(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムであって、
前記パターン投光装置は、
１つまたは複数のライン照明器を備えたライン照明部を有し、
前記ライン照明器は、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光し、
前記支障物検知装置は、
前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを出力するパターン受光手段と、
前記２次元画像データを入力し、前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成する受光パターン抽出手段と、
前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する受光パターン解析手段と、
前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知する支障物有無検知手段と、を備え、
前記受光パターン解析手段は、前記１次元射影データの値をｘ成分とし、前記１次元射影データのデータ列の値に現れる周期性の４分の１周期分だけデータ列の並びに沿ってデータをずらしたときの前記１次元射影データの値を前記ｘ成分に対応するｙ成分とし、前記ｘ成分および前記ｙ成分の値で示される点群の軌跡の原点を中心とした回転角に対応する値を求め、当該回転角に対応する値を、前記周期性を表す特徴量として抽出し、
前記支障物有無検知手段は、前記特徴量の大きさにもとづいて前記支障物を検知する、支障物検知システム。
【請求項２】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムであって、
前記パターン投光装置は、
１つまたは複数のライン照明器を備えたライン照明部を有し、
前記ライン照明器は、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光し、
前記支障物検知装置は、
前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを出力するパターン受光手段と、
前記２次元画像データを入力し、前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成する受光パターン抽出手段と、
前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する受光パターン解析手段と、
前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知する支障物有無検知手段と、を備え、
前記受光パターン解析手段は、前記１次元射影データの２次微分係数を求め、当該２次微分係数を、前記周期性を表す特徴量として抽出し、
前記支障物有無検知手段は、前記特徴量の変化が所定の区間において単調増加であるか否かにもとづいて前記支障物を検知する、支障物検知システム。
【請求項３】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムであって、
前記パターン投光装置は、
１つまたは複数のライン照明器を備えたライン照明部を有し、
前記ライン照明器は、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光し、
前記支障物検知装置は、
前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを出力するパターン受光手段と、
前記２次元画像データを入力し、前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成する受光パターン抽出手段と、
前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する受光パターン解析手段と、
前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知する支障物有無検知手段と、を備え、
前記支障物検知装置の前記受光パターン抽出手段は、前記１次元射影データを周波数領域に変換し、変換したデータに帯域通過フィルタを適用し、帯域通過フィルタを適用したデータに前記変換の逆変換を行って、帯域通過フィルタ適用１次元射影データを生成し、
前記支障物検知装置の前記受光パターン解析手段は、前記１次元射影データに代えて前記帯域通過フィルタ適用１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する、支障物検知システム。
【請求項４】
支障物有無検知手段は、支障物を検知した場合、前記特徴量に基づいて前記支障物の位置を求め出力する、請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の支障物検知システム。
【請求項５】
さらに、前記パターン投光装置の前記ライン照明器の発光タイミングを変調制御し、前記支障物検知装置のパターン受光手段の撮像タイミングを、前記発光タイミングと同期するように制御し、前記支障物検知装置の受光パターン抽出手段がするハイパスフィルタ処理を制御する、同期制御手段を有する、請求項１又は２に記載の支障物検知システム。
【請求項６】
前記パターン投光装置の前記ライン照明器は、長手方向に規則的に配置された複数の発光素子を備える、請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の支障物検知システム。
【請求項７】
前記発光素子は、ＬＥＤである、請求項６に記載の支障物検知システム。
【請求項８】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムであって、
前記パターン投光装置は、
１つまたは複数のライン照明器を備えたライン照明部を有し、
前記ライン照明器は、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光し、
前記支障物検知装置は、
前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを出力するパターン受光手段と、
前記２次元画像データを入力し、前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成する受光パターン抽出手段と、
前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する受光パターン解析手段と、
前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知する支障物有無検知手段と、を備え、
前記パターン投光装置の前記ライン照明器は、長手方向に間隔を開けずに配置された複数の発光素子を備え、
前記パターン投光装置は、前記ライン照明器の一端から数えて奇数番目にある発光素子の第１グループと、偶数番目にある発光素子の第２グループと、を時間的に交互に発光させ、
前記支障物検知装置のパターン受光手段は、前記第１グループが発光している前記線状照明光の２次元像を含んだ第１の２次元画像と、前記第２グループが発光している前記線状照明光の２次元像を含んだ第２の２次元画像と、を撮像してそれぞれ第１の２次元画像データおよび第２の２次元画像データとして出力し、
前記支障物検知装置の受光パターン抽出手段は、前記第１および第２の２次元画像データの１次元射影データを、それぞれ第１および第２の１次元射影データとして生成し、
前記受光パターン解析手段は、前記第１の１次元射影データを前記第２の１次元射影データに対して所定幅だけずらした状態で、前記第１および第２の１次元射影データの差分を求め、当該差分値を、前記周期性を表す特徴量として抽出し、
前記支障物有無検知手段は、前記特徴量の正負にもとづいて前記支障物を検知する、支障物検知システム。
【請求項９】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムにおける支障物検知方法であって、
前記支障物検知方法は、
前記パターン投光装置が、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光するステップと、
前記支障物検知装置が、前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記２次元画像データに含まれる前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出するステップと、
前記支障物検知装置が、前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知するステップと、を有し、
前記特徴量を抽出ステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記１次元射影データの値をｘ成分とし、前記１次元射影データのデータ列の値に現れる周期性の４分の１周期分だけデータ列の並びに沿ってデータをずらしたときの前記１次元射影データの値を前記ｘ成分に対応するｙ成分とし、前記ｘ成分および前記ｙ成分の値で示される点群の軌跡の原点を中心とした回転角に対応する値を求め、当該回転角に対応する値を、前記周期性を表す特徴量として抽出し、
前記支障物を検知するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記特徴量の大きさにもとづいて前記支障物を検知する、支障物検知方法。
【請求項１０】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムにおける支障物検知方法であって、
前記支障物検知方法は、
前記パターン投光装置が、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光するステップと、
前記支障物検知装置が、前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記２次元画像データに含まれる前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出するステップと、
前記支障物検知装置が、前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知するステップと、を有し、
前記特徴量を抽出するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記１次元射影データの２次微分係数を求め、当該２次微分係数を、前記周期性を表す特徴量として抽出し、
前記支障物を検知するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記特徴量の変化が所定の区間において単調増加であるか否かにもとづいて前記支障物を検知する、支障物検知方法。
【請求項１１】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムにおける支障物検知方法であって、
前記支障物検知方法は、
前記パターン投光装置が、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光するステップと、
前記支障物検知装置が、前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記２次元画像データに含まれる前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出するステップと、
前記支障物検知装置が、前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知するステップと、を有し、
前記データ列を１次元射影データとして生成するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記１次元射影データを周波数領域に変換し、変換したデータに帯域通過フィルタを適用し、帯域通過フィルタを適用したデータに前記変換の逆変換を行って、帯域通過フィルタ適用１次元射影データを生成し、
前記特徴量を抽出するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記１次元射影データに代えて前記帯域通過フィルタ適用１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する、支障物検知方法。
【請求項１２】
所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、前記パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムにおける支障物検知方法であって、
前記支障物検知方法は、
前記パターン投光装置が、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光するステップと、
前記支障物検知装置が、前記線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記２次元画像データに含まれる前記線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成するステップと、
前記支障物検知装置が、前記１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出するステップと、
前記支障物検知装置が、前記特徴量に基づいて、受光した前記線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知するステップと、を有し、
前記パターン投光装置の前記ライン照明器は、長手方向に間隔を開けずに配置された複数の発光素子を備え、
前記投光するステップにおいて、前記パターン投光装置が、前記ライン照明器の一端から数えて奇数番目にある発光素子の第１グループと、偶数番目にある発光素子の第２グループと、を時間的に交互に発光させ、
前記２次元画像データを生成するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記第１グループが発光している前記線状照明光の２次元像を含んだ第１の２次元画像と、前記第２グループが発光している前記線状照明光の２次元像を含んだ第２の２次元画像と、を撮像してそれぞれ第１の２次元画像データおよび第２の２次元画像データとして出力し、
前記データ列を１次元射影データとして生成するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記第１および第２の２次元画像データの１次元射影データを、それぞれ第１および第２の１次元射影データとして生成し、
前記特徴量を抽出するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記第１の１次元射影データを前記第２の１次元射影データに対して所定幅だけずらした状態で、前記第１および第２の１次元射影データの差分を求め、当該差分値を、前記周期性を表す特徴量として抽出し、
前記支障物を検知するステップにおいて、前記支障物検知装置が、前記特徴量の正負にもとづいて前記支障物を検知する、支障物検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支障物検知のためのシステムおよび方法に関し、例えば、駅の列車乗降位置に設置されるホームドア扉の開閉や列車の運行に支障をきたす支障物の有無を検知する支障物検知システムおよび支障物検知の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、太陽光などの移動する（変動する）外乱光に対して誤検知しない信頼性の高い光電式支障物検知器を備えたプラットホームドア装置を開示する。特許文献１に記載のプラットホームドア装置は、プラットホームの乗降位置に配設したプラットホームドアと、ドア制御装置と、前記プラットホームドアと車両間に存在する支障物を検知する少なくとも２個の光電式支障物検知器を備える。光電式支障物検知器は、プラットホームドアの開口部の両側に設けた投光器と受光器を備え、それぞれの支障物検知器が、投光器の投光方向が互いに逆方向となるように配置される。そして、プラットホームドア装置が、複数の支障物検知器のいずれかを有効にする切替手段を備える。
【０００３】
また、特許文献２は、プラットホーム安全設備を開示する。該設備は、ホームドアへの適用例ではないが、プラットホーム上の安全監視として、乗降客や荷物など支障物の線路面への転落の有無を検知するため、ライン状に配列された周期的マークをレーザ発光素子等で構成されるレーザスキャナ等の撮像手段で撮像し、フーリエ解析の結果得られる周波数分布のパワースペクトルを解析することにより、乗降客や支障物などによる周期的マークの隠蔽と、支柱の影などによる明度変化とを区別することにより、太陽光などの外乱光による誤検知が発生しにくい支障物検知を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３１４４１号公報（００１７、図１）
【特許文献２】特開２０００−１２７９７２号公報（００１６〜００２１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるプラットホームドア装置において光電センサをホームドア開口部の両側に設置する場合、身障者の杖のように細い物体を検知するためには、投光部と受光部を密にライン状に配列する必要があり高コストになる、という課題を有する。
【０００６】
また特許文献２に記載されているプラットホーム安全設備においては、周期的マークを構成する光反射手段の幅よりも十分に小さい支障物を検知することが原理的に困難である。
【０００７】
上述のような従来技術における課題を鑑み、本発明は、低コストで様々な大きさの支障物を精度良く検知可能な支障物検知システ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】
【０００８】
本発明の一態様は、所定のパターンの光を投光するパターン投光装置と、パターン投光装置が投光する光を受け、受光した光にもとづいて支障物を検知する支障物検知装置と、を有する支障物検知システムである。パターン投光装置は、１つまたは複数のライン照明器を備えたライン照明部を有し、ライン照明器は、長手方向に沿って輝度分布が周期性を有する線状照明光を投光する。支障物検知装置は、線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し２次元画像データを出力するパターン受光手段と、２次元画像データを入力し、線状照明光の２次元像をその長手方向と異なる方向に射影して得られるデータ列を１次元射影データとして生成する受光パターン抽出手段と、１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する受光パターン解析手段と、特徴量に基づいて、受光した線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知する支障物有無検知手段と、を備える。受光パターン解析手段は、１次元射影データの値をｘ成分とし、１次元射影データのデータ列の値に現れる周期性の４分の１周期分だけデータ列の並びに沿ってデータをずらしたときの１次元射影データの値をｘ成分に対応するｙ成分とし、ｘ成分およびｙ成分の値で示される点群の軌跡の原点を中心とした回転角に対応する値を求め、当該回転角に対応する値を、周期性を表す特徴量として抽出し、支障物有無検知手段は、特徴量の大きさにもとづいて支障物を検知する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様による支障物検知システムにおいては、投光装置が出射する線状照明光の２次元像を含んだ２次元画像を撮像し、当該撮像にかかる画像から１次元射影データを生成し、当該１次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量に基づいて、受光した線状照明光の周期性の崩れの程度を判定することにより支障物を検知する。そうすることで、本支障物検知システムは、様々な大きさの支障物を精度良く検知することができ、かつ、コスト面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１による支障物検知システムの構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１による受光パターン抽出手段の動作の詳細を示す模式図
【図３】１次元データを２次元平面にマッピングする手法を説明する概念図
【図４】１次元データの周期性の崩れを判定する手法を説明する概念図
【図５】実施の形態１による支障物検知装置がする支障物検知処理のフローチャート
【図６】１次元データの周期性の崩れを判定する別手法を説明する概念図
【図７】実施の形態２のパターン投光装置の発光パターンおよび支障物検知の概念図
【図８】実施の形態３による支障物検知システムの構成を示すブロック図
【図９】実施の形態４のパターン投光装置の発光パターンの概念図
【図１０】実施の形態５のパターン投光装置の構成および支障物検知の概念図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態による支障物検知システムについて説明する。当該支障物検知システムは、光センサ方式による支障物検知システムである。本システムは、複数の発光素子を所定方向に規則的に配列され、所定方向に沿った輝度分布に周期性がある直線形状のライン照明器を１つまたは複数備えるライン照明部を所定のパターンで発光させるパターン投光装置と、パターン投光装置が出射する光を受け、受光した光にもとづいて支障物の有無を検知する支障物検知装置と、を有する。
【００１２】
パターン投光装置のライン照明器は、発光素子としてＬＥＤを備え、ＬＥＤは、例えば規則的に（例えば、所定の間隔で）直線状に複数配置される。そして、パターン投光装置は、当該複数の発光素子（ＬＥＤ）を所定のパターンで発光させ、線状照明光を投光する。支障物検知装置は、パターン投光装置による発光素子の発光に起因して所定の方向に周期的に輝度が変化する部分画像領域（線状照明光の像）を含んだ２次元像を受光し、当該部分画像領域における輝度分布の周期性の崩れの程度を判定し、当該判定に基づいて支障物の有無を検知する。当該判断の際、支障物検知装置は、受光した２次元像からライン照明器の像（線状照明光の像）が含まれる範囲を抽出し、抽出した２次元像部分を所定の方向に（例えば、線状照明光の長手方向と異なる方向に、好ましくは、線状照明光の像の長手方向に略垂直な方向に）射影して１次元データを生成し、当該１次元データにおける値の周期的変動の周期性の崩れの程度を判定し、当該判定に基づいて支障物の有無を検知する。
【００１３】
本発明の実施形態による支障物検知システムにおいては、支障物検知装置が、２次元像として取得したパターン投光装置のライン照明器の輝度パターンを１次元データに変換し、当該１次元データを解析して同データの周期的変動の周期性の崩れを判定する。そのため、小さな（細い）支障物であっても従来よりも精度良く検知することが可能である。また、ライン照明器を複数備えれば、ライン照明器のいずれかに含まれる１個の発光素子が故障した場合や、発光素子の１個がチューインガム等で塞がれた場合にも、別のライン照明器の像に基づく１次元データを解析することにより、当該事象を支障物の存在と誤検知することなく、発光素子の不具合として判定することも可能である。
【００１４】
以下で説明する複数の実施形態およびその変形例は、それぞれ、特徴的構成を有する。ある形態における特徴的構成または動作は、他の形態においても適用可能であり、また、本発明は、以下に例示する形態に限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による支障物検知システム１００のブロック図である。当該システム１００は、例えば、駅のプラットホーム上に設置されるホームドア扉の開口部において扉の開閉に支障となる支障物を検知する。その場合、ホームドア扉の開口部の一方に、パターン投光装置１が取り付けられ、同開口部の他方に、支障物検知装置９０のパターン受光手段２が取り付けられる。ただし、支障物検知システム１００の適用用途は、ホームドア扉開閉にかかる支障物の検知に限定されるものではない。
【００１６】
パターン投光装置１は、ライン照明部６を有する。ライン照明部６は、ＬＥＤ等の発光素子が一方向に沿って複数個配列されたライン照明器６ａを、１つまたは複数備える。本実施の形態における説明では、簡単のため、ライン照明部６は、ライン照明器６ａを１つ備えるものとする。ただし、本実施の形態においても、ライン照明部６は、複数のライン照明器６ａを備えてもよい。
【００１７】
ライン照明器６ａの発光素子は、一方向に沿って略等間隔に配列されることが望ましい。このようにして配列された発光素子は、パターン投光装置１の図示しない制御手段によってその発光が制御される。パターン投光装置１は、例えば、常時、ライン照明部６を点灯状態に制御する。あるいは、パターン投光装置１は、図示しない同期手段により、支障物検知装置９０のパターン受光手段２（カメラ等の撮像手段）の受光（撮像）のタイミングと同期して、ライン照明部６を点灯させる。
【００１８】
ホームドア扉の開口部の他方に設置されたパターン受光手段２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ画像センサ等の撮像素子を含み、ライン照明部６の投光パターンを含む画像を取得する。
【００１９】
受光パターン抽出手段３は、パターン受光手段２が取得した画像に含まれるライン照明部６の２次元画像データ（線状照明光の画像）を解析する。具体的には、受光パターン抽出手段３は、２次元画像データを構成する画素値を、ライン照明部６のライン照明器６ａの長手方向（線状照明光の長手方向）と異なる方向に射影し、１次元射影データを生成する。射影の方向は、ライン照明器６ａの長手方向と異なる一方向であればよいが、当該方向は、好ましくは、ライン照明器６ａの長手方向と略垂直な方向である。
【００２０】
受光パターン抽出手段３は、プロセッサ、メモリ、等のハードウェア、および、当該プロセッサが実行することができるプログラム等のソフトウェアにより実現される。受光パターン抽出手段３を構成するハードウェアには、さらに、設定等のデータを保持する補助記憶装置等が含まれてもよい。
【００２１】
受光パターン解析手段４は、受光パターン抽出手段３が生成した１次元射影データを解析し、ライン照明器６ａの発光素子の規則的な配置に起因した一次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出する。
【００２２】
受光パターン解析手段４は、プロセッサ、メモリ、等のハードウェア、および、当該プロセッサが実行することができるプログラム等のソフトウェアにより実現される。受光パターン抽出手段３を構成するハードウェアには、さらに、設定等のデータを保持する補助記憶装置等が含まれてもよい。
【００２３】
なお、受光パターン抽出手段３は、一次元射影データにフーリエ解析等の空間周波数解析を行い、それによって得られるパワースペクトルに対し、ライン照明器６ａの発光素子の配置間隔を考慮して、発光素子の配置に起因して一次元射影データに現れる周期的変動を保存するように帯域通過フィルタ処理を行い、帯域通過フィルタ処理後の一次元データを出力してもよい。その場合、受光パターン解析手段４は、帯域通過フィルタ処理後の一次元射影データの値の変動の周期性を表す特徴量を抽出すればよい。
【００２４】
支障物有無検知手段５は、受光パターン解析手段４により取得された特徴量に対ししきい値判定等を行うことにより、ホームドア扉の開口部に混入した支障物を検知し、支障物の位置を推定し、推定検知位置を出力することにより、支障物の有無を判定する。
【００２５】
支障物有無検知手段５は、プロセッサ、メモリ、等のハードウェア、および、当該プロセッサが実行することができるプログラム等のソフトウェアにより実現される。受光パターン抽出手段３を構成するハードウェアには、さらに、設定等のデータを保持する補助記憶装置等が含まれてもよい。
【００２６】
次に、図２を参照して受光パターン抽出手段３の動作の詳細を説明する。
【００２７】
パターン受光手段２が撮像した、パターン投光装置１のライン照明部６の像（線状照明光の像）を含む入力画像７が射影部３ａに入力される。入力画像７の内部には、ライン照明部６の像（線状照明光の像）が含まれるようにして支障物検知領域８が設定され、射影部３ａは、同領域８の内部にある２次元画像データ９について、２次元画像データ９内部の画素値を図中の矢印の方向に積算し、１次元射影データ１０を生成し出力する。ここでの積算の方向は、上述のようにライン照明器６ａの発光素子の配列方向と一致しない方向であればよく、好ましくは、発光素子の配列方向（線状照明光の長手方向）と略垂直な方向である。
【００２８】
一次元射影データ１０は、パワースペクトル生成部３ｂへ入力される。パワースペクトル生成部３ｂは、この１次元射影データ１０について、デジタル信号処理でしばしば用いられるフーリエ変換を施し、空間周波数を横軸とするパワースペクトル１１を得る。得られたパワースペクトル１１は、帯域通過フィルタ部３ｃへ出力される。
【００２９】
帯域通過フィルタ部３ｃは、パワースペクトル１１について帯域通過フィルタ処理を行う。この帯域通過フィルタ処理では、パターン受光手段２が撮像したライン照明器６ａの像（線状照明光の像）の周期的な輝度ピーク（つまり、発光している発光素子の間隔に対応した、像内の輝度ピークの列）が寄与するスペクトル帯域をよく通過させるようにフィルタの通過帯域が設定される。図において通過帯域は、帯域１２とする。そして、帯域通過フィルタ部３ｃは、帯域通過フィルタ処理したパワースペクトルについて、パワースペクトル生成部３ｂが行った変換の逆変換を行い、帯域通過フィルタ適用１次元射影データ１３を得る。帯域通過フィルタ適用１次元射影データ１３は、受光パターン解析手段４へ送られる。
【００３０】
次に、図３および図４を適宜参照し、受光パターン解析手段４、および、支障物有無検知手段５の動作を説明する。
【００３１】
先ず、本実施形態の受光パターン解析手段４が、帯域通過フィルタ適用１次元射影データ１３から特徴量を抽出する手法について説明する。
【００３２】
図３は、受光パターン解析手段４がする、１次元射影データに含まれる周期的成分を抽出するための信号処理を示す図である。図３（ａ）は、受光パターン解析手段４による特徴量抽出の原理を説明するための図である。図３（ａ）では、周期的な変動を示す１次元データの典型例として、サイン（sine）関数１４を用いている。併せて、サイン関数１４に対し、位相を４分の１周期だけ横軸左方向へ（負方向へ）ずらした曲線（コサイン（cosine）関数１５）を用い、受光パターン解析手段４による特徴量抽出の原理を説明する。なお、サイン関数１４およびコサイン関数１５のグラフの横軸は、空間座標であるとする。ここで、ある空間座標におけるサイン関数１４の値をｘ成分、サイン関数１４と同一の空間座標におけるコサイン関数１５の値をｙ成分として、当該空間座標を左から右へ（つまり正方向に）変化させながら、座標（ｘ，ｙ）を２次元平面上にプロットすると、その軌跡は、軌跡１６のような円軌道を描く。これは、リサジュー図形としてよく知られた曲線である。この場合のようにｙ座標の値を、ｘ座標の値に対して４分の１周期だけ左方向へ（空間座標に沿って負の方向へ）ずらした場合、軌跡１６は、時計回りに円軌道を描く。
【００３３】
すなわち、１次元射影データ１７（例えば、図２の帯域通過フィルタ適用１次元射影データ１３）が、空間座標にそって周期的に変動するデータを有する場合、図３（ａ）を参照して示した手法により描かれる軌跡は、原点を中心とした円を描く。したがって、軌跡上を移動する点の回転量（空間座標の変化（周期的変動の位相の変化）に対する軌跡１９の回転角）が一定値から大きく逸脱しているか否かを調べることで、１次元射影データ１７が示す周期的変動の周期性が壊れた箇所、つまり１次元射影データ１７において、支障物の混入により発光素子の光が受光されにくくなっていた位置を検知することができる。
【００３４】
図３（ｂ）は、受光パターン解析手段４が、実際の１次元射影データ１７（例えば、図２の帯域通過フィルタ適用１次元射影データ１３）について周期性を解析した例を示す図である。ここで、曲線１８は、１次元データ射影１７の典型的ピーク間距離を周期的変動の１周期として、その４分の１周期だけ（つまり、ピーク間距離の４分の１だけ）空間座標（横軸）を負方向（左方向（図では上方向））にずらした１次元データのグラフである。１次元射影データ１７の各空間座標における値をｘ成分とし、同一の空間座標における曲線１８の値をｙ成分としてプロットした点は、軌跡１９を描く。１次元射影データ１７（帯域通過フィルタ適用１次元射影データ１３）に支障物による発光素子出射光の遮断の影響が含まれる場合、軌跡１９には、少なくともその一部において、略円形状の軌道から逸脱したり、著しく回転量が変化したりする部分が現れる。
【００３５】
図４は、２次元平面上の軌跡から周期性が崩れた位置を検知する方法を説明する図である。図４（ａ）では、説明を簡素化するため、図３（ａ）のような真円形の軌跡を用いて位置検知の原理を説明する。例えば、解析対象の１次元射影データの、ある空間座標における値を表す点がｘｙ平面上で原点Ｏから角度θ方向にある点Ａに相当し、同１次元データ上の空間座標について所定量だけ進んだ位置の値を表す点がｘｙ平面上で点Ａから角度φだけ回転した点Ｂに相当するとする。図４（a）に示すように、軌跡を半径１の単位円とし、原点をＯとして、線分ＯＡとｘ軸とのなす角をθ、線分ＯＡと線分ＯＢのなす角をφとしたときの△ＯＡＢの面積は、
【数１】
0005921294.tif 000002
として求めることができる。この三角形ＯＡＢの面積に対応する値を、軌跡上の点が点Ａから点Ｂへ遷移したときの回転角を表す（回転角に対応する）量とする。軌跡上を、点Ａから点Ｂへ時計回りに回転するとすれば、回転角φは、φ＜０となり、図４（ｂ）のように、横軸を、１次元射影データの空間座標、縦軸を、回転角を表す量（（１／２）×ｓｉｎφ）とすれば、１次元射影データの周期的変動の周期性が崩れない限り、回転角を表す量は、略水平線（ほぼ一定の負値）となる。
【００３６】
すなわち、受光パターン抽出手段３により得られた１次元射影データ１７（例えば、図２の帯域通過フィルタ適用１次元射影データ１３）が、空間座標にそって周期的に変動するデータを有する場合、図４（ａ）を参照して示した手法により描かれる回転角を表す量は、１次元射影データの空間座標によらずほぼ一定の値となる。逆に、１次元射影データ１７の値の空間座標にそった変動の周期性が崩れているところでは、図４（ａ）を参照して示した手法により描かれる回転角を表す量（特徴量）は、上述の一定値から逸脱する。したがって、当該特徴量が一定値から大きく逸脱しているか否かを判定することで、１次元射影データ１７の値の変動の周期性が壊れた箇所、つまり１次元射影データ１７において、支障物の混入により発光素子の光が受光されにくくなっていた位置を検知することができる。
【００３７】
支障物有無検知手段５は、上述の回転角を表す量（特徴量）について、しきい値判定を行い、一定値から大きく逸脱している箇所を特定し、特定された箇所にもとづいて、支障物の混入位置を推定する。
【００３８】
図４（ｃ）および図４（ｄ）は、支障物有無検知手段５が、実際の１次元射影データの軌跡１９（図２の帯域フィルタ適用１次元射影データ１３の軌跡）について特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて支障物が混入した箇所を特定する例を示す図である。図４（ｃ）は、実際の１次元射影データの軌跡１９を示す図であり、図４（ｄ）は、式（１）に従い回転角を表す量（特徴量）を計算した結果を、１次元射影データの空間座標にそってプロットした図である。図４（ｃ）を参照することでよく理解されるように、軌跡１９は、概ね時計回りに略円形の軌跡を描き、部分的に支障物の混入に起因して１次元射影データに周期性が崩れた部分が現れる。当該周期性の崩れにより、軌跡１９は、その途中で特徴量が一瞬正値に変化し（軌跡の回転方向が反時計回りに変化し）、再び負の値に戻り、軌跡上を時計回りに遷移する。図４（c）の途中に見られる一瞬正値に振れる異常値が周期性が大きく崩れた箇所を表している。支障物有無検知手段５は、このデータを入力として、図４（d）のような特徴量について、しきい値を０としてしきい値判定を行う。その結果、支障物有無検知手段５は、図４（ｄ）の点Ｐにおける周期性の崩れを検知し、当該検知に基づいて、支障物の有無および混入位置を検知する。
【００３９】
ここで、図５のフローチャートを参照し、受光パターン抽出手段３、受光パターン解析手段４、および支障物有無検知手段５の動作を説明する。以降の説明において、ステップＳ１〜Ｓ４は受光パターン抽出手段３がする動作、ステップＳ５〜Ｓ７は、受光パターン解析手段４がする動作、ステップＳ９〜Ｓ１２は、支障物有無検知手段５がする動作に相当する。
【００４０】
まず、ステップＳ１において、受光パターン抽出手段３から、（線状照明光の像を含んだ）検知領域の２次元画像データが取得される。
【００４１】
次に、ステップＳ２において、取得した２次元画像データから１次元射影データが求められる。
【００４２】
さらに、ステップＳ３において、１次元射影データについてフーリエ変換を行い、そのパワースペクトル分布が生成される。
【００４３】
このパワースペクトル分布を用い、ステップＳ４において、帯域通過フィルタを適用した１次元射影データを得る。
【００４４】
ステップＳ５において、帯域通過フィルタ適用１次元射影データを、その空間座標について４分の１波長だけ（典型的ピーク間距離の４分の１だけ）ずらしたデータ（新規データ）が構築される。
【００４５】
ステップＳ６において、帯域通過フィルタ適用１次元射影データと、新規データと、を用いて、１次元射影データを、２次元平面上に上述の軌跡として展開する。
【００４６】
ステップＳ７において、２次元平面上の原点を中心として、軌跡の上述の回転角を表す量（特徴量）を計算し、１次元射影データの各空間座標について当該特徴量を求める。特徴量は、各空間座標と対応付けられた１次元配列形式のデータとして導出されればよい。
【００４７】
ステップＳ８において、この回転角特徴量１次元データに対してしきい値判定を行う。
【００４８】
ステップＳ９において、回転角特徴量１次元データが、しきい値を上回るかどうかを判定する。回転角特徴量１次元データが、しきい値を上回ることが（一度も）なかった場合（ステップＳ９における「Ｎｏ」）、Ｓ１０において、判定結果「支障物なし」を出力する。一方、回転角特徴量１次元データが（一度でも）しきい値を上回った場合（ステップＳ９における「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１１において、判定結果「支障物あり」を出力し、ステップＳ１２において、回転角特徴量１次元データのうちでしきい値を超えた１次元データの空間座標に相当する位置を支障物の混入した位置として特定し出力する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によれば、受光パターン抽出手段３が、１次元射影データを生成し、同データに対し帯域通過フィルタ処理を行って、帯域通過フィルタ処理適用１次元射影データを生成する。受光パターン解析手段は、帯域通過フィルタ処理適用１次元射影データの値のピーク間距離に基づいて、帯域通過フィルタ処理適用１次元射影データが示す周期性について４分の１周期だけずらした新規データを構築し、両データを用いて２次元平面に軌跡をプロットし、当該軌跡にもとづき、１次元射影データにおける任意の空間座標における軌跡の回転角を表す特徴量を回転角特徴量１次元データとして構成する。そして、支障物有無検知手段５が、回転角特徴量１次元データに対してしきい値処理を行うことにより支障物の有無判定と支障物混入位置とを求めて出力する。受光された発光素子（ＬＥＤ等）の輝度のピークの周期性の崩れを、軌道の回転角の特徴量に変換することにより、支障物が存在する場合は発光素子（ＬＥＤ）の輝度ピークの周期性が崩れ、位相平面上にプロットした軌跡の回転角が急激に変化するので、細い支障物の有無やその混入位置を精度良く検知することが可能になる。
【００５０】
実施の形態１の変形例．
上記の例では、受光パターン解析手段４がする特徴量の抽出として、１次元射影データを４分の１波長だけ（ピーク間距離の４分の１だけ）ずらして２次元平面上に展開し、軌跡の回転角を表す量を用いて支障物の有無を判定するというアルゴリズムで説明した。しかし、別の手法で、例えば図６の（ａ）、（ｂ）、もしくは、（ｃ）に示すような、３種類のアルゴリズムのいずれか、または、それらの組み合わせを用いて支障物を判定してもよい。これらの判定は、受光パターン解析手段４および支障物有無検知手段５において行われる。以下の判定は、既に説明した回転角特徴量にもとづく判定に代えて行われてもよいし、既に説明した回転角特徴量にもとづく判定に併せて行われてもよい。
【００５１】
図６（ａ）に示す手法は、パターン投光装置１の発光素子が、固定位置でかつ一定間隔で配置されていることを利用して、発光素子の像の輝度ピークが一定間隔の固定位置からずれている場合に支障物ありと判定する手法である。図６（ａ）において描かれている９本の垂直線は、それぞれ、発光素子の固定位置を示しており、各々の固定位置の近辺で輝度ピークの有無を判定する。輝度ピークの位置と固定位置とのずれが、あるしきい値を超えなければ「ずれ小」、つまり支障物なしと判定し、輝度ピークの位置と固定位置とのずれが、ある閾値を超えれば「ずれ大」、つまり支障物ありと判定する。
【００５２】
図６（ｂ）に示す手法は、図６（ａ）を参照して上述した手法と同じく、パターン投光装置１の発光素子が、固定位置でかつ一定間隔で配置されていることを利用する。ただし、図６（ｂ）に示す手法は、一定区間内の１次元データが作るグラフ形状を解析して支障物の有無を判定する点が、図６（ａ）の手法と異なる。このグラフ形状を解析する単純な手法として、２次微分を計算する手法がある。例えば２次関数を例にとると、下に凸なら２次微分は正値、上に凸なら負値になる。この特徴を利用すれば、一定間隔のグラフ形状の周期的な変化を単純な計算で解析することができ、ひいては支障物の有無を検知することができる。図６（ｂ）における９本の垂直線間について、それぞれ２次微分係数を計算すれば、各線間において支障物がない場合、滑らかな輝度ピークの変化が現れるので２次微分係数は、負値から正値に単調に増加し、支障物がある場合は、各線間において、単調増加性が崩れるという判定基準で支障物の有無を検知することができる。
【００５３】
図６（c）に示す手法もまた、図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して上述した手法と同じく、パターン投光装置１の発光素子が固定位置でかつ一定間隔で配置されていることを利用する。ただし、図６（ｃ）に示す手法は、支障物のない状態で取得した帯域フィルタ通過済みの１次元射影データを背景データとして、現信号としての１次元射影データとの差分を計算し、各線間の区間内で差分の絶対値総和を計算し、一定のしきい値を設けて支障物の有無を判定する。
【００５４】
実施の形態２．
実施の形態１では、パターン投光装置１のライン照明部６には、一列のライン照明器６ａを設け、ライン照明器６ａを構成するＬＥＤ等の発光素子は、一定間隔で配置していた。これに対し、本実施の形態では、ライン照明器６ｂとして、複数の発光素子を、間隔を空けず密に一列に並べた照明器を用いる。また、ライン照明器６ｂの両端のうち、決められた側から数えて奇数位置と偶数位置にある発光素子を交互に点灯させて支障物検知を行う。
【００５５】
図７は、本実施の形態による支障物検知システムのライン照明器６ｂの動作を示す図である。図７（ａ）は、パターン投光装置１のライン照明器６ｂの構成を示す図である。同図に示すように、ライン照明器６ｂでは、発光素子は密に１列に配列される。そして、実際に支障物検知を行う際は、図７（ｂ）のように、ライン照明器６ｂの一端（本図では上端）から数えて偶数個目および奇数個目にある発光素子を交互に点灯させる。図７（ｂ）において●はON、○はOFFの状態を示す。
【００５６】
次に、パターン受光手段２においては、パターン投光装置１の発光素子の奇数位置および偶数位置を交互に点灯させた画像を撮像し、受光パターン抽出手段３が２次元画像から１次元射影データを生成し、帯域フィルタ処理を行ってノイズが除去された１次元射影データが受光パターン解析手段４に入力される。
【００５７】
図７（c）は、パターン投光装置１における奇数位置の発光素子が点灯し、かつ、支障物２１が上から４個目と５個目の発光素子の間に混入した場合に相当する。支障物２１の存在により、図中の＊の位置における輝度ピークが、支障物２１が存在しない他の輝度ピークと比較してずれている。
【００５８】
図７（ｄ）は、パターン投光装置１における偶数位置の発光素子が点灯している以外は図７（ｃ）同様の状況を示している。図７（ｅ）に示すように、図７（ｄ）の１次元射影データの最も上にある輝度ピークが、図７（ｃ）の１次元射影データの最も上にある輝度ピーク位置に重なるように平行移動させると、図７（ｅ）のようになる。支障物２１の存在により輝度ピークの輝度は減少するので、図７（ｃ）と図７（ｄ）における１次元射影データの差分が正値となる部分（図７（ｅ）中の斜線部分に相当）の分布を求めると、当該分布は、図７（ｆ）のようになる。差分が正値（差分のとり方によっては負値）となる部分の分布を用いれば、支障物の有無を判定することができる。
【００５９】
あるいは、図７（ｇ）のように、図７（ｄ）の１次元射影データを基準として、図７（ｃ）の１次元射影データを、図７（ｄ）の１次元射影データの最も下にある輝度ピーク位置に重なるように平行移動させ、両者の差分（図７（ｇ）の斜線部）を計算すれば、正値の差分の分布は、図７（ｈ）のようになり、これを支障物検知のデータに利用してもよい。
【００６０】
あるいは、図７（ｂ）のように奇数位置と偶数位置の発光素子を交互に点灯させなくともよい。別の点灯方法として、例えば、常時、奇数位置のみを点灯して利用し、偶数位置は点灯しない。そして、もし奇数位置にある一部の発光素子が故障して点灯しなくなった場合、輝度ピークの状態を見れば故障の発生がわかるので、その故障発生を以て奇数位置の発光素子は使わず、今度は偶数位置の発光素子のみを常時利用して支障物検知に用いれば突発的に発生する発光素子の故障による支障物の誤検知を回避することができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態２による支障物検知システムは、単一のライン照明器６ｂの奇数位置および偶数位置にある発光素子の交互点灯を特徴とするパターン投光装置を備える。これにより、たとえ発光素子の１つまたは複数が故障しても、支障物の誤検知の発生を防止することができ、かつ、発光素子の間隔を空けて並べるよりも細い支障物に対する検知能力を向上させることが可能になる。
【００６２】
実施の形態３．
実施の形態１では、パターン投光装置１におけるライン照明器６ａの発光素子は常時点灯された。本実施の形態では、支障物検知システム１００ａの支障物検知装置９０ａが、ライン照明器６ａ（または６ｂの）発光素子の発光タイミングに変調をかけてパターン投光装置１とパターン受光手段２を同期制御し、さらに、受光パターン抽出手段３におけるフィルタ処理（ハイパスフィルタ処理）も制御する同期制御手段２０を備えた構成で支障物検知を行う。なお、同期制御手段２０は、支障物検知装置９０ａに含まれない、別個に存在する装置であってもよい。
【００６３】
図８は、本発明の実施の形態３による支障物検知システム１００ａのブロック図である。本実施の形態における受光パターン解析手段４と支障物有無検知手段５の動作は実施の形態１における動作と同じである。ただし、支障物検知システム１００ａは、パターン投光装置１とパターン受光手段２が同期制御手段２０による同期制御を受け、さらに、同期制御手段２０における変調光制御の内容に即して受光パターン抽出手段３においてハイパスフィルタ処理が行われる点で実施の形態１と異なる。
【００６４】
一般に、屋外環境では、太陽光等の変化を要因として、ライン照明部６が含まれる被写体の照度が大きく変化する。そのため、通常の可視カメラでそのような被写体を撮像する場合、特定のパターン（発光素子の配列）の輝度が太陽光による明るさに埋もれてしまい、劣悪な撮像条件となるため、これを回避するための方策として、変調光同期検波方式を利用する。この変調光同期検波方式は、参考文献１に詳述されるため、ここでは説明を省略する。（参考文献１：河原他、「光変調アクティブカメラによる屋外対応顔認証システム」、松下電工技報  ５５（１）、ｐｐ４９−５３、２００７。）
【００６５】
この光変調方式を利用すれば、パターン投光装置１に含まれるライン照明部６の発光素子の輝度パターンをよく撮像することができる。ただし、そのためには、パターン投光装置１のＬＥＤ等による発光素子の点灯タイミングと、パターン受光手段２の撮像タイミングと、を同期させて制御する必要がある。そのため、本実施形態によるシステム１００ａは、同期制御手段２０を備える。本実施の形態におけるパターン受光手段２においては、撮像素子の各画素データ毎に時間周波数ドメイン上での帯域フィルタ処理を行い、パターン投光装置１の発光素子の信号のみを抽出する。このようにしてパターン受光手段２にてライン照明部６を含む画像を構成し、以降の処理においては、実施の形態１と同様の処理により、支障物の有無を検知する。
【００６６】
なお、同期制御手段２０は、プロセッサ、メモリ、等のハードウェア、および、当該プロセッサが実行することができるプログラム等のソフトウェアにより実現される。受光パターン抽出手段３を構成するハードウェアには、さらに、設定等のデータを保持する補助記憶装置等が含まれてもよい。
【００６７】
以上のように、本実施の形態３による支障物検知システム１００ａは、パターン投光装置１のライン照明部６の発光素子の発光タイミングに変調をかけて支障物検知を行う。そのため、従来であれば検知に失敗するような強い外光の存在下でも、支障物を精度良く検知することが可能になる。なお、本実施の形態によるパターン投光装置１におけるライン照明部６は１列のライン照明器で構成しても、あるいは、２列以上の複数列のライン照明器で構成してもよい。
【００６８】
実施の形態４．
実施の形態１では、パターン投光装置１におけるライン照明部６の発光素子が出射する光の色について特に限定はなく、例えば、実施の形態１のパターン投光装置１のライン照明部６の発光素子は、白色等の単色のみを発光可能な素子でよい。これに対し、本実施の形態では、赤・青・緑等の複数色を発光可能な発光素子を利用する。また、パターン受光手段２における撮像素子としては、カラーＣＣＤ等、カラー画像を取得することができる撮像素子を利用する。なお、パターン受光手段２における撮像素子は、発光素子の発光色を区別可能に撮像できればよく、カラーＣＣＤに限定されない。
【００６９】
白色等の単色を発光する発光素子を利用した支障物検知においては、金属でできた傘の先端など、反射光による光沢がある場合、画像中の検知領域から得られる１次元射影データ中の輝度ピークが支障物による反射光と発光素子の発色光を区別することができず、支障物の検知の精度が低下するおそれがある。
【００７０】
そこで、本実施形態においては、パターン受光手段２の撮像素子は、ライン照明部６の像が含まれる画像をカラー画像として取り込む。そのため、本実施形態による支障物検知システムにおいては、光沢がある支障物が存在する場合においても、より精度良く支障物を検知することが可能である。
【００７１】
図９は本実施の形態４によるパターン投光装置１のライン照明部６の発光素子の点灯方式を示した図である。図に示すように、本実施形態によるパターン投光装置１においては、パターン受光手段２から見て支障物２１によって発光素子の一部が遮られている１列のライン照明器６ｃの発光素子の発光色が、時系列順に赤・青・緑の順に点灯する。パターン受光手段２は、時間分割で複数色で点灯する発光素子を含んだ像を、いずれの発色光の場合においてもカラー画像として取得する。そして、受光パターン抽出手段３は、赤点灯時、青点灯時、および緑点灯時の各画像に対して、例えば赤点灯時の場合は検知領域内の赤色を持つ画素のみを利用して（あるいは、各画素の赤色の成分のみを利用して）１次元射影データを構築する。青点灯時と緑点灯時も同様に、青色画素、緑色画素のみを利用して（あるいは、各画素の青色、緑色の成分のみを利用して）各色の１次元射影データを構築する。次に、赤点灯時・青点灯時・緑点灯時といった各色の１次元射影データに対して実施の形態１で説明したような信号処理を行うことにより、それぞれ支障物検知結果が得られる。この検知結果が赤点灯時・青点灯時・緑点灯時のいずれかの場合において支障物ありという判定が得られたなら支障物ありと判定し、そうでない場合、つまりライン照明器６ｃの発光素子の発色光全てについて支障物なしと判定される場合に限定して支障物なしと判定する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態では、従来手法なら検知精度が低下するような光学的特性を有する支障物に対し、支障物が入射光を反射することにより作られる輝度ピークと、発光素子の発光を由来とする輝度ピークとの違いを色に基づいて区別することにより、高精度に支障物検知をすることができる。
【００７３】
実施の形態５．
実施の形態１では、パターン投光装置１にライン照明器６ａを１列設け、支障物検知を行う例を説明した。これに対し、本実施の形態では、ライン照明器を複数列設け、支障物検知を行う。
【００７４】
図１０は本実施の形態によるパターン投光装置１における複数のライン照明器の配置とそれを用いた動作を説明するための図である。図１０（ａ）〜（ｄ）に示す、いずれの場合も、ライン照明部６１、６２、６３は、複数のライン照明器から構成され、個々のライン照明器は、ＬＥＤ等の発光素子が周期的に等間隔で配置されている。
【００７５】
図１０（ａ）は、２列のライン照明器を、発光素子の位置を合わせて平行に並べたライン照明部６１を示す図である。この場合、一方のライン照明器の個々の発光素子は、図の鉛直方向に沿って、同一の高さにある他方のライン照明器の発光素子と対を成す。仮に、もし一方のライン照明器を構成する１個の発光素子が寿命あるいは故障により点灯しなくなるか、あるいは偶発的に虫等で塞がれる場合、その特定の発光素子の点灯光はパターン受光手段２において撮影される画像に含まれない。ライン照明部が１列のライン照明器のみで構成される場合、当該発光素子の点灯光が画像中に存在しない理由を、発光素子の不具合によるものか、あるいは支障物混入によるものかを区別することが困難である。これに対し、ライン照明部を２列のライン照明器で構成する本実施形態による構成であれば、各ライン照明器それぞれによる輝度ピークを比較することにより、略同一の鉛直方向高さ、または、一定の高低差内にある発光素子の点灯光が隠蔽されるならば支障物ありと判定し、そうでなければ特定の列にあるライン照明の発光素子が故障しているかあるいは隠蔽されていると判断し、そのライン照明を用いず、それ以外のライン照明をそれ以降の支障物判定に用いることにすれば、発光素子の不具合や虫などによる隠蔽を避けて支障物を安定に判定することができる。図１０（ａ）では、２列のライン照明器の例で説明したが、３列以上の複数列のライン照明器でライン照明部を構成しても同じ効果が得られる。
【００７６】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の場合とは異なり、２列のライン照明器の発光素子の位置を、鉛直軸に沿った高さに関し、一方の発光素子を他方に対して発光素子の間隔の約半分程度だけずらした（以降、千鳥配置と呼ぶ）ライン照明部６２を示す図である。
【００７７】
図１０（ｃ）は、ライン照明部６２の発光を、細い支障物２１が遮断した場合の、ライン照明器の各列の輝度ピークの例を示す図である。
【００７８】
支障物２１が比較的太い場合、発光素子１個がまるごと隠蔽されるため、信号処理上は検知しやすい。この千鳥配置によるライン照明部６２を用いた支障物検知では、支障物が発光素子の１個の幅よりも細い場合でもよく支障物２１を検知することができる。支障物２１が細い場合、図１０（ｃ）の輝度ピークのうち、Ａ３、Ｂ３の輝度ピークの変化はいずれも発光素子の一部分だけが隠蔽された結果として生じるため、輝度ピークが極端に小さくなることはない。だが、ピークの中心位置が、本来の発光素子の中心位置からずれる。
【００７９】
ピークの輝度の絶対値（高さ）は、周囲の照明条件等により変動するが、ピークの中心位置が周囲の環境条件に応じてずれることはない。そこで、本実施形態では、このピーク中心位置のずれを特徴量として用い、支障物の有無を検知する。
【００８０】
その方式を、図１０（ｄ）および図１０（ｅ）を用いて説明する。
【００８１】
図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）に示した状況において、支障物２１の混入によりピーク位置がずれるＡ３、Ｂ３付近の輝度分布を拡大したものである。Ａ３で示されるピーク位置の本来の発光素子の位置からのずれをｄ１、Ｂ３で示されるピーク位置の本来の発光素子の位置からのずれをｄ２とする。
【００８２】
この例では、ピークＡ３とピークＢ３の間に支障物２１が存在するが、この場合、ピークＡ３は上側に（つまりｄ１＜０）、かつ、ピークＢ３は下側に（つまりｄ２＞０）、ずれる。そのため、図１０（ｄ）に示したような方向に、ずれが生じている。従って、ｄ１、ｄ２の絶対値に対ししきい値を設定し、ずれｄ１およびｄ２の絶対値それぞれがそのしきい値を超えた時点で、なおかつ、ｄ１＜０かつｄ２＞０であれば支障物あり、と判定し、それ以外の場合は、支障物なし、と判定する。
【００８３】
また、細い支障物がどの位置に混入したかを推定する必要がある場合は、図１０（ｅ）のように横軸ｘにｄ１、縦軸ｙにｄ２の値をとり、合成ベクトルＯＤが線分ＡＢ（ｘ＋ｙ＝ｃ、ｃは定数（ｄ１＋ｄ２は定数と仮定））と交わる点について線分ＡＢの内分比ＡＤ：ＤＢを、支障物２１が存在する位置の、Ａ３−Ｂ３間の距離の内分比と考え、混入位置を推定する。
【００８４】
最後に、図１０（f）は、３列のライン照明器を並列してなるライン照明部６３の構成を示す図である。ただし、ライン照明部６３では、ライン照明器ごとに点灯色が異なる。本例では、点灯色がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の順になるようにライン照明器を並列させている。
【００８５】
このような構成を有するライン照明部６３を用いて、支障物２１を検知する手法について説明する。図１０（ｇ）は、３列のライン照明器を覆うように、支障物２１が混入した状況を示している。ここで、支障物２１が光沢のない物体であれば、支障物２１が光を強く反射することなく、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれのライン照明器からの光でも支障物２１をよく検知することができる。だが、仮に支障物２１が、赤い金属製の杖などであれば、当該支障物２１は、赤い色を強く反射することがある。そうすると図１０（ｇ）のような状況下では、Ｒのライン照明器の発光素子が、支障物２１によって遮蔽されているにもかかわらず、支障物２１からの反射光によって、遮蔽されていない場合と同等の輝度となることがあり、支障物の検知を誤る場合がある。こうした状況においても精度良く支障物を検知するために、ＧとＢのライン照明器を用いた信号処理を併せて行い、赤い杖からなる支障物２１であっても、支障物を精度良く検知する。
【００８６】
以上のように、本実施の形態では、従来の手法であれば検知が困難であった細い支障物を検知することが可能になり、また、ライン照明器を構成する個々の発光素子が故障していたり、あるいはチューインガム等で塞がれたりする場合を支障物混入として誤検知することなく、発光素子の故障あるいは隠蔽として判断することが可能になる。
【符号の説明】
【００８７】
１：  パターン投光装置
２：  パターン受光手段
３：  受光パターン抽出手段
３ａ：射影部
３ｂ：パワースペクトル生成部
３ｃ：帯域フィルタ部
４：  受光パターン解析手段
５：  支障物有無検知手段
６：  ライン照明部
６ａ：ライン照明器
６ｂ：密配列ライン照明器
６ｃ：複数色ライン照明器
２０：  同期制御手段
２１：  支障物
９０：  支障物検知装置
９０ａ：支障物検知装置
６１：  並列２列構成ライン照明部
６２：  千鳥配列２列構成ライン照明部
６３：  複数色３列構成ライン照明部
１００：  支障物検知システム
１００ａ：支障物検知システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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