレーム分の複数の計測点情報を含む点群情報Dm2を処理装置7に出力する。
続いて、取得部71は、レーザセンサ6から点群情報Dm2を取得する(ステップS32)。そして、取得部71は、取得した点群情報Dm2を処理部73に出力する。
続いて、処理部73は、点群情報Dm2のデータ量を削減する(ステップS33)。具体的には、処理部73は、取得部71から点群情報Dm2を受け取ると、点群情報Dm2をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp2を生成する。そして、処理部73は、部分情報Dp2を出力部74に出力する。
続いて、出力部74は、処理部73から部分情報Dp2を受け取ると、部分情報Dp2を検出装置8に出力する。そして、検出装置8の取得部81は、処理装置7(出力部74)から部分情報Dp2を受け取ると、部分情報Dp2を記憶部82に出力し、記憶部82に記憶する(ステップS34)。
続いて、マスタレーザレーダ装置3は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS35)。マスタレーザレーダ装置3が処理を終了しないと判定した場合(ステップS35;NO)、レーザセンサ6による照射が再び行われ、ステップS32~ステップS35の処理が行われる。一方、マスタレーザレーダ装置3が処理を終了すると判定した場合(ステップS35;YES)、マスタレーザレーダ装置3が行う部分情報生成処理は終了する。なお、マスタレーザレーダ装置3は、ユーザが監視を停止するための操作を行った場合等に、処理を終了すると判定する。
次に、マスタレーザレーダ装置3が行う検出処理について説明する。図10は、マスタレーザレーダ装置が行う検出処理を示すフローチャートである。図10に示される検出処理は、例えば、マスタレーザレーダ装置3が起動されることによって開始される。
まず、取得部81は、通信回線Nを介してスレーブレーザレーダ装置2から部分情報Dp1を受信したか否かを判定する(ステップS41)。取得部81は、部分情報Dp1を受信していないと判定した場合(ステップS41;NO)、部分情報Dp1を受信するまでステップS41の判定を繰り返す。一方、取得部81は、部分情報Dp1を受信したと判定した場合(ステップS41;YES)、受信した部分情報Dp1を合成部83に出力する。
続いて、合成部83は、取得部81から部分情報Dp1を受け取ると、部分情報Dp1と、当該部分情報Dp1と同一フレームの部分情報Dp2とを合成する(ステップS42)。具体的には、まず、合成部83は、部分情報Dp1に含まれる複数の計測点情報の時刻情報によって示される時刻のうち、最古時刻と、最新時刻と、を抽出する。そして、合成部83は、記憶部82に記憶されている複数のフレームの部分情報Dp2のうち、抽出した最古時刻及び最新時刻を含むフレームの部分情報Dp2を取得する。そして、合成部83は、部分情報Dp1と、記憶部82から取得した部分情報Dp2とを合成することで、合成情報を生成する。このとき、合成部83は、合成情報のデータ量を削減するために、合成情報をさらにダウンサンプリングしてもよい。そして、合成部83は、合成情報を検出部84に出力する。
続いて、検出部84は、合成情報に基づいて、物体を検出する(ステップS43)。そして、検出部84は、検出結果を出力部85に出力する。続いて、出力部85は、外部装置に検出結果を送信する(ステップS44)。なお、出力部85は、検出結果のデータ形式を外部装置が処理しやすいデータ形式に変換し、変換された検出結果を外部装置に送信してもよい。以上により、マスタレーザレーダ装置3の検出処理が終了する。
以上説明したように、監視システム1では、地上に設置されたレーザセンサ4及びレーザセンサ6を用いて、監視領域Rdが監視される。例えば、監視領域Rdのうち、レーザセンサ4で計測点情報を取得できない範囲を、レーザセンサ6によって補完することができる。これにより、監視領域Rdにおける死角が少なくなるので、検出精度を向上させることができる。
また、レーザセンサ4によって取得(生成)される点群情報Dm1のデータ量及びレーザセンサ6によって取得(生成)される点群情報Dm2のデータ量は、一般に大きいので、スレーブレーザレーダ装置2の設置数が増えるほど、また通信回線Nの通信速度が遅いほど、リアルタイムでの処理が困難となる。これに対して、監視システム1では、処理装置5が、点群情報Dm1をダウンサンプリングすることによって部分情報Dp1を生成する。このため、部分情報Dp1のデータ量は、点群情報Dm1のデータ量よりも小さくなり得る。これにより、処理装置5から検出装置8に点群情報Dm1を送信する場合と比較して、処理装置5から検出装置8に部分情報Dp1を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
このように、監視システム1では、部分情報Dp1の送信に要する時間が短縮されるので、レーザセンサの数を抑えつつ、広い交差点Cをリアルタイムに監視することが可能となる。また、スレーブレーザレーダ装置2とマスタレーザレーダ装置3との間の通信データ量が削減されるので、通信回線Nの通信速度が遅い(通信帯域が狭い)場合でも、検出に要する時間の増加を抑えることができる。
同様に、処理装置7が、点群情報Dm2をダウンサンプリングすることによって部分情報Dp2を生成する。このため、部分情報Dp2のデータ量は、点群情報Dm2のデータ量よりも小さくなり得る。これにより、処理装置7から検出装置8に点群情報Dm2を送信する場合と比較して、処理装置7から検出装置8に部分情報Dp2を送信するために要する時間を短縮することができる。その結果、検出精度を向上させつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
また、スレーブレーザレーダ装置2が点群情報Dm1をマスタレーザレーダ装置3に送信する構成では、マスタレーザレーダ装置3(検出装置8)はすべての点群情報Dm1をクラスタリングする必要がある。このため、スレーブレーザレーダ装置2の設置数が増えるにつれて、マスタレーザレーダ装置3(検出装置8)の計算負荷が大きくなる。これに対して、監視システム1では、処理装置5,7においてダウンサンプリングが行われているので、クラスタリングの対象となる計測点情報の数が減らされる。このため、検出装置8の計算負荷を低減することができる。つまり、スレーブレーザレーダ装置2の設置数が増えたとしても、マスタレーザレーダ装置3(検出装置8)の計算負荷の増加を抑えることができる。
処理装置5(処理部53)は、照射可能領域Raを複数のボクセルに分割し、複数のボクセルのうちの1以上の計測点が含まれるボクセルに対して、1以上の計測点に基づいて代表点を算出する。処理装置5(処理部53)は、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、点群情報Dm1をダウンサンプリングする。このため、部分情報Dp1に含まれる計測点情報の数が、ボクセルの数以下に削減される。これにより、部分情報Dp1のデータ量を、点群情報Dm1のデータ量よりも小さくすることができる。
同様に、処理装置7(処理部73)は、照射可能領域Rbを複数のボクセルに分割し、複数のボクセルのうちの1以上の計測点が含まれるボクセルに対して、1以上の計測点に基づいて代表点を算出する。処理装置7(処理部73)は、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、点群情報Dm2をダウンサンプリングする。このため、部分情報Dp2に含まれる計測点情報の数が、ボクセルの数以下に削減される。これにより、部分情報Dp2のデータ量を、点群情報Dm2のデータ量よりも小さくすることができる。
ボクセルの数は、監視対象となる物体の大きさに応じて設定される。例えば、監視対象となる物体を検出可能な程度に各ボクセルの大きさが設定され得る。このように、検出精度を維持しつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
監視システム1は、レーザセンサ4と、レーザセンサ6と、を備えている。このため、監視システム1内で点群情報Dm1,Dm2が生成されるので、監視システム1の外部から点群情報Dm1,Dm2を取得する必要がない。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。
例えば、交差点Cは、T字路でもよい。監視領域Rdの設定場所は、交差点に限られず、2以上の道路が合流する合流地点でもよく、ビル等の施設の出口と道路との合流地点でもよく、道路の途中地点でもよい。監視領域Rdは、一般道に設定されてもよく、高速道路に設定されてもよい。また、監視領域Rdは、踏切、工場、及び作業現場等に設定されてもよい。
スレーブレーザレーダ装置2及びマスタレーザレーダ装置3の配置は、図2及び図3に示された配置に限られない。監視システム1は、2以上のスレーブレーザレーダ装置2を備えてもよい。各スレーブレーザレーダ装置2は、検出装置8を備えていてもよい。例えば、マスタレーザレーダ装置3が故障した場合に、マスタレーザレーダ装置3を停止させ、いずれかのスレーブレーザレーダ装置2がマスタレーザレーダ装置として動作することで、検出処理を継続してもよい。
上記実施形態では、スレーブレーザレーダ装置2及びマスタレーザレーダ装置3はそれぞれ、1つの装置として構成されているが、2以上の装置で構成されてもよい。例えば、処理装置5は、スレーブレーザレーダ装置2とは別体であってもよい。処理装置7及び検出装置8は、マスタレーザレーダ装置3とは別体であってもよい。
また、検出装置8がレーザレーダとしての機能を有しない個別の計算機(情報処理装置)で構成されてもよい。この場合、マスタレーザレーダ装置3に代えてスレーブレーザレーダ装置2が設けられる。
上記実施形態では、スレーブレーザレーダ装置2及びマスタレーザレーダ装置3が、支持部材Pに固定されているが、処理装置5,7及び検出装置8は、支持部材Pに固定されていなくてもよい。
監視システム1(スレーブレーザレーダ装置2)は、レーザセンサ4を備えていなくてもよい。この場合、処理装置5は、外部のレーザセンサ4から点群情報Dm1を取得する。同様に、監視システム1(マスタレーザレーダ装置3)は、レーザセンサ6を備えていなくてもよい。この場合、処理装置7は、外部のレーザセンサ6から点群情報Dm2を取得する。
処理装置5は、レーザセンサ4を備えていてもよい。処理装置7は、レーザセンサ6を備えていてもよい。
レーザセンサ4,6として、全周囲方向にレーザ光を照射できるタイプの3次元レーザレーダが用いられてもよい。
上記実施形態では、レーザセンサ4は、1フレーム分の複数の計測点情報を1フレームごとに処理装置5に出力しているが、複数の計測点情報を1フレーム以外の単位で処理装置5に出力してもよい。レーザセンサ4は、計測点情報を1つずつ順に処理装置5に出力してもよい。同様に、レーザセンサ6は、複数の計測点情報を1フレーム以外の単位で処理装置7に出力してもよい。レーザセンサ6は、計測点情報を1つずつ順に処理装置7に出力してもよい。
上記実施形態では、処理装置5は、1フレーム分の部分情報Dp1を検出装置8に送信しているが、2以上のフレーム分の部分情報Dp1をまとめて検出装置8に送信してもよい。同様に、上記実施形態では、処理装置7は、1フレーム分の部分情報Dp2を検出装置8に送信しているが、2以上のフレーム分の部分情報Dp2をまとめて検出装置8に送信してもよい。
マスタレーザレーダ装置3は、検出結果を用いて、さらなる処理を行ってもよい。例えば、マスタレーザレーダ装置3は、検出結果を用いて交通違反車両の監視を行ってもよい。
例えば、2つの交差点の距離が短い場合、2つの交差点のそれぞれにマスタレーザレーダ装置3が設置され、2つの交差点を結ぶ道路の中間地点に1つのスレーブレーザレーダ装置2が設置されることがある。このとき、1つのスレーブレーザレーダ装置2は、2つの監視システムに属し、各監視システムのマスタレーザレーダ装置3に部分情報Dp1を送信してもよい。この例では、2つの監視システムにおける監視領域Rdは互いに異なっている。
処理装置5(処理部53)は、点群情報Dm1から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を除外(削除)し、残りの計測点情報をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp1を生成してもよい。検出除外範囲は、監視対象外となる範囲である。検出除外範囲は、監視領域Rd外の範囲、及び監視領域Rdのうちの監視不要な範囲を含む。例えば、入力装置(不図示)を用いて、ユーザが検出除外範囲を設定する。例えば、交差点Cを模擬した3次元空間がディスプレイ等の出力装置(不図示)に表示され、ユーザが枠等によって検出除外範囲を設定する。これにより、検出除外範囲を示す除外情報が記憶部52に記憶される。
例えば、地面以下、及び道路の上空は、監視されなくてもよい。このため、地面以下を除外するために、検出除外範囲の高さとして、地表を基準として所定の高さより低い範囲が設定されてもよい。例えば、z<20cmの範囲が検出除外範囲として設定される。上空を除外するために、検出除外範囲の高さとして、地表を基準として所定の高さより高い範囲が設定されてもよい。例えば、z>500cmの範囲が検出除外範囲として設定される。また、交差点C内及び交差点Cの周囲には、信号機、支柱、電柱、街路樹、及び高架等の固定物(静止物)がある。これらの固定物は、監視不要であるので、これらの固定物を除外するために、検出除外範囲として固定物の範囲が設定されてもよい。固定物の範囲は、xy平面における固定物の境界を示す座標(x,y)として設定されてもよい。この構成では、監視対象外の計測点が除外されるとともに、ノイズ等に起因する異常な計測点情報が除外される。そして、ダウンサンプリングの対象となる計測点情報の数を減らすことができるので、処理装置5(処理部53)の計算負荷を低減することが可能となる。
この場合、空間SPaとしては、座標系CSにおいて監視領域Rd(より具体的には、照射可能領域Raのうちの監視領域Rdと重複する部分)が占める空間が用いられる。つまり、処理装置5(処理部53)は、照射可能領域Raのうちの監視領域Rdと重複する部分を複数のボクセルに分割し、複数のボクセルのうちの1以上の計測点が含まれるボクセルに対して、1以上の計測点に基づいて代表点を算出する。処理装置5(処理部53)は、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、点群情報Dm1をダウンサンプリングする。この場合も、部分情報Dp1に含まれる計測点情報の数が、ボクセルの数以下に削減される。これにより、部分情報Dp1のデータ量を、点群情報Dm1のデータ量よりも小さくすることができる。
同様に、処理装置7(処理部73)は、点群情報Dm2から、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を除外し、残りの計測点情報をダウンサンプリングすることによって、部分情報Dp2を生成してもよい。例えばスレーブレーザレーダ装置2と同様に、入力装置を用いて、ユーザが検出除外範囲を設定する。これにより、検出除外範囲を示す除外情報が記憶部72に記憶される。処理装置7に設定されている検出除外範囲は、処理装置5に設定されている検出除外範囲と同一であってもよく、異なっていてもよい。処理装置5及び処理装置7で同じ検出除外範囲を設定する場合には、処理装置7は、処理装置7に設定された検出除外範囲を示す除外情報を処理装置5に送信してもよい。この構成では、監視対象外の計測点が除外されるとともに、ノイズ等に起因する異常な計測点情報が除外される。そして、ダウンサンプリングの対象となる計測点情報の数を減らすことができるので、処理装置7(処理部73)の計算負荷を低減することが可能となる。
この場合、処理装置7(処理部73)は、照射可能領域Rbのうちの監視領域Rdと重複する部分を複数のボクセルに分割し、複数のボクセルのうちの1以上の計測点が含まれるボクセルに対して、1以上の計測点に基づいて代表点を算出する。処理装置7(処理部73)は、1以上の計測点に対応する1以上の計測点情報を、代表点の位置座標を含む計測点情報に置き換えることで、点群情報Dm2をダウンサンプリングする。この場合も、部分情報Dp2に含まれる計測点情報の数が、ボクセルの数以下に削減される。これにより、部分情報Dp2のデータ量を、点群情報Dm2のデータ量よりも小さくすることができる。
処理装置7は、通信回線Nを介することなく、マスタレーザレーダ装置3内部の通信線(有線)を用いて部分情報Dp2を検出装置8に出力している。このため、マスタレーザレーダ装置3では、点群情報Dm2のデータ量が削減されなくてもよい。つまり、処理部73は、点群情報Dm2を部分情報Dp2として出力部74に出力してもよい。また、処理部73によって用いられるグリッド間隔Lx,Ly,Lzは、処理部53によって用いられるグリッド間隔Lx,Ly,Lzよりも小さく設定されてもよい。
上記実施形態では、ボクセルに含まれる計測点の計測点情報を、ボクセルの代表点(重心)の計測点情報に置き換えることによって、ダウンサンプリングが行われているが、ダウンサンプリングは、他の手法で行われてもよい。例えば、処理部53は、各ボクセル内に少なくとも1つの計測点が含まれているか否かを判定し、各ボクセルについて計測点の有無を示す有無情報を含む部分情報Dp1を生成してもよい。同様に、処理部73は、各ボクセル内に少なくとも1つの計測点が含まれているか否かを判定し、各ボクセルについて計測点の有無を示す有無情報を含む部分情報Dp2を生成してもよい。有無情報は、例えば、2値変数であり、有無情報が「1」である場合には、少なくとも1つの計測点が存在することを示し、有無情報が「0」である場合には、計測点が1つも存在しないことを示す。
上記構成において、部分情報Dp1,Dp2では、ボクセルを一意に識別可能なボクセルIDと、当該ボクセルIDによって識別されるボクセルの有無情報とが対応付けられていてもよい。また、部分情報Dp1,Dp2では、予め定められたボクセルの順番で有無情報が配列されていてもよい。有無情報を用いる構成では、合成部83は、部分情報Dp1,Dp2に含まれる有無情報が、計測点が存在することを示している場合、当該有無情報に対応するボクセルの代表点の計測点情報を生成し、生成した計測点情報の配列を合成情報として生成してもよい。さらに、処理部53と処理部73とでボクセルの空間座標が共通化されている場合、合成部83は、同一のボクセルの有無情報の論理和(OR)を演算するだけで、各ボクセルの有無情報をマージすることができる。有無情報を用いる構成では、部分情報Dp1,Dp2から、計測点の位置情報をさらに削除することができるので、部分情報Dp1,Dp2のデータ量をさらに低減することが可能となる。有無情報に代えて、ボクセル内に存在する計測点の数を示す情報が用いられてもよい。
上記実施形態では、処理部53,73は、3次元空間においてダウンサンプリングを行っているが、2次元空間においてダウンサンプリングを行ってもよい。例えば、処理部53,73は、検出除外範囲に含まれる計測点の計測点情報を点群情報Dm1から除外(削除)し、残りの計測点情報を2次元(xy平面)に射影する。そして、処理部53,73は、xy平面に射影された計測点情報をダウンサンプリングする。
グリッド間隔Lx,Ly,Lz(つまり、ボクセル数)は、監視対象となる物体の大きさだけでなく、用途に応じて決定されてもよい。例えば、物体の形状を把握することで、物体の種別を検出するために監視システム1が用いられる場合には、グリッド間隔Lx,Ly,Lzは小さく設定される。
処理部53によって用いられるボクセルの位置と、処理部73によって用いられるボクセルの位置とが互いにずれるように、ボクセルが設定されてもよい。監視システム1が複数のスレーブレーザレーダ装置2を備える場合には、各処理部53によって用いられるボクセルの位置が互いにずれるように、ボクセルが設定されてもよい。
上記実施形態では、グリッド間隔Lx,Ly,Lzは予め設定されているが、点群情報Dm1,Dm2に基づいて動的に設定(変更)されてもよい。例えば、処理部53は、取得部51から受け取った点群情報Dm1に対して、グリッド間隔を小さい値から大きい値に順に変えて部分情報Dp1を生成することで、検出装置8によって得られた検出結果が変化するか否かを確認する。そして、処理部53は、検出結果が変化する直前の値にグリッド間隔を設定する。例えば、グリッド間隔が10cm及び50cmに設定された場合に、検出装置8によって5つの物体が検出され、グリッド間隔が2mに設定された場合に、検出装置8によって2つの物体が検出されたとする。この場合、処理部53は、グリッド間隔を50cmに設定する。
処理部53は、通信回線Nの通信帯域に応じて、グリッド間隔Lx,Ly,Lzを変更してもよい。言い換えると、処理部53は、処理装置5と検出装置8との間の通信速度に応じて、ボクセル数を変更してもよい。例えば、部分情報Dp1以外のデータに起因して通信回線Nのトラフィックが増加したり、遮蔽物によって無線通信に障害が生じたりすることで、通信回線Nの帯域幅が低下することがある。この場合、部分情報Dp1の送信遅延が生じ得る。このような場合、処理部53は、グリッド間隔Lx,Ly,Lzを一時的に大きくすることで、ボクセルの数を減少する。これにより、部分情報Dp1のデータ量がさらに小さくなり得るので、通信回線Nにおける通信速度の低下により生じる送信遅延を緩和することができる。なお、処理部53は、TCP(Transmission Control Protocol)通信のウィンドウ制御のように、ウィンドウサイズを確認することで通信速度の低下を認識してもよい。また、処理部53は、ping通信のような通信速度を計測するための通信を別途行うことにより、通信回線Nの通信速度を計測してもよい。
例えば、通常時に空間SPaがグリッド間隔Lx,Ly,Lzで分割されると仮定する。通常時のボクセル数Mvは、式(1)に示されるように、分割数Nx、分割数Ny、及び分割数Nzの積を演算することによって求められる。なお、分割数Nxは、空間SPaをx軸方向にグリッド間隔Lxで分割した場合の分割数である。分割数Nyは、空間SPaをy軸方向にグリッド間隔Lyで分割した場合の分割数である。分割数Nzは、空間SPaをz軸方向にグリッド間隔Lzで分割した場合の分割数である。
部分情報Dp1のデータ量は、部分情報Dp1に含まれる計測点情報のデータ数に比例する。例えば、通信回線Nの通信速度が低下しているとき、部分情報Dp1のデータ量を通常時の8分の1倍に制限するためには、部分情報Dp1に含まれる計測点情報のデータ数が8分の1倍にされればよい。ここで、グリッド間隔Lx,Ly,Lzが通信速度低下時のグリッド間隔Lx’,Ly’,Lz’に変更されると、通信速度低下時のボクセル数Mv’は、分割数Nx’,Ny’,Nz’の積を演算することによって求められる。分割数Nx’は、空間SPaをx軸方向にグリッド間隔Lx’で分割した場合の分割数である。分割数Ny’は、空間SPaをy軸方向にグリッド間隔Ly’で分割した場合の分割数である。分割数Nz’は、空間SPaをz軸方向にグリッド間隔Lz’で分割した場合の分割数である。グリッド間隔Lx’,Ly’,Lz’はそれぞれグリッド間隔Lx,Ly,Lzの2倍である場合、分割数Nx’,Ny’,Nz’はそれぞれ分割数Nx,Ny,Nzの2分の1倍となる。これにより、式(2)に示されるように、ボクセル数Mv’は、ボクセル数Mvの8分の1倍となる。
ここで、図11の(a)及び(b)を参照して、ボクセル数とデータ数との関係を説明する。図11の(a)は、計測点の密度が高い場合のダウンサンプリング処理を説明するための図である。図11の(b)は、計測点の密度が低い場合のダウンサンプリング処理を説明するための図である。図11の(a)及び(b)では、説明を簡単化するために、空間SPaに含まれる部分空間spが用いられ、xy平面に射影された計測点が用いられる。図11の(a)及び(b)に示されるように、通常時には、部分空間spは、グリッド間隔Lx,LyでボクセルV11~V14に分割されている。通信速度低下時には、グリッド間隔Lx,Lyがグリッド間隔Lx’,Ly’に変更され、ボクセルV11~V14がボクセルV10に併合される。
図11の(a)に示されるように、部分空間spに存在する複数の計測点(情報)が密である場合には、ボクセルV11~V14のそれぞれに1以上の計測点が存在するので、通常時のデータ数Mpは4である。そして、ボクセルV11~V14を併合することによってボクセルV10が得られるので、速度低下時のデータ数Mp’は1である。つまり、データ数Mp’はデータ数Mpの4分の1となる。一方、図11の(b)に示されるように、部分空間spに存在する複数の計測点(情報)が疎である場合には、ボクセルV13に1以上の計測点が存在するものの、ボクセルV11,V12,V14には計測点が存在しない。このため、通常時のデータ数Mpと通信速度低下時のデータ数Mp’とは、ともに1である。
一般に、レーザセンサ4によって生成(取得)される計測点情報の計測点は、密集しているので、ボクセル数を調整することで、部分情報Dp1に含まれる計測点情報の数(つまり、部分情報Dp1のデータ量)を調整することができる。しかしながら、図11の(a)及び(b)に示されるように、ボクセル数によって部分情報Dp1のデータ量を必ずしも調整できるとは限らない。したがって、部分情報Dp1のデータ量の削減量に応じて、グリッド間隔Lx,Ly,Lzは微調整されてもよい。
図12は、グリッド間隔を調整する処理を説明するための図である。図12に示されるように、処理部53は、切替部531と、ダウンサンプリング処理部532と、調整部533と、を備えている。切替部531は、通信回線Nの通信速度に応じて、データ量を通常時のデータ量のα倍に変更するための指示をダウンサンプリング処理部532に出力するとともに、調整部533に基準データ量Ip_refを出力する。基準データ量Ip_refは、通常時のデータ量のα倍である。
ダウンサンプリング処理部532は、グリッド間隔Lx,Ly,Lzをそれぞれ1/{(α)1/3+γ}倍することで、ボクセル数を設定する。そして、ダウンサンプリング処理部532は、設定されたボクセルを用いて点群情報Dm1をダウンサンプリングし、部分情報Dp1を出力部54に出力するとともに、部分情報Dp1のデータ量Ipを調整部533に出力する。調整部533は、データ量Ipと基準データ量Ip_refとを比較し、調整値γをダウンサンプリング処理部532に出力する。調整部533は、データ量Ipが基準データ量Ip_refよりも大きい場合には、その差分が大きいほど調整値γの値を小さくする。
なお、処理部53は、図12に示される制御ループを1回だけ行ってもよく、データ量Ipと基準データ量Ip_refとの差分が予め定められた閾値よりも小さくなるまで、図12に示される制御ループを繰り返してもよい。ダウンサンプリング処理部532は、グリッド間隔Lx,Ly,Lzを同じ倍率で変更しているが、グリッド間隔Lx,Ly,Lzを互いに異なる倍率で変更してもよい。
すべてのボクセルの大きさは、同一でなくてもよい。つまり、あるボクセル(第1空間)の大きさは、別のボクセル(第2空間)の大きさよりも小さくてもよい。領域の重要度等に応じて、ボクセルの大きさは変更されてもよい。例えば、監視領域Rdのうち、監視対象となる物体が存在(通過)する可能性が高い領域では高い検出精度が求められるので、ボクセルの大きさが小さく設定される。一方、監視領域Rdのうち、監視対象となる物体が存在(通過)する可能性が低い領域では低い検出精度が許容されるので、ボクセルの大きさが大きく設定される。このように、必要に応じてボクセルの大きさを変えることで、要求される検出精度を満たしつつ、検出に要する時間の増加を抑制することが可能となる。
監視領域Rdのうち、レーザセンサ4及びレーザセンサ6の両方がレーザ光を照射可能な領域では、処理部53で用いられるボクセルと処理部73で用いられるボクセルとのいずれか一方が大きく設定されてもよい。