(57)【要約】【課題】特定地点を効率的に監視する。【解決手段】監視部は、車両の進行方向前方から入射する波動に基づいて、車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成する。距離特定部は、車両の位置情報と特定地点の位置情報とに基づいて、車両から特定地点までの距離を特定する。監視制御部は、距離特定部が特定した距離に基づいて、監視部に特定地点の情報を抽出させる。【選択図】図２
2016088325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向前方の地点を監視する進行方向監視装置であって、
前記車両の進行方向前方から入射する波動に基づいて、前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成する監視部と、
前記車両の位置情報を特定する位置特定部と、
特定地点の位置情報を記憶する位置記憶部と、
前記位置特定部が特定した位置情報と前記位置記憶部が記憶する位置情報とに基づいて、前記特定地点までの距離を特定する距離特定部と、
前記距離特定部が特定した距離に基づいて、前記監視部に前記特定地点の情報を抽出させる監視制御部と
を備える進行方向監視装置。
【請求項２】
前記監視情報は、前記車両の進行方向前方から入射する波動の分布を示すマップ情報であって、
前記監視制御部は、前記監視部に、前記監視情報のうち前記特定地点に相当する範囲を提示させる
請求項１に記載の進行方向監視装置。
【請求項３】
パルス波動が照射される時刻と前記距離特定部が特定した距離とに基づいて、前記特定地点にて反射された反射波が自装置に入射する時刻を特定する入射時刻特定部をさらに備え、
前記監視部は、前記車両の進行方向前方に照射された前記パルス波動の反射波に基づいて、前記監視情報を生成し、
前記監視制御部は、前記入射時刻特定部が特定した時刻に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる
請求項１または請求項２に記載の進行方向監視装置。
【請求項４】
前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離に基づいて、前記パルス波動が前記特定地点に照射されるよう、前記パルス波動の照射方向を変更する
請求項３に記載の進行方向監視装置。
【請求項５】
パルス波動が照射される時刻から次のパルス波動が照射される時刻までの間に前記車両が走行する距離以上の長さを前記波動が往復するのに要する時間を特定する往復時間特定部をさらに備え、
前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離未満である場合に、前記入射時刻特定部が特定した時刻に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させ、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離以上である場合に、前記往復時間特定部が特定した時間の間に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる
請求項３または請求項４に記載の進行方向監視装置。
【請求項６】
前記前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離以上である場合に、前記車両から所定の距離の地点にて反射された反射波が自装置に入射する時刻から、前記往復時間特定部が特定した時間の間に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる
請求項５に記載の進行方向監視装置。
【請求項７】
前記位置特定部が特定した位置情報と前記位置記憶部が記憶する位置情報とに基づいて、前記車両の長手方向に伸びる直線と前記車両と前記特定地点とを結ぶ直線とがなす角の角度を特定する角度特定部と、
をさらに備え、
前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離未満である場合に、前記角度特定部が特定した角度に基づいて、前記波動の入射を受け付ける方向を変更する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の進行方向監視装置。
【請求項８】
前記監視制御部は、前記角度特定部が特定した角度に基づいて、前記パルス波動の照射方向を変更し、
前記監視部は、前記車両の進行方向前方に照射された前記パルス波動の反射波に基づいて、前記監視情報を生成する
請求項７に記載の進行方向監視装置。
【請求項９】
車両の進行方向前方の地点を監視する進行方向監視装置であって、
前記車両の進行方向前方に照射されたパルス波動の反射波に基づいて、前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成するを生成する監視部と、
パルス波動が照射される時刻から次のパルス波動が照射される時刻までの間に前記車両が走行する距離以上の長さを前記パルス波動が往復するのに要する時間を特定する往復時間特定部と、
前記往復時間特定部が特定した時間の間に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる監視制御部と
を備える進行方向監視装置。
【請求項１０】
位置情報に関連付けて、前記車両の走行経路に障害物が存在しない場合に当該位置情報が示す位置において前記監視部が取得する監視情報を予め記憶する正常情報記憶部と、
前記監視部が取得する監視情報と前記正常情報記憶部が記憶する情報とを比較することで前記車両の走行経路に障害物が存在するか否かを判定する障害物判定部と
を備える請求項１から請求項９の何れか１項に記載の進行方向監視装置。
【請求項１１】
車両の進行方向前方から入射する波動に基づいて前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成する進行方向監視方法であって、
前記車両の位置情報を特定するステップと、
前記特定した位置情報と特定地点の位置情報とに基づいて、前記特定地点までの距離を特定するステップと、
前記特定した距離に基づいて前記特定地点の情報を抽出した前記監視情報を生成するステップと
を有する進行方向監視方法。
【請求項１２】
車両の進行方向前方の地点を監視する進行方向監視装置のコンピュータを、
前記車両の進行方向前方から入射する波動に基づいて、前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成する監視部、
前記車両の位置情報を特定する位置特定部、
特定地点の位置情報を記憶する位置記憶部、
前記位置特定部が特定した位置情報と前記位置記憶部が記憶する位置情報とに基づいて、前記特定地点までの距離を特定する距離特定部、
前記距離特定部が特定した距離に基づいて、前記監視部に前記特定地点の情報を抽出させる監視制御部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、進行方向監視装置、進行方向監視方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道等の車両の運行にあたり、車両の安全を確保するため、車両前方の撮像により、車両前方の障害物を検知する技術が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２８６９１２号公報
【特許文献２】特開平７−１０００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉄道の運行にあたっては、車両の進行経路上に、踏切や落石可能性のある地点など、他の地点と比較して障害物が存在する確率が高い地点が存在する。このような地点については、他の地点と比較して重点的に監視することが好ましい。しかしながら、引用文献１、２に記載の方法は、経路上の障害物を一律に監視するものであるため、特定地点を重点的に監視することができない。例えば、運転士にとっては、撮像された画像から特定地点がどの部分に映っているのかを判断することが困難である可能性がある。
本発明の目的は、特定地点を効率的に監視することができる進行方向監視装置、進行方向監視方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様は、車両の進行方向前方の地点を監視する進行方向監視装置であって、前記車両の進行方向前方から入射する波動に基づいて、前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成する監視部と、前記車両の位置情報を特定する位置特定部と、特定地点の位置情報を記憶する位置記憶部と、前記位置特定部が特定した位置情報と前記位置記憶部が記憶する位置情報とに基づいて、前記特定地点までの距離を特定する距離特定部と、前記距離特定部が特定した距離に基づいて、前記監視部に前記特定地点の情報を抽出させる監視制御部とを備える進行方向監視装置である。
【０００６】
また、第２の態様は、第１の態様において、前記監視情報は、前記車両の進行方向前方から入射する波動の分布を示すマップ情報であって、前記監視制御部は、前記監視部に、前記監視情報のうち前記特定地点に相当する範囲を提示させる進行方向監視装置である。
【０００７】
また、第３の態様は、第１または第２の態様において、パルス波動が照射される時刻と前記距離特定部が特定した距離とに基づいて、前記特定地点にて反射された反射波が自装置に入射する時刻を特定する入射時刻特定部をさらに備え、前記監視部は、前記車両の進行方向前方に照射された前記パルス波動の反射波に基づいて、前記監視情報を生成し、前記監視制御部は、前記入射時刻特定部が特定した時刻に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる進行方向監視装置である。
【０００８】
また、第４の態様は、第３の態様において、前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離に基づいて、前記パルス波動が前記特定地点に照射されるよう、前記パルス波動の照射方向を変更する進行方向監視装置である。
【０００９】
また、第５の態様は、第３または第４の態様において、パルス波動が照射される時刻から次のパルス波動が照射される時刻までの間に前記車両が走行する距離以上の長さを前記波動が往復するのに要する時間を特定する往復時間特定部をさらに備え、前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離未満である場合に、前記入射時刻特定部が特定した時刻に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させ、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離以上である場合に、前記往復時間特定部が特定した時間の間に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる進行方向監視装置である。
【００１０】
また、第６の態様は、第５の態様において、前記前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離以上である場合に、前記車両から所定の距離の地点にて反射された反射波が自装置に入射する時刻から、前記往復時間特定部が特定した時間の間に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる進行方向監視装置である。
【００１１】
また、第７の態様は、第１から第６の何れかの態様において、前記位置特定部が特定した位置情報と前記位置記憶部が記憶する位置情報とに基づいて、前記車両の長手方向に伸びる直線と前記車両と前記特定地点とを結ぶ直線とがなす角の角度を特定する角度特定部と、をさらに備え、前記監視制御部は、前記距離特定部が特定した距離が所定の距離未満である場合に、前記角度特定部が特定した角度に基づいて、前記波動の入射を受け付ける方向を変更する進行方向監視装置である。
【００１２】
また、第８の態様は、第７の態様において、前記監視制御部は、前記角度特定部が特定した角度に基づいて、前記パルス波動の照射方向を変更し、前記監視部は、前記車両の進行方向前方に照射された前記パルス波動の反射波に基づいて、前記監視情報を生成する進行方向監視装置である。
【００１３】
また、第９の態様は、車両の進行方向前方の地点を監視する進行方向監視装置であって、前記車両の進行方向前方に照射されたパルス波動の反射波に基づいて、前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成するを生成する監視部と、パルス波動が照射される時刻から次のパルス波動が照射される時刻までの間に前記車両が走行する距離以上の長さを前記パルス波動が往復するのに要する時間を特定する往復時間特定部と、前記往復時間特定部が特定した時間の間に入射した前記反射波に基づいて前記監視部に前記監視情報を生成させる監視制御部とを備える進行方向監視装置である。
【００１４】
また、第１０の態様は、第１から第９の何れかの態様において、位置情報に関連付けて、前記車両の走行経路に障害物が存在しない場合に当該位置情報が示す位置において前記監視部が取得する監視情報を予め記憶する正常情報記憶部と、前記監視部が取得する監視情報と前記正常情報記憶部が記憶する情報とを比較することで前記車両の走行経路に障害物が存在するか否かを判定する障害物判定部とを備える進行方向監視装置である。
【００１５】
また、第１１の態様は、車両の進行方向前方から入射する波動に基づいて前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成する進行方向監視方法であって、前記車両の位置情報を特定するステップと、前記特定した位置情報と特定地点の位置情報とに基づいて、前記特定地点までの距離を特定するステップと、前記特定した距離に基づいて前記特定地点の情報を抽出した前記監視情報を生成するステップとを有する進行方向監視方法である。
【００１６】
また、第１２の態様は、車両の進行方向前方の地点を監視する進行方向監視装置のコンピュータを、前記車両の進行方向前方から入射する波動に基づいて、前記車両の進行方向前方の地点の監視情報を生成する監視部、前記車両の位置情報を特定する位置特定部、特定地点の位置情報を記憶する位置記憶部、前記位置特定部が特定した位置情報と前記位置記憶部が記憶する位置情報とに基づいて、前記特定地点までの距離を特定する距離特定部、前記距離特定部が特定した距離に基づいて、前記監視部に前記特定地点の情報を抽出させる監視制御部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、進行方向監視装置は、特定地点までの距離を特定し、当該距離に基づいて監視部に特定地点の情報を抽出させる。これにより、進行方向監視装置は、特定地点を効率的に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る進行方向監視装置のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る進行方向監視装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る進行方向監視装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る進行方向監視装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図５】第３の実施形態に係る進行方向監視装置のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図６】第３の実施形態に係る進行方向監視装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図７】第３の実施形態に係る進行方向監視装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第４の実施形態に係る進行方向監視装置のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係る進行方向監視装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】第４の実施形態に係る進行方向監視装置の動作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】
【００１９】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
《第１の実施形態》
本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、線路を走行する車両の進行方向前方から入射する光に基づいて、車両進行方向前方の画像を生成する撮像装置である。つまり、本実施形態に係る進行方向監視装置１００が生成する画像は、車両の進行方向前方から入射する光の分布を示すマップ情報であって、監視情報の一例である。なお、光は波動の一種である。車両の運転士は、車両の運行にあたって進行方向監視装置１００が生成する画像を確認することで、車両の進行方向に障害物が存在するか否かを判断することができる。
【００２０】
図１は、第１の実施形態に係る進行方向監視装置１００のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１、衛星信号受信機１０２、ディスプレイ１０３、コンピュータ１０４を備える。
撮像素子１０１は、光学系を介して近赤外線域の波長の光を受光し、当該光の強度の分布に基づいて画像を生成する。撮像素子１０１の光学系は、光軸が、車両の長手方向前方の所定距離（例えば、７００メートル）先の地表と交差するように配置される。撮像素子１０１は、車両の運転室の上方に設けられる。なお、撮像素子１０１が近赤外線域の波長に基づいて画像を生成することで、悪天候下においても感度良く画像を生成することができる。
衛星信号受信機１０２は、衛星測位システム（Navigation Satellite System, NSS）を構成する衛星から、時刻情報を含む衛星信号を受信する。衛星測位システムの例としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）などが挙げられる。
ディスプレイ１０３は、コンピュータ１０４によって生成された画像を表示する。ディスプレイ１０３は、車両の運転室内に配置される。
コンピュータ１０４は、ＣＰＵ４０１、主記憶装置４０２、補助記憶装置４０３、インタフェース４０４を備える。
補助記憶装置４０３は、進行方向監視方法の実行プログラムを記憶している。インタフェース４０４は、撮像素子１０１及びディスプレイ１０３に接続される。
【００２１】
図２は、第１の実施形態に係る進行方向監視装置１００のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
ＣＰＵ４０１は、プログラムを補助記憶装置４０３から読み出して主記憶装置４０２に展開し、当該プログラムに従って所定の処理を実行することで、監視部５０１、位置特定部５０２、経路記憶部５０３、位置記憶部５０４、距離特定部５０５、監視制御部５０６を備える。
【００２２】
監視部５０１は、インタフェース４０４から画像を取得し、画像をディスプレイ１０３に表示させる。監視部５０１は、画像に特定地点が写る領域を示す情報を監視制御部５０６から取得した場合、当該領域を強調させてディスプレイ１０３に表示させる。なお、特定地点が写る領域を強調してディスプレイ１０３に表示させることは、特定地点の情報を抽出することの一例である。
位置特定部５０２は、衛星信号受信機１０２が受信した衛星信号に基づいて車両の現在位置を示す位置情報を特定する。位置情報とは、緯度および経度を含む情報である。
経路記憶部５０３は、車両が走行する線路の形状と線路の位置情報とを示す走行経路情報を記憶する。
位置記憶部５０４は、特定地点の位置情報を記憶する。特定地点とは、踏切、交差点および落石注意地点などの、障害物が存在する可能性が高く、特に注意を払う必要がある地点である。
【００２３】
距離特定部５０５は、位置特定部５０２が特定した車両の位置情報と、経路記憶部５０３が記憶する走行経路情報と、位置記憶部５０４が記憶する特定地点の位置情報とに基づいて、車両と特定地点との間の直線距離および経路距離を特定する。直線距離とは、車両と特定地点とを結ぶ直線の長さである。経路距離とは、車両と特定地点とを結ぶ経路（線路）の長さである。
【００２４】
監視制御部５０６は、距離特定部５０５が特定した経路距離が所定の距離（例えば、７００メートル）以下である場合に、撮像素子１０１が生成する画像に特定地点が写る領域を特定する。監視制御部５０６は、特定した領域を示す情報を監視部５０１に出力し、監視部５０１に当該特定地点の情報を強調させる。
【００２５】
本実施形態に係る進行方向監視装置１００の動作について説明する。
図３は、第１の実施形態に係る進行方向監視装置１００の動作を示すフローチャートである。
進行方向監視装置１００の監視部５０１は、撮像素子１０１から画像を取得する（ステップＳ１）。次に、位置特定部５０２は、衛星信号受信機１０２から衛星信号を取得し、衛星信号に基づいて車両の現在位置（緯度および経度）を特定し、当該位置を示す位置情報を生成する（ステップＳ２）。次に、距離特定部５０５は、位置特定部５０２が生成した車両の位置情報と、経路記憶部５０３が記憶する経路情報とに基づいて、車両が存在する経路上の位置を特定する（ステップＳ３）。次に、距離特定部５０５は、位置記憶部５０４が記憶する特定地点の位置情報に基づいて、ステップＳ３で特定した位置から進行方向前方の所定の距離（例えば、７００メートル）以内に、特定地点が存在するか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００２６】
距離特定部５０５が車両の位置から所定の距離内に特定地点が存在しないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、監視部５０１は、ステップＳ１で取得した画像をディスプレイ１０３に表示させ（ステップＳ５）、処理を終了する。これにより、ディスプレイ１０３は、安全確認が必要な範囲全体の画像を表示することができる。
【００２７】
他方、距離特定部５０５が車両の位置から所定の距離内に特定地点が存在すると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、距離特定部５０５は、車両の位置から特定地点までの直線距離を算出する（ステップＳ６）。次に、監視制御部５０６は、距離特定部５０５が特定した直線距離に基づいて、撮像素子１０１が生成する画像に特定地点が写る領域を特定する（ステップＳ７）。例えば、監視制御部５０６は、距離特定部５０５が特定した直線距離と、特定地点が写る領域の上端、下端、左端および右端の座標との関係を表す関数を予め求めておき、当該関数に直線距離を代入することで、特定地点が写る領域を特定する。このとき、監視制御部５０６は、車両の位置と特定地点の位置とに基づいて車両と特定地点を結ぶ直線と車両の長手方向に伸びる直線とがなす角の角度を求め、当該角度に基づいて特定地点が写る領域の左右方向のオフセットを特定しても良い。
【００２８】
次に、監視部５０１は、ステップＳ１で取得した画像に、監視制御部５０６から取得した領域を強調する画像を重畳し、当該画像をディスプレイ１０３に表示させ（ステップＳ８）、処理を終了する。領域を強調する画像とは、例えば当該領域の輪郭を示す四角形の画像や、当該領域以外の領域をマスクする画像などが挙げられる。これにより、ディスプレイ１０３は、安全確認が必要な範囲全体の画像を表示した上で、特に注意を払う必要がある範囲を強調して表示することができる。
【００２９】
進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１による画像の取得レートごとに上述した処理を実施する。これにより、進行方向監視装置１００は、車両の進行に応じて強調される領域を更新することができる。
【００３０】
上述したように、本実施形態よれば、進行方向監視装置１００は、車両の位置と特定地点の位置との間の距離に基づいて、車両の進行方向前方を写した画像から特定地点の情報を抽出する。これにより、進行方向監視装置１００は、特定地点を効率的に監視することができる。
【００３１】
なお、本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、特定地点を強調する画像を表示することで特定地点の情報を抽出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、監視制御部５０６が生成した領域をディスプレイ１０３全体に拡大して表示することで特定地点の情報を抽出しても良い。なお、拡大表示の方法は、光学ズームによる方法であっても、デジタルズームによる方法であっても良い。
【００３２】
《第２の実施形態》
図４は、第２の実施形態に係る進行方向監視装置１００のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに正常情報記憶部５０７と障害物判定部５０８とを備える。
正常情報記憶部５０７は、車両が進行する経路上の複数の地点の位置情報に関連付けて、線路上に障害物が存在しない場合に当該地点において撮像素子１０１が撮像される画像を予め記憶しておく。つまり、予め線路上に障害物が存在しないときに車両を走行させておき、当該走行に伴って撮像素子１０１によって撮像された画像を当該画像が撮像された地点の位置情報に関連付けて、正常情報記憶部５０７に記録しておく。
障害物判定部５０８は、監視部５０１が取得した画像と正常情報記憶部５０７が記憶する画像とを比較することで線路上に障害物が存在するか否かを判定する。
【００３３】
例えば、障害物判定部５０８は、位置特定部５０２が生成した位置情報に関連付けられた画像を正常情報記憶部５０７から読み出し、監視部５０１が取得した画像と読み出した画像との差分を計算する。そして障害物判定部５０８は、２つの画像の輝度差が所定値以上となった画素が連続して表れる領域の大きさが、所定の大きさ以上である場合に、当該箇所に障害物があると判定する。そして、監視部５０１は、ステップＳ１で取得した画像に、障害物判定部５０８によって障害物が存在すると判定された領域を強調する画像を重畳し、当該画像をディスプレイ１０３に表示させる。
【００３４】
上述したように、本実施形態よれば、進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１が撮像した画像に基づいて車両の進行方向に障害物があるか否かを判定する。これにより、車両の運転士は、障害物が存在する蓋然性の高い箇所を重点的に確認することができる。
【００３５】
なお、本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１が撮像した画像の全体と正常情報記憶部５０７が記憶する画像とを比較することで障害物の存在の有無を判定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、上述したステップＳ７で監視制御部が特定した特定地点が写る領域内のみを、正常情報記憶部５０７が記憶する画像とを比較しても良い。この場合、障害物判定部５０８は、正常情報記憶部５０７が特定地点ごとに１枚ずつ画像を記憶していれば障害物の存在の有無を判定することができるため、正常情報記憶部５０７が記憶する画像のデータ量を大幅に低減することができる。
【００３６】
《第３の実施形態》
図５は、第３の実施形態に係る進行方向監視装置１００のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、車両の進行方向前方にパルス光を定期的に照射し、所定の露光時間の間だけ当該パルス光の反射光を受光することで画像を生成するレンジゲート方式の撮像装置である。レンジゲート方式を採用し、露光時間を、撮像対象に反射した反射光が自装置に到達するタイミングに合わせることで、撮像対象の手前に存在する雨や霧などによる散乱光の影響を受けずに撮像対象を撮像することができる。
【００３７】
第３の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、第１の実施形態の構成に加え、さらにパルス光発生部１０５とシャッタ１０６を備える。
パルス光発生部１０５は、車両の運転室の上方に撮像素子１０１と同じ方向を向いて配置される。パルス光発生部１０５は、パルス状の光（パルス光）を車両の進行方向前方に照射する。
シャッタ１０６は、コンピュータ１０４からの指示に従って撮像素子１０１の光学系を開閉する。
【００３８】
図６は、第３の実施形態に係る進行方向監視装置１００のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに速度取得部５０９と入射時刻特定部５１０と往復時間特定部５１１を備える。また、本実施形態に係る監視制御部５０６は、第１の実施形態と処理が異なる。
速度取得部５０９は、車両の走行速度を取得する。
入射時刻特定部５１０は、パルス光が照射される時刻と距離特定部５０５が特定した距離とに基づいて、特定地点にて反射された反射波が自装置に入射する時刻を特定する。
往復時間特定部５１１は、パルス光を照射する時刻から撮像素子１０１が画像を取得する時刻までの時間の間に車両が走行する距離より所定の距離だけ長い距離をパルス光が往復するのに要する時間を特定する。
【００３９】
監視制御部５０６は、車両と特定地点との間の経路距離が所定の距離未満である場合に、入射時刻特定部５１０が特定した時刻に入射した反射波が撮像素子１０１に入光するよう、シャッタ１０６の開閉を制御する。つまり、監視制御部５０６は、車両と特定地点との間の経路距離が所定の距離未満である場合に、特定地点で反射した反射波が主として撮像素子１０１に入光するよう、シャッタ１０６の開閉を制御する。なお、特定地点で反射した反射波が主として撮像素子１０１に入光するよう、シャッタ１０６の開閉を制御することは、特定地点の情報を抽出することの一例である。なお、進行方向監視装置１００が、パルス光発生部１０５の上下方向の向きを変更するアクチュエータを備える場合、監視制御部５０６は、距離特定部５０５が特定した距離に基づいて、パルス波動が特定地点に照射されるよう、アクチュエータを制御する。
また、監視制御部５０６は、車両と特定地点との間の経路距離が所定の距離以上である場合に、往復時間特定部５１１が特定した時間に基づいてシャッタ１０６の開閉を制御する。つまり、監視制御部５０６は、撮像素子１０１による反射波の取得範囲の直線距離が、撮像素子１０１の画像の取得レートの間に車両が進行する直線距離より長くなるように、シャッタ１０６の開閉を制御する。なお、進行方向監視装置１００が、パルス光発生部１０５の上下方向の向きを変更するアクチュエータを備える場合、監視制御部５０６は、パルス波動が車両から所定の距離の地点に照射されるよう、アクチュエータを制御する。
【００４０】
本実施形態に係る進行方向監視装置１００の動作について説明する。
図７は、第３の実施形態に係る進行方向監視装置１００の動作を示すフローチャートである。
進行方向監視装置１００の位置特定部５０２は、衛星信号受信機１０２から衛星信号を取得し、衛星信号に基づいて車両の現在位置（緯度および経度）を特定し、当該位置を示す位置情報を生成する（ステップＳ１１）。次に、距離特定部５０５は、位置特定部５０２が生成した車両の位置情報と、経路記憶部５０３が記憶する経路情報とに基づいて、車両が存在する経路上の位置を特定する（ステップＳ１２）。次に、速度取得部５０９は、車両の現在の速度を取得する（ステップＳ１３）。次に、距離特定部５０５は、位置記憶部５０４が記憶する特定地点の位置情報に基づいて、ステップＳ１２で特定した位置から進行方向前方の所定の距離（例えば、７００メートル）以内に、特定地点が存在するか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００４１】
距離特定部５０５が車両の位置から所定の距離内に特定地点が存在しないと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、往復時間特定部５１１は、速度取得部５０９が取得した速度に基づいて、パルス光が照射される時刻から次のパルス光が照射される時刻までの間に車両が走行する距離より所定の距離だけ長い距離をパルス光が往復するのに要する時間を特定する（ステップＳ１５）。具体的には、距離特定部５０５は、Δｔ′＝２ｖΔｔ／ｃ＋ｘを計算することで、波動の往復時間を特定する。なお、Δｔ′は、波動の往復時間を示す。ｖは、車両の速度を示す。Δｔは、パルス光を照射する時刻から撮像素子１０１が画像を取得する時刻までの時間を示す。ｃは、光速を示す。ｘは、所定の距離を示す。なお、ｘは、車両の速度の測定誤差に基づいて定めても良い。
【００４２】
次に、監視制御部５０６は、パルス光が照射された後の所定の時間を経過した時（つまり、車両から所定の距離（例えば、７００メートル）の地点にて反射された反射波が自装置に入射する時刻）に、シャッタ１０６を開く（ステップＳ１６）。次に、監視制御部５０６は、シャッタ１０６を開いてから往復時間特定部５１１が特定した時間が経過した時に、シャッタ１０６を閉じる（ステップＳ１７）。そして、監視部５０１は、撮像素子１０１から画像を取得し、当該画像をディスプレイ１０３に表示させ（ステップＳ１８）、処理を終了する。
【００４３】
他方、距離特定部５０５が車両の位置から所定の距離内に特定地点が存在すると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、距離特定部５０５は、車両の位置から特定地点までの直線距離を算出する（ステップＳ１９）。次に、入射時刻特定部５１０は、次にパルス光が照射される時刻と速度取得部５０９が取得した速度と距離特定部５０５が特定した直線距離とに基づいて、特定地点にて反射されるパルス光の反射波が撮像素子１０１に入射する時刻を特定する（ステップＳ２０）。
【００４４】
次に、監視制御部５０６は、パルス光が照射された後の時刻であって、入射時刻特定部５１０が特定した時刻の前後の所定時間（例えば、パルス光が５メートル進む時間）の間だけ、シャッタ１０６を開く（ステップＳ２２）。そして、監視部５０１は、撮像素子１０１から画像を取得し、当該画像をディスプレイ１０３に表示させ（ステップＳ１８）、処理を終了する。
進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１による画像の取得レートごとに上述した処理を実施する。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、進行方向監視装置１００は、車両と特定地点との間の距離が所定距離以内である場合に、特定地点にて反射されるパルス光の反射波が撮像素子１０１に入射する時刻の前後所定時間の間だけ、シャッタ１０６を開く。これにより、進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１に、特定地点にて反射された反射波を入射させることができる。つまり、進行方向監視装置１００は、車両の進行方向前方に存在する特定地点の情報を抽出した画像を生成する。これにより、進行方向監視装置１００は、特定地点を効率的に監視することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、進行方向監視装置１００は、車両と特定地点との間の距離が所定距離以上である場合に、パルス光を照射する時刻から撮像素子１０１が画像を取得する時刻までの時間の間に車両が走行する距離より所定の距離だけ長い距離をパルス光が往復するのに要する時間の間、シャッタ１０６を開く。進行方向監視装置１００は、当該処理を画像の取得レートごとに実行することで、車両の進行距離と画像取得区間の奥行き幅とをマッチさせることができ、画像の取得タイミングに基づく監視の抜けを防ぐことができる。
【００４７】
また、進行方向監視装置１００は、速度取得部５０９が取得した速度に基づいてシャッタ１０６の開閉タイミングを制御するため、車両の進行速度が変化した場合にも、適切な地点の画像を取得することができる。
【００４８】
なお、本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、車両と特定地点の間の経路距離が所定距離以上である場合に、撮像素子１０１による反射波の取得範囲の直線距離が、撮像素子１０１の画像の取得レートの間に車両が進行する直線距離より長くなるように、シャッタ１０６の開閉を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、車両と特定地点の間の経路距離に関わらず、撮像素子１０１による反射波の取得範囲の直線距離が、撮像素子１０１の画像の取得レートの間に車両が進行する直線距離より長くなるように、シャッタ１０６の開閉を制御しても良い。
【００４９】
《第４の実施形態》
図８は、第４の実施形態に係る進行方向監視装置１００のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
第４の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１の光学系が特定地点を向くように、車両の走行に応じて撮像素子１０１の向きを調整する。これにより、進行方向監視装置１００は、特定地点が常に画像の中心に写るよう制御することができる。なお、撮像素子１０１の光学系を特定地点へ向けて画像を撮像することは、特定地点の情報を抽出することの一例である。
【００５０】
第４の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、第１の実施形態の構成に加え、さらにパンアクチュエータ１０７を備える。パンアクチュエータ１０７は、撮像素子１０１の左右方向の向きを変更するアクチュエータである。つまり、パンアクチュエータ１０７は、車両高さ方向に伸びる軸回りに撮像素子１０１を回転させる。
【００５１】
図９は、第３の実施形態に係る進行方向監視装置１００のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、第１の実施形態の距離特定部５０５に代えて、距離・角度特定部５１２を備える。また、本実施形態に係る監視制御部５０６は、第１の実施形態と処理が異なる。
距離・角度特定部５１２は、位置特定部５０２が特定した車両の位置情報と、経路記憶部５０３が記憶する走行経路情報と、位置記憶部５０４が記憶する特定地点の位置情報とに基づいて、車両と特定地点との間の経路距離を特定する。また距離・角度特定部５１２は、位置特定部５０２が特定した車両の位置情報と、経路記憶部５０３が記憶する走行経路情報と、位置記憶部５０４が記憶する特定地点の位置情報とに基づいて、車両と特定地点とを結ぶ直線と車両の長手方向に伸びる直線とがなす角の角度を特定する。
【００５２】
監視制御部５０６は、車両と特定地点との間の経路距離が所定の距離未満である場合に、撮像素子１０１が距離・角度特定部５１２が特定した角度を向くように、パンアクチュエータ１０７を制御する。
【００５３】
本実施形態に係る進行方向監視装置１００の動作について説明する。
図１０は、第４の実施形態に係る進行方向監視装置１００の動作を示すフローチャートである。
進行方向監視装置１００の位置特定部５０２は、衛星信号受信機１０２から衛星信号を取得し、衛星信号に基づいて車両の現在位置（緯度および経度）を特定し、当該位置を示す位置情報を生成する（ステップＳ３１）。次に、距離・角度特定部５１２は、位置特定部５０２が生成した車両の位置情報と、経路記憶部５０３が記憶する経路情報とに基づいて、車両が存在する経路上の位置を特定する（ステップＳ３２）。次に、距離・角度特定部５１２は、位置記憶部５０４が記憶する特定地点の位置情報に基づいて、ステップＳ３２で特定した位置から進行方向前方の所定の距離（例えば、７００メートル）以内に、特定地点が存在するか否かを判定する（ステップＳ３３）。
【００５４】
距離・角度特定部５１２が車両の位置から所定の距離内に特定地点が存在しないと判定した場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、監視制御部５０６は、撮像素子１０１が車両長手方向前方を向くように、パンアクチュエータ１０７を制御する（ステップＳ３４）。次に、監視部５０１は、撮像素子１０１から画像を取得し、当該画像をディスプレイ１０３に表示させ（ステップＳ３５）、処理を終了する。
【００５５】
他方、距離・角度特定部５１２が車両の位置から所定の距離内に特定地点が存在すると判定した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、距離・角度特定部５１２は、ステップＳ３２で特定した経路上の位置に基づいて、車両の進行方向に伸びる直線を特定する（ステップＳ３６）。また、距離・角度特定部５１２は、位置特定部５０２が生成した車両の位置情報と位置記憶部５０４が記憶する特定位置の位置情報とに基づいて、車両と特定地点とを結ぶ直線を特定する（ステップＳ３７）。そして、距離・角度特定部５１２は、ステップＳ３６で特定した直線とステップＳ３６で特定した直線とがなす角の角度を特定する（ステップＳ３８）。
【００５６】
次に、監視制御部５０６は、撮像素子１０１が距離・角度特定部５１２が特定した角度を向くように、パンアクチュエータ１０７を制御する（ステップＳ３９）。次に、監視部５０１は、撮像素子１０１から画像を取得し、当該画像をディスプレイ１０３に表示させ（ステップＳ３５）、処理を終了する。
進行方向監視装置１００は、撮像素子１０１による画像の取得レートごとに上述した処理を実施する。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、進行方向監視装置１００は、車両と特定地点との間の距離が所定距離以内である場合に、撮像素子１０１が常に特定地点の方向を向くように、パンアクチュエータ１０７を制御する。これにより、進行方向監視装置１００は、特定地点を常に画像の中央に写すことができる。つまり、進行方向監視装置１００は、車両の進行方向前方に存在する特定地点の情報を抽出した画像を生成する。これにより、進行方向監視装置１００は、特定地点を効率的に監視することができる。
【００５８】
なお、本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、車両と特定地点との間の距離が所定距離以上である場合に、撮像素子１０１が車両長手方向前方を向くようにパンアクチュエータ１０７を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、車両と特定地点との間の距離が所定距離以上である場合に、撮像素子１０１が線路上の所定の経路距離（例えば、７００メートル）先の地点を向くようにパンアクチュエータ１０７を制御しても良い。
【００５９】
また、線路の周りには住宅地や樹木など、特定地点からの光の進行を妨げる遮蔽物が存在する場合がある。本実施形態に係る進行方向監視装置１００は、これらの遮蔽物の有無に関わらずパンアクチュエータ１０７を制御するが、他の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、遮蔽物によって特定地点が遮蔽される場合に、撮像素子１０１が車両長手方向前方を向くようにパンアクチュエータ１０７を制御しても良い。具体的には、進行方向監視装置１００は、予め遮蔽物の位置を記憶する遮蔽物記憶部を備え、車両と特定地点とを結ぶ線分の間に遮蔽物記憶部が記憶する遮蔽物が存在する場合に、遮蔽物によって特定地点が遮蔽されると判定する。
【００６０】
また、本実施形態に係る撮像装置１０１は、近赤外線域の波長の光を受光することで画像を生成するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る撮像装置１０１は、第２の実施形態と同様に、パルス光発生部１０５が発生させるパルス光の反射光の受光により画像を生成するものであっても良い。この場合、パンアクチュエータ１０７は、撮像装置１０１に加えパルス光発生部１０５の左右方向の向きを変更する。つまり、監視制御部５０６は、車両と特定地点との間の経路距離が所定の距離未満である場合に、パルス光発生部１０５が距離・角度特定部５１２が特定した角度を向くように、パンアクチュエータ１０７を制御することで、パルス光の照射方向を変更する。
【００６１】
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態に係る車両は、線路上を走行するものであるが、これに限られず、予め定められた経路上を走行する車両や、任意の経路を走行する車両であって、カーナビゲーションシステムなどによって経路が提案されるものであっても良い。
【００６２】
また、上述した実施形態では、進行方向監視装置１００として撮像装置を用いる場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、進行方向監視装置１００として、光、電波または超音波などの波動を照射し、その反射波を受光するまでの時間または反射波の位相に基づいて、距離を計測する距離計を用いても良い。当該距離計は、車両進行方向前方の空間における距離の分布（波動の入射時間の分布）を示すマップ情報を生成しても良い。
【００６３】
また、他の実施形態に係る進行方向監視装置１００は、上述した各実施形態に係る進行方向監視装置１００の特徴を組み合わせたものであっても良い。
【００６４】
なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置４０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース４０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１０４に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１０４が当該プログラムを主記憶装置４０２に展開し、上記処理を実行しても良い。
【００６５】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置４０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１００…進行方向監視装置  １０１…撮像素子  １０２…衛星信号受信機  １０３…ディスプレイ  １０４…コンピュータ  １０５…パルス光発生部  １０６…シャッタ  １０７…パンアクチュエータ  ４０１…ＣＰＵ  ４０２…主記憶装置  ４０３…補助記憶装置  ４０４…インタフェース  ５０１…監視部  ５０２…位置特定部  ５０３…経路記憶部  ５０４…位置記憶部  ５０５…距離特定部  ５０６…監視制御部  ５０７…正常情報記憶部  ５０８…障害物判定部  ５０９…速度取得部  ５１０…入射時刻特定部  ５１１…往復時間特定部  ５１２…距離・角度特定部
【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】
2016088325.tif 000009
【図８】
2016088325.tif 000010
【図９】
2016088325.tif 000011
【図１０】
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