(57)【要約】  本発明のレーザスキャンシステムは、第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転する第１回転機構と、第１回転機構の第１回転軸回転速度を制御する第１回転速度制御部と、第１回転機構に設けられ、第１回転機構とともに回転し、レーザを照射して検知対象の距離を計測するレーザ距離計測ユニットを有するレーザスキャナとを備え、第１回転速度制御部が、検知対象の存在する領域に対応する検知回転角度範囲及び検知対象の存在しない領域に対応する非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度を制御する。
2017130770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転する第１回転機構と、
前記第１回転機構の前記第１回転軸回転速度を制御する第１回転速度制御部と、
前記第１回転機構に設けられ、前記第１回転機構とともに回転し、レーザを照射して検知対象の距離を計測するレーザ距離計測ユニットを有するレーザスキャナと
を備え、
前記第１回転速度制御部が、検知対象の存在する領域に対応する検知回転角度範囲及び検知対象の存在しない領域に対応する非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度を制御する
ことを特徴とするレーザスキャンシステム。
【請求項２】
前記検知対象の存在する領域を検知する検知対象検知部を
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項３】
前記検知対象検知部が前記検知対象を検知した前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記検知回転角度範囲と、前記検知対象を検知していない前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記非検知回転角度範囲とを求める回転角度範囲選択部をさらに
有することを特徴とする請求項２に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項４】
予め設定された抽出条件に対応する前記検知対象を検知した前記第１回転機構の回転角度の範囲を前記検知回転角度範囲として抽出する対象物体抽出部を
さらに備えることを特徴とする請求項３に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項５】
前記抽出条件に対応する前記検知対象が存在する前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記検知回転角度範囲と、当該検知対象が存在しない前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記非検知回転角度範囲とを、前記検知対象とレーザスキャンシステムとの相対位置関係及び相対速度の各々に基づき推定する回転角度範囲推定部をさらに
有することを特徴とする請求項４に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項６】
前記第１回転速度制御部が、前記検知回転角度範囲における前記第１回転軸回転速度を、前記非検知回転角度範囲における前記第１回転軸回転速度より遅くする制御を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項７】
前記レーザスキャナが、
所定の走査面上に、前記レーザが照射されるように、当該レーザの放射方向を走査する機構を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項８】
前記レーザスキャナが、
前記レーザの放射方向をデジタルミラーデバイスで走査する
ことを特徴とする請求項７に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項９】
前記レーザスキャナが、
前記第１回転軸に対して所定の角度を成す直線を第２回転軸とし、前記第２回転軸に対して所定の角度方向にレーザを放射するレーザ距離計測ユニットを所定の第２回転軸回転速度で回転させる第２回転機構を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項１０】
前記第１回転軸と、前記第２回転軸との成す前記角度が０度を超え、１８０度未満である
ことを特徴とする請求項７に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項１１】
前記検知回転角度範囲及び前記非検知回転角度範囲の各々における前記第２回転軸回転速度を制御する第２回転速度制御部をさらに有する
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項１２】
ｎ個の前記レーザスキャナが前記第１回転機構に、前記第１回転軸の回転に対してｎ回対称の位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のレーザスキャンシステム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載のレーザスキャンシステムを移動体に搭載した
ことを特徴とする移動レーザスキャンシステム。
【請求項１４】
第１回転速度制御部が、第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転する第１回転機構において、前記第１回転軸回転速度を制御する第１回転速度制御過程と、
レーザスキャナが、前記第１回転機構に設けられ、前記第１回転機構とともに回転し、レーザを照射して検知対象の距離を計測するレーザ距離計測ユニットを有するレーザスキャナ操作過程と
を含み、
前記第１回転速度制御部が、検知対象の存在する領域に対応する検知回転角度範囲及び検知対象の存在しない領域に対応する非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度を制御する
ことを特徴とするレーザスキャン方法。
【請求項１５】
コンピュータを、
第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転する第１回転機構において、前記第１回転軸回転速度を制御する第１回転速度制御手段、
前記第１回転機構に設けられ、前記第１回転機構とともに回転し、レーザを照射して検知対象の距離を計測するレーザ距離計測ユニットを操作するレーザスキャナ操作手段
として機能させ、
前記第１回転速度制御手段が、検知対象の存在する領域に対応する検知回転角度範囲及び検知対象の存在しない領域に対応する非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度を制御する
処理を行うプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザスキャンシステム、レーザスキャン方法、移動レーザスキャンシステム及びプログラムに関する。
本願は、２０１６年１月２９日に、日本国へ出願された特願２０１６−０１６３５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、前方をレーザによりスキャンして障害物検知を行うことを目的とし、放射したレーザパルスが障害物による反射された反射光を受光して障害物の位置及び形状を検知するレーザスキャン装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
障害物検知において高い精度で障害物の形状を推定するためには、スキャンして得られる障害物における反射点（空間光点）の密度、すなわち単位面積当たりのレーザパルスの放射密度を増加させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２８７２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１などのレーザスキャンシステムにおいて、照射範囲全体の単位面積当たりのレーザパルスの放射密度を増加させるためには、より多くのレーザパルスを放射するレーザスキャナを有する装置を用いる必要がある。
このため、障害物（検知対象物）検知の精度を向上させる場合、レーザスキャンシステムが大型化するとともに価格が増加してしまう。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レーザスキャナの数を増加させることなく、レーザスキャンシステムの大型化、及び高価格化を抑制し、検知対象物の検知の精度を向上させるレーザスキャンシステム、レーザスキャン方法、移動レーザスキャンシステム及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明のレーザスキャンシステムは、第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転する第１回転機構と、前記第１回転機構の前記第１回転軸回転速度を制御する第１回転速度制御部と、前記第１回転機構に設けられ、前記第１回転機構とともに回転し、レーザを照射して検知対象の距離を計測するレーザ距離計測ユニットを有するレーザスキャナとを備え、前記第１回転速度制御部が、検知対象の存在する領域に対応する検知回転角度範囲及び検知対象の存在しない領域に対応する非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度を制御することを特徴とする。【０００７】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記検知対象の存在する領域を検知する検知対象検知部をさらに有することを特徴とする。【０００８】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記検知対象検知部が前記検知対象を検知した前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記検知回転角度範囲と、前記検知対象を検知していない前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記非検知回転角度範囲とを求める回転角度範囲選択部をさらに有することを特徴とする。【０００９】
本発明のレーザスキャンシステムは、予め設定された抽出条件に対応する前記検知対象を検知した前記第１回転機構の回転角度の範囲を前記検知回転角度範囲として抽出する対象物体抽出部をさらに備えることを特徴とする。【００１０】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記抽出条件に対応する前記検知対象が存在する前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記検知回転角度範囲と、当該検知対象が存在しない前記第１回転機構の回転角度の範囲を示す前記非検知回転角度範囲とを、前記検知対象とレーザスキャンシステムとの相対位置関係及び相対速度の各々に基づき推定する回転角度範囲推定部をさらに有することを特徴とする。【００１１】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記第１回転速度制御部が、前記検知回転角度範囲における前記第１回転軸回転速度を、前記非検知回転角度範囲における前記第１回転軸回転速度より遅くする制御を行うことを特徴とする。【００１２】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記レーザスキャナが、所定の走査面上に、前記レーザが照射されるように、当該レーザの放射方向を走査する機構を有することを特徴とする。【００１３】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記レーザスキャナが、前記レーザの放射方向をデジタルミラーデバイスで走査することを特徴とする。【００１４】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記レーザスキャナが、前記第１回転軸に対して所定の角度を成す直線を第２回転軸とし、前記第２回転軸に対して所定の角度方向にレーザを放射するレーザ距離計測ユニットを所定の第２回転軸回転速度で回転させる第２回転機構を有することを特徴とする。【００１５】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記第１回転軸と、前記第２回転軸との成す前記角度が０度を超え、１８０度未満であることを特徴とする。【００１６】
本発明のレーザスキャンシステムは、前記検知回転角度範囲及び前記非検知回転角度範囲の各々における前記第２回転軸回転速度を制御する第２回転速度制御部をさらに有することを特徴とする。【００１７】
本発明のレーザスキャンシステムは、ｎ個の前記レーザスキャナが前記第１回転機構に、前記第１回転軸の回転に対してｎ回対称の位置に配置されていることを特徴とする。【００１８】
本発明の移動レーザスキャンシステムは、上記いずれかに記載のレーザスキャンシステムを移動体に搭載したことを特徴とする。【００１９】
本発明のレーザスキャン方法は、第１回転速度制御部が、第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転する第１回転機構において、前記第１回転軸回転速度を制御する第１回転速度制御過程と、レーザスキャナが、前記第１回転機構に設けられ、前記第１回転機構とともに回転し、レーザを照射して検知対象の距離を計測するレーザ距離計測ユニットを有するレーザスキャナ操作過程とを含み、前記第１回転速度制御部が、検知対象の存在する領域に対応する検知回転角度範囲及び検知対象の存在しない領域に対応する非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度を制御することを特徴とする。【００２０】
本発明のプログラムは、コンピュータを、コンピュータを、第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転する第１回転機構において、前記第１回転軸回転速度を制御する第１回転速度制御手段、前記第１回転機構に設けられ、前記第１回転機構とともに回転し、レーザを照射して検知対象の距離を計測するレーザ距離計測ユニットを操作するレーザスキャナ操作手段として機能させ、前記第１回転速度制御手段が、検知対象の存在する領域に対応する検知回転角度範囲及び検知対象の存在しない領域に対応する非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度を制御する処理を行うプログラムである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、レーザスキャナの数を増加させることなく、検知対象物の検知の精度を向上させ、検知の精度向上に伴ったシステムの大型化、回路の複雑化、高価格化を抑制するレーザスキャンシステム、レーザスキャン方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成例を示す図である。
【図２】レーザスキャナ１１の放射するレーザパルスにより、座標点抽出部１２が検知対象物に対応する空間光点の三次元空間における座標の抽出処理を説明する図である。
【図３】地面に対応する空間光点が除去された点群における空間光点の各々のクラスタリング処理を説明する図である。
【図４】検知対象検知部１７が特徴量を検知してクラスタの三次元点群からクラスタの分類を行う処理を説明する図である。
【図５】トラッキング部１８の行うクラスタの三次元点群のトラッキング処理を説明する図である。
【図６】回転テーブルの回転とレーザスキャナ１１のレーザパルスの放射方向との関係を説明する図である。
【図７】回転テーブルを０°から３６０°の回転角度範囲で公転させ、レーザパルスの放射方向を０°から２７０°の回転角度範囲で自転させた場合のレーザパルスの放射面を示す図である。
【図８】回転テーブルの回転速度に対応して変化するレーザパルスの放射密度を示す図である。
【図９】回転テーブルの回転における検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々を説明する図である。
【図１０】回転テーブルの回転速度に対応した検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々におけるレーザパルスの放射密度を示す図である。
【図１１】第２の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成例を示す図である。
【図１２】第４の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成例を示す図である。
【図１３】第４の実施形態における検知回転角度範囲に対するレーザパルスの照射密度の調整結果の一例を示す図である。
【図１４】第５の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成例を示す図である。
【図１５】第５の実施形態による姿勢及び位置の推定を行なう処理の動作例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】
【００２３】
本発明は、検知対象物が検知された方向において、高密度にレーザを放射する高密度放射角度範囲を選択し、当該高密度放射角度範囲におけるレーザの放射する密度を他の範囲に比較して高密度化し、検知対象物の検知の精度を向上させるものである。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるレーザスキャンシステム１の構成例を示す図である。第１の実施形態によるレーザスキャンシステムは、レーザスキャナ１１、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７、トラッキング部１８、回転角度範囲選択部１９及び記憶部２０の各々を備えている。また、データバス３００は、レーザスキャナ１１、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７、トラッキング部１８、回転角度範囲選択部１９及び記憶部２０の各々の間で、データ及び制御信号が伝達されるデータバスである。
【００２５】
レーザスキャナ１１は、第１回転軸（図６における第１回転軸Ｐ１）と所定の第１角度（図６における角度θ１）をなす第２回転軸（図６における第２回転軸Ｐ２）に対して所定の第２角度でレーザパルスを放射しつつ、このレーザパルスの放射方向を第２回転軸を回転中心として回転させる第２回転機構を有している。ここで、第１角度は、０度を超え、１８０度未満の角度範囲のいずれかである。第２角度は、０度を超え、９０度以下である、例えば、図６における角度θ２である。
レーザスキャナ１１は、本実施形態において、レーザ距離計測ユニット（後述するレーザパルス放射制御部１５に相当）が設けられている。レーザ距離計測ユニットは、例えば、レーザパルスを第２回転軸に垂直な第２角度（θ２＝９０度）で放射し、第２回転軸に垂直な面に対して平行にレーザの放射方向を所定の第２回転軸回転速度で変化させ、周期的にレーザパルスを放射する。また、レーザスキャナ１１は、放射したパルスレーザの反射光（検知対象物からの反射光も含む）を入射する。本実施形態においては、第２角度を９０度として説明しているが、すでに説明したように、０度を超え、９０度以下であるならばいずれの角度でも良い。
【００２６】
座標点抽出部１２は、上記検知空間において、回転テーブルの回転角度と、レーザスキャナ１１におけるレーザパルスの放射方向と、放射してから反射光が入射されるまでの遅延時間から求まる測距した距離との情報から、三次元空間である検知空間における空間光点の位置座標を検知する。本実施形態においては、レーザスキャンシステムを原点とした三次元空間を上記検知空間とする。また、空間光点とは、放射されたレーザパルスが反射された反射点を示し、検知空間における座標値で示される。
【００２７】
また、本実施形態においては、レーザスキャナ１１におけるパルスレーザから放射されるレーザパルスを一例として説明する。しかしながら、レーザスキャナ１１から放射されるレーザは、パルス発振ではなく連続発振を行う通常のＣＷ（Continuous wave）レーザでもよい。すなわち、本実施形態のレーザスキャナ１１としては、ＣＷレーザが組み込まれ、ＣＷレーザを放射した放射点からレーザ光が反射した空間光点までの測距離の処理が行える構成であればいずれを用いても良い。
【００２８】
テーブル回転機構部１３は、回転テーブルを回転させる駆動機構、例えば回転マニュピレータを備え、回転テーブルを第１回転軸を回転中心として所定の第１回転軸回転速度で回転させる。本実施形態においては、レーザスキャナ１１を回転させる機構として回転テーブルを用いている。しかしながら、本実施形態においては、レーザスキャナ１１を所定の第１回転軸を中心として回転させることができれば、固定具で直接に第１回転軸に固定したり、第１回転軸に対して固定台を取り付け、この固定台に設けるようする回転機構を用いてもよい。
【００２９】
テーブル回転速度制御部１４（第１回転速度制御部）は、回転テーブルの第１回転軸回転速度を、後述する所定の角度範囲毎にテーブル回転機構部１３を制御して変更する。
レーザパルス放射制御部１５（第２回転速度制御部）は、レーザスキャナ１１におけるレーザパルスの放射方向及びレーザパルスの放射周期を制御する。本実施形態においては、レーザスキャナ１１からレーザパルス放射制御部１５の機能を分離して記載しているが、レーザスキャナ１１内部にレーザパルス放射制御部１５に設けても良い。
【００３０】
クラスタリング部１６は、上記検知空間において、検知対象の検知に不必要な地面における空間光点の点群を除去する。
また、クラスタリング部１６は、地面における空間光点を除去し、立体的な立体物を示す空間光点の点群に対し、ユークリッド距離に基づくクラスタリングを行う。ここで、クラスタリング部１６は、人間、壁面、木などの大小様々な立体物のクラスタを生成する。
検知対象検知部１７は、クラスタリング部１６の生成したクラスタに対してバウンディングボックスを生成し、バウンディングボックスによりクラスタ（複数の検知対象の空間光点の点群の一塊）から、検知対象単位の分離クラスタを抽出する。また、検知対象検知部１７は、各分離クラスタにおける空間光点の点群の特徴量をそれぞれ抽出し、抽出した特徴量により分離クラスタの空間光点の点群が示す検知対象を人間と、人間以外の立体物とに分類する。
【００３１】
トラッキング部１８は、例えば、人間と分類された分離クラスタに対して、カルマンフィルタを用いて位置の所定の時刻における予測を行う。
そして、トラッキング部１８は、この予測した予測分離クラスタと新たに観測された分離クラスタとの対応付けを行って、各分離クラスタのトラッキング処理を行う。 ここで、トラッキング部１８は、一例として、新たに観測された分離クラスタに対し、類似性によって予測した予測分離クラスタと対応付けを、共分散行列を考慮したマハラノビス距離によって行う。トラッキング部１８は、検知対象の分離クラスタの三次元空間における座標情報を、出力する。
【００３２】
回転角度範囲選択部１９は、トラッキング部１８から供給される検知対象の分離クラスタの三次元空間における座標情報により、検知対象の存在する領域に対してレーザパルスが放射される回転テーブルの回転角度範囲である検知回転角度範囲（第１の実施形態における検知回転角度範囲は第１検知回転角度範囲である）を求める。また、回転角度範囲選択部１９は、上記検知回転角度範囲以外の角度を非検知回転角度範囲とする。
記憶部２０には、予め検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度がそれぞれ書き込まれて記憶されている。
テーブル回転速度制御部１４は、記憶部２０を参照して、検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度をそれぞれ読み出す。そして、テーブル回転速度制御部１４は、読み出した第１回転軸回転速度を用いて、検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々における回転角度の速度制御（例えば、所定時間における回転角度の変更量の制御）を行う。
【００３３】
図２は、レーザスキャナ１１の放射するレーザパルスにより、座標点抽出部１２が検知対象物に対応する空間光点の三次元空間における座標の抽出処理を説明する図である。座標点抽出部１２は、検知対象物である建物、人間などの立体物４０（図３における建物５１、バウンディングボックス５０で囲まれた人物など）、及び地面５２からのレーザパルスの反射光により、三次元空間における検知対象物に対応した空間光点を抽出する。
また、クラスタリング部１６は、座標点抽出部１２が抽出した空間光点の点群情報から、検知対象物の立体物４０の検知処理に不必要な地面５２に対応する空間光点（レーザパルスが地面により反射された反射光の座標点）を除去する処理を行う。
【００３４】
すなわち、クラスタリング部１６は、取得した空間光点の点群を２次元のグリッドマップに投影し、グリッドマップを形成する各セルにおける空間光点の高さの数値（ｚ軸座標値）の最高点と最下点との差分を求める。そして、クラスタリング部１６は、求めた差分が予め設定した閾値以下であるセルには立体形状をした検知対象が存在しないと判定する。そして、クラスタリング部１６は、立体形状をした検知対象が存在しないセルに投影された空間光点を座標点抽出部１２が検知した点群から削除する。さらに、本実施形態においては、立体形状した検知対象の存在するセルにおける地面５２の空間光点も除去するため、注目点と隣接する近傍の４個の空間光点の各々とを接続する接続線（リング）の２次元平面に対する傾きを求める。そして、４個の空間光点との接続線の傾きが所定の傾き以下である場合、注目点の空間光点を除去することにより、取得した空間光点の点群から、検知対象物である立体物４０の検知処理に不必要な地面５２に対応する空間光点の除去を行う。
【００３５】
図３は、地面（符号５２）に対応する空間光点が除去された点群における空間光点の各々のクラスタリング処理を説明する図である。すでに説明したように、クラスタリング部１６は、立体形状の検知対象物（符号５０のバウンディングボックスで囲まれた人物、建物５１）を示す空間光点の点群において、三次元空間における各空間光点間のユークリッド距離により、点群の各々の空間光点のクラスタリング処理を行う。上述した処理において、人間はもちろんのこと壁面や木などの環境内には立体形状の大小様々な物体が含まれている。その人間以外の立体形状の物体の近傍に人間がいる場合、あるいは複数の人間が並んで歩いている場合など、クラスタリング部１６は、クラスタ間の距離が近い場合に、複数のクラスタが一塊の同一の複合クラスタとして纏めてしまう。
【００３６】
このため、本実施形態においては、クラスタリング部１６が主成分分析及びバウンディングボックス（例えば、図３における符号５０）を用いたクラスタの分離を行っている。クラスタリング部１６は、生成されたクラスタに対して、複数のクラスタが一塊となった複合クラスタを、それぞれの分離クラスタに同一基準で分離するため、主成分分析を行う。クラスタリング部１６は、この主成分分析により、共分散行列に対する固有値分解によって主成分（主成分軸）を得ることができる。主成分軸は、例えば人間の背の高さ方向、人間の体の前後の厚み方向、人間の体の横幅方向の３つの軸である。クラスタリング部１６は、各クラスタは算出された主成分軸を基に、センサ原点を基準とした回転行列を用いて回転させることで、主成分軸の方向を合わせることで、各クラスタを一般化する。センサ原点は、レーザスキャンシステムにおける三次元空間の中心点である。
【００３７】
主成分分析を行ったクラスタに対し、バウンディングボックスを形成することにより、クラスタの大きさを検知し、人間の背の高さ方向及び人間の体の横幅方向の主成分軸により形成される面と、バウンディングボックスとにより、複合クラスタを各分離クラスタに分離する分離面を決定する。ここで、バウンディングボックスは、三次元形状の物体を包括する境界面であり、三次元空間における境界内の領域を矩形のボックスとして扱うことにより、三次元形状の物体の高さ、厚み及び幅を容易に表現するために用いる。
上述したように、クラスタリング部１６は、主成分分析とバウンディングボックスを用いることにより、座標点抽出部１２から得られた点群における各空間光点のクラスタリングの処理を行い、分離クラスタを得る。
【００３８】
図４は、検知対象検知部１７が特徴量を検知してクラスタの三次元点群からクラスタの分類を行う処理を説明する図である。図４（ａ）は、座標点抽出部１２から得た点群におけるクラスタにおいて、人間を示す空間光点の三次元点群を示している。
一方、図４（ｂ）は、座標点抽出部１２から得た点群における分離クラスタにおいて、人間以外の三次元形状の物体を示す空間光点の三次元点群を示している。
人間は、背の高さや服の色などの様々な外観を有しているが、人間が保有する形状的な外観は、いずれの人間においても同様であり、経常的な特徴に大差はない。
【００３９】
したがって、検知対象検知部１７は、分離クラスタの三次元点群から、この三次元点群の三次元形状の形状情報を特徴量として抽出する。そして、検知対象検知部１７は、抽出した特徴量を用いて、点群をクラスタリングした各分離クラスタの中から、人間に対応する分離クラスタを抽出する。検知対象検知部１７は、予め検知する検知対象である人間などの形状情報から抽出した特徴量を用い、ＳＶＭ（Support Vector Machine）を用いて学習することにより、検知対象物の各々の参照特徴量を学習データとして得る。検知対象検知部１７は、三次元点群から抽出した抽出特徴量と、参照特徴量とを比較し、抽出特徴量と参照特徴量との類似度などから、三次元点群を例えば人間かそれ以外かに分類する処理を行う。
【００４０】
図５は、トラッキング部１８の行うクラスタの三次元点群のトラッキング処理を説明する図である。トラッキング部１８は、すでに記載したように、カルマンフィルタなどで予測した予測分離クラスタと、新たに測定した点群から抽出した分離クラスタとを比較し、各分離クラスタの予測分離クラスタとの対応付けを行う。すなわち、検知対象である実世界の空間においては、障害物や他の人間の存在により生じるオクルージョンの影響で、分離クラスタにおける三次元点群の全てを常に取得することは困難である。そのため、トラッキング部１８は、人間としての分離クラスタを安定して検知を行うため、上述したトラッキング処理を行う。これにより、トラッキング部１８は、時間毎に得られる分離クラスタの関連づけを行い、同一の分離クラスタとしての、すなわち分離クラスタとしての人間の移動軌跡を得ることができる。図５においては、時刻がｔ＝０から４秒おきにｔ＝３２（秒）までの検知された人間の移動軌跡を示している。
【００４１】
図６は、回転テーブルの回転とレーザスキャナ１１のレーザパルスの放射方向との関係を説明する図である。上述したように、テーブル回転速度制御部１４は、テーブル回転機構部１３を制御し、回転テーブル１００を第１回転軸Ｐ１（Ｚ軸）に対して所定の第１回転軸回転速度でＸ軸及びＹ軸からなる２次元平面に回転テーブル面が平行となるように回転（以下、公転）させる。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々は直交し、本実施形態のレーザスキャンシステムにおける検知空間としての三次元空間を形成する。また、レーザスキャナ１１は、第１回転軸Ｐ１の回りを公転し、レーザパルスＬＰを放射する放射方向Ｈを第２回転軸Ｐ２（ｚ軸）に対して所定の第２回転軸回転速度で回転（以下、自転）させる。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各々は直交し、レーザパルスＬＰの放射方向の自転を示す三次元空間を形成する。
【００４２】
２次元平面１０５には、放射方向Ｈを第２回転軸Ｐ２を回転中心として自転させることで円１０１が形成される。ここで、レーザスキャナ１１は、円１０１が形成される２次元平面１０５が、回転テーブル１００の第１回転軸Ｐ１に対して所定の第３角度θ３の角度を有するように、レーザパルスの放射方向を、所定の第２回転軸回転速度で周期的に変更する（放射方向を第２回転軸を中心として回転させる）。第３角度θ３は、本実施形態においては３０°である。放射方向は、第２回転軸におけるレーザパルスを照射する回転角度である。第２回転軸Ｐ２は、上記所定の第３角度θ３とする第１角度θ１となるように、第１回転軸Ｐ１に対して設定される。この場合、一例として第２角度θ２は９０度に設定されている。
【００４３】
図６に示す様に、テーブル回転速度制御部１４は、例えば、検知回転角度範囲と非検知回転角度範囲とにおける角度変化を異ならせることにより、回転速度の変更を制御している。例えば、検知回転角度範囲における所定時間当たりｎ°回転させる場合、所定時間当たり非検知回転角度範囲ではα×ｎ°回転させる（α＞１）。これにより、テーブル回転速度制御部１４は、回転テーブルの検知回転角度範囲における第１回転軸回転速度を低下させ、非検知回転角度範囲における回転速度を上昇させる。これにより、検知回転角度範囲においては、レーザパルスの放射密度が増加する。非検知回転角度範囲においては、レーザパルスの放射密度が低下する。
【００４４】
これにより、検知回転角度範囲が非検知回転角度範囲に対してα倍の密度を要することになる。レーザスキャナ１１は、検知回転角度範囲においてｎ°回転する毎に、また、非検知回転角度範囲においてα×ｎ°回転する毎に、レーザパルスＬＰの放射方向Ｈを円１０１の円周に沿って１回転させる。すなわち、レーザスキャナ１１は、ステッピング動作により、ｎ°あるいはα×ｎ°角度が変更する毎に、変更した角度において、レーザパルスＬＰの放射方向Ｈを円１０１の円周に沿って一回転させる。
本実施形態において、レーザパルスの放射方向の回転は、レーザスキャナ１１内に設けられた回転機構（第２回転機構）により行われる。この回転機構の一つの構成は、レーザパルスを放射するレーザヘッドを第２回転軸を中心軸として回転させ、レーザパルスの放射方向を変更させる構成である。また、回転機能の他の構成は、レーザヘッドの位置を固定した状態で、レーザヘッドから放射されたレーザパルスの放射方向を、ポリゴンミラーあるいはデジタルミラーデバイスにより反射させて変更する構成としても良い。特に、デジタルミラーデバイスを用いた場合、デジタルミラーデバイスが微少な半導体デバイスであるため、レーザスキャナ１１は小型化することができる。このデジタルミラーデバイスにおいては、デジタルミラーの角度を調整して、レーザヘッドから放射されるレーザパルスの放射方向を、所定の走査範囲（走査面）を走査するように変更する。また、このデジタルミラーデバイスを用いる場合には、放射方向の変更幅が小さいため、複数のレーザとデジタルミラーデバイスの組を設けることが好ましい。これにより、必要なレーザパルスの走査範囲は、必要最小限のレーザヘッドとデジタルミラーデバイスとの組み合わせの構成により調整できる。このため、レーザスキャンシステムは、小型かつ軽量に実現することができ、また、コストの面でも好ましい構成となる。
【００４５】
図７は、回転テーブルを０°から３６０°の回転角度範囲で公転させ、レーザパルスの放射方向を０°から２７０°の回転角度範囲で自転させた場合のレーザパルスの放射面を示す図である。この放射面は、図６におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々により形成される三次元の検知空間において示されている。
この図７は、レーザスキャナ１１から放射されるレーザパルスの等距離における放射面を示しているため、球形上の放射面となっている。すなわち、レーザパルスはレーザスキャナの放射点を原点（本実施形態の三次元空間の原点でもある）として、球面を放射面として照射される距離が伸びていく。
【００４６】
したがって、座標点抽出部１２は、レーザパルスの放射された放射方向（公転における回転角度及び自転における回転角度から決まる方向）と、原点から空間光点までの測距離とにより、三次元空間における座標を求めることができる。
すなわち、上述した第１回転軸Ｐ１と第２回転軸Ｐ２との関係において、座標点抽出部１２は、空間光点を求める際、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる三次元空間におけるレーザパルスの放射方向を、レーザパルスの放射された時点における公転での回転テーブルの回転角度に対応させ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる三次元空間におけるレーザパルスの放射方向に座標変換する。
そして、座標点抽出部１２は、この座標変換した放射方向のレーザパルスの反射点までの距離を算出し、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる三次元空間におけるこのーザパルスの空間光点の座標値を求める。
【００４７】
図８は、回転テーブルの回転速度に対応して変化するレーザパルスの放射密度を示す図である。図８（ａ）は、１Ｈｚの回転速度で回転テーブルを回転させた際に放射されたレーザパルスの軌跡を示している。図８（ｂ）は、０．５Ｈｚの回転速度で回転テーブルを回転させた際に放射されたレーザパルスの軌跡を示している。図８（ｃ）は、０．１Ｈｚの回転速度で回転テーブルを回転させた際に放射されたレーザパルスの軌跡を示している。
上述した図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）の各々から、回転速度を低下させる毎に、所定の回転角度範囲（検知回転角度範囲として設定される回転角度範囲）における照射されるレーザパルスの放射の密度が上昇していることが判る。回転速度の低下は、所定時間における回転テーブルの回転角度の変化量を非検知回転角度範囲に比較して小さくすることにより実現する。
【００４８】
図９は、回転テーブルの回転における検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々を説明する図である。
検知回転角度範囲は、三次元空間において、検知対象物２００が検知された検知領域に対してレーザパルスが照射される回転テーブル１００の角度範囲を示している。
すなわち、図９において、回転テーブル１００の回転において、レーザスキャナ１１が検知対象物２００に対し距離が近づいていく状態の場合、検知対象物２００の検知領域にレーザパルスが放射される放射方向が放射方向ＬＤＬ１から放射方向ＬＤＬ２までの範囲である。また、回転テーブル１００の回転において、レーザスキャナ１１が検知対象物２００からの距離が離れていく状態の場合、検知対象物２００の検知領域にレーザパルスが照射される放射方向は、放射方向ＬＤＬ３から放射方向ＬＤＬ４までの範囲である。
【００４９】
図９においては、回転角度は回転テーブルの面と平行なＸ軸及びＹ軸からなる２次元平面におけるＸ軸と、第１回転軸Ｐ１と円１０１の中心とを結ぶ線分をＸ軸及びＹ軸からなる上記２次元平面に投影した線ＬＬとの成す角度としている。放射方向ＬＤＬ１から放射方向ＬＤＬ２までの範囲にレーザパルスを照射する際の検知回転角度範囲は、角度β１から角度（β１＋γ）である。一方、放射方向ＬＤＬ３から放射方向ＬＤＬ４までの範囲にレーザパルスを照射する際の検知回転角度範囲は、角度β２から角度（β２＋γ）である。
したがって、図９における検知回転角度範囲σは、β１≦σ≦（β１＋γ）と、β２≦σ≦（β２＋γ）との各々の２つの角度範囲となる。この検知回転角度範囲σにおける回転テーブル１００の回転速度を低下させることにより、検知回転角度範囲σにおけるレーザパルスの照射密度を増加させる。上記β１≦σ≦（β１＋γ）と、β２≦σ≦（β２＋γ）との各々の２つの角度範囲以外が非検知回転角度範囲となる。
【００５０】
図１０は、回転テーブルの回転速度に対応した検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々におけるレーザパルスの放射密度を示す図である。図９のレーザパルスの放射方向ＬＤＬ１から放射方向ＬＤＬ２までの範囲に対応するβ１≦σ≦（β１＋γ）と、レーザパルスの放射方向ＬＤＬ３から放射方向ＬＤＬ４までの範囲に対応するβ２≦σ≦（β２＋γ）との各々の２つの検知回転角度範囲に対応し、検知対象物２００が検知された検知領域Ｓにおけるレーザパルスの放射密度が、非検知回転角度範囲に比較して増加していることが判る。図１０に示す様に、検知対象物２００が検知された検知領域におけるレーザパルスの放射密度を他の領域に比較して密とする（向上させる）ことができ、検知回転角度範囲における空間光点の点群の密度が増加する。この点群の密度の増加により、検知対象検知部１７は、各分離クラスタにおける空間光点の点群の特徴量をより高い精度で抽出することができる。この結果、検知対象検知部１７は、抽出した特徴量により分離クラスタの空間光点の点群が示す検知対象を人間と、人間以外の立体物とに分類する精度を向上、あるいは検知したい検知対象を識別する精度を向上させることができる。
【００５１】
上述したように、本実施形態は、回転テーブルの第１回転軸回転速度を、検知対象の存在によって可変に制御する。この構成により、本実施形態は、検知対象に対して放射するレーザパルスの密度を向上させ、例えば、図７に示す検知回転角度範囲に対応したレーザパルスの放射領域Ｄにおける検知対象の検知精度を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施形態は、物体の形状が複雑であったり、多数の物体が密集している場所において、複雑な形状及び多数の物体の密集を検知することにより、すでに述べたように、検知回転角度範囲及び非検知角度範囲の各々における回転テーブルの回転速度を制御するように構成してもよい。すなわち、本実施形態は、複雑な形状及び多数の物体の密集が検知された回転角度範囲を検知回転角度範囲として、非検知角度範囲に比較して回転テーブルの第１回転軸回転速度を低下させる。本実施形態は、検知回転角度範囲に放射されるレーザパルスの密度を向上させ、その他の領域に対して放射されるレーザパルスの密度を低下させる。これにより、本実施形態は、高い精度の検知処理が必要な領域に対して、検知回転角度範囲を設定し、リソースを集中させて十分な情報を取得することができる。
【００５３】
また、本実施形態は、上述したように、第１回転軸を中心として３６０度の範囲における回転角度の全てにおいてレーザパルスを放射するように説明した。しかしながら、第１回転軸を中心として、第１回転軸回転速度で回転はするが、検知対象の検知を必要とする任意の回転角度の範囲である必要放射回転角度範囲を設定し、この必要放射回転角度範囲の弧を往復する回転のみでレーザパルスを放射する構成でも良い。この必要放射回転角度範囲の弧において、すでに説明した検知回転角度範囲と及び非検知角度範囲の各々が設定される。この場合、レーザパルス放射制御部１５は、回転テーブルの回転角度が必要放射回転角度範囲である場合のみ、レーザスキャナ１１に対して、レーザパルスを放射させる制御を行う。
【００５４】
また、本実施形態においては、上述したように、レーザパルスにより検知された検知対象の三次元空間における位置に対応して検知回転角度範囲を求める構成として説明した。しかしながら、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices ）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor  ）などによる撮像装置による撮像画像から、三次元の検知空間における検知対象の存在する領域である検知対象存在領域を求め、この検知対象存在領域に対応させて検知回転角度範囲を求める構成としても良い。この場合、検知対象検知部１７は、上記撮像装置で撮像した撮像画像から、撮像画像の画像空間における検知対象の座標を、検知空間に対して座標変換し、この座標変換した検知対象存在領域に対応させて、検知回転角度範囲を求める。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成は、第１の実施形態の図１の構成と同様である。以下、第２の実施形態によるレーザスキャンシステムが第１の実施形態と異なる動作のみを説明する。
第１の実施形態においては、レーザスキャナ１１におけるレーザパルスの放射方向を、第２回転軸に対して回転させる第２回転軸回転速度を固定（一定速度）として説明した。
【００５６】
第２の実施形態においては、検知対象が検知された検知領域に対応し、第１回転軸に対する回転角度における検知回転角度範囲（以下、第１検知回転角度範囲）と非検知角度範囲（第１非検知角度範囲）との各々に加え、第２回転軸に対する回転角度においても第２検知回転角度範囲と第２非検知角度範囲とを設ける。第２検知角度範囲は、レーザスキャナにおける検知対象の存在する領域に対応する、第２回転軸に対してレーザパルスの放射方向が回転する回転角度範囲を示している。一方、第２非検知角度範囲は、レーザスキャナにおける検知対象の存在しない領域に対応する、第２回転軸に対してレーザパルスの放射方向が回転する回転角度範囲を示している。
【００５７】
回転角度範囲選択部１９は、トラッキング部１８から供給される検知対象の分離クラスタの三次元空間における座標情報により、検知対象の存在する領域に対してレーザパルスが放射される回転テーブルの第１回転軸に対する公転における回転角度範囲である第１検知回転角度範囲と、レーザパルスの放射方向の第２回転軸に対する自転における回転角度範囲である第２検知回転角度範囲とを求める。一方、回転角度範囲選択部１９は、上記第１検知回転角度範囲以外の第１回転軸に対する公転における回転角度を第１非検知回転角度範囲とし、上記第２検知回転角度範囲以外の第２回転軸に対する自転における回転角度を第２非検知回転角度範囲とする。
【００５８】
テーブル回転速度制御部１４（第１回転速度制御部）は、回転テーブルの第１回転軸回転速度を、第１検知回転角度範囲と第１非検知回転角度範囲との各々において、テーブル回転機構部１３を制御して変更する。
また、レーザパルス放射制御部１５（第２回転速度制御部）は、レーザスキャナ１１におけるレーザパルスの放射方向の第２回転軸回転角度を、第２検知回転角度範囲と第２非検知回転角度範囲との各々において変更する。
【００５９】
ここで、レーザパルス放射制御部１５は、第２回転軸回転速度を、第２非検知回転角度範囲に比較して第２検知回転角度範囲において遅くし、第１検知回転角度範囲と同様に、第２検知回転角度範囲におけるレーザパルスの放射密度を増加させる。第２回転軸回転速度を遅くするとは、所定時間におけるレーザパルスの放射方向の回転角度の変化量を第２非検知回転角度範囲に比較して小さくすることを示している。
また、第２検知回転角度範囲におけるレーザパルスの放射密度を増加させることができる放射条件であれば、第２検知回転角度範囲における第２回転軸回転速度を、第２非検知回転角度範囲における第２回転軸回転速度に比較して速くする制御を行なってもよい。例えば、放射条件としては、第２検知回転角度範囲における第２回転軸回転速度を、第２非検知回転角度範囲における第２回転軸回転速度と比較して速くし、かつ第２検知回転角度範囲において直前のレーザパルスが照射された位置と異なる位置に、次のレーザパルスが照射される条件である。この放射条件となるレーザパルスの照射の制御を行なうことにより、第２検知回転角度範囲におけるレーザパルスの放射密度を、第２非検知回転角度範囲に比較して増加させてもよい。このとき、テーブル回転速度制御部１４は、レーザスキャナ１１における放射方向の回転角度がレーザパルスを放射する回転角度範囲における回転を終了するタイミングに同期して、公転における回転角度を変更する。
【００６０】
上述したように、レーザパルス放射制御部１５は、公転における回転角度が第１検知回転角度範囲である場合に同期して、第２検知回転角度範囲と第２非検知回転角度範囲との各々における第２回転軸回転速度の制御を行う。
すなわち、記憶部２０には、予め第１検知回転角度範囲及び第１非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度と、第２検知回転角度範囲及び第２非検知回転角度範囲の各々における第２回転軸回転速度とがそれぞれ書き込まれて記憶されている。
【００６１】
テーブル回転速度制御部１４は、記憶部２０を参照して、第１検知回転角度範囲及び第１非検知回転角度範囲の各々における第１回転軸回転速度をそれぞれ読み出す。そして、テーブル回転速度制御部１４は、読み出した第１回転軸回転速度により、第１検知回転角度範囲及び第１非検知回転角度範囲の各々における回転角度の速度制御（例えば、所定時間における回転角度の変更量の制御）を行う。
また、レーザパルス放射制御部１５は、記憶部２０を参照して、第２検知回転角度範囲及び第２非検知回転角度範囲の各々における第２回転軸回転速度をそれぞれ読み出す。そして、レーザパルス放射制御部１５は、読み出した第２回転軸回転速度により、第２検知回転角度範囲及び第２非検知回転角度範囲の各々における回転角度の速度制御（例えば、所定時間における回転角度の変更量の制御）を行う。
【００６２】
上述したように、本実施形態は、三次元の検知空間におけるレーザパルスを放射する放射面領域（例えば、図７における三次元空間における放射領域Ｅ）を、第１検知回転角度範囲と第２検知回転角度範囲とで設定したスポット的な領域として、レーザパルスの放射密度を増加させる領域として設定することができる。このため、本実施形態は、第１の実施形態における放射面領域（例えば、図７における三次元空間における放射領域Ｄ）に比較して、より検知対象を検知するためのリソースとしてのレーザパルスの照射を集中させることができ、第１の実施形態より詳細に検知対象を検知することができる。
【００６３】
また、レーザパルス放射制御部１５は、公転における回転角度が第１検知回転角度範囲である場合に同期せず、全ての公転の角度範囲において、第２検知回転角度範囲と第２非検知回転角度範囲との各々における第２回転軸回転速度の制御を行う構成としても良い。
また、本実施形態は、レーザスキャナ１１において、第２検知回転角度範囲におけるレーザパルスの放射方向の回転速度を変更する際、回転角度を所定の変更量で変化させた後にレーザパルスを放射する構成として説明している。
しかしながら、本実施形態は、回転角度の変更量を調整することで、所定の回転角度範囲のレーザパルスの放射密度を増加させるのではなく、第２回転軸回転速度を一定とし、所定の回転角度となった際にレーザパルスが放射されるように、レーザパルスの放射するタイミング自体を制御する構成としてもよい。すなわち、本実施形態は、レーザパルスの放射方向の所定の時間における放射回数を増加させて、第２検知回転角度範囲におけるレーザパルスの放射密度を増加させる構成としても良い。
【００６４】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、回転テーブルに１個のレーザスキャナを設けていたが、回転テーブルに２個あるいは３個以上の複数のレーザスキャナ（第１の実施形態あるいは第２の実施形態におけるレーザスキャナ１１）を設ける構成としても良い。図１１は、本発明の第２の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成例を示す図である。この図１１における第２の実施形態によるレーザスキャンシステムは、レーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７、トラッキング部１８、回転角度範囲選択部１９及び記憶部２０の各々を備えている。また、データバス３００は、レーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７、トラッキング部１８、回転角度範囲選択部１９及び記憶部２０の各々の間で、データ及び制御信号が伝達されるデータバスである。
【００６５】
図１１の第２の実施形態のレーザスキャンシステムにおいて、第１の実施形態における構成と同様の構成に同一の符号を付している。異なる点は、１個のレーザスキャナ１１に換え、このレーザスキャナ１１と同様の構成であるレーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３の各々が設けられていることである。
【００６６】
例えば、図１１の構成においては、３個のレーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３の各々を回転テーブルに配置する場合、第１回転軸を中心に３回対照となる位置に、３個のレーザスキャナ１１＿１、１１＿２、１１＿３それぞれを配置する。
上記３個のレーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３の各々は、すでに説明したレーザスキャナ１１と同様の構成であり、同様の動作を行う。
【００６７】
また、３個のレーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３の各々を回転テーブルに３回対照の位置に配設した場合、テーブル回転速度制御部１４は、公転におけるレーザパルスを放射する回転角度の各々が、それぞれのレーザスキャナの１回転において、同一の回転角度とならない制御を行なう。すなわち、テーブル回転速度制御部１４は、３個のレーザスキャナの各々のレーザパルスを放射する回転角度が、同一位置で重ならないように設定された回転角度の変化量に基づき、回転テーブルを第１回転軸回転速度により回転させる。これにより、３個のレーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３の各々によって、第１の実施形態に比較してレーザパルスの放射密度が３倍、すなわち空間光点の密度が３倍となり、検知対象の検知の精度を向上させることができる。
【００６８】
また、回転角度範囲選択部１９は、レーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３の各々に対し、すでに第１の実施形態で説明したように、検知対象を検知した検知空間の位置に対応して、それぞれ第１検知回転角度範囲を求める。
そして、テーブル回転速度制御部１４は、レーザスキャナ１１＿１、１１＿２及び１１＿３の各々を、それぞれに対して設定した第１検知回転角度範囲において、第１回転軸回転速度を遅くする制御を行う。
【００６９】
これにより、本実施形態は、第１検知回転角度範囲に対するレーザパルスの放射密度を増加させることができる。すなわち、本実施形態は、図７における検知空間におけるレーザパルスの放射領域Ｄに対し、レーザパルスの放射密度を増加させることができる。
ここで、テーブル回転速度制御部１４は、第１検知回転角度範囲で第１回転軸回転速度を低下させる場合においても、上述した制御により、回転テーブルを回転させる。すなわち、テーブル回転速度制御部１４は、公転におけるレーザパルスを放射する３個のレーザスキャナの回転角度の各々が、それぞれのレーザスキャナの１回転において、同一の回転角度とならないように、設定された回転角度の変化量に基づき、回転テーブルを回転させる。
【００７０】
また、本実施形態は、第２の実施形態のように、検知対象の検知空間における位置から求めた第１検知回転角度範囲及び第２検知回転角度範囲の各々において、第１回転軸回転速度、第２回転軸回転速度それぞれを遅くする制御を行う構成としても良い。本実施形態は、この構成においても、三次元の検知空間において所定の領域（図７における放射領域Ｅ）におけるレーザパルスの放射密度を増加させることができる。この放射密度を増加させる際にも、テーブル回転速度制御部１４は、公転におけるレーザパルスを放射する回転角度の各々が、それぞれのレーザスキャナの１回転において、同一の回転角度とならないように設定された回転角度の変化量に基づき、回転テーブルを第１回転軸を中心として公転させる。
【００７１】
上述したように、本実施形態は、レーザパルスの放射方向の第２回転軸回転速度を一定とした構成の場合、検知回転角度範囲における回転テーブルの第１回転軸回転速度が第１非検知回転角度範囲に比較して遅くなり、かつ複数のレーザスキャナのレーザパルスを放射させる回転角度が同一とならないように、回転角度の変化量を可変に制御する。これにより、本実施形態は、検知対象の存在する領域（図７における放射領域Ｄ）に対して放射するレーザパルスの密度を、第１の実施形態に比較して向上させることが可能となり、検知対象の検知精度を向上させることができる。
【００７２】
また、本実施形態は、第２権利回転角度範囲における第２回転軸回転速度を変更する構成の場合、第１検知回転角度範囲における回転テーブルの第１回転軸回転速度を、複数のレーザスキャナの各々のレーザパルスを放射させる回転角度が同一とならないように、検知対象の存在によって遅くなるように可変に制御する。かつ、本実施形態は、それぞれのレーザスキャナの第２検知回転角度範囲における第２回転軸回転速度を、第２検知回転角度範囲に比較して低下させることで、三次元の検知空間における検知対象が存在する所定の領域（図７における放射領域Ｅ）のレーザパルスの放射密度をスポット的に増加させることができ、検知対象の検知精度を向上させることができる。
【００７３】
また、上述した第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態の各々は、上述した説明においては地上を走行する自動車あるいはロボットなどに搭載した構成を一例としているが、これに限らず、飛翔体（例えば、無線により操縦する無人の飛行物体など）に搭載し、空中において、この飛翔体の周囲の三次元空間全てを、検知対象を検知する検知空間とした運用を行っても良い。また、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態の各々は、潜水艇などに搭載して、水中における潜水艇の周囲の三次元空間全てを、上述した空中における場合と同様に、検知対象を検知する検知空間としても良い。
【００７４】
また、上述した第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態の各々は、クラスタリング部１６にて生成した分離クラスタを、検知対象検知部１７が検知対象として人間と、人間以外の立体物とに分類して人間を追跡している。しかしながら、上述した第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態の各々は、立体物の分離に用いられる特徴量の基準が人間に限らないことは言うまでもない。上述した第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態の各々は、クラスタを分離する特徴量の基準を人間以外の複数の立体物に対応するように設定し、設定した複数の種類の立体物の各々を検知対象とする構成としても良い。
【００７５】
＜第４の実施形態＞
図１２は、本発明の第４の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成例を示す図である。上述した第１の実施形態から第３の実施形態は、検知対象が静止した状態を前提としてレーザパルスの照射の制御を行なっていた。本実施形態は、検知対象が移動することを前提としてレーザパルスの照射の制御を行なう構成である。第４の実施形態によるレーザスキャンシステム１は、レーザスキャナ１１、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４Ａ、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７Ａ、トラッキング部１８Ａ、記憶部２０、三次元復元部２１、対象物体抽出部２２及び回転角度範囲推定部２３の各々を備えている。また、データバス３００Ａは、レーザスキャナ１１、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４Ａ、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７Ａ、トラッキング部１８Ａ、記憶部２０、三次元復元部２１、対象物体抽出部２２及び回転角度範囲推定部２３の各々の間で、データ及び制御信号が伝達されるデータバスである。第４の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してある。以下、第１の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。
【００７６】
検知対象検知部１７Ａは、本実施形態において、第１の実施形態と同様に、検知対象単位の分離クラスタを抽出する。第１の実施形態は、人間と人間以外の立体物とに分類している。しかしながら、本実施形態は、照射密度を他に比較して高密度とするレーザパルスを照射する対象の物体（以下、対象物体）の候補（以下、対象物体候補）として、予め設定された形状及び状態、例えば停止状態あるいは移動状態などの物体を抽出する。
トラッキング部１８Ａは、カルマンフィルタを用いて、抽出された対象物体候補の各々の所定の時刻における位置の予測を行なう。ここで、トラッキング部１８Ａは、第１の実施形態におけるトラッキング部１８の処理に加え、対象物体候補の分離クラスタが移動しているか否かの検出を行なう。すなわち、トラッキング部１８Ａは、対象物体候補が静止状態にあるか、あるいは移動状態にあるかの判定を行なう。
【００７７】
三次元復元部２１は、座標点抽出部１２が生成した空間光点の座標値の座標変換を、回転行列及び並進行列の各々を用いて行なう。三次元復元部２１は、検知空間座標系から、所定の基準の三次元の座標系である基準座標系に座標変換する。回転行列及び並進行列の各々は、既知の行列として、外部装置からレーザスキャンシステムに供給される。ここで、検知空間座標系は、レーザを照射した時点におけるレーザスキャンシステムの検知空間の三次元の座標系であり、図６のＺ軸上の点を原点とする三次元の座標系である。また、本実施形態の基準座標系は、例えば、レーザスキャンシステムの位置が示された、他の装置が管理する管理空間としての世界座標系である。ここで、三次元復元部２１は、座標点が生成される毎に、生成された上記空間光点の座標値を検知空間座標系から基準座標系に座標変換する。これにより、本実施形態のレーザスキャンシステムは、管理空間の世界座標系にレーザスキャンシステムが検出した対象物体の三次元形状を付加させることができる。
【００７８】
また、上述した検知対象検知部１７Ａ及びトラッキング部１８Ａの各々は、回転テーブルが０°から３６０°の回転角度範囲で一公転した時点、すなわち走査範囲に対応した検知空間全体にレーザパルスが照射された時点に、検知対象を検知する処理を行なう。レーザパルスは、回転テーブルが一公転することで、走査範囲に対して所定の密度で照射される。検知対象検知部１７Ａは、基準座標系において、レーザスキャンシステムの周囲の３次元形状を示す空間光点の各々の座標値を得る。検知対象検知部１７Ａは、この３次元形状から分離クラスタを抽出する処理を行なう。
【００７９】
対象物体抽出部２２は、トラッキング部１８Ａのトラッキング処理の結果により、対象物体候補のなかから、予め設定された抽出条件に対応した対象物体を抽出する。ここで、抽出条件とは、照射密度を他に比較して高密度にレーザパルスを照射する対象物体の抽出のため、予めユーザが任意に設定する条件である。対象物体は、検知対象のなかで、特に詳細に物体の三次元形状及び動きを取得したい検知対象である。
【００８０】
回転角度範囲推定部２３は、対象物体に対して、照射密度が他の領域よりも高密度にレーザパルスを照射する。このため、回転角度範囲推定部２３は、対象物体の存在する角度範囲として、回転テーブルの回転角度範囲（第１回転軸の回転角度範囲）における検知回転角度範囲を推定する。回転角度範囲推定部２３は、対象物体を検知対象物２００として、対象物体が静止している場合、すでに第１の実施形態において、図１を用いて説明した回転角度範囲選択部１９と同様の動作を行なう。ここで、回転角度範囲推定部２３は、この対象物体の存在する回転角度範囲（図９のβ１≦σ≦（β１＋γ）と、β２≦σ≦（β２＋γ））を照射範囲とする検知回転角度範囲を求める。
【００８１】
一方、回転角度範囲推定部２３は、対象物体が移動している場合、対象物体の現在の位置と、トラッキング部１８が推定する対象物体の移動速度と、現時点においてレーザパルスが照射されている角度方向を示す第１回転軸の回転角度と、第１回転軸回転速度との各々により、所定の演算式により検知回転角度範囲を推定する。すなわち、回転角度範囲推定部２３は、対象物体及びレーザスキャンシステム間の相対距離と、対象物体及び第１回転軸回転速度間の相対速度とにより、対象物体にレーザパルスの照射方向が追随する時間を求める。回転角度範囲推定部２３は、求めた時間での対象物体の位置を推定し、この位置に対応する第１回転軸の回転角度の範囲を検知回転角度範囲として求める。また、回転角度範囲推定部２３は、第１回転軸の回転角度範囲において、検知回転角度範囲以外の角度範囲を非検知回転角度範囲とする。
【００８２】
そして、回転角度範囲推定部２３は、検知回転角度範囲及び非検知回転角度範囲の各々をテーブル回転速度制御部１４Ａに対して出力する。このとき、回転角度範囲推定部２３は、対象物体が移動している場合、検知回転角度範囲を対象物体の移動に追随させる必要がある。このため、回転角度範囲推定部２３は、移動する対象物体の回転テーブルの回転方向に沿った移動速度と、検知回転角度範囲を移動させる速度との速度差である相対速度を「０」とし、将来の単位時間毎の検知回転角度範囲を求める。回転角度範囲推定部２３は、求めた検知回転角度範囲を、テーブル回転速度制御部１４Ａに対して出力する。テーブル回転速度制御部１４Ａは、単位時間毎に供給される検知回転角度範囲に対応させて、第１回転軸回転速度を予め設定された回転数に低下させ、レーザパルスの照射密度を高密度とする。一方、テーブル回転速度制御部１４Ａは、上記検知回転角度範囲外の非検知回転角度範囲における第１回転軸回転速度を予め設定された回転数に上昇させることで、レーザパルスの照射密度を低くする。
【００８３】
上述したように、本実施形態は、上記抽出条件に対応して検知された対象物が存在する領域を含むように、レーザパルスの照射密度を他の角度範囲より高くする検知回転角度範囲として設定する構成である。この結果、本実施形態は、抽出条件に対応する対象物体の三次元形状などの検知精度を向上させることができる。
また、本実施形態は、静止した検知対象に対して検知回転角度範囲を設定する第１の実施形態と異なり、対象物体が移動することを前提とし、所定の時刻における対象物体の移動位置を推定する。これにより、本実施形態は、対象物体の移動に追随させて、検知回転角度範囲に対象物体が含まれるように、この検知回転角度範囲を可変とする制御を行なう。本実施形態は、回転テーブルの第１回転軸回転速度を単位時間毎に、検知回転角度範囲を可変とす制御を行なう。このため、本実施形態は、常に移動する対象物体が検知回転角度範囲に含まれ、放射するレーザパルスの照射密度を高密度とし、検知回転角度範囲における対象物体の三次元形状などの検知精度を向上させることができる。
【００８４】
また、第２の実施形態には、レーザパルスの照射方向を第２回転軸に対して回転させる第２回転軸回転速度を対象物体の位置に対応させ第２検知回転角度範囲を可変とする構成が記載されている。本実施形態は、第２の実施形態と同様に、第２回転軸回転速度を対象物体の位置に対応させ第２検知回転角度範囲を可変とする構成としても良い。本実施形態は、対象物が移動する状態に対応させて、本実施形態の検知回転角度範囲（第１検知回転角度範囲）と同様に、単位時間毎に対象物体の移動位置を推定し、この対象物体の移動位置に対応して第２検知回転角度範囲を求める。これにより、本実施形態は、単位時間毎に第２検知回転角度範囲を更新し、対象物体の移動に第２検知回転角度範囲を追随させる。
【００８５】
この構成によって、本実施形態は、三次元の検知空間におけるレーザパルスを照射する照射面領域を、第１検知回転角度範囲と第２検知回転角度範囲とで設定したスポット的な領域とする。すなわち、本実施形態は、例えば、図７における三次元空間における放射領域Ｅのように、レーザパルスの照射密度を増加させるスポット領域として設定する。本実施形態は、移動する対象物体がスポット領域に含まれるように、このスポット領域を対象物体に追随させて移動させる制御を行なう。この構成によれば、本実施形態は、上述した第４の実施形態に対して、移動する対象物体を検知するためのリソースとしてのレーザパルスの照射を移動する対象物体に対して集中させることができる。本実施形態は、第１回転軸回転速度のみを制御する場合に比較して、より詳細に対象物体の三次元形状を検知することができる。
【００８６】
＜第４の実施形態の応用例＞
図１３は、第４の実施形態における検知回転角度範囲に対するレーザパルスの照射密度の調整結果の一例を示す図である。第４の実施形態は、上述したように、検知対象のなかから抽出条件により対象物体を抽出し、抽出した対象物体に照射するレーザパルスの照射密度を高密度とする制御を行なう。この応用例において、対象物体を抽出する抽出条件は、静止している物体で、かつレーザスキャンシステムから３ｍ離れた位置にある検知対象である。図１３（ａ）の画像における対象物候補９０１、９０２及び９０３がレーザスキャンシステム９５０（図１２に示す構成のレーザスキャンシステム）の近傍に配置されている。図１３（ｂ）は、レーザスキャンシステム９５０から、対象物候補９０１、９０２及び９０３の各々までの距離を示す平面図である。図１３（ｃ）は、対象物候補９０２が対象物として抽出され、対象物候補９０２の位置する領域が含まれる第１回転軸の回転角度範囲がレーザスキャンシステムの検知回転角度範囲とされ、レーザパルスの照射が行なわれたことを示している。図１３（ｃ）は、対象物候補９０２に対するレーザパルスの照射密度が、この対象物候補９０２よりレーザスキャンシステム９５０に近い対象物候補９０３に比較して、照射されるレーザパルスの照射密度が高密度に制御されていることを示している。これにより、図１３の応用例から、第４の実施形態は、抽出条件に対応して対象物の抽出を行ない、抽出された対象物に対してレーザパルスの照射密度を他の領域より高密度とし、対象物の詳細な検知が行なえることが判る。
【００８７】
＜第５の実施形態＞
図１４は、本発明の第５の実施形態によるレーザスキャンシステムの構成例を示す図である。図１４において、第５の実施形態によるレーザスキャンシステム１は、レーザスキャナ１１、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４Ａ、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７Ａ、トラッキング部１８Ａ、記憶部２０、三次元復元部２１Ｂ、対象物体抽出部２２、回転角度範囲推定部２３Ｂ、姿勢推定部２４及び環境マッチング部２５の各々を備えている。また、データバス３００Ｂは、レーザスキャナ１１、座標点抽出部１２、テーブル回転機構部１３、テーブル回転速度制御部１４Ａ、レーザパルス放射制御部１５、クラスタリング部１６、検知対象検知部１７Ａ、トラッキング部１８Ａ、記憶部２０、三次元復元部２１Ｂ、対象物体抽出部２２、回転角度範囲推定部２３Ｂ、姿勢推定部２４及び環境マッチング部２５の各々の間で、データ及び制御信号が伝達されるデータバスである。
第５の実施形態において、第４の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してある。以下、第４の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。本実施形態は、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態と同様に、レーザスキャンシステム自体が、所定の移動速度で移動する姿勢及び位置の各々が時系列に変化する移動体に搭載されている。ここで、移動体は、例えば、車両、人間、動物、飛翔体などである。本実施形態は、上記移動体の姿勢及び位置に対応して対象物体の検知を、移動体の姿勢及び位置に対応したレーザパルスの照射の制御を行なう。これにより、本実施形態は、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に比較して対象物の検知の精度がより高くなる。
【００８８】
姿勢推定部２４は、レートジャイロ８００が計測したｘ軸（ロール軸）、ｙ軸（ピッチ軸）及びｚ軸（ヨー軸）の各々に対する回転角（検出回転角）で、レーザスキャンシステム（移動体）の姿勢を推定する。レートジャイロ８００は、移動体に取り付けられている。姿勢推定部２４は、姿勢及び移動速度（後に詳述）を用いて、移動距離から移動体の位置の推定を行なう。本実施形態は、動的システムの状態を推定するフィルタとして、例えばカルマンフィルタを用いてレーザスキャンシステムの姿勢及び位置の推定を行なう。姿勢推定部２４は、レートジャイロ８００からの検出回転角及び移動体の位相速度を用い、移動体に搭載されたレーザスキャンシステムの姿勢及び位置の推定を、カルマンフィルタで時系列に行なう。すなわち、姿勢推定部２４は、レーザパルスを照射した時点におけるレーザスキャナの姿勢及び位置を、上記カルマンフィルタを用いて推定する。また、本実施形態はカルマンフィルタを用いて姿勢及び位置の推定を行う構成として説明した。しかしながら、本実施形態は、誤差のある観測値を用いて、所定の動的システムの姿勢及び位置の推定が行える無限インパルス応答フィルタであれば、カルマンフィルタ以外のフィルタを用いても良い。
【００８９】
このように、レーザスキャンシステムが移動している場合、レーザスキャンシステムの姿勢及び位置は、レーザパルスが照射される毎に変化してしまう。したがって、レーザスキャンシステムの検知空間座標系は、レーザパルスが照射される毎に、原点及びｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の軸方向が異なる他の検知空間座標系に変更される。
このため、対象物体の検知の処理において、レーザパルスが照射されて得られた空間光点の座標値の各々は、空間光点が得られる毎に、異なる検知空間座標系のそれぞれから、同一の基準座標系に座標変換される。また、第４の実施形態においては、基準座標系として世界座標系を用いて説明した。本実施形態の基準座標系は、世界座標系ではなく、レーザスキャンシステムが起動された際に取得した検知空間座標系（以下、ｔ０検知空間座標系と示す）を用いる。
姿勢推定部２４は、カルマンフィルタにより推定したレーザスキャンシステムの姿勢及び位置を、レーザパルスが照射される際に、三次元復元部２１Ｂに対して出力する。
【００９０】
三次元復元部２１Ｂは、レーザが照射される時間ｎにおいて、姿勢推定部２４から供給される姿勢及び位置により、基準座標系に対する、ｔｎ検知空間座標系の原点の移動量及びｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の軸方向の変化角度量を求める。ここで、ｔｎ検知空間座標系は、レーザスキャンシステムが起動されてから時間ｎが経過してレーザパルスが照射された際の検知空間座標系である。そして、三次元復元部２１Ｂは、得られた原点の移動量及びｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の軸方向の変化角度量により、回転行列及び並進行列を求める。三次元復元部２１Ｂは、求めた回転行列及び並進行列により、ｔｎ検知空間座標系における空間光点の座標値を、基準座標系における座標値に座標変換する。
【００９１】
これにより、三次元復元部２１Ｂは、レーザスキャンシステムの姿勢及び移動距離が時系列に変化しても、レーザパルスが照射された際のｔｎ検知空間座標系における空間光点の座標値を、順次、基準座標系に座標変換することができる。
また、三次元復元部２１Ｂは、レーザスキャンシステムにおける回転テーブルが一公転した時点に、この放射面に対して照射したレーザパルスから得られた空間光点の座標値群から、レーザスキャンシステムの周囲の３次元形状を示す三次元点群の画像を順次生成する。図７に示す放射面全面（走査範囲全体）に対するレーザパルスの照射は、回転テーブルの一公転において終了する。そして、三次元復元部２１Ｂは、放射面全面に対するレーザパルスの照射が終了する毎に、この終了した時点ｍにおいて生成した三次元点群（以下、ｍ時点三次元点群）を生成する。三次元復元部２１Ｂは、生成したｍ時点三次元点群を、環境マッチング部２５に対して順次出力する。
【００９２】
環境マッチング部２５は、基準座標系において静止している状態で取得した三次元点群（以下、０時点三次元点群）と、ｍ時点三次元点群との各々における同一の水平面を有する壁面（例えば、建物の壁、塀の壁など平面に対して垂直な面）を抽出する。そして、環境マッチング部２５は、０時点三次元点群及びｍ時点三次元点群の各々の壁面から、この壁面の法線（法線ベクトル）を抽出する。そして、環境マッチング部２５は、０時点三次元点群の壁面の法線に対するｍ時点三次元点群の壁面の法線との成す角度（３次元）を求め、求めた２つの法線の成す角度の情報（法線誤差情報）を、姿勢推定部２４に対して出力する（環境マッチング処理）。環境マッチング部２５は、壁面からの法線抽出において、壁面の座標点群に対し法線推定処理（主成分分析などを用いたサーフェイス推定処理）を行い、壁面の法線を推定する。
【００９３】
また、姿勢推定部２４は、レートジャイロ８００から所定の周期で供給される検出回転角であるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各々の回転角度と、その時点におけるカルマンフィルタの推定したレーザスキャンシステムの姿勢とを比較する。そして、姿勢推定部２４は、推定結果がレートジャイロ８００から供給される検出回転角で求めた姿勢となるように、カルマンフィルタの姿勢推定を行なうパラメータを調整する。
さらに、姿勢推定部２４は、環境マッチング部２５から供給される法線誤差情報を用い、０時点三次元点群を取得した時点と、ｍ時点三次元点群を取得した時点ｍとにおけるレーザスキャンシステムの姿勢及び位置の各々の差分を求める。姿勢推定部２４は、求めた姿勢及び位置の各々の差分と、０時点三次元点群を取得した時点の姿勢及び位置とにより、基準座標系における時点ｍにおけるレーザスキャンシステムの姿勢及び位置を求める。
【００９４】
そして、姿勢推定部２４は、環境マッチング部２５から供給される法線誤差情報に基づいて生成した姿勢及び位置と、その時点におけるカルマンフィルタの推定した姿勢及び位置とを比較する。姿勢推定部２４は、カルマンフィルタの推定結果が法線誤差情報に基づき生成した姿勢及び位置となるように、カルマンフィルタの姿勢及び位置の各々の推定を行なうパラメータを調整する。また、姿勢推定部２４は、時点ｍ−１と時点ｍとの各々において求めた位置から、時点ｍ−１及び時点ｍ間にて移動した移動距離を求める。姿勢推定部２４は、求めた移動距離を、時点ｍと時点ｍ−１との時間差で除算し、移動速度を求め、カルマンフィルタのパラメータを調整する。
【００９５】
回転角度範囲推定部２３Ｂは、抽出された対象物体に対して他の領域より照射密度を高密度にレーザパルスを照射する角度範囲として、回転テーブルの回転角度範囲（第１回転軸の回転角度範囲）における検知回転角度範囲を推定する。このとき、回転角度範囲推定部２３Ｂは、対象物体が静止した物体の場合、レーザスキャンシステムの推定された姿勢及び位置に対応して、対象物体の存在する回転角度範囲（図９のβ１≦σ≦（β１＋γ）と、β２≦σ≦（β２＋γ））を照射範囲とする検知回転角度範囲を求める。
【００９６】
一方、回転角度範囲推定部２３Ｂは、対象物体の現在の位置と、移動速度と、現時点の第１回転軸の回転角度と、第１回転軸回転速度と、レーザスキャンシステムの姿勢及び位置の各々により、所定の演算式により検知回転角度範囲を推定する。移動速度は、トラッキング部１８Ａが推定する対象物体が移動する速度である。現時点の第１回転軸の回転角度は、レーザパルスが照射されている角度方向を示す。
すなわち、回転角度範囲推定部２３Ｂは、対象物体とレーザスキャンシステムとの相対距離と、対象物体・第１回転軸の回転角度・レーザスキャンシステムの間の相対速度により、対象物体にレーザパルスの照射方向を追随させる時間を求める。そして、回転角度範囲推定部２３Ｂは、その求めた時間における対象物体の位置と、レーザスキャンシステムの姿勢及び位置の各々とを推定し、推定結果に対応する第１回転軸の回転角度の範囲を検知回転角度範囲として求める。また、回転角度範囲推定部２３Ｂは、第１回転軸の回転角度範囲において、上述のように求めた検知回転角度範囲以外の角度範囲を非検知回転角度範囲とする。
【００９７】
次に、図１５は、本発明の第５の実施形態による姿勢及び位置の推定を行なう処理の動作例を示すフローチャートである。
レーザスキャナ１１は、その時点における姿勢及び位置においてレーザパルスを一照射する（ステップＳ１）。
姿勢推定部２４は、レートジャイロ８００から検出回転角が供給されたか否かにより、カルマンフィルタに対する第１補正タイミングか否かの判定を行なう。このとき、姿勢推定部２４は、検出回転角が供給されると第１補正タイミングであるとして処理をステップＳ３へ進め、一方、検出回転角が供給されないと第１補正タイミングでないとして処理をステップＳ４へ進める（ステップＳ２）。
【００９８】
姿勢推定部２４は、レートジャイロ８００から供給される検出回転角により、カルマンフィルタのパラメータの調整を行なう（ステップＳ３）。姿勢推定部２４は、レーザ照射した際のレーザスキャンシステムの姿勢及び位置の推定をカルマンフィルタを用いて行なう（ステップＳ４）。三次元復元部２１Ｂは、レーザスキャンシステムの姿勢及び位置により、ｔｎ検知空間座標系における空間光点の座標値を、基準座標系の座標値に座標変換する（ステップＳ５）。
【００９９】
姿勢推定部２４は、放射面全面に対するレーザパルスの照射が終了したか否かにより、カルマンフィルタに対する第２補正タイミングか否かの判定を行なう。このとき、姿勢推定部２４は、放射面全面に対するレーザパルスの照射が終了した場合、第２補正タイミングであるとして処理をステップＳ７へ進める。一方、姿勢推定部２４は、放射面全面に対するレーザパルスの照射が終了しない場合、第２補正タイミングでないとして処理をステップＳ９へ進める（ステップＳ６）。
【０１００】
環境マッチング部２５は、環境マッチング処理を行ない、法線誤差情報を求める（ステップＳ７）。そして、姿勢推定部２４は、環境マッチング部２５から供給される法線誤差情報により、カルマンフィルタのパラメータの調整（カルマンフィルタの出力する位置及び姿勢の補正）を行なう（ステップＳ８）。本実施形態においては、第１補正タイミング及び第２補正タイミングの各々のカルマンフィルタの補正処理に基づき、レーザスキャンシステムの姿勢及び位置の推定を、レートジャイロ８００及び環境マッチングの各々によるフュージョン処理として行なっている。
対象物体抽出部２２は、検知対象検出部１７Ａ及びトラッキング部１８Ａにより検出された対象物体候補のなかから、抽出条件に対応した対象物体を抽出する（ステップＳ９）。そして、対象物体抽出部２２は、現時点における対象物体の移動速度を、時点ｍ−１及び時点ｍ間にて移動した移動距離を求め、この移動距離を、時点ｍと時点ｍ−１との時間差で除算することにより求める（ステップＳ１０）。
【０１０１】
回転角度範囲推定部２３Ｂは、対象物体の位置と、推定された対象物体の移動速度と、レーザパルスが照射される角度を示す第１回転軸の回転角度と、第１回転軸回転速度と、レーザスキャンシステムの姿勢及び位置とにより、所定の演算式により検知回転角度範囲を推定する（ステップＳ１１）。
そして、テーブル回転速度制御部１４Ａは、単位時間毎に供給される検知回転角度範囲に対応させて、第１回転軸回転速度を予め設定された回転数に低下させる。テーブル回転速度制御部１４Ａは、第１回転軸回転速度を低下させることにより、レーザパルスの照射密度を非検知回転角度範囲に比較して高密度とする。
【０１０２】
上述したように、本実施形態は、第４の実施形態と同様に、予め設定した抽出条件に対応した対象物を検知し、この対象物の存在する領域が含まれるように、レーザパルスの照射密度を他の角度範囲より高密度とする検知回転角度範囲として設定する。この構成により、本実施形態は、抽出条件に対応する対象物体に照射されるレーザパルスの照射密度を高密度とし、三次元形状などの検知精度を向上させることができる。
また、本実施形態は、レーザスキャンシステムが静止した場合における検知回転角度範囲を設定する第４の実施形態と異なり、移動するレーザスキャンシステムにより移動する対象物体を検知することを前提としている。このため、本実施形態は、移動する対象物体の移動位置を推定し、レーザスキャンシステムの移動状態に対応して検知回転角度範囲を求める。これにより、本実施形態は、対象物体の移動に追随させて、検知回転角度範囲に対象物体が含まれるように、この検知回転角度範囲をレーザスキャンシステムの移動に対応して可変とする。本実施形態は、対象物体の移動に対応させ、回転テーブルの第１回転軸回転速度を単位時間毎に制御する。このため、本実施形態は、常に移動する対象物体の動きに対応し、検知回転角度範囲を追随させることを可能とし、検知回転角度範囲の検知により、対象物体の三次元形状の検知精度を向上させる。
【０１０３】
上述したように、第４及び第５の実施形態において、回転角度範囲推定部２３、２３Ｂの各々は、検知回転角度範囲と非検知回転角度範囲との各々を、検知対象とレーザスキャンシステムとの相対位置関係及び相対速度の各々に基づき推定する。検知回転角度範囲は、検知対象検知部１７Ａが検知対象の検知を行う第１回転軸の回転角度の範囲を示す。非検知回転角度範囲は、検知対象を検知を行わない第１回転軸の回転角度の範囲を示す。
【０１０４】
なお、第１の実施形態において、レーザスキャンシステムに撮像装置を設けることが記載されている。この場合、レーザスキャンシステムは、上記撮像装置の撮像画像を用い、レーザパルスにより検知された周囲の三次元空間における三次元形状の種類の判定を行なう構成（三次元形状種類判定部）を備えていても良い。ここで、三次元空間における三次元形状の種類とは、道路、芝生、木、塀、川、溝などの形状の違いを示す類である。例えば、移動体がレーザスキャンシステムを搭載している場合、移動体はレーザスキャンシステムが検知する三次元空間を走行する。そして、この三次元空間をレーザスキャンシステムが移動している場合、上記三次元形状種類判定部は、例えば、撮像画像により移動体の走行方向における三次元形状の種類を判定し、芝生の領域の中央に道路が存在すると判定する。
すなわち、三次元形状種類判定部は、三次元空間における三次元形状の各々に対応した、撮像画像における画像領域それぞれを抽出して、この画像領域の三次元形状の種類を判定する。このとき、三次元形状種類判定部は、予め有している特徴量と三次元形状の種類とが対応付けられたテーブルから、抽出した画像領域の色、形状、テクスチャなどの複数の特徴量に基づき検索することにより、三次元形状に対応した種類を抽出する。
この種類の判定結果により、三次元形状種類判定部は、レーザスキャンシステムを搭載する移動体が、三次元空間における周囲の三次元形状の種類によって、移動可能か否かの検出を行ない、この検出結果を移動体の制御部に出力する。これにより、例えば、レーザスキャンシステムが移動体に搭載されている場合、移動体の制御部は、移動体が走行が不可能な領域に侵入することを抑制することができる。
このとき、三次元空間の各座標点と撮像装置の撮像画像（二次元空間）の座標点との整合性は、カメラキャリブレーションにより調整されている。
【０１０５】
また、図１、図１１、図１２及び図１４の各々におけるレーザスキャンシステムにおける検知対象の検知処理の各々機能を実現するためのプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより検知対象の検知処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１０６】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１０７】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１０８】
１…レーザスキャンシステム
１１…レーザスキャナ
１２…座標点抽出部
１３…テーブル回転機構部
１４，１４Ａ…テーブル回転速度制御部
１５…レーザパルス放射制御部
１６…クラスタリング部
１７，１７Ａ…検知対象検知部
１８，１８Ａ…トラッキング部
１９…回転角度範囲選択部
２０…記憶部
２１，２１Ｂ…三次元復元部
２２…対象物体抽出部
２３，２３Ｂ…回転角度範囲推定部
２４…姿勢推定部
２５…環境マッチング部
Ｄ，Ｅ…放射領域
【図１】
2017130770.tif 000003
【図２】
2017130770.tif 000004
【図３】
2017130770.tif 000005
【図４】
2017130770.tif 000006
【図５】
2017130770.tif 000007
【図６】
2017130770.tif 000008
【図７】
2017130770.tif 000009
【図８】
2017130770.tif 000010
【図９】
2017130770.tif 000011
【図１０】
2017130770.tif 000012
【図１１】
2017130770.tif 000013
【図１２】
2017130770.tif 000014
【図１３】
2017130770.tif 000015
【図１４】
2017130770.tif 000016
【図１５】
2017130770.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月17日(2017.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されたレーザスキャンシステムであり、
レーザを検知空間に放射するレーザスキャナを備え、
前記レーザの放射方向を第１回転軸に対して第１回転軸回転速度で回転させ、
前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第１回転軸に対する回転角度に基づいて、前記第１回転軸回転速度を変化させる
ことを特徴とする移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項２】
前記検知対象の存在を検知する検知対象検知部を
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項３】
前記検知対象検知部が前記検知対象を検知した、第１回転軸における回転角度の範囲を示す検知回転角度範囲と、前記検知対象を検知していない、第１回転軸における回転角度の範囲を示す非検知回転角度範囲とを求める回転角度範囲選択部をさらに
有することを特徴とする請求項２に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項４】
予め設定された抽出条件に対応する前記検知対象を検知した、前記第１回転軸における回転角度の回転角度の範囲を前記検知回転角度範囲として抽出する対象物体抽出部を
さらに備えることを特徴とする請求項３に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項５】
前記抽出条件に対応する前記検知対象が存在する、前記第１回転軸における回転角度の範囲を示す前記検知回転角度範囲と、当該検知対象が存在しない、前記第１回転軸における回転角度の範囲を示す前記非検知回転角度範囲とを、前記検知対象とレーザスキャンシステムとの相対位置関係及び相対速度の各々に基づき推定する回転角度範囲推定部をさらに
有することを特徴とする請求項４に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項６】
前記検知対象が位置を移動する対象物体である
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項７】
前記対象物体の移動位置を推定し、前記検知回転角度範囲を所定の時間毎に更新する
ことを特徴とする請求項６に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項８】
前記レーザにより得られる周囲の物体に対応する点群から移動している移動物体を前記対象物体として抽出する対象物体抽出部をさらに備え、
前記検知対象検知部が前記移動物体を前記検知対象とする
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項９】
複数個の前記レーザスキャナが前記移動体に搭載されている
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１０】
ｎ個の前記レーザスキャナが前記移動体に搭載され、前記第１回転軸の回転に対してｎ回対称の位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１１】
前記ｎ個のレーザスキャナの各々のレーザを放射させる、前記第１回転軸の回転の回転角度が同一とならないように、回転角度の変化量を可変に制御する
ことを特徴とする請求項１０に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１２】
前記検知対象が存在する場合の前記第１回転軸回転速度を、前記検知対象が存在しない場合の前記第１回転軸回転速度より遅くする
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１３】
前記レーザスキャナが、
所定の走査面上に、前記レーザが放射されるように、当該レーザの放射方向を走査する
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１４】
前記レーザスキャナが、
前記レーザの放射方向をデジタルミラーデバイスで走査する
ことを特徴とする請求項１３に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１５】
前記レーザスキャナが、
前記第１回転軸に対して傾いた直線を第２回転軸とし、前記レーザの放射方向を前記第２回転軸に対して第２回転軸回転速度で回転させる
ことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１６】
前記第１回転軸に対する前記第２回転軸の傾きが０度を超え、１８０度未満である
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１７】
前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第２回転軸に対する回転角度にに基づいて、前記第２回転軸回転速度を変化させる
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１８】
レーザの放射方向を前記第２回転軸を回転中心として回転させた際、放射方向の回転により形成される円に対応する２次元平面が前記第１回転軸に対して所定の傾きを有している
ことを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項１９】
第１回転軸回転速度が０．１Ｈｚ以上である
ことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項２０】
前記レーザを一回転させる毎に周囲の３次元点群を取得し、順次取得される３次元点群から移動体の姿勢及び位置の推定を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項２１】
前記移動体の推定された姿勢及び位置に基づいて、前記第１回転軸回転速度を変化させる
ことを特徴とする請求項２０に記載の移動体に搭載されたレーザスキャンシステム。
【請求項２２】
移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法であって、
前記移動体に搭載されたレーザスキャナから、レーザを検知空間に放射させる過程と、
前記レーザの放射方向を第１回転軸に対して第１回転軸回転速度で回転させる過程と、
前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第１回転軸に対する回転角度に基づいて、前記第１回転軸回転速度を変化させる過程と
を備える。
ことを特徴とする移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法。
【請求項２３】
移動体に搭載されたレーザスキャンシステムをコンピュータに実行させるプログラムであり、
前記コンピュータを、
前記移動体に搭載されたレーザスキャナから、レーザを検知空間に放射させる手段、
前記レーザの放射方向を第１回転軸に対して第１回転軸回転速度で回転させる手段、
前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第１回転軸に対する回転角度に基づいて、前記第１回転軸回転速度を変化させる手段
として機能させるプログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載されたレーザスキャンシステム、移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法及びプログラムに関する。
本願は、２０１６年１月２９日に、日本国へ出願された特願２０１６−０１６３５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レーザスキャナの数を増加させることなく、レーザスキャンシステムの大型化、及び高価格化を抑制し、検知対象物の検知の精度を向上させる移動体に搭載されたレーザスキャンシステム、移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、移動体に搭載されたレーザスキャンシステムであり、レーザを検知空間に放射するレーザスキャナを備え、前記レーザの放射方向を第１回転軸に対して第１回転軸回転速度で回転させ、前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第１回転軸に対する回転角度に基づいて、前記第１回転軸回転速度を変化させることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記検知対象の存在を検知する検知対象検知部をさらに備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記検知対象検知部が前記検知対象を検知した、第１回転軸における回転角度の範囲を示す検知回転角度範囲と、前記検知対象を検知していない、第１回転軸における回転角度の範囲を示す非検知回転角度範囲とを求める回転角度範囲選択部をさらに有することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、予め設定された抽出条件に対応する前記検知対象を検知した、前記第１回転軸における回転角度の回転角度の範囲を前記検知回転角度範囲として抽出する対象物体抽出部をさらに備えることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記抽出条件に対応する前記検知対象が存在する、前記第１回転軸における回転角度の範囲を示す前記検知回転角度範囲と、当該検知対象が存在しない、前記第１回転軸における回転角度の範囲を示す前記非検知回転角度範囲とを、前記検知対象とレーザスキャンシステムとの相対位置関係及び相対速度の各々に基づき推定する回転角度範囲推定部をさらに有することを特徴とする。
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記検知対象が位置を移動する対象物体であることを特徴とする。
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記対象物体の移動位置を推定し、前記検知回転角度範囲を所定の時間毎に更新することを特徴とする。
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記レーザにより得られる周囲の物体に対応する点群から移動している移動物体を前記対象物体として抽出する対象物体抽出部をさらに備え、前記検知対象検知部が前記移動物体を前記検知対象とすることを特徴とする。
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、複数個の前記レーザスキャナが前記移動体に搭載されていることを特徴とする。
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記ｎ個のレーザスキャナの各々のレーザを放射させる、前記第１回転軸の回転の回転角度が同一とならないように、回転角度の変化量を可変に制御することを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記検知対象が存在する場合の前記第１回転軸回転速度を、前記検知対象が存在しない場合の前記第１回転軸回転速度より遅くすることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記レーザスキャナが、
所定の走査面上に、前記レーザが放射されるように、当該レーザの放射方向を走査することを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記レーザスキャナが、前記レーザの放射方向をデジタルミラーデバイスで走査することを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記レーザスキャナが、前記第１回転軸に対して傾いた直線を第２回転軸とし、前記レーザの放射方向を前記第２回転軸に対して第２回転軸回転速度で回転させることを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記第１回転軸に対する前記第２回転軸の傾きが０度を超え、１８０度未満であることを特徴とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第２回転軸に対する回転角度にに基づいて、前記第２回転軸回転速度を変化させることを特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、ｎ個の前記レーザスキャナが前記移動体に搭載され、前記第１回転軸の回転に対してｎ回対称の位置に配置されていることを特徴とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、レーザの放射方向を前記第２回転軸を回転中心として回転させた際、放射方向の回転により形成される円に対応する２次元平面が前記第１回転軸に対して所定の傾きを有していることを特徴とする。
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、第１回転軸回転速度が０．１Ｈｚ以上であることを特徴とする。
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャンシステムは、前記レーザを一回転させる毎に周囲の３次元点群を取得し、順次取得される３次元点群から移動体の姿勢及び位置の推定を行うことを特徴とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法は、移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法であって、前記移動体に搭載されたレーザスキャナから、レーザを検知空間に放射させる過程と、前記レーザの放射方向を第１回転軸に対して第１回転軸回転速度で回転させる過程と、前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第１回転軸に対する回転角度に基づいて、前記第１回転軸回転速度を変化させる過程とを備えることを特徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明のプログラムは、移動体に搭載されたレーザスキャンシステムをコンピュータに実行させるプログラムであり、前記コンピュータを、前記移動体に搭載されたレーザスキャナから、レーザを検知空間に放射させる手段、前記レーザの放射方向を第１回転軸に対して第１回転軸回転速度で回転させる手段、前記検知空間における検知対象の存在に対応する前記第１回転軸に対する回転角度に基づいて、前記第１回転軸回転速度を変化させる手段として機能させるプログラムである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この発明によれば、レーザスキャナの数を増加させることなく、検知対象物の検知の精度を向上させ、検知の精度向上に伴ったシステムの大型化、回路の複雑化、高価格化を抑制する移動体に搭載されたレーザスキャンシステム、移動体に搭載されたレーザスキャナのレーザスキャン方法及びプログラムを提供することができる。
【国際調査報告】
2017130770.tif 000018
2017130770.tif 000019
2017130770.tif 000020
2017130770.tif 000021
2017130770.tif 000022
2017130770.tif 000023