特開 2024-180656 データ処理装置

(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】P2024180656

(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】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024184223

(22)【出願日】2024-10-18

(62)【分割の表示】P 2020059712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】石田 諒介

(72)【発明者】

【氏名】小林 亮太

(57)【要約】

【課題】出力先に応じて柔軟にデータ構成を変更できる。
【解決手段】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。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つの出射光が反射して生成される複数の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、
前記取得部が取得した前記測定データのうち、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し、さらに、取得した前記測定データのうち出力する際の通信データとして必要なデータによるデータ構成を任意に設定可能な設定部と、
設定された前記抽出条件により抽出された前記受光データを含む前記通信データを、設定された前記データ構成で出力する出力部と、
を備えることを特徴とするデータ処理装置。

【請求項2】

前記抽出条件は、前記受光データに含まれる受光強度に基づくものであることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項3】

前記抽出条件は、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ることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項4】

前記取得部が取得した前記受光データのＳ／Ｎ比を算出するＳ／Ｎ比算出部をさらに備え、
前記出力部が出力する受光データに前記Ｓ／Ｎ比を含める場合は、前記抽出条件が、前記Ｓ／Ｎ比に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項5】

前記取得部が取得した前記受光データの信頼度を算出する信頼度算出部をさらに備え、
前記出力部が出力する受光データに前記信頼度を含める場合は、前記抽出条件が前記信頼度に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項6】

前記抽出条件は、前記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ることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項7】

前記設定部では、前記通信データを構成する項目の並び順が設定されることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項8】

前記設定部では、取得した前記測定データに含まれる前記項目のうち、前記通信データに含める前記項目が設定されることを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項9】

前記設定部は、外部から前記データ構成に関する情報を取得し、
前記出力部は、取得した前記データ構成に関する情報に基づくデータ構成で前記通信データを出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項10】

前記取得部は、前記設定部に設定された前記データ構成に沿って、前記測定データのうち、必要なデータを取得することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項11】

１つの出射光が反射して生成される複数の反射光に関する複数の項目を含む測定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、
前記複数の項目を含む測定データを取得する取得工程と、
取得した前記測定データのうち、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し、さらに、取得した前記測定データのうち出力する際の通信データとして必要なデータによるデータ構成を任意に設定する設定工程と、
設定された前記抽出条件により抽出された前記受光データを含む前記通信データを、設定された前記データ構成で出力する出力工程と、
を含むことを特徴とするデータ処理方法。

【請求項12】

請求項１１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13】

請求項１２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】

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に対して所定の処理を行うデータ処理方法に関する。

【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】

【特許文献1】特開２０１９－１０５６５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

今後、ＬｉＤＡＲは様々なシステムに接続される可能性がある。したがって、ＬｉＤＡＲは様々なシステムに合わせたデータ構成で出力することが求められる。そのため、例えば開発時に個別に対応するデータ構成を特定してしまうと、後の変更が困難となる。一方で、予め多くのデータ構成に対応させると使用されない部分が無駄になってしまう。

【0006】

特許文献１は、ノイズ等の不要なデータを削除するという観点でデータ量を削減ものであり、出力先に応じたデータ構成に対応させることはできない。

【0007】

本発明が解決しようとする課題としては、出力先に応じて柔軟にデータ構成を変更でき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】

【0008】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、１つの出射光が反射して生成される複数の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、前記取得部が取得した前記測定データのうち、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し、さらに、取得した前記測定データのうち出力する際の通信データとして必要なデータによるデータ構成を任意に設定可能な設定部と、設定された前記抽出条件により抽出された前記受光データを含む前記通信データを、設定された前記データ構成で出力する出力部と、を備えることを特徴としている。

【0009】

請求項１１に記載の発明は、１つの出射光が反射して生成される複数の反射光に関する複数の項目を含む測定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、前記複数の項目を含む測定データを取得する取得工程と、取得した前記測定データのうち、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し、さらに、取得した前記測定データのうち出力する際の通信データとして必要なデータによるデータ構成を任意に設定する設定工程と、設定された前記抽出条件により抽出された前記受光データを含む前記通信データを、設定された前記データ構成で出力する出力工程と、を含むことを特徴としている。

【0010】

請求項１２に記載の発明は、請求項１１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。

【0011】

請求項１３に記載の発明は、請求項１２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】

【0012】

【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】

【0013】

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、設定部には、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。そして、出力部が、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。このようにすることにより、出力する通信データのデータ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。

【0014】

また、設定部は、通信データ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データを構成することができる。

【0015】

また、設定部は、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データ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。

【0016】

また、設定部は、外部からデータ構成に関する情報を取得し、出力部は、取得したデータ構成に関する情報に基づくデータ構成で通信データを出力してもよい。このようにすることにより、外部からファイル等で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。

【0017】

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、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し、設定工程で、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。そして、出力工程で、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。このようにすることにより、出力する通信データ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。

【0018】

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出力する通信データ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。

【0019】

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0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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）。

【0040】

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）。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【実施例0048】

次に、本発明の第２の実施例にかかるデータ処理装置を図４～図５を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

【0049】

本実施例における機能的な構成は図１と同様である。第１の実施例では、データ量の削減を主に行っていたが、本実施例では、外部機器へ出力する際の通信フレーム（通信データ）のフレーム構成（データ構成）を任意に設定することができる。

【0050】

例えば図４（ａ）に示したように、通信データ１０Ａとして、ヘッダ部１１の位置がデータ部１２よりも後になるような並び順のフレーム構成としてもよい。あるいは、図４（ｂ）に示したように、データ部１２内の構成として、距離データ１２ａ、強度データ１２ｂ、角度データ１２ｃの並び順を入れ替えてもよい。または、ヘッダ部１１内のデータの並び順や、データ部１２内の上記データセット以外のデータの並び順を入れ替えてもよい。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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、データの削減を図ることができるようになる。

【0055】

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。

【0056】

次に、本実施例にかかるデータ処理装置の動作（データ処理方法）について図５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。

【0057】

まず、設定部３２に上述したデータ構成を設定する（ステップＳ２１）。なお、このステップＳ２１はＬｉＤＡＲ１を動作させる前に１度行えばよい。

【0058】

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）。

【0059】

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）。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

以上の説明から明らかなように、ステップＳ２１が設定工程、ステップＳ２２～Ｓ２４が、取得工程、出力工程として機能する。

【0065】

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。