(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】P2024180655
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】データ処理装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/487 20060101AFI20241219BHJP
【FI】
G01S7/487
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024184222
(22)【出願日】2024-10-18
(62)【分割の表示】P 2020059711の分割
【原出願日】2020-03-30
(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
(71)【出願人】
【識別番号】500403929
【氏名又は名称】パイオニアシステムテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100134832
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 文雄
(74)【代理人】
【識別番号】100165308
【弁理士】
【氏名又は名称】津田 俊明
(74)【代理人】
【識別番号】100115048
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 康弘
(72)【発明者】
【氏名】小林 亮太
(72)【発明者】
【氏名】石田 諒介
(72)【発明者】
【氏名】萩野矢 直樹
(57)【要約】
【課題】出力するデータ量を調整する。
【解決手段】信号処理部33は、1つの出射光に対して複数のデータセットを取得可能であって、設定部32には、信号処理部33が取得した複数のデータセットについての抽出条件が設定される。そして、信号処理部33は、設定部32の設定に基づいて複数のデータセットから抽出して通信フレームを生成して出力する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つの出射光に対して複数の受光データを取得可能な取得部と、
前記取得部が取得したマルチエコーを示す複数の受光データについての複数の抽出条件から少なくとも一つの抽出条件を設定する設定部と、
前記設定部の設定に基づいて前記複数の受光データから前記抽出条件に基づく受光データを抽出して出力する出力部と、
を備え、
前記抽出条件は、前記受光データに含まれる受光強度、前記受光データに含まれる対象物までの距離、S/N比算出部により算出された前記受光データのS/N比、および信頼度算出部により算出された前記受光データの信頼度、の少なくともいずれかに基づくものであることを特徴とするデータ処理装置。
【請求項2】
1つの出射光に対して取得した複数の受光データに対して所定の処理を行うデータ処理装置で実行されるデータ処理方法であって、
前記複数の受光データを取得可能な取得工程と、
前記取得工程で取得したマルチエコーを示す複数の受光データについての複数の抽出条件から少なくとも一つの抽出条件を設定する設定工程と、
前記設定工程で設定された前記抽出条件に基づいて前記複数の受光データから前記抽出条件に基づく受光データを抽出して出力する出力工程と、
を含み、
前記抽出条件は、前記受光データに含まれる受光強度、前記受光データに含まれる対象物までの距離、S/N比算出部により算出された前記受光データのS/N比、および信頼度算出部により算出された前記受光データの信頼度、の少なくともいずれかに基づくものであることを特徴とするデータ処理方法。
【請求項3】
請求項2に記載のデータ処理方法をコンピュータにより実行させることを特徴とするデータ処理プログラム。
【請求項4】
請求項3に記載のデータ処理プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、1つの出射光に対して取得した複数の受光データに対して所定の処理を行うデータ処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
LiDAR(Light Detection and Ranging)等の光を利用して対象物との距離等を測
定するセンサが知られている。この種のセンサにおいては、1回に照射されるレーザ光が複数の物体にて反射されると、それぞれの物体を示す複数の信号(複数のエコー)が検出される場合がある(マルチエコーともいう)。
【0003】
このようなマルチエコーによってノイズとなる信号を除去する技術として、例えば特許文献1に記載の発明がある。特許文献1には、複数の測距点のうちの判定対象とする複数の対象測距点のそれぞれについて、対象測距点が示す距離と、対象測距点に近接する照射領域における複数の測距点である複数の近接測距点のそれぞれが示す距離との連続性が低いほど、対象測距点がノイズ点である可能性を高く評価し、複数の測距点からノイズ点である可能性が評価閾値よりも高く評価されたノイズ点を除去することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
マルチエコーにより取得された複数の信号は、そのままではデータ量が多いため後段システムの処理負荷や通信負荷が高くなるという問題がある。特許文献1に記載の発明は、マルチエコーにより取得された複数の信号をノイズであるかとの観点で除去しているが、ノイズでないと判定された信号であっても後段システムの構成により任意にデータ量を調整できるのが好ましい。
【0006】
本発明が解決しようとする課題としては、出力するデータ量を調整することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、1つの出射光に対して複数の受光データを取得可能な取得部と、前記取得部が取得したマルチエコーを示す複数の受光データについての複数の抽出条件から少なくとも一つの抽出条件を設定する設定部と、前記設定部の設定に基づいて前記複数の受光データから前記抽出条件に基づく受光データを抽出して出力する出力部と、を備え、前記抽出条件は、前記受光データに含まれる受光強度、前記受光データに含まれる対象物までの距離、S/N比算出部により算出された前記受光データのS/N比、および信頼度算出部により算出された前記受光データの信頼度、の少なくともいずれかに基づくものであることを特徴としている。
【0008】
請求項2に記載の発明は、1つの出射光に対して取得した複数の受光データに対して所定の処理を行うデータ処理装置で実行されるデータ処理方法であって、前記複数の受光データを取得可能な取得工程と、前記取得工程で取得したマルチエコーを示す複数の受光データについての複数の抽出条件から少なくとも一つの抽出条件を設定する設定工程と、前記設定工程で設定された前記抽出条件に基づいて前記複数の受光データから前記抽出条件に基づく受光データを抽出して出力する出力工程と、を含み、前記抽出条件は、前記受光データに含まれる受光強度、前記受光データに含まれる対象物までの距離、S/N比算出部により算出された前記受光データのS/N比、および信頼度算出部により算出された前記受光データの信頼度、の少なくともいずれかに基づくものであることを特徴としている。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のデータ処理方法をコンピュータにより実行させることを特徴としている。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のデータ処理プログラムを格納したことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明の第1の実施例にかかるデータ処理装置を備えたLiDARの機能構成図である。
【
図2】
図1に示されたLiDARから出力される通信フレームのデータ構成を示す説明図である。
【
図3】
図1に示された制御部の動作のフローチャートである。
【
図4】本発明の第2の実施例にかかるデータ処理装置におけるデータ構成の変更例の説明図である。
【
図5】第2の実施例にかかる制御部の動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施形態にかかるデータ処理装置を説明する。本発明の一実施形態にかかるデータ処理装置は、取得部は、1つの出射光に対して複数の受光データを取得可能であって、設定部には、取得部が取得した複数の受光データについての抽出条件が設定される。そして、出力部は、設定部の設定に基づいて複数の受光データから抽出して出力する。このようにすることにより、抽出条件を設定することにより出力するデータ量を抽出条件に応じて調整することができる。したがって、後段システム等の処理の能力に応じて不要なデータを削除することができ、通信コストや処理コストを効率的に削減できる。
【0013】
また、抽出条件は、受光データに含まれる受光強度に基づくものであってもよい。このようにすることにより、受光強度が強いもの或いは弱いものといった条件で受光データを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0014】
また、抽出条件は、前記受光データに含まれる対象物までの距離に基づくものであってもよい。このようにすることにより、対象物までの距離が遠いもの或いは近いものといった条件で受光データを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0015】
また、抽出条件は、受光データに含まれるS/N比に基づくものであってもよい。このようにすることにより、S/N比の良いものといった条件で受光データを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0016】
また、抽出条件は、受光データに含まれる信頼度に基づくものであってもよい。このようにすることにより、信頼度の良いものといった条件で受光データを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0017】
また、抽出条件は、複数の受光データから抽出するデータの個数に基づくものであってもよい。このようにすることにより、抽出するデータの個数を制限することで受光データを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0018】
また、本発明の一実施形態にかかるデータ処理方法は、取得工程では、1つの出射光に対して複数の受光データを取得可能であって、設定工程では、取得工程で取得した複数の受光データについての抽出条件が設定される。そして、出力工程では、設定工程に設定された抽出条件に基づいて複数の受光データから抽出して出力する。このようにすることにより、抽出条件を設定することにより出力するデータ量を抽出条件に応じて調整することができる。したがって、後段システム等の処理の能力に応じて不要なデータを削除することができ、通信コストや処理コストを効率的に削減できる。
【0019】
また、上述したデータ処理方法を、コンピュータにより実行させている。このようにすることにより、コンピュータを用いて抽出条件を設定することにより出力するデータ量を抽出条件に応じて調整することができる。
【0020】
また、上述したデータ処理プログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。
【実施例0021】
本発明の第1の実施例にかかるデータ装置を
図1~
図3を参照して説明する。
図1は、本実施例にかかるデータ処理装置を備えたLiDAR1の概略機能構成図である。
【0022】
図1に示したように、LiDAR1は、光学ユニット2と、制御部3と、を備えている。
【0023】
光学ユニット2は、発光部21と、走査部22と、受光部23と、を備えている。発光部21は、レーザダイオード等の発光素子及び、コリメートレンズ、ビームスプリッタ、投受光レンズ等の光学部品を含む。
【0024】
走査部22は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー等で構成されている。走査部22は、発光部21から出射された光を対象物が存在する領域へ向けて水平方向および垂直方向に走査する。
【0025】
受光部23は、走査部22で走査されて対象物等で反射された光を受光するアバランシェフォトダイオード(APD)等の受光素子や光学部品等を含む。なお、発光部21が含む光学部品の一部を共用してもよい。
【0026】
制御部3は、
図1に示したように、発光制御部31と、設定部32と、信号処理部33と、を備えている。制御部3は、CPU(Central Processing Unit)等を備えたマイク
ロプロセッサあるいはFPGA(Field Programable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等で構成することができる。また、制御部3は、複数チップにより構成してもよい。そして、制御部3は、後述するように本実施例にかかるデータ処理装置として機能する。
【0027】
発光制御部31は、発光部21の発光素子をパルス光として発光させる等の発光制御を行う。設定部32は、信号処理部33が取得した複数の受光データについての抽出条件が設定される。抽出条件については後述する。
【0028】
信号処理部33は、受光部23が受光した光の強度(受光強度)に応じた信号を受信し、その信号に基づいて、対象物との距離を算出する。そして、1つのパルス光に対する受光強度及び距離と、それに対応する走査方向(角度)を含むデータを、後述する抽出条件に基づいて抽出して通信データとして外部機器へ出力する。即ち、信号処理部33は、設定部32の設定に基づいて複数の受光データから抽出して出力する出力部として機能する。なお、本実施例では、外部機器との通信規格としては例えばイーサネット(登録商標)を用いることができるが、他の通信規格であってもよい。
【0029】
図2に本実施例にかかる通信データのフレーム構成を示す。
図2に示したように、本実施例にかかる通信データ10は、ヘッダ部11と、データ部12と、を備えている。なお、これらのデータ以外に同期用のプリアンブルやFCS(Frame Check Sequence)等を備えてもよい。
【0030】
ヘッダ部11には、送信先や送信元のアドレス等が含まれている。データ部12には、受光部23で受光した信号に対応する距離データ12a、強度データ12b、角度データ12cからなるデータセット(受光データ)が含まれている。このデータセットは、マルチエコーが発生した場合は複数のデータセットが発生することとなりデータ量が増加する。即ち、信号処理部33は、1つの出射光に対して複数の受光データを取得可能な取得部として機能する。
【0031】
そこで、本実施例では、複数のデータセットから1以上のデータセットを抽出して、抽出したデータのみを送信するように抽出データの条件を設定部32に設定する。抽出条件としては、受光強度、距離、S/N比、データの信頼度、データの個数、等が挙げられる。
【0032】
受光強度の場合は、受光強度の強いデータセットを抽出する、あるいは受光強度の弱いデータセットを抽出するような条件を設定できる。
【0033】
距離の場合は、算出された距離が遠いデータセットを抽出する、あるいは算出された距離が近いデータセットを抽出するような条件を設定できる。
【0034】
S/N比の場合は、信号処理部33でデータセット毎にS/N比を算出し、データセットに当該S/N比を含める場合に設定可能である。この場合は、そのS/N比が良いデータセットを抽出するような条件を設定できる。このS/N比とは、例えばノイズとして判定した信号の強度との比を示す情報である。
【0035】
データの信頼度の場合は、信号処理部33でデータセット毎に信頼度を算出し、データセットに当該信頼度を含めている場合に設定可能である。この場合は、その信頼度が良いデータセットを抽出するような条件を設定できる。この信頼度とは、そのデータセットがノイズでないことを示す情報である。
【0036】
データの個数の場合は、抽出するデータセットの個数を設定できる。例えばマルチエコーにより5つのデータセットが取得された場合、抽出するデータセットを“2”と設定すれば、2つのデータセットのみを抽出することとなる。なお、データの個数の場合は、上記した受光強度等の条件と組み合わせて設定するとよい。例えば受光強度が強い順に2つ抽出するといった設定が可能である。
【0037】
また、上述した抽出条件を複数組み合わせてもよい。例えば受光強度が最も強いデータセットと、距離が最も長いデータセットと、を抽出するといったことが可能となる。
【0038】
次に、上述した構成のデータ処理装置の動作(データ処理方法)について
図3のフローチャートを参照して説明する。また、このフローチャートをデータ処理装置として機能するコンピュータで実行されるプログラムとして構成することでデータ処理プログラムとすることができる。また、このデータ処理プログラムは、データ処理装置が有するメモリ等に記憶するに限らず、メモリカードや光ディスク等の記憶媒体に格納してもよい。
【0039】
まず、設定部32に上述した抽出条件を設定する(ステップS11)。なお、このステップS11はLiDAR1を動作させる前に1度行えばよい。
【0040】
次に、信号処理部33は、ステップS11で設定部32に設定された抽出条件に沿って、受光部23から受光した信号に基づくデータセットを抽出する(ステップS12)。
【0041】
そして、信号処理部33は、ステップS12で抽出されたデータセットを含む通信フレームを生成し(ステップS13)、外部機器へ出力する(ステップS14)。
【0042】
以上の説明から明らかなように、ステップS11が設定工程、ステップS12~S14が、取得工程、出力工程として機能する。
【0043】
本実施例によれば、信号処理部33は、1つの出射光に対して複数のデータセットを取得可能であって、設定部32には、信号処理部33が取得した複数のデータセットについての抽出条件が設定される。そして、信号処理部33は、設定部32の設定に基づいて複数のデータセットから抽出して通信フレームを生成して出力する。このようにすることにより、抽出条件を設定することにより出力するデータ量を抽出条件に応じて調整することができる。したがって、後段システム等の処理の能力に応じて不要なデータを削除することができ、通信コストや処理コストを効率的に削減できる。
【0044】
また、抽出条件は、データセットに含まれる受光強度であってもよい。このようにすることにより、受光強度が強いもの或いは弱いものといった条件でデータセットを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0045】
また、抽出条件は、データセットに含まれる対象物までの距離であってもよい。このようにすることにより、対象物までの距離が遠いもの或いは近いものといった条件でデータセットを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0046】
また、抽出条件は、データセットに含まれるS/N比であってもよい。このようにすることにより、S/N比の良いものといった条件でデータセットを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0047】
また、抽出条件は、受光データに含まれる信頼度であってもよい。このようにすることにより、信頼度の良いものといった条件で受光データを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
【0048】
また、抽出条件は、複数のデータセットから抽出するデータの個数であってもよい。このようにすることにより、抽出するデータの個数を制限することでデータセットを抽出することができ、データ量を削減することが可能となる。
本実施例では、出射光に対する反射光に関する複数の項目として距離データ12a、強度データ12b、角度データ12cを代表的な例として説明するが、第1の実施例で説明したS/N比や信頼度等も含まれるものである。要するに反射光に基づいて生成される信号(データ)と、そのデータに関連するデータ(ヘッダ等)であればよい。
上述した設定部32に対する設定は、LiDAR1(制御部3)に調整機器(外部機器とは異なる機器でもよい)等を接続して、当該調整機器に表示されるGUI(Graphical User Interface)上で並び順等を設定するようにしてもよい。
または、データ構成が規定されたファイルをダウンロードして取得するようにしてもよい。即ち、設定部32は、外部からデータ構成が規定されたファイル(データ構成に関する情報)を取得し、信号処理部33は、取得したファイルに記載されたデータ構成で通信データを出力してもよい。
また、本実施例においても、出力先(外部機器)に応じて必要とするデータのみを送信するようにしてもよい。即ち、取得した測定データに含まれる項目のうち、通信データに含める項目が設定されていてもよい。本実施例では、データ部12に限らず、ヘッダ部11に含まれるデータを任意に取捨選択してもよい。このようにすると、第1の実施例と同様に、データ量の削減を図ることができるようになる。
即ち、信号処理部33は、出射光に対する反射光に関する複数の項目を含む測定データを取得する取得部と、設定部の設定に基づくデータ構成で通信データを出力する出力部と、して機能する。設定部32は、取得した測定データを出力する際の通信データのデータ構成が設定される。
次に、信号処理部33は、ステップS21で設定部32に設定されたデータ構成に沿って、受光部23から受光した信号に基づくデータ等のうち、必要なデータを取得する(ステップS22)。
そして、信号処理部33は、ステップS21で設定部32に設定されたデータ構成の通信フレームとしてステップS22で取得したデータを含めて構成し(ステップS23)、外部機器へ出力する(ステップS24)。
本実施例によれば、信号処理部33が、出射光に対する反射光に関する複数の項目を含む測定データを取得し、設定部32には、取得した測定データを出力する際の通信フレームのデータ構成が設定される。そして、信号処理部33が、設定部32の設定に基づくデータ構成で通信フレームを出力する。このようにすることにより、出力する通信フレームの構成を容易に変更することができ、出力先の要望に応じて柔軟にデータ構成を変更することができる。したがって、少量多品種に低コストで対応することができる。
また、設定部32は、通信フレームを構成する項目の並び順が設定されてもよい。このようにすることにより、出力先の要望に合わせた項目の並び順で通信フレームを構成する
ことができる。
また、設定部32は、取得した測定データに含まれる項目のうち、通信フレームに含める項目が設定されてもよい。このようにすることにより、出力先の必要とする項目のみで通信フレームを構成することができ、通信データ量の削減を図ることが可能となる。
また、設定部32は、外部からデータ構成に関するファイルを取得し、信号処理部33は、取得したファイルに基づくデータ構成で通信フレームを出力してもよい。このようにすることにより、外部からファイルによりデータ構成を取得することができる。したがって、より通信データの構成の自由度を高めることができる。
また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のデータ処理装置を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。