(57)【要約】【課題】背景を正確に設定して誤検知の発生を抑えた物体検出システムを提供すること。【解決手段】物体検出システム１００は、距離画像を検出する距離画像検出部２１と、距離画像から所定条件を満たす物体を抽出する物体抽出部８２とを備え、物体抽出部８２は、予め検出した距離画像から得た背景データを記憶部８３に登録し、計測時の距離画像において背景データと異なる画素を所定条件を満たす物体に対応する画素の候補として抽出し、物体抽出部８２は、測定した距離が既定の背景物体ＧＲ，ＷＡまでの距離よりも所定以上遠くなる画素を除いて背景データを生成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離画像を検出する距離画像検出部と、
前記距離画像から所定条件を満たす物体を抽出する物体抽出部とを備え、
前記物体抽出部は、予め検出した距離画像から得た背景データを記憶部に登録し、計測時の距離画像において前記背景データと異なる画素を前記所定条件を満たす物体に対応する画素の候補として抽出し、
前記物体抽出部は、測定した距離が既定の背景物体までの距離よりも所定以上遠くなる画素を除いて背景データを生成することを特徴とする物体検出システム。
【請求項２】
前記既定の背景物体は、地面又は建物の壁面であることを特徴とする請求項１に記載の物体検出システム。
【請求項３】
前記物体抽出部は、所定のタイミングで検出した距離画像を用いて前記背景データを更新するとともに、前記背景データを更新する際に検出した距離が前記既定の背景物体までの距離よりも遠くなるか否かを判断して背景データを生成することを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の物体検出システム。
【請求項４】
前記物体抽出部は、検出した距離が前記既定の背景物体までの距離よりも所定の閾値以上大きい画素を除いて背景データを生成することを特徴とする請求項３に記載の物体検出システム。
【請求項５】
前記物体抽出部は、測定した距離が前記既定の背景物体までの距離よりも遠くなる場合、前記既定の背景物体の位置に基づいて背景データを生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体検出システム。
【請求項６】
前記物体抽出部は、前記既定の背景物体の位置に基づいて背景データを生成する際に、前記既定の背景物体までの距離から所定の距離だけ近い位置を背景データとすることを特徴とする請求項５に記載の物体検出システム。
【請求項７】
前記物体抽出部は、測定した距離が前記既定の背景物体である既定の地面までの距離よりも遠くなる深層画素について、前記既定の地面に対して対称な位置に画素が存在するか否かの判定に基づいて、当該深層画素から背景データを生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の物体検出システム。
【請求項８】
前記物体抽出部は、前記深層画素及び前記深層画素の周辺画素を含めて前記既定の地面に対して対称な位置に画素が存在する場合、前記深層画素から背景データを生成することを特徴とする請求項７に記載の物体検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離画像を検出する物体検出システムに関し、特に距離画像から移動体その他の物体を検出する物体検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体を検知する物体検出システムとして、レーザーレーダーにより距離情報を計測するものであって、予め取得した背景距離マップとその後の検出動作時に取得した計測距離とを比較し、差分が所定以上になった場合に移動物体が配置されているとして、移動物体を検出するものが公知となっている（特許文献１）。この際、定期的に、初期化しないで得た計測距離を用いて背景を更新することが行われている。
【０００３】
別の物体検出システムとして、車両に搭載したレーザーレーダーの取り付け姿勢を、複数の路面候補点から算出される路面平面と取付姿勢から定まる基準面とがなす角度から推定し、取り付け姿勢を更新するものが公知となっている（特許文献２）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、検出範囲内の地面に水溜りがあり、さらにその奥に壁等が映るような配置の場合、水溜りで反射した光がその奥の壁から戻ってくることで、地面の下に物体が存在するかのような距離画像が生成される。この距離画像をそのまま用いて背景の生成や更新を行うと、地面より下に背景が設定されてしまい、その後水溜りが乾いたときに、地面が物体として誤検知されてしまう。
【０００５】
また、特許文献２の技術では、地面を検出することが開示されているが、装置の取り付け姿勢の計算及び座標の修正に用いられているのみで、検出した地面を元に計測距離データの扱いを変えるということは考えられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３００２５９号公報
【特許文献２】特開２０１５−７５３８２号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、背景を正確に設定して誤検知の発生を抑えた物体検出システムを提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る物体検出システムは、距離画像を検出する距離画像検出部と、距離画像から所定条件を満たす物体を抽出する物体抽出部とを備え、物体抽出部は、予め検出した距離画像から得た背景データを記憶部に登録し、計測時の距離画像において背景データと異なる画素を所定条件を満たす物体に対応する画素の候補として抽出し、物体抽出部は、測定した距離が既定の背景物体までの距離よりも所定以上遠くなる画素を除いて背景データを生成する。
【０００９】
上記物体検出システムでは、物体抽出部は、測定した距離が既定の背景物体までの距離よりも所定以上遠くなる画素を除いて背景データを生成するので、予め検出した距離画像から背景データを得る場合の誤検知を少なくすることができる。
【００１０】
本発明の具体的な側面によれば、上記物体検出システムにおいて、既定の背景物体は、地面又は建物の壁面である。既定の背景物体が地面の場合、例えば水溜まりによって実際と異なる遠方が背景となることを防止でき、既定の背景物体が壁面の場合、例えば壁面の前に存在する黒色の車両によって実際と異なる遠方が背景となることを防止できる。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、物体抽出部は、所定のタイミングで検出した距離画像を用いて背景データを更新するとともに、背景データを更新する際に検出した距離が既定の背景物体までの距離よりも遠くなるか否かを判断して背景データを生成する。この場合、背景データの適切な更新が可能になる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面によれば、物体抽出部は、検出した距離が既定の背景物体までの距離よりも所定の閾値以上大きい画素を除いて背景データを生成する。この場合、距離画像検出部のセンサーの測定誤差や分解能によって背景の誤判断が生じることを防止できる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面によれば、物体抽出部は、測定した距離が既定の背景物体までの距離よりも遠くなる場合、既定の背景物体の位置に基づいて背景データを生成する。この場合、背景の欠落を既定の背景物体を参酌して補間することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば、物体抽出部は、既定の背景物体の位置に基づいて背景データを生成する際に、既定の背景物体までの距離から所定の距離だけ近い位置を背景データとする。この場合、距離画像検出部のセンサーの測定誤差や分解能の影響により、背景物体そのものが移動体等として検知されてしまうことを防ぐことができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面によれば、物体抽出部は、測定した距離が既定の背景物体である既定の地面までの距離よりも遠くなる深層画素について、既定の地面に対して対称な位置に画素が存在するか否かの判定に基づいて、当該深層画素から背景データを生成する。つまり、深層画素が計測されても、地面に対しての鏡像が形成されているのでなければ、深層画素を地面に対応するものであるとして扱うことで地面に関する背景データの生成が適切なものとなる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面によれば、物体抽出部は、深層画素及び深層画素の周辺画素を含めて既定の地面に対して対称な位置に画素が存在する場合、深層画素から背景データを生成する。この場合、距離画像検出部のセンサーの測定誤差等によって画素ずれが生じていたとしても、その画素ずれに対応する深層画素を実際の地面に対応するものとして誤判定することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物体検出システムを説明する図である。
【図２】図１の物体検出システムを構成するレーザーレーダーユニットの構造を説明する概略図である。
【図３】測定結果に基づいてディスプレイ上に表示された投光視野の距離画像を例示している。
【図４】図１の物体検出システムの動作を説明する図である。
【図５】背景データの作成方法を説明する図である。
【図６】背景データの作成方法を説明する図である。
【図７】背景データの作成方法を説明する図である。
【図８】（Ａ）は、ユーザーによって指定された背景データを得る場合を説明する図であり、（Ｂ）は、修正された背景データを得る場合を説明する図であり、（Ｃ）は、地面上に３点以上の指標を設置して地面の近似平面を規定する場合を説明する図である。
【図９】（Ａ）は、最低面検出による背景の修正方法を説明する図であり、最低面として複数の候補面が検出された場合を示し、（Ｂ）は、壁面の前に黒色の車両が停車している場合における背景の修正を説明する図であり、（Ｃ）は、壁面に窓がある場合における背景の修正を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の物体検出システムの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、添付した図面を参照しながら、第１実施形態の物体検出システムについて説明する。
【００１９】
図１に示す物体検出システム１００は、取得した３次元情報に基づいて移動する物体を検出する３次元情報取得システムであり、レーザーレーダーユニット２１と、支持体２３と、制御装置８０とを備える。図示の場合、距離検出部であるレーザーレーダーユニット２１は、対象を俯瞰するような監視を可能にするため、所定の高度を有する支持体２３上部に対して天地を逆にした状態で取り付けられている。
【００２０】
図２を参照して、レーザーレーダーユニット２１の構造の一例について説明する。図示のレーザーレーダーユニット２１は、倒立状態で示されている。レーザーレーダーユニット２１は、外界に存在する物体までの距離を計測することによって外界について距離画像を検出する距離検出部であり、回転する走査用ミラー５３ａによって光ビームを走査しつつその伝搬時間から反射体である検出対象ＯＢまでの距離を計測する。レーザーレーダーユニット（距離検出部）２１は、投光部５１と、受光部５２と、回転反射部５３と、駆動回路５５と、外装部品５６とを備える。これらのうち、投光部５１と、受光部５２と、回転反射部５３とは、走査型の光学系５９を構成している。
【００２１】
投光部５１は、後述する回転反射部５３の走査用ミラー５３ａに対して光ビーム又は投光ビームの元になるレーザー光Ｌ１を射出する。投光部５１は、赤外その他の波長域に設定されたレーザー光Ｌ１を発生する光源５１ａを有する。
【００２２】
受光部５２は、外装部品５６の光学窓５６ａを介して入射する検出対象ＯＢからの反射光又は光ビームであって、回転反射部５３の走査用ミラー５３ａで反射された戻り光Ｌ２を受光する。受光部５２は、戻り光Ｌ２を検出するため、縦の副走査方向に関して例えば６つの画素を有する受光素子５２ａを有する。検出領域内に静的又は動的な検出対象ＯＢがあると、レーザーレーダーユニット（距離検出部）２１から射出されたレーザー光（投光ビーム）Ｌ１が検出対象ＯＢで反射等され、検出対象ＯＢで反射等された光の一部が戻り光（反射光）Ｌ２としてレーザーレーダーユニット２１における走査用ミラー５３ａを介して受光部５２に入射する。
【００２３】
回転反射部５３は、走査用ミラー５３ａと回転駆動部５３ｂとを有する。走査用ミラー５３ａは、２回反射型のポリゴンミラーであり、光路折り曲げ用の第１反射部５３ｉと第２反射部５３ｊとを有する。第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊは、紙面の上下に対応するｙ方向に平行に延びる回転軸ＲＸに沿って上下にそれぞれ配置されている。第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊは角錐状の形状を有している。第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊの反射面の傾斜角は、走査用ミラー５３ａの回転位置（図示の例では９０°単位で４方位を向く位置）に伴って徐々に変化するものになっている（第１及び第２反射部５３ｉ，５３ｊの具体的な形状については、国際公開第２０１４／１６８１３７号参照）。
【００２４】
第１反射部５３ｉの反射面は、紙面上で左方向である＋ｚ方向から入射したレーザー光（投光ビーム）Ｌ１を略直交する方向に反射し、紙面上で下方向である＋ｙ方向の第２反射部５３ｊの鏡面に導く。第２反射部５３ｊの鏡面は、紙面上で上方向から入射したレーザー光Ｌ１を略直交する方向に反射し、紙面上で左方向の検出対象ＯＢ側へ導く。検出対象ＯＢで反射された一部の戻り光（反射光）Ｌ２は、レーザー光Ｌ１の経路と逆の経路をたどり、受光部５２で検出される。つまり、走査用ミラー５３ａは、検出対象ＯＢで反射された戻り光Ｌ２を、第２反射部５３ｊの鏡面で再度反射させ、第１反射部５３ｉの鏡面に導く。続いて、戻り光Ｌ２を第１反射部５３ｉの鏡面で再度反射させ、受光部５２側へ導く。
【００２５】
走査用ミラー５３ａが回転すると、縦のｙ軸方向に直交する横の平面（つまり、ｘｚ面）内において、レーザー光Ｌ１の進行方向が変化する。つまり、レーザー光Ｌ１は、走査用ミラー５３ａの回転に伴って、ｙ軸のまわりに走査される。レーザー光Ｌ１によって走査される角度領域が検出領域となる。投光用のレーザー光Ｌ１の進行方向において縦のｙ軸方向に関する縦の開き角が副走査方向の投光角度であり、走査開始点でのレーザー光Ｌ１の進行方向と走査終了点でのレーザー光Ｌ１の進行方向とが横のｘｚ面内でなす角度が、主走査方向の照射角度である。このような投光角度と照射角度とによって検出領域に対応する投光視野が形成される。なお、投光視野は、具体例において、走査用ミラー５３ａの９０°単位の回転位置に応じて上下方向に関して４段階で変化するので、全体としての投光視野は、単一の走査で達成される投光視野に対して上下方向に４倍の広がりを有するものとなっている。
【００２６】
駆動回路５５は、投光部５１の光源５１ａ、受光部５２の受光素子５２ａ、回転反射部５３の回転駆動部５３ｂ等の動作を制御する。また、駆動回路５５は、受光部５２の受光素子５２ａに入射した戻り光Ｌ２の変換によって得た電気信号から検出対象ＯＢの物体情報を得る。具体的には、受光素子５２ａにおける出力信号が所定の閾値以上である場合、駆動回路５５において、受光素子５２ａが検出対象ＯＢからの戻り光Ｌ２を受光したと判断される。この場合、光源５１ａでの発光タイミングと受光素子５２ａでの受光タイミングとの差から、検出対象ＯＢまでの距離が求められる。また、受光素子５２ａへの戻り光Ｌ２の副走査方向に関する受光位置及び走査用ミラー５３ａの主走査方向に相当する回転角に基づいて、検出対象ＯＢの主走査方向及び副走査方向に関する方位情報を求めることができる。駆動回路５５には、加速度センサー等からなる姿勢判別センサー５５ｓを組み込むことができ、この場合、距離検出部であるレーザーレーダーユニット２１の上下その他の姿勢を直接的に判定することができる。
【００２７】
外装部品５６は、レーザーレーダーユニット２１の内蔵部品を覆い、保護するためのものである。
【００２８】
図１に戻って、支持体２３は、レーザーレーダーユニット２１を支持するだけの機械部品であってもよいが、制御装置８０の制御下でレーザーレーダーユニット２１の向き又は姿勢を調整する機能を有するものとできる。この際、支持体２３は、レーザーレーダーユニット２１の大まかな姿勢を検出して制御装置８０に出力するものとできる。
【００２９】
制御装置８０は、ユーザーが操作するパソコンその他の端末装置であり、有線又は無線の通信媒体ＣＭを介してレーザーレーダーユニット２１に接続されている。
【００３０】
制御装置８０は、ユーザーとのインターフェースである入出力部８１と、プログラムに基づいてデータ等に対する演算処理、外部装置の制御等を行う演算処理部８２と、外部からのデータ、演算処理結果等を保管する記憶部８３と、外部装置と通信するための通信部８４とを備える。
【００３１】
入出力部８１は、キーボード、入力キーその他からなる操作部８１ａを利用してユーザーからの指示を取り込むとともに、演算処理部８２による処理結果を表示部としてのディスプレイ８１ｂその他を介してユーザーに提示する。
【００３２】
演算処理部８２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算部、インターフェース回路等の付属回路を有しており、背景データの作成、計測画像の取得、移動体候補の抽出、クラスタリング、移動体判定等の各種工程を含む物体検出プログラムを実行する。演算処理部８２は、物体抽出部として機能する。具体的には、演算処理部８２は、演算処理部８２は、移動体抽出部として、予めレーザーレーダーユニット（距離画像検出部）２１に背景画像を取得させるとともに背景画像から背景データを作成する。演算処理部８２は、背景データを適宜のタイミングで更新する機能を有する。また、演算処理部８２は、移動体抽出部として、計測時においてレーザーレーダーユニット（距離検出部）２１に計測画像を取得させる。演算処理部８２は、移動体抽出部として、計測画像の背景データに対する差分として移動体候補を抽出し、移動体候補の画素について隣接するものをグループ化するクラスタリングを行い、得られたクラスタについてフィルタリングを行って移動体を抽出する。
【００３３】
記憶部８３は、物体検出プログラムやその実行に必要な諸データを記憶する。また、記憶部８３は、物体検出プログラムによって抽出した対象に関するデータを逐次記録して、演算処理部８２による対象の移動状態の監視を可能にする。具体的には、記憶部８３には、レーザーレーダーユニット２１の出力から算出した背景データ、レーザーレーダーユニット２１の出力である計測画像等が保管される。
【００３４】
通信部８４は、演算処理部８２とレーザーレーダーユニット２１との通信を可能にし、演算処理部８２がレーザーレーダーユニット２１等からのデータを取り込むことを可能にするとともに、演算処理部８２からの指令をレーザーレーダーユニット２１に送信することを可能にする。
【００３５】
なお、ユーザーは、操作部８１ａを利用してディスプレイ（表示部）８１ｂ上に表示された距離画像内の任意の点（距離画素）を選択することができる。これにより、後に詳述するが、距離画像内において地面に対応する複数の距離画素をユーザーが抽出する処理が可能になる。
【００３６】
図３は、投光視野又は検出領域の距離画像であって、レーザーレーダーユニット２１による測定結果に基づいてディスプレイ８１ｂ上に表示された距離画像を例示している。距離画像は、離散的な距離画素を含む２次元画像であり、図示の場合、背景に建物Ｂ１、建物の前に地面Ｂ２、車両Ｂ３、人物Ｂ４等に対応する点群が表示されている。距離画像は、測定点マーカーとも呼ばれ、測定点毎に距離情報又は反射光量情報を含んでいる。ここで、測定点毎の距離情報は、方位毎の距離データに相当する。なお、距離画像又は２次元距離画像をディスプレイ８１ｂに表示させる場合、演算処理部８２は、距離を可視化する着色処理を行う。具体的には、例えば距離の増加に伴って赤その他の暖色から青その他の寒色に変化する色彩を割り当てる。
【００３７】
以下、図４を参照して、図１に示す物体検出システム１００を用いた物体検出方法について説明する。
【００３８】
まず、制御装置８０の演算処理部（物体抽出部）８２は、本測定前の事前準備として、レーザーレーダーユニット（距離画像検出部）２１を動作させることで背景データを生成する（ステップＳ１１）。初回の背景データの生成は、移動体検出（ステップＳ１２以降の処理）に先立って行われるものであり、演算処理部８２は、検出したいエリアに所定条件を満たす移動体が存在しない状態、具体的には歩行者等の障害物がない状態でレーザーレーダーユニット２１を動作させて距離画像を取得し、それを背景として記憶部８３に登録する。
【００３９】
図５及び６は、初期設定に際しての背景データの生成方法を説明するフローチャートである。初期設定で行われる背景データの生成は、レーザーレーダーユニット２１の新規取り付け時、検出動作終了後の再起動時等に伴って行われるものである。
【００４０】
制御装置８０の演算処理部８２は、一回の全画面走査によって得た極座標の背景計測データ（Ｄ，θＨ，θＶ）をレーザーレーダーユニット２１から取り込んで（ステップＳ３１）、結果を記憶部８３に保管する。ここで、値Ｄは、測定した距離を示し、値θＨは、主走査に対応する横の角度を示し、値θＶは、副走査に対応する縦の角度を示す。
【００４１】
次に、演算処理部（物体抽出部）８２は、既定の背景物体である地面について背景の修正を行うか否かを確認する（ステップＳ３２）。地面について背景の修正を行うとは、地面について得た背景計測データが異常を示すものとならないように、背景データを手動又は自動で設定することを意味する。初回の場合、原則として地面について背景の修正を行うが、ユーザーが不要と判断した場合、地面についての背景の修正を省略することもできる。
【００４２】
地面について背景の修正を行う場合、演算処理部８２は、地面に関する背景の修正方法を選択を受け付ける（ステップＳ３３）。ユーザーが操作部８１ａ及びディスプレイ８１ｂを用いて演算処理部８２に指示することで、地面に関する背景の修正方法の選択が行われる。修正方法には、（１）画面指定入力、（２）指標判定入力、及び（３）最低面検出が含まれる。第１の画面指定入力は、ユーザーがディスプレイ８１ｂに表示された距離画像から地面に対応する３つ以上の画素を指定するものであり、第２の指標判定入力は、ユーザーが地面上において３つ以上の指標を適所に設置して地面の座標を指定するものであり、第３の最低点検出は、演算処理部８２がディスプレイ８１ｂに表示された距離画像から最低面を抽出し地面として取り扱うものである。
【００４３】
ステップＳ３３で画面指定入力による修正方法が選択された場合、演算処理部（物体抽出部）８２は、ディスプレイ８１ｂにステップＳ１１で得た背景データに対応する距離画像を表示させた状態とし、ユーザーが操作部８１ａを用いて距離画像内の地面と認められる点（距離画素）を選択することを受け付ける（ステップＳ４１）。ディスプレイ８１ｂに表示する距離画像は、レーザーレーダーユニット２１を動作させて得た元の距離画像に限らず、これを加工した距離画像とできる。
【００４４】
図８（Ａ）に示すように、上記ステップＳ４１において、距離画像において地面ＧＲと認められる３点以上の距離画素Ｇ１〜Ｇ３を選択することで、地面ＧＲの近似平面ＰＧを規定することができる。なお、図面上では、距離画素Ｇ１〜Ｇ３が一列に並んでいるように見えるが、実際の距離画素Ｇ１〜Ｇ３は、直線上に配列されていない。
【００４５】
その後、演算処理部（物体抽出部）８２は、ステップＳ３１で得た背景計測データを構成する多数の距離画素において、ステップＳ４１で得た地面の近似平面よりも遠い画素がある場合、このような遠い画素又はデータ群に対応する背景計測データの座標を地面の近似平面ＰＧとの交点に置き換えて修正した距離画素とし、修正した距離画素から修正された背景データを得る（ステップＳ４２）。この背景データは、当初の背景データとして記憶部８３に保管される。ここで、ステップＳ４２では、修正された背景データを得るとしているが、地面よりも遠い画素がない場合に実際には背景データが修正されないが、地面と比較された背景データも、修正された背景データとして取り扱う。
【００４６】
図８（Ｂ）に示すように、水溜りＰＵの存在により、測定した距離が地面ＧＲまでの距離よりも所定以上遠くなる深層画素Ｇｘが計測されている場合、このような深層画素Ｇｘを除いて背景データを生成する。つまり、地面ＧＲまでの距離よりも所定の閾値ＴＨ以上遠い深層画素Ｇｘは、背景計測データ又は背景データから除去される。或いは、地面ＧＲまでの距離よりも所定の閾値ＴＨ以上遠い深層画素Ｇｘは、地面の近似平面の標準画素Ｇｓに修正され、ステップＳ４２の背景データに組み込まれる。なお、深層画素Ｇｘには、戻り光Ｌ２が検出されない場合又は無限遠の場合も含めることができる。また、以上では、水溜りＰＵによって地面ＧＲよりも深い位置又は無限遠に背景が設定される可能性を説明したが、地面ＧＲ上に黒色の車両が停車している場合も、上記と同様の理由で車両へ入射したレーザー光Ｌ１が車両の表面で吸収されるので、地面ＧＲよりも深い位置又は無限遠に背景が設定される可能性がある。以上で用いた閾値ＴＨは、例えば１０ｃｍといった値に設定される。また、閾値ＴＨは、レーザー光Ｌ１の地面ＧＲに対する角度が分かる場合やレーザーレーダーユニット２１の姿勢を考慮した座標変換が行われる場合、距離から深さに換算して評価することができる。
【００４７】
図８（Ａ）に示すようにユーザーによって指定された背景データを得る場合、或いは図８（Ｂ）に示すように修正された背景データを得る場合、地面ＧＲの近似平面ＰＧそのものではなく、マージンを考慮して地面の近似平面ＰＧに平行で所定距離だけ上方の基準面ＰＳを背景データとして用いることができる。この場合、地面ＧＲの近似平面ＰＧよりも遠い画素に対応する背景計測データの座標を地面ＧＲの近似平面ＰＧに平行で所定距離だけ上方の基準面ＰＳとの交点に置き換えて修正した距離画素Ｇ１’〜Ｇ３’とし、修正した距離画素Ｇ１’〜Ｇ３’から修正された背景データを得る（図８（Ａ）参照）。
【００４８】
ステップＳ３３で指標判定入力による修正方法が選択された場合、演算処理部（物体抽出部）８２は、距離画像において指標を検出する（ステップＳ４３）。具体的には、演算処理部８２は、距離画像において指標に相当する３つ以上の特徴点を抽出し、これらの特徴点を地面の近似平面を規定するものとして取り扱う。指標は、ユーザーが予め多角形を形成するように地面ＧＲ上に設置する。特徴点の抽出には、指標の輪郭、反射光量、指標内に形成された反射パターン等を利用することができる。特徴点の抽出は、ユーザーが目視で行うこと、演算処理部８２が距離画像に対してデータ処理を行うこと等によって得られる。
【００４９】
図８（Ｃ）に示すように、上記ステップＳ４４については、地面ＧＲ上に３点以上の指標Ｆ１〜Ｆ３が設置されており、距離画像において指標Ｆ１〜Ｆ３に相当する特徴点を抽出又は検出することで、地面ＧＲの近似平面ＰＧを規定することができる。
【００５０】
その後、演算処理部（物体抽出部）８２は、ステップＳ３１で得た背景計測データを構成する多数の距離画素において、ステップＳ４３で得た地面の近似平面よりも深い画素がある場合、この深い画素又はデータ群に対応する背景計測データの座標を地面の近似平面との交点に置き換えて修正した距離画素とし、修正した距離画素から修正された背景データを得る（ステップＳ４４）。この背景データは、当初の背景データとして記憶部８３に保管される。修正された背景データを得る場合、ステップＳ４２の場合と同様に、地面の近似平面ＰＧそのものではなく、マージンを考慮して地面の近似平面ＰＧに平行で所定距離だけ上方の基準面ＰＳを用いることができる。
【００５１】
ステップＳ３３で最低面検出による修正方法が選択された場合、演算処理部（物体抽出部）８２は、背景データに対応する距離画像において所定面積以上の平面であって最低面を検出する（ステップＳ４５）。具体的には、ステップＳ３１で得た背景計測データについて重力基準の座標変換を行って、最低高さ位置を与える距離画素を選択し、これらの距離画素から最低面を得る。この場合において、特定高さ位置を与える距離画素の数が所定以上存在し、かつ、これらの距離画素互いに近くにあって一群となっていなければ、最低高さ位置を与える距離画素として取り扱わない。つまり、最低面は、地面と推測されるものであり、単に低いだけでは足りず、一定の面積領域に亘って存在するものだけに限定される。さらに、最低面は、重力基準の鉛直線に対して略直交することも要件とすることができ、この場合、最低面が地面を検出したものであることをより確実にする。以上において、レーザーレーダーユニット２１の駆動回路５５に設けた姿勢判別センサー５５ｓの出力を利用することで、背景計測データ（Ｄ，θＨ，θＶ）を鉛直線を基準とするデータに変換することができ、高さ判定が容易になる。
【００５２】
その後、演算処理部（物体抽出部）８２は、背景計測データを構成する多数の距離画素において、ステップＳ４５で得た地面の近似平面よりも深い画素がある場合、この深い画素又はデータ群に対応する背景計測データの座標を地面の近似平面との交点に置き換えて修正した距離画素とし、修正した距離画素から修正された背景データを得る（ステップＳ４６）。この背景データは、当初の背景データとして記憶部８３に保管される。修正された背景データを得る場合、ステップＳ４２の場合と同様に、地面の近似平面そのものではなく、マージンを考慮して地面の近似平面に平行で所定距離だけ上方の基準面を用いることができる。
【００５３】
図９（Ａ）に例示する場合では、最低面として２つの候補面ＧＲ１，ＧＲ２が検出され、距離画素Ｇ１〜Ｇ３に対応する候補面ＧＲ１は、距離画素Ｇ１１〜Ｇ１３に対応する候補面ＧＲ２よりも高くなっている。この場合、相対的に低い候補面ＧＲ２が最低面ＬＰとなり、この最低面ＬＰが地面の近似平面ＰＧとなる。そして、ステップＳ４６において背景データを得る際には、マージンを考慮して地面の近似平面ＰＧに平行で所定距離だけ上方の基準面ＰＳを用いることができる。
【００５４】
図６を参照して、演算処理部８２は、既定の背景物体である壁面について背景の修正を行うか否かを確認する（ステップＳ３４）。初回の場合、原則として壁面について背景の修正を行うが、ユーザーが不要と判断した場合、壁面についての背景の修正を省略することもできる。
【００５５】
壁面について背景の修正を行う場合、演算処理部８２は、壁面に関する背景の修正方法の選択を受け付ける（ステップＳ３５）。ユーザーが操作部８１ａ及びディスプレイ８１ｂを用いて演算処理部８２に指示することで、壁面に関する背景の修正方法の選択が行われる。修正方法には、（１）画面指定入力、及び（２）指標判定入力が含まれる。
【００５６】
ステップＳ３５で画面指定入力による修正方法が選択された場合、演算処理部８２は、ディスプレイ８１ｂにステップＳ１１で得た背景データに対応する距離画像を表示させた状態とし、ユーザーが操作部８１ａを用いて距離画像内の壁面と認められる点（距離画素）及び輪郭領域を選択することを受け付ける（ステップＳ５１）。
【００５７】
その後、演算処理部８２は、背景計測データを構成する多数の距離画素において、ステップＳ５１で得た壁面の近似平面よりも遠い画素がある場合、このような遠い画素又はデータ群に対応する背景計測データの座標を壁面の近似平面との交点に置き換えて修正した距離画素とし、修正した距離画素から修正された背景データを得る（ステップＳ５２）。この背景データは、当初の背景データとして記憶部８３に保管される。修正された背景データを得る場合、壁面の近似平面そのものではなく、マージンを考慮して壁面の近似平面に平行で所定距離だけ手前の基準面を用いることができる。
【００５８】
ステップＳ３５で指標判定入力による修正方法が選択された場合、演算処理部８２は、距離画像において指標を検出する（ステップＳ５３）。具体的には、演算処理部８２は、距離画像において指標に相当する３つ以上の特徴点を抽出し、これらの特徴点を壁面の近似平面を規定するものとして取り扱う。この際、ユーザーが操作部８１ａを用いて距離画像内の壁面と認められる輪郭領域を選択できるようにすることが望ましい。
【００５９】
その後、演算処理部８２は、背景計測データを構成する多数の距離画素において、ステップＳ５３で得た壁面の近似平面よりも深い画素がある場合、この深い画素又はデータ群に対応する背景計測データの座標を壁面の近似平面との交点に置き換えて修正した距離画素とし、修正した距離画素から修正された背景データを得る（ステップＳ５４）。この背景データは、当初の背景データとして記憶部８３に保管される。修正された背景データを得る場合、ステップＳ４２の場合と同様に、壁面の近似平面そのものではなく、マージンを考慮して壁面の近似平面に平行で所定距離だけ手前の基準面を用いることができる。
【００６０】
図９（Ｂ）に例示するように、壁面ＷＡの前に黒色の車両ＶＡが停車している場合、車両ＶＡへ入射したレーザー光Ｌ１は、車両ＶＡの表面で吸収され、背景データが欠落するか、無限遠に設定される。よって、ステップＳ５１等で行われる画面指定入力による修正、又は、ステップＳ５３等で行われる指標判定入力による背景データの修正によって、壁面ＷＡが移動体として抽出されることを防止できる。
【００６１】
図９（Ｃ）に例示するように、壁面ＷＡに窓ＷＩがある場合、壁面ＷＡへ入射したレーザー光Ｌ１は、壁面ＷＡのガラス面で反射され、背景データが欠落するか、無限遠に設定される。或いは、壁面ＷＡのガラス面で反射された光Ｌ４が人物ＰＡでさらに反射される可能性もあり、この場合、人物ＰＡが壁面ＷＡの背後の虚像として観察される。これらの場合も、背景データを本来の壁面ＷＡに基づいて修正することで、壁面ＷＡが移動体として抽出されることを防止できる。
【００６２】
図４に戻って、制御装置８０は、移動体検出のための計測を開始し、一回の全画面走査によって得た極座標の計測データ（Ｄ，θＨ，θＶ）をレーザーレーダーユニット（距離画像検出部）２１から取り込んで（ステップＳ１２）、結果を現在の距離画像として記憶部８３に保管する。
【００６３】
次に、演算処理部８２は、ステップＳ１２で得た現在の距離画像からステップＳ１１で得た背景データを差し引いて正の値をとる背景よりも手前側又は近距離側の移動体候補画素を得る（ステップＳ１３）。つまり、背景データと異なる距離画素を所定条件を満たす移動体に対応する画素の候補として抽出する。より具体的には、背景より手前の画素を移動体候補画素として抽出する。
【００６４】
ステップＳ１３において相対的距離差を算出する判定する際には、そのまま比較するだけではなく、最低変化距離の閾値を設け、背景の距離よりも当該閾値以上に手前である画素のみを移動体候補画素として抽出するようにしてもよい。これにより、誤差やノイズで偶発的に背景より手前になった画素を誤って抽出することを防ぐことができる。
【００６５】
次に、演算処理部８２は、ステップＳ１３で得た移動体候補画素に対してクラスタリングを行って（ステップＳ１４）、結果を記憶部８３に保管する。クラスタリングは、隣接する画素又は計測点を繋ぐこと等によって検出点を部分集合化し、対象のサイズや輪郭的な情報を得るための処理である。以上のクラスタリングには、得られた複数のクラスタの連結等の処理を追加することができる。クラスタリングに際しては、ステップＳ１２で得た極座標の計測データ（Ｄ，θＨ，θＶ）を直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）又は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の計測データに変換することで、データの加工や取り扱いが容易になる。
【００６６】
次に、演算処理部８２は、ステップＳ１７のクラスタリングによって得た各クラスタについて各種演算処理を行って、各クラスタの位置及びサイズを決定する（ステップＳ１５）。クラスタの位置の決定には、例えばクラスタを構成する画素点の平均位置又は重心を利用することができる。
【００６７】
その後、演算処理部８２は、ステップＳ１４で得た各クラスタからサイズを考慮して、サイズの小さなものを除去するノイズ判定を行って、着目に値する移動体を選別する（ステップＳ１６）。つまり、演算処理部８２は、ノイズレベルよりも大きなクラスタを前方物体と判断し、このように抽出した対象を所定条件を満たす移動体としてラベリングし、記憶部８３に保管する。
【００６８】
次に、演算処理部８２は、通信部８４等を介して処理終了の指示があったか否かを確認し（ステップＳ１７）、処理終了の指示がなかった場合、背景データの更新を行うタイミングか否かを確認する（ステップＳ１８）。背景データの更新を行うタイミングでない場合（ステップＳ１８でＮ）、ステップＳ１２に戻って移動体を抽出するための計測を開始し、背景データの更新を行うタイミングである場合（ステップＳ１８でＹ）、ステップＳ１１に戻って背景データの更新を行う。
【００６９】
ステップＳ１６で１以上の移動体が選別された場合、詳細な説明を省略するが、演算処理部８２は、例えば所定エリアへの侵入者を監視している用途であれば、上位の管理システムに通報を発するといった通報処理を行う。
【００７０】
図７は、図４のステップＳ１８でＹと判断され、背景データを更新する際の背景データの生成方法を説明するフローチャートである。背景データの更新は、レーザーレーダーユニット２１の設置時に行われる初期設定後に追加して行われるものであり、環境の変化に適合させた背景データを得るために行われる。背景データの更新は、演算処理部８２に設定されたスケジュールに従って一定の基準で行われ、例えば定期的に行うことができるが、天候等の環境変動を検知して行うことができる。
【００７１】
演算処理部８２は、今回の背景計測データの取り込みが背景データの更新に相当する場合、今回の背景計測データのうち既定の背景（例えば地面又は壁面）に対応する方向のデータ群において既定の背景よりも深い部分があるか否かを判断する（ステップＳ２３）。ここで、背景計測データについて深いとは、同一方位において既定の背景よりも遠くなる計測値が得られることを意味し、計測値が得られない無限遠の場合も含めることができる。ステップＳ２３において既定の背景よりも深い部分があるか否かを判断する際には、検出距離が既定の背景物体までの距離よりも所定の閾値以上大きいか否かを判断することができる。背景計測データは、移動体の計測中に得た計測データを流用するものであってもよい。
【００７２】
演算処理部８２は、既定の背景よりも深い部分がある場合、深い部分又は遠い部分のデータ群に対応する背景計測データ（具体的には地面又は壁面）を、図５及び６に示す手法で取得した当初の背景データで部分的に置き換えて背景データとし、この背景データを記憶部８３に保管する（ステップＳ２４）。一方、演算処理部８２は、既定の背景よりも深い部分又は遠い部分がない場合、今回の背景計測データをそのまま背景データとし、この背景データを記憶部８３に保管する（ステップＳ２５）。ステップＳ２３において検出距離が既定の背景物体までの距離よりも所定の閾値以上大きいか否かを判断する場合、検出した距離が既定の背景物体までの距離よりも所定の閾値以上大きい背景計測データについては、背景データとして採用されない。この場合、誤検出や背景の欠落を補間して背景データの適切な更新が可能となる。この際、所定の閾値を設けることで、受光素子５２ａ等の測定誤差や分解能による背景物体付近での誤判断をなくすためである。
【００７３】
以上で説明した第１実施形態の物体検出システム１００では、物体抽出部としての演算処理部８２が測定した距離が既定の背景物体ＧＲ，ＷＡまでの距離よりも所定以上遠くなる画素を除いて背景データを生成するので、予め検出した距離画像から背景データを得る場合の誤検知を少なくすることができる。
【００７４】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態に係る物体検出システムについて説明する。なお、第２実施形態の物体検出システムは第１実施形態の物体検出システムを変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００７５】
第２実施形態の物体検出システム１００は、図１に示す物体検出システム１００と同一の構造を有する。第２実施形態の物体検出システム１００では、図５のステップＳ３２で既定の背景物体である地面について背景の修正を行うか否かを確認する際に、深層画素及び深層画素の周辺画素を含めて既定の地面に対して対称な位置に画素が存在か否かを判断する。
【００７６】
図１０に示すように、水溜りＰＵに壁面ＷＡが映っている場合、地面ＧＲまでの距離よりも所定以上遠くなる深層画素Ｇｘが計測される。この場合、深層画素Ｇｘについて、地面に対して対称な位置に壁面ＷＡの部分Ｇｙを検出したときは、深層画素Ｇｘが水溜りＰＵに映った虚像であることがわかる。このような現象を利用すれば、深層画素Ｇｘのうち虚像に該当するものを背景データから除き、或いは対称面に対応する水溜りＰＵの表面を背景データに組み込むことができる。ここで、対称な位置に距離画素が存在するかの判定を着目点の周辺画素を含めて判定を行うことには、例えば、周辺画素でもっとも多く出現している距離（つまり、最も確からしい距離）同士で判定する、或いは、周辺画素の距離を平均した距離で判定することが含まれる。このように、周辺画素を含めて判定を行うことにより、センサーの測定誤差等で１画素不正な距離が出てきたとしても、それにより誤ってその画素を深層に実際にある画素として誤判定することを防ぐことができる。
【００７７】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態等に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、既定の背景物体が地面や壁面であるとして説明したが、既定の背景物体を建造物の床面、屋上等を基準面としてもよい。
【００７８】
レーザーレーダーユニット２１の構造は単なる例示であり、様々な構造及び走査手法の距離検出部を用いることができる。
【００７９】
移動体又は対象を抽出した場合、その抽出した対象の移動を軌跡として捉えることも可能である。この場合、抽出した対象の同一性を形状やサイズから判定する必要がある。
【符号の説明】
【００８０】
２１…レーザーレーダーユニット（距離画像検出部）、  ５１…投光部、  ５２…受光部、  ５３…回転反射部、  ５３ａ…走査用ミラー、  ５３ｂ…回転駆動部、  ５５…駆動回路、  ５５ｓ…姿勢判別センサー、  ５６ａ…光学窓、  ５９…走査型の光学系、  ８０…制御装置、  ８１…入出力部、  ８２…演算処理部（物体抽出部）、  ８３…記憶部、  １００…物体検出システム、  Ｇ１-Ｇ３…距離画素、  ＧＲ…地面（背景物体）、  ＧＲ１，ＧＲ２…候補面、  Ｇｓ…標準画素、  Ｇｘ…深層画素、  Ｌ１…レーザー光、  Ｌ２…戻り光、  ＯＢ…検出対象、  ＰＧ…近似平面、  ＰＳ…基準面、  ＲＸ…回転軸、  ＶＡ…車両、  ＷＡ…壁面（背景物体）
【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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