(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像画像の変則的な変形を防止することができる監視装置およびレーザスキャナを提供する。【解決手段】監視装置１００が、分散機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔で分散レーザ光パルスを照射して背景２００をスキャンする３次元レーザスキャナ１０、３次元レーザスキャナ１０によって撮像された撮像画像の点群データから距離データを取得し現データとする現データ演算部２０、過去の距離データを取得し比較データとする比較データ演算部３０、現データと比較データとから算出した差分値に基づいて過去の撮像画像からの変化領域を抽出する変化領域抽出部４０、変化領域を用いて監視領域に存在する対象物を認識する認識処理部５０とを備える。【選択図】図１
2020193814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ信号を監視領域に送信する駆動機構を有しており、前記駆動機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔で送信されたプローブ信号で前記監視領域をスキャンすることにより、当該監視領域に存在する物体までの距離データを画素ごとの３次元情報に含む撮像画像を撮像する距離測定装置と、
前記距離測定装置によって撮像された撮像画像の各画素の３次元情報から距離データを取得し、取得された距離データを現データとする現データ演算部と、
前記距離測定装置によって過去に撮像された撮像画像の各画素の３次元情報から距離データを取得し、取得された距離データを比較データに変換する比較データ演算部と、
前記現データと前記比較データとの差分値を算出し、算出された前記差分値に基づいて過去の撮像画像からの変化領域を抽出する変化領域抽出部と、
前記変化領域を用いて前記監視領域に存在する対象物を認識する認識処理部と、
を備えたことを特徴とする監視装置。
【請求項２】
複数の前記距離測定装置を備え、
複数の前記距離測定装置は、互いに非同期でプローブ信号を送信し、
複数の前記距離測定装置のそれぞれから送信されたプローブ信号の波形は、時間軸上で非等間隔であること
を特徴とする請求項１記載の監視装置。
【請求項３】
複数の前記距離測定装置によってそれぞれ撮像された撮像画像に干渉が発生しているか否かを判定し、撮像画像に干渉が発生していると判定された場合に、報知処理を行う報知処理部を備えたこと
を特徴とする請求項２記載の監視装置。
【請求項４】
前記距離測定装置は、３次元レーザスキャナであり、
前記プローブ信号は、レーザ光パルスであること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の監視装置。
【請求項５】
監視領域に存在する物体までの距離データを画素ごとの３次元情報に含んだ撮像画像を撮像する３次元レーザスキャナであって、
レーザ光パルスを出力するレーザ発光ユニットと、
前記レーザ発光ユニットから出力されたレーザ光パルスを前記監視領域に照射する光学機構と、
前記光学機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔でレーザ光パルスが前記監視領域に照射されるように、前記レーザ発光ユニットによるレーザ光パルスの出力を制御するロジック部と、
前記監視領域からのレーザ光パルスの反射光を受光して、撮像画像の画素ごとの３次元情報を算出するレーザ受光ユニットと、
を備えたことを特徴とする３次元レーザスキャナ。
【請求項６】
前記光学機構は、第１の回転ミラーおよび第２の回転ミラーを備え、
前記第１の回転ミラーは、第１の回転軸周りに回転してレーザ光パルスを反射し、
前記第２の回転ミラーは、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸周りに回転し、前記第１の回転ミラーで反射されたレーザ光パルスを前記監視領域へ照射し、
前記ロジック部は、前記第２の回転ミラーの回転に同期した一定の回転角度間隔でレーザ光パルスが照射されるように、前記レーザ発光ユニットによるレーザ光パルスの出力を制御すること
を特徴とする請求項５記載の３次元レーザスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視装置および３次元レーザスキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、監視領域に存在する対象物を認識する従来の監視装置が記載されている。特許文献１に記載された監視装置は、３次元領域に存在する侵入物体を検知し、検知した侵入物体に対応する検知情報を出力する検知手段を備えており、検知情報に基づいて３次元領域に存在する侵入物体を認識する。検知手段としては、例えば、レーザスキャン型センサが用いられる。レーザスキャン型センサは、監視領域をレーザ光パルスで繰り返しスキャンし、物体で反射されたレーザ光の反射光を受光することで、監視領域を３次元で撮像する。なお、レーザスキャン型センサは、３次元レーザスキャナとも呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７２０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
３次元レーザスキャナは、レーザ光パルスを広角範囲に分散させて照射する光学機構を有しており、光学機構を駆動させて照射されたレーザ光パルスによってスキャン範囲を上下方向と左右方向にジグザグな軌跡でスキャンする。一方、光学機構は、物理的な質量を持った機構であることから、光学機構の駆動速度は、スキャン方向の折り返し点に近づくに連れて低下して折り返し点で０となり、スキャン方向が折り返されると徐々に上昇して、折り返し点と折り返し点との中間点で最大になる。このように３次元レーザスキャナのスキャン動作において光学機構の駆動速度は変動する。
【０００５】
また、レーザ光パルスは、レーザ発光ユニットから一定の時間間隔で出力される場合が多い。この場合、スキャンの軌跡における光学機構の駆動速度が遅い範囲に対応する部分にはレーザ光パルスが密に照射され、スキャンの軌跡における光学機構の駆動速度が速い範囲に対応する部分にはレーザ光パルスが疎に照射されるので、レーザ光パルスの反射点に疎密が生じる。従来の３次元レーザスキャナは、不均一に配置された複数の反射点から３次元情報を測定して監視領域の撮像画像を撮像するので、撮像画像が変則的に変形し、当該撮像画像内の対象物の形状を正確に把握できないという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するものであって、監視対象の撮像画像の変則的な変形を防止することができる監視装置および３次元レーザスキャナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る監視装置は、プローブ信号を監視領域に送信する駆動機構を有しており、駆動機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔で送信されたプローブ信号で監視領域をスキャンすることにより、当該監視領域に存在する物体までの距離データを画素ごとの３次元情報に含む撮像画像を撮像する距離測定装置と、距離測定装置によって撮像された撮像画像の各画素の３次元情報から距離データを取得し、取得された距離データを現データとする現データ演算部と、距離測定装置によって過去に撮像された撮像画像の各画素の３次元情報から距離データを取得し、取得された距離データを比較データに変換する比較データ演算部と、現データと比較データとの差分値を算出し、算出された差分値に基づいて過去の撮像画像からの変化領域を抽出する変化領域抽出部と、変化領域を用いて監視領域に存在する対象物を認識する認識処理部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、監視装置が、駆動機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔で、プローブ信号を送信して監視領域をスキャンする距離測定装置を備えるので、監視対象の撮像画像の変則的な変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る３次元レーザスキャナの構成を示す図である。
【図３】３次元レーザスキャナが備える分散機構を示す説明図である。
【図４】図４Ａは、従来の３次元レーザスキャナの照射波を示す波形図である。図４Ｂは、従来の３次元レーザスキャナにおけるスキャン軌跡とレーザ照射ポイントとの関係を示す図である。
【図５】図５Ａは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナの照射波および反射波を示す波形図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナにおけるスキャン軌跡とレーザ照射ポイントとの関係を示す図である。
【図６】３次元レーザスキャナと対象物の位置関係を示すイメージ図である。
【図７】図７Ａは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナによって撮像された撮像画像を示す図である。図７Ｂは、従来の３次元レーザスキャナによって撮像された撮像画像を示す図である。
【図８】第１の３次元レーザスキャナと対象物の位置関係と、第２の３次元レーザスキャナと対象物の位置関係とを示すイメージ図である。
【図９】図９Ａは、第１の３次元レーザスキャナの照射波および反射波を示す波形図である。図９Ｂは、第２の３次元レーザスキャナの照射波および反射波を示す波形図である。図９Ｃは、第１の３次元レーザスキャナの照射波、反射波および干渉波を示す波形図である。
【図１０】第２の３次元レーザスキャナからの干渉が生じた第１の３次元レーザスキャナの撮像画像を示す図である。
【図１１】図１１Ａは、実施の形態１に係る第１の３次元レーザスキャナの照射波および反射波を示す波形図である。図１１Ｂは、実施の形態１に係る第２の３次元レーザスキャナの照射波および反射波を示す波形図である。図１１Ｃは、実施の形態１に係る第１の３次元レーザスキャナの照射波、反射波および干渉波を示す波形図である。
【図１２】図１２Ａは、ランダムノイズを含む撮像画像を示す図である。図１２Ｂは、図１２Ａのランダムノイズを除去した撮像画像を示す図である。
【図１３】実施の形態１に係る監視装置の動作示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態１に係る監視装置が備える認識処理部による判定処理を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態１に係る監視装置が備える認識処理部による判定処理および報知処理部の報知処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る監視装置１００の構成を示すブロック図である。監視装置１００は、３次元レーザスキャナ１０によって撮像された撮像画像に基づいて、監視領域に存在する対象物を認識する監視装置であり、３次元レーザスキャナ１０、現データ演算部２０、比較データ演算部３０、変化領域抽出部４０、認識処理部５０および報知処理部６０を備える。背景２００は、監視領域であり、監視対象である対象物２０１が存在する場合がある。
【００１１】
３次元レーザスキャナ１０は、レーザ光パルスを監視領域に照射してから、監視領域に存在する物体で反射されたレーザ光パルスの反射光を受光するまでの時間差に基づいて、監視領域に存在する物体の３次元情報を測定する。すなわち、レーザ光パルスは、３次元情報の測定に用いられるプローブ信号である。３次元レーザスキャナ１０は、レーザ光パルスを照射して監視領域をスキャンすることで、監視領域を３次元で撮像する距離測定装置である。監視領域に存在する物体の３次元情報は、撮像画像の画素ごとに測定される。
【００１２】
また、３次元レーザスキャナ１０は、レーザ光パルスを監視領域に照射する光学機構を有する。レーザ光パルスは、光学機構の動作に対応したスキャン角度で監視領域に向けて照射されるので、光学機構は、レーザ光パルスであるプローブ信号を監視領域に送信する駆動機構に相当する。３次元レーザスキャナ１０では、光学機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔で照射されたレーザ光パルスで監視領域をスキャンする。
【００１３】
例えば、３次元レーザスキャナ１０は、画像をＸ方向にα本で区切り、Ｙ方向にβ本で区切った計α×β個の小領域の解像度で背景２００を３次元で撮像する。この小領域は、グリッドと呼ばれ、撮像画像の画素に相当する。例えば、撮像画像は、Ｘ方向に８０本とＹ方向に６０本の計４８００グリッド（画素）の解像度で撮像される。撮像画像の各画素の３次元情報は、画素の位置座標、画素における距離データおよび強度データを含む情報である。
【００１４】
距離データは、３次元レーザスキャナ１０から、背景２００に存在する物体（例えば、対象物２０１）までの距離を示すデータである。強度データは、反射点における反射率を示すデータである。反射点は、物体においてレーザ光パルスが反射された位置であって、反射率は、監視領域に照射したレーザ光パルスの光量と受光された反射光の光量との比率に基づき算出される。
【００１５】
各画素の３次元情報は、各画素の画像上の位置を示すＸ座標およびＹ座標と、各画素における距離データおよび強度データをＺ座標のパラメータとした情報である。以下、各画素の３次元情報を、点群データと適宜記載する。
【００１６】
現データ演算部２０は、３次元レーザスキャナ１０によって撮像された撮像画像の点群データから距離データを取得し、取得した距離データを現データとする。現データとは、３次元レーザスキャナ１０によって測定された現時点のスキャン範囲における距離データである。また、現データ演算部２０は、現データ蓄積部２１を有しており、現データ蓄積部２１には、現データ演算部２０によって点群データから取得された現データが蓄積される。例えば、現データは、対応する画素の画像上の位置情報（Ｘ座標、Ｙ座標）とともに現データ蓄積部２１に蓄積される。
【００１７】
比較データ演算部３０は、３次元レーザスキャナ１０によって過去に撮像された撮像画像の各画素の３次元情報から距離データを取得し、取得された距離データを比較データに変換する。例えば、比較データ演算部３０は、比較データ蓄積部３１を有しており、距離データに対して一定の演算を行って比較データに変換し、変換した比較データを、比較データ蓄積部３１に蓄積する。一定の演算には、例えば、過去の撮像画像の１０フレーム間の距離データの平均を求める演算がある。
【００１８】
変化領域抽出部４０は、現データと比較データとの差分値を算出し、算出された差分値に基づいて過去の撮像画像からの変化領域を抽出する。背景２００に対象物２０１が存在する場合に、現データは、背景２００と対象物２０１の両方の距離データとなる。一方、比較データは、現データと同じスキャン範囲で得られた距離データに対して一定の演算を施して背景２００のみに近いデータに変換されている。このため、現データと比較データの差分をとることにより、対象物２０１に関する画素ごとの差分値が得られる。この差分値は、背景２００から対象物２０１までの距離差を示す画素ごとのデータであり、対象物２０１がない画素では、距離差が０となる。
【００１９】
以下、上記距離差を示す画素ごとのデータを距離差分データと呼び、各画素の画像上の位置情報（Ｘ座標、Ｙ座標）と距離差分データとを紐付けたデータを、“変化領域”と呼ぶ。変化領域における各画素の位置は、Ｘ座標およびＹ座標の２次元座標で表され、各画素のＺ座標に相当するデータは、距離差分データとなる。変化領域において、画素のＺ座標のデータが、距離データから距離差分データに置き換わる。
【００２０】
認識処理部５０は、変化領域を用いて監視領域に存在する対象物を認識する。例えば、認識処理部５０は、変化領域における各画素の距離差分データを、予め設定された閾値と比較する大小判定を行い、画素の距離差分データが閾値以上であれば、その画素のデータを“１”とし、画素の距離差分データが閾値未満であれば、その画素のデータを“０”とする２値化処理を行う。２値化処理の結果、変化領域は２値化変化領域となる。
【００２１】
認識処理部５０は、２値化変化領域に基づいて、変化領域における対象物２０１が報知対象であるか否かを認識する。認識処理部５０は、変化領域における対象物２０１が報知対象であると認識した場合に、報知指示情報を報知処理部６０に出力する。
【００２２】
報知処理部６０は、認識処理部５０から出力された報知指示情報に基づいて報知処理を行う。報知処理には、例えば、監視装置１００の上位に接続された外部装置に対して報知信号を送信する処理、あるいは外部装置が備えるブザーを鳴動させる処理が挙げられる。
【００２３】
図２は、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０の構成を示す図である。３次元レーザスキャナ１０は、監視領域である背景２００をスキャン範囲としてレーザ光パルスを照射することによって、背景２００の撮像画像を撮像するレーザスキャナである。図２に示すように、３次元レーザスキャナ１０は、レーザ発光ユニット１１、分散機構１３、レーザ受光ユニット１６およびロジック部１８を備える。
【００２４】
レーザ発光ユニット１１は、レーザ光パルス１２を出力する。例えば、レーザ発光ユニット１１は、一定の時間間隔でレーザ光パルス１２を出力することができ、またロジック部１８から指示された照射タイミングに従ってレーザ光パルス１２を出力することも可能である。
【００２５】
分散機構１３は、レーザ発光ユニット１１から出力されたレーザ光パルス１２を、監視領域である背景２００に照射する光学機構であり、例えば、回転ミラー１３ａおよび回転ミラー１３ｂを備えている。回転ミラー１３ａは、レーザ光パルス１２をＸ軸方向に分散させる第１の回転ミラーであり、回転ミラー１３ｂは、回転ミラー１３ａから入射されたレーザ光パルス１２をＹ軸方向に分散させてスキャン範囲に照射する第２の回転ミラーである。
【００２６】
例えば、回転ミラー１３ｂが第２の回転軸周りに回転して高速に上下方向にあおられることで、Ｙ軸方向のスキャン軌跡となる正弦波が設定され、回転ミラー１３ａが第１の回転軸周りに回転して低速に上下方向にあおられることで、Ｘ軸方向のスキャン軌跡が一定の時間間隔ごとに設定される。ここで、第２の回転軸は、第１の回転軸に直交する回転軸である。なお、分散機構１３には、回転ミラーの代わりに、半導体ミラーまたはプリズムを用いる場合もある。
【００２７】
分散機構１３によって広角範囲に分散された分散レーザ光パルス１４は、スキャン範囲に存在する物体で反射される。スキャン範囲に存在する物体で分散レーザ光パルス１４が反射されたレーザ反射光１５は、レーザ受光ユニット１６によって受光される。
【００２８】
レーザ受光ユニット１６は、レーザ反射光１５を受光して、撮像画像の画素ごとの３次元情報１７を算出する。例えば、レーザ受光ユニット１６は、分散レーザ光パルス１４を照射してからレーザ反射光１５が受光されるまでの時間差に基づいて、分散レーザ光パルス１４を反射した物体までの距離データを含む３次元情報１７を反射点ごとに算出する。なお、反射点が各画素に対応しており、レーザ受光ユニット１６によって画素ごとの３次元情報１７が算出される。
【００２９】
ロジック部１８は、分散機構１３の動きに同期した一定のスキャン角度間隔で分散レーザ光パルス１４が背景２００に照射されるように、レーザ発光ユニット１１によるレーザ光パルス１２の出力を制御する。例えば、スキャン角度は、回転ミラー１３ｂの回転角度である。ロジック部１８は、回転ミラー１３ｂの回転に同期した一定の回転角度間隔で、分散レーザ光パルス１４がスキャン範囲に照射されるように、レーザ発光ユニット１１によるレーザ光パルス１２の出力を制御する。なお、ロジック部１８の機能は、処理回路により実現される。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
【００３０】
図３は、３次元レーザスキャナ１０が備える分散機構１３を示す説明図である。図３に示す分散機構１３は、回転ミラー１３ａ、回転ミラー１３ｂ、モータ１３ｃおよびモータ１３ｄを備える。モータ１３ｃは、回転ミラー１３ａを駆動させる駆動源であって、回転ミラー１３ａは、モータ１３ｃの回転力によって第１の回転軸１３ａ１周りに回転する。回転ミラー１３ａは、レーザ光パルス１２のパルス周波数に同期して第１の回転軸１３ａ１周りに回転することで、レーザ光パルス１２を、回転ミラー１３ａのミラー面に対して水平な面上で分散させる。レーザ光パルス１２は、回転ミラー１３ａによって常に同一の角度間隔で分散される。
【００３１】
また、モータ１３ｄは、回転ミラー１３ｂを駆動させる駆動源であり、回転ミラー１３ｂは、モータ１３ｄの回転力によって第２の回転軸１３ｂ１周りに回転する。回転ミラー１３ｂは、回転ミラー１３ａによって分散されたレーザ光パルス１２ａのパルス周波数に同期して第２の回転軸１３ｂ１周りに回転することで、レーザ光パルス１２ａを、さらに回転ミラー１３ｂのミラー面に対して垂直な面上で分散させる。回転ミラー１３ｂのミラー面に対して垂直な面上で分散されたレーザ光パルス１２ａが、分散レーザ光パルス１４であり、常に同一の角度間隔で分散される。分散機構１３は、モータを用いずにスキャンが可能な光学系であってもよい。
【００３２】
３次元レーザスキャナ１０によって測定される各画素の３次元情報は、Ｘ座標が画素の水平方向の座標値であり、Ｙ座標が画素の垂直方向の座標値であり、Ｚ座標が距離データである。図２の例では、水平方向の座標の数が６つであり、垂直方向の座標の数が２つである。距離データはＺ軸方向の距離を示すデータであり、単にＺ軸情報と適宜記載する。対象物２０１がＺ軸方向に沿って移動した場合、すなわち、３次元レーザスキャナ１０に向かって直進してきた場合、対象物２０１が移動する前後で測定されたＺ軸情報の差分をとることで、対象物２０１のＺ軸方向の移動量を算出することができる。また、Ｚ軸方向の異なる位置にそれぞれ対象物が存在する場合、各対象物に関するＺ軸情報の差分を算出することで、対象物間のＺ軸方向の距離が得られる。
【００３３】
続いて、従来の３次元レーザスキャナと比べながら、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０について詳細に説明する。従来の３次元レーザスキャナは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０と基本的な構成は同じであるが、レーザ発光ユニット１１が一定の時間間隔でレーザ光パルス１２を出力する点で、３次元レーザスキャナ１０とは異なる。
【００３４】
図４Ａは、従来の３次元レーザスキャナの照射波を示す波形図である。前述した従来の３次元レーザスキャナにおいて、レーザ発光ユニット１１が、一定の時間間隔でレーザ光パルス１２を出力するので、従来の３次元レーザスキャナが備える分散機構には、一定の時間間隔でレーザ光パルス１２が入射される。このため、分散機構によってスキャン範囲に照射される分散レーザ光パルス１４の照射波は、図４Ａに示すように、一定の時間間隔になる。
【００３５】
図４Ｂは、従来の３次元レーザスキャナにおけるスキャン軌跡１３０とレーザ照射ポイント１４ａとの関係を示す図である。スキャン軌跡１３０は、分散レーザ光パルス１４を照射すべきジグザグの経路である。レーザ光パルス１２が入射された分散機構において、回転ミラー１３ｂが高速に上下方向にあおられ、回転ミラー１３ａが低速に上下方向にあおられることで、分散レーザ光パルス１４がスキャン軌跡１３０上に照射される。
【００３６】
分散機構１３（回転ミラー１３ａおよび回転ミラー１３ｂ）は物理的な質量を持つことから、回転ミラー１３ａおよび回転ミラー１３ｂのあおり速度は、スキャン軌跡１３０における、スキャン方向の折り返し点に近づくに連れて低下して、折り返し点で０となり、スキャン方向が折り返されると徐々に上昇し、折り返し点と折り返し点との中間点で最大になる。このように３次元レーザスキャナのスキャン動作において、分散機構１３の駆動速度は変動する。
【００３７】
レーザ照射ポイント１４ａは、スキャン範囲に照射された分散レーザ光パルス１４の照射点である。スキャン範囲に物体が存在する場合に、レーザ照射ポイント１４ａは、分散レーザ光パルス１４が物体で反射される反射点となる。
【００３８】
図４Ｂに示すように、スキャン軌跡１３０における分散機構１３の駆動速度が遅い範囲に対応する部分（スキャン方向の折り返し点付近）には、分散レーザ光パルス１４が密に照射されて、レーザ照射ポイント１４ａが密集する。一方、スキャン軌跡１３０における分散機構１３の駆動速度が速い範囲に対応する部分（折り返し点と折り返し点との中間点付近）には、分散レーザ光パルス１４が疎に照射される。これにより、レーザ反射光１５の反射点に疎密が生じる。従って、従来の３次元レーザスキャナは、不均一に配置された反射点から３次元情報を測定することになる。
【００３９】
図５Ａは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０の照射波および反射波を示す波形図である。３次元レーザスキャナ１０において、ロジック部１８は、分散機構１３の動きに同期した一定のスキャン角度間隔でレーザ光パルス１２を出力するように、レーザ発光ユニット１１の出力を制御する。これによって、図５Ａに示すように、分散レーザ光パルス１４の波形は、時間軸上で非等間隔になる。同様に、分散レーザ光パルス１４が物体で反射して得られたレーザ反射光１５の波形も、時間軸上で非等間隔になる。ΔＴは、照射波が照射されてから反射波が受光されるまでの時間差である。
【００４０】
図５Ｂは、３次元レーザスキャナ１０におけるスキャン軌跡１３０とレーザ照射ポイント１４ａとの関係を示す図である。スキャン軌跡１３０は、図４Ｂと同様に、分散レーザ光パルス１４を照射すべきジグザグの経路である。レーザ光パルス１２が入射された分散機構において、回転ミラー１３ｂが高速に上下方向にあおられ、回転ミラー１３ａが低速に上下方向にあおられることで、分散レーザ光パルス１４がスキャン軌跡１３０上に照射される。
【００４１】
ロジック部１８は、回転ミラー１３ｂが高速に上下方向にあおられる動作に同期させて同一の回転角度ごとに、分散機構１３から分散レーザ光パルス１４が照射されるように、レーザ発光ユニット１１の出力を制御する。これによって、回転ミラー１３ａおよび回転ミラー１３ｂの回転速度に関係なく、分散レーザ光パルス１４は、スキャン軌跡１３０に沿ってＹ軸方向に等距離間隔で照射されて、レーザ照射ポイント１４ａは、図５Ｂに示すように、スキャン軌跡１３０に沿って等間隔で並ぶ。これにより、複数のレーザ反射光１５の反射点も均一な配置になる。
【００４２】
図６は３次元レーザスキャナ１０と対象物２０１の位置関係を示すイメージ図である。図６に示す例は、床面２００Ａに配置された３次元レーザスキャナ１０が、視野２０２をスキャンしている。視野２０２内には、対象物２０１が存在する。
【００４３】
図７Ａは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０によって撮像された撮像画像３００Ａを示す図であり、図６に記載した３次元レーザスキャナ１０が、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナである場合を示している。図７Ｂは、従来の３次元レーザスキャナによって撮像された撮像画像３００Ｂを示す図であり、図６に記載した３次元レーザスキャナ１０が、従来の３次元レーザスキャナである場合を示している。
従来の３次元レーザスキャナは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナと基本的な構成は同じであるが、レーザ発光ユニット１１が一定の時間間隔でレーザ光パルス１２を出力する点で異なる。
【００４４】
図６に示す３次元レーザスキャナ１０が、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナである場合に、ロジック部１８は、回転ミラー１３ｂが高速に上下方向にあおられる動作に同期させて、同一の回転角度ごとに分散レーザ光パルス１４が照射されるように、レーザ発光ユニット１１の出力を制御する。このとき、図５Ｂに示したように、レーザ照射ポイント１４ａが、スキャン軌跡１３０に沿って等距離間隔で並ぶので、複数のレーザ反射光１５の反射点も、等距離間隔に均一な配置になる。３次元レーザスキャナ１０は、均一に配置された複数の反射点から３次元情報を測定するので、対象物２０１が均一に撮像されて、図７Ａに示すように、変形のない画像２０１ａが得られる。
【００４５】
一方、図６に示す３次元レーザスキャナ１０が従来の３次元レーザスキャナである場合には、レーザ発光ユニット１１は、一定の時間間隔でレーザ光パルス１２を出力し、分散機構１３も、一定の時間間隔で分散レーザ光パルス１４を照射する。この場合、図４Ｂに示したように、複数のレーザ照射ポイント１４ａは、スキャン軌跡１３０に沿って配置に疎密が生じ、複数のレーザ反射光１５の反射点も不均一な配置になる。従来の３次元レーザスキャナ１０は、不均一に配置された複数の反射点から３次元情報を測定することで、対象物２０１が不均一に撮像されて、図７Ｂに示すように、一部が撮像されずに変形した画像２０１ａ’が得られる。
【００４６】
図７Ｂに示すように、変形した画像２０１ａ’では、対象物２０１の形状を正確に把握することができないが、変形のない画像２０１ａであれば、対象物２０１の形状を正確に把握することが可能である。このように、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０は、光学機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔でレーザ光パルスを照射して監視領域をスキャンするので、撮像画像の変則的な変形を防止することができる。
【００４７】
次に、撮像画像における３次元レーザスキャナ同士の干渉について説明する。
図８は、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａと対象物２０１Ａの位置関係、および第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂと対象物２０１Ｂの位置関係とを示すイメージ図である。床面２００Ａには、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａと、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂが配置されている。第１の３次元レーザスキャナ１０Ａは、視野２０２Ａをスキャンしている。視野２０２Ａ内には、対象物２０１Ａが存在する。床面２００Ａにおいて、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂは、視野２０２Ｂをスキャンしている。視野２０２Ｂ内には、対象物２０１Ｂが存在する。
【００４８】
図８に示すように、床面２００Ａにおいて、視野２０２Ｂは、視野２０２Ａの前に位置しているので、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂから視野２０２Ｂに照射されたレーザ光パルスが物体で反射すると、そのレーザ反射光が、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａにも受光される場合がある。第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂに由来したレーザ反射光の受光分は、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａによって撮像された画像において、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂからの干渉成分になる。
【００４９】
図９Ａは、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａの照射波および反射波を示す波形図である。図９Ｂは、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂの照射波および反射波を示す波形図である。図９Ｃは、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａの照射波、反射波および干渉波を示す波形図である。図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、図８に示した第１の３次元レーザスキャナ１０Ａおよび第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂが、従来の３次元レーザスキャナである場合を示している。なお、従来の３次元レーザスキャナは、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０と基本的な構成は同じであるが、レーザ発光ユニット１１が一定の時間間隔でレーザ光パルス１２を出力する点で異なる。
【００５０】
第１の３次元レーザスキャナ１０Ａが従来の３次元レーザスキャナであるので、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａは、図９Ａに示すように、一定の時間間隔で、分散レーザ光パルス１４Ａを視野２０２Ａに照射する。分散レーザ光パルス１４Ａが対象物２０１Ａで反射されたレーザ反射光１５Ａが、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａに受光される。
第１の３次元レーザスキャナ１０Ａは、分散レーザ光パルス１４Ａを照射してからレーザ反射光１５Ａが受光されるまでの時間差ΔＴＡに基づいて、対象物２０１Ａまでの距離データを含む３次元情報を測定することで、視野２０２Ａを３次元で撮像する。
【００５１】
第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂも従来の３次元レーザスキャナであるので、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂは、図９Ｂに示すように、一定の時間間隔で、分散レーザ光パルス１４Ｂを視野２０２Ｂに照射する。分散レーザ光パルス１４Ｂが対象物２０１Ｂで反射されたレーザ反射光１５Ｂが、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂに受光される。
第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂは、分散レーザ光パルス１４Ｂを照射してからレーザ反射光１５Ｂが受光されるまでの時間差ΔＴＢに基づいて、対象物２０１Ｂまでの距離データを含む３次元情報を測定することで、視野２０２Ｂを３次元で撮像する。
【００５２】
一方、図８で示したように、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂによって視野２０２Ｂに照射された分散レーザ光パルス１４Ｂが物体（例えば、対象物２０１Ｂ）で反射されて生じたレーザ反射光１５Ｂは、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａに受光される場合がある。この場合、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａには、図９Ｃに示すように、レーザ反射光１５Ａと、レーザ反射光１５Ｂに由来した干渉光１５Ｃが受光される。
【００５３】
干渉光１５Ｃは、レーザ反射光１５Ｂが減衰したものに相当する。例えば、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａと第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂとが１００メートル離れていたとすると、干渉光１５Ｃは、１００メートルの距離だけ減衰し、振幅の小さい波形になる。
【００５４】
分散レーザ光パルス１４Ａが照射されてからレーザ反射光１５Ａが受光されるまでの時間差ΔＴＡが１００ナノ秒である場合、光速を３０万キロメートル毎秒とすると、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａから対象物２０１Ａまでの距離は３０メートル程度となる。
一方、分散レーザ光パルス１４Ａが照射されてから干渉光１５Ｃが受光されるまでの時間差ΔＴＣが５０ナノ秒であった場合、光速を３０万キロメートル毎秒とすると、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａから対象物２０１Ｂまでの距離は１５メートル程度となる。
【００５５】
図１０は、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂからの干渉が生じた第１の３次元レーザスキャナ１０Ａの撮像画像３００Ｃを示す図である。第１の３次元レーザスキャナ１０Ａと第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂは、前述した従来の３次元レーザスキャナである。第１の３次元レーザスキャナ１０Ａでは、分散レーザ光パルス１４Ａを照射してから干渉光１５Ｃが受光されるまでの時間差ΔＴＣに基づいて、対象物２０１Ｂまでの距離が１５メートル程度と計算される。このため、図１０に示すように、撮像画像３００Ｃには、本来は不要である対象物２０１Ｂに由来した画像２０１ｂが存在する。さらに、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａは、レーザ発光ユニット１１が一定の時間間隔でレーザ光パルス１２を出力するので、対象物２０１Ａが不均一に撮像され、一部が撮像されずに変形した画像２０１ａ’が得られる。
【００５６】
第１の３次元レーザスキャナ１０Ａと第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂは、非同期で動作しており、ランダムな位置関係にある。従って、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａからの照射波と第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂからの照射波とは、時間軸上で互いに一致しない。レーザ反射光１５Ｂに由来した干渉光１５Ｃに基づき算出される距離値は、３次元レーザスキャナ同士のランダムな位置関係に起因して、ランダムな値になる。このため、撮像画像３００Ｃにおいて、対象物２０１Ａは、およそ３０メートル先に相当する位置に撮像されるが、対象物２０１Ｂは、ランダムで距離が変動する。監視装置は、このような不安定な撮像画像３００Ｃを処理して対象物２０１Ａを認識することになるので、対象物２０１Ａの検知精度が低下する。
【００５７】
図１１Ａは、実施の形態１に係る第１の３次元レーザスキャナ１０Ａの照射波および反射波を示す波形図である。図１１Ｂは、実施の形態１に係る第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂの照射波および反射波を示す波形図である。図１１Ｃは、実施の形態１に係る第１の３次元レーザスキャナ１０Ａの照射波、反射波および干渉波を示す波形図である。図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、図８に示した第１の３次元レーザスキャナ１０Ａおよび第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂが、実施の形態１に係る３次元レーザスキャナ１０である場合を示している。
【００５８】
第１の３次元レーザスキャナ１０Ａが備えるロジック部１８は、分散機構１３の動きに同期した一定のスキャン角度間隔でレーザ光パルス１２を出力するようにレーザ発光ユニット１１の出力を制御する。例えば、回転ミラー１３ｂの回転に同期した一定の回転角度間隔で、分散レーザ光パルス１４Ａが視野２０２Ａに照射される。このとき、分散レーザ光パルス１４Ａの波形は、図１１Ａに示すように時間軸上で非等間隔になる。また、分散レーザ光パルス１４Ａが対象物２０１Ａで反射して得られたレーザ反射光１５Ａの波形も時間軸上で非等間隔になる。
【００５９】
回転ミラー１３ａおよび回転ミラー１３ｂの回転速度に関係なく、分散レーザ光パルス１４Ａは、図５Ｂに示したように、スキャン軌跡１３０に沿ってＹ軸方向に等距離間隔で照射される。レーザ照射ポイント１４ａは、スキャン軌跡１３０に沿って等間隔で並び、複数のレーザ反射光１５Ｂの反射点も均一な配置になる。第１の３次元レーザスキャナ１０Ａは、分散レーザ光パルス１４Ａを照射してからレーザ反射光１５Ａが受光されるまでの時間差ΔＴＡに基づいて対象物２０１Ａまでの距離データを測定して、視野２０２Ａを３次元で撮像する。
【００６０】
例えば、分散レーザ光パルス１４Ａを照射してからレーザ反射光１５Ａが受光されるまでの時間差ΔＴＡが１００ナノ秒である場合、光速を３０万キロメートル毎秒とすると、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａから対象物２０１Ａまでの距離は３０メートル程度となる。なお、対象物２０１Ａで反射されたレーザ反射光１５Ａに基づいて算出される距離は、一律、同一の距離であるものとする。
【００６１】
第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂが備えるロジック部１８は、分散機構１３の動きに同期した一定のスキャン角度間隔でレーザ光パルス１２を出力するようにレーザ発光ユニット１１の出力を制御する。例えば、回転ミラー１３ｂの回転に同期した一定の回転角度間隔で、分散レーザ光パルス１４Ｂが視野２０２Ｂに照射される。このとき、分散レーザ光パルス１４Ｂの波形は、図１１Ｂに示すように時間軸上で非等間隔になる。また、分散レーザ光パルス１４Ｂが対象物２０１Ｂで反射して得られたレーザ反射光１５Ｂの波形も時間軸上で非等間隔になる。
【００６２】
回転ミラー１３ａおよび回転ミラー１３ｂの回転速度に関係なく、分散レーザ光パルス１４Ｂは、図５Ｂに示したように、スキャン軌跡１３０に沿ってＹ軸方向に等距離間隔で照射される。レーザ照射ポイント１４ａは、スキャン軌跡１３０に沿って等間隔で並び、複数のレーザ反射光１５Ｂの反射点も均一な配置になる。第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂは、分散レーザ光パルス１４Ｂを照射してからレーザ反射光１５Ｂが受光されるまでの時間差ΔＴＢに基づいて対象物２０１Ｂまでの距離データを測定して、視野２０２Ｂを３次元で撮像する。
【００６３】
例えば、分散レーザ光パルス１４Ｂを照射してからレーザ反射光１５Ｂが受光されるまでの時間差ΔＴＢが２００ナノ秒である場合、光速を３０万キロメートル毎秒とすると、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂから対象物２０１Ｂまでの距離は６０メートル程度となる。なお、対象物２０１Ｂで反射されたレーザ反射光１５Ｂに基づいて算出される距離は、一律、同一の距離であるものとする。
【００６４】
一方、図８で示したように、第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂによって視野２０２Ｂに照射された分散レーザ光パルス１４Ｂが物体（例えば、対象物２０１Ｂ）で反射されて生じたレーザ反射光１５Ｂは、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａに受光される場合がある。この場合、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａには、図１１Ｃに示すように、レーザ反射光１５Ａと、レーザ反射光１５Ｂに由来した干渉光１５Ｃが受光される。
【００６５】
干渉光１５Ｃは、レーザ反射光１５Ｂが減衰したものに相当する。例えば、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａと第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂとが１００メートル離れていたとすると、干渉光１５Ｃは、１００メートルの距離だけ減衰し、振幅の小さい波形になる。
【００６６】
干渉光１５Ｃが４つのパルスである場合に、個々のパルスと最寄りの照射波との時間差ΔＴＣａ、ΔＴＣｂ、ΔＴＣｃおよびΔＴＣｄは、図１１Ａと図１１Ｂとに示すように、分散レーザ光パルス１４Ａの照射波と分散レーザ光パルス１４Ｂの照射波が非同期であるため、図１１Ｃに示すように互いに異なった時間差になる。
【００６７】
図１２Ａは、ランダムノイズを含む撮像画像３００Ｄを示す図である。また、図１２Ｂは、図１２Ａのランダムノイズを除去した撮像画像３００Ｅを示す図である。第１の３次元レーザスキャナ１０Ａは、図１１Ｃに示した、時間差ΔＴＡと、時間差ΔＴＣａ、ΔＴＣｂ、ΔＴＣｃおよびΔＴＣｄに基づいて、対象物２０１Ａまでの距離データと対象物２０１Ｂまでの距離データを測定して、視野２０２Ａを３次元で撮像する。
【００６８】
分散レーザ光パルス１４Ａを照射してからレーザ反射光１５Ａが受光されるまでの時間差ΔＴＡが１００ナノ秒である場合、光速を３０万キロメートル毎秒とすると、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａから対象物２０１Ａまでの距離は、３０メートル程度となる。このため、撮像画像３００Ｄにおいて、対象物２０１Ａについて変形のない画像２０１ａが３０メートル先に相当する位置に存在する。一方、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａから対象物２０１Ｂまでの距離データは、干渉光１５Ｃのパルスごとに異なった時間差に基づいて算出されるので、図１２Ａに示すように、対象物２０１Ｂは、撮像画像３００Ｄにおいてランダムな距離位置に分割された画像２０１ｂ’となる。
【００６９】
第１の３次元レーザスキャナ１０Ａと第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂは、非同期で動作しており、ランダムな位置関係にある。従って、第１の３次元レーザスキャナ１０Ａからの照射波と第２の３次元レーザスキャナ１０Ｂからの照射波とは、時間軸上で互いに一致しない。レーザ反射光１５Ｂに由来した干渉光１５Ｃに基づき算出される距離値は、画素ごとにランダムに異なる値になる。撮像画像３００Ｄにおいて、対象物２０１Ａは、３０メートル先に相当する位置に撮像されるが、対象物２０１Ｂは、ランダムに分布する意味のない複数の点の画像２０１ｂ’になる。
【００７０】
簡易なノイズフィルタを用いて、撮像画像３００Ｄから画像２０１ｂ’を除去することで、図１２Ｂに示すように、変形のない画像２０１ａのみを含む撮像画像３００Ｅが得られる。実施の形態１に係る監視装置１００は、変形のない画像２０１ａのみを含んだ撮像画像３００Ｅを処理して対象物２０１Ａを認識することから、対象物２０１Ａの検知精度が向上する。
【００７１】
次に、実施の形態１に係る監視装置１００の動作について詳細に説明する。
図１３は、実施の形態１に係る監視装置１００の動作示すフローチャートである。
なお、以降では、３次元レーザスキャナ１０の解像度が８０×６０画素である場合を例に挙げて説明する。
まず、３次元レーザスキャナ１０は、監視領域である背景２００をスキャンし（ステップＳＴ１）、距離データおよび強度データを取得する（ステップＳＴ２）。具体的には、背景２００の範囲を３次元レーザスキャナ１０の解像度である８０×６０に分割してスキャンする。距離データは、一般にデジタルデータであり、ここでは、８０×６０画素において、１画素あたり８ビットの多値データとする。
【００７２】
現データ演算部２０は、３次元レーザスキャナ１０によって取得された８０×６０画素分の距離データを、現データとして現データ蓄積部２１に蓄積する（ステップＳＴ３）。
比較データ演算部３０は、３次元レーザスキャナ１０によって過去に取得された８０×６０画素ごとの距離データを比較データに変換して、比較データ蓄積部３１に蓄積する（ステップＳＴ４）。
【００７３】
変化領域抽出部４０は、現データ蓄積部２１に蓄積された現データと、比較データ蓄積部３１に蓄積された比較データを取得して、現データと比較データとを画素（グリッド）単位で比較して差分値を算出する（ステップＳＴ５）。この差分値が距離差であり、変化領域抽出部４０は、算出された差分値が予め設定した閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ６）。
【００７４】
差分値が閾値以上であれば（ステップＳＴ６；ＹＥＳ）、変化領域抽出部４０は、当該画素を、変化領域として抽出する（ステップＳＴ７）。この後、ステップＳＴ９の処理に移行する。一方、差分値が閾値未満である場合（ステップＳＴ６；ＮＯ）、変化領域抽出部４０は、当該画素が変化領域ではないと判断し（ステップＳＴ８）、ステップＳＴ９の処理に進む。
【００７５】
次に、変化領域抽出部４０は、８０×６０画素の全てについて上記処理を行ったか否かを判定する（ステップＳＴ９）。ここで、８０×６０画素の全てについて上記処理が行われていない場合（ステップＳＴ９；ＮＯ）、ステップＳＴ５の処理に戻って、上記一連の処理が繰り返される。
【００７６】
一方、８０×６０画素の全てについて上記処理が行われた場合（ステップＳＴ９；ＹＥＳ）、認識処理部５０は、変化領域抽出部４０によって抽出された変化領域が照合条件を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。変化領域が照合条件を満たす場合（ステップＳＴ１０；ＹＥＳ）、認識処理部５０は、この変化領域が報知対象であると認識する（ステップＳＴ１１）。また、変化領域が照合条件を満たさない場合（ステップＳＴ９；ＮＯ）、認識処理部５０は、変化領域が報知対象でないと判断し（ステップＳＴ１２）、ステップＳＴ１の処理に戻る。
【００７７】
続いて、報知処理部６０は、認識処理部５０によって変化領域が報知対象であると認識された場合に、報知処理を行う（ステップＳＴ１３）。この後、ステップＳＴ１の処理に戻る。
【００７８】
次に、認識処理部５０の動作の詳細について説明する。
図１４は、実施の形態１に係る監視装置１００が備える認識処理部５０による判定処理を示すフローチャートであり、図１３のステップＳＴ１０の処理の詳細である。
認識処理部５０は、変化領域が監視範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳＴ１ａ）。なお、監視範囲は、監視装置１００の監視対象である監視領域である。変化領域が監視範囲内に存在しない場合（ステップＳＴ１ａ；ＮＯ）、図１３のステップＳＴ１２の処理に移行する。
【００７９】
変化領域が監視範囲内に存在する場合（ステップＳＴ１ａ；ＹＥＳ）、認識処理部５０は、変化領域が基準の面積を有しているか否かを判定する（ステップＳＴ２ａ）。変化領域が基準の面積を有していない場合（ステップＳＴ２ａ；ＮＯ）、図１３のステップＳＴ１２の処理に移行する。
【００８０】
一方、変化領域が基準の面積を有する場合（ステップＳＴ２ａ；ＹＥＳ）、認識処理部５０は、変化領域が基準の縦横寸法を有しているか否かを判定する（ステップＳＴ３ａ）。変化領域が基準の縦横寸法を有していない場合（ステップＳＴ３ａ；ＮＯ）、図１３のステップＳＴ１２の処理に移行する。
【００８１】
変化領域が基準の縦横寸法を有する場合（ステップＳＴ３ａ；ＹＥＳ）、認識処理部５０は、変化領域が基準の移動速度を有しているか否かを判定する（ステップＳＴ４ａ）。変化領域が基準の移動速度を有していない場合（ステップＳＴ４ａ；ＮＯ）、図１３のステップＳＴ１２の処理に移行する。変化領域が移動速度を有している場合（ステップＳＴ４ａ；ＹＥＳ）、図１３のステップＳＴ１１に移行し、変化領域が報知対象であると認識される。
【００８２】
また、認識処理部５０による判定処理は下記の手順であってもよい。
図１５は、実施の形態１に係る監視装置が備える認識処理部５０による判定処理および報知処理部６０の報知処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ１ａからステップＳＴ４ａまでの処理は、図１４と同じである。
【００８３】
変化領域が移動速度を有している場合（ステップＳＴ４ａ；ＹＥＳ）、認識処理部５０は、変化領域の類似箇所に周期的なノイズがあるか否かを判定する（ステップＳＴ５ａ）。例えば、認識処理部５０は、３次元レーザスキャナ１０によって撮像された撮像画像のフレーム間の各変化領域の類似箇所にノイズが発生しているか否かを確認する。変化領域の類似箇所にノイズがなければ（ステップＳＴ５ａ；ＮＯ）、認識処理部５０は、３次元レーザスキャナ１０同士の撮像画像に干渉が発生していないと判定し、図１３のステップＳＴ１２に移行する。
【００８４】
類似箇所にノイズがある場合、認識処理部５０は、このノイズが撮像画像のフレーム間の各変化領域で周期性を有するか否かを確認する。ノイズに周期性がなければ（ステップＳＴ５ａ；ＮＯ）、認識処理部５０は、３次元レーザスキャナ１０同士の干渉が発生していないと判定して、図１３のステップＳＴ１２に移行する。
【００８５】
一方、ノイズに周期性がある場合（ステップＳＴ５ａ；ＹＥＳ）、認識処理部５０は、３次元レーザスキャナ１０同士撮像画像に干渉が発生していると判定して、この判定結果を報知処理部６０に通知する。報知処理部６０は、認識処理部５０から上記通知を受けると、警報を発生する（ステップＳＴ６ａ）。この後、図１３のステップＳＴ１１の処理に移行する。警報を受けたユーザは、３次元レーザスキャナ１０同士の干渉が発生していることを認識できるので、３次元レーザスキャナ１０の配置を見直すことができる。
【００８６】
これまでの説明では、３次元レーザスキャナ１０を備える監視装置１００を示したが、３次元レーザスキャナ１０に限定されるものではない。実施の形態１に係る距離測定装置は、プローブ信号を監視領域に送信する駆動機構を有し、駆動機構の動きに同期した一定のスキャン角度間隔でプローブ信号を送信して監視領域をスキャンすることにより、当該監視領域に存在する物体までの距離データを画素ごとの３次元情報に含む撮像画像を撮像する装置であればよい。例えば、距離測定装置には、超音波センサを用いた装置を用いることができる。超音波センサは、超音波をプローブ信号として監視領域に送信し、監視領域に存在する物体で反射した超音波の反射信号を受信することにより、物体までの距離を測定する。
【００８７】
これまでの説明では、２値化処理を認識処理部５０が行うことを示したが、２値化処理は、変化領域抽出部４０が行ってもよい。また、監視装置１００の演算能力が高い場合には、２値化処理を省略してもよい。
【００８８】
以上のように、実施の形態１に係る監視装置１００が、分散機構１３の動きに同期した一定のスキャン角度間隔で分散レーザ光パルス１４を照射して背景２００をスキャンする３次元レーザスキャナ１０を備えるので、監視対象の撮像画像の変則的な変形を防止することができる。
【００８９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  ３次元レーザスキャナ、１０Ａ  第１の３次元レーザスキャナ、１０Ｂ  第２の３次元レーザスキャナ、１１  レーザ発光ユニット、１２，１２ａ  レーザ光パルス、１３  分散機構、１３ａ，１３ｂ  回転ミラー、１３ａ１  第１の回転軸、１３ｂ１  第２の回転軸、１３ｃ，１３ｄ  モータ、１４，１４Ａ，１４Ｂ  分散レーザ光パルス、１４ａ  レーザ照射ポイント、１５，１５Ａ，１５Ｂ  レーザ反射光、１５Ｃ  干渉光、１６  レーザ受光ユニット、１７  ３次元情報、１８  ロジック部、２０  現データ演算部、２１  現データ蓄積部、３０  比較データ演算部、３１  比較データ蓄積部、４０  変化領域抽出部、５０  認識処理部、６０  報知処理部、１００  監視装置、１３０  スキャン軌跡、２００  背景、２００Ａ  床面、２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ  対象物、２０１ａ，２０１ａ'，２０１ｂ，２０１ｂ'  画像、２０２，２０２Ａ，２０２Ｂ  視野、３００Ａ〜３００Ｅ  撮像画像。
【図１】
2020193814.tif 000003
【図２】
2020193814.tif 000004
【図３】
2020193814.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020193814.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020193814.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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