(57)【要約】【課題】既知の物体を参照することなく、２次元スキャンの向きに関わらず適切なクラスタリングを可能にすること。【解決手段】物体検出システム１００は、回転する走査用ミラー５３ａで光ビームであるレーザー光Ｌ１を走査しつつ伝搬時間から距離を計測する距離計測部であるレーザーレーダーユニット３１と、レーザーレーダーユニット３１を利用して得た測定点について極座標から直交座標に座標変換を行う座標変換部８０と、計測点を直交座標に基づいてクラスタリングすることによって対象を抽出する対象抽出部８０とを備え、計測点に対応する光ビームは、走査用ミラー５３ａの回転に沿った第１方向と走査用ミラー５３ａの回転に直交する第２方向とでサイズが異なり、対象抽出部８０は、計測点に対応する光ビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行う。【選択図】図１
2019049484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するミラーで光ビームを走査しつつ伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、
前記距離計測部を利用して得た計測点について極座標から直交座標に座標変換を行う座標変換部と、
計測点を直交座標に基づいてクラスタリングすることによって対象を抽出する対象抽出部とを備え、
前記計測点に対応する光ビームは、前記ミラーの回転に沿った第１方向と前記ミラーの回転に直交する第２方向とでサイズが異なり、
前記対象抽出部は、前記計測点に対応する光ビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行うことを特徴とする物体検出システム。
【請求項２】
前記座標変換部は、前記距離計測部の姿勢の影響を補償するように修正した直交座標を算出す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】
前記座標変換部は、回転行列によって直交座標の修正を行うことを特徴とする請求項２に記載の物体検出システム。
【請求項４】
前記距離計測部の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、
前記座標変換部は、前記姿勢検出部の出力に基づいて座標変換を行うことを特徴とする請求項２及び３のいずれか一項に記載の物体検出システム。
【請求項５】
光ビームの走査によって距離を計測する複数の前記距離計測部を備え、
前記座標変換部は、複数の前記距離計測部の配置及び姿勢の影響を個別に補償するように修正した直交座標をそれぞれ算出することにより、１つの座標空間上で処理を行うことを可能に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】
回転するミラーで光ビームを走査しつつ伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、距離計測部を利用して得た計測点について極座標から直交座標に座標変換を行う座標変換部と、計測点を直交座標に基づいてクラスタリングすることによって対象を抽出する対象抽出部とを備え、前記計測点に対応する光ビームは、前記ミラーの回転に沿った第１方向と前記ミラーの回転に直交する第２方向とでサイズが異なり、前記対象抽出部は、前記計測点に対応する光ビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行う、物体検出システムを制御する制御装置で動作することを特徴とする物体検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを走査しつつ対象物からの戻り光を検出する物体検出システム及び物体検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーレーダーの動体検知において、所定の近接範囲内に存在する計測点のまとまりを作ることが知られている。このように近接範囲内に計測点のまとまりを作ることをクラスタリング又はグルーピングと呼ぶ。
【０００３】
レーザー光の反射を利用して距離データを取得することによって障害物検知を可能にする装置であって、グルーピング化する近接範囲が計測距離の遠い側から近い側に向かって小さくなるように設定され、具体的には、スキャン方向（横方向）と投光方向（奥行き方向）とで近接範囲が異なるように設定されるものが公知となっている（特許文献１）。
【０００４】
形状を計測するスキャナ装置において形状が既知である対象物を計測し、その計測点から座標位置を計算し、それを基に対象物の形状に近似したときの偏差が最小となるように、座標計算で用いるパラメータを修正するものが公知となっている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献１の手法では、２次元スキャンの副走査方向（縦方向）に関して、対象までの距離に応じた考慮がなされていない。また、装置の姿勢が変化してスキャン方向が変化した場合について配慮されてない。
【０００６】
特許文献２の手法では、座標計算（設置姿勢）のパラメータを既知対象物の座標位置から近似で求めており、既知の物体がないと成り立たない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４３３３０号公報
【特許文献１】特開２００５−５５３１１号公報
【発明の概要】
【０００８】
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、既知の物体を参照することなく、２次元スキャンの向きに関わらず適切なクラスタリングを可能にする物体検出システム及び物体検出プログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
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、回転するミラーで光ビームを走査しつつ伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、距離計測部を利用して得た測定点について極座標から直交座標に座標変換を行う座標変換部と、計測点を直交座標に基づいてクラスタリングすることによって対象を抽出する対象抽出部とを備え、計測点に対応する光ビームは、ミラーの回転に沿った第１方向とミラーの回転に直交する第２方向とでサイズが異なり、対象抽出部は、計測点に対応する光ビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行う。
【００１０】
上記物体検出システムでは、対象抽出部が計測点に対応する光ビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行うので、スキャンの向きに関わらず光ビームのアスペクト比を考慮した適切なクラスタリングが可能になる。なお、以上において光ビームのアスペクト比は、受光素子の画素を考慮してのものとなっている。
【００１１】
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、座標変換部は、距離計測部の姿勢の影響を補償するように修正した直交座標を算出する。これにより、距離計測部の姿勢を変化させても基準となる座標系で対象を抽出することができる。
【００１２】
本発明の別の側面によれば、座標変換部は、回転行列によって直交座標の修正を行う。
【００１３】
本発明のさらに別の側面によれば、距離計測部の姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、座標変換部は、姿勢検出部の出力に基づいて座標変換を行う。この場合、距離計測部の姿勢を任意に変化させつつ基準となる直交座標で対象を抽出することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面によれば光ビームの走査によって距離を計測する複数の距離計測部を備え、座標変換部は、複数の距離計測部の配置及び姿勢の影響を個別に補償するように修正した直交座標をそれぞれ算出することにより、１つの座標空間上で処理を行うことを可能にする。この場合、複数の距離計測部を利用した広域の計測が可能になり、これらから得た情報から基準となる直交座標で対象を抽出することができる。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明に係る物体検出プログラムは、物体検出システムを制御する制御装置で動作し、物体検出システムは、回転するミラーで光ビームを走査しつつ伝搬時間から距離を計測する距離計測部と、距離計測部を利用して得た計測点について極座標から直交座標に座標変換を行う座標変換部と、計測点を直交座標に基づいてクラスタリングすることによって対象を抽出する対象抽出部とを備え、計測点に対応する光ビームは、ミラーの回転に沿った第１方向とミラーの回転に直交する第２方向とでサイズが異なり、対象抽出部は、計測点に対応するビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一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】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２のレーザーレーダーユニットによる位置検出を説明する概念図であり、（Ｃ）は、レーザーレーダーユニットから得た位置情報から合成された位置情報を説明する図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、レーザーレーダーユニットの向きによる対象の検出状態の相違を説明する図である。
【図５】図１の物体検出システムの動作を説明する図である。
【図６】（Ａ）は、横置きの場合の画素空間を示し、（Ｂ）は、横置きの場合における縦横の方向に関するクラスタリングの探索領域を説明する図である。（Ｃ）は、縦置きの場合の画素空間を示し、（Ｄ）は、縦置きの場合における縦横の方向に関するクラスタリングの探索領域を説明する図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、正面にある対象と横斜め方向にある対象との探索領域の設定方法の相違を説明する図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、正面で横置きの場合と正面で傾いている場合との探索領域の設定方法の相違を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１等を参照しつつ、本発明に係る一実施形態の物体検出システムについて説明する。
【００１８】
図１に示す物体検出システム１００は、レーダー集合体２１と、姿勢調整部２３と、制御装置８０とを備える。
【００１９】
物体検出システム１００において、レーダー集合体２１は、複数のレーザーレーダーユニット３１と、これらレーザーレーダーユニット３１を背後から支持する支持体３３とを備える。ここで、各レーザーレーダーユニット３１は、アライメントされて軸方向を一致させた状態で配列されている。支持体３３は、複数のレーザーレーダーユニット３１の配置関係を規定の状態に維持することができ、各レーザーレーダーユニット３１による対象検出領域を繋ぎ合わせて連続的な全体的検出領域を形成できるようになっている。
【００２０】
図２を参照して、レーザーレーダーユニット３１の構造の一例について説明する。レーザーレーダーユニット３１は、単独で検出対象の存在や当該検出対象までの距離を検出する。レーザーレーダーユニット３１は、回転する走査用ミラー５３ａで光ビームを走査しつつ伝搬時間から距離を計測する距離計測部である。レーザーレーダーユニット３１は、投光系５１と、受光系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、投光系５１と、受光系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】
投光系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。投光系５１は、レーザー光Ｌ１を発生する光源５１ａを有する。
【００２２】
受光系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（すなわち戻り光Ｌ２）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。受光系５２は、戻り光Ｌ２を検出するため、後述する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。検出領域内に物体等の検出対象ＯＢがあると、レーザーレーダーユニット３１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Ｌ２としてレーザーレーダーユニット３１における走査用ミラー５３ａを介して受光系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、Ｚ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、紙面上で右方向である＋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、紙面上で上方向である＋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、紙面上で下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、紙面上で右方向の検出対象ＯＢ側へ導く。検出対象ＯＢで反射された一部の戻り光Ｌ２は、レーザー光Ｌ１の経路と逆の経路をたどり、受光系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、受光系５２側へ導く。走査用ミラー５３ａが回転すると、ｙ軸方向に直交する平面（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の進行方向の＋ｘ軸方向及び＋ｙ軸方向に関する開き角ε１，ε２の範囲が投光角度であり、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の進行方向とのｘｚ面内でのなす角度ηが照射角度であるとする。＋ｙ軸方向の投光角度ε２と照射角度ηとによって投光視野が形成される。以上において、レーザー光（投光ビーム）Ｌ１が走査される方向（本実施形態では回転軸ＲＸに垂直な±ｘ方向）を主走査方向、レーザー光（投光ビーム）Ｌ１が走査される方向及びレーザー光（投光ビーム）Ｌ１の進行方向に直交する方向（本実施形態では回転軸ＲＸに平行な±ｙ方向）を副走査方向と呼ぶ。なお、投光視野の縦方向又はｙ方向に関する投光ビームの中心角度は、上述のように、走査用ミラー５３ａの回転位置に応じて徐々に変化し、走査用ミラー５３ａの１回転（３６０°回転）に伴って例えば４段階移動する副走査が達成される。つまり、投光視野は、（４・ε２）×ηの角度範囲となっている。
【００２５】
なお、レーザーレーダーユニット３１をＹ方向に２台並べた場合、これら２台のレーザーレーダーユニット３１の投光視野を隣接するように設定することができ、全体としての投光視野は、２×（４・ε２）×ηの角度範囲とできる。
【００２６】
駆動回路５５は、投光系５１の光源５１ａ、受光系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、受光系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１１ａ，１１ｂ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の方位に関する情報を求めることができる。
【００２７】
外装部品５６は、レーザーレーダーユニット３１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、姿勢調整部２３は、例えばレーダー集合体２１を水平方向に延びるＺ軸のまわりに回転させることができ、或は鉛直方向に延びるＹ軸のまわりに回転させることができ、対象の検出状態や検出方位を変更することができる。姿勢調整部２３は、レーザーレーダーユニット３１又はレーダー集合体２１の姿勢に関する情報や、姿勢調整部２３自体の姿勢に関する情報を検出するセンサー２３ａを有する。なお、姿勢調整部２３は、物体検出システム１００全体が傾斜した場合に、制御装置８０の制御下でレーダー集合体２１の姿勢を調整し、レーダー集合体２１を傾斜前の状態に維持するようなものであってもよい。
【００２９】
制御装置８０は、オペレータ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。
【００３０】
入出力部８１は、キーボード等の操作部を利用してオペレーターからの指示を取り込むとともに、演算処理部８２による処理結果をオペレーターに提示する。
【００３１】
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、位置検出、クラスタリング、対象抽出等の各種工程を含む物体検出プログラムを実行する。具体的には、演算処理部８２は、距離計測部であるレーザーレーダーユニット３１を利用して得た測定点について極座標から直交座標に座標変換を行う座標変換部として機能する。また、演算処理部８２は、計測点を直交座標に基づいてクラスタリングすることによって対象を抽出する対象抽出部として機能する。この際、演算処理部８２は、対象抽出部として、測定点に対応する光ビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行う。演算処理部８２は、姿勢調整部２３に設けたセンサー２３ａと協働して姿勢検出部として機能し、距離計測部であるレーザーレーダーユニット３１又はレーダー集合体２１の姿勢を検出する。
【００３２】
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。
【００３３】
通信部８４は、演算処理部８２とレーダー集合体２１又は姿勢調整部２３との通信を可能にし、演算処理部８２がレーダー集合体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からの指令をレーダー集合体２１等に送信することを可能にする。なお、通信部８４は、演算処理部８２が外部システムと通信することを可能とし、外部システムは、制御装置８０又は物体検出システム１００の動作状態を遠隔的に制御又は管理することができる。
【００３４】
図３（Ａ）は、レーザーレーダーユニット３１が縦置きの場合の投光視野Ｆ１を示し、ＸＹ方向に２次元の計測点又は画素が得られることを示している。ここで、投光視野Ｆ１は、（４・ε２）×ηで横長の角度範囲となっている。レーザーレーダーユニット３１は、対象の距離方向に関しても所定の分解能を有し、３次元の計測点又は画素が得られる。実際には、レーザーレーダーユニット３１は、角度と距離とで計測を行っているので、対象までの距離をｒ、極角をθ、方位角をφとして、極座標の計測データ（ｒ，θ，φ）を得るが、得られる計測データは、離散的な画素単位となっている。
【００３５】
図３（Ｂ）は、レーザーレーダーユニット３１が横置きの場合の投光視野Ｆ２を示している。この場合、投光視野Ｆ２は、図３（Ａ）に示す投光視野Ｆ１と縦横が入れ替わり、縦長の角度範囲となっている。このように、姿勢調整部２３を利用してレーザーレーダーユニット３１の姿勢を変化させることによって、投光視野を横長や縦長のいずれかに切り替え得ることが分かる。
【００３６】
図３（Ｃ）は、縦置きのレーザーレーダーユニット３１によって得られる距離方向に垂直な２次元画素の状態を説明する図である。横方向つまりＸＺ面に沿った主走査方向に多数の計測点である画素ＰＸが存在し、縦方向つまりＹ軸に沿った副走査方向に２４の計測点である画素ＰＸが存在する。ここで、画素ＰＸは、検出単位又は分解能で考えた光ビームに相当するものとなっており、検出窓に相当するものと考えることができる。副走査方向に関しては、走査用ミラー５３ａの反射部５３ｉ，５３ｊが４段階の傾斜角を有することと、受光素子５２ａが副走査方向に関して６つの画素を有することとに対応して、４×６＝２４画素となっている。ただし、レーザーレーダーユニット３１がＹ方向に２台並ぶ場合、副走査方向は２４×２＝４８画素となり、レーザーレーダーユニット３１がＹ方向にｎ台並ぶ場合、副走査方向は２４ｎ画素となる。ここで、個々の画素（つまり計測点）に対応するビームは、走査用ミラー５３ａの回転に沿った第１方向である主走査方向と、走査用ミラー５３ａの回転に直交する第２方向である副走査方向とでサイズが異なっている。
【００３７】
図４（Ａ）は、縦置きのレーザーレーダーユニット３１によって得られる正面方向の２次元画素であって、極座標の計測データ（ｒ，θ，φ）を直交座標系の計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換した後を示す。この場合、画素は、縦長であり、縦横比Ｘ：Ｙが例えば１：５となっている。一方、図４（Ｂ）は、横置きのレーザーレーダーユニット３１によって得られる正面方向の２次元画素であって、極座標の計測データ（ｒ，θ，φ）を直交座標系の後を示す。この場合、画素は、横長であり、縦横比Ｘ：Ｙが例えば５：１となっている。
【００３８】
図４（Ａ）及び４（Ｂ）から明らかなように、計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換した場合、縦と横とでクラスタリングの手法を変更しないと、対象の検出が困難になる。すなわち、図４（Ａ）に示す縦置き検出の場合、縦方向の画素が長く、縦方向の探索距離又は近傍設定が相対的に長くなければ、縦横の探索の連続性のバランスが崩れ、検出対象ＯＢを探索する際のクラスタリングが困難になり、図４（Ｂ）に示す横置き検出の場合、横方向の画素が長く、横方向の探索距離又は近傍設定が相対的に長くなければ、縦横の探索の連続性のバランスが崩れ、検出対象ＯＢを探索する際のクラスタリングが困難になる。このため、本実施形態の物体検出システム１００では、制御装置８０は、計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）からクラスタリングを行う際に方向性を考慮した探査を行う。
【００３９】
以下、図５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又は物体検出プログラムの実行について説明する。
【００４０】
まず、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計測データ（ｒ，θ，φ）をレーダー集合体２１を構成する複数のレーザーレーダーユニット３１から取り込む（ステップＳ１１）。各レーザーレーダーユニット３１から取り込むデータは、計測データ（ｒ，θ，φ）に限らず、計測データ（ｒ，θ，φ）の元となる信号であってもよく、この場合、演算処理部８２は、元の信号から計測データ（ｒ，θ，φ）を算出する。
【００４１】
次に、演算処理部８２は、ステップＳ１１で得た極座標の計測データ（ｒ，θ，φ）を直交座標系の計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換し（ステップＳ１２）、結果を記憶部８３に保管する。この際、演算処理部８２は、レーザーレーダーユニット３１の縦横を含めた姿勢を監視しており、姿勢補正を含めた座標変換を行う。つまり、演算処理部８２は、座標変換部として、距離計測部であるレーザーレーダーユニット３１の姿勢の影響を補償するように修正した直交座標を算出する。具体的には、極座標から直交座標系への変換は、公知の関係
Ｘ０＝ｒ・ｓｉｎθ×ｃｏｓφ
Ｙ０＝ｒ・ｓｉｎθ×ｓｉｎφ
Ｚ０＝ｒ・ｃｏｓθ
を用いて得られる。また、姿勢の補正は、公知の下記回転行列
2019049484.tif 000003
を用いることで与えられる。ここで、Ｘ０、Ｙ０、及びＺ０は、姿勢補正前のポイント座標であり、Ｘ、Ｙ、及びＺは、姿勢補正後のポイント座標である。ポイント座標は、画素の中心を意味する。また、角度αは、Ｚ軸を基準とするＸ軸まわりのロール角を示し、角度βは、Ｘ軸を基準とするＹ軸まわりのピッチ角を示し、角度γは、Ｘ軸を基準とするＺ軸まわりのヨー角を示す。なお、得られた直交座標系の計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、物体検出システム１００いずれかの位置を基点とするようなオフセット処理又は並進移動処理を施したものとできる。
【００４２】
詳細な説明は省略するが、以上のような処理は、レーダー集合体２１を構成する各レーザーレーダーユニット３１について行われる。この際、複数のレーザーレーダーユニット３１の相対的な配置位置差も考慮される。つまり、座標変換部としての演算処理部８２は、複数のレーザーレーダーユニット３１の配置及び姿勢の影響を個別に補償するように修正した直交座標をそれぞれ算出することにより、１つの座標空間上で処理を行うことを可能にする。
【００４３】
次に、演算処理部８２は、ステップＳ１２で得た直交座標系の計測データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から各画素のアスペクト比又は隣接画素間の距離に応じたクラスタリングを行って（ステップＳ１３）、結果を記憶部８３に保管する。なお、クラスタリングを行う際には、予め取得した背景距離画像を除去する処理が可能である。
【００４４】
図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示すように、横置きのレーザーレーダーユニット３１によって得られる正面方向の３次元的画素のうち１つの画素点ＰＸ０は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に画素幅Ｗ１１、画素幅Ｗ２１、及び画素幅Ｗ３１をそれぞれ有する。これらの画素幅Ｗ１１，Ｗ２１，Ｗ３１のうち、画素幅Ｗ１１，Ｗ２１は、測定点に対応する光ビーム又は検出窓のアスペクト比を与えるものとなっている。これらの画素幅Ｗ１１，Ｗ２１，Ｗ３１をカバーするような探索条件の設定（探索距離、近傍設定、又は近接設定を行うこと）、つまり画素幅Ｗ１１，Ｗ２１，Ｗ３１以上の探索領域Ａ１（図面上は最小限を示している）の設定によって、隣接する画素点を繋ぐことが可能となる。なお、画素幅Ｗ１１，Ｗ２１，Ｗ３１は、極角θや方位角φの分解能、距離ｒの分解能から簡易に計算することができる。
【００４５】
図６（Ｃ）及び６（Ｄ）に示すように、縦置きのレーザーレーダーユニット３１によって得られる正面方向の３次元的画素のうち１つの画素点ＰＸ０は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に画素幅Ｗ１２、画素幅Ｗ２２、及び画素幅Ｗ３２をそれぞれ有する。これらの画素幅Ｗ１２，Ｗ２２，Ｗ３２のうち、画素幅Ｗ１２，Ｗ２２は、測定点に対応する光ビーム又は検出窓のアスペクト比を与えるものとなっている。これらの画素幅Ｗ１２，Ｗ２２，Ｗ３２をカバーするような探索条件の設定（探索距離、近傍設定、又は近接設定を行うこと）、つまり画素幅Ｗ１２，Ｗ２２，Ｗ３２以上の探索領域Ａ２（図面上は最小限を示している）の設定によって、隣接する画素点を繋ぐことが可能となる。
【００４６】
図６（Ａ）及び６（Ｃ）から明らかなように、レーザーレーダーユニット３１の姿勢によってクラスタリングに際しての探索領域Ａ１，Ａ２の設定を変更する必要があり、クラスタリングには、レーザー光Ｌ１の主走査方向の特に両端側では投光角度又は主走査方向における角度位置を考慮する必要もある（詳細は後述する）。
【００４７】
以上のクラスタリングには、得られたクラスタの連結等の処理を追加することができる。例えばクラスタの周囲に１〜数画素を広げ、得られたクラスタの周囲を対応する画素数だけ狭めることで、近接するクラスタを連結することができる。
【００４８】
図５に戻って、演算処理部８２は、ステップＳ１３のクラスタリングによって得た各クラスタについて処理を行って、各クラスタの位置及びサイズを決定する（ステップＳ１４）。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。また、クラスタのサイズの決定には、例えばクラスタを構成する画素点の外縁をつなぐ領域内の体積、ＸＹ面に投影した面積、ＸＺ面に投影した面積等を用いることができる。
【００４９】
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対象を抽出する（ステップＳ１５）。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ラベリングして記憶部８３に保管する。
【００５０】
図７（Ａ）及び７（Ｂ）は、主走査方向の角度位置を考慮した探索領域の設定を説明する概念図である。図７（Ａ）に示すように、対象がレーザーレーダーユニット３１の略＋Ｚ方向にある場合、探索領域Ａ３は、画素点ＰＸ０の元の画素幅Ｗ１２，Ｗ３２（又はＷ１１，Ｗ３１）を基準にＸ方向及びＺ方向に設定すればよい。しかしながら、対象がレーザーレーダーユニット３１の＋Ｚ方向に対して大きな角度ωで傾いた位置にある場合、元の画素幅Ｗ１２，Ｗ３２（又はＷ１１，Ｗ３１）をカバーするように広い側の画素幅Ｗ３２（又はＷ３１）を基準とした探索領域Ａ４１又はそれ以上を設定する必要がある。さらに、斜め方向又は対角方向の画素点を抽出するためには、Ｘ方向に関しては、画素幅Ｗ１２（又はＷ１１）の長さをＤ１、画素幅Ｗ３２（又はＷ３１）の長さをＤ２として、Ｄ１・ｃｏｓω＋Ｄ２・ｓｉｎωの幅を有し、Ｚ方向に関しては、Ｄ１・ｓｉｎω＋Ｄ２・ｃｏｓωの幅を有する探索領域Ａ４２又はそれ以上を設定する必要がある。
【００５１】
図８（Ａ）及び８（Ｂ）は、縦置きのレーザーレーダーユニット３１を横置きにするのでなく、傾いた状態にする場合の探索領域の設定を説明する概念図である。図８（Ａ）に示すように、レーザーレーダーユニット３１が横置きの場合、探索領域Ａ５は、画素点ＰＸ０の元の画素幅Ｗ１１，Ｗ２１を基準にＸ方向及びＹ方向設定すればよい。しかしながら、レーザーレーダーユニット３１が縦置きと横置きとの中間状態の場合、元の画素幅Ｗ１１，Ｗ２１をカバーするように広い側の画素幅Ｗ１１を基準とした探索領域Ａ６１又はそれ以上を設定する必要がある。さらに、斜め方向又は対角方向の画素点を抽出するためには、Ｘ方向に関しては、横置きからの回転角をξとし、画素幅Ｗ１１の長さをＤ３、画素幅Ｗ３１の長さをＤ４として、Ｄ３・ｃｏｓξ＋Ｄ４・ｓｉｎξの幅を有し、Ｙ方向に関しては、Ｄ３・ｓｉｎξ＋Ｄ４・ｃｏｓξの幅を有する探索領域Ａ６２又はそれ以上を設定する必要がある。
【００５２】
以上で説明した実施形態の物体検出システム１００によれば、対象抽出部としての演算処理部８２又は制御装置８０が計測点に対応する光ビームのアスペクト比を考慮した画素探索条件の設定を行うので、スキャンの向きに関わらず光ビームのアスペクト比を考慮した適切なクラスタリングが可能になる。
【００５３】
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、レーダー集合体２１を構成するレーザーレーダーユニット３１の構造や個数は単なる例示であり、様々な構造の距離計測部を用いることができる。
【００５４】
クラスタリングの手法は、上記のものに限らず、近傍範囲や近接範囲の設定、画素点のつなぎ方等に関して様々な手法を採用することができる。
【００５５】
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】
【００５６】
１１ａ，１１ｂ…光源、  ２１…レーダー集合体、  ２３…姿勢調整部、  ２３ａ…センサー、  ２４…受光素子、  ３１…レーザーレーダーユニット、  ５１…投光系、  ５１ａ…光源、  ５２…受光系、  ５２ａ…受光素子、  ５３…回転反射部、  ５３ａ…走査用ミラー、  ５３ｂ…回転駆動部、  ５３ｉ，５３ｊ…反射部、  ５５…駆動回路、  ５６ａ…光学窓、  ８０…制御装置、  ８１…入出力部、  ８２…演算処理部、  ８３…記憶部、  ８４…通信部、  １００…物体検出システム、  Ａ１，Ａ２…探索領域、  Ａ３，Ａ４１，Ａ４２，Ａ５，Ａ６１，Ａ６２…探索領域、  Ｆ１，Ｆ２…投光視野、  Ｌ１…レーザー光、  Ｌ２…戻り光、  ＯＢ…検出対象、  ＰＸ…画素、  ＰＸ０…画素点、  ＲＸ…回転軸、  Ｗ１１，Ｗ２１，Ｗ３１…画素幅、  Ｗ１２，Ｗ２２，Ｗ３２…画素幅
【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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