特開 2022-135351 情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022135351

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理方法、プログラム及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/4865 20200101AFI20220908BHJP

   G01S 17/894 20200101ALI20220908BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

G01S7/4865

G01S17/894

G01C3/06 120Q

G01C3/06 140

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021035098

(22)【出願日】2021-03-05

(71)【出願人】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520001073

【氏名又は名称】パイオニアスマートセンシングイノベーションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】倉橋 誠

【テーマコード（参考）】

2F112

5J084

【Ｆターム（参考）】

2F112AD01

2F112BA06

2F112CA12

2F112DA09

2F112DA15

2F112DA21

2F112DA25

2F112DA28

2F112EA05

2F112FA19

2F112FA41

2F112GA01

5J084AA04

5J084AA05

5J084AA10

5J084AB20

5J084AD01

5J084BA03

5J084BA20

5J084BA36

5J084BA48

5J084BB14

5J084CA03

5J084CA10

5J084CA23

5J084CA32

5J084CA70

5J084EA04

(57)【要約】

【課題】計測時の条件に適合した方法で静止物体の距離を高精度に算出する。
【解決手段】情報処理装置において、取得手段は、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する。ビン幅決定手段は、計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定する。ヒストグラム作成手段は、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成する。距離推定手段は、ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得手段と、
前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定手段と、
決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定手段と、
を備える情報処理装置。

【請求項2】

前記ビン幅決定手段は、前記物体の計測距離に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記計測データは、物体の反射強度を含み、
前記ビン幅決定手段は、前記反射強度に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する請求項１又は２に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記計測データは、物体の反射率を含み、
前記ビン幅決定手段は、前記反射率に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記計測データは、外光の受光量を含み、
前記ビン幅決定手段は、前記外光の受光量に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報処理装置。

【請求項6】

各計測点において推定された静止物体の距離に基づいて、複数の計測点に対応する背景マップを作成するマップ作成手段を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報処理装置。

【請求項7】

情報処理装置により実行される情報処理方法であって、
出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得工程と、
前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定工程と、
決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、
前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定工程と、
を備える情報処理方法。

【請求項8】

出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得手段と、
前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定手段と、
決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定手段、
としてコンピュータを機能させるプログラム。

【請求項9】

請求項８に記載のプログラムを格納した記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、周辺の情報を取得する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、計測対象物に光を照射して計測対象物からの反射光を検出し、計測対象物に光を照射するタイミングと、計測対象物からの反射光を検出するタイミングとの時間差により計測対象物までの距離を算出する測距装置が知られている。特許文献１には、投光パターンの検出状態により、投光パターンを投光するための点灯パターンを変更し、前方車両との距離や傾きを検出する前方車両認識装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－０８２７５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような測距装置を用いて、背景マップを作成することができる。背景マップとは、静止物体の距離を示すマップである。具体的に、測距装置を道路脇などの所定の場所に固定設置し、所定時間にわたり計測範囲内の静止物体までの距離を計測する。各計測点毎に、その計測点に対応する静止物体の距離を算出し、計測点毎の静止物体の距離を示す背景マップを作成する。所定時間にわたる計測データを使用することにより、計測範囲内に車両や人などの移動物体が進入しても、移動物体を除外して静止物体の距離マップを作成することができる。

【0005】

ライダなどの測距装置では計測データに誤差が含まれるが、この誤差は測距装置による計測条件に応じて変化する特性を有する。よって、計測条件に適合した方法で静止物体の距離を算出する必要がある。

【0006】

本発明の解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、計測条件に適合した方法で静止物体の距離を高精度に算出することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項に記載の発明は、情報処理装置であって、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得手段と、前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定手段と、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定手段と、を備える。

【0008】

他の請求項に記載の発明は、情報処理装置により実行される情報処理方法であって、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得工程と、前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定工程と、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定工程と、を備える。

【0009】

他の請求項に記載の発明は、プログラムであって、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得手段と、前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定手段と、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定手段、としてコンピュータを機能させる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】背景マップを作成するための装置構成を示す。

【図2】背景マップの例を示す。

【図3】ライダの概略構成を示すブロック図である。

【図4】計測距離のヒストグラムの例を示す。

【図5】背景マップ作成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図6】背景マップ作成装置の機能構成を示すブロック図である。

【図7】背景マップ作成処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の好適な実施形態では、情報処理装置は、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得手段と、前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定手段と、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定手段と、を備える。

【0012】

上記の情報処理装置では、取得手段は、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する。ビン幅決定手段は、計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定する。ヒストグラム作成手段は、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成する。距離推定手段は、ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する。これにより、物体の計測条件に応じたビン幅のヒストグラムを用いて、静止物体の距離を正確に推定することができる。

【0013】

上記の情報処理装置の一態様では、前記ビン幅決定手段は、前記物体の計測距離に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する。この態様では、計測条件として物体の計測距離を用いてビン幅を決定する。

【0014】

上記の情報処理装置の他の一態様では、前記計測データは、物体の反射強度を含み、前記ビン幅決定手段は、前記反射強度に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する。この態様では、計測条件として物体の反射強度を用いてビン幅を決定する。

【0015】

上記の情報処理装置の他の一態様では、前記計測データは、物体の反射率を含み、前記ビン幅決定手段は、前記反射率に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する。この態様では、計測条件として物体の反射率を用いてビン幅を決定する。

【0016】

上記の情報処理装置の他の一態様では、前記計測データは、外光の受光量を含み、前記ビン幅決定手段は、前記外光の受光量に基づいて、計測点毎に前記ビン幅を決定する。この態様では、計測条件として反射光の受光量を用いてビン幅を決定する。

【0017】

上記の情報処理装置の他の一態様は、各計測点において推定された静止物体の距離に基づいて、複数の計測点に対応する背景マップを作成するマップ作成手段を備える。この態様では、推定された静止物体の距離を用いて背景マップが作成される。

【0018】

本発明の他の実施形態では、情報処理装置により実行される情報処理方法は、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得工程と、前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定工程と、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定工程と、を備える。これにより、物体の計測条件に応じたビン幅のヒストグラムを用いて、静止物体の距離を正確に推定することができる。

【0019】

本発明の他の実施形態では、プログラムは、出射光に対応する反射光を受光し、物体の計測距離を含む計測データを計測点毎に取得する取得手段と、前記計測データに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定するビン幅決定手段と、決定されたビン幅を用いて、計測点毎に物体の計測距離のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記ヒストグラムに基づき、各計測点における静止物体の距離を推定する距離推定手段、としてコンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記の情報処理装置を実現することができる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。

【実施例0020】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
［全体構成］
図１は、背景マップを作成するための装置構成を示す。本実施例では、ライダ１００と背景マップ作成装置２００とを用いて背景マップを作成する。ライダ１００は、複数の計測点毎の計測データＤ１を生成し、背景マップ作成装置２００へ出力する。背景マップ作成装置２００は、ライダ１００から入力された計測データＤ１を用いて、ライダ１００による計測範囲に対応する背景マップを作成する。

【0021】

前述のように、背景マップとは、ライダ１００による計測範囲における静止物体の距離を示すマップである。図２は、背景マップの例を示す。図２（Ａ）は、道路脇のある地点に固定設置したカメラにより撮影した画像４０を示す。画像４０は、片側一車線の道路を写したものであり、道路の他に、左右のフェンス４１、４２と、信号機４３とが映っている。

【0022】

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の画像４０と同一範囲について作成した背景マップの例を示す。背景マップ４５は、ライダ１００による計測点毎に静止物体の距離をグレースケールの明るさにより示している。図２（Ｂ）の例では、静止物体の距離が近い計測点ほど明るい色で示され、静止物体の距離が遠い計測点ほど暗い色で示されている。図２（Ｂ）の例では、信号機４３の領域は、信号機４３の距離に対応する明るさで示されている。また、フェンス４１、４２及び地面の領域は、基本的に手前の領域から奥の領域に向かって明るい色から暗い色へと変化するグラデーションで示されている。具体的に、手前側の計測点ではライダ１００の設置位置に近い道路が静止物体として計測されるため、背景マップ４５の下側の領域は明るい色で示されている。一方、奥側の計測点では遠くの道路や空が静止物体として計測されるため、背景マップ４５の上側の領域は暗い色で示されている。

【0023】

［ライダの構成］
図３は、ライダ１００の概略構成を示すブロック図である。本実施例では、ライダ１００は、道路脇などに固定設置される。ライダ１００は、水平方向および垂直方向の所定の角度範囲に対してレーザ光（「照射光」とも呼ぶ。）を照射し、当該照射光が物体により反射されて戻った光（「反射光」とも呼ぶ。）を受光することで、ライダ１００から物体までの距離を離散的に測定し、当該物体の３次元位置を示す点群情報を生成する。ライダ１００は、背景マップの作成対象となる領域を計測範囲に含むように設置されている。

【0024】

図３に示すように、ライダ１００は、主に、送信部１と、受信部２と、ビームスプリッタ３と、スキャナ５と、ピエゾセンサ６と、制御部７と、メモリ８と、を有する。

【0025】

送信部１は、パルス状の照射光をビームスプリッタ３に向けて出射する光源である。送信部１は、例えば、赤外線レーザ発光素子を含む。送信部１は、制御部７から供給される駆動信号Ｓｇ１に基づき駆動される。

【0026】

受信部２は、例えばアバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）であり、受光した光量に対応する検出信号Ｓｇ２を生成し、生成した検出信号Ｓｇ２を制御部７へ供給する。

【0027】

ビームスプリッタ３は、送信部１から射出されるパルス状の照射光を透過する。また、ビームスプリッタ３は、スキャナ５を通じて入射した反射光を、受信部２に向けて反射する。

【0028】

スキャナ５は、例えば静電駆動方式のミラー（ＭＥＭＳミラー）であり、制御部７から供給される駆動信号Ｓｇ３に基づき、傾き（即ち光走査の角度）が所定の範囲内で変化する。スキャナ５は、ビームスプリッタ３を透過した照射光をライダ１００の外部へ向けて反射すると共に、ライダ１００の外部から入射する反射光をビームスプリッタ３へ向けて出射する。ライダ１００の計測範囲内において照射光が照射される点を「計測点」とも呼ぶ。

【0029】

スキャナ５には、ピエゾセンサ６が設けられている。ピエゾセンサ６は、スキャナ５のミラー部を支持するトーションバーの応力により生じる歪みを検出する。ピエゾセンサ６は、生成した検出信号Ｓｇ４を制御部７へ供給する。検出信号Ｓｇ４は、スキャナ５の向きの検出に用いられる。

【0030】

メモリ８は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどの各種の揮発性メモリ及び不揮発性メモリにより構成される。メモリ８は、制御部７が所定の処理を実行するために必要なプログラムを記憶する。また、メモリ８は、制御部７により参照される各種パラメータを記憶する。メモリ８には、制御部７により生成された最新の所定フレーム数分の点群情報が記憶される。

【0031】

制御部７は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの各種プロセッサを含む。制御部７は、メモリ８に記憶されたプログラムを実行することで、所定の処理を実行する。なお、制御部７は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組合せ等により実現されてもよい。また、制御部７は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）又はマイクロコントローラ等の、ユーザがプログラミング可能な集積回路であってもよく、ＡＳＳＰ（Application Specific Standard Produce）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等であってもよい。

【0032】

制御部７は、機能的には、送信駆動ブロック７０と、スキャナ駆動ブロック７１と、点群情報生成ブロック７２と、点群情報処理ブロック７３と、を有する。

【0033】

送信駆動ブロック７０は、送信部１を駆動する駆動信号Ｓｇ１を出力する。駆動信号Ｓｇ１は、送信部１に含まれるレーザ発光素子の発光時間と、当該レーザ発光素子の発光強度を制御するための情報を含む。送信駆動ブロック７０は、駆動信号Ｓｇ１を用いて送信部１に含まれるレーザ発光素子の発光強度を制御する。

【0034】

スキャナ駆動ブロック７１は、スキャナ５を駆動するための駆動信号Ｓｇ３を出力する。駆動信号Ｓｇ３は、スキャナ５の共振周波数に対応する水平駆動信号と、垂直走査するための垂直駆動信号と、を含む。また、スキャナ駆動ブロック７１は、ピエゾセンサ６から出力される検出信号Ｓｇ４を監視することで、スキャナ５の走査角度（すなわち照射光の射出方向）を検出する。

【0035】

点群情報生成ブロック７２は、受信部２から供給される検出信号Ｓｇ２に基づき、ライダ１００を基準点として、照射光が照射された物体までの距離と方向とを計測点毎に示す点群情報を生成する。この場合、点群情報生成ブロック７２は、照射光を射出してから受信部２が反射光を検出するまでの時間を、光の飛行時間（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）として算出する。なお、物体による照射光の反射光以外に受信部２が受けた光を外光と呼ぶ。受信部２は、例えば、照射光を照射した後、受けた光量がピークとなった時点を以て、反射光として検出する。ここで、ピーク以外(ピークを成している光以外)に受信部２が受けた光は、外光である。

【0036】

そして、点群情報生成ブロック７２は、算出した飛行時間に応じた距離と、受信部２が受信した反射光に対応する照射光の照射方向とを計測点毎に示す点群情報を生成し、生成した点群情報を点群情報処理ブロック７３に供給する。以後では、全計測点に対する１回分の走査により得られる点群情報を、１フレーム分の点群情報とする。点群情報は、計測データの一例である。

【0037】

ここで、点群情報は、計測点を画素とし、各計測点が示す距離を画素値とする画像とみなすことができる。点群情報は、計測点毎の反射強度の情報を含む。また、点群情報は、計測点毎の外光の受光量（平均値・分散値）を含んでもよい。

【0038】

点群情報処理ブロック７３は、点群情報生成ブロック７２から供給される点群情報に基づき、ライダ１００の計測範囲（走査範囲）における計測点毎の計測データＤ１を生成し、外部へ出力する。計測データＤ１は、ライダの計測範囲に含まれる計測点毎に、計測された物体までの距離（以下、「計測距離」とも呼ぶ。）、反射強度、反射光の受光量などを含む。計測データＤ１は、背景マップ作成装置２００へ出力される。

【0039】

［背景マップ作成装置］
（原理説明）
まず、背景マップ作成の原理について説明する。背景マップ作成装置２００は、ライダ１００により得られた計測点毎の計測データＤ１に基づいて、各計測点における静止物体の距離を推定し、背景マップを作成する。この際、背景マップ作成装置２００は、計測点毎にライダ１００による計測距離のヒストグラムを作成して各計測点の距離を推定する。

【0040】

図４（Ａ）は、ある計測点Ｘにおいて得られた計測距離のヒストグラムの例を示す。この計測点Ｘでは、ライダの１００の設置位置から約１５ｍの位置に静止物体があるとする。ライダ１００は、所定時間計測を行うことにより、各計測点について複数（Ｎ個）の計測データを取得する。図４（Ａ）は、ある計測点Ｘにおいて得られたＮ個の計測データに含まれるＮ個の計測距離をヒストグラム化したものである。なお、図４（Ａ）のヒストグラムのビン幅は０．１ｍとする。ライダ１００による計測には誤差があるため、Ｎ個の計測距離は多少の誤差を含むが、背景マップ作成装置２００は、Ｎ個の計測距離をヒストグラム化することにより、度数のピークに相当する計測距離を、その計測点Ｘにおける静止物体の距離と推定する。これにより、各計測点で得られた計測距離が多少の誤差を含んでいても、その計測点における静止物体の距離を正しく推定することができる。

【0041】

しかしながら、ライダ１００による計測距離の誤差の有無や大きさは、ライダ１００による計測条件に応じて変化する。具体的には、測定誤差は、物体までの距離、物体の反射率、外光の量などの周辺環境などによって変化する。ライダ１００は、照射光が物体で反射した反射光を受光して計測を行うため、物体までの距離が遠いほど誤差は大きくなる。また、物体の反射率が小さいほど誤差が大きくなる。さらに、周辺環境として、夜間などの外光（背景光）が少ない環境では誤差は小さいが、昼間のような外光の多い環境では誤差が大きくなる。このため、一定のビン幅のヒストグラムを用いた場合、上記のように計測条件が変化して誤差が大きくなると、静止物体の距離を正しく推定することができなくなるという問題がある。

【0042】

この問題について詳しく説明する。図４（Ｂ）は、ある計測点Ｙにおいて得られた計測距離のヒストグラムの例を示す。図４（Ｂ）は、ある計測点Ｙにおいて得られたＮ個の計測データに含まれるＮ個の計測距離をヒストグラム化したものである。計測点Ｙでは、ライダ１００の設置位置から３０ｍ付近に静止物体があるものとする。なお、図４（Ｂ）のヒストグラムのビン幅は、図４（Ａ）と同様に０．１ｍとする。図４（Ａ）と比較するとわかるように、計測点Ｙでは、ライダ１００からの距離が遠くなる分、ライダによる計測距離の誤差（ばらつき）が大きくなる。このため、計測点Ｙでは、計測点Ｘと同じビン幅０．１ｍでヒストグラムを作成すると、各計測距離が複数のビンに分散してしまうため、十分に大きな度数のピークを見つけることができず、正確な推定距離を得ることができない。

【0043】

そこで、本実施例では、ライダ１００による計測条件に応じて、ヒストグラムのビン幅を変更する。即ち、ライダによる計測距離の誤差が大きい条件では、誤差が小さい条件よりもヒストグラムのビン幅を大きくする。図４（Ｃ）は、計測点Ｙにおいて得られたＮ個の計測距離を、ビン幅１ｍでヒストグラム化したものである。図４（Ｂ）と比較するとわかるように、同じＮ個の計測距離を用いた場合であっても、ビン幅を大きくすることにより、ヒストグラムに明確なピークが表れる。こうして、計測条件に起因して計測距離の誤差が変化した場合でも、静止物体の距離を正しく推定することが可能となる。具体的には、背景マップ作成装置２００は、計測条件毎に以下のようにビン幅を変更する。

【0044】

（Ａ）ライダからの距離
ライダの計測誤差は、ライダから物体までの距離が近いほど小さく、距離が遠いほど大きい。よって、背景マップ作成装置２００は、計測点が近いほどビン幅を小さくし、計測点が遠いほどビン幅を大きくする。例えば、背景マップ作成装置２００は、各計測点におけるＮ個の計測距離の平均値を算出し、平均値が小さいほどビン幅を小さくし、平均値が大きいほどビン幅を大きくすればよい。

【0045】

（Ｂ）反射強度
ライダの計測誤差は、物体の反射強度が大きいほど小さく、反射強度が小さいほど大きい。よって、背景マップ作成装置２００は、計測点における反射強度が大きいほどビン幅を小さくし、反射強度が小さいほどビン幅を大きくする。例えば、背景マップ作成装置２００は、各計測点におけるＮ個の反射強度の平均値を算出し、その平均値が大きいほどビン幅を小さくし、平均値が小さいほどビン幅を小さくすればよい。この方法では、物体自体の反射強度に応じてビン幅が変更されるため、計測点にある物体がライダから近くても、物体の反射強度が小さい場合には、ビン幅は大きく設定される。また、計測点にある物体がライダから遠くても、物体の反射強度が大きい場合には、ビン幅は小さく設定される。

【0046】

なお、ライダからの距離と、物体の反射強度の両方を用いてビン幅を決定してもよい。例えば、ある計測点におけるライダからの距離を「ｘ」、距離に関する係数を「ａ」、その計測点における反射強度を「ｙ」、反射強度に関する係数を「ｂ」としたとき、ビン幅Ｗを以下のように求めてもよい。
Ｗ ＝ ａｘ＋ｂｙ

【0047】

（Ｃ）外光（背景光）の量
夜間などの外光（背景光）が少ない環境では、外光の受光量の平均や分散が小さくなり、昼間などの外光が多い環境では、外光の受光量の平均や分散が大きくなる。このため、外光の受光量の平均や分散から、外光の強さや誤差の大きさを推定することができる。よって、背景マップ作成装置２００は、外光の平均や分散が小さいほどビン幅を小さくし、外光の平均や分散が大きいほどビン幅を大きくする。例えば、背景マップ作成装置２００は、各計測点におけるＮ個の受光量の平均値と分散値を算出し、平均値が小さいほどビン幅を小さく、平均値が大きいほどビン幅を大きくするとともに、分散値が小さいほどビン幅を小さく、分散値が大きいほどビン幅を大きくする。なお、平均値と分散値の両方ではなく、いずれか一方のみを用いてもよい。また、反射光の受光量に基づくビン幅の制御を、上記の（Ａ）ライダからの距離、及び、（Ｂ）物体の反射強度の一方又は両方に基づくビン幅の制御と組み合わせてもよい。

【0048】

（ハードウェア構成）
図５は、背景マップ作成装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。背景マップ作成装置２００は、通信部２０１と、制御部２０２と、メモリ２０３と、入力部２０４と、表示部２０５とを備える。

【0049】

通信部２０１は、有線又は無線により外部装置と通信する。具体的に、通信部２０１はライダ１００から計測データＤ１を受信する。

【0050】

制御部２０２は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵなどの各種プロセッサを含む。制御部７は、メモリ８に記憶されたプログラムを実行することで、所定の処理を実行する。制御部７は、プログラムを実行するコンピュータの一例である。なお、制御部７は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組合せ等により実現されてもよい。

【0051】

メモリ２０３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの各種の揮発性メモリ及び不揮発性メモリにより構成される。メモリ２０３は、制御部２０２により参照される各種パラメータを記憶する。また、メモリ２０３には、ライダから受信した計測データＤ１が記憶される。さらに、メモリ２０３は、制御部７が所定の処理を実行するために必要なプログラムを記憶する。この場合、メモリ２０３は、プログラムを記憶したディスク状記憶媒体などを含んでもよい。

【0052】

入力部２０４は、操作者が必要な設定や指示を行うために使用される。また、表示部２０５は、例えば液晶ディスプレイなどであり、必要に応じて図２（Ｂ）に例示するような背景マップを表示するために使用される。

【0053】

（機能構成）
図６は、背景マップ作成装置２００の機能構成を示すブロック図である。背景マップ作成装置２００は、機能的には、ビン幅決定部２１１と、ヒストグラム作成部２１２と、距離推定部２１３と、マップ作成部２１４とを備える。

【0054】

ライダ１００から出力された計測データＤ１は、ビン幅決定部２１１及びヒストグラム作成部２１２へ入力される。ビン幅決定部２１１は、計測データＤ１の計測点毎に、ヒストグラムのビン幅を決定する。具体的に、ビン幅決定部２１１は、前述のように、ライダからの距離、反射強度、外光（背景光）の受光量のいずれか１つ又は複数の組み合わせに基づいてヒストグラムのビン幅を決定する。ビン幅決定部２１１は、決定したビン幅をヒストグラム作成部２１２へ出力する。

【0055】

ヒストグラム作成部２１２は、計測データＤ１の計測点毎に、計測距離のヒストグラムを作成する。この際、ヒストグラム作成部２１２は、ビン幅決定部２１１が決定したビン幅を有するヒストグラムを作成する。そして、ヒストグラム作成部２１２は、作成したヒストグラムを距離推定部２１３へ出力する。

【0056】

距離推定部２１３は、計測点毎に、ヒストグラムに基づいて静止物体の距離を推定する。具体的には、距離推定部２１３は、ヒストグラム作成部２１２が作成したヒストグラムにおける度数のピークに対応する計測距離を、その計測点における静止物体の距離と推定する。距離推定部２１３は、各計測点について推定した距離をマップ作成部２１４へ出力する。

【0057】

マップ作成部２１４は、距離推定部２１３が推定した計測点毎の距離に基づいて、背景マップを作成する。具体的には、マップ作成部２１４は、ライダ１００による計測範囲（走査範囲）に属する各計測点に対して、その計測点について推定された静止物体の距離を対応付けたマップを背景マップとして作成する。背景マップは、例えば図２（Ｂ）に例示するように、各計測点を１つの画素に対応付け、各計測点における静止物体の距離をその画素の明るさ又は色などに対応付けた画像として表示することができる。

【0058】

（背景マップ作成処理）
図７は、背景マップ作成処理のフローチャートである。この処理は、図５に示す制御部２０２が予め用意されたプログラムを実行し、図６に示す各要素として動作することにより実現される。

【0059】

まず、制御部２０２は、ライダ１００から取得した、１つの計測点の計測データＤ１を取得する（ステップＳ１１）。次に、ビン幅決定部２１１は、その計測点の計測データに基づいて、その計測点についてのヒストグラムのビン幅を決定する（ステップＳ１２）。具体的には、ビン幅決定部２１１は、前述のように、ライダからの距離、反射強度、外光（背景光）の受光量のいずれか１つ又は複数の組み合わせに基づいて、ヒストグラムのビン幅を決定する。

【0060】

次に、ヒストグラム作成部２１２は、その計測点の計測データを用いて、ステップＳ１２で決定されたビン幅のヒストグラムを作成する（ステップＳ１３）。次に、距離推定部２１３は、作成されたヒストグラムにおける度数のピークに相当する距離を、その計測点における静止物体の距離と推定する（ステップＳ１４）。こうして、ステップＳ１１で選択された１つの計測点について、静止物体の距離が得られる。

【0061】

次に、制御部２０２は、ライダ１００から取得した全ての計測点の計測データＤ１について処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。全ての計測点について処理が完了していない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、制御部２０２は、ステップＳ１１へ戻り、別の１つの計測点の計測データＤ１を取得し、ステップＳ１２～Ｓ１４の処理を実行する。こうして、ライダ１００から取得した全ての計測点の計測データＤ１について静止物体の距離が推定されるまで、ステップＳ１１～Ｓ１４が繰り返される。そして、全ての計測点について静止物体の距離が推定されると（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、マップ作成部２１４は、全ての計測点についての距離を用いて背景マップを作成する（ステップＳ１６）。そして、処理は終了する。

【0062】

［変形例］
上記のライダ１００は、計測データとして物体の反射強度を出力しているが、物体の反射強度の代わりに、物体の反射率を計算して出力するタイプのライダも知られている。例えば、ベロダイン（Velodyne）ライダは、反射光の反射強度と物体の距離に基づいて物体の反射率を推定し、反射率の値を出力する。本実施例は、このようなタイプのライダに対しても適用することができる。この場合、ライダの計測誤差は、物体の反射率が大きいほど小さく、物体の反射率が小さいほど大きいと考えられる。よって、ビン幅決定部２１１は、対象となる計測点の反射率の値の平均値などを計算し、反射率が大きいほどビン幅を小さくし、反射率が小さいほどビン幅を大きくすればよい。

【0063】

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。すなわち、本願発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。

【符号の説明】

【0064】

１ 送信部
２ 受信部
３ ビームスプリッタ
５ スキャナ
６ ピエゾセンサ
７ 制御部
８ メモリ
１００ ライダ
２００ 背景マップ作成装置
２０２ 制御部
２１１ ビン幅決定部
２１２ ヒストグラム作成部
２１３ 距離推定部
２１４ マップ作成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】