(57)【要約】【課題】物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度に基づいて物体を検出して識別する物体識別装置において、環境変化や経時劣化により受信素子の感度特性が変化した場合でも精度高く物体識別を行うことが可能な物体識別装置を提供する。【解決手段】物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度を検出する複数の受信素子１３０と、受信素子１３０の出力信号に基づき放射強度画像を生成する放射強度画像生成部１５０と、放射強度画像に基づき検出した物体の位置と形状および放射強度とに基づき物体の識別を行う物体識別部２００と、受信素子１３０に対し電波領域において電磁波を放射する放射部１６０と、受信素子１３０の出力信号が所定値以下である場合に放射部１６０から電磁波を放射し、受信素子１３０の出力信号に基づき受信素子１３０の感度特性が均一であるように出力信号の補正を行う出力補正部１４０とを備える。【選択図】図１
2008002949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度を検出する複数の受信素子を備えた放射強度検出部と、
前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の各出力信号に基づいて前記放射強度の分布を表す放射強度画像を生成する放射強度画像生成部と、
前記放射強度画像生成部が生成する前記放射強度画像に基づいて前記物体の位置と前記物体の形状とを検出し、前記物体から放射される前記電磁波の前記放射強度と前記物体の前記位置と前記物体の前記形状とに基づいて前記物体の識別を行う物体識別部と、
前記放射強度検出部に対し前記電波領域において電磁波を放射する放射部と、
前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の前記出力信号が所定値以下である場合に、前記放射部から前記電磁波を放射し、前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の前記出力信号に基づいて前記複数の受信素子の感度特性が均一であるように該複数の受信素子の各出力信号の補正を行う出力補正部と、
を備えたことを特徴とする物体識別装置。
【請求項２】
前記出力補正部は、前記放射部から複数の強度の電磁波を放射し、各強度において前記複数の受信素子の各出力信号の値が等しくなるように前記出力信号の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の物体識別装置。
【請求項３】
前記出力補正部は、前記複数の受信素子に所定の強度の前記電磁波を均一に放射した場合の前記複数の受信素子の各出力信号と、前記放射部から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信素子の各出力信号とに基づいて、前記放射部から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信素子の各出力信号の値が等しくなるように前記出力信号の補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の物体識別装置。
【請求項４】
前記放射部が、所定の周波数帯域の電磁波を吸収する電波吸収体と、該電波吸収体の温度を計測する温度計測部と、該温度計測部が計測した前記電波吸収体の前記温度に基づいて前記電波吸収体の温度を調整する温度調整部とを備え、前記電波吸収体が前記温度調整部で調整した温度に基づいて前記所定の周波数帯域外の前記電波領域において前記電磁波を放射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物体識別装置。
【請求項５】
物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度を複数の受信箇所で検出するステップと、
前記複数の受信箇所の各出力に基づいて前記放射強度の分布を表す放射強度画像を生成するステップと、
前記放射強度画像に基づいて前記物体の位置と前記物体の形状とを検出し、前記物体から放射される前記電磁波の前記放射強度と前記物体の前記位置と前記物体の前記形状とに基づいて前記物体の識別を行うステップと、
前記複数の受信箇所に対し前記電波領域において電磁波を放射するステップと、
前記複数の受信箇所の前記出力が所定値以下である場合に前記電磁波を放射し、前記複数の受信箇所の前記出力に基づいて前記複数の受信箇所における感度特性が均一であるように該複数の受信箇所の各出力の補正を行うステップと、
を備えたことを特徴とする物体識別方法。
【請求項６】
複数の強度の電磁波を放射し、各強度において前記複数の受信箇所の各出力の値が等しくなるように前記出力の補正を行うことを特徴とする請求項５に記載の物体識別方法。
【請求項７】
前記出力補正部は、前記複数の受信箇所に所定の強度の前記電磁波を均一に放射した場合の前記複数の受信箇所の各出力と、所定の位置から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信箇所の各出力とに基づいて、前記所定の位置から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信箇所の各出力の値が等しくなるように前記出力の補正を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の物体識別方法。
【請求項８】
所定の周波数帯域の電磁波を吸収する電波吸収体の温度を調整し、該電波吸収体から前記所定の周波数帯域外の前記電波領域において前記電磁波を放射することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の物体識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体識別装置および物体識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車の周囲に存在する車両や歩行者等を検出して運転者に警報を与えたり、それらの回避制御を行うために、自動車の周囲の物体を検出して識別する物体識別装置の開発がなされている。車両に搭載される物体識別装置としては、物体に対して送信した電磁波の反射量を測定して物体を検出するレーダ装置や、物体からの遠赤外線の放射強度を測定して物体を検出する遠赤外線カメラなどを用いるものがあり、車両を検出する場合はレーダ装置が用いられ、歩行者を検出する場合は遠赤外線カメラが用いられることが多い。
【０００３】
レーダ装置は、電磁波を送信し、所定値以上の強度の反射信号を検出することで物体の存在を検出するとともに、電磁波の送受信の時間差に基づいて物体までの距離を検出する。遠赤外線カメラは、物体から放射される遠赤外線の放射強度を検出することで、例えば人の体温に近い物体を歩行者として検出する。
【０００４】
ところで、これらの物体識別装置においては、装置の温度変化によって装置が備える受信素子の出力にオフセットが生じたり、経時劣化等により受信素子の受信感度が変化する場合がある。このような場合、各受信素子からの出力信号にばらつきが生じ、各受信素子からの出力信号により生成される受信画像が雑音の多いものとなり、精度の高い物体検出を行うことが難しくなるといった問題点がある。このため、較正信号を用いて受信素子の出力のオフセットを調整する手法が提案されている（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００４−３３６０９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような物体識別装置では、受信素子の出力のオフセットの調整はできるものの、受信素子の感度特性自体の変化に対する調整はできないため、経時劣化等により受信素子の感度特性が変化した場合に、物体からの電磁波の放射強度に基づいて精度の高い物体検出を行うことが難しい、という問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度を検出する複数の受信素子を備えた放射強度検出部と、前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の各出力信号に基づいて前記放射強度の分布を表す放射強度画像を生成する放射強度画像生成部と、前記放射強度画像生成部が生成する前記放射強度画像に基づいて前記物体の位置と前記物体の形状とを検出し、前記物体から放射される前記電磁波の前記放射強度と前記物体の前記位置と前記物体の前記形状とに基づいて前記物体の識別を行う物体識別部と、前記放射強度検出部に対し前記電波領域において電磁波を放射する放射部と、前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の前記出力信号が所定値以下である場合に、前記放射部から前記電磁波を放射し、前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の前記出力信号に基づいて前記複数の受信素子の感度特性が均一であるように該複数の受信素子の各出力信号の補正を行う出力補正部と、
を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度に基づいて物体を検出して識別する物体識別装置において、電磁波の放射強度を検出する複数の受信素子の感度特性が均一であるように各受信素子の出力信号を補正することで、環境変化や経時劣化により受信素子の感度特性に変化が生じた場合でも精度高く物体識別を行うことが可能な物体識別装置を提案する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る物体識別装置１０のブロック図である。図１に示すように、物体識別装置１０は、電波イメージング部１００と物体識別部２００とを備えている。
【００１０】
電波イメージング部１００は、前方に存在する物体からの電磁波の放射を検出し、電波領域での放射強度画像を生成する部分である。
【００１１】
図２に、電波イメージング部１００のブロック図を示す。電波イメージング部１００は、観測対象となる電磁波の電波領域を透過させる誘電体レンズ部１１０と、電磁波の電波領域での放射を検出する受信素子１３０をマトリックス状に配置した放射強度検出部１２０と、放射強度検出部１２０からの出力信号の補正を行う出力補正部１４０と、出力補正部１４０で補正された放射強度信号をマトリックス状に並べた放射強度画像を生成する放射強度画像生成部１５０と、放射強度検出部１２０に向けて受信素子１３０の出力信号の補正を行うための補正信号を放射する放射部１６０とから構成されている。
【００１２】
物体識別部２００は、電波イメージング部１００が出力する放射強度画像から、物体の位置と形状を検出し、放射強度と合わせて物体の識別を行う部分である。
【００１３】
図２は電波イメージング部１００の動作イメージを説明する図である。前方にある物体から放射された電磁波が誘電体レンズ１１０で集められ、放射強度検出部１２０の複数の受信素子１３０で受信される。受信素子１３０は、図３に示すように、アンテナ部１３１と、検波部１３２と、増幅部１３３とから構成されている。受信素子１３０は検出する電磁波の波長に整合されたものとなっており、物体から放射される電磁波の中から所望の波長成分のみに応じた出力信号を出力するものである。受信素子１３０をマトリックス状に配置し、各受信素子から出力される出力信号を組み合わせることで、図４に示すような電磁波の放射強度画像を生成することができる。
【００１４】
物体識別部２００は、電波イメージング部１００から出力される電磁波の放射強度画像から、放射強度ごとに空間領域を分割して、物体の位置、形状を検出し、検出した物体の位置および形状と放射強度とに基づいて、前方に存在する物体の識別を行い、識別結果を車両制御装置３００に出力する。
【００１５】
車両制御装置３００は、受け取った物体の識別結果に応じて、例えば障害物回避等の制御を行うが、本発明とは別の内容となるため、説明は省略する。
【００１６】
次に、物体からの電磁波の放射について述べる。
【００１７】
一般に、ある温度の物体の表面からは、その温度に応じて定まった放射エネルギー（電磁波）を放射している。ここで、物体の放射率をε、ある温度の黒体から放射されるエネルギーをＥ0とすると、ある温度の物体から放射されるエネルギーＥは、（数式１）で表される。
【００１８】
Ｅ ＝ ε  ×  Ｅ0                                      （数式１）
黒体から放射されるエネルギーについては、プランクの放射則で算出できるが、物体の放射率は、物体の種類、表面状態および測定条件（温度、角度、波長）によって変化することが知られており、その物体が放射エネルギーを吸収する割合に等しい。物体の反射率と吸収（放射）率と透過率との間には次の関係が成立する。
【００１９】
「反射率」＋「吸収(放射)率」＋「透過率」＝１           （数式２）
このような物体から放射される電磁波の放射強度を検出する放射強度検出装置として、遠赤外線カメラや電波イメージング装置がある。特に車両用としては、雨や雪等の視界の悪い状況でも対応可能なように、電波領域の放射強度を検出する電波イメージング装置の検討がなされている。
【００２０】
このような放射強度検出装置は、物体から放射される電磁波を検出する受動式であるため、電磁波を放射して物体の表面での電磁波の反射を検出するレーダ装置などに比べて物体の表面の性質や状態による影響が少なく、物体の位置、形状、放射強度から物体を識別することが可能である。受信素子の数を多くすれば、物体の形状をより高精細に検出することができ、物体の識別精度を向上することができるとともに、物体の識別可能な距離範囲を拡大することも可能である。
【００２１】
ところで、多くの受信素子を使用して物体からの電磁波の放射強度を検出する場合、受信素子の温度が変化すると受信素子の出力信号にオフセットが発生しやすくなり、得られる放射強度画像は図５に示すような雑音を含んだものとなって、物体の識別が難しくなる。
【００２２】
そのため、このような受動式の放射強度検出装置では、装置内の温度を測定して出力信号のオフセットを補正する方法や、装置内に温度変化の影響を排して所定の電圧を発生するチョッパー部を配置し、チョッパー部の温度を基準として出力信号の補正を行う方法が提案されている。
【００２３】
しかしながら、このような方法では、受信素子の感度特性が変化せずに出力信号のオフセットのみが発生した場合には出力信号の補正が可能であるが、環境変化や経時劣化などによって感度特性自体が変化した場合には出力信号の補正を行うことができない。このため、精度の高い放射強度画像を得ることがでず、精度高く物体識別を行うことができない。
【００２４】
本発明は、物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度に基づいて物体を検出して識別する物体識別装置において、電磁波の放射強度を検出する複数の受信素子の感度特性が均一であるように各受信素子の出力信号を補正することで、環境変化や経時劣化により受信素子の感度特性に変化が生じた場合でも精度高く物体識別を行うことが可能な物体識別装置を提案する。
【００２５】
図６に、受信素子１３０の前方に位置する物体からの電磁波の放射強度と、受信素子１３０の出力信号（出力値）との関係を表すグラフ例を示す。この例では、受信素子１３０は受信素子１〜受信素子３の３つあるものとし、電磁波の放射強度と受信素子１３０の出力値との関係を表す受信感度特性線は１次式で表される直線であるものとする。
【００２６】
以下、各受信素子１３０ごとに異なる感度特性が均一であるように、各受信素子１３０の感度特性の補正を各受信素子１３０の出力値の補正の形で補正する方法について説明を行う。
【００２７】
受信素子１、受信素子２、受信素子３のそれぞれの受信感度特性線を式で表すと、次のようになる。
【００２８】
受信素子１の受信感度特性線は、
Ｖ１＝α１×Ａ＋β１                                          （数式３）
受信素子２の受信感度特性線は、
Ｖ２＝α２×Ａ＋β２                                          （数式４）
受信素子１の受信感度特性線は、
Ｖ３＝α３×Ａ＋β３                                          （数式５）
ここで、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は受信素子１、受信素子２、受信素子３のそれぞれの出力値、Ａは受信素子１、受信素子２、受信素子３に放射される補正信号の放射強度、α１、α２、α３は受信素子１、受信素子２、受信素子３のそれぞれの受信感度特性線の傾き、β１、β２、β３は受信素子１、受信素子２、受信素子３のそれぞれの受信感度特性線とグラフの縦軸との交点の値である。
【００２９】
ここで、受信素子１、受信素子２、受信素子３の感度特性が一致しているとすると、放射部１６０からの補正信号がない状態で、受信素子１、受信素子２、受信素子３の出力値が一致する。すなわち、放射強度Ａ＝０の場合に、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３が成立する。
【００３０】
この条件を数式で表すと、
β１＝β２＝β３                                        （数式６）
実際には、受信感度特性線自体を変えることはできない（β１、β２、β３自体を変えることはできない）ため、出力値が等しくなるような条件の数式に変更する。
【００３１】
（β１＋Δβ１）＝（β２＋Δβ２）＝（β３＋Δβ３）   （数式７）
ここで、Δβ１、Δβ２、Δβ３を受信感度特性線のオフセットと呼ぶ。
【００３２】
受信感度特性線が直線である場合、まず放射部１６０から放射する補正信号の放射強度をＡ１とし、受信素子１、受信素子２、受信素子３の各出力値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を計測する。次に、放射部１６０から放射する補正信号の放射強度をＡ１とは異なるＡ２とし、受信素子１、受信素子２、受信素子３の各出力値Ｖ１´、Ｖ２´、Ｖ３´を計測する（図６参照）。このとき、各受信感度特性線は次式のように表される。
【００３３】
受信素子１の受信感度特性線は、
Ｖ１＝α１×Ａ１＋β１                                  （数式８）
Ｖ１´＝α１×Ａ２＋β１                               （数式９）
受信素子２の受信感度特性線は、
Ｖ２＝α２×Ａ１＋β２                                 （数式１０）
Ｖ２´＝α２×Ａ２＋β２                               （数式１１）
受信素子３の受信感度特性線は、
Ｖ３＝α３×Ａ１＋β３                                 （数式１２）
Ｖ３´＝α３×Ａ２＋β３                               （数式１３）
以上の関係から、受信素子１、受信素子２、受信素子３の受信感度特性線の傾きα１、α２、α３が次式により求められる。
【００３４】
受信素子１の受信感度特性線の傾きα１は、
α１＝（Ｖ１’ −Ｖ１）／（Ａ２−Ａ１）                （数式１４）
受信素子２の受信感度特性線の傾きα２は、
α２＝（Ｖ２’ −Ｖ２）／（Ａ２−Ａ１）                （数式１５）
受信素子３の受信感度特性線の傾きα３は、
α３＝（Ｖ３’ −Ｖ３）／（Ａ２−Ａ１）                （数式１６）
このようにして算出した受信素子１、受信素子２、受信素子３の受信感度特性線の傾きα１、α２、α３が一致するように受信素子１、受信素子２、受信素子３の各受信感度特性線の傾きを補正することで、受信素子１、受信素子２、受信素子３の感度特性を均一にすることができる。この条件を数式で表すと、
α１＝α２＝α３                                        （数式１７）
実際には、受信感度特性線自体を変えることはできない（α１、α２、α３自体を変えることはできない）ため、出力値が等しくなるような条件の数式に変更する。
【００３５】
（ｋ１×α１）＝（ｋ２×α２）＝（ｋ３×α３）         （数式１８）
ここで、ｋ１、ｋ２、ｋ３を受信感度特性線の傾きの補正係数と呼ぶ。
【００３６】
以上の処理により、受信素子１、受信素子２、受信素子３の感度特性が均一となるように補正を行った後の受信感度特性線は、次式で表される。
【００３７】
受信素子１の受信感度特性線は、
ＶＣ１＝（ｋ１×α１）×Ａ＋（β１＋Δβ１）           （数式１９）
受信素子２の受信感度特性線は、
ＶＣ２＝（ｋ２×α２）×Ａ＋（β２＋Δβ２）           （数式２０）
受信素子３の受信感度特性線は、
ＶＣ３＝（ｋ３×α３）×Ａ＋（β３＋Δβ３）           （数式２１）
ここで、ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３は感度特性補正後の受信素子１、受信素子２、受信素子３の出力値を表す。
【００３８】
実際には、受信素子１、受信素子２、受信素子３の感度特性自体を補正することはできないため、以下のように受信素子１、受信素子２、受信素子３の出力値の補正を行う。
【００３９】
感度特性補正前の受信素子１、受信素子２、受信素子３の受信感度特性線は、（数式３）、（数式４）、（数式５）で表される。一方、感度特性補正後の受信素子１、受信素子２、受信素子３の受信感度特性線は、（数式１９）、（数式２０）、（数式２１）で表される。これらの数式から、次式が導かれる。
【００４０】
ＶＣ１＝ｋ１×Ｖ１＋（１−ｋ１）×β１＋Δβ１         （数式２２）
ＶＣ２＝ｋ２×Ｖ２＋（１−ｋ２）×β２＋Δβ２         （数式２３）
ＶＣ３＝ｋ３×Ｖ３＋（１−ｋ３）×β３＋Δβ３         （数式２４）
ここで、ｋ１〜ｋ３、β１〜β３、Δβ１〜Δβ３はそれぞれ（数式１８）、（数式７）を条件として設定することができるため、受信素子１、受信素子２、受信素子３の出力値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３をそれぞれ（数式２２）、（数式２３）、（数式２４）に代入することにより、感度特性補正後の受信素子１、受信素子２、受信素子３の出力値を得ることができる。
【００４１】
なお、以上説明した受信素子１３０の出力値の補正は、出力補正部１４０で実施される。
【００４２】
以上の処理により、受信素子１、受信素子２、受信素子３の感度特性が均一であるように設定ができ、放射強度画像生成部１５０からの出力画像を、ばらつきの少ない放射強度画像とすることができる。
【００４３】
なお、受信素子１３０の受信感度特性線が二次式以上である場合は、放射部１６０で放射する電磁波を三角波や正弦波のような連続した振幅変動を有するものとし、連続した振幅変動に伴う受信素子の出力値の変動から放射強度と出力値との関係を表す数式を算出して用いることで、前述した一次式の場合と同様に受信素子１３０の感度特性の補正を出力値の補正として行うことができる。
【００４４】
図７に本実施形態における受信素子１３０の感度特性補正動作のフローチャートを示す。受信素子１３０の感度特性補正動作は、出力補正部１４０に外部からトリガ信号が与えられた際に行われるものとする。このトリガ信号としては、例えばイグニッションスイッチ（図示省略）のオン信号などを用いることができる。
【００４５】
ステップＳ１００では、前方にある物体からの電磁波の放射強度を電波イメージング部１００で検出し、放射強度画像生成部１５０により放射強度画像を生成する。この後に、フローはステップＳ１１０に移行する。
【００４６】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で得られた放射強度画像のすべての領域における放射強度が、放射部１６０から出力される補正信号の放射強度より十分低い値であるかどうかの判定が行われる。この判定により、周囲の物体による放射強度の影響が極力少ない状態にある場合にのみ、受信素子１３０の感度特性の補正が行われる。放射強度画像のすべての領域における放射強度が、放射部１６０から出力される補正信号の放射強度より十分低い値であると判定された場合は、フローはステップＳ１２０へ移行する。一方、放射強度画像のある領域における放射強度が、放射部１６０から出力される補正信号の放射強度より高い場合は、受信素子１３０の感度特性の補正が難しいため、フローはステップＳ１８０へ移行する。
【００４７】
ステップＳ１２０では、放射部１６０から放射強度検出部１２０に向けて補正信号を放射し、放射強度検出部１２０の各受信素子１３０から出力される出力値に基づいて放射強度画像生成部１５０により放射強度画像が生成される。なお、このステップでは、出力補正部１４０による受信素子１３０の出力値の補正は行われない。この後に、フローはステップＳ１３０に移行する。
【００４８】
ステップＳ１３０では、補正信号の放射強度とそれに対応する各受信素子の出力値から各受信素子の受信感度特性線のオフセットと傾きの補正係数を算出する。この後に、フローはステップＳ１４０に移行する。
【００４９】
ステップＳ１４０では、放射部１６０から放射強度検出部１２０に向けて再度補正信号を放射し、ステップＳ１３０で算出された各受信素子１３０毎のオフセットと傾きの補正係数とを用いて各受信素子１３０の感度特性の補正を行った状態での放射強度画像を取得する。なお、前述したように、各受信素子１３０の感度特性の補正は、各受信素子１３０の出力値の補正という形で行われる。この後に、フローはステップＳ１５０に移行する。
【００５０】
ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で得られた各受信素子１３０の感度特性の補正後の放射強度画像から、受信素子１３０間の感度特性のばらつきが十分に小さいかどうかの判定を行い、ばらつきが十分に小さい（所定値以下）と判定された場合には、フローはステップＳ１６０に移行する。一方、ばらつきが大きい（所定値を越える）と判定された場合には、フローはステップＳ１７０に移行する。
【００５１】
ステップＳ１６０では、今回の補正が効果のあるものとして、以降の受信素子１３０の出力値の補正に用いるために算出されたオフセットと傾きの補正係数を保存し、放射部１６０の動作を停止して、ステップＳ１８０で通常動作に戻る。
【００５２】
ステップＳ１７０では、今回の補正が満足な結果を得られるものではないものとして、オフセットと傾きの補正係数を補正前の設定に戻し、放射部１６０の動作を停止して、ステップＳ１８０で通常動作に戻る。
【実施例１】
【００５３】
本実施例では、前述した実施形態において、放射部１６０の設置位置による補正信号の強度分布のばらつきの補正を行う実施例であり、基本構成および動作は前述した実施形態と同様である。
【００５４】
放射部１６０の設置位置は、放射部１６０からの補正信号を放射強度検出部１２０のすべての受信素子１３０で均一に受信できるような位置が好ましいが、設置位置によっては図８に示すように受信素子１３０に対する強度分布が不均一になる場合がある。その場合には、物体からの放射強度が所定値以下である状態において、放射部１６０から補正信号を放射した場合の各受信素子１３０の出力値と、補正信号と同じ強度の電磁波を各受信素子１３０に入力した場合の出力値とを用いて、受信素子１３０の感度補正を行うようにする。
【００５５】
図９に、放射部１６０から出力された補正信号が受信素子１３０に不均一に入力される場合の、受信素子１３０の感度特性の補正動作のフローチャートを示す。
【００５６】
ステップＳ１００からステップＳ１２０までは、図７のフローチャートと同一のため、説明を省略する。
【００５７】
ステップＳ２００では、放射部１６０から所定の放射強度（以降、放射強度Ａ１とする）の補正信号を放射した場合の各受信素子１３０の出力値と、放射強度Ａ１の信号を各受信素子１３０に入力した場合の出力値とに基づいて、放射強度補正係数を算出する。
【００５８】
放射部１６０から出力される補正信号は、放射部１６０から遠い位置にある受信素子１３０ほど弱い値で検出される。したがって、放射部１６０から出力される放射強度Ａ１の補正信号は、すべての受信素子１３０に対し放射強度Ａ１で入力されるのではなく、放射部１６０から遠い位置にある受信素子１３０ほど放射強度Ａ１より弱い値が入力されることになる。したがって、放射部１６０から放射強度Ａ１の補正信号を放射した場合に、各受信素子１３０が実際に出力する出力値をあらかじめ調べておき、各受信素子１３０に放射強度Ａ１の信号を入力した場合の出力値との比（放射強度補正係数）を算出して記憶しておく。そして、各受信素子１３０の感度特性の補正を行う際に、放射部１６０の補正信号の放射強度を用いるのではなく、補正信号の放射強度にこの放射強度補正係数を掛けた値を用いる。この操作により、各受信素子１３０の感度特性の補正を正しく行うことができる。この後に、フローはステップＳ２１０に移行する。
【００５９】
ステップＳ２１０では、ステップＳ２００で算出した放射強度補正係数と、補正信号の放射強度とそれに対応する各受信素子１３０の出力値とから、前述した実施形態と同様に各受信素子１３０の受信感度特性線のオフセットと傾きの補正係数を算出する。この後に、フローはステップＳ１４０に移行する。
【００６０】
以下、数式を用いて説明を行う。
【００６１】
放射部１６０から放射強度Ａ１の補正信号を放射した場合、受信素子１、受信素子２、受信素子３の出力値Ｖ１Ｒ、Ｖ２Ｒ、Ｖ３Ｒは、次式で表される。
【００６２】
Ｖ１Ｒ＝α１×（ｒ１×Ａ１）＋β１                         （数式２５）
Ｖ２Ｒ＝α２×（ｒ２×Ａ１）＋β２                         （数式２６）
Ｖ３Ｒ＝α３×（ｒ３×Ａ１）＋β３                         （数式２７）
ここで、（ｒ１×Ａ１）、（ｒ２×Ａ１）、（ｒ３×Ａ１）は、受信素子１、受信素子２、受信素子３に実際に入力される放射強度を表し、ｒ１、ｒ２、ｒ３を放射強度補正係数と呼ぶ。
【００６３】
一方、受信素子１、受信素子２、受信素子３に放射強度Ａ１の補正信号を入力した場合の各出力値は、次式で表される。
【００６４】
Ｖ１＝α１×Ａ１＋β１                                 （数式２８）
Ｖ２＝α２×Ａ１＋β２                                 （数式２９）
Ｖ３＝α３×Ａ１＋β３                                 （数式３０）
（数式２５）〜（数式２７）より、次式が導かれる。
【００６５】
ｒ１＝（Ｖ１Ｒ−β１）／（Ｖ１−β１）                  （数式３１）
ｒ２＝（Ｖ２Ｒ−β２）／（Ｖ２−β２）                  （数式３２）
ｒ３＝（Ｖ３Ｒ−β３）／（Ｖ３−β３）                  （数式３３）
Ｖ１Ｒ〜Ｖ３Ｒ、Ｖ１〜Ｖ３、β１〜β３は実測可能であるので、（数式２８）〜（数式３０）により、放射強度補正係数ｒ１、ｒ２、ｒ３が算出できる。
【００６６】
この放射強度補正係数ｒ１、ｒ２、ｒ３と、（数式２５）、（数式２６）、（数式２７）を用いて、前述した実施形態と同様に受信素子１、受信素子２、受信素子３の感度特性の補正を、受信素子１、受信素子２、受信素子３の出力値の補正という形で行うことができる。
【００６７】
以降のステップは前述した実施形態と同一のため、説明は省略する。
【実施例２】
【００６８】
第１の実施形態では、電波イメージング部１００の中に放射部１６０を備える形態であったが、本実施例では、電磁波を出力する放射部１６０の代わりに、熱を発生する熱放射部１７０を用いるものである。
【００６９】
図１０に、実施例２の電波イメージング部１００のブロック図を示す。
【００７０】
図１０に示すように、電波イメージング部１００内に、表面が電波吸収体１７１で覆われた熱放射部１７０を配置する。この電波吸収体１７１は、物体識別装置１０で観測する電波領域においての電波吸収体を用いる。熱放射部１７０内部には、電波吸収体１７１の温度を計測する温度計測部１７２（熱電対など）と、電波吸収体１７１の温度を調整する温度調整部１７３（例えば、抵抗器とペルチェ素子を併用したもの）とを備えており、電波吸収体１７１の温度を変えた際の各受信素子１３０の出力値に基づいて、前述した実施形態と同様に各受信素子１３０の感度特性の補正を行うことができる。
【００７１】
熱放射部１７０として電波吸収体１７１を用いる理由は、電波吸収体１７１は特定の周波数帯域で反射率、透過率の少ない物質であるため、（数式２）からわかるように放射率がほぼ「１」の物体として扱え、物体の温度変化に対して放射強度がリニアに変化するという特徴があるためである。
【００７２】
図１１に、本実施例における受信素子１３０の感度特性補正動作のフローチャートを示す。
【００７３】
ステップＳ３００では、前方に位置する物体からの電磁波の放射強度を電波イメージング部１００で検出し、放射強度画像生成部１５０により放射強度画像を生成する。この後に、フローはステップＳ３１０に移行する。
【００７４】
ステップＳ３１０では、ステップＳ３００で得られた放射強度画像のすべての領域における放射強度が、熱放射部１７０から出力される補正信号の放射強度より十分低い値であるかどうかの判定が行われる。この判定により、周囲の物体による放射強度の影響が極力少ない状態にある場合にのみ、受信素子１３０の感度特性の補正が行われる。放射強度画像のすべての領域における放射強度が、熱放射部１７０から出力される補正信号の放射強度より十分低い値であると判定された場合は、フローはステップＳ３２０へ移行する。一方、放射強度画像のある領域における放射強度が、熱放射部１７０から出力される補正信号の放射強度より高い場合は、受信素子１３０の感度特性の補正が難しいため、フローはステップＳ３８０へ移行する。
【００７５】
ステップＳ３２０では、熱放射部１７０から放射強度検出部１２０に向けて補正信号を放射し、放射強度検出部１２０の各受信素子１３０から出力される出力値から放射強度画像を取得する。ここで、温度調整部１７３により熱放射部１７０を所定の温度に調整することで、温度に対応する放射強度の補正信号が熱放射部１７０から放射される。このとき、受信素子１３０の受信感度特性線が一次式である場合は、熱放射部１７０から放射される補正信号の放射強度として、少なくとも２つの値を設定する。すなわち、熱放射部１７０を少なくとも２つの温度状態とする。この後に、フローはステップＳ３３０に移行する。
【００７６】
ステップＳ３３０では、熱放射部１７０の温度値とそれに対応する各受信素子１３０の出力値から各受信素子１３０の受信感度特性線のオフセットと傾きの補正係数を算出する。この後に、フローはステップＳ３４０に移行する。
【００７７】
ステップＳ３４０では、熱放射部１７０から放射強度検出部１２０に向けて再度補正信号を放射し、ステップＳ３３０で算出された各受信素子１３０毎のオフセットと傾きの補正係数を用いて各受信素子１３０の感度特性の補正を行った状態での放射強度画像を取得する。なお、前述したように、各受信素子１３０の感度特性の補正は、各受信素子１３０の出力値の補正という形で行われる。この後に、フローはステップＳ３５０に移行する。
【００７８】
ステップＳ３５０では、ステップＳ３４０で得られた各受信素子１３０の感度特性の補正後の放射強度画像から受信素子１３０間の感度特性のばらつきが十分に小さいかどうかの判定を行い、ばらつきが十分に小さい（所定値以下）と判定された場合には、フローはステップＳ３６０に移行する。一方、ばらつきが大きい（所定値を越える）と判定された場合には、フローはステップＳ３７０に移行する。
【００７９】
ステップＳ３６０では、今回の補正が効果のあるものとして、以降の受信素子１３０の出力値の補正に用いるために算出されたオフセットと傾きの補正係数を保存し、熱放射部１７０の温度が物体識別装置１０の温度と等しくなるように温度調整を行って、ステップＳ３８０で通常動作に戻る。
【００８０】
ステップＳ３７０では、今回の補正が満足な結果を得られるものではないものとして、オフセットと傾きの補正係数を直前の設定に戻し、熱放射部１７０の温度が物体識別装置１０の温度と等しくなるように温度調整を行って、ステップＳ３８０で通常動作に戻る。
【実施例３】
【００８１】
図１０に示すように、特定部分に熱放射部１７０を配置する場合には、実施例１の図８と同様に熱分布が不均一となる場合があるが、この場合も実施例１と同様に、あらかじめ熱分布が不均一な場合と均一な場合における各受信素子１３０の出力値の比を記憶し、出力値の補正を行うことで、各受信素子１３０の感度特性の補正を正しく行うことが可能となる。
【００８２】
熱放射部１７０の設置位置は、熱放射部１７０からの補正信号を、放射強度検出部１２０のすべての受信素子１３０で均一に受信できるような位置が好ましいが、設置位置によっては図８に示すように受信素子１３０に対する強度分布が不均一になる場合がある。その場合には、物体からの放射強度が所定値以下である状態において、熱放射部１７０から補正信号を放射した場合の各受信素子１３０の出力値と、補正信号と同じ強度の電磁波を各受信素子１３０に入力した場合の出力値とを用いて、受信素子１３０の感度補正を行うようにする。
【００８３】
図１２に、熱放射部１７０から出力された補正信号が受信素子１３０に不均一に入力される場合の、受信素子１３０の感度特性の補正動作のフローチャートを示す。
【００８４】
ステップＳ３００からステップＳ３２０までは、図１１のフローチャートと同一のため、説明を省略する。
【００８５】
ステップＳ４００では、熱放射部１７０から所定の放射強度（以降、放射強度Ａ１とする）の補正信号を放射した場合の各受信素子１３０の出力値と、放射強度Ａ１の信号を各受信素子１３０に入力した場合の出力値とに基づいて、放射強度補正係数を算出する。
【００８６】
熱放射部１７０から出力される補正信号は、熱放射部１７０から遠い位置にある受信素子１３０ほど弱い値で検出される。したがって、熱放射部１７０から出力される放射強度Ａ１の補正信号は、すべての受信素子１３０に対し放射強度Ａ１で入力されるのではなく、熱放射部１７０から遠い位置にある受信素子１３０ほど放射強度Ａ１より弱い値が入力されることになる。したがって、熱放射部１７０から放射強度Ａ１の補正信号を放射した場合に、各受信素子１３０が実際に出力する出力値をあらかじめ調べておき、各受信素子１３０に放射強度Ａ１の信号を入力した場合の出力値との比（放射強度補正係数）を算出して記憶しておく。そして、各受信素子１３０の感度特性の補正を行う際に、熱放射部１７０の補正信号の放射強度を用いるのではなく、補正信号の放射強度にこの放射強度補正係数を掛けた値を用いる。この操作により、各受信素子１３０の感度特性の補正を正しく行うことができる。この後に、フローはステップＳ４１０に移行する。
ステップＳ４１０では、ステップＳ４００で算出した放射強度補正係数と、補正信号の放射強度とそれに対応する各受信素子１３０の出力値とから、前述した実施形態と同様に各受信素子１３０の受信感度特性線のオフセットと傾きの補正係数を算出する。この後に、フローはステップＳ３４０に移行する。
【００８７】
放射強度補正係数の算出方法、および以降のステップは、前述した実施例２と同一のため、説明は省略する。
【００８８】
以上説明した本発明の実施形態の物体識別装置によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
請求項１の発明は、物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度を検出する複数の受信素子を備えた放射強度検出部と、前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の各出力信号に基づいて前記放射強度の分布を表す放射強度画像を生成する放射強度画像生成部と、前記放射強度画像生成部が生成する前記放射強度画像に基づいて前記物体の位置と前記物体の形状とを検出し、前記物体から放射される前記電磁波の前記放射強度と前記物体の前記位置と前記物体の前記形状とに基づいて前記物体の識別を行う物体識別部と、前記放射強度検出部に対し前記電波領域において電磁波を放射する放射部と、前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の前記出力信号が所定値以下である場合に、前記放射部から前記電磁波を放射し、前記放射強度検出部の前記複数の受信素子の前記出力信号に基づいて前記複数の受信素子の感度特性が均一であるように該複数の受信素子の各出力信号の補正を行う出力補正部とを備えたことを特徴としている。
【００８９】
この装置によれば、物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度に基づいて物体を検出して識別する物体識別装置において、電磁波の放射強度を検出する複数の受信素子の感度特性が均一であるように各受信素子の出力信号を補正することで、環境変化や経時劣化により受信素子の感度特性に変化が生じた場合でも精度高く物体識別を行うことができる。
【００９０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の物体識別装置において、前記出力補正部は、前記放射部から複数の強度の電磁波を放射し、各強度において前記複数の受信素子の各出力信号の値が等しくなるように前記出力信号の補正を行うことを特徴としている。
【００９１】
この装置によれば、放射部から複数の強度の電磁波を放射することにより、受信素子の感度特性が一次式で表されない場合でも、複数の受信素子の感度特性が均一であるように各受信素子の出力信号を補正することができる。
【００９２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の物体識別装置において、前記出力補正部は、前記複数の受信素子に所定の強度の前記電磁波を均一に放射した場合の前記複数の受信素子の各出力信号と、前記放射部から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信素子の各出力信号とに基づいて、前記放射部から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信素子の各出力信号の値が等しくなるように前記出力信号の補正を行うことを特徴としている。
【００９３】
この装置によれば、補正時に放射される電磁波が受信素子に均一に放射されない場合でも、複数の受信素子の感度特性が均一であるように各受信素子の出力信号を補正することができる。
【００９４】
さらに、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の物体識別装置において、前記放射部が、所定の周波数帯域の電磁波を吸収する電波吸収体と、該電波吸収体の温度を計測する温度計測部と、該温度計測部が計測した前記電波吸収体の前記温度に基づいて前記電波吸収体の温度を調整する温度調整部とを備え、前記電波吸収体が前記温度調整部で調整した温度に基づいて前記所定の周波数帯域外の前記電波領域において前記電磁波を放射することを特徴としている。
【００９５】
この装置によれば、温度調整により電磁波を放射する放射部を用いることにより、電磁波を直接放射する複雑な装置を放射部として用いることなく、簡単に受信素子の感度特性の補正を行うことができる。
【００９６】
また、以上説明した本発明の実施形態の物体識別方法によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
請求項５の発明は、物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度を複数の受信箇所で検出するステップと、前記複数の受信箇所の各出力に基づいて前記放射強度の分布を表す放射強度画像を生成するステップと、前記放射強度画像に基づいて前記物体の位置と前記物体の形状とを検出し、前記物体から放射される前記電磁波の前記放射強度と前記物体の前記位置と前記物体の前記形状とに基づいて前記物体の識別を行うステップと、前記複数の受信箇所に対し前記電波領域において電磁波を放射するステップと、前記複数の受信箇所の前記出力が所定値以下である場合に前記電磁波を放射し、前記複数の受信箇所の前記出力に基づいて前記複数の受信箇所における感度特性が均一であるように該複数の受信箇所の各出力の補正を行うステップとを備えたことを特徴としている。
【００９７】
この方法によれば、物体から放射される電磁波の電波領域での放射強度に基づいて物体を検出して識別する物体識別方法において、電磁波の放射強度を検出する複数の受信箇所の感度特性が均一であるように各受信箇所の出力を補正することで、環境変化や経時劣化により受信箇所の感度特性に変化が生じた場合でも精度高く物体識別を行うことができる。
【００９８】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の物体識別方法において、複数の強度の電磁波を放射し、各強度において前記複数の受信箇所の各出力の値が等しくなるように前記出力の補正を行うことを特徴としている。
【００９９】
この方法によれば、複数の強度の電磁波を放射することにより、受信箇所の感度特性が一次式で表されない場合でも、複数の受信箇所の感度特性が均一であるように各受信箇所の出力を補正することができる。
【０１００】
また、請求項７の発明は、請求項５または６に記載の物体識別方法において、前記出力補正部は、前記複数の受信箇所に所定の強度の前記電磁波を均一に放射した場合の前記複数の受信箇所の各出力と、所定の位置から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信箇所の各出力とに基づいて、前記所定の位置から前記所定の強度の前記電磁波を放射した場合の前記複数の受信箇所の各出力の値が等しくなるように前記出力の補正を行うことを特徴としている。
【０１０１】
この方法によれば、補正時に放射される電磁波が受信箇所に均一に放射されない場合でも、複数の受信箇所の感度特性が均一であるように各受信箇所の出力を補正することができる。
【０１０２】
さらに、請求項８の発明は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の物体識別方法において、所定の周波数帯域の電磁波を吸収する電波吸収体の温度を調整し、該電波吸収体から前記所定の周波数帯域外の前記電波領域において前記電磁波を放射することを特徴としている。
【０１０３】
この方法によれば、温度調整により電磁波を放射することにより、電磁波を直接扱うことなく、簡単に受信箇所の感度特性の補正を行うことができる。
【０１０４】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、実施例は本発明の例示にしか過ぎず、本発明は実施例の構成にのみ限定されるものではない。したがって本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれることはもちろんである。
【０１０５】
例えば、受信素子１３０の数は本実施形態の示した数に限定されるものではなく、任意の数を設定することができる。
【０１０６】
なお、より遠距離までの物体観測を行う場合、電波イメージング部１００が検出する電磁波の周波数帯域は、大気の伝搬減衰の影響が少ない３０〜４０ＧＨｚ帯もしくは９０〜１００ＧＨｚ帯に設定するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施形態における物体識別装置のブロック図である。
【図２】電波イメージング部における放射部の動作説明図である。
【図３】受信素子のブロック図である。
【図４】受信素子間の感度特性のばらつきが無い場合における放射強度画像例である。
【図５】受信素子間の感度特性のばらつきがある場合における放射強度画像例である。
【図６】受信素子の受信感度特性線を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における動作のフローチャートである。
【図８】放射部の配置場所により受信素子毎に不均一な放射強度が観測される場合の放射強度画像例である。
【図９】本発明の実施例１における動作のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例２における物体識別装置のブロック図である。
【図１１】本発明の実施例２における動作のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例３における動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  物体識別装置
１００  電波イメージング部
１１０  誘電体レンズ
１２０  放射強度検出部
１３０  受信素子
１３１  アンテナ部
１３２  検波部
１３３  増幅部
１４０  出力補正部
１５０  放射強度画像生成部
１６０  放射部
１７０  熱放射部
１７１  電波吸収体
１７２  温度計測部
１７３  温度調整部
２００  物体識別部
３００  車両制御装置
５００  物体
【図１】
2008002949.tif 000003
【図２】
2008002949.tif 000004
【図３】
2008002949.tif 000005
【図４】
2008002949.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008002949.tif 000009
【図８】
2008002949.tif 000010
【図９】
2008002949.tif 000011
【図１０】
2008002949.tif 000012
【図１１】
2008002949.tif 000013
【図１２】
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