特許 6443747 計測データ処理装置と方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6443747

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】計測データ処理装置と方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20181217BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20181217BHJP

   G01S 17/66 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 A

   G01B11/02 Z

   G01S17/66

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-5553(P2015-5553)

(22)【出願日】2015年1月15日

(65)【公開番号】特開2016-130703(P2016-130703A)

(43)【公開日】2016年7月21日

【審査請求日】2017年11月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100097515

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100136700

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 俊博

(72)【発明者】

【氏名】中島 忠弘

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８２４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８３１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５９９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７１９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１５７５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９６７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３３７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００８８６４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１１０３２３２（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００ − １１／３０

Ｇ０１Ｃ ３／００ − ３／３２

Ｇ０１Ｓ ７／００ − ７／５１

Ｇ０１Ｓ １３／００ − １３／９５

Ｇ０１Ｓ １７／００ − １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ距離計が取得した計測データを処理する計測データ処理装置であって、
レーザ距離計は、レーザ光の射出方向毎に、物体上の計測点までの距離と、該計測点からの反射レーザ光のレベルとを、計測データとして取得し、
各射出方向における物体上の計測点までの前記距離と、該距離に対応する射出方向とに基づいて、設定座標系における各計測点の座標データが生成され、
前記座標データに基づいて、前記設定座標系において互いの距離が設定距離以内となる複数の前記計測点を、一次クラスタとして特定する一次クラスタ特定部と、
複数の計測点にそれぞれ関連付けられた複数の計測点関連値に対するしきい値であって、前記一次クラスタの中から一部の計測点を選択するための該しきい値を、複数の計測点からの反射レーザ光の前記レベル同士の関係に基づいて決定するしきい値決定部と、
前記しきい値により定まる範囲に属する複数の計測点関連値がそれぞれ関連付けられた複数の計測点を、前記一次クラスタから二次クラスタとして特定し、当該二次クラスタを同じ物体に対応するデータとして出力する二次クラスタ特定部と、を備える、ことを特徴とする計測データ処理装置。

【請求項2】

計測点関連値は、反射レーザ光の前記レベルであり、前記しきい値は、該レベルのしきい値であり、
前記しきい値決定部は、次式の関数ｆに従って、前記しきい値Ｒ_ｔｈを算出するように構成されており、

Ｒ_ｔｈ＝ｆ（Ｒ_ｍｉｎ，Ｒ_ｍａｘ）

ここで、Ｒ_ｔｈは，関数ｆにおける従属変数であり、Ｒ_ｍｉｎは、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルの最小値であって関数ｆにおける独立変数であり、Ｒ_ｍａｘは、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルの最大値であって関数ｆにおける独立変数であり、
前記二次クラスタ特定部は、前記一次クラスタから、反射レーザ光の前記レベルが前記しきい値以上となる計測点を二次クラスタとして特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の計測データ処理装置。

【請求項3】

前記関数ｆは、

ｆ（Ｒ_ｍｉｎ，Ｒ_ｍａｘ）＝Ｒ_ｍｉｎ＋ａ×（Ｒ_ｍａｘ−Ｒ_ｍｉｎ）

であり、関数ｆにおいて、ａは、０より大きく１より小さい定数である、ことを特徴とする請求項２に記載の計測データ処理装置。

【請求項4】

計測点関連値は、反射レーザ光の前記レベルであり、前記しきい値は、該レベルのしきい値であり、
前記しきい値決定部は、次式に従って、前記しきい値Ｒ_ｔｈを算出するように構成されており、

Ｒ_ｔｈ＝Ａ−ｂ×σ_１

ここで、Ａは、一次クラスタにおける反射レーザ光のレベルの平均値であり、ｂは定数であり、σ_１は、一次クラスタにおける反射レーザ光のレベルの第１標準偏差であり、
前記二次クラスタ特定部は、前記一次クラスタから、反射レーザ光の前記レベルが前記しきい値以上となる計測点を二次クラスタとして特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の計測データ処理装置。

【請求項5】

前記しきい値決定部は、
一次クラスタの中から反射レーザ光の前記レベルが最大となる計測点を最大レベル計測点として選択し、
最大レベル計測点に、ゼロのインデックス値を計測点関連値として設定し、
設定座標系において、前記各射出方向と交差する方向を第１探索方向として、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側で、最大レベル計測点に近い計測点から順に、これらの計測点に、それぞれ、等間隔で増える複数の正のインデックス値を計測点関連値として設定し、
設定座標系において、第１探索方向と反対方向を第２探索方向として、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側で、最大レベル計測点に近い計測点から順に、これらの計測点に、それぞれ、等間隔で減る複数の負のインデックス値を計測点関連値として設定し、
インデックス値の第２標準偏差σ_２を、次式により、反射レーザ光のレベルを重みにして算出し、

【数1】

ここで、Ｒ_ｉは、反射レーザ光のレベルを示し、Ｋ_ｉは、インデックス値を示し、ｎは、一次クラスタの計測点の数であり、Ｒ_ｉとＫ_ｉの添え字ｉは、一次クラスタの計測点を識別するための番号であり、１〜ｎの自然数の値をとり、Σは、全ての計測点ｉに関する総和を示し、
前記しきい値決定部は、前記しきい値として、−α×σ_２である第１のしきい値、および、α×σ_２である第２のしきい値を決定し、ここで、αは、正の実数であり、予め設定されており、
前記二次クラスタ特定部は、インデックス値が、前記第１のしきい値以上であって前記第２のしきい値以下となる複数の計測点を、二次クラスタとして特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の計測データ処理装置。

【請求項6】

計測点関連値は、反射レーザ光の前記レベルであり、前記しきい値は、該レベルのしきい値であり、
ｒ_０を、予め定めた設定値とし、一次クラスタに含まれる全ての計測点についてレーザ距離計が取得した前記距離の平均値をｒとして、
ｒがｒ_０より大きい場合には、前記しきい値決定部は、次式に従って、前記しきい値Ｒ_ｔｈを算出し、

Ｒ_ｔｈ＝Ｒ_ｍｉｎ＋（Ｒ_ｍａｘ−Ｒ_ｍｉｎ）×｛１−（ｒ_０／ｒ）^２｝^１／２

ｒがｒ_０以下である場合には、前記しきい値決定部は、一次クラスタに含まれる全ての計測点を二次クラスタとして特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の計測データ処理装置。

【請求項7】

反射レーザ光のレベルは、強度、光量、または反射率である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の計測データ処理装置。

【請求項8】

レーザ距離計が取得した計測データを処理する計測データ処理方法であって、
レーザ距離計は、レーザ光の射出方向毎に、物体上の計測点までの距離、および、該計測点からの反射レーザ光のレベルを、計測データとして取得し、各射出方向における物体上の計測点までの前記距離と、該距離に対応する射出方向とに基づいて、設定座標系における各計測点の座標データが生成された場合において、
（Ａ）一次クラスタ特定部により、前記座標データに基づいて、前記設定座標系において互いの距離が設定距離以内となる複数の前記計測点を、一次クラスタとして特定し、
（Ｂ）複数の計測点にそれぞれ関連付けられた複数の計測点関連値に対するしきい値であって、前記一次クラスタの中から一部の計測点を選択するための該しきい値を、複数の計測点からの反射レーザ光の前記レベル同士の関係に基づいて、しきい値決定部により決定し、
（Ｃ）二次クラスタ特定部により、前記しきい値により定まる範囲に属する複数の計測点関連値がそれぞれ関連付けられた複数の計測点を、前記一次クラスタから二次クラスタとして特定し、当該二次クラスタを同じ物体に対応するデータとして出力する、ことを特徴とする計測データ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ距離計が取得した計測データを処理する計測データ処理装置と方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来において、計測データ処理装置は、レーザ距離計により取得された計測データを処理する。本願において、レーザ距離計は、各射出方向にレーザ光を射出し、このレーザ光の反射光を受ける。これにより、射出方向毎に、当該射出方向と、レーザ光の射出時点と、反射レーザ光の受光時点とに基づいて、当該射出方向に存在する物体上の計測点の座標データが生成される。座標データは、予め定めた設定座標系における三次元位置を示す。計測データ処理装置は、各計測点の座標データに基づいて、設定座標系において、互いに近接する計測点をクラスタとして特定する。このように特定したクラスタは、例えば、物体の特徴（例えば形状）の抽出や物体の識別などに利用される。

【0003】

このような技術に関連する文献として、例えば、下記の特許文献１、２がある。

【0004】

特許文献１では、次のように、クラスタと歩行者を対応付けて、歩行者を先導するロボットの速度を制御している。レーザ距離計により位置を計測した多数の計測点のうち、互いに近接する複数の計測点をクラスタとして特定する。このようなクラスタを複数特定する。その後、複数のクラスタの中から歩行者の両足を示す可能性のある２つのクラスタの組を特定する。このように特定したクラスタの組に基づいて、ロボットと歩行者の隔離距離を求め、この隔離距離に応じて、歩行者を先導するロボットの速度を制御する。

【0005】

特許文献２では、次のように、クラスタと物体を対応付けて、物体を検出している。レーザ距離計により位置を計測した多数の計測点のうち、互いに近接する複数の計測点がクラスタとして特定される。このようなクラスタが複数特定される。その後、物体の推定存在領域内に、中心が位置するクラスタを、物体の近接クラスタ候補として選択する。このような近接クラスタ候補を複数特定する。複数の近接クラスタ候補の組み合わせを、物体に対応付ける。この対応付けにより物体を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−０５９９０５号公報

【特許文献2】特開２０１１−１９６７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、計測対象の物体の表面において、レーザ距離計からのレーザ光は、その進行方向と直交する面においてある程度の広がり（例えば、レーザ距離計から２０ｍの遠距離位置においては直径３００ｍｍの円）を有する。そのため、レーザ距離計から見た場合における計測対象の物体の外縁に、レーザ光が照射された場合、レーザ光の一部は、計測対象の物体で反射されてレーザ距離計へ戻り、レーザ光の他の大部分が、計測対象の物体表面に当たらず計測対象の物体の後方へ進行する。このように計測対象の物体の外縁に射出されたレーザ光によっても、物体の位置が検出される。しかし、このようなレーザ光の断面中心は、物体から外れているので、このレーザ光の反射レーザ光に基づく座標データは、物体の位置を正確に示さない。

【0008】

このような座標データの計測点も、計測対象の物体に対応するクラスタに組み込まれてしまう。その結果、計測対象の物体に精度よく対応したクラスタを得ることができない。

【0009】

なお、このような問題を考慮して、互いに隣接する計測点同士の距離が設定距離以下であるときに、これらの計測点をクラスタにする場合に、この設定距離を小さくすることが考えられる。しかし、レーザ距離計の分解能が同じである場合に、設定距離を小さくしても、物体の位置を正確に示さない計測点をクラスタから除外できるとは限らず、しかも、クラスタを構成する計測点の数が不十分になる可能性がある。

【0010】

そこで、本発明の目的は、精度よく物体に対応するクラスタを得ることができる計測データ処理装置と方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述の目的を達成するため、本発明によると、レーザ距離計が取得した計測データを処理する計測データ処理装置であって、
レーザ距離計は、レーザ光の射出方向毎に、物体上の計測点までの距離と、該計測点からの反射レーザ光のレベルとを、計測データとして取得し、
各射出方向における物体上の計測点までの前記距離と、該距離に対応する射出方向とに基づいて、設定座標系における各計測点の座標データが生成され、
前記座標データに基づいて、前記設定座標系において互いの距離が設定距離以内となる複数の前記計測点を、一次クラスタとして特定する一次クラスタ特定部と、
複数の計測点にそれぞれ関連付けられた複数の計測点関連値に対するしきい値であって、前記一次クラスタの中から一部の計測点を選択するための該しきい値を、複数の計測点からの反射レーザ光の前記レベル同士の関係に基づいて決定するしきい値決定部と、
前記しきい値により定まる範囲に属する複数の計測点関連値がそれぞれ関連付けられた複数の計測点を、前記一次クラスタから二次クラスタとして特定し、当該二次クラスタを同じ物体に対応するデータとして出力する二次クラスタ特定部と、を備える、ことを特徴とする計測データ処理装置が提供される。

【0012】

本発明の計測データ処理装置は、例えば、以下のように構成される。

【0013】

計測点関連値は、反射レーザ光の前記レベルであり、前記しきい値は、該レベルのしきい値であり、
前記しきい値決定部は、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルの最小値と最大値との中間の値を、前記しきい値として決定し、
前記二次クラスタ特定部は、前記一次クラスタから、反射レーザ光の前記レベルが前記しきい値以上となる計測点を二次クラスタとして特定する。

【0014】

計測点関連値は、反射レーザ光の前記レベルであり、前記しきい値は、該レベルのしきい値であり、
前記しきい値決定部は、次式の関数ｆに従って、前記しきい値Ｒ_ｔｈを算出するように構成されており、

Ｒ_ｔｈ＝ｆ（Ｒ_ｍｉｎ，Ｒ_ｍａｘ）

ここで、Ｒ_ｔｈは，関数ｆにおける従属変数であり、Ｒ_ｍｉｎは、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルの最小値であって関数ｆにおける独立変数であり、Ｒ_ｍａｘは、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルの最大値であって関数ｆにおける独立変数であり、
前記二次クラスタ特定部は、前記一次クラスタから、反射レーザ光の前記レベルが前記しきい値以上となる計測点を二次クラスタとして特定する。

【0015】

このように、反射レーザ光のレベルの最大値と最小値の関数ｆを予め設定しておくことにより、適切なしきい値を決定できる。

【0016】

好ましくは、前記関数ｆは、

ｆ（Ｒ_ｍｉｎ，Ｒ_ｍａｘ）＝Ｒ_ｍｉｎ＋ａ×（Ｒ_ｍａｘ−Ｒ_ｍｉｎ）

であり、関数ｆにおいて、ａは、０より大きく１より小さい定数である。

【0017】

このように、関数ｆを、反射レーザ光のレベルの最大値と最小値の一次関数とすることにより、適切なしきい値を簡単な計算により決定できる。また、この場合、後述するように、ａを適切に定めることにより、精度のよい二次クラスタが生成されることを実施例において確認した。

【0018】

計測点関連値は、反射レーザ光の前記レベルであり、前記しきい値は、該レベルのしきい値であり、
前記しきい値決定部は、次式に従って、前記しきい値Ｒ_ｔｈを算出するように構成されており、

Ｒ_ｔｈ＝Ａ−ｂ×σ_１

ここで、Ａは、一次クラスタにおける反射レーザ光のレベルの平均値であり、ｂは定数であり、σ_１は、一次クラスタにおける反射レーザ光のレベルの第１標準偏差であり、
前記二次クラスタ特定部は、前記一次クラスタから、反射レーザ光の前記レベルが前記しきい値以上となる計測点を二次クラスタとして特定してもよい。

【0019】

このように、反射レーザ光のレベルの第１標準偏差を用いて、適切なしきい値を決定することもできる。

【0020】

前記しきい値決定部は、
一次クラスタの中から反射レーザ光の前記レベルが最大となる計測点を最大レベル計測点として選択し、
最大レベル計測点に、ゼロのインデックス値を計測点関連値として設定し、
設定座標系において、前記各射出方向と交差する方向を第１探索方向として、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側で、最大レベル計測点に近い計測点から順に、これらの計測点に、それぞれ、等間隔で増える複数の正のインデックス値を計測点関連値として設定し、
設定座標系において、第１探索方向と反対方向を第２探索方向として、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側で、最大レベル計測点に近い計測点から順に、これらの計測点に、それぞれ、等間隔で減る複数の負のインデックス値を計測点関連値として設定し、
インデックス値の第２標準偏差σ_２を、次式により、反射レーザ光のレベルを重みにして算出し、

【数1】

ここで、Ｒ_ｉは、反射レーザ光のレベルを示し、Ｋ_ｉは、インデックス値を示し、ｎは、一次クラスタの計測点の数であり、Ｒ_ｉとＫ_ｉの添え字ｉは、一次クラスタの計測点を識別するための番号であり、１〜ｎの自然数の値をとり、Σは、全ての計測点ｉに関する総和を示し、
前記しきい値決定部は、前記しきい値として、−α×σ_２である第１のしきい値、および、α×σ_２である第２のしきい値を決定し、ここで、αは、正の実数であり、予め設定されており、
前記二次クラスタ特定部は、インデックス値が、前記第１のしきい値以上であって前記第２のしきい値以下となる複数の計測点を、二次クラスタとして特定してもよい。

【0021】

このように、計測点のインデックス値の第２標準偏差σ_２を、反射レーザ光のレベルを重みを用いて求め、この第２標準偏差σ_２を用いて、適切なしきい値を決定することもできる。

【0022】

または、計測点関連値は、反射レーザ光の前記レベルであり、前記しきい値は、該レベルのしきい値であり、
ｒ_０を、予め定めた設定値とし、一次クラスタに含まれる全ての計測点についてレーザ距離計が取得した前記距離の平均値をｒとして、
ｒがｒ_０より大きい場合には、前記しきい値決定部は、次式に従って、前記しきい値Ｒ_ｔｈを算出し、

Ｒ_ｔｈ＝Ｒ_ｍｉｎ＋（Ｒ_ｍａｘ−Ｒ_ｍｉｎ）×｛１−（ｒ_０／ｒ）^２｝^１／２

ｒがｒ_０以下である場合には、前記しきい値決定部は、一次クラスタに含まれる全ての計測点を二次クラスタとして特定してもよい。

【0023】

この構成で、レーザ距離計から一次クラスタの計測点までの平均距離ｒに応じて、二次クラスタとして特定される計測点の数を変えることができる。すなわち、一次クラスタが多数の計測点からなる場合に、一次クラスタがレーザ距離計から遠くなるにつれて、物体の外縁で反射したレーザ光に対応する精度の低い計測点を取り除くように、二次クラスタとして特定される計測点の数を絞り、一次クラスタがレーザ距離計に近くなるにつれて、二次クラスタとして特定される計測点の数をより多く残す。詳しくは、次の通りである。

【0024】

物体の外縁に当たるレーザ光の断面中心は、物体から外れているので、このレーザ光の反射レーザ光に対応する計測点は、物体の位置を正確に表わしていない。また、物体の外縁に当たるレーザ光について、その一部が、該物体で反射され、その残りが、該物体に当たらず該物体の後方において他の物体で反射される場合には、このレーザ光の反射光に基づく計測距離は不正確になる。このように、物体の外縁で反射したレーザ光に対応する計測点は、該物体の位置を正確に表わしていない。

【0025】

レーザ光は、スポット光であり、物体がレーザ距離計から離れている（遠い）ほど、この物体の位置においてスポット光の径が大きくなる。したがって、物体がレーザ距離計から離れているほど、この物体に当たる全てのレーザ光の数に対する、この物体の外縁に当たるレーザ光の数の割合が大きくなる。
また、物体の外縁に当たるレーザ光は、その一部が該物体で反射され、その残りが該物体に当たらず該物体の後方へ進行する。したがって、物体の外縁に当たるレーザ光の反射光のレベルは小さくなる。

【0026】

そこで、反射レーザ光のレベルのしきい値Ｒ_ｔｈを上述のように求め、しきい値Ｒ_ｔｈにより、一次クラスタがレーザ距離計から遠くなるにつれて、物体の外縁で反射したレーザ光に対応する精度の低い計測点を取り除くように、二次クラスタとして特定される計測点の数を絞り、一次クラスタがレーザ距離計に近くなるにつれて、二次クラスタとして特定される計測点の数をより多く残す。その結果、物体の形状および大きさを正確に表した二次クラスタを得ることできる。

【0027】

反射レーザ光のレベルは、強度、光量、または反射率である。

【0028】

また、本発明によると、レーザ距離計が取得した計測データを処理する計測データ処理方法であって、
レーザ距離計は、レーザ光の射出方向毎に、物体上の計測点までの距離、および、該計測点からの反射レーザ光のレベルを、計測データとして取得し、各射出方向における物体上の計測点までの前記距離と、該距離に対応する射出方向とに基づいて、設定座標系における各計測点の座標データが生成された場合において、
（Ａ）一次クラスタ特定部により、前記座標データに基づいて、前記設定座標系において互いの距離が設定距離以内となる複数の前記計測点を、一次クラスタとして特定し、
（Ｂ）複数の計測点にそれぞれ関連付けられた複数の計測点関連値に対するしきい値であって、前記一次クラスタの中から一部の計測点を選択するための該しきい値を、複数の計測点からの反射レーザ光の前記レベル同士の関係に基づいて、しきい値決定部により決定し、
（Ｃ）二次クラスタ特定部により、前記しきい値により定まる範囲に属する複数の計測点関連値がそれぞれ関連付けられた複数の計測点を、前記一次クラスタから二次クラスタとして特定し、当該二次クラスタを同じ物体に対応するデータとして出力する、ことを特徴とする計測データ処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0029】

レーザ光が物体の外縁に当たることにより、その一部のみが物体表面上の計測点で反射され、その大部分が該物体に当たらない場合には、このレーザ光の断面中心は物体から外れているため、当該計測点は、物体の位置を精度よく示さない。
そこで、本発明では、上述の一次クラスタの中から、一部の計測点を選択するためのしきい値を、各計測点からの反射レーザ光のレベル同士の関係に基づいて決定する。したがって、物体の位置を精度よく示さない上述の計測点が、二次クラスタから除外されるようにしきい値を決定できる。

【0030】

また、上述のしきい値を、反射レーザ光の前記レベル同士の関係に基づいて決定するので、各反射レーザ光のレベルが、同程度のノイズの影響を受けている場合には、このようなノイズに影響されることなく、適切にしきい値を決定することが可能となる。

【0031】

さらに、上述のしきい値を、反射レーザ光の前記レベル同士の関係に基づいて決定するので、レーザ距離計から物体までの距離に影響されることなく、適切にしきい値を決定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施形態による計測データ処理装置を示すブロック図である。

【図2】物体上の各計測点の位置をレーザ距離計で計測する場合の説明図である。

【図3】本発明の実施形態による計測データ処理方法を示すフローチャートである。

【図4】本実施形態による計測データ処理方法の実施例を示す。

【図5】図３のステップＳ２の一例を示すフローチャートである。

【図6】図３のステップＳ４の一例を示すフローチャートである。

【図7】物体の識別に用いるヒストグラムを示す。

【図8】しきい値の別の決定方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【0034】

図１は、本発明の実施形態による計測データ処理装置１０を示すブロック図である。計測データ処理装置１０は、レーザ距離計３が取得した計測データを処理する。

【0035】

図２は、物体１上の各計測点の位置をレーザ距離計３で計測する場合の説明図である。
レーザ距離計３は、レーザ光を射出して計測データを取得する。すなわち、レーザ距離計３は、射出方向毎に、レーザ距離計３から物体１上の計測点までの距離、および、該計測点からの反射レーザ光のレベルを、計測データとして取得する。レーザ距離計３は、例えば、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ：ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｅ ｆｉｎｄｅｒ）である。本実施形態では、レーザ距離計３からのレーザ光の射出方向は、互いに一定の微小角度ずつずれている。

【0036】

レーザ距離計３が、射出するレーザ光は、レーザ距離計３からの距離に応じて、レーザ光の進行方向と直交する方向にある程度の広がり（例えば、図２に示す直径Ｒ１またはＲ２）を有する。したがって、レーザ距離計３からのレーザ光は、その一部がレーザ距離計３により近い物体１で反射され、その残りが、この物体１の後方にある他の物体１で反射される場合がある。この場合、レーザ距離計３は、射出した１つのレーザ光に対して、２つの反射レーザ光を、異なる時点で検出する。これを考慮して、本実施形態では、レーザ距離計３は、射出した１つのレーザ光に対して、複数の（２つの）反射レーザ光を、それぞれ、複数の時点で検出した場合には、次の（ａ）（ｂ）いずれかにより、反射レーザ光を検出する。
（ａ）レーザ距離計３から最も近い位置で反射した反射レーザ光を、計測点からの反射レーザ光とする。他の反射レーザ光は、計測データに反映されない。
（ｂ）複数の反射レーザ光のうち、後述する反射レーザ光のレベルが最大のものを、計測点からの反射レーザ光とする。他の反射レーザ光は、計測データに反映されない。

【0037】

反射レーザ光のレベルは、例えば、反射レーザ光の強度である。ここで、反射レーザ光の強度は、反射レーザ光の進行方向と直交する平面による反射レーザ光の断面における、単位面積あたりのレーザ光の強さである。
代わりに、反射レーザ光のレベルは、反射レーザ光の光量であってもよい。ここで、反射レーザ光の光量は、反射レーザ光の進行方向と直交する平面による反射レーザ光の断面全体における光量（光のエネルギー）の合計である。
代わりに、反射レーザ光のレベルは、レーザ距離計３が射出したレーザ光の強度に対する、レーザ距離計３が検出した計測点からの反射レーザ光の強度の割合（すなわち、レーザ光の反射率）であってもよい。ここで、レーザ光の強度および反射レーザ光の強度は、レーザ光の進行方向と直交する平面によるレーザ光の断面における、単位面積あたりのレーザ光の強さである。

【0038】

計測データ処理装置１０は、図１に示すように、座標データ生成部５と、一次クラスタ特定部７と、しきい値決定部９と、二次クラスタ特定部１１と、記憶部１３を含む。

【0039】

座標データ生成部５は、レーザ距離計３が取得した計測データに基づいて、各計測点の位置を設定座標系において示す座標データを生成する。すなわち、座標データ生成部５は、射出方向毎に、該射出方向における物体１上の計測点までの上述の距離と、該射出方向とに基づいて、物体１上の該計測点の座標データを生成する。座標データは、物体１上の各計測点の位置を設定座標系において示す数値データである。

【0040】

設定座標系は、例えば、地上に対して固定された静止座標系であるが、これに限定されない。本実施形態では、設定座標系は、三次元空間の座標系である。この設定座標系は、例えば、図２の例では、互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸を有する座標系Ｓである。

【0041】

なお、座標データ生成部５は、計測データ処理装置１０の構成要件でなくてもよい。この場合、座標データ生成部５は、レーザ距離計３に組み込まれていてもよいし、座標データ生成部５およびレーザ距離計３から独立して設けられていてもよい。

【0042】

一次クラスタ特定部７は、座標データ生成部５が生成した座標データに基づいて、設定座標系において互いの距離が設定距離以内となる複数の計測点を、一次クラスタとして特定する。これにより、設定座標系において、互いに近接している計測点からなる一次クラスタが特定される。また、レーザ距離計３の三次元的な計測可能範囲に複数の物体１が互いに分離して存在する場合には、一次クラスタ特定部７は、物体１毎に一次クラスタを特定する。

【0043】

しきい値決定部９は、複数の計測点にそれぞれ関連付けられた複数の計測点関連値に対するしきい値であって、一次クラスタの中から一部の計測点を選択するための該しきい値を、複数の計測点からの反射レーザ光のレベル同士の関係に基づいて決定する。本実施形態では、計測点関連値は、反射レーザ光のレベルであり、しきい値は、該レベルのしきい値である。

【0044】

二次クラスタ特定部１１は、しきい値決定部９が決定したしきい値に基づいて、一次クラスタから、複数の計測点を二次クラスタとして特定し、当該二次クラスタを同じ物体１に対応するデータとして出力する。本実施形態では、二次クラスタ特定部１１は、一次クラスタから、反射レーザ光のレベルが、上述のしきい値以上となる複数の計測点を二次クラスタとして特定する。

【0045】

記憶部１３は、座標データ生成部５と一次クラスタ特定部７としきい値決定部９と二次クラスタ特定部１１が用いるデータを記憶する。記憶部１３は、レーザ距離計３から受けた計測データと、座標データ生成部５が生成した各計測点の座標データと、一次クラスタ特定部７が特定した一次クラスタと、しきい値決定部９が決定したしきい値と、二次クラスタ特定部１１が特定した二次クラスタを記憶する。

【0046】

しきい値決定部９と二次クラスタ特定部１１について、より詳しく説明する。

【0047】

しきい値決定部９は、同じ物体１に対応する一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルにおける最小値と最大値との中間の値を、上述のしきい値として決定する。例えば、しきい値決定部９は、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルのうち、その最小値と最大値を選択し、選択した最小値と最大値との中間の強度を、上述のしきい値として決定する。

【0048】

本実施形態によると、しきい値決定部９は、次の関数ｆに従って、しきい値Ｒ_ｔｈを算出するように構成されており、

Ｒ_ｔｈ＝ｆ（Ｒ_ｍｉｎ，Ｒ_ｍａｘ）

ここで、ｘは，関数ｆにおける従属変数であり、Ｒ_ｍｉｎは、上述の最小値であって関数ｆにおける独立変数であり、Ｒ_ｍａｘは、上述の最大値であって関数ｆにおける独立変数である、

【0049】

好ましい一例では、関数ｆは、次の式で表わされる。

ｆ（Ｒ_ｍｉｎ，Ｒ_ｍａｘ）＝Ｒ_ｍｉｎ＋ａ×（Ｒ_ｍａｘ−Ｒ_ｍｉｎ）

この関数ｆにおいて、ａは，０より大きく１より小さい定数である。ａは、予め設定されている。

【0050】

この式において、Ｒ_ｍａｘは、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザのレベルのうち最大値であり、Ｒ_ｍｉｎは、一次クラスタに含まれる全ての計測点からの反射レーザ光のレベルのうち最小値である。また、この式において、ａは、０より大きく１より小さい。ａは、例えば、０．５である。

【0051】

二次クラスタ特定部１１は、一次クラスタから、反射レーザ光のレベルが上述のしきい値以上となる計測点を二次クラスタとして特定する。また、二次クラスタ特定部１１は、特定した二次クラスタを同じ物体１に対応するデータとして出力する。複数の一次クラスタが、一次クラスタ特定部７により特定されている場合には、二次クラスタ特定部１１は、一次クラスタ毎に二次クラスタを特定する。

【0052】

次に、本発明の実施形態による計測データ処理方法を説明する。この方法は、上述の計測データ処理装置１０を用いて行われる。図３は、本発明の実施形態による計測データ処理方法を示すフローチャートである。

【0053】

図３に示すように、計測データ処理方法を実施する前に、ステップＳ０を行う。ステップＳ０では、上述したレーザ距離計３により、レーザ光の射出方向毎に、物体１上の計測点までの距離と、該計測点からの反射レーザ光のレベルとを、計測データとして取得する。

【0054】

ステップＳ１において、座標データ生成部５により、各射出方向における物体１上の計測点までの距離と、該距離に対応する射出方向とに基づいて、各計測点の座標データを生成する。

【0055】

ステップＳ２において、一次クラスタ特定部７により、各計測点の座標データに基づいて、設定座標系において互いの距離が設定距離以内となる複数の計測点を、一次クラスタとして特定する。すなわち、設定座標系において、一次クラスタの各計測点は、この一次クラスタに含まれる他のいずれかの計測点との距離が上述の設定距離以内となる。

【0056】

ステップＳ３において、しきい値決定部９により、一次クラスタの中から一部の計測点を選択するためのしきい値を、複数の計測点からの反射レーザ光のレベルの関係に基づいて決定する。本実施形態では、しきい値決定部９により、反射レーザ光のレベルのしきい値を、各計測点からの反射レーザ光のレベル同士の関係に基づいて決定する。

【0057】

ステップＳ４において、二次クラスタ特定部１１により、上述のしきい値に基づいて、一次クラスタから、複数の計測点を二次クラスタとして特定する。本実施形態では、二次クラスタ特定部１１により、一次クラスタから、反射レーザのレベルが上述のしきい値以上となる計測点を選択し、選択した複数の計測点を二次クラスタとして特定する。また、ステップＳ４において、二次クラスタ特定部１１により、特定した二次クラスタを同じ物体１に対応するデータとして出力する。

【0058】

図４は、本実施形態による計測データ処理方法の実施例を示す。図４（Ａ）は、ステップＳ４の処理により、１つの一次クラスタから特定された１つの二次クラスタを示す。図４（Ａ）において、横軸は、図２に示す設定座標系ＳのＸ軸であり、縦軸は、設定座標系ＳのＹ軸である。また、図４（Ａ）（Ｂ）において、白丸は、計測点を示す。
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の計測点からの反射レーザ光のレベルを示す。図４（Ｂ）において、横軸は、レーザ距離計３のレーザ射出角（レーザ光の射出方向）を示し、縦軸は、反射レーザ光のレベル（この例では、強度）を示す。また、図４（Ｂ）において、反射レーザ光の強度の最小値と最大値、および、ステップＳ３で決定したしきい値も示している。

【0059】

図４において、一次クラスタは、計測点（１）〜（８）から形成されており、これらの計測点（１）〜（８）のうち、計測点（１）〜（５）が二次クラスタとして特定された。図４の実施例では、物体１の実際のＸ軸方向寸法は３００ｍｍであり、一次クラスタによる物体１のＸ軸方向寸法は、６００ｍｍ程度であるが、二次クラスタによる物体１のＸ軸方向寸法は、３５０ｍｍ程度になっている。したがって、二次クラスタは、精度よく、物体１の存在領域を示している。

【0060】

ステップＳ２の具体例を説明する。図５は、図３のステップＳ２の一例を示すフローチャートである。図５の例では、ステップＳ２は、ステップＳ２１〜ステップＳ２４を含む。

【0061】

ステップＳ２１では、各計測点の座標データに基づいて、設定座標系において互いの距離が上述の設定距離以内となる複数の計測点を１つのクラスタとして、１または複数のクラスタを抽出する。すなわち、設定座標系において、各クラスタの各計測点は、このクラスタに含まれる他のいずれかの計測点との距離が上述の設定距離以内となる。

【0062】

ステップＳ２２では、ステップＳ２１で抽出した複数のクラスタの中から、１つのクラスタを選択する。ステップＳ２１で抽出したクラスタが１つである場合には、ステップＳ２２では、このクラスタを選択する。

【0063】

ステップＳ２３では、ステップＳ２２で選択したクラスタについて、このクラスタの形状（すなわち、クラスタの複数の計測点により形成される形状）と、設定形状とのずれが設定範囲内であるかどうかを判断する。または、ステップＳ２３では、ステップＳ２２で選択したクラスタについて、このクラスタの寸法と、設定寸法とのずれが設定範囲内であるかどうかを判断する。設定形状は、検出対象の物体１の形状であり、予め設定されており、記憶部１３に記憶されている。設定寸法は、検出対象の物体１の寸法であり、予め設定されており、記憶部１３に記憶されている。

【0064】

ステップＳ２３の判断結果が肯定である場合には、すなわち、上述のずれが設定範囲内である場合には、ステップＳ２３の判断対象となったクラスタを一次クラスタとして特定し、そうでない場合には、ステップＳ２３の判断対象となったクラスタのデータを削除する。特定された一次クラスタは、記憶部１３に登録される。

【0065】

ステップＳ２４では、ステップＳ２１で抽出したクラスタの全てについて、ステップＳ２３を行ったかどうかを判断する。この判断結果が肯定である場合には、ステップＳ３へ進む。そうでない場合には、ステップＳ２４からステップＳ２２へ戻り、戻ったステップＳ２２において、別の１つのクラスタを、ステップＳ２１で抽出した複数のクラスタから選択する。したがって、ステップＳ２４の判断結果が肯定になるまで。ステップＳ２２とステップＳ２３を繰り返す。

【0066】

上述したステップＳ２３は、特定の物体１を検出する場合に行われることが好ましい。一方、上述したステップＳ２３を省略してもよい。例えば、特定の物体１を検出するのではなく、レーザ距離計３の計測可能範囲内に存在する物体１をすべて検出する場合には、上述したステップＳ２３を省略することが好ましい。ステップＳ２３を省略する場合には、ステップＳ２２〜ステップＳ２４も省略する。すなわち、ステップＳ２１で抽出したクラスタを一次クラスタとして特定し、ステップＳ３へ進む。

【0067】

ステップＳ４の具体例を説明する。図６は、図３のステップＳ４の一例を示すフローチャートである。図６の例では、ステップＳ４は、ステップＳ４１〜ステップＳ４６を含む。

【0068】

ステップＳ４１では、ステップＳ２で特定した複数の一次クラスタの中から、１つの一次クラスタを選択する。ステップＳ２で特定した一次クラスタが１つである場合には、ステップＳ４１では、この一次クラスタを選択する。

【0069】

ステップＳ４２では、ステップＳ４１で選択した一次クラスタの中から、１つの計測点を選択する。

【0070】

ステップＳ４３では、ステップＳ４２で選択した計測点からの反射レーザ光のレベルが、ステップＳ３で決定したしきい値以上であるかどうかを判断する。この判断結果が肯定である場合には、すなわち、計測点からの反射レーザ光のレベルがしきい値以上である場合には、この計測点を一次クラスタとして残し、そうでない場合には、この計測点を一次クラスタから除外する。

【0071】

ステップＳ４４では、ステップＳ４１で選択した一次クラスタの中に、まだステップＳ４２で選択すべき計測点があるかを判断する。例えば、ステップＳ４１で選択した一次クラスタの中に、まだステップＳ４２で選択していない計測点があるかを判断する。ステップＳ４４の判断結果が肯定である場合には、ステップＳ４２へ戻り、そうでない場合には、ステップＳ４５へ進む。ステップＳ４４からステップＳ４２へ戻った場合には、戻ったステップＳ４２において、まだ選択されていない計測点を１つ選択する。

【0072】

ステップＳ４５では、ステップＳ４３の判断結果が肯定となることにより残された複数の計測点を、二次クラスタとして、記憶部１３に登録する。

【0073】

ステップＳ４６では、ステップＳ２で特定された一次クラスタを全てステップＳ４１で選択したかを判断する。この判断結果が肯定である場合には、ステップＳ４５で登録した二次クラスタを出力し、そうでない場合には、ステップＳ４１へ戻る。ステップＳ４６からステップＳ４１へ戻った場合には、戻ったステップＳ４１において、まだ選択されていない一次クラスタを１つ選択する。

【0074】

図６のフローにおいて、１つの一次クラスタについて、ステップＳ４２を最初に行う時には、このステップＳ４２で選択する計測点は、好ましくは、一次クラスタのうち、反射レーザ光のレベルが最大となる計測点（以下、最大レベル計測点という）である。この場合には、１つの一次クラスタについて、２回目以降のステップＳ４２を、以下の処理（Ｐ_１）（Ｐ_２）のように行う。
なお、設定座標系において、レーザ距離計３から計測点へのレーザ光の射出方向と交差する方向（好ましくは、設定座標系の座標軸の方向）を、第１探索方向とする。また、設定座標系において、第１探索方向と逆となる方向を第２探索方向とする。

【0075】

（Ｐ_１）設定座標系において、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側にある複数の計測点については、第１探索方向における最大レベル計測点からの距離が小さい計測点ほど、先のステップＳ４２で選択される。この手順で、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側にある計測点を選択し、この計測点についてステップＳ４３の判断結果が否定となったら、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側においては、ステップＳ４２で選択すべき計測点はなくなったとして、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側における計測点の選択を終了する。

【0076】

（Ｐ_２）設定座標系において、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側にある複数の計測点については、第２探索方向における最大レベル計測点からの距離が小さい計測点ほど、先のステップＳ４２で選択される。この手順で、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側にある計測点を選択し、この計測点についてステップＳ４３の判断結果が否定となったら、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側においては、ステップＳ４２で選択すべき計測点はなくなったとして、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側における計測点の選択を終了する。

【0077】

上述の処理（Ｐ_１）（Ｐ_２）を行う場合、一例では、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側にある計測点の選択と、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側にある計測点の選択とを、交互に行う。例えば、図４（Ａ）の一次クラスタの場合には、第１探索方向は図２の設定座標系ＳのＸ軸方向であり、第２探索方向はＸ軸方向と反対方向（負のＸ軸方向）である。したがって、図４（Ａ）については、最初のステップＳ４２で、最大レベル計測点（１）を選択し、以降のステップＳ４２では、計測点（２）（３）（４）（５）の順で選択し、次のステップＳ４２では、計測点（６）を選択する。計測点（６）に関するステップＳ４３の判断結果が否定になるので、この時点で、第１探索方向の側にある計測点の選択を終了する。したがって、計測点（８）についてはステップＳ４３の判断を行わない。同様に、第２探索方向の側にある計測点の選択については、計測点（７）に関するステップＳ４３の判断結果が否定になるので、この時点で、第２探索方向の側にある計測点の選択を終了する。

【0078】

上述の処理（Ｐ_１）（Ｐ_２）を行う場合、別の例では、最初に、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側の計測点の選択を開始し、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側においてステップＳ４２で選択すべき計測点はなくなった（すなわち、ステップＳ４３の判断結果が否定になった）後に、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側の計測点の選択を開始する。もしくは、最初に、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側の計測点の選択を開始し、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側においてステップＳ４２で選択すべき計測点はなくなった（すなわち、ステップＳ４３の判断結果が否定になった）後に、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側の計測点の選択を開始する。

【0079】

上述の処理（Ｐ_１）（Ｐ_２）により選択した計測点のうち、ステップＳ４３の判断が肯定となった複数の計測点は、上述と同様に、ステップＳ４５において二次クラスタとして登録される。

【0080】

上述の計測データ処理装置１０は、特定された二次クラスタを、図１のように、物体検出装置２０に出力する。
物体検出装置２０は、例えば、以下の処理Ｐ_Ａまたは処理Ｐ_Ｂを行う。

【0081】

（処理Ｐ_Ａ）
物体検出装置２０は、二次クラスタに基づいて、物体１を認識する。例えば、物体検出装置２０は、二次クラスタに基づいて、例えば、物体１の形状（例えば曲率）もしくは寸法を抽出する。物体検出装置２０は、抽出した形状または寸法と、物体検出装置２０に記憶された設定物体データとを比較する。設定物体データは、予め登録した物体の形状データまたは寸法データと、該物体の識別データとを互いに対応づけたデータである。このような設定物体データが、複数の物体毎に物体検出装置２０に記憶されている。物体検出装置２０は、抽出した形状または寸法との一致度が設定値以上となる形状データまたは寸法データが、複数の設定物体データの中に存在するかを判断する。この判断結果が肯定の場合、物体検出装置２０は、該形状データまたは寸法データに対応する識別データを出力する。

【0082】

なお、物体検出装置２０に記憶されている設定物体データの数は、１つであってもよい。この場合、物体検出装置２０は、抽出した形状または寸法と形状データまたは寸法データとの一致度が設定値以上となる場合には、二次クラスタは検出対象の物体１のものであるとして、その旨を出力する。

【0083】

（処理Ｐ_Ｂ）
物体検出装置２０は、二次クラスタに基づいて図７に示すヒストグラムを生成する。図７のヒストグラムは、計測点からの反射レーザ光のレベルと、計測点の数との関係を示す。
図７のヒストグラムにおいて、横軸は、二次クラスタに含まれる各計測点からの反射レーザ光のレベルを示す。ただし、横軸は、正規化された反射レーザ光のレベルを示す。図７の例では、横軸において、各計測点からの反射レーザ光のレベルは、これらのレベルの最大値で正規化されている。すなわち、図７の横軸では、この最大値を１として、各計測点からの反射レーザ光のレベルを、最大値に対する比で表している。
図７のヒストグラムにおいて、縦軸は、反射レーザ光のレベルの範囲（図７の例では、幅０．１の各範囲）に属する、二次クラスタの計測点の数を示す。ただし、縦軸は、正規化された計測点の数を示す。図７の例では、縦軸において、計測点の数は、反射レーザ光のレベルの各範囲における計測点の数の最大値で正規化されている。すなわち、図７の横軸では、この最大値を１として、各範囲の計測点の数を、最大値に対する比で表している。

【0084】

物体検出装置２０は、生成したヒストグラムを、設定ヒストグラムデータと比較する。設定ヒストグラムデータは、複数の設定ヒストグラムと、これらの設定ヒストグラムにそれぞれ対応する物体１の識別データとを含む。各設定ヒストグラムは、この設定ヒストグラムに対応する物体１のデータであり、予め作成されている。各設定ヒストグラムは、物体検出装置２０が生成するヒストグラムに相当するデータ（図７と同じデータ）である。物体検出装置２０は、生成したヒストグラムとの一致度が設定値以上となる設定ヒストグラムを、設定ヒストグラムデータの中から選択する。物体検出装置２０は、選択した設定ヒストグラムに対応する物体１の識別データを出力する。

【0085】

なお、物体検出装置２０が記憶する設定ヒストグラムの数は、１つであってもよい。この場合、物体検出装置２０は、生成したヒストグラムと設定ヒストグラムとの一致度が設定値以上である場合に、二次クラスタは検出対象の物体１のものであるとして、その旨を出力する。

【0086】

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１、２または３を採用してもよい。この場合、以下で述べない点は上述と同じである。

【0087】

（変更例１）
しきい値決定部９は、上述のしきい値を次のように決定してもよい。

【0088】

しきい値決定部９は、次式に従って、しきい値Ｒ_ｔｈを算出するように構成されており、

Ｒ_ｔｈ＝Ａ−ｂ×σ_１

ここで、Ａは、一次クラスタにおける反射レーザ光のレベルの平均値であり、ｂは、予め定めた定数であり、σ_１は、一次クラスタにおける反射レーザ光のレベルの第１標準偏差である。なお、ｂは、正の実数または負の実数である。ｂは、実験により求められてよい。

【0089】

平均値Ａと、第１標準偏差σ_１は、次の［数２］で表される。

【0090】

【数2】

【0091】

［数２］において、Ｒ_ｉは、反射レーザ光のレベルを示し、Ｒ_ｉの添え字ｉは、一次クラスタの計測点を識別するための番号である。ｎは、一次クラスタの計測点の数である。したがって、ｉは、１〜ｎの自然数の値をとる。Σは、全ての計測点に関する総和を示す。

【0092】

（変更例２）
しきい値決定部９は、上述のしきい値を次のように決定してもよい。

【0093】

図８は、この変更例２によるしきい値の決定方法を説明するための図である。図８において、横軸は、後述するように計測点関連値として計測点に設定されたインデックス値を示し、縦軸は、反射レーザ光のレベルを示す。また、図８において、白丸は計測点を示す。

【0094】

まず、しきい値決定部９は、一次クラスタの全ての計測点のうち、反射レーザ光のレベルが最大となる計測点（最大レベル計測点）を選択する。しきい値決定部９は、図８のように、この最大レベル計測点のインデックス値（すなわち、計測点関連値）をゼロに設定する。

【0095】

次に、しきい値決定部９は、設定座標系において、レーザ光の各射出方向と交差する方向を第１探索方向として、最大レベル計測点よりも第１探索方向の側で、最大レベル計測点に近い計測点から順に、これらの計測点に、それぞれ、等間隔で増える複数の正のインデックス値を計測点関連値として設定する。例えば、次のように正のインデックス値を設定する。設定座標系において、最大レベル計測点よりも第１探索方向側に位置し、最大レベル計測点に最も近い計測点にインデックス値として１を設定する。次に、しきい値決定部９は、設定座標系において、最大レベル計測点よりも第１探索方向側で、１のインデックス値が設定された計測点の次に最大レベル計測点に近い計測点に、２のインデックス値を設定する。このように、設定座標系において、最大レベル計測点よりも第１探索方向側で計測点を探索し、最大レベル計測点に近い計測点から順に、インデックス値１、２、３・・・を設定する。すなわち、インデックス値が小さい計測点ほど、最大レベル計測点からの距離が小さい。図８の例では、１〜７のインデックス値が、それぞれの計測点に設定されている。

【0096】

同様に、設定座標系において第１探索方向と反対方向を第２探索方向として、最大レベル計測点よりも第２探索方向の側で、最大レベル計測点に近い計測点から順に、これらの計測点に、それぞれ、上述の等間隔で減る複数の負のインデックス値を設定する。例えば、次のように負のインデックス値を計測点関連値として設定する。しきい値決定部９は、設定座標系において、最大レベル計測点よりも第２探索方向側に位置し、最大レベル計測点に最も近い計測点にインデックス値として−１を設定する。次に、しきい値決定部９は、設定座標系において、最大レベル計測点よりも第２探索方向側で、−１のインデックス値が設定された計測点の次に最大レベル計測点に計測点に、−２のインデックス値を設定する。このように、設定座標系において、最大レベル計測点よりも第２探索方向側で計測点を探索し、最大レベル計測点に近い計測点から順に、インデックス値−１、−２、−３・・・を設定する。すなわち、インデックス値が小さい計測点ほど、最大レベル計測点からの距離が大きい。図８の例では、−１〜−６のインデックス値が、それぞれの計測点に設定されている。

【0097】

なお、この変更例２における第１探索方向と第２探索方向は、図４に関連して述べた第１探索方向と第２探索方向と同じである。なお、ゼロのインデックス値と、このインデックス値に最も近い正負の各インデックス値との間隔も上述の等間隔である。

【0098】

その後、しきい値決定部９は、インデックス値の第２標準偏差σ_２を、反射レーザ光のレベルを重みにして算出する。すなわち、しきい値決定部９は、次の［数３］により第２標準偏差σ_２を算出する。

【0099】

【数3】

【0100】

この式において、Ｒ_ｉは、反射レーザ光のレベルを示し、Ｋ_ｉは、インデックス値を示す。Ｒ_ｉとＫ_ｉの添え字ｉは、一次クラスタの計測点を識別するための番号である。ｎは、一次クラスタの計測点の数である。したがって、ｉは、１〜ｎの自然数の値をとる。Σは、全ての計測点に関する総和を示す。

【0101】

次いで、しきい値決定部９は、上述のしきい値として、−α×σ_２である第１のしきい値、および、α×σ_２である第２のしきい値を決定する。ここで、αは、正の実数であり、予め設定されている。図８の例では、α＝１である。

【0102】

この場合、二次クラスタ特定部１１は、インデックス値が、第１のしきい値以上であって第２のしきい値以下となる複数の計測点を、二次クラスタとして特定する。

【0103】

なお、インデックス値は、上述の例に限定されない。すなわち、上述の等間隔の大きさは、１でなくてもよい。

【0104】

（変更例３）
しきい値決定部９は、上述のしきい値を以下のように決定してもよい。

【0105】

ｒ_０を、予め定めた設定値とし、一次クラスタに含まれる全ての計測点について、レーザ距離計３が取得した、レーザ距離計３からこれらの計測点までの距離の平均値をｒとする。ｒ_０は、レーザ距離計３からの距離の設定値（例えば、２ｍ）であって、レーザ距離計３に近すぎる距離を意味する。

【0106】

ｒがｒ_０より大きい場合には、しきい値決定部９は、次式に従って、しきい値Ｒ_ｔｈを算出する。

Ｒ_ｔｈ＝Ｒ_ｍｉｎ＋（Ｒ_ｍａｘ−Ｒ_ｍｉｎ）×｛１−（ｒ_０／ｒ）^２｝^１／２

ｒがｒ_０以下である場合には、しきい値決定部９は、一次クラスタに含まれる全ての計測点を二次クラスタとして特定する。

【符号の説明】

【0107】

１ 物体、３ レーザ距離計、５ 座標データ生成部、７ 一次クラスタ特定部、９ しきい値決定部、１０ 計測データ処理装置、１１ 二次クラスタ特定部、１３ 記憶部、２０ 物体検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】