(57)【要約】【課題】歩行者等の人物が計測対象物であっても確実に計測対象物を検出して識別することができる物体識別装置を提供する。【解決手段】物体識別装置は、電磁波発生器１０１及び送信器１０２を用いて送信されて計測対象物ＯＢによって反射した電磁波を受信器１０３によって受信すると、その受信信号の波形に基づいて、計測対象物ＯＢに電磁波の吸収物が含まれている旨を吸収物検出部１０７によって検出し、吸収物検出部１０７によって検出された吸収物を含む計測対象物ＯＢの種類を皮膚判別部１０８によって判別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を計測対象物に対し送信する電磁波送信手段と、
前記電磁波送信手段から送信されて前記計測対象物によって反射された電磁波を受信する電磁波受信手段と、
前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物に電磁波の吸収物が含まれている旨を検出する吸収物検出手段と、
前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記吸収物検出手段によって検出された吸収物を含む前記計測対象物の種類を判別する物体判別手段と
を備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体識別装置において、
前記吸収物検出手段は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物に水分を所定割合以上含んだ前記吸収物が含まれている旨を検出することを特徴とする物体識別装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の物体識別装置において、
前記電磁波送信手段は、パルス状の電磁波を送信し、前記吸収物検出手段は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号が、前記電磁波送信手段によって送信された電磁波の波形のピーク振幅値に基づいてパルス波形変化した旨を検出し、その検出結果に基づいて、前記計測対象物に前記吸収物が含まれている旨を検出することを特徴とする物体識別装置。
【請求項４】
請求項３に記載の物体識別装置において、
前記吸収物検出手段は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の振幅値が、雑音レベルに関する所定の閾値以下の値である時間が所定の検出領域を超えた場合に、前記計測対象物に前記吸収物が含まれている旨を検出することを特徴とする物体識別装置。
【請求項５】
請求項４に記載の物体識別装置において、
前記物体判別手段は、前記吸収物検出手段の検出結果に基づいて、前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別することを特徴とする物体識別装置。
【請求項６】
請求項５に記載の物体識別装置において、
前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物が積層構造を有する旨を検出する積層構造検出手段を備え、前記物体判別手段は、前記積層構造検出手段によって前記計測対象物が積層構造を有する旨が検出された場合に、前記吸収物検出手段の検出結果に基づいて、前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別することを特徴とする物体識別装置。
【請求項７】
請求項６に記載の物体識別装置において、
前記計測対象物が繊維素材を含むか否かを判定する繊維判定手段と、前記繊維判定手段によって前記計測対象物に繊維素材が含まれているものと判定され、且つ、前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、当該計測対象物が着衣人物である旨を検出する人物検出手段とを備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項８】
請求項７に記載の物体識別装置において、
前記繊維判定手段によって前記計測対象物に繊維素材が含まれているものと判定され、且つ、前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別されなかった場合に、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の周波数帯域と振幅値とを設定し、前記皮膚に関する再計測を行わせる再計測手段を備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項９】
請求項８に記載の物体識別装置において、
前記再計測手段は、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の周波数帯域を低周波数帯域化するように前記電磁波送信手段を制御することを特徴とする物体識別装置。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のうち、いずれか１項に記載の物体識別装置において、
前記人物検出手段は、時系列上で、前記繊維判定手段によって前記計測対象物に繊維素材が含まれているものと判定された後に、前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、当該計測対象物が着衣人物である旨を検出することを特徴とする物体識別装置。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項１０のうち、いずれか１項に記載の物体識別装置において、
前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の送信内容を設定し、前記皮膚の厚さの判定に関する再計測を行わせる第２の再計測手段を備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の物体識別装置において、
前記第２の再計測手段は、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の周波数帯域を高周波数帯域化するように、及び／又は、前記電磁波送信手段から送信される電磁波のスポット径を小さくするように、前記電磁波送信手段を制御することを特徴とする物体識別装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のうち、いずれか１項に記載の物体識別装置において、
前記物体判別手段によって前記計測対象物が前記吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、前記電磁波受信手段によって受信した受信信号の検出領域の終端を判定し、その終端に基づいて、前記電磁波送信手段の動作を終了させる終端判定手段を備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のうち、いずれか１項に記載の物体識別装置において、
天候が雨天又は霧である場合に、既知の雨天時又は霧時における電磁波の減衰特性に基づいて、前記電磁波送信手段から送信される電磁波の送信内容を設定する送信内容設定手段を備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の物体識別装置において、
天候が雨天又は霧である場合に、前記電磁波受信手段によって受信した受信信号について、湿気による波形の雑音レベル悪化を補正する波形補正手段を備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のうち、いずれか１項に記載の物体識別装置において、
前記電磁波送信手段は、地上から前記計測対象物としての人物の身長を含む領域に電磁波を送信可能とするように配設され、当該物体識別装置は、前記電磁波受信手段によって受信された受信信号の波形に基づいて、前記人物の身体部位を検出する身体部位検出手段を備えることを特徴とする物体識別装置。
【請求項１７】
電磁波を計測対象物に対し送信する電磁波送信工程と、
前記電磁波送信工程にて送信されて前記計測対象物によって反射された電磁波を受信する電磁波受信工程と、
前記電磁波受信工程にて受信された受信信号の波形に基づいて、前記計測対象物に電磁波の吸収物が含まれている旨を検出する吸収物検出工程と、
前記電磁波受信工程にて受信した受信信号の波形に基づいて、前記吸収物検出工程にて検出された吸収物を含む前記計測対象物の種類を判別する物体判別工程と
を有することを特徴とする物体識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物を検出して識別する物体識別装置及び物体識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両周囲の物体を検出して識別することを目的として、レーダを用いて計測対象物に電波を照射し、計測対象物からの反射波強度に基づいて、計測対象物についてのレーダ反射断面積を換算し、時間的な反射波強度のばらつきを用いてレーダ反射断面積から歩行者と自動車、その他の物体を識別する技術が提案されている（特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の技術においては、計測対象物のレーダ反射断面積に依存する反射波強度を用いて計測対象物を識別していることから、例えば計測対象物としての歩行者が一部見えている場合やそのレーダ反射断面積が小さい場合には、歩行者を検出することができない。
【０００４】
本発明は上述した実情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、歩行者等の人物が計測対象物であっても確実に計測対象物を検出して識別可能な物体識別装置及び物体識別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、送信した電磁波が計測対象物によって反射され、これを受信すると、受信信号の波形に基づいて、計測対象物に電磁波の吸収物が含まれている旨を検出し、検出した吸収物を含む計測対象物の種類を判別する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電磁波の吸収物を検出することができるため、車両や自転車等の鉄やプラスチックと歩行者等の人物とを適切に分離することができ、人物が計測対象物であっても確実に計測対象物を識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の好適な実施形態としての物体識別装置について具体的に説明する。
【０００８】
［第１実施形態］
［物体識別装置の構成］
本発明の第１の実施形態となる物体識別装置は、歩行者等の人物を確実に検出するために、その皮膚の構造上の特徴と、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚ帯からなるテラヘルツ帯の電磁波（以下、テラヘルツ波という。）のパルス波とを利用する。皮膚は、角質から真皮まで４層の積層構造を有している。これら４層は、それぞれ、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さであるが、これら各層にも、複数の層が存在している。これら複数の層のうち、テラヘルツ波が浸透可能な領域は、３０層以上存在し、各層の厚さは０．０１ｍｍオーダである。
【０００９】
このように、皮膚は、波長０．１ｍｍ相当に対して厚さ０．０１ｍｍ程度という非常に薄い層の重なりによって構成されていることから、皮膚にテラヘルツ波を照射して各層から反射した反射波を重ね合わせると、それぞれの波形は分離検出することができず、合成された波形となる。また、送信するテラヘルツ波の波形は、正の成分が強くなることから、波形合成された結果は、パルス幅が大きく延伸した波形形状となる。さらに、皮膚は水分を多く含むが、電波は水分を通さないことから、テラヘルツ波の反射波によっては、皮膚の背後の血管や臓器は勿論のこと、人物を越えた位置にある物体も検出することができない。
【００１０】
物体識別装置は、このような“微細な皮膚構造の特徴”と“皮膚が水分を所定割合以上含む特徴”との２つの作用を組み合わせることにより、皮膚を効果的に検出することができるものである。テラヘルツ波の発生及び送受信系は、テラヘルツ波帯に相当する単パルスを送信する原理であるテラヘルツ波時間分光法（ＴＨｚ−ＴＳＤ）を用いる。
【００１１】
具体的には、物体識別装置は、図１に示すように、電磁波を発生する電磁波送信手段としての電磁波発生器１０１と、この電磁波発生器１０１によって発生された電磁波を計測対象物ＯＢに対して送信する電磁波送信手段としての送信器１０２と、計測対象物ＯＢによって反射した電磁波を受信する電磁波受信手段としての受信器１０３と、電磁波発生器１０１によって発生された電磁波を遅延させる遅延器１０４と、受信器１０３によって受信した受信信号の波形を観測する波形観測部１０５と、この波形観測部１０５によって観測された受信信号としての反射波形のパルス幅が延伸している旨を検出するパルス幅延伸検出部１０６と、計測対象物ＯＢに電磁波の吸収物が含まれている旨を検出する吸収物検出手段としての吸収物検出部１０７と、この吸収物検出部１０７によって検出された吸収物が皮膚であるか否かを判別する物体判別手段としての皮膚判別部１０８とを備える。
【００１２】
電磁波発生器１０１は、所定のフェムト秒パルス光源から、所定波長且つ所定パルス幅の電磁波パルス光を発生する。具体的には、電磁波発生器１０１は、波長が１０５０ｎｍ、パルス幅が３００ｆｓｅｃのフェムト秒パルス光を一定周期で発生する。この電磁波発生器１０１によって発生されたパルス光は、図示しないハーフミラーによって２分割され、その一方が、送信用励起光として送信器１０２に供給され、他方が、受信用同期検波用光として、遅延器１０４を介して受信器１０３に供給される。
【００１３】
送信器１０２は、電磁波発生器１０１によって発生された送信用励起光としてのフェムト秒パルス光をテラヘルツ波パルス光として計測対象物ＯＢに対して送信する。具体的には、送信器１０２は、キャリア寿命が３００ｆｓｅｃ程度の低温成長ＧａＡｓからなる半導体基板を用いて構成され、電磁波発生器１０１から送信用励起光として供給されたフェムト秒パルス光が、キャリア寿命がテラヘルツ波帯の時間と同等の３ｐｓｅｃ程度となるように基板を設計し、送信用励起光の時間微分と、直流電圧又は１０ｋＨｚ程度の交流電圧からなる印加電圧とに基づいて、テラヘルツ波パルス光を発生させる。物体識別装置は、送信器１０２を介してテラヘルツ波モノパルス光を出力することができるため、テラヘルツ波の波長と同等の約１００μｍという非常に高精度な距離分解能で距離測定を行うことができる。この送信器１０２によって送信されたテラヘルツ波パルス光は、計測対象物ＯＢへと到達する。
【００１４】
受信器１０３は、送信器１０２から送信されて計測対象物ＯＢによって反射した電磁波を、同期検波によって受信する。ここで、同期検波の原理について説明する。フェムト秒パルス光のパルス幅が例えば３００ｆｓｅｃであるとき、タイムゲートは３００ｆｓｅｃよりも短い時間（例えば３０ｆｓｅｃ程度の分解能）で同期検波をすることができる。テラヘルツ波パルス光は、１０００ｆｓｅｃであることから、後述する遅延器１０４によってタイムゲートを少しずつ遅延させてサンプリングすることにより、テラヘルツ波パルス光の波形を観測することができる。このような同期検波を実現するために、受信器１０３は、具体的にはキャリア寿命が３００ｆｓｅｃ程度の低温成長ＧａＡｓからなる半導体基板を用いて構成され、電磁波発生器１００から受信用同期検波用光として供給されたフェムト秒パルス光を用い、計測対象物ＯＢによって反射したテラヘルツ波を検波する。このとき、受信器１０３は、１回の検波で１つの振幅値を検出する。ここで、フェムト秒パルス光のパルス幅は、テラヘルツ波のパルス幅よりも短いことから、一定周期で送出されるフェムト秒パルス光に対して、計測対象物ＯＢの所定領域内で等速直線運動することによる反射テラヘルツ波パルス光の到達時間ｔｒｖの微小時間遅延（光路変化）により、テラヘルツ波パルス光上の振幅値を複数検出し、テラヘルツ波パルス光のパルス形状を取得する。この受信器１０３によって受信されたテラヘルツ波パルス光からなる受信信号は、波形観測部１０５に供給される。
【００１５】
遅延器１０４は、テラヘルツ波の伝播光路長と同期検波用の光路長とを同一にして上述した同期検波を行うために設けられる。すなわち、遅延器１０４は、電磁波発生器１０１によってフェムト秒パルス光を２分割させた地点から、テラヘルツ波が伝播するであろう光路長と同じ光路長を伝播させて受信器１０３に受信用同期検波光を誘導する同期検波用光路を構成するように、電磁波発生器１０１によって発生された受信用同期検波光としてのフェムト秒パルス光を遅延させる。具体的には、遅延器１０４は、微小位置決め機能付き光学遅延用スライダや反射板等から構成される。ここで、遅延器１０４は、パルス光の伝播時間を調整するために、２種類の光学遅延機構を有する。一方の光学遅延機構は、同期検波用光学遅延機能を実現するものであり、電磁波発生器１０１から計測対象物ＯＢまでの距離ｄと同じ距離だけ光学遅延をかける。例えば、この光学遅延機構は、光学遅延用スライダを用いて遅延光路を距離ｄだけ変化させる。また、他方の光学遅延機構は、波形観測用光学遅延機能を実現するものであり、テラヘルツ波パルス光を観測するために、所定の光路遅延を生じさせるようにタイムゲートを走査する。例えば、この光学遅延機構は、上述した３０ｆｓｅｃ程度の分解能を出すために、１ステップあたり１０μｍの光路遅延を生じさせるようにタイムゲートを走査する。変位量の最大値は、必要なパルス波形の取得時間によって定まり、例えば１００ｐｓｅｃ間の波形を観測したい場合には、光速に基づいて３０ｍｍと定める。
【００１６】
波形観測部１０５は、Ａ／Ｄコンバータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びメモリ等から構成され、ＣＰＵによって所定のプログラムを実行することによって実現することができる。波形観測部１０５は、１ステップあたりの光路遅延量と光速とに基づいて、サンプリング点間間隔時間を定め、サンプリング点毎の受信信号のピーク振幅値に基づいて、計測対象物ＯＢから反射して受信器１０３から供給されるテラヘルツ波パルス光の反射波時間波形を観測する。波形観測部１０５は、観測した結果を示す情報を、パルス幅延伸検出部１０６及び吸収物検出部１０７に供給する。
【００１７】
パルス幅延伸検出部１０６は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現される。ここで、波形観測部１０５によって観測された受信信号としての反射波形は、上述したように、皮膚の積層構造に起因して、送信器１０２から送信されたテラヘルツ波パルス光の強い振幅側（例えば正側）にパルスが検出され、負側にはパルスが検出されない。そこで、パルス幅延伸検出部１０６は、波形観測部１０５によって観測された受信信号としての反射波形の振幅値が所定の閾値以上の値を連続して継続している時間を観測し、送信波形と比較して反射波形のパルス幅が、皮膚に関する所定倍率以上延伸している旨を検出する。パルス幅延伸検出部１０６は、パルス幅が延伸している旨を検出した場合には、その旨を示す情報を吸収物検出部１０７及び皮膚判別部１０８に供給する。
【００１８】
吸収物検出部１０７は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、パルス幅延伸検出部１０６によって受信信号としての反射波形のパルス幅が延伸している旨が検出された後に、波形観測部１０５によって観測された受信信号としての反射波形の振幅値が雑音レベルに関する所定の閾値以下の値である時間が所定の検出領域を超えた場合に、水分を所定割合以上含んだ吸収物が計測対象物ＯＢに含まれているものと検出する。吸収物検出部１０７は、吸収物を検出した場合には、その旨を示す情報を皮膚判別部１０８に供給する。
【００１９】
皮膚判別部１０８は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、パルス幅延伸検出部１０６によって受信信号としての反射波形のパルス幅が延伸している旨が検出された後に、吸収物検出部１０７によって計測対象物ＯＢに電磁波の吸収物が含まれている旨が検出された場合に、その吸収物が水分を所定割合以上含んだ皮膚であるものと判別する。皮膚判別部１０８は、判別した結果を示す情報を外部に出力する。
【００２０】
［物体識別装置の動作］
このような各部を備える物体識別装置は、図２に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを検出して識別する。
【００２１】
まず、物体識別装置は、図２に示すように、ステップＳ１において、例えば遅延距離ｄ＿ｏｐｔ＝計測対象物ＯＢまでの距離ｄ−１０００ｍｍとなるように、計測対象物ＯＢまでの距離ｄに基づいて遅延器１０４の同期検波用光学遅延機構を設定し、所定時間毎にサンプリング時間Ｔｓｐｌに関する距離Δｄ＝Ｔｓｐｌ／ｃ（ｃ：光速）だけ変化させるように、図示しないモータを駆動する。続いて、物体識別装置は、ステップＳ２において、電磁波発生器１０１によって電磁波を発生させて送信器１０２に入射し、テラヘルツ波パルス光を計測対象物ＯＢに照射する。
【００２２】
続いて、物体識別装置は、ステップＳ３において、計測対象物ＯＢによって反射されたテラヘルツ波パルス光を受信器１０３によって受信すると、その受信信号を波形観測部１０５に供給する。波形観測部１０５は、受信信号としての反射波形の振幅値を検出する。そして、物体識別装置は、ステップＳ４において、観測した振幅値を波形観測部１０５の図示しないメモリに所定のサンプリング回数まで保存したか否かを判定し、保存していない場合には、ステップＳ５において、ステップＳ３にて検出された振幅値を反射波振幅値としてメモリに保存し、ステップＳ２からの処理を繰り返す。
【００２３】
一方、物体識別装置は、振幅値がメモリに所定のサンプリング回数まで保存されている場合には、ステップＳ６において、反射波形の計測を開始し、ステップＳ７において、パルス幅延伸検出部１０６により、例えば図３に示すように、反射波形を正規化した上で、送信器１０２から送信されたテラヘルツ波パルス光に対して位相反転を生じているパルスを検出し、その振幅値が、例えば雑音レベル×１．１程度の所定値を時間軸上で交差する２つの時刻を、パルス幅Ｐｗとして算出する。そして、物体識別装置は、パルス幅延伸検出部１０６により、例えば送信器１０２から送信されたテラヘルツ波パルス光のパルス幅を基準のパルス幅Ｐｗ＿ｒｅｆとしたとき、そのパルス幅Ｐｗ＿ｒｅｆに対してパルス幅Ｐｗが次式（１）に示すような所定倍率以上であった場合には、ステップＳ８へと処理を移行し、所定倍率以上でなかった場合には、ステップＳ１１へと処理を移行する。なお、パルス幅延伸検出部１０６は、次式（１）による判別に代えて、分光分析等で一般的に用いられる全値半幅（ＦＷＨＭ）値を用いて判別するようにしてもよい。
【００２４】
Ｐｗ／Ｐｗ＿ｒｅｆ＞２    …（１）
ここで、物体識別装置は、パルス幅Ｐｗ＿ｒｅｆに対してパルス幅Ｐｗが所定倍率以上でなかった場合には、ステップＳ１１において、出力情報にしたがって、吸収物が皮膚以外の計測対象物ＯＢであるものと皮膚判別部１０８によって判定し、一連の処理を終了する。一方、物体識別装置は、パルス幅Ｐｗ＿ｒｅｆに対してパルス幅Ｐｗが所定倍率以上であった場合には、ステップＳ８において、出力情報にしたがって、吸収物が皮膚である可能性ありと皮膚判別部１０８によって判定する。そして、物体識別装置は、ステップＳ９において、ステップＳ６及びステップＳ７におけるパルス幅延伸検出部１０６の処理にて、パルス幅が延伸している旨が検出された後、吸収物検出部１０７により、時間軸上で例えば雑音レベル×１．１程度の所定値以下の振幅値であってメモリに記憶されている振幅値が推移したか否かを判定する。
【００２５】
物体識別装置は、振幅値が推移していない場合には、ステップＳ１１において、出力情報にしたがって、吸収物が皮膚以外の計測対象物ＯＢであるものと皮膚判別部１０８によって判定し、一連の処理を終了する。一方、物体識別装置は、振幅値が推移している場合には、吸収物を検出した旨を示す情報を吸収物検出部１０７から皮膚判別部１０８に出力し、ステップＳ１０において、皮膚判別部１０８により、ステップＳ８にて判定したパルス幅延伸による皮膚可能性ありとの結果を示す情報と、吸収物検出部１０７による吸収物検出を示す情報とに基づいて、吸収物が皮膚である計測対象物ＯＢであるものと判定し、一連の処理を終了する。
【００２６】
物体識別装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを確実に検出し、その計測対象物ＯＢが歩行者等の皮膚を含む人物であるか否かを高精度に識別することができる。
【００２７】
以上詳細に説明したように、本発明の第１の実施形態となる物体識別装置においては、電磁波発生器１０１及び送信器１０２を用いて送信されて計測対象物ＯＢによって反射した電磁波を受信器１０３によって受信すると、その受信信号の波形に基づいて、計測対象物ＯＢに電磁波の吸収物が含まれている旨を吸収物検出部１０７によって検出し、検出した吸収物を含む計測対象物ＯＢの種類を皮膚判別部１０８によって判別する。これにより、この物体識別装置においては、電磁波の吸収物を検出することができるため、車両や自転車等の鉄やプラスチックと、歩行者等の人物とを適切に分離することができ、人物が計測対象物ＯＢであっても確実に当該計測対象物ＯＢを識別することができる。
【００２８】
また、この物体識別装置においては、受信器１０３によって受信した受信信号の波形に基づいて、計測対象物ＯＢに水分を所定割合以上含んだ吸収物が含まれている旨を吸収物検出部１０７によって検出することにより、より高精度に計測対象物ＯＢとしての人物を検出して識別することができる。
【００２９】
さらに、この物体識別装置においては、電磁波発生器１０１及び送信器１０２を用いてパルス状の電磁波を送信し、受信器１０３によって受信した受信信号が、送信された電磁波の波形のピーク振幅値に基づいてパルス波形変化した旨を吸収物検出部１０７によって検出し、その検出結果に基づいて、計測対象物ＯＢに吸収物が含まれている旨を皮膚判別部１０８によって検出することにより、送信された電磁波の強い振幅側にパルスが検出され、負側にはパルスが検出されなくなる。したがって、この物体識別装置においては、かかる受信信号の波形を観測することにより、高精度に計測対象物ＯＢに含まれる吸収物を検出することができる。
【００３０】
さらにまた、この物体識別装置においては、受信器１０３によって受信した受信信号の振幅値が、雑音レベルに関する所定の閾値以下の値である時間が所定の検出領域を超えた場合に、計測対象物ＯＢに吸収物が含まれている旨を吸収物検出部１０７によって検出することにより、正側のパルスを検出した後に負側のパルスが検出されないことを利用して、高精度に水分による吸収がある旨を検出することができる。
【００３１】
また、この物体識別装置においては、吸収物検出部１０７の検出結果に基づいて、計測対象物ＯＢが吸収物として皮膚を含むものであると皮膚判別部１０８によって判別することにより、高精度に皮膚の存否を判別することができる。
【００３２】
さらに、この物体識別装置においては、パルス幅延伸検出部１０６により、受信器１０３によって受信した受信信号の波形に基づいて、計測対象物ＯＢが積層構造を有する旨を検出し、パルス幅延伸検出部１０６によって計測対象物ＯＢが積層構造を有する旨が検出された場合に、吸収物検出部１０７の検出結果に基づいて、計測対象物ＯＢが吸収物として皮膚を含むものであると皮膚判別部１０８によって判別することにより、皮膚の微細な積層構造とともに水分の存在を検出することができ、高精度に皮膚の存否を判別することができる。
【００３３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３４】
本実施形態は、第１実施形態として示した物体識別装置を改良し、被服を加味した計測対象物の識別を行うものである。したがって、本実施形態においては、第１実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００３５】
［物体識別装置の構成］
通常の生活環境において、計測対象物ＯＢとしての人物は、被服をまとっている。そのため、物体識別装置においては、被服を加味した計測対象物ＯＢの識別を行うのが望ましい。具体的には、物体識別装置においては、被服と皮膚とをともに検出した場合には、その計測対象物ＯＢが人物であるとの判定を高精度に行うことができる。なお、物体識別装置においては、皮膚のみを検出した場合であっても、他の動物や人工物の皮膚には微細な積層構造と水分とを含むものが存在しないことから、その計測対象物ＯＢが人物であるものと判定すればよい。一方、物体識別装置においては、被服のみを検出した場合には、計測対象物ＯＢが洗濯物や繊維素材を用いて作製された道路上の看板等である場合が存在するため、注意深く判定を行う必要がある。すなわち、被服等の繊維素材は、低い周波数帯域では電磁波を透過する特性を有することから、物体識別装置においては、高周波成分をカットオフし、より繊維素材を多く透過させることにより、皮膚を検出しやすくするようにする。また、物体識別装置においては、被服しか検出することができなかった場合には、計測対象物ＯＢが人物であるか否かが疑わしいものとして判定不能とし、着衣部分を検出したものとして処理を行うようにする。
【００３６】
本発明の第２の実施形態となる物体識別装置は、このような処理方針に基づいて、計測対象物ＯＢを検出して識別する。具体的には、物体識別装置は、図４に示すように、上述した送信器１０２、受信器１０３、遅延器１０４、波形観測部１０５、パルス幅延伸検出部１０６、吸収物検出部１０７、及び皮膚判別部１０８の他に、電磁波を発生する電磁波送信手段としての電磁波発生器２０１と、計測対象物ＯＢが被服をまとっているか否かを判定する被服判定部２０９と、計測対象物ＯＢが被服をまとった人物である旨を検出する人物検出部２１０と、皮膚観測用に再送信する電磁波の周波数帯域と振幅値とを設定する皮膚観測用送信補正部２１１とを備える。すなわち、物体識別装置は、第１実施形態として示した物体識別装置における電磁波発生器１０１に代えて電磁波発生器２０１を備えるとともに、新たに被服判定部２０９、人物検出部２１０、及び皮膚観測用送信補正部２１１を追加した構成とされる。
【００３７】
電磁波発生器２０１は、電磁波発生器１０１と同様に、所定のフェムト秒パルス光源から、所定波長且つ所定パルス幅のフェムト秒パルス光を発生し、送信器１０２及び遅延器１０４に供給する。また、電磁波発生器２０１は、被服を透過して皮膚を観測できるように皮膚観測用送信補正部２１１から指示された周波数帯域及び振幅値のフェムト秒パルス光を発生し、送信器１０２に供給する。
【００３８】
被服判定部２０９は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、波形観測部１０５によって観測された受信信号としての反射波形に基づいて、計測対象物ＯＢが被服をまとっているか否かを判定する。具体的には、被服判定部２０９は、パルス波の波形特徴が、第１のパルス波を観測した後に正負に大きく振動する波形を有している場合に、計測対象物ＯＢが被服をまとっているものと判定する。被服判定部２０９は、判定した結果を示す情報を人物検出部２１０に供給する。
【００３９】
人物検出部２１０は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、時系列上で、被服検出部２０９によって計測対象物ＯＢが被服をまとっているものと判定した後に、皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢに皮膚が含まれる旨が検出された場合に、当該計測対象物ＯＢが被服をまとった人物である旨を検出する。また、人物検出部２１０は、被服検出部２０９によって計測対象物ＯＢが被服をまとっているものと判定され、且つ、皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢに皮膚が含まれる旨が検出されなかった場合には、皮膚に関する再計測を行うために、電磁波発生器１０１から電磁波を再送信させるための再送信指示信号を皮膚観測用送信補正部２１１に供給する。
【００４０】
皮膚観測用送信補正部２１１は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、人物検出部２１０から供給された再送信指示信号に基づいて、被服を透過して皮膚を観測できる再送信用の電磁波の周波数帯域と振幅値とを設定し、送信制御信号を電磁波発生器１０１に供給する。
【００４１】
［物体識別装置の動作］
このような各部を備える物体識別装置は、図５に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを検出して識別する。
【００４２】
まず、物体識別装置は、図５に示すように、ステップＳ２１において、図２中ステップＳ１乃至ステップＳ５と同様の処理を行うと、ステップＳ２２において、波形観測部１０５による反射波形の取得完了に基づいて、反射波形の計測を開始する。続いて、物体識別装置は、ステップＳ２３において、被服判定部２０９により、反射波形の全領域について被服素材を検出したか否かを判定する。ここで、被服判定部２０９は、被服素材を検出した場合には、ステップＳ２４において、被服を検出した旨を示す被服検出信号とアドレスとを人物検出部２１０に供給し、ステップＳ２６へと処理を移行する。また、被服判定部２０９は、被服素材を検出していない場合には、ステップＳ２５において、被服を検出しなかった旨を示す被服非検出信号を人物検出部２１０に供給し、ステップＳ２６へと処理を移行する。
【００４３】
続いて、物体識別装置は、ステップＳ２６において、図２中ステップＳ７乃至ステップＳ１１と同様の処理を行った結果、ステップＳ２７において、皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢに皮膚が含まれる旨が検出されたか否かを人物検出部２１０によって判定する。物体識別装置は、計測対象物ＯＢに皮膚が含まれる旨が検出された場合には、ステップＳ２８において、被服判定部２０９によって計測対象物ＯＢが被服をまとっている旨が検出されたか否かを人物検出部２１０によって判定する。ここで、物体識別装置は、計測対象物ＯＢが被服をまとっている旨が検出された場合には、ステップＳ２９において、人物検出部２１０により、計測対象物ＯＢが被服をまとった人物である旨を示す人物着衣部分検出信号を出力し、一連の処理を終了する。一方、物体識別装置は、計測対象物ＯＢが被服をまとっている旨が検出されなかった場合には、ステップＳ３０において、人物検出部２１０により、着衣の有無は不明ではあるが計測対象物ＯＢが人物である旨を示す人物検出信号を出力し、一連の処理を終了する。
【００４４】
また物体識別装置は、ステップＳ２７において、計測対象物ＯＢに皮膚が含まれる旨が検出されなかった場合には、ステップＳ３１において、被服判定部２０９によって計測対象物ＯＢが被服をまとっている旨が検出されたか否かを人物検出部２１０によって判定する。ここで、物体識別装置は、計測対象物ＯＢが被服をまとっている旨が検出された場合には、ステップＳ３２において、再送信指示信号を人物検出部２１０から皮膚観測用送信補正部２１１に供給する。これに応じて、皮膚観測用送信補正部２１１は、例えば０．３ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ帯域といった既知の送信周波数帯域に基づいて、０．３ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ帯域といった被服を透過して皮膚を観測できる低周波数帯域を用いたパルス光を発生するように電磁波発生器１０１を制御し、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。なお、物体識別装置は、前回送信したパルス光が既に低周波数帯域を用いている場合には、計測対象物ＯＢに着衣部分が検出された旨を示す着衣部分検出信号を人物検出部２１０によって出力し、一連の処理を終了する。一方、物体識別装置は、計測対象物ＯＢが被服をまとっている旨が検出されなかった場合には、ステップＳ３３において、人物検出部２１０により、計測対象物ＯＢが人物ではない旨を示す人物非検出信号を出力し、一連の処理を終了する。
【００４５】
物体識別装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを確実に検出し、その計測対象物ＯＢが、被服をまとった人物である旨、着衣の有無は不明ではあるが人物である旨、人物であるか否かは不明ではあるが着衣部分を含む旨、及び、人物ではない旨の別を高精度に識別することができる。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本発明の第２の実施形態となる物体識別装置においては、計測対象物ＯＢが繊維素材を含むか否かを被服判定部２０９によって判定し、計測対象物ＯＢに繊維素材が含まれているものと判定され、且つ、皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢが吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、当該計測対象物ＯＢが着衣人物である旨を人物検出部２１０によって検出する。このように、この物体識別装置においては、被服の存在の判定と皮膚の存在の判定とを同時に行うことから、着衣人物を高精度に検出することができる。
【００４７】
また、この物体識別装置においては、被服判定部２０９によって計測対象物ＯＢに繊維素材が含まれているものと判定され、且つ、皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢが吸収物として皮膚を含むものであると判別されなかった場合に、送信器１０２から送信される電磁波の周波数帯域と振幅値とを皮膚観測用送信補正部２１１によって設定し、皮膚に関する再計測を行うことにより、異なる条件で皮膚の存否を確実に判別することができる。
【００４８】
さらに、この物体識別装置においては、送信器１０２から送信される電磁波の周波数帯域を低周波数帯域化するように、皮膚観測用送信補正部２１１によって電磁波発生器２０１を制御することにより、効率的に被服を電磁波に透過させることができ、高精度に皮膚の存否を判別することができる。
【００４９】
さらにまた、この物体識別装置においては、時系列上で、被服判定部２０９によって計測対象物ＯＢに繊維素材が含まれているものと判定された後に、皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢが吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、当該計測対象物ＯＢが着衣人物である旨を人物検出部２１０によって検出することにより、確実に人物を検出することができる。
【００５０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００５１】
本実施形態は、第２実施形態として示した物体識別装置を改良し、計測対象物としての人物の身長や歩行状態をも識別可能としたものである。したがって、本実施形態においては、第２実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００５２】
［物体識別装置の構成］
本発明の第３の実施形態となる物体識別装置は、図６に示すように、第２実施形態として示した３つの物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌを、地上から計測対象物ＯＢとしての人物の身長を含む領域にテラヘルツ波パルス光を送信可能とするように、異なる車高位置に配設して構成される。具体的には、物体識別装置は、図７に示すように、３つの物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌと、計測対象物ＯＢとしての人物の歩行状態を検出する２つの歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌと、計測対象物ＯＢとしての人物の身体部位を検出する路上歩行者部位検出部３０３と、車両信号に基づいて物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌからのテラヘルツ波パルス光の送信指示内容を設定する送信指示設定部３０４とを備える。
【００５３】
物体識別装置３０１Ｈは、身長１．６ｍ以上の歩行者の頭部を検出可能とするように、例えば地上から１．６ｍ程度の車両の上端部付近に配設され、車両進行方向と水平にテラヘルツ波パルス光の送信方向が設定される。物体識別装置３０１Ｈは、送信指示設定部３０４の指示に基づいて、第２実施形態にて説明したような計測対象物ＯＢの人物検出を行い、人物を検出した旨を示す検出信号を路上歩行者部位検出部３０３に供給する。物体識別装置においては、この物体識別装置３０１Ｈによって身長１．６ｍ以上の歩行者の頭部を検出することより、当該歩行者の身長を分類することができる。
【００５４】
物体識別装置３０１Ｍは、例えば地上から１．０ｍ程度の車両の高さ方向中央付近に配設され、車両進行方向と水平にテラヘルツ波パルス光の送信方向が設定される。物体識別装置３０１Ｍは、送信指示設定部３０４の指示に基づいて、第２実施形態にて説明したような計測対象物ＯＢの人物検出を行い、人物を検出した旨を示す検出信号を歩行検出部３０２Ｍに供給する。
【００５５】
物体識別装置３０１Ｌは、例えば地上から０．５ｍ程度の車両のバンパー付近に配設され、車両進行方向と水平にテラヘルツ波パルス光の送信方向が設定される。物体識別装置３０１Ｌは、送信指示設定部３０４の指示に基づいて、第２実施形態にて説明したような計測対象物ＯＢの人物検出を行い、人物を検出した旨を示す検出信号を歩行検出部３０２Ｌに供給する。
【００５６】
なお、これら３つの物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌは、それぞれ、第２実施形態にて説明した構成に加え、送信指示設定部３０４の指示に基づいて、仰角方向に可変なモータや回転治具等からなる機構を用いて、車両の揺動による影響を防止する揺動防止機構を有する。また、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌは、それぞれ、送信指示設定部３０４によって設定された探索領域情報に基づいて方位角方向に可変なモータや回転治具等からなる機構を用いて、テラヘルツ波パルス光を任意方向に送信するように当該装置全体を走査する走査機構を有する。
【００５７】
歩行検出部３０２Ｍは、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、物体識別装置３０１Ｍによって計測対象物ＯＢとしての人物が検出されると、歩行時の手の往復運動に関する所定時間内（例えば１秒）における皮膚及び被服の検出回数と周期性とに基づいて、当該人物の歩行状態を検出する。具体的には、歩行検出部３０２Ｍは、物体識別装置３０１Ｍから供給された情報を、腕振り動作等の歩行動作に関する所定時間だけ積分し、人物の歩行状態を検出する。歩行検出部３０２Ｍは、人物の動きの変化を含む歩行検出信号を、物体識別装置３０１Ｍの種別を示す種別判定信号とともに路上歩行者部位検出部３０３に供給する。
【００５８】
歩行検出部３０２Ｌは、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、物体識別装置３０１Ｌによって計測対象物ＯＢとしての人物が検出されると、歩行時の足の往復運動に関する所定時間内（例えば１秒）における皮膚及び被服の検出回数と周期性とに基づいて、当該人物の歩行状態を検出する。具体的には、歩行検出部３０２Ｌは、物体識別装置３０１Ｌから供給された情報を、足の繰り出し動作等の歩行動作に関する所定時間だけ積分し、人物の歩行状態を検出する。歩行検出部３０２Ｌは、人物の動きの変化を含む歩行検出信号を、物体識別装置３０１Ｌの種別を示す種別判定信号とともに路上歩行者部位検出部３０３に供給する。
【００５９】
路上歩行者部位検出部３０３は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、物体識別装置３０１Ｈから供給された検出信号と、歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌのそれぞれから供給された歩行検出信号及び種別判定信号とに基づいて、計測対象物ＯＢとしての人物の身体部位を検出する。具体的には、路上歩行者部位検出部３０３は、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれによる皮膚及び被服の検出結果と、歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌのそれぞれによる人物の動きの変化の検出結果とに基づいて、例えば図８に示すような状態遷移表を参照し、計測対象物ＯＢとしての人物の身体部位を検出し、その身長及び歩行状態を判定する。例えば、路上歩行者部位検出部３０３は、物体識別装置３０１Ｈによって皮膚が検出された場合には、計測対象物ＯＢとしての人物の胴体の上部や顔部が検出されたものと判定し、物体識別装置３０１Ｌによって皮膚が検出された場合には、足部が検出されたものと判定する。
【００６０】
送信指示設定部３０４は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、車両信号に基づいて、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌからのテラヘルツ波パルス光の送信指示内容を設定する。具体的には、送信指示設定部３０４は、車両信号から、車両の揺動に関する揺動情報と、例えば運転者の注視方向以外の領域や交差点の進行方向等の車両の外界及び内界認識結果等を含む注意領域情報とを取得する。そして、送信指示設定部３０４は、車両のピッチングやヨーイング等の揺動の影響を防止するために、取得した揺動情報に基づいて、ピッチング成分やヨーイング成分を補正するための揺動補正信号を生成し、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれの揺動防止機構を制御する。また、送信指示設定部３０４は、取得した注意領域情報に基づいて、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌが混信しないようなタイミング制御信号を生成し、当該物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれの走査機構を制御する。さらに、送信指示設定部３０４は、車速に応じて、所定距離や所定角度の領域内の計測対象物ＯＢを探索するための探索領域情報を設定し、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれの走査機構を制御する。
【００６１】
［物体識別装置の動作］
このような各部を備える物体識別装置は、図９に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを検出して識別する。
【００６２】
まず、物体識別装置は、図９に示すように、ステップＳ４１において、送信指示設定部３０４により、車両信号から取得した揺動情報に基づいて揺動補正値を算出し、揺動補正信号を生成する。また、物体識別装置は、ステップＳ４２において、送信指示設定部３０４により、車両信号から取得した注意領域情報に基づいて、距離や方位に関する探索領域情報を算出する。
【００６３】
続いて、物体識別装置は、ステップＳ４３において、送信指示設定部３０４から物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれに制御信号を供給すると、ステップＳ４４において、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれによってテラヘルツ波パルス光を送信してその反射波形を観測し、歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌにより、物体識別装置３０１Ｍ，３０１Ｌから供給された情報に基づいて計測対象物ＯＢとしての人物の歩行状態を検出し、歩行検出信号と種別判定信号とを路上歩行者部位検出部３０３に供給する。また、物体識別装置３０１Ｈは、検出信号を路上歩行者部位検出部３０３に供給する。そして、物体識別装置は、ステップＳ４５において、路上歩行者部位検出部３０３により、先に図８に示したような状態遷移表に基づいて、計測対象物ＯＢとしての人物の身長と歩行状態とを判定し、一連の処理を終了する。
【００６４】
物体識別装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢとしての人物を確実に検出し、その人物の身長や歩行状態を高精度に判定することができる。特に、物体識別装置は、人物の身体部位を判定することにより、例えば物陰から人物の一部分のみが見えている状態であっても、その人物の身長を高精度に判定することができる。したがって、物体識別装置は、衝突が不可避とされた時点で人物を発見した場合には、当該人物の顔部さえ計測できれば、その人物の身長を判定することができる。さらに、物体識別装置は、いわゆるTime of Flight方式による測距を行うことも可能であることから、高精度に衝突時刻を推定することができる。そのため、物体識別装置は、歩行者用跳ね上げフードの開閉量や開閉タイミングを精度よく制御することが可能となり、死亡事故の原因になりやすい頭部の損傷度合いの大幅な低減化を期待することができる。
【００６５】
なお、物体識別装置においては、設置位置を異ならせた複数の物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌを設ける代わりに、１つの物体識別装置３０１から送信されるテラヘルツ波パルス光を仰角及び方位角方向に走査させるようにしてもよく、これにより、省スペース化を図ることができる。また、物体識別装置においては、車両のみならず屋外のセキュリティ装置等に設置することにより、設置場所の向きや動きに依存することがなくなり、高速且つ高精度な検出率を必要とする用途に適用するようにしてもよい。
【００６６】
以上詳細に説明したように、本発明の第３の実施形態となる物体識別装置においては、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌを異なる位置に配設する等により、地上から計測対象物ＯＢとしての人物の身長を含む領域に電磁波を送信可能とするように送信器１０２を配設し、受信器１０３によって受信した受信信号の波形に基づいて、計測対象物ＯＢとしての人物の身体部位を路上歩行者部位検出部３０３によって検出する。これにより、この物体識別装置においては、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれによって皮膚を検出するのに応じて、計測対象物ＯＢとしての人物の身長を高精度に分類することができる。
【００６７】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【００６８】
本実施形態は、第３実施形態として示した物体識別装置を改良し、頭部の検出精度を高めたものである。したがって本実施形態においては、第３実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００６９】
［物体識別装置の構成］
本発明の第４の実施形態となる物体識別装置は、顔部の皮膚厚さが胴体部等の皮膚厚さの平均値の半分程度であることを利用し、送信するテラヘルツ波パルス光のパルス幅をより狭めることによって奥行き測距精度を高め、身体部位による皮膚の積層厚さの差異を検出する。具体的には、物体識別装置は、図１０に示すように、上述した物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌ、及び歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌの他に、計測対象物ＯＢとしての人物の身体部位を検出する路上歩行者部位検出部４０３と、車両信号に基づいて物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌからのテラヘルツ波パルス光の送信指示内容を設定する送信指示設定部４０４と、計測対象物ＯＢとしての人物の顔部を判定する２つの顔部判定部４０５Ｈ，４０５Ｍとを備える。すなわち、物体識別装置は、第３実施形態として示した物体識別装置における路上歩行者部位検出部３０３に代えて路上歩行者部位検出部４０３を備え、送信指示設定部３０４に代えて送信指示設定部４０４を備えるとともに、新たに顔部判定部４０５Ｈ，４０５Ｍを追加した構成とされる。
【００７０】
顔部判定部４０５Ｈは、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、物体識別装置３０１Ｈによって計測対象物ＯＢとしての人物の皮膚が検出された場合に、皮膚の厚さを計測するために、顔部指示信号を送信指示設定部４０４に供給する。また、皮膚厚さが厚い腹部等の胴体部によって反射した受信信号としての反射波形のパルス幅Ｐｗは、例えば図１１に示すように、皮膚厚さが半分程度と薄い顔部によって反射した反射波形のパルス幅よりも延伸したものとなる。そこで、顔部判定部４０５Ｈは、送信指示設定部４０４によって指示された所定のパルス幅条件でテラヘルツ波パルス光を送信して計測された反射波形のパルス幅の差異に基づいて、物体識別装置３０１Ｈにおける波形観測部１０５によって観測されたパルス幅の比較を行い、皮膚厚さ分類に基づく顔部判定を行う。具体的には、顔部判定部４０５Ｈは、パルス幅が１．５倍以上の差異を有する旨を検出したときに、顔部であるか胴体部であるかを判定する。顔部判定部４０５Ｈは、顔部であるものと判定した場合には、顔部検出信号を路上歩行者部位検出部４０３に供給する。
【００７１】
顔部判定部４０５Ｍは、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、物体識別装置３０１Ｍによって計測対象物ＯＢとしての人物の皮膚が検出された場合に、皮膚の厚さを計測するために、顔部指示信号を送信指示設定部４０４に供給する。また、顔部判定部４０５Ｍは、送信指示設定部４０４によって指示された所定のパルス幅条件でテラヘルツ波パルス光を送信して計測された反射波形のパルス幅の差異に基づいて、物体識別装置３０１Ｍにおける波形観測部１０５によって観測されたパルス幅の比較を行い、皮膚厚さ分類に基づく顔部判定を行う。顔部判定部４０５Ｍは、顔部であるものと判定した場合には、顔部検出信号を路上歩行者部位検出部４０３に供給する。
【００７２】
路上歩行者部位検出部４０３は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれによる皮膚及び被服の検出結果と、顔部判定部４０５Ｈ，４０５Ｍによる顔部の判定結果と、歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌのそれぞれによる人物の動きの変化の検出結果とに基づいて、例えば図１２に示すような状態遷移表を参照し、計測対象物ＯＢとしての人物の身体部位を検出し、その身長及び歩行状態を判定する。
【００７３】
送信指示設定部４０４は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、送信指示設定部３０４と同様に、車両信号に基づいて、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌからのテラヘルツ波パルス光の送信指示内容を設定する。このとき、送信指示設定部４０４は、皮膚厚さを計測するために、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍから送信されるテラヘルツ波パルス光のスポット径と周波数帯域とを送信指示内容に含める。すなわち、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍにおける送信器１０２は、それぞれ、所定のズーム可変機構を用いて、送信するテラヘルツ波パルス光のスポット径と計測対象物ＯＢまでの距離とに応じてレンズ位置を調節し、計測対象物ＯＢに集光する機能を有する。そして、送信指示設定部４０４は、顔部判定部４０５Ｈ，４０５Ｍのそれぞれから供給された顔部指示信号に基づいて、例えば０．１ｍｍ径程度の小スポット径としたり、３ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ帯程度に高周波数化したりしてテラヘルツ波パルス光を送信するように、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍのそれぞれのビーム可変機構を制御する。
【００７４】
［物体識別装置の動作］
このような各部を備える物体識別装置は、図１３に示すような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを検出して識別する。
【００７５】
まず、物体識別装置は、図１３に示すように、ステップＳ５１において、送信指示設定部４０４により、車両信号から取得した揺動情報に基づいて揺動補正値を算出し、揺動補正信号を生成するとともに、ステップＳ５２において、車両信号から取得した注意領域情報に基づいて、距離や方位に関する探索領域情報を算出する。続いて、物体識別装置は、ステップＳ５３において、送信指示設定部４０４から物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれに制御信号を供給すると、ステップＳ５４において、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれによってテラヘルツ波パルス光を送信してその反射波形を観測し、歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌにより、物体識別装置３０１Ｍ，３０１Ｌから供給された情報に基づいて計測対象物ＯＢとしての人物の歩行状態を検出し、歩行検出信号と種別判定信号とを路上歩行者部位検出部４０３に供給する。また、物体識別装置３０１Ｈは、検出信号を路上歩行者部位検出部４０３に供給する。
【００７６】
そして、物体識別装置は、ステップＳ５５において、顔部判定部４０５Ｈ，４０５Ｍにより、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍの出力について皮膚を検出しなかった場合には、ステップＳ５８へと処理を移行し、路上歩行者部位検出部４０３により、先に図１２に示したような状態遷移表に基づいて、計測対象物ＯＢとしての人物の身長と歩行状態とを判定し、一連の処理を終了する。また、物体識別装置は、顔部判定部４０５Ｈ，４０５Ｍにより、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍの出力について皮膚を検出した場合には、ステップＳ５６において、送信指示設定部４０４により、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍから送信されるテラヘルツ波パルス光について、顔部の皮膚厚さに関するスポット径及び／又は周波数帯域を送信指示内容に含めるように変更した制御信号を生成し、その制御信号を物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍのそれぞれに供給する。これに応じて、物体識別装置は、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌのそれぞれによってテラヘルツ波パルス光を再送信してその反射波形を観測し、ステップＳ５４と同様に、歩行検出部３０２Ｍ，３０２Ｌにより、物体識別装置３０１Ｍ，３０１Ｌから供給された情報に基づいて計測対象物ＯＢとしての人物の歩行状態を検出し、歩行検出信号と種別判定信号とを路上歩行者部位検出部４０３に供給するとともに、物体識別装置３０１Ｈから検出信号を路上歩行者部位検出部４０３に供給する。
【００７７】
続いて、物体識別装置は、ステップＳ５７において、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍによって反射波形を取得した後、顔部判定部４０５Ｈ，４０５Ｍによって顔部判定を行い、顔部検出信号を路上歩行者部位検出部４０３に供給する。そして、物体識別装置は、ステップＳ５８において、路上歩行者部位検出部４０３により、先に図１２に示したような状態遷移表に基づいて、計測対象物ＯＢとしての人物の身長と歩行状態とを判定し、一連の処理を終了する。
【００７８】
物体識別装置は、このような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢとしての人物を確実に検出し、その人物の身長や歩行状態を高精度に判定することができる。特に、物体識別装置は、人物の顔部を判定することにより、より高精度に頭部を検出することができる。また、物体識別装置は、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍを複数の位置に設置して計測対象物ＯＢとしての人物の頭部を検出することができるため、センサ数を増加させることなく、その人物の身長のカテゴリー分けすることができる。
【００７９】
以上詳細に説明したように、本発明の第４の実施形態となる物体識別装置においては、物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍにおける皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢが吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、送信器１０２から送信される電磁波の送信内容を送信指示設定部４０４によって設定し、皮膚の厚さの判定に関する再計測を行う。このように、この物体識別装置においては、電磁波の送信方法を変更して皮膚厚さの差異を検出することから、高精度に皮膚を検出することができる。
【００８０】
またこの物体識別装置においては、送信器１０２から送信される電磁波の周波数帯域を高周波数帯域化するように、及び／又は、送信器１０２から送信される電磁波のスポット径を小さくするように、送信指示設定部４０４によって物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍにおける電磁波発生器２０１を制御することにより、皮膚厚さの差異による人物の身体部位の分類を高精度に行うことができる。
【００８１】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
【００８２】
本実施形態は、第２実施形態及び第４実施形態として示した物体識別装置を改良し、天候の影響を加味して計測対象物を識別するようにしたものである。したがって、本実施形態においては、第２実施形態及び第４実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００８３】
［物体識別装置の構成及び動作］
テラヘルツ波は、他の波長域と比べ、水蒸気に対する影響を強く受ける。そこで、物体識別装置においては、周波数帯域のうち、水蒸気に強く吸収される帯域については、雨量等に応じて比較的影響の少ない周波数帯域に狭め、反射波形の強度を高めるのが望ましい。また、テラヘルツ波の水蒸気スペクトラムは、狭帯域な吸収線がみられる。そのため、物体識別装置においては、周波数解析を行ってスペクトラム線を埋めることより、水蒸気によってパルス波が乱れる現象を抑制することができる。さらに、物体識別装置においては、皮膚検出において正パルスのみを効率よく検出することが求められることから、Ｓ／Ｎを高める工夫を行うことにより、悪天候時でも効率よく計測対象物ＯＢを検出することが可能となる。
【００８４】
本発明の第５の実施形態となる物体識別装置は、このような処理方針に基づいて、計測対象物ＯＢを検出して識別する。なお、この物体識別装置は、第４実施形態にて説明した物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌに適用されるものである。具体的には、物体識別装置は、図１４に示すように、上述した送信器１０２、受信器１０３、遅延器１０４、波形観測部１０５、パルス幅延伸検出部１０６、吸収物検出部１０７、皮膚判別部１０８、電磁波発生器２０１、被服判定部２０９、人物検出部２１０、及び皮膚観測用送信補正部２１１の他に、車両信号に基づいて雨天時又は霧時における送信器１０２からのテラヘルツ波パルス光の送信指示内容を補正する雨天用送信補正部５０１と、湿度に応じて反射波形を補正する高湿用波形補正部５０２とを備える。すなわち、物体識別装置は、第２実施形態として示した物体識別装置に対して、新たに雨天用送信補正部５０１及び高湿用波形補正部５０２を追加した構成とされる。
【００８５】
雨天用送信補正部５０１は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、車両信号に基づいて、送信器１０２から送信されるテラヘルツ波パルス光の雨天時又は霧時における送信指示内容を補正する。具体的には、雨天用送信補正部５０１は、車両信号から、例えば、ワイパー稼動状態、雨量センサの情報、フォグランプの稼動状態等を取得し、天候が雨天又は霧である旨を検出すると、図示しないメモリ等に格納されている既知の雨天時又は霧時におけるテラヘルツ波パルス光の減衰特性データに基づいて、送信器１０２から送信するテラヘルツ波パルス光の周波数帯域を設定する。ここで、テラヘルツ波は、降雨減衰によって大きく減衰を受ける。そこで、雨天用送信補正部５０１は、例えば図１５に示すように、０．３ＴＨｚ〜１ＴＨｚ帯に周波数帯域を限定し、電磁波発生器２０１及び送信器１０２によって送信される送信用励起光としてのテラヘルツ波パルス光を低周波数帯域で高出力となるように、皮膚観測用送信補正部２１１によって生成された送信制御信号を補正し、補正後の送信制御信号を電磁波発生器２０１に供給する。
【００８６】
高湿用波形補正部５０２は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、波形観測部１０５によって観測された反射波形について、例えば図１６（ａ）に示すような水蒸気等の湿気による波形の雑音レベル悪化を補正する。すなわち、テラヘルツ波は、複数の鋭い水蒸気スペクトラムが存在し、屋内外の環境において湿気によってテラヘルツ波パルス光の反射波形が乱れる。これを補正するため、高湿用波形補正部５０２は、以下の処理を行う。まず、高湿用波形補正部５０２は、波形観測部１０５によって観測されたテラヘルツ波パルス光を周波数解析し、図１６（ｂ）に示すように、図示しないメモリ等に格納されている既知の水蒸気減衰特性を示す情報との照合を行う。高湿用波形補正部５０２は、水蒸気減衰特性と合致する反射波形のピークについては、図１６（ｃ）に示すように、例えば線形近似等、前後の周波数帯域の値の関係を利用して、振幅特性のピークを埋める処理を行う。また、高湿用波形補正部５０２は、これと同時に、反射波形の位相特性についても、前後の周波数帯域の値の関係を利用して補完する。そして、高湿用波形補正部５０２は、全てのピークについて同様の処理を行った後、逆フーリエ変換を行うことにより、図１６（ｄ）に示すように、時間軸上の特性へと変換する。高湿用波形補正部５０２は、このようにして補正したテラヘルツ波パルス光の反射波形を後段のパルス幅延伸検出部１０６、吸収物検出部１０７、及び被服判定部２０９に供給する。
【００８７】
このような各部を備える物体識別装置は、先に図５に示したような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを検出して識別する。特に、物体識別装置は、天候が雨天又は霧である場合には、雨天用送信補正部５０１によって補正された送信指示内容に基づいて、送信器１０２からテラヘルツ波パルス光を送信し、波形観測部１０５によって観測された反射波形の湿気による雑音レベル悪化を高湿用波形補正部５０２によって補正する。これにより、物体識別装置は、天候が雨天又は霧であっても、計測対象物ＯＢを確実に検出し、その計測対象物ＯＢが、被服をまとった人物である旨、着衣の有無は不明ではあるが人物である旨、人物であるか否かは不明ではあるが着衣部分を含む旨、及び、人物ではない旨の別を高精度に識別することができる。
【００８８】
以上詳細に説明したように、本発明の第５の実施形態となる物体識別装置においては、天候が雨天又は霧である場合に、既知の雨天時又は霧時における電磁波の減衰特性に基づいて、送信器１０２から送信される電磁波の送信内容を雨天用送信補正部５０１によって設定する。このように、この物体識別装置においては、悪天候時に送信する電磁波の周波数帯域を変更することから、天候条件に応じた高精度な皮膚の存否の判別を行うことができる。
【００８９】
また、この物体識別装置においては、天候が雨天又は霧である場合に、受信器１０３によって受信した受信信号について、湿気による波形の雑音レベル悪化を高湿用波形補正部５０２によって補正することにより、悪天候時であっても、計測対象物ＯＢを確実に検出して識別することができる。
【００９０】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
【００９１】
本実施形態は、第５実施形態として示した物体識別装置を改良し、反射波形の検出領域の終端に基づいて電磁波発生器の動作を終了させるようにしたものである。したがって本実施形態においては、第５実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ、同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００９２】
［物体識別装置の構成及び動作］
皮膚は水分を含んだ構造であることから、電磁波は皮膚及び人体を透過することができない。そのため、皮膚判別部１０８によって皮膚が検出された後においてもテラヘルツ波パルス光を送信し続けることは無意味である。本発明の第６実施形態として示す物体識別装置は、かかる場合に、電磁波発生器２０１による電磁波の発生を停止させる。具体的には、物体識別装置は、図１７に示すように、上述した送信器１０２、受信器１０３、遅延器１０４、波形観測部１０５、パルス幅延伸検出部１０６、吸収物検出部１０７、皮膚判別部１０８、電磁波発生器２０１、被服判定部２０９、人物検出部２１０、皮膚観測用送信補正部２１１、雨天用送信補正部５０１、及び高湿用波形補正部５０２の他に、反射波形の検出領域の終端を判定する検出終端判定部６０１を備える。すなわち、物体識別装置は、第５実施形態として示した物体識別装置に対して、新たに検出終端判定部６０１を追加した構成とされる。
【００９３】
検出終端判定部６０１は、ＣＰＵやメモリ等を用いて実行される所定のプログラムによって実現され、皮膚判別部１０８によって皮膚の存在が検出されると、受信信号としての反射波形の検出領域の終端を判定し、その終端に基づいて、電磁波発生器２０１の動作を終了させる。
【００９４】
このような各部を備える物体識別装置は、先に図５に示したような一連の手順にしたがって、計測対象物ＯＢを検出して識別する。このとき、物体識別装置は、皮膚検出後に、反射波形の検出領域の終端が検出終端判定部６０１によって判定された場合には、電磁波発生器２０１の動作を終了させ、テラヘルツ波パルス光の送信を終了させる。これにより、物体識別装置は、不要なテラヘルツ波パルス光を送信する必要がなくなり、省電力化を図ることができる。また、物体識別装置は、第４実施形態にて説明した物体識別装置３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌに適用した場合のように、複数のテラヘルツ波パルス光を混信させないようにする必要がある場合に、皮膚検出後はテラヘルツ波パルス光を送信する必要がないことから、他の検出領域について計測対象物ＯＢを探索することも可能となり、効率よく処理を行うことができる。
【００９５】
以上詳細に説明したように、本発明の第６の実施形態となる物体識別装置においては、皮膚判別部１０８によって計測対象物ＯＢが吸収物として皮膚を含むものであると判別された場合に、受信器１０３によって受信した受信信号の検出領域の終端を検出終端判定部６０１によって判定し、その終端に基づいて、電磁波発生器２０１の動作を終了させることにより、不要な電磁波を送信する必要がなくなり、省電力化を図ることができる。
【００９６】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施形態となる物体識別装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態となる物体識別装置において、計測対象物を検出して識別する際の一連の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態となる物体識別装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は皮膚によって反射された受信信号の波形を示し、（ｂ）は送信したテラヘルツ波パルス光の波形を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態となる物体識別装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態となる物体識別装置において、計測対象物を検出して識別する際の一連の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態となる物体識別装置の車両に対する設置位置を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態となる物体識別装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態となる物体識別装置が備える路上歩行者部位検出部によって参照される状態遷移表の具体例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態となる物体識別装置において、計測対象物を検出して識別する際の一連の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施形態となる物体識別装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態となる物体識別装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は皮膚によって反射された受信信号の波形を示し、（ｂ）は顔部と胴体部とによって反射された受信信号の波形を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態となる物体識別装置が備える路上歩行者部位検出部によって参照される状態遷移表の具体例を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態となる物体識別装置において、計測対象物を検出して識別する際の一連の手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第５の実施形態となる物体識別装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態となる物体識別装置が備える雨天用送信補正部によるテラヘルツ波パルス光の周波数帯域の補正内容を示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態となる物体識別装置が備える高湿用波形補正部の動作を説明するための図であり、（ａ）は皮膚によって反射された雑音レベルが高い受信信号の波形を示し、（ｂ）は受信信号の周波数特性と既知の水蒸気減衰特性とを示し、（ｃ）は補正後の受信信号の周波数特性を示し、（ｄ）は補正後の受信信号の波形を示す図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態となる物体識別装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０１，２０１：電磁波発生器
１０２：送信器
１０３：受信器
１０４：遅延器
１０５：波形観測部
１０６：パルス幅延伸検出部
１０７：呼吸物検出部
１０８：皮膚判別部
２０９：被服判定部
２１０：人物検出部
２１１：皮膚観測用送信補正部
３０１Ｈ，３０１Ｍ，３０１Ｌ：物体識別装置
３０２Ｍ，３０２Ｌ：歩行検出部
３０３，４０３：路上歩行者部位検出部
３０４，４０４：送信指示設定部
４０５Ｈ，４０５Ｍ：顔部判定部
５０１：雨天用送信補正部
５０２：高湿用波形補正部
６０１：検出終端判定部
ＯＢ：計測対象物
【図１】
2010014588.tif 000003
【図２】
2010014588.tif 000004
【図３】
2010014588.tif 000005
【図４】
2010014588.tif 000006
【図５】
2010014588.tif 000007
【図６】
2010014588.tif 000008
【図７】
2010014588.tif 000009
【図８】
2010014588.tif 000010
【図９】
2010014588.tif 000011
【図１０】
2010014588.tif 000012
【図１１】
2010014588.tif 000013
【図１２】
2010014588.tif 000014
【図１３】
2010014588.tif 000015
【図１４】
2010014588.tif 000016
【図１５】
2010014588.tif 000017
【図１６】
2010014588.tif 000018
【図１７】
2010014588.tif 000019