特開 2022-187965 検知エリア設定装置、支障物検出システムおよび検知エリア設定方法

(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】P2022187965

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】検知エリア設定装置、支障物検出システムおよび検知エリア設定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/04 20200101AFI20221213BHJP

   B61B 1/02 20060101ALI20221213BHJP

   G01S 17/88 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

G01S17/04

B61B1/02

G01S17/88

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021212145

(22)【出願日】2021-12-27

(31)【優先権主張番号】P 2021095646

(32)【優先日】2021-06-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000242600

【氏名又は名称】北陽電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107478

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 薫

(72)【発明者】

【氏名】有森 和真

(72)【発明者】

【氏名】藤本 準

(72)【発明者】

【氏名】青木 健

【テーマコード（参考）】

3D101

5J084

【Ｆターム（参考）】

3D101AB04

3D101AB13

3D101AB14

3D101AB18

3D101AB20

5J084AA04

5J084AA05

5J084AA10

5J084AB07

5J084AB20

5J084AD01

5J084BA04

5J084BA50

5J084BB28

5J084CA03

5J084CA31

5J084CA32

5J084CA80

(57)【要約】

【課題】検知エリアの設定対象となる基準被測定物が変化する場合でも、正確かつ容易に検知エリアを更新することができる検知エリア設定装置を提供する。
【解決手段】基準被測定物を含む領域に照射した測定光に対する反射光に基づいて基準被測定物の表面上の反射点を含む３次元の点群データを取得する点群データ取得部と、点群データに基づいて基準被測定物の表面を含む複数の面を取得する面取得部と、取得した複数の面を所定の条件下でラベリングするラベリング部と、ラベリングされた複数の面に基づいて支障物を検知するための検知エリアを設定するエリア設定部とを備え、面取得部は点群データに含まれる複数の測距点のうち注目点および注目点の近傍点で生成される注目面に対する法線を当該注目点における法線ベクトルとして取得する処理を複数の注目点に対して実行し各法線ベクトルに基づいて各注目点の何れかを含む複数の面を取得する検知エリア設定装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検知エリアの設定対象となる基準被測定物を含む領域に照射した測定光に対する反射光に基づいて、前記基準被測定物の表面上の反射点を含む測距点の座標を示す３次元の点群データを取得する点群データ取得部と、
前記点群データ取得部で取得した点群データに基づいて、前記基準被測定物の表面を含む複数の面を取得する面取得部と、
前記面取得部で取得した複数の面を所定の条件下でラベリングするラベリング部と、
前記ラベリング部によりラベリングされた前記複数の面に基づいて、支障物を検知するための前記検知エリアを設定するエリア設定部と、
を備えて構成され、
前記面取得部は、前記点群データに含まれる複数の測距点のうち注目点および前記注目点の近傍点で生成される注目面に対する法線を当該注目点における法線ベクトルとして取得する処理を複数の注目点に対して実行し、各法線ベクトルに基づいて各注目点の何れかを含む複数の面を取得する面取得処理を実行することを特徴とする検知エリア設定装置。

【請求項2】

前記面取得処理は、特定の注目点から所定の探索範囲に存在する他の注目点における法線ベクトルが、前記特定の注目点の法線ベクトルの向きに対して所定の許容範囲の傾きに収まる場合に、当該他の注目点を前記特定の注目点と同一のグループとするクラスタリング処理を含む請求項１記載の検知エリア設定装置。

【請求項3】

前記面取得処理は、各注目点を前記特定の注目点として前記クラスタリング処理を繰返し、後のクラスタリング処理でグループ化される注目点の何れかが先のクラスタリング処理で既にグループ化されている場合に、当該後のクラスタリング処理でグループ化される全ての注目点を当該先のクラスタリング処理と同一のグループに統合する統合処理を含む請求項２記載の検知エリア設定装置。

【請求項4】

前記面取得処理は、前記クラスタリング処理によって生成された複数のグループの其々に対してグループを代表する代表法線ベクトルを求め、其々の代表法線ベクトルが所定の許容範囲に収まるグループを同一のグループに統合する統合処理を含む請求項２または３記載の検知エリア設定装置。

【請求項5】

前記面取得処理は、前記同一グループにグループ化された注目点にフィルタリング処理を実行して当該同一グループから外れ値を除去する請求項２から４の何れかに記載の検知エリア設定装置。

【請求項6】

前記フィルタリング処理は、ＲＡＮＳＡＣ、Ｍ推定または最小メジアン法の何れかを含むロバスト推定を実行する処理である請求項５記載の検知エリア設定装置。

【請求項7】

前記面取得処理は、前記同一グループに含まれる注目点に基づき面を取得する請求項２から６の何れかに記載の検知エリア設定装置。

【請求項8】

前記ラベリング部は、予め設定した基準ベクトルと前記面取得部が取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面と、当該基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする請求項１から７の何れかに記載の検知エリア設定装置。

【請求項9】

前記ラベリング部は、予め設定した基準ベクトルと前記面取得部が取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面を識別し、前記点群データ取得部で取得した点群データに基づいて前記基準面の境界線を取得するとともに前記境界線を通り前記基準面と交差する交差面を生成し、前記基準面と前記基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする請求項１から７の何れかに記載の検知エリア設定装置。

【請求項10】

前記エリア設定部は、前記ラベリング部でラベリングされた前記基準面と前記交差面を基準に、前記基準面と前記測定光の照射源との間に多面体でなる検知エリアを画定する請求項１から９の何れかに記載の検知エリア設定装置。

【請求項11】

請求項１から１０の何れかに記載の検知エリア設定装置と、
前記検知エリア設定装置により設定された検知エリアを含む領域に測定光を走査して、前記検知エリアからの反射光の有無に基づいて支障物の有無を判定する測域センサと、
を備えている支障物検出システム。

【請求項12】

検知エリアの設定対象となる基準被測定物を含む領域に照射した測定光に対する反射光に基づいて、前記基準被測定物の表面上の反射点を含む測距点の座標を示す３次元の点群データを取得する点群データ取得ステップと、
前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記基準被測定物の表面を含む複数の面を取得する面取得ステップと、
前記面取得ステップで取得した複数の面を所定の条件下でラベリングするラベリングステップと、
前記ラベリングステップによりラベリングされた前記複数の面に基づいて、支障物を検知するための前記検知エリアを設定するエリア設定ステップと、
を備えて構成され、
前記面取得ステップは、前記点群データに含まれる複数の測距点のうち注目点および前記注目点の近傍点で生成される注目面に対する法線を当該注目点における法線ベクトルとして取得する処理を複数の注目点に対して実行し、各法線ベクトルに基づいて各注目点の何れかで構成される複数の面を取得することを特徴とする検知エリア設定方法。

【請求項13】

前記面取得ステップは、特定の注目点から所定の探索範囲に存在する他の注目点における法線ベクトルが、前記特定の注目点の法線ベクトルの向きに対して所定の許容範囲の傾きに収まる場合に、当該他の注目点を前記特定の注目点と同一のグループとするクラスタリング処理の実行を含む請求項１２記載の検知エリア設定方法。

【請求項14】

前記面取得ステップは、各注目点を前記特定の注目点として前記クラスタリング処理を繰返し、後のクラスタリング処理でグループ化される注目点の何れかが先のクラスタリング処理で既にグループ化されている場合に、当該後のクラスタリング処理でグループ化される全ての注目点を当該先のクラスタリング処理と同一のグループに統合する統合処理の実行を含む請求項１３記載の検知エリア設定方法。

【請求項15】

前記面取得ステップは、前記クラスタリング処理によって生成された複数のグループの其々に対してグループを代表する代表法線ベクトルを求め、其々の代表法線ベクトルの向きが前記所定の許容範囲に収まるグループを同一のグループに統合する統合処理の実行を含む請求項１３または１４記載の検知エリア設定方法。

【請求項16】

前記面取得ステップは、前記同一グループにグループ化された注目点にフィルタリング処理を実行して当該同一グループから外れ値を除去する請求項１３から１５の何れかに記載の検知エリア設定方法。

【請求項17】

前記フィルタリング処理は、ＲＡＮＳＡＣ、Ｍ推定または最小メジアン法の何れかを含むロバスト推定を実行する処理である請求項１６記載の検知エリア設定方法。

【請求項18】

前記ラベリングステップは、予め設定した基準ベクトルと前記面取得ステップで取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面と、当該基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする請求項１２から１７の何れかに記載の検知エリア設定方法。

【請求項19】

前記ラベリングステップは、予め設定した基準ベクトルと前記面取得ステップで取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面を識別し、前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて前記基準面の境界線を取得するとともに前記境界線を通り前記基準面と交差する交差面を生成し、前記基準面と前記基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする請求項１２から１７の何れかに記載の検知エリア設定方法。

【請求項20】

前記エリア設定ステップは、前記ラベリングステップでラベリングされた前記基準面と前記交差面を基準に、前記基準面と前記測定光の照射源との間に多面体でなる検知エリアを画定する請求項１２から１９の何れかに記載の検知エリア設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検知エリア設定装置、支障物検出システムおよび検知エリア設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、可動式ホームゲート装置の検知装置による、支障物検知の検知エリアを、プラットホームに停車する列車毎に更新し、列車の運行の安全性を向上することを目的とした可動式ホームゲート装置が開示されている。

【0003】

当該可動式ホームゲート装置は、プラットホームの線路端に沿って柵を設け、なおかつ、列車の停止位置で側扉に面する部分を開閉可能な開口部とした可動式ホームゲート装置であって、前記柵の外側とプラットホームに停車する列車との間の領域を検知エリアに含む、前記開口部毎に設けられている検知装置と、該検知装置の制御手段とを含み、該制御手段は、前記検知装置の検知エリアを、プラットホームに停車する列車毎に、若しくは列車の編成を構成する車両毎に、車両側面の位置及び形状に対応して更新する、検知エリアの更新機能を具備することを特徴とする。

【0004】

すなわち、制御手段は、検知装置の照射起点から列車の車両側面の各部位までの距離を測定し、測定した車両側面の各部位までの距離から、列車の車両側面の形状及び位置を特定する。続いて、制御手段は、現在プラットホームに停車している列車に対する、支障物を検知するための検知エリアを、特定した車両側面の形状及び位置に対応するような範囲に決定する。具体的に、制御手段は、側面形状検出範囲に含まれる範囲の、車両側面に沿った形状を有する面が、列車幅方向のプラットホーム側に、車両側面から所定の距離だけ離れた位置に形成されるように検知エリアを決定し、検知装置の支障物を検知するための検知エリアとして更新する。

【0005】

なお、検知装置として、レーザ光を走査しながら対象物に照射してその散乱光や反射光を測定することで、対象物までの距離を計測するライダー（ＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３－２０３１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に開示された検知エリアの更新方法では、予め設定された側面形状検出範囲のうち、検出した車両側面の形状を基準に所定距離だけ離した形状を新たな側面形状検出範囲に更新するため、以下の問題が内在していた。

【0008】

検知エリアの更新のために、制御手段は、検知装置を介して検出した車両側面の形状を基準に所定距離だけ離した形状を求める必要があった。そのために制御手段は、測定した車両側面の各部位までの其々の距離を基準にして、車両側面から一律に所定距離だけ離した形状を算出する非常に煩雑で負荷の大きな演算処理を実行する必要があった。

【0009】

また、側面形状検出範囲を予め設定しておく必要があり、検知装置と検知対象の位置関係に基づいて個々に設定する作業が非常に煩雑で手間を要するものであった。

【0010】

さらに、制御手段が検知装置を介して車両側面の形状を検出する際に、検知装置から照射されたレーザ光が車両の扉に備えた窓ガラスを透過し、他の物体からの反射光が窓ガラスを介して検出されることがあり、制御手段が車両側面の形状を正確に検出できないという問題も内在していた。

【0011】

同様の問題は、可動式ホームゲート装置の検知装置以外に、検知エリアを設定するための基準となる領域が変化する様々な状況で発生する。例えば、立体駐車場のリフターに駐車した車両に対して、検知装置で周辺の支障物を検知して、支障物が存在しない場合に車両を収容設備に移動させるような場合に設定する検知エリアも同様で、車種や駐車位置により検知エリアを更新する必要があり、同様の問題が内在している。

【0012】

本発明の目的は、上述した従来技術に鑑み、検知エリアの設定対象となる基準被測定物が変化する場合でも、正確かつ容易に検知エリアを更新することができる検知エリア設定装置、支障物検出システムおよび検知エリア設定方法を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上述の目的を達成するため、本発明による検知エリア設定装置の第一の特徴構成は、検知エリアの設定対象となる基準被測定物を含む領域に照射した測定光に対する反射光に基づいて、前記基準被測定物の表面上の反射点を含む測距点の座標を示す３次元の点群データを取得する点群データ取得部と、前記点群データ取得部で取得した点群データに基づいて、前記基準被測定物の表面を含む複数の面を取得する面取得部と、前記面取得部で取得した複数の面を所定の条件下でラベリングするラベリング部と、前記ラベリング部によりラベリングされた前記複数の面に基づいて、支障物を検知するための前記検知エリアを設定するエリア設定部と、を備えて構成され、前記面取得部は、前記点群データに含まれる複数の測距点のうち注目点および前記注目点の近傍点で生成される注目面に対する法線を当該注目点における法線ベクトルとして取得する処理を複数の注目点に対して実行し、各法線ベクトルに基づいて各注目点の何れかを含む複数の面を取得する面取得処理を実行する点にある。

【0014】

点群データ取得部によって取得された基準被測定物を含む領域に対する測距点の座標を示す３次元の点群データに基づいて、基準被測定物の表面を含む複数の面が面取得部によって取得される。ラベリング部によってラベリングされた複数の面に基づいてエリア設定部によって支障物を検知するための検知エリアが設定される。

【0015】

つまり、検知エリアを、個々の測距点の距離データではなく、ラベリングされた複数の面に基づいて画定することができるため、検知エリアを設定するための基準となる領域に含まれる基準被測定物の形状や位置が変化する場合でも、正確かつ容易に検知エリアを更新することができる。

【0016】

そして、面取得部では、面取得処理を実行する。面取得処理では、点群データに含まれる複数の測距点のうち注目点および注目点の近傍点の複数点で注目面が生成され、注目面に対する法線が当該注目点における法線ベクトルとして取得される。面取得処理では、複数の注目点に対して同様の処理が繰り返される。これにより、各法線ベクトルに基づいて各注目点の何れかを含む複数の面が容易に取得できるようになる。

【0017】

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記面取得処理は、特定の注目点から所定の探索範囲に存在する他の注目点における法線ベクトルが、前記特定の注目点の法線ベクトルの向きに対して所定の許容範囲の傾きに収まる場合に、当該他の注目点を前記特定の注目点と同一のグループとするクラスタリング処理を含む点にある。

【0018】

クラスタリング処理では、特定の注目点を基準に所定の探索範囲に存在する他の注目点が抽出され、特定の注目点の法線ベクトルに対する他の注目点の法線ベクトルの傾きが所定の許容範囲に収まると、特定の注目点が含まれる面と同一の面を構成する候補点として、当該他の注目点が特定の注目点と同一のグループにグループ化される。探索範囲は基準被測定物に応じて適宜設定される値である。基準被測定物が列車の側面である場合を例示すると、探索範囲は、列車の側面から大きく離れた領域の注目点を排除しつつ、列車の窓領域を挟んだ両側の側面に対応する複数の注目点が、同じグループに属することになるような値に設定される。

【0019】

同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記面取得処理は、各注目点を前記特定の注目点として前記クラスタリング処理を繰返し、後のクラスタリング処理でグループ化される注目点の何れかが先のクラスタリング処理で既にグループ化されている場合に、当該後のクラスタリング処理でグループ化される全ての注目点を当該先のクラスタリング処理と同一のグループに統合する統合処理を含む点にある。

【0020】

各注目点を特定の注目点としてクラスタリング処理が繰り返されると、特定の注目点毎に同一の面に存在する他の注目点を含むクラスタが形成される。各クラスタを構成する注目点の何れかが先に形成された何れかのクラスタに属する場合に、先に形成されたクラスタと同一のクラスタに統合されることにより、同一の面に含まれる候補となる注目点が増加する。換言すると所定の探索範囲に生成された面が所定の探索範囲を越えて拡張されることになる。

【0021】

同第四の特徴構成は、上述した第二または第三の特徴構成に加えて、前記面取得処理は、前記クラスタリング処理によって生成された複数のグループの其々に対してグループを代表する代表法線ベクトルを求め、其々の代表法線ベクトルが所定の許容範囲に収まるグループを同一のグループに統合する統合処理を含む点にある。

【0022】

第二または第三の特徴構成によりグループ化された注目点は、少なくとも特定の注目点を基準に所定の探索範囲に存在する複数の注目点の集合である。探索範囲を大きく設定すると、本来異なる面に属する注目点が同一のグループに属する場合があるため、探索範囲はある程度の大きさに制限する必要がある。しかし、探索範囲を小さく設定すると、本来同一の面に属する注目点が異なるグループに属する場合がある。そこで、本構成では、各グループの代表法線ベクトルが所定の許容範囲に収まる場合に、同一のグループに統合するよう構成する。所定の許容範囲として、例えば代表法線ベクトルの向き、所定の基準面に対する代表法線ベクトルの始点同士の離隔距離などで規定することができる。

【0023】

同第五の特徴構成は、上述した第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記面取得処理は、前記同一グループにグループ化された注目点にフィルタリング処理を実行して当該同一グループから外れ値を除去する点にある。

【0024】

クラスタリング処理で同一グループにグループ化された点群データは、各測距点間の距離及び法線方向の傾きが所定の許容範囲に含まれる注目点の集合であり、各注目点が特定注目点の法線方向あるいは特定注目点の接平面からどの程度離れているかが評価されていない。そこで、フィルタリング処理を実行することにより、同一の面に存在するとは評価できない外れ値が適切に除去されるようになる。

【0025】

同第六の特徴構成は、上述した第五の特徴構成に加えて、前記フィルタリング処理は、ＲＡＮＳＡＣ、Ｍ推定または最小メジアン法の何れかを含むロバスト推定を実行する処理である点にある。

【0026】

このようなフィルタリング処理としてロバスト推定を好適に用いることができる。ロバスト推定とは、与えられた観測値に外れ値が含まれている可能性を評価し、その影響を抑えることを目的とする統計処理方法であり、具体的にＲＡＮＳＡＣ、Ｍ推定または最小メジアン法の何れかを好適に用いることができる。

【0027】

同第七の特徴構成は、上述した第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記面取得処理は、前記同一グループに含まれる注目点に基づき面を取得する点にある。

【0028】

同第八の特徴構成は、上述した第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記ラベリング部は、予め設定した基準ベクトルと前記面取得部が取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面と、当該基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする点にある。

【0029】

ラベリング部では、予め設定した基準ベクトルに対して、法線ベクトルが所定の関係を有する面、具体的に基準被測定物の表面に対応する基準面と、当該基準面に交差する交差面とを識別して、検知エリアを画定する２面として其々ラベリングする。

【0030】

同第九の特徴構成は、上述した第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記ラベリング部は、予め設定した基準ベクトルと前記面取得部が取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面を識別し、前記点群データ取得部で取得した点群データに基づいて前記基準面の境界線を取得するとともに前記境界線を通り前記基準面と交差する交差面を生成し、前記基準面と前記基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする点にある。

【0031】

ラベリング部では、予め設定した基準ベクトルに対して、法線ベクトルが所定の関係を有する面、具体的に基準被測定物の表面に対応する基準面を識別する。さらに、当該基準面を含む点群データに基づいて当該基準面の境界線を取得し、境界線を通り基準面と交差する交差面を生成し、基準面と基準面に交差する交差面とを検知エリアを画定する２面として其々識別可能にラベリングする。

【0032】

同第十の特徴構成は、上述した第一から第九の何れかの特徴構成に加えて、前記エリア設定部は、前記ラベリング部でラベリングされた前記基準面と前記交差面を基準に、前記基準面と前記測定光の照射源との間に多面体でなる検知エリアを画定する点にある。

【0033】

ラベリングされた基準面と交差面を基準にして、測定光の照射源側に検知エリアとなる多面体が画定される。

【0034】

本発明による支障物検出システムの第一の特徴構成は、上述した第一から第十の何れかの特徴構成を備えた検知エリア設定装置と、前記検知エリア設定装置により設定された検知エリアを含む領域に測定光を走査して、前記検知エリアからの反射光の有無に基づいて支障物の有無を判定する測域センサと、を備えている点にある。

【0035】

検知エリア設定装置により画定された検知エリアに支障物が存在するか否かが測域センサにより判定される。

【0036】

本発明による検知エリア設定方法の第一の特徴構成は、検知エリアの設定対象となる基準被測定物を含む領域に照射した測定光に対する反射光に基づいて、前記基準被測定物の表面上の反射点を含む測距点の座標を示す３次元の点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記基準被測定物の表面を含む複数の面を取得する面取得ステップと、前記面取得ステップで取得した複数の面を所定の条件下でラベリングするラベリングステップと、前記ラベリングステップによりラベリングされた前記複数の面に基づいて、支障物を検知するための前記検知エリアを設定するエリア設定ステップと、を備えて構成され、前記面取得ステップは、前記点群データに含まれる複数の測距点のうち注目点および前記注目点の近傍点で生成される注目面に対する法線を当該注目点における法線ベクトルとして取得する処理を複数の注目点に対して実行し、各法線ベクトルに基づいて各注目点の何れかで構成される複数の面を取得する点にある。

【0037】

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記面取得ステップは、特定の注目点から所定の探索範囲に存在する他の注目点における法線ベクトルが、前記特定の注目点の法線ベクトルの向きに対して所定の許容範囲の傾きに収まる場合に、当該他の注目点を前記特定の注目点と同一のグループとするクラスタリング処理の実行を含む点にある。

【0038】

同第三の特徴構成は、上述した第二の特徴構成に加えて、前記面取得ステップは、各注目点を前記特定の注目点として前記クラスタリング処理を繰返し、後のクラスタリング処理でグループ化される注目点の何れかが先のクラスタリング処理で既にグループ化されている場合に、当該後のクラスタリング処理でグループ化される全ての注目点を当該先のクラスタリング処理と同一のグループに統合する統合処理の実行を含む点にある。

【0039】

同第四の特徴構成は、上述した第二または第三の特徴構成に加えて、前記面取得ステップは、前記クラスタリング処理によって生成された複数のグループの其々に対してグループを代表する代表法線ベクトルを求め、其々の代表法線ベクトルの向きが前記所定の許容範囲に収まるグループを同一のグループに統合する統合処理の実行を含む点にある。

【0040】

同第五の特徴構成は、上述した第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記面取得ステップは、前記クラスタリング処理で同一グループにグループ化された注目点にフィルタリング処理を実行して当該同一グループから外れ値を除去する点にある。

【0041】

同第六の特徴構成は、上述した第五の特徴構成に加えて、前記フィルタリング処理は、ＲＡＮＳＡＣ、Ｍ推定または最小メジアン法の何れかを含むロバスト推定を実行する処理である点にある。

【0042】

同第七の特徴構成は、上述した第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記ラベリングステップは、予め設定した基準ベクトルと前記面取得ステップで取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面と、当該基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする点にある。

【0043】

同第八の特徴構成は、上述した第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記ラベリングステップは、予め設定した基準ベクトルと前記面取得ステップで取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、前記複数の面から前記基準被測定物の表面に対応する基準面を識別し、前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて前記基準面の境界線を取得するとともに前記境界線を通り前記基準面と交差する交差面を生成し、前記基準面と前記基準面に交差する交差面とを識別してラベリングする点にある

【0044】

同第九の特徴構成は、上述した第一から第八の何れかの特徴構成に加えて、前記エリア設定ステップは、前記ラベリングステップでラベリングされた前記基準面と前記交差面を基準に、前記基準面と前記測定光の照射源との間に多面体でなる検知エリアを画定する点にある。

【発明の効果】

【0045】

以上説明した通り、本発明によれば、検知エリアの設定対象となる基準被測定物が変化する場合でも、正確かつ容易に検知エリアを更新することができる検知エリア設定装置、支障物検出システムおよび検知エリア設定方法を提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】（ａ）は列車とプラットホームの安全柵との間に区画された支障物の検知エリアの側面視の説明図であり、（ｂ）は同検知エリアの平面視の説明図であり、（ｃ）は同検知エリアを俯瞰した説明図である。

【図2】（ａ）は支障物検出システムの機能ブロックの説明図であり、（ｂ）はライダーの説明図である。

【図3】（ａ）は検知エリア設定装置（設定部）の説明図であり、（ｂ）は検知エリア設定処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】面取得処理の手順を示すフローチャートである。

【図5】ラベリング処理の手順を示すフローチャートである。

【図6】検知エリア設定処理の手順を示すフローチャートである。

【図7】支障物検知処理の手順を示すフローチャートである。

【図8】（ａ），（ｂ），（ｃ）は面取得処理の説明図である。

【図9】検知エリア設定処理の第１ステップの説明図である。

【図10】検知エリア設定処理の第２ステップの説明図である。

【図11】検知エリア設定処理の第３ステップの説明図である。

【図12】面取得処理、ラベリング処理および汎用検知エリア設定処理の手順を示すフローチャートである。

【図13】（ａ），（ｂ）は汎用検知エリア設定のための面取得処理の説明図である。

【図14】プラットホーム端部（エッジ）認識処理の説明図である。

【図15】（ａ），（ｂ），（ｃ）は汎用検知エリア設定処理の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

以下、本発明による検知エリア設定装置、支障物検出システムおよび検知エリア設定方法の一例を説明する。

【0048】

［列車のプラットホームに設定される検知エリア］
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、鉄道の駅舎に設置されたプラットホームＰの線路側の縁部に、利用者が列車に接触する事故などを回避するための安全柵ＳＦが設置されている。安全柵ＳＦは、車両１の扉２に対応する位置にゲートが設けられた柵本体ＳＢと、ゲートを開閉する扉ＤＲで構成されている。各図に示されたＸ，Ｙ，Ｚ座標系は、何れかのライダー１０の設置位置を原点とした３次元座標系を示している。図１（ａ）は、Ｙ軸方向に沿って眺めた車両１とプラットホームＰと安全柵ＳＦとの位置関係を示している。図１（ｂ）は、Ｚ軸方向に沿う上方から眺めた車両１とプラットホームＰと安全柵ＳＦとの位置関係を示している。

【0049】

柵本体ＳＢのうち扉ＤＲの上方に車両１の扉２の周囲空間を俯瞰するように２次元走査可能なライダー（ＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）１０が設置されている。

【0050】

図２（ｂ）に示すように、ライダー１０は、ＴＯＦ方式が採用され、光学窓Ｗを備えた円筒状のケーシング１１と、ケーシング１１に収容され、半導体レーザからなるレーザ光源及び受光素子を備えた投受光部１３と、走査光学系１４と、それらを制御する信号処理回路１２と、を備えている。

【0051】

走査光学系１４は、偏向ミラーＭを備える。また、走査光学系１４は、図２（ｂ）の紙面に垂直な第１軸心Ｐ１を中心として偏向ミラーＭを揺動させる第１偏向機構１４Ａを備える。第１偏向機構１４Ａは、電磁的な揺動機構を備える。さらに、走査光学系１４は、図２（ｂ）の紙面に平行な第２軸心Ｐ２を中心として第２偏向機構１４Ｂを回転駆動させるモータを備える。

【0052】

走査光学系１４は、レーザ光源から出射されたパルス状の測定光を第２偏向機構１４Ｂを介して所定範囲で水平方向ｈｄに繰返し走査しながら、水平方向の走査線ｈｄを、第１偏向機構１４Ａを介して垂直方向ｖｄに繰返し走査する。信号処理回路は、測定光の出射タイミングから反射光の検出タイミングまでの時間差に基づいて測定光の反射点までの距離および方向を算出する。すなわち、ライダー１０は、車両１の扉２の周囲空間に存在する物体からの反射光に基づいて支障物の有無を検知する。

【0053】

本発明では、プラットホームＰや車両１の表面からの反射光に基づいて、プラットホームＰや車両１を支障物であると誤判定しないように、測定光が走査される空間に支障物の検知エリアＤＡが設定される。そして、後で図７のフローチャートを用いて詳述する支障物検出システムにおける支障物検出処理では、当該検知エリアＤＡの内部に存在する物体からの反射光のみに基づいて、当該物体を支障物であると検出する。これにより、車両１の乗降客３や乗降客３の所持する荷物などが支障物として検出されることになる。支障物が検知されない場合に、車両１の扉２の閉止やゲートの扉ＤＲの閉止が安全に行われる。

【0054】

検知エリアＤＡは、プラットホームＰの床面から所定高さΔＨ、車両１の進行方向に沿う側面であって、プラットホームＰに近接する側面から所定幅ΔＤだけ離隔したオフセット面を基準に、プラットホームＰの内側に設定された所定の奥行Ｄで、ライダー１０の位置を基準に車両１の上記した側面に沿って左右方向に設定された所定の横幅Ｗとなる略直方体形状に区画された領域である。検知エリアＤＡは、プラットホームＰに対向する車両の側面の位置が車両１の型式などにより異なるため、車両１がプラットホームＰに入線する度に設定される個別検知エリアとなる。

【0055】

［支障物検出システムの構成］
図２（ａ）に示すように、支障物検出システム１００は、支障物の有無を判定する検出エリアを設定する検知エリア設定部２０と、検知エリア設定部２０により設定された検知エリアに測定光を走査して、検知エリアからの反射光の有無に基づいて支障物の有無を判定する測域センサと、検知エリア設定部２０と測域センサの動作タイミングを制御するシステム制御部５０と、を備えている。

【0056】

レーザ光源、受光素子、走査光学系、信号処理回路１２を備えたライダー１０と、検知エリア情報記憶部３０と、支障物検出部４０によって測域センサが構成され、検知エリア設定部２０によって本発明の検知エリア設定装置が構成される。検知エリア情報記憶部３０は、検知エリアを記憶・管理する。支障物検出部４０は、検出エリア内の支障物の有無を判定し、支障物の有無情報を出力する。

【0057】

信号処理回路１２は、レーザ光源、受光素子、走査光学系を制御するＰＬＣ（programmable logic controller）や、受光素子で検出された反射光に対する測距演算などを実行する専用のＤＳＰ（digital signal processor）などを備えて構成されている。本実施形態では、信号処理回路１２として、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が用いられる。

【0058】

検知エリア情報記憶部３０は半導体メモリで構成され、検知エリア設定部２０および支障物検出部４０は其々マイクロコンピュータおよびマイクロコンピュータで実行されるアプリケーションプログラムが格納された半導体メモリと、入出力回路、および通信回路などを備えて構成されている。

【0059】

システム制御部５０は、安全柵ＳＦの扉ＤＲの開閉制御処理、車両１の停止検出処理、車両の扉２の開閉状態の検出処理、車両１の発車の可否判断処理を行なう運行管理用のアプリケーションプログラムがインストールされた汎用のコンピュータで構成されている。

【0060】

図７に示すように、システム制御部５０は、プラットホームＰに車両１が入線していないときには、車両１の型式などに依存しない汎用検知エリアを設定して（ＳＤ１）、支障物検出部４０を介して汎用検知エリア内に支障物が存在するか否かを検知し、支障物が存在すると判定すると（ＳＤ２，有）、支障物検知信号（支障物有）を警報システム等の外部システムに出力し（ＳＤ３）、支障物を検出しないときには（ＳＤ２，無）、支障物検知信号（支障物有）を出力することなく、ステップＳＤ４の車両１の入線検知に進む。

【0061】

汎用検知エリアとは、プラットホームＰに対向する車両１の側面がライダー１０から最も近くなる型式の車両を基準に設定した最小の検知エリアである。この汎用検知エリアは、システム設置時等に初期設定として定義される。また、汎用検知エリアは、後に詳述する個別検知エリアのうちの最小となる検知エリアまたはそれより小さな検知エリアが望ましい。

【0062】

システム制御部５０は、プラットホームＰに車両１が入線して停止したことを入線検出センサからの入力に基づいて検出するまでは、支障物検出処理（ＳＤ２）を繰り返し（ＳＤ４，Ｎ）、車両１がプラットホームＰに入線して停止したことを検出すると（ＳＤ４，Ｙ）、車両１の扉２が開放される前の閉止状態で検知エリア設定部２０を起動して、当該車両１に対する検知エリアを設定するよう検知エリア設定部２０に要求する（ＳＤ５）。入線検出センサとしては、撮像装置やライダーなどを用いることができ、支障物検出システム１００にその機能を組み込むこともできる。なお、検知エリアは、安全柵ＳＦに設けた扉ＤＲごとに設定される。これは、扉ＤＲと車両１の扉２との間を通過する乗降客を検出するためである。

【0063】

システム制御部５０は、検知エリア設定部２０から検知エリアの設定が完了した旨の信号を受信すると（ＳＤ６，Ｙ）、ゲートの扉ＤＲを開放するとともに、車両１の扉２を開放して、当該車両１に対応する検知エリアに基づく支障物検出部４０の検知出力を介して検知エリア内の乗降客の動きを監視する（ＳＤ７）。

【0064】

システム制御部５０は、支障物検出部４０を介して、支障物の検知情報を取得する。システム制御部５０は、支障物有の判定をすると（ＳＤ８，有）、支障物検知信号（障害物有）を外部システム等に出力する（ＳＤ１１）。一方、システム制御部５０は、支障物無と判定すると（ＳＤ８，無）、支障物検知信号（支障物有）を出力することなく、ステップＳＤ７に戻って乗降客の監視を繰り返す処理を車両１の停車許容時間だけ継続する。

【0065】

システム制御部５０は、車両１の発車時刻になると、発車可否の判断を行なう（ＳＤ９）。発車可否の判断は、発車可否の判断は、車両１の扉２が閉止されたこと、支障物検出処理で検知エリア内に乗降客や荷物が検出されていないことなど、車両１の発車による重大事故の発生の虞がないことが判断基準になる。

【0066】

扉２に乗客の身体やカバンなどが挟まれたり、検知エリア内に乗降客などが検出されていたりするような場合には、システム制御部５０は、車両１の扉２を再度開放する。或いは、システム制御部５０は、ゲートの扉ＤＲの開放を維持した状態で発車を禁止するよう車両を制御し、ステップＳＤ７以降の処理を繰り返す。

【0067】

検知エリア内に乗降客や荷物などが検出されない場合には、システム制御部５０は、ゲートの扉ＤＲを閉止して、車両１の発車を許可する（ＳＤ９，ＯＫ）。そして、システム制御部５０は、検知エリアを汎用検知エリアに切り替える（ＳＤ１０）。以降、システム制御部５０は、ステップＳＤ２以降の処理を繰り返す。

【0068】

なお、本実施形態では、システム制御部５０が車両１の走行、扉２の開閉を自動制御する例を説明した。しかしながら、車両１の走行および扉２の開閉が車両１の乗務員により制御される態様では、システム制御部５０は、車両１の停止や扉２の開閉状態を専用のセンサで検出すればよく、車両１に対して発車の禁止信号または許可信号を出力するように構成すればよい。

【0069】

［検知エリア設定装置の構成］
図３（ａ），（ｂ）に示すように、検知エリア設定装置、すなわち検知エリア設定部２０は、点群データ取得部２１、面取得部２２、ラベリング部２３、エリア設定部２４の各機能ブロックを備えている。これらの機能ブロックは、上述したアプリケーションプログラムがマイクロコンピュータで実行されることにより具現化される。

【0070】

検知エリア設定部２０は、システム制御部５０からの検知エリア設定要求に基づいて、各ゲートの扉ＤＲ近傍に設置したライダー１０ごとに検知エリアを設定する。検知エリア設定部２０は、設定した各検知エリアを予めライダー１０に設定されたＩＤに関連付けて検知エリア情報記憶部３０に格納する。その後、検知エリア設定部２０は、システム制御部５０に検知エリアの設定が終了したことを示す信号を出力する。これにより、支障物検出部４０は、ライダー１０毎に個別の検知エリアを特定することができる。以下では、一つのライダー１０に対する検知エリアの設定処理について説明するが、同様の設定処理がライダー１０毎に行われることは言うまでもない。

【0071】

点群データ取得部２１は、ライダー１０を起動して、検知エリアの設定対象となる基準被測定物を含む領域に照射した測定光に対する反射光に基づいて、基準被測定物の表面上の反射点を含む測距点の距離と方向を含む距離画像データを取得する。そして、点群データ取得部２１は、距離画像データに基づいて測距点の３次元座標である３次元の点群データを演算処理により取得する点群データ取得ステップを実行する（図３（ｂ），Ｓ１）。

【0072】

本実施形態では、検知エリアは、駅舎のプラットホームＰに設けた安全柵ＳＦと、プラットホームＰに停車した車両１との間に画定されるエリアである。また、「検知エリアの設定対象となる基準被測定物」とは、車両１およびプラットホームＰをいい、「設定対象となる基準被測定物を含む領域」とは、車両１およびプラットホームＰを含み、支障物となる乗降客３や荷物などが存在しない領域をいう。なお、点群データ取得ステップでは、当該領域に支障物が存在していてもわずかであれば許容される。

【0073】

図８（ａ）には、このときに得られた点群データの例がドット表示されている。理解を容易にするために、図８（ａ）には、車両１の側面、プラットホームＰの床面に相当する領域に二点鎖線の補助線が付されている。

【0074】

ライダー１０による測定光の走査範囲は、少なくとも設定対象となる検知エリアよりも広い範囲に設定されている。

【0075】

面取得部２２は、点群データ取得部２１で取得した点群データに基づいて、基準被測定物の表面を含む複数の面、具体的に車両１の側面、プラットホームＰの床面を取得する面取得ステップを実行する（図３（ｂ），Ｓ２）。

【0076】

ラベリング部２３は、面取得部２２で取得した複数の面を所定の条件下でラベリングするラベリングステップを実行する（図３（ｂ），Ｓ３）。

【0077】

エリア設定部２４は、ラベリング部２３でラベリングされた複数の面に基づいて、支障物を検知するための検知エリアを設定するエリア設定ステップを実行する（図３（ｂ），Ｓ４）。

【0078】

以下に各ステップについて詳述する。
ライダー１０は、検知エリアの設定対象となる基準被測定物を含む領域に対して、水平方向および垂直方向の単位走査が終了する度に、信号処理回路１２を介して反射点までの方向および距離データを点群データ取得部２１に出力する。点群データ取得部２１は、これらの情報を信号処理回路１２から受信すると、各反射点のＸ，Ｙ，Ｚの３次元座標空間上の座標に変換した点群データを、タイムスタンプとともに内部の記憶部に記憶する。なお、３次元座標空間は、各ライダー１０の設置位置を原点とする相対座標系であってもよいし、各ライダー１０の設置位置に左右されない絶対座標系であってもよい。また、点群データは、Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元座標に限るものではなく、極座標を採用することも可能である。

【0079】

図４には、面取得部２２で実行される処理が示されている。面取得部２２は、点群データに含まれる複数の測距点から注目点および注目点の近傍点を抽出し、これらの抽出点に主成分分析（ＰＣＡ；principal component analysis）を適用して注目面を生成し（ＳＡ１）、注目面に対する法線ベクトルを注目点における法線ベクトルとして取得する処理（ＳＡ２）を全ての点群データに対して実行する（ＳＡ３）。

【0080】

注目点とは、全ての点群データから法線ベクトルを求めるために予め所定のルールに基づいて選択した点群データをいい、例えば、間引き率をルールに設定することができる。間引き率が５０％に設定されている場合には、水平方向および垂直方向の単位走査で得られた全ての点群データから水平方向および垂直方向に一つ置きに抽出した点群データの集合の其々が注目点となる。なお、間引き率は、演算負荷を考慮したうえで、全ての点群データの数に基づいて適宜設定される値である。或いは、全ての点群データの中から、予め距離が所定範囲に分布する点群データの其々を注目点としてもよい。このような距離と間引き率の双方を組み合わせてルールを規定してもよい。

【0081】

面取得部２２は、注目点を中心とした近傍点として、半径が数ｍｍ程度の範囲に存在する測距点をｋｄ－ツリー法を用いて探索する。面取得部２２は、探索した点群データの重心を算出した後に、点群データの主成分分析を行う。面取得部２２は、主成分分析で得た第３主成分ベクトルを法線ベクトル（大きさが１の基底ベクトル）とし、かつ先に求めた点群データの重心を通る平面を算出する。図８（ｂ）には、図８（ａ）に対応する点群データに対して得られた法線ベクトルが示されている。なお、図８（ｂ），（ｃ）に示す点群データは、図８（ａ）とは異なるアングルから視たデータである。

【0082】

注目点および近傍点から面を求める方法としては、上記の主成分分析法以外に、３次元ハフ変換法、最小二乗法、最小メジアン法などが採用できる。例えば、最小二乗法では、各点群データの重心を通り、各点群データの二乗距離が最小となる平面が算出される。

【0083】

次に、面取得部２２は、クラスタリング処理を実行する。このクラスタリング処理には、以下のステップＳＡ４～ＳＡ１０が含まれる。
クラスタリング処理では、まず、複数の注目点のうちから特定の注目点を抽出するとともに、抽出した特定の注目点から所定の探索範囲に存在する他の注目点を抽出する（ＳＡ４）。そして、特定の注目点と他の注目点の法線ベクトルとを対比し（ＳＡ５）、他の注目点における法線ベクトルが、特定の注目点の法線ベクトルの向きに対して所定の許容範囲の傾きに収まる場合に（ＳＡ６）、当該他の注目点を特定の注目点と同一のグループにするクラスタリング処理を実行する（ＳＡ７）。特定の注目点が含まれる面と同一の面を構成する候補点として、当該他の注目点が特定の注目点と同一のループにグループ化されることになる。本実施形態では、所定の許容範囲の傾きが１°に設定されている。所定の許容範囲の傾きは、対象物などに応じて適宜設定可能な値である。なお、グループ化に際しては、注目点と、注目点の法線ベクトルを算出するために用いた注目点の近傍点である測距点を含めてグループ化してもよいし、注目点のみであってもよい。後者の場合には、注目点の属性値として法線ベクトルを含めればよい。

【0084】

面取得部２２は、各注目点を特定の注目点としてクラスタリング処理を繰返す（ＳＡ４～ＳＡ１０）。後のクラスタリング処理でグループ化される注目点の何れかが先のクラスタリング処理で既にグループ化されている場合に（ＳＡ８，Ｙ）、面取得部２２は、当該後のクラスタリング処理でグループ化される全ての注目点を当該先のクラスタリング処理と同一のグループに統合する統合処理を実行する（ＳＡ９）。

【0085】

本実施形態では、特定の注目点を中心とする半径２ｍ程度の空間を所定の探索範囲に設定している。例えば、車両１の扉２の窓枠の上下などは測距点が少なく法線の推定精度が低いため、窓付近を挟んで車両１の左右の側面が別の面としてクラスタリングされる虞がある。そのような場合でも、半径２ｍ程度の空間を探索範囲に設定することで、窓付近を挟んで車両１の左右の側面が同一の面にクラスタリングされる。所定の探索範囲の値も対象物などに応じて適宜設定可能な値である。

【0086】

さらに、面取得部２２は、ステップＳＡ９で統合処理を実行した後に、第二の統合処理を実行する（ＳＡ１０´）。面取得処理は、ステップＳＡ４～ＳＡ１０のクラスタリング処理によって生成された複数のグループの其々に対してグループを代表する代表法線ベクトルを求め、其々の代表法線ベクトルが所定の許容範囲に収まるグループを同一のグループに統合する。

【0087】

ステップＳＡ４～ＳＡ１０のクラスタリング処理によりグループ化された注目点は、少なくとも特定の注目点を基準に所定の探索範囲に存在する複数の注目点の集合となる。探索範囲を大きな値に設定すると、本来異なるグループに属する注目点が同一のグループに属することになるため、探索範囲はある程度の大きさ、例えば上述したような半径２ｍ程度の空間に制限する必要がある。探索範囲をこれ以上に小さな値に設定すると、本来は同一のグループに属するべき注目点が異なるグループに属する場合が生じる。このような場合でも、各グループの代表法線ベクトルが所定の許容範囲に収まることを条件に同一のグループに統合することができるようになる。

【0088】

同一グループに属する注目点の法線ベクトルの向きの中央値または平均値となるベクトルを代表法線ベクトルとすることができる。同一グループに属する複数の注目点から近似平面を生成し、その平面に垂直な基底ベクトルを代表法線ベクトルとしてもよい。

【0089】

所定の許容範囲として、例えば代表法線ベクトルの向きが所定の許容範囲に入ること、及び、同一グループに属する複数の注目点から生成される近似平面と、他の同一グループに属する複数の注目点から生成される近似平面との距離が所定範囲に入ることの双方の条件で規定することができる。

【0090】

ステップＳＡ１０´の第二の統合処理は選択的処理であり、探索範囲が適切な値に設定されていれば、第二の統合処理は必須ではない。また、上述のステップＳＡ８,ＳＡ９の統合処理も選択的であり、ステップＳＡ８,ＳＡ９の統合処理を実行しない場合には、第二の統合処理を実行することで同一面に属するグループが効果的に統合される。

【0091】

ステップＳＡ８,ＳＡ９で探索範囲を大きくし、或いはステップＳＡ１０´で面間の距離の許容範囲を大きくすると、法線ベクトルが所定の許容範囲の傾きに収まっていることとの条件を満たせば、同一のグループに含まれる注目点で構成されるべき面とは距離が離れた注目点が、同一のグループに統合されるという不都合が生じる。このような事象が起こると、例えば、窓ガラスを透過して車両の内壁で反射した反射光に基づく測距点が同一のグループに含まれる虞がある。

【0092】

そこで、面取得部２２は、クラスタリング処理で同一グループにグループ化された点群データにフィルタリング処理を実行することにより、当該同一グループから外れ値を除去する（ＳＡ１１）。この処理により、窓ガラスを透過して車両の内壁で反射した反射光に基づく測距点などが適切に除去される。ここで、外れ値とは、得られた観測値の中で、真の値の推定値からの残差が異常に大きい値をいう。

【0093】

フィルタリング処理として、ＲＡＮＳＡＣが好適に用いられる。本実施形態では、同一のグループに含まれる注目点からランダムに３点を選び、その３点で作成した平面とその他の各点との距離を求める。求めた距離が所定の閾値（０．１ｍ）以下となる点が一定数（全体の１／４）以上あれば、閾値を逸脱した外れ値を除いた注目点を候補として残す。面取得部２２は、この処理を所定回数実行し、閾値以下となった注目点が最も多いものを採用して、当該クラスタの平面の方程式を求める。なお、上述した平面を作成するために選ぶ点群の数、閾値などは、特に限定するものではなく、適宜設定可能な値である。

【0094】

外れ値を除去するフィルタリング処理としては、ＲＡＮＳＡＣ以外に、Ｍ推定または最小メジアン法を採用することができ、これらを含むロバスト推定を実行する処理を採用することが好ましい。図８（ｃ）には、プラットホームＰの床面を示すクラスタから除去された外れ値が、破線で示す円内に示されている。

【0095】

次に、各グループにフィルタリング処理を施した後に、測距点の数の多い順に所定数の面を抽出する（ＳＡ１２）。本実施形態では、数の多い順に２面を抽出することで車両１の側面、プラットホームＰの床面が取得される。

【0096】

図５には、ラベリング部２３で実行される処理が示されている。ラベリング部２３は、予め設定した基準ベクトルと面取得部２２が取得した複数の面の法線ベクトルとに基づいて、複数の面から基準被測定物の表面に対応する基準面と、当該基準面に交差する交差面とを識別可能にラベリングする。

【0097】

本実施形態では、基準ベクトルとして、鉛直方向の基底ベクトルが設定されている。ステップＳＡ２で抽出された２面のうち、１つの面、すなわち基準ベクトルに対して法線ベクトルが直交した面を車両１の側面（車両１の進行方向に沿う側面であって、プラットホームＰに近接する側面）に沿う基準面を、第１面として特定される（ＳＢ１）。もう１つの面、すなわち基準ベクトルに対して法線ベクトルが平行な面を、プラットホームＰの床面に沿う第２面として特定される（ＳＢ２）。図９には、基準ベクトルＶＢ、第１面の法線ベクトルＶＴ、第２面の法線ベクトルＶＰ、第１面Ｃ１、第２面Ｃ２が其々示されている。

【0098】

なお、ラベリング部２３は、基準ベクトルに対する法線ベクトルの傾斜角が９０°±Δθ１の範囲に入る場合に直交と判定し、基準ベクトルに対する法線ベクトルの傾斜角が０°±Δθ２に入る場合に平行と判定する。Δθ１，θ２の値は、特に限定されないが、本実施形態ではΔθ１＝２０°、Δθ２＝１０°に設定されている。

【0099】

図６には、エリア設定部２４で実行される処理が示されている。エリア設定部２４は、ラベリング部２３でラベリングされた基準面（第１面）と基準面（第１面）に交差する交差面（第２面）を基準に、測定光の照射源側（ライダー１０側）に多面体でなる検知エリアを画定する。図９～図１１を参照して説明を続ける。

【0100】

先ず、エリア設定部２４は、第１面Ｃ１と第２面Ｃ２において、既に算出されている法線ベクトルＶＴ，ＶＰの方向を特定する（ＳＣ１）。エリア設定部２４は、両ベクトルＶＴ，ＶＰのベクトル積（外積）ＶＴ×ＶＰを求めることにより、第１面Ｃ１と第２面Ｃ２の交線ベクトルを算出して交線Ｌｉを求める（ＳＣ２）。

【0101】

次に、エリア設定部２４は、ライダー１０から最短距離となる交線Ｌｉ上の中心点ＣＰを基準に、交線Ｌｉに沿う左右方向に検知エリアの幅方向の境界となる幅Ｗを設定する（ＳＣ３）。

【0102】

次に、エリア設定部２４は、交線から第２面に沿って検知エリアの奥行方向の境界となる奥行Ｄを設定し（ＳＣ４）、第２面から高さ方向の境界となる高さＨを設定する（ＳＣ５）。その結果、図１０に示すように、第１面Ｃ１の面上で幅Ｗ、高さＨの矩形面Ｓ１が形成され、第２面Ｃ２の面上で幅Ｗ、奥行きＤの矩形面Ｓ２が形成される。

【0103】

続いて、エリア設定部２４は、矩形面Ｓ１，Ｓ２に対向する補助面Ｓ３，Ｓ４、矩形面Ｓ１，Ｓ２に直交する補助面Ｓ５，Ｓ６の４枚の補助面を生成する（ＳＣ６）。

【0104】

このようにして取得される基準検知エリアＢＡに対して、図１１に示すように、エリア設定部２４は、車両１の側面に対応する矩形面Ｓ１を奥行き方向にオフセット量ΔＤだけシフトさせる。また、プラットホームＰの床面に対応する矩形面Ｓ２を上方にオフセット量ΔＨだけシフトする。エリア設定部２４は、このようにして得られる直方体領域を最終の検知エリアＤＡとして画定する（ＳＣ７）。エリア設定部２４は、当該検知エリアＤＡを示す各頂点の座標を検知エリア情報記憶部３０に格納する（ＳＣ８）。

【0105】

このように、プラットホームＰに入線した車両１の其々に対して検知エリアＤＡを設定することにより、車幅が異なる様々な車両１に対応して極力死角の少ない検知エリアＤＡを設定することができるようになる。なお、上述したオフセット値ΔＤ，ΔＨは車両の側壁やプラットホームＰの床面を支障物と誤検出することがないように設定される値であって、適宜設定される値である。オフセット値ΔＤ，ΔＨが大きく設定された場合、死角が大きくなり、オフセット値ΔＤ，ΔＨが小さく設定された場合、支障物と誤検出する確率が高くなる。

【0106】

上述した実施形態では、検知エリア設定部２０は、車両１がプラットホームＰに入線する度に基準検知エリアＢＡを画定し、さらにオフセット値ΔＤ，ΔＨに基づいて最終の検知エリアＤＡを画定した。しかしながら、車両１が最初に入線した際にのみ基準検知エリアＢＡを画定し、その後の車両１の入線に際しては、基準検知エリアＢＡのデータを利用することにより、検知エリアが設定されてもよい。具体的には、プラットホームＰの床面に対応する矩形面Ｓ２、補助面Ｓ３～Ｓ６の其々を初回に取得した基準検知エリアＢＡのデータに基づき、車両１の側面に対応する第１面のみを上述した面取得部２２で取得して、新たな矩形面Ｓ１を生成する。

【0107】

上述した実施形態では、面取得部２２が測距点（注目点）の数の多い順に２面、つまり車両１の側面とプラットホームＰの床面に対応する面を抽出する例を説明したが、測定可能であれば、安全柵ＳＦに対応する面をも抽出してもよい。この場合、エリア設定部２４が補助面Ｓ３を生成する必要はなく、安全柵ＳＦに対応する面に車両１側へのオフセットを設定する。また、検知エリアＤＡの形状は直方体に限るものではなく、六面体、さらには多面体で構成することも可能である。

【0108】

支障物検出部４０は、車両１の扉２が開放された後に、ライダー１０の信号処理回路１２から出力される測距点に対するデータが、検知エリアＤＡ内のデータであるか否かを判定し、検知エリアＤＡ内のデータである場合に、支障物が存在すると判定する。

【0109】

図２に示した例では、検知エリア設定部２０，検知エリア情報記憶部３０，支障物検出部４０，信号処理回路１２のそれぞれが、ライダー１０とは別体で構成され、通信線で接続されたような態様であった。しかしながら、ライダー１０の筐体内に信号処理回路１２、検知エリア設定部２０，検知エリア情報記憶部３０，支障物検出部４０の其々を一体に組み付けてもよいし、信号処理回路１２のみをライダー１０の筐体内に組み付けてもよい。或いは、信号処理回路１２，検知エリア情報記憶部３０，支障物検出部４０をライダー１０の筐体内に組み付けて、検知エリア設定部２０を別体で構成してもよい。

【0110】

上述した実施形態では、プラットホームＰに車両１が入線していないときに、システム制御部５０が、最小の検知エリアとして車両１の型式などに依存しない汎用検知エリアを設定する例を説明したが、当該汎用検知エリアは、システム設置時などに初期設定として適切な範囲を個別に定義する必要があり、そのための準備作業などの別途の作業が必要になる。

【0111】

そこで、プラットホームＰに車両１が入線していないときに、システム制御部５０が、検知エリア設定部２０に汎用検知エリアを設定するように要求し、検知エリア設定部２０により汎用検知エリアが自動生成されるように構成することで、煩雑な事前作業を不要にすることができる。以下に、検知エリア設定部２０による汎用検知エリアの設定処理について、上述した検知エリア設定処理と異なる点につき詳述する。

【0112】

この例では、「検知エリアの設定対象となる基準被測定物」とは、プラットホームＰをいい、「設定対象となる基準被測定物を含む領域」とは、プラットホームＰを含み、支障物となる乗降客３や荷物などが存在しない領域をいい、車両１の軌道面などが含まれる。

【0113】

システム制御部５０は、プラットホームＰに車両１が入線していないときに、システム制御部５０から汎用検知エリアを設定すべき旨の指令を受けると、検知エリア設定部２０に備えた点群データ取得部２１、面取得部２２、ラベリング部２３、エリア設定部２４は、汎用検知エリアの設定処理を実行する。

【0114】

図１２に示すように、点群データ取得部２１は、汎用検知エリアの設定対象となる基準被測定物、つまりプラットホームＰを含む領域に照射した測定光に対する反射光に基づいて、基準被測定物の表面上の反射点を含む測距点の座標を示す３次元の点群データを取得する（ＳＥ１）。

【0115】

点群データ取得部２１により点群データが取得されると、面取得部２２は、点群データに含まれる複数の測距点から注目点および注目点の近傍点を抽出し、これらの抽出点に主成分分析を適用して注目面を生成し（ＳＥ２）、注目面に対する法線ベクトルを注目点における法線ベクトルとして取得する処理（ＳＥ３）を全ての点群データに対して実行する（ＳＥ４）。

【0116】

次に、面取得部２２は、クラスタリング処理（ＳＥ５～ＳＥ１１）を実行する。当該クラスタリング処理は、先に図４に基づいて説明したクラスタリング処理（ＳＡ４～ＳＡ１０）と同様であるので、説明は省略する。但し、先の例のように、窓付近を挟んで車両１の左右の側面を同一の面にクラスタリングするような状況は生じないので、探索範囲は、先の例より小さい値でよく、例えば特定の注目点を中心とする半径０．１ｍ程度の空間に設定すればよい。さらに、面取得部２２は、クラスタリング処理で同一グループにグループ化された点群データにフィルタリング処理を実行することにより、当該同一グループから外れ値を除去する（ＳＥ１２）。

【0117】

図１３（ａ）には、ライダー１０で検出された主にプラットホームＰおよび軌道面に対応する点群データが示されている。図１３（ｂ）には、図１３（ａ）に対応する点群データに対して得られた法線ベクトルが示されている。

【0118】

図１２に戻って説明を続ける。ラベリング部２３は、予め設定した基準ベクトルと面取得部２２が取得した複数の面の法線ベクトルに基づいて、複数の面から基準被測定物であるプラットホームＰの表面に対応する基準面ＲＰを識別する（ＳＥ１３）。

【0119】

基準ベクトルとして、ライダー１０に内蔵した加速度センサにより検出される鉛直方向の基底ベクトルを基準ベクトルＶＢとし、基準ベクトルＶＢと方向が一致する法線ベクトルを備えた複数の面のうち、ライダー１０からの鉛直距離に最も近い距離を有する面を基準面ＲＰとして特定する。基準ベクトルＶＢに対する法線ベクトルの傾斜角が０°±Δθ２の範囲に入る場合に平行と判定する。Δθ２の値は、特に限定されないが、本実施形態ではΔθ２＝１０°に設定されている。なお、基準ベクトルの設定は、ライダー１０に内蔵した加速度センサを用いる態様に限らず、例えばライダー１０の設置姿勢に対応して予めデータとして入力する態様であってもよい。

【0120】

次に、ラベリング部２３は、点群データ取得部２１で取得した点群データに基づいて基準面ＲＰの境界線ＢＬを取得する（ＳＥ１４）。図１４に示すように、ラベリング部２３は、ライダー１０から出射されるレーザ光の第１偏向機構１４Ａによる走査方向（図１４中、矢印で示す）に沿って得られる距離ｄ０，ｄ１，・・・，ｄｎ，ｄｎ＋１，・・・，ｄｍ（ｎ，ｍは整数）を捕捉して、値が急激に変化する境界点（図１４では、距離ｄｎ（ｄｎ＜＜ｄｎ＋１）に対応する位置）を求める処理を、第２偏向機構１４Ｂによる走査方向に沿って繰返し、得られた複数の境界点を通る近似線を境界線ＢＬとして取得する。図１４に図示するように、本実施形態の場合に取得する境界線ＢＬは、基準被測定物であるプラットホームＰの軌道面側の端部（エッジ）に相当する。プラットホームＰと軌道面とに高低差があるので、距離ｄｎの値が急激に変化する境界を求めることができる。

【0121】

さらに、図１５（ａ）に示すように、ラベリング部２３は、境界線ＢＬを通り基準面ＲＰであるプラットホームＰの床面と交差する交差面ＣＲＰ（本実施形態では交差角度を９０°に設定しており、鉛直面となる。）を生成し、基準面ＲＰと基準面ＲＰに直交する交差面ＣＲＰである鉛直面とを識別して其々をラベリングする（ＳＥ１５）。なお、交差面ＣＲＰのサイズは特に限定するものではなく任意である。また、交差角度は９０°に限るものではなく、基準面ＲＰ上に存在する異物が検知できる範囲であればよく、例えば９０±５°程度の範囲に設定すればよい。

【0122】

次に、図１５（ｂ）に示すように、エリア設定部２４は、ライダー１０から最短距離となる境界線ＢＬ上の中心点ＣＰを基準に、境界線ＢＬに沿う左右方向に汎用検知エリアの幅方向の境界となる幅Ｗを設定する（ＳＥ１６）。

【0123】

次に、エリア設定部２４は、境界線ＢＬから基準面ＲＰに沿って汎用検知エリアの奥行方向の境界となる奥行Ｄを設定し（ＳＥ１７）、基準面ＲＰから高さ方向の境界となる高さＨを設定する（ＳＥ１８）。その結果、交差面ＣＲＰの面上で幅Ｗ、高さＨの矩形面Ｓ１´が形成され、基準面ＲＰの面上で幅Ｗ、奥行きＤの矩形面Ｓ２´が形成される。

【0124】

続いて、エリア設定部２４は、矩形面Ｓ１´，Ｓ２´に対向する補助面Ｓ３´，Ｓ４´、矩形面Ｓ１´，Ｓ２´に直交する補助面Ｓ５´，Ｓ６´の４枚の補助面を生成し（ＳＥ１９）、６面Ｓ１´，Ｓ２´，Ｓ３´，Ｓ４´，Ｓ５´，Ｓ６´で囲われた汎用検知エリアＢＡ´を区画する（ＳＥ２０）。

【0125】

このようにして取得される汎用検知エリアＢＡ´に対して、図１５（ｃ）に示すように、エリア設定部２４は、交差面ＣＲＰに対応する矩形面Ｓ１´を奥行き方向にオフセット量ΔＤだけシフトさせる。また、基準面ＲＰに対応する矩形面Ｓ２´を上方にオフセット量ΔＨだけシフトする。エリア設定部２４は、このようにして得られる直方体領域を最終の汎用検知エリアＤＡ´として画定する（ＳＥ２１）。エリア設定部２４は、当該汎用検知エリアＤＡ´を示す各頂点の座標を検知エリア情報記憶部３０に格納する。なお、オフセット量ΔＤ，ΔＨの値は特に限定するものではなく、図１１で説明したものと異なる値に設定してもよい。したがって、本実施形態の場合には、プラットホームＰの軌道面側の端部に相当する境界線ＢＬを取得することで、最終の汎用検知エリアＤＡ´を画定することができる。

【0126】

上述した実施形態では、面取得部２２が取得する面が平面である例を説明したが、本発明は平面を対象とするものに限定するものではなく、曲率が小さな曲面を対象としてもよい。たとえば、公知の曲面フィッティングアルゴリズムを用いればよく、その場合には、注目面の法線として注目点に対する接平面の法線を採用すればよい。

【0127】

上述した実施形態では、検知エリアが駅舎のプラットホームＰに設けた安全柵ＳＦと、プラットホームＰに停車した車両１との間に画定されるエリアである例を説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限るものではなく、検知エリアが変動するような環境で適切な検知エリアを設定する必要がある任意の設備に活用できる。

【0128】

例えば、立体駐車場に入場して停止した自動車を基準被測定物として、自動車から人が乗降する前に、自動車を含む領域に対して照射した測定光に対する反射光に基づいて、自動車の表面上の反射点を含む測距点の座標に基づいて検知エリアを設定するような場合に適用できる。自動車を車庫に搬送する搬送機構が作動する際に、自動車の周囲に人や荷物などの支障物の存在を確認して安全を図ることができる。

【0129】

また、点群データ取得部２１は、上記実施形態のような光を照射する方式に限定されない。たとえば、パッシブ方式のステレオカメラ、超音波、ミリ波によるセンサ等であって点群データを取得できる手段であればよい。

【0130】

上述した実施形態は、何れも本発明の一実施例の説明であり、該記載により本発明の範囲が限定解釈されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計できることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0131】

１：車両
２：扉
１０：ライダー
１２：信号処理回路
２０：検知エリア設定部
２１：点群データ取得部
２２：面取得部
２３：ラベリング部
２４：エリア設定部
３０：検知エリア情報記憶部
４０：支障物検出部
５０：システム制御部
ＢＡ：基準検知エリア
ＤＡ：検知エリア
ＤＲ：扉
ＳＦ：安全柵

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】