(57)【要約】      （修正有）【課題】非接触センサを用いて、転倒した物体を検出可能とする、物体検知装置及び物体検知方法を提供する。【解決手段】物体を検知するための装置である監視装置１において、踏切内に設定された監視領域の物体を検出する検出手段（検出部２）と、監視エリア内に存在する所定のマスク高さ以上の物体を対象物として認識する物体認識手段（物体認識部３ａ）と、上記対象物の高さ情報を継時的に取得する高さ取得手段（高さ情報取得部３ｂ）と、上記対象物の高さ情報に基づいて、上記対象物の転倒を判定する転倒判定手段（転倒判定部３ｃ）とを有する。物体認識手段は、転倒と判定された上記対象物の高さが上記マスク高さ未満となった場合でも、マスク高さ未満の上記対象物の情報を取得し、上記対象物としての認識を継続する。【選択図】図１
2019168950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
踏切内に設定された監視領域の物体を検出する検出手段と、
監視エリア内に存在する所定のマスク高さ以上の物体を対象物として認識する物体認識手段と、
前記対象物の高さ情報を継時的に取得する高さ取得手段と、
前記対象物の高さ情報に基づいて、前記対象物の転倒を判定する転倒判定手段とを有し、
前記物体認識手段は、転倒と判定された前記対象物の高さが前記マスク高さ未満となった場合でも、マスク高さ未満の前記対象物の情報を取得し、前記対象物としての認識を継続する
ことを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記転倒判定手段は、前記対象物の高さの変化量が予め定められた閾値を超える場合に転倒と判定することを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記高さ情報に基づいて、前記対象物の一部または全体が転倒状態から回復したか否かを判定する回復判定手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記物体認識手段は、前記対象物の一部分が分離した場合に、前記一部分を新たな対象物として認識することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記監視エリアは踏切内に設定され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知装置。
【請求項６】
監視エリア内に存在する所定のマスク高さ以上の物体を対象物として個別に認識する物体認識工程と、
前記対象物の高さ情報を継時的に取得する高さ情報取得工程と、
前記対象物の高さ情報に基づいて、前記対象物の転倒を判定する転倒判定工程と、
転倒と判定された前記対象物の高さが前記高さ閾値未満となった場合でも、前記対象物としての認識を継続する転倒対象物監視工程と
を有することを特徴とする物体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検知装置及び物体検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、複数のセンサを用いた人の転倒検知システムが開示されている。この特許文献１では、転倒検知システムは、所定位置の温度を検出する温度センサと、温度センサを所定の方向に向ける駆動機構と、撮像部で取得される画像データ、前記温度センサで検出される検出温度が入力されると共に、前記駆動機構を制御する主制御部と、主制御部の制御に基づいて所定の通信を行う通信部とからなる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、非接触センサを用いた物体検知装置においては、地面から生える雑草を誤検知することを防止するため、センサのデータを処理する処理手段において、地面から高さ数十ｃｍ程度までの領域を監視エリアから除外する処理を行うことがある。このような場合に、人や自転車等の物体が監視エリア内において転倒すると、転倒した物体が認識対象外となり、物体検知装置において、転倒した物体を検出することができなくなる可能性があった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、転倒した物体を検出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための物体検知装置に係る第１の手段として、踏切内に設定された監視領域の物体を検出する検出手段と、監視エリア内に存在する所定のマスク高さ以上の物体を対象物として認識する物体認識手段と、上記対象物の高さ情報を継時的に取得する高さ取得手段と、上記対象物の高さ情報に基づいて、上記対象物の転倒を判定する転倒判定手段とを有し、上記物体認識手段は、転倒と判定された上記対象物の高さが上記マスク高さ未満となった場合でも、マスク高さ未満の上記対象物の情報を取得し、上記対象物としての認識を継続する、という手段を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、上記転倒判定手段は、上記対象物の高さの変化量が予め定められた閾値を超える場合に転倒と判定する、という手段を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第１または２の手段において、上記高さ情報に基づいて、上記対象物の一部または全体が転倒状態から回復したか否かを判定する回復判定手段を有する、という手段を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第１〜３のいずれかの手段において、上記物体認識手段は、上記対象物の一部分が分離した場合に、上記一部分を新たな対象物として認識する、という手段を採用する。
【００１０】
第５の手段として、上記第１〜４のいずれかの手段において、上記検出手段は、レーザ光を検出媒体とする、という手段を採用する。
【００１１】
第６の手段として、上記第１〜５のいずれかの手段において、上記監視エリアは踏切内に設定される、という手段を採用する。
【００１２】
物体検知方法に係る第１の手段として、監視エリア内に存在する所定のマスク高さ以上の物体を対象物として個別に認識する物体認識工程と、上記対象物の高さ情報を継時的に取得する高さ情報取得工程と、上記対象物の高さ情報に基づいて、上記対象物の転倒を判定する転倒判定工程と、転倒と判定された上記対象物の高さが上記高さ閾値未満となった場合でも、上記対象物としての認識を継続する転倒対象物監視工程とを有する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、物体認識手段が転倒と判定された対象物の高さががマスク高さ未満となった場合でも、前記対象物としての認識を継続することで、転倒後の対象物についても、検知することができる。したがって、本発明の物体検知装置は、転倒後の対象物の挙動を把握することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における監視装置の構成を説明する図であり、（ａ）が監視装置のブロック図であり、（ｂ）が監視装置の有する物体識別部のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における監視装置が有するレーザレーダの監視エリアを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における物体検知方法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】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係る物体検知装置及び物体検知方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
本実施形態においては、物体検知装置の一例として監視装置１について説明する。本実施形態における監視装置１は、図１（ａ）に示すように、検出部２（検出手段）及び信号処理部３を有する。監視装置１は、図２に示すように、例えば踏切に対して設けられ、破線で示す踏切内の監視エリアＡについて監視を行う。監視エリアＡは、踏切における線路Ｂ上かつ歩行可能範囲Ｃ内であって、下部マスク領域を除く範囲を示している。例えば、下部マスク領域は、雑草などの誤検知を防ぐため、マスク高さが地面より数十ｃｍ程度の範囲に設定されている。
【００１７】
検出部２は、測定範囲に対してレーザ光を照射し、該レーザ光の反射光から当該測定範囲内における複数の計測点の三次元座標値を電気信号として取得するレーザレーダとされている。検出部２は、踏切の近傍に設置され、図２に示すように、線路Ｂと遮断棒Ｄとを含む範囲にレーザ光を照射し、該範囲の三次元座標値を取得する。すなわち、検出部２は、レーザ光を検出媒体としている。
【００１８】
信号処理部３は、演算処理を行うためのＣＰＵ（Central Processing Unit）、データやソフトウェアを記憶するメモリ等を有するコンピュータによって具現化されている。信号処理部３は、図１（ａ）に示すように、物体認識部３ａ（物体認識手段）と、高さ情報取得部３ｂ（高さ情報取得手段）と、転倒判定部３ｃ（転倒判定手段）と、回復判定部３ｄ（回復判定手段）と、異常通報部３ｅとを有している。なお、信号処理部３は、検出部２と別体として、外部施設内に設けられてもよい。
【００１９】
物体認識部３ａは、図１（ｂ）に示すように、検出部２から取得した三次元座標値より物体を対象物として認識する。物体認識部３ａは、グループ化処理部３ａ１と、輪郭形状抽出部３ａ２と、分離判定部３ａ３とを有している。
【００２０】
グループ化処理部３ａ１は、検出部２より取得した計測点から、監視エリアＡ内に存在する計測点を抽出する。そして、グループ化処理部３ａ１は、監視エリアＡ内に存在する複数の計測点のうち、計測点間の距離が互いに近い計測点を同一のグループとしてグループ化する。なお、グループ化を行う際には、マスク高さ以上に存在する計測点を対象としている。具体的には、グループ化処理部３ａ１は、検出部２が計測した複数の計測点同士の距離を算出し、計測点間の距離が予め定められた距離範囲内である計測点の集合を同一のグループ（対象物）として識別する。また、グループ化処理部３ａ１は、分離判定部３ａ３によりグループの一部が分離したと判定された場合に、上述の方法により再度グループ化を実施する。また、グループ化処理部３ａ１は、転倒したと判定された対象物が存在する範囲について、検出部２よりマスク高さ未満の計測点についても取得し、グループ化を実施する。
【００２１】
輪郭形状抽出部３ａ２は、グループ化処理部３ａ１により生成されたグループについて、鉛直方向及び水平方向から投影した二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する。具体的には、輪郭形状抽出部３ａ２は、各グループを構成する計測点の集合から、鉛直方向から見て外側の計測点だけを取り出した二次元の輪郭形状と、水平方向から見て外側の計測点だけを取り出した二次元の輪郭形状とをグループ毎に抽出する。
【００２２】
分離判定部３ａ３は、輪郭形状が抽出されたグループ内に含まれる全ての計測点間の距離を算出し、計測点間の距離が上述の距離範囲内であるか否かを判定する。分離判定部３ａ３は、複数の箇所において計測点間の距離が上述の距離範囲外であると判定すると、グループの一部が分離したと判定する。
【００２３】
高さ情報取得部３ｂは、物体認識部３ａの輪郭形状抽出部３ａ２より、グループの水平方向から見た輪郭形状から、地面からの高さが最も高い計測点を抽出する。そして、高さ情報取得部３ｂは、抽出された地面からの高さが最も高い計測点に基づいて、対象物の高さを算出する。例えば、高さ情報取得部３ｂは、算出された対象物の高さを数秒間記憶する。高さ情報取得部３ｂは、記憶された対象物の高さのうち、最高値と最低値との差分値を算出し、さらに最高値に対する算出した差分値の割合（変化量）を算出する。なお。高さ情報取得部３ｂは、転倒したと判定された対象物についても高さ及び差分値の割合を算出する。
【００２４】
転倒判定部３ｃは、最高値に対する差分値の割合と転倒判定閾値とを比較し、最高値に対する差分値の割合が転倒判定閾値以上である場合に対象物が転倒したと判定する。転倒判定閾値は、例えば、対象物の高さに対する割合として予め記憶されている。例えば、レーザ光等の電磁波を照射して、該電磁波の反射光の点群から高さ情報を検出する場合、転倒判定閾値は、点群の変化量の割合に基づき記憶していてもよい。また、転倒状態の判定は、転倒判定閾値以上の状態が所定の滞在時間を経過しているか否かに基づき判定してもよい。所定の滞在時間は、鉄道車両が踏切に到達するまでの時間に基づいて設定してもよい。
【００２５】
回復判定部３ｄは、最高値に対する差分値の割合と回復判定閾値とを比較し、最高値に対する差分値の割合が回復判定閾値未満である場合に回復したと判定する。異常通報部３ｅは、回復判定部３ｄの判定結果に基づいて、外部の非常停止システム等に異常を通報する。なお、転倒判定閾値と回復判定閾値とでは、同じ閾値を設定してもよく、異なる閾値を設定してもよい。
【００２６】
このような本実施形態における監視装置１における物体検知方法について、図３を参照して説明する。
まず、検出部２は、検出工程を行う（ステップＳ１）。検出工程において、検出部２がレーザ光を照射し、該レーザ光の反射光から当該測定範囲内における複数の計測点の三次元座標値を電気信号として取得する。
【００２７】
そして、信号処理部３の物体認識部３ａは、物体識別工程を行う（ステップＳ２）。物体識別工程では、グループ化処理部３ａ１が、検出部２より取得した計測点から、監視エリアＡ内に存在する計測点を抽出する。そして、グループ化処理部３ａ１は、監視エリアＡ内に存在する計測点複数の計測点のうち、計測点間の距離が互いに近い計測点を同一のグループとしてマスク高さ以上の計測点をグループ化する。次に、輪郭形状抽出部３ａ２が、グループ化処理部３ａ１により生成されたグループについて、鉛直方向及び水平方向から投影した二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する。これにより、物体認識部３ａは、踏切内の物体を対象物として認識する。
【００２８】
そして、信号処理部３の高さ情報取得部３ｂは、高さ情報取得工程を行う（ステップＳ３）。高さ情報取得工程では、高さ情報取得部３ｂが、物体認識部３ａの輪郭形状抽出部３ａ２より、グループの水平方向から見た輪郭形状から、地面からの高さが最も高い計測点を抽出する。そして、高さ情報取得部３ｂは、抽出された地面からの高さが最も高い計測点に基づいて、対象物の高さを算出する。
【００２９】
そして、信号処理部３の高さ情報取得部３ｂは、高さ変化量算出工程を行う（ステップＳ４）。高さ変化量算出工程では、高さ情報取得部３ｂが、記憶された対象物の高さのうち、最高値と最低値との差分値を算出し、さらに最高値に対する差分値の割合を算出する。
【００３０】
そして、信号処理部３の転倒判定部３ｃは、転倒判定工程を行う（ステップＳ５）。転倒判定工程では、転倒判定部３ｃが、最高値に対する差分値の割合と転倒判定閾値とを比較し、最高値に対する差分値の割合が転倒判定閾値以上である場合に対象物が転倒したと判定する。転倒判定部３ｃが転倒していないと判定した場合、すなわち、ステップＳ５の判定がＮＯの場合、ステップＳ３へと戻る。
【００３１】
転倒判定部３ｃが転倒したと判定した場合、すなわち、ステップＳ５の判定がＹＥＳの場合、信号処理部３の物体認識部３ａは、転倒対象物監視工程を行う（ステップＳ６）。転倒対象物監視工程では、グループ化処理部３ａ１が、転倒したと判定された対象物が存在する範囲について、検出部２よりマスク高さ未満の計測点についても取得し、再度グループ化を実施する。次に、輪郭形状抽出部３ａ２が、二次元の輪郭形状をグループ毎に抽出する。すなわち、物体認識部３ａは、転倒した対象物について、下部マスク領域を除去した状態で認識を継続する。
【００３２】
ステップＳ６に続いて、信号処理部３の高さ情報取得部３ｂは、高さ情報取得工程を行う（ステップＳ７）。高さ情報取得工程では、高さ情報取得部３ｂが、ステップＳ３と同様の手順で転倒した対象物の高さを取得する。さらに、高さ情報取得部３ｂは、高さ変化量算出工程を行う（ステップＳ８）。高さ変化量算出工程では、高さ情報取得部３ｂが、ステップＳ４と同様の手順で、転倒した対象物の高さに対する対象物の高さの差分値の割合を算出する。
【００３３】
そして、信号処理部３の回復判定部３ｄは、回復判定工程を行う（ステップＳ９）。回復判定工程では、回復判定部３ｄが、最高値に対する差分値の割合と回復判定閾値とを比較し、最高値に対する差分値の割合が回復判定閾値未満である場合に回復したと判定する。回復していないと判定された場合、すなわち、ステップＳ９の判断がＮＯの場合には、異常通報部３ｅは、異常通報を行う（ステップＳ１０）。異常通報部３ｅは、回復判定部３ｄの判定結果に基づいて、外部の非常停止システム等に異常を通報する。なお、ステップＳ１０は、ステップＳ７〜Ｓ９を複数回繰り返したのちに、所定の時間以上転倒から回復しない場合に行うものとしてもよい。ステップＳ１０は、所定の時間以上の経過を判断基準とする例としては、踏切が鳴動しても転倒から回復しない場合を条件に行うこととしてもよい。
また、対象物が転倒状態から回復したと判定された場合、すなわち、ステップＳ９の判断がＹＥＳの場合には、異常通報等を行う必要がなく、フローを終了する。
【００３４】
本実施形態によれば、物体認識部３ａにより、下部マスク領域を除去して地面近傍まで認識対象とすることにより、転倒した対象物がマスク高さ以下の高さとなっても、転倒した対象物について認識を継続することができる。これにより、監視装置１は、転倒後も対象物の動きを検出することができる。また、転倒した対象物以外の物体については、下部マスク領域を適用して監視することで、地面に生える雑草等を監視対象から除外することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、転倒判定部３ｃは、対象物の高さの最高値に対する差分値の割合に基づいて転倒したか否かを判定する。これにより、対象物の高さにかかわらず、対象物の転倒を判定することができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、回復判定部３ｄは、対象物が転倒状態から回復したか否かを判定する。これにより、転倒後の対象物が、転倒状態のままであるのか、転倒状態から回復したのかを検出することができ、鉄道運行の不必要な非常停止を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、物体認識部３ａは、物体の一部分が分離した場合にも、該一部分を別個の対象物として認識する。これにより、例えば、自転車に乗った歩行者が転倒して自転車と歩行者とが分離した場合や、子供を連れた歩行者が転倒により子供と離れた場合に、それぞれを対象物として監視することができる。したがって、監視装置１は、踏切内の残留物や残留者を見落とすことがない。
【００３８】
また、本実施形態によれば、検出部２は、レーザ光を検出媒体としている。レーザ光の反射を用いることにより、物体の形状、位置、地面からの高さを１つのセンサで検出することができる。したがって、単純な構成の検出部２により、物体の三次元形状を含む情報を取得することができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、監視装置１は、踏切内に設置され、踏切内に監視エリアが設定される。これにより、監視装置１は、踏切内における歩行者や車両等を対象物として認識し、監視することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、信号処理部３に異常通報部３ｅを有する監視装置１としたが、本発明はこれに限定されない。本発明における物体検知装置は、異常通報部３ｅを有さず、外部に対象物の情報を送信する装置としてもよい。
【００４１】
（２）上記実施形態では、対象物の高さの最高値に対する差分値の割合に基づいて転倒したか否かを判定するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、対象物の高さの平均値を算出し、対象物の高さの偏差（変化量）を求めることで、取得された物体高さが予め定められた偏差値閾値よりも低い偏差値となった場合に、転倒したと判定するものとしてもよい。
【００４２】
（３）上記実施形態では、検出部２は、検出媒体としてレーザ光を用いるものとしたが、本発明はこれに限定されない。検出部２は、例えば、撮像装置を用いるものとしてもよい。この場合、検出部２は、物体の地面からの高さを計測するため、撮像装置の他に距離計測用のセンサを有するものとしてもよい。また、信号処理部３は、撮像装置の画像から物体の地面からの高さを算出するものとしてもよい。
【００４３】
（４）上記実施形態では、物体識別工程において、マスク高さ以上の計測点を取得してグループ化処理を行うものとしたが、本発明はこれに限定されない。物体識別工程では、マスク高さ未満における計測点を含めてグループ化処理を行うことにより、転倒対象物監視工程においてグループ化処理を再度行う必要が無くなる。
【符号の説明】
【００４４】
１  監視装置
２  検出部
３  信号処理部
３ａ  物体認識部
３ａ１  グループ化処理部
３ａ２  輪郭形状抽出部
３ａ３  分離判定部
３ｂ  情報取得部
３ｃ  転倒判定部
３ｄ  回復判定部
３ｅ  異常通報部
Ａ  監視エリア
【図１】
2019168950.tif 000003
【図２】
2019168950.tif 000004
【図３】
2019168950.tif 000005