特許 7420672 測距システム及び測距センサの検知強度分布表示方法

(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】

(24)【登録日】2024-01-15

(45)【発行日】2024-01-23

(54)【発明の名称】測距システム及び測距センサの検知強度分布表示方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/51 20060101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

G01S7/51

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020122589

(22)【出願日】2020-07-17

(65)【公開番号】P2022019047

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2022-11-24

(73)【特許権者】

【識別番号】501009849

【氏名又は名称】株式会社日立エルジーデータストレージ

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】赤星 健司

(72)【発明者】

【氏名】市川 紀元

【審査官】藤脇 昌也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２１７８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３８３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２１９６９７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１

１７／００ － １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する測距システムにおいて、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知可能領域内の検知強度を表示する検知強度分布表示装置を備え、
前記検知強度分布表示装置は、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａに基づき検知強度分布の表示を行い、
前記数値Ａは、前記測距センサから照射された光により生成される点群数を、前記測距センサからの距離に応じて数値化した数値Ａ２であることを特徴とする測距システム。

【請求項2】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する測距システムにおいて、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知可能領域内の検知強度を表示する検知強度分布表示装置を備え、
前記検知強度分布表示装置は、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａに基づき検知強度分布の表示を行い、
前記数値Ａは、
前記測距センサから照射された光強度を、前記測距センサからの距離に応じて数値化した数値Ａ１と、
前記測距センサから照射された光により生成される点群数を、前記測距センサからの距離に応じて数値化した数値Ａ２を、
両方を用いて算出される数値Ａ３であることを特徴とする測距システム。

【請求項3】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する測距システムにおいて、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知可能領域内の検知強度を表示する検知強度分布表示装置を備え、
前記検知強度分布表示装置は、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａに基づき検知強度分布の表示を行い、
前記検知強度分布表示装置は、前記数値Ａの大小に応じて色や濃淡の表示を行い可視化し、
前記検知強度分布表示装置は、複数の前記測距センサの検知可能領域が重複した場合、重複個所の前記数値Ａに重み係数を乗算して加算し、加算後の数値の大小に基づいて色や濃淡の表示を行い可視化することを特徴とする測距システム。

【請求項4】

請求項３に記載の測距システムにおいて、
前記検知強度分布表示装置は、前記測距センサから前記対象物へ照射する光の入射角度と入射本数に応じて、前記重み係数を変えて加算することを特徴とする測距システム。

【請求項5】

請求項３に記載の測距システムにおいて、
前記検知強度分布表示装置は、前記加算後の最大の数値を、色や濃淡の表示レベルの最大レベルに割り当てることを特徴とする測距システム。

【請求項6】

請求項３に記載の測距システムにおいて、
検知可能領域が重複しないときの検知強度の数値の最大値を数値Ｂとすると、
前記検知強度分布表示装置は、色や濃淡の表示レベルの最大レベルに割り当てられる数値の範囲の定義は、数値Ｂ以上とすることを特徴とする測距システム。

【請求項7】

請求項３に記載の測距システムにおいて、
検知可能領域が重複しないときの検知強度の数値の最大値を数値Ｂとすると、
前記検知強度分布表示装置は、前記加算結果が数値Ｂ以上となる場合は、既存の色や濃淡の定義は変更せず、新たに色や濃淡を追加で定義し、追加した定義で数値Ｂ以上の検知強度分布表示を行うことを特徴とする測距システム。

【請求項8】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する測距システムにおいて、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知可能領域内の検知強度を表示する検知強度分布表示装置を備え、
前記検知強度分布表示装置は、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａに基づき検知強度分布の表示を行い、
前記検知強度分布表示装置は、前記数値Ａの大小に応じて色や濃淡の表示を行い可視化し、
前記検知強度分布表示装置は、障害物の領域及び該障害物で光が遮蔽される領域の検知強度の数値を０、色や濃淡の表示レベルを最低レベルで定義し、可視化することを特徴とする測距システム。

【請求項9】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する測距システムにおいて、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知可能領域内の検知強度を表示する検知強度分布表示装置を備え、
前記検知強度分布表示装置は、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａに基づき検知強度分布の表示を行い、
前記検知強度分布表示装置は、
前記測距センサの垂直角度、水平角度、高さの設置情報を取得する測距センサ設置情報設定部と、
前記測距センサの画角、照射可能距離、光源の仕様を設定する測距センサ仕様設定部と、
前方の空間を立方体とみなし該立方体を複数のボクセルに分割する空間分割部と、
前記測距センサから照射された光が前記各ボクセルに届く光強度、または前記各ボクセルにおける点群数を数値化する検知強度数値化部と、
前記立方体のある平面を抜き出し、前記数値Ａの大小に応じて色や濃淡で可視化する可視化部と、
を備えることを特徴とする測距システム。

【請求項10】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する際の測距センサの検知強度分布表示方法において、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知強度分布を表示するため、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａを算出する数値化ステップと、
前記算出した数値Ａに基づき測定領域内の検知強度分布を可視化する可視化ステップと、を備え、
前記数値化ステップで算出する前記数値Ａは、前記測距センサから照射された光により生成される点群数を、前記測距センサからの距離に応じて数値化した数値Ａ２であることを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【請求項11】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する際の測距センサの検知強度分布表示方法において、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知強度分布を表示するため、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａを算出する数値化ステップと、
前記算出した数値Ａに基づき測定領域内の検知強度分布を可視化する可視化ステップと、を備え、
前記数値化ステップで算出する前記数値Ａは、
前記測距センサから照射された光強度を、前記測距センサからの距離に応じて数値化した数値Ａ１と、
前記測距センサから照射された光により生成される点群数を、前記測距センサからの距離に応じて数値化した数値Ａ２とを、
両方を用いて算出される数値Ａ３であることを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【請求項12】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する際の測距センサの検知強度分布表示方法において、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知強度分布を表示するため、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａを算出する数値化ステップと、
前記算出した数値Ａに基づき測定領域内の検知強度分布を可視化する可視化ステップと、を備え、
前記可視化ステップでは、前記数値Ａの大小に応じて色や濃淡の表示を行い可視化し、
前記数値化ステップでは、複数の前記測距センサの検知可能領域が重複した場合、重複個所の前記数値Ａに重み係数を乗算して加算し、
前記可視化ステップでは、加算後の数値の大小に基づいて色や濃淡の表示を行い可視化することを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の測距センサの検知強度分布表示方法において、
前記数値化ステップでは、前記測距センサから前記対象物へ照射する光の入射角度と入射本数に応じて、前記重み係数を変えて加算することを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【請求項14】

請求項１２に記載の測距センサの検知強度分布表示方法において、
前記可視化ステップでは、前記加算後の最大の数値を、色や濃淡の表示レベルの最大レベルに割り当てることを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【請求項15】

請求項１２に記載の測距センサの検知強度分布表示方法において、
検知可能領域が重複しないときの検知強度の数値の最大値を数値Ｂとすると、
前記可視化ステップでは、色や濃淡の表示レベルの最大レベルに割り当てられる数値の範囲の定義は、数値Ｂ以上とすることを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【請求項16】

請求項１２に記載の測距センサの検知強度分布表示方法において、
検知可能領域が重複しないときの検知強度の数値の最大値を数値Ｂとすると、
前記可視化ステップでは、前記加算結果が数値Ｂ以上となる場合は、既存の色や濃淡の定義は変更せず、新たに色や濃淡を追加で定義し、追加した定義で数値Ｂ以上の検知強度分布の可視化を行うことを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【請求項17】

複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する際の測距センサの検知強度分布表示方法において、
前記測距センサは、光の伝達時間に基づいて対象物を検知する方式のものであって、
前記測距センサの検知強度分布を表示するため、前記測距センサからの距離が長くなるにつれて減少していく数値Ａを算出する数値化ステップと、
前記算出した数値Ａに基づき測定領域内の検知強度分布を可視化する可視化ステップと、を備え、
前記可視化ステップでは、前記数値Ａの大小に応じて色や濃淡の表示を行い可視化し、
前記数値化ステップ及び前記可視化ステップでは、障害物の領域及び該障害物で光が遮蔽される領域の検知強度の数値を０とし、色や濃淡の表示レベルを最低レベルで定義し、可視化することを特徴とする測距センサの検知強度分布表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測距センサを用いて対象物までの距離を測定する測距システム、及び測距センサの検知強度分布表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光の伝達時間に基づいて対象物までの距離を測定したり、対象物を検知したりする方式として、ＴＯＦ法（タイム・オブ・フライト法）による測距センサ（以下、ＴＯＦセンサとも呼ぶ）が知られている。ＴＯＦセンサで取得した距離データの特徴量から、例えば人物等を検知し、その検知した人物等の時間変化を追跡することで、移動経路を求めることができる。ＴＯＦセンサの原理は、光源から出射した照射光が対象物にて反射し、受光部に戻ってくるまで戻り光の時間を計測することで、対象物までの距離を算出するものである。ＴＯＦセンサには、１台で測定可能な距離と視野角（画角）には限界があるので、広い空間を測定する場合には、複数台のＴＯＦセンサを配置して測定する必要がある。

【0003】

室内で人の流れを検知するカメラは従来から用いられており、例えば特許文献１には、動線を取得するために室内に設置したカメラを用いて、顧客の動線を切れ目なく検出する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１６２２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のカメラを設置する場合は、対象物を映像として捉えることが大切であるため、カメラの映像で対象物が目視できるかを確認しながら設置すればよい。しかしＴＯＦセンサを設置する場合は、対象物の距離を可視化できる位置に設置することが大切であるため、一般的なカメラのように目視で設置作業を行うことは難しい。またＴＯＦセンサでは、対象物までの距離が遠くなるにつれ検知強度が低下することが知られているが、その検知強度を目視で確認し設置作業を行うのは困難であった。

【0006】

本発明の目的は、複数の測距センサの設置作業のための作業者の負荷を軽減し、容易に設置作業を実施できる測距システム及び測距センサの検知強度分布表示方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、複数の測距センサを設置して測定領域内の対象物を検知する測距システムにおいて、各測距センサから照射された光が対象物に届く光強度（光の強さを示す数値）、または点群数（点群に相当する数値）に応じて数値化を行い、数値の大小に応じて色や濃淡の表示を行い可視化して表示する検知強度分布表示装置を備える。検知強度分布表示装置は、測距センサ前方の空間を１つの立方体とみなし、該立方体を複数の小立方体（ボクセル）に分割し、測距センサから照射された光が各ボクセルに届く光強度、または各ボクセルにおける点群数、に応じて検知強度を数値化する。

【0008】

また本発明は、測距センサの検知強度分布表示方法において、各測距センサの検知強度分布を、各測距センサから対象物に届く光強度、または点群数に応じて数値化を行い、数値の大小に応じて色や濃淡の表示を行い可視化して表示する。その際、複数の測距センサの検知可能領域が重複した場合、重複個所の数値に重み係数を乗算して加算する。また、障害物の領域及びそれで遮蔽される領域では、数値を０とし、色や濃淡の表示レベルを最低レベルで定義する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、測距センサの設置作業のための作業者の負荷を軽減し、実際の設置の前に、最適な設置シミュレーションを容易に実施できるとともに、設置後に検知の強度分布を容易に確認できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１に係る測距システムの構成を示す図。

【図2】測距センサ（ＴＯＦセンサ）の構成を示す図。

【図3】ＴＯＦ法による距離測定の原理を説明する図。

【図4】検知強度分布表示装置の構成を示す図。

【図5】測距センサの測定可能な範囲を説明する図。

【図6】測距センサの検知可能範囲の表示方法を説明する図。

【図7】測距センサの検知可能範囲の表示例を示す図。

【図8】測距センサの検知可能範囲の表示例を示す図。

【図9】測距センサの検知可能範囲の表示例を示す図。

【図10】複数の測距センサを配置したときの検知可能範囲の例を示す図。

【図11】ボクセルを用いて検知強度分布を数値化する方法を説明する図。

【図12】検知強度分布の数値化の他の例を示す図。

【図13】検知強度を色分け（ヒートマップ化）して表示する例を示す図。

【図14】検知可能範囲が重なった場合のヒートマップ化を説明する図。

【図15】ヒートマップ化の効果を説明する図。

【図16】オクリュージョンの発生を説明する図（実施例２）。

【図17】測距センサを追加した場合のオクリュージョンの例を示す図。

【図18】測距センサを追加した場合のオクリュージョンの例を示す図。

【図19】測距センサを追加した場合の検知強度計算の改善方法を説明する図。

【図20】２台の測距センサを並列配置した場合の検知強度の計算例を示す図。

【図21】２台の測距センサを対向配置した場合の検知強度の計算例を示す図。

【図22】検知可能領域に障害物が存在する状態を示す図。

【図23】障害物が存在するときの検知強度分布の表示方法を説明する図。

【図24】複数の測距センサが互いに干渉する場合の表示方法を説明する図。

【図25】測距センサの設置の手順を示すフローチャート。

【図26】ボクセル位置により点群数が変化することを説明する図（実施例３）。

【図27】ボクセル位置により点群数が変化することを説明する図。

【図28】ボクセル位置と点群数の関係を説明する詳細図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の各実施例では、測距センサの検知強度分布の表示について説明する。これは、測距センサの前方に広がる測定可能な３次元空間に対し、測距センサからの距離に応じた検知強度を示す数値を割り当て、３次元空間を床面と平行な平面で切り取った２次元の断面図を、検知強度の数値に応じて可視化するものである。

【実施例1】

【0012】

実施例１では、測距システムと測距センサの構成、及び検知強度分布表示の基本的な方法について説明する。

【0013】

図１は、実施例１に係る測距システムの構成を示す図である。測距システムは、複数台の測距センサ（以下、「ＴＯＦセンサ」、あるいは単に「センサ」とも呼ぶ）１ａ，１ｂと、測距センサの検知強度分布を表示する検知強度分布表示装置２（以下、単に「表示装置」とも呼ぶ）とがネットワーク３で接続されている。表示装置２には、例えばパソコン（ＰＣ）やサーバを用いる。

【0014】

図１に示す例では、２台のセンサ１ａ，１ｂを測定空間の天井５に取り付け、床面４に存在する対象物６（ここでは人物）までの距離を測定して、２台で人物６を検知する。１台のセンサでは測定可能距離や視野角（垂直画角と水平画角で決まる）が限られているので、測定したい領域が１台のセンサでカバーできない場合は、センサを複数台設置することが必要になる。また、障害物なども考慮し、どの位置にどの方向で、何台のセンサを設置するかを検討する必要がある。

【0015】

検知強度分布表示装置２は、測距センサを実際に設置する前に、測定空間における検知強度分布を計算して表示する設置シミュレータである。これにより、最適な設置シミュレーションを容易に実施できるとともに、測距センサの設置作業のための作業者の負荷を軽減することができる。また表示装置２は、設置後の測距センサで測定した対象物までの距離データを基に、対象物の距離画像（例えば人物の移動軌跡）を表示する機能を有する。

【0016】

図２は、測距センサ（ＴＯＦセンサ）１の構成を示す図である。測距センサ１は、レーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源から赤外光のパルス光を照射する発光部７、対象物から反射したパルス光をＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどで受光する受光部８、発光部７の点灯／消灯と発光量の制御を行う発光制御部９、受光部８の検出信号（受光データ）から対象物までの距離を計算する距離計算部１０を備える。距離計算部１０で計算された距離データは、表示装置２へ送信される。また測距センサ１の発光制御部９は、表示装置２からの測定指令信号に従い発光を開始させる。

【0017】

図３は、ＴＯＦ法による距離測定の原理を説明する図である。測距センサ（ＴＯＦセンサ）１は、発光部７から対象物６（例えば人物）に向けて距離測定用の照射光１１を出射する。受光部８は、対象物６で反射された反射光１２を２次元センサ１３で受光する。２次元センサ１３はＣＣＤセンサなどの複数の画素を２次元配列したもので、各画素における受光データから距離計算部１０は２次元状の距離データを算出する。

【0018】

対象物６は、発光部７及び受光部８から距離ｄだけ離れた位置に存在する。ここで、光速をｃとして、発光部７が照射光１１を出射してから受光部８が反射光１２を受光するまでの時間差をｔとすると、対象物６までの距離ｄは、ｄ＝ｃ×ｔ／２で求められる。なお、距離計算部１０の行う実用的な距離測定では、時間差ｔの代わりに、所定幅の照射パルスを出射し、これを２次元センサ１３で露光ゲートのタイミングをずらしながら受光する。そして、異なるタイミングにおける受光量（蓄積量）の値から距離ｄを算出するようにしている（露光ゲート方式）。

【0019】

図４は、検知強度分布表示装置２の構成を示す図である。表示装置２は以下の機能ブロックを有する。測距センサ設置情報設定部４７は、各測距センサ１ａ，１ｂもしくはユーザの設定情報から、センサの垂直設置角度、水平設置角度、設置高などの設置情報を取得する。測距センサ仕様設定部４８は、センサ１ａ，１ｂもしくはユーザの設定情報から、画角、照射可能距離、光源などの各測距センサの仕様を設定する。空間分割部４９は、前方の空間を１つの立方体とみなし、測距センサ設置情報設定部４７と測距センサ仕様設定部４８の情報を用いて、該立方体を複数の小立方体（以下、「ボクセル」と呼ぶ）に分割する。

【0020】

検知強度数値化部５０は、センサ１ａ，１ｂから照射された光が各ボクセルに届く光強度（光の強さを表す数値）、または各ボクセルの点群数（点群に相当する数値）、もしくは光強度と点群数の両方と、測距センサ設置情報設定部４７と測距センサ仕様設定部４８の情報を用いて、ボクセル単位の検知強度を数値化する。可視化部５１は、立方体において床面と平行な平面を抜き出し、検知強度数値化部５０で算出された検知強度の数値の大小に応じて色や濃淡で可視化する。可視化後の画像データは、表示器であるモニタ４６で表示される。なお、モニタ４６は表示装置２に内蔵されても、外付けされてもよい。これらの要素以外に、各センサ１ａ，１ｂからの測定データを受信するデータ受信部や、各センサ１ａ，１ｂに対し測定指示信号を送信する送信部などを有しているが、図示を省略している。

【0021】

図５は、測距センサ１の測定可能な範囲を説明する図である。（ａ）は床面４と平行の真横から見た側面図、（ｂ）は床面４を真上から見た上面図である。測距センサ１は、対象物６との距離ｄが長くなるにつれ徐々に対象物６の検知強度が下がり、最終的に検知できなくなるため、センサとしての測定可能な測定可能最大距離１５が存在する。また、対象物６が近距離にある場合、受光部８が飽和し、検知ができなることがあるため、センサとしての測定可能な測定可能最短距離１４が存在する。

【0022】

さらに、センサとして測定可能な角度範囲（視野角、画角）も存在し、（ａ）において横方向から見た時の垂直画角αｖと、（ｂ）において上方向から見た時の水平画角αｈが存在する。

【0023】

つまり、測距センサ１が測定可能な範囲は、測定可能最小距離線１４、測定可能最大距離線１５と、垂直画角αｖ、水平画角αｈとで囲まれた範囲となる。このように、測距センサ１が仕様上測定可能な範囲は、測距センサの仕様（画角と距離）から求めることができる。この測定可能な範囲（空間）を可視化し、測距センサ１を設置する部屋の見取り図（店舗のフロアマップなど）と重ね合わせて表示すれば、検知したい領域がカバーできているかどうかを目視で判断できる。

【0024】

ここで、測距センサを何個、どの位置にどの方向で設置すればよいかをシミュレーションする「測距センサ設置シミュレータ」（以下、単に「設置シミュレータ」とも呼ぶ）を導入する。つまり設置シミュレータは、店舗のフロアマップに測距センサを適切に配置し、測距センサの仕様に基づいた検知範囲を可視化するものである。この設置シミュレータの機能は、前記図４の検知強度分布表示装置２で実現し、例えばＰＣ内のアプリケーションで動作させる。そして、実際の測距センサの動作と連携させてもよい（アプリケーションでの照射方向の調整結果を反映し、測距センサが受信したデータをアプリケーション上に表示するなど）。あるいは連携させずに設置シミュレータの機能のみとして、測距センサなしで単独で稼働するようにしてもよい。

【0025】

図６は、測距センサ設置シミュレータによる測距センサの検知可能範囲の表示方法を説明する図である。（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。センサの検知範囲は３次元の空間となるが、３次元での表示は特に複数のセンサが立体的に重なった場合には見にくくなるので、説明を容易にするため、上から見下ろした２次元の平面で表示する方法で説明する。

【0026】

（ａ）のように、測距センサ１が床面４から高さ１８の位置に、センサの測定方向（視野角の中心方向）が俯角（水平から下向きの角度）θで設置されている。垂直画角αｖで決まる測定境界の天井側を境界線１９、床面側を境界線２０とする。よってセンサ１を横から見た場合、境界線１９、境界線２０、測定可能最小距離線１４、測定可能最大距離線１５、で囲われた扇形が測定可能範囲となる。当然、床面４などの障害物がある場合は、床面４より上にある範囲が測定可能範囲となる。

【0027】

（ｂ）のように、測距センサ１を天井側（上側）から俯瞰した場合も同様に、水平画角αｈで決まる測定境界を、測距センサ１から見て左側を境界線２１、右側を境界線２２とする。センサ１を上から見た場合、境界線２１、境界線２２、測定可能最小距離線１４、測定可能最大距離線１５、で囲われた扇形が測定可能範囲となる。

【0028】

ここで、測定可能範囲を上から見下ろした２次元の平面で可視化する場合、検知したい対象物６の高さも考慮する必要がある。なぜなら、対象物６を確実に検知するためには、対象物６の検知可能な高さを定義し、その高さの占める空間を考慮した上で、上から見た時の対象物６の検知可能な範囲（以下、対象物検知可能範囲）を決めなければならないからである。

【0029】

次にこの対象物検知可能範囲の決め方を説明する。（ａ）において、対象物６を検知したい高さレベルを最低高さ２３と最高高さ２４とする。この２つの高さレベルに挟まれた範囲内にある対象物６をセンサ１で検知できる対象物検知可能範囲は、横から見た扇形（符号１４、１５、１９、２０で囲われた領域）内に収まる矩形２５ａの範囲となる（グレーで示す）。本例では、矩形２５ａの形は次の２点Ａ，Ｂを対角にもつ形状となる。点Ａは境界線２０と高さ２３の交点、点Ｂは境界線１９と高さ２４の交点である。

【0030】

（ｂ）は、（ａ）の矩形２５ａで示す対象物検知可能範囲を上から俯瞰したものである。対象物６の検知距離の境界は境界線２６ａと境界線２７ａであり、上から見た時の対象物検知可能範囲は、境界線２１、境界線２２、境界線２６ａ、境界線２７ａで囲われた扇形２８ａで示すことができる（グレーで示す）。なお、対象物検知可能範囲は必ずしも扇形となる訳ではなく、測距センサ１の設置角度や設置高さによって形状は矩形や丸型となり、その大きさも変化する。以下、この形状の変化について図７～図９で説明する。

【0031】

図７は、図６における設置俯角θを０度（測定方向が床面と平行）とした場合である。この場合の対象物検知可能範囲は、（ａ）のように、矩形２５ｂで示す次の２点Ａ，Ｂを対角にもつ形状となる。点Ａは、図６と同様に境界線２０と高さ２３の交点である。点Ｂは、測定可能最大距離線１５と高さ２３の交点Ａ’から床面に垂直に伸ばした線と高さ２４の交点である。

【0032】

この矩形２５ｂの範囲を上から俯瞰すると、（ｂ）のように、境界線２６ｂ、境界線２７ｂのような検知境界となり、上から見た時の対象物検知可能範囲は、境界線２１、境界線２２、境界線２６ｂ、境界線２７ｂで囲われた狭い扇形２８ｂとなる（グレーで示す）。このように測距センサ１の設置角度を変えると、対象物検知可能範囲の形や大きさが変化することが分かる。

【0033】

図８は、図６における設置俯角θを９０度（測定方向が床面と垂直）とした場合である。この場合の対象物検知可能範囲は、（ａ）のように、矩形２５ｃで示す次の２点Ａ，Ｂを対角にもつ形状となる。点Ａは、境界線２０と高さ２４の交点Ａ’から床面への垂線と高さ２３の交点である。点Ｂは、境界線１９と高さ２４の交点である。

【0034】

この矩形２５ｃの範囲を上から俯瞰すると、（ｂ）のように、境界線２６ｃ、境界線２７ｃのような検知境界となり、上から見た時の対象物検知可能範囲は、境界線２１、境界線２２、境界線２６ｃ、境界線２７ｃで囲われた矩形２８ｃとなる（グレーで示す）。このように測距センサ１の設置角度を変えると、対象物検知可能範囲が扇形ではなく矩形に変化することがある。

【0035】

図９は、設置俯角θは９０度で図８と同じであるが、設置高さ１８ｄを図８よりも高くした場合である。この場合の対象物検知可能範囲は、（ａ）の矩形２５ｄで示す次の２点Ａ，Ｂを対角にもつ形状となる。点Ａは、測定可能最大距離線１５と高さ２３の交点の一方である。点Ｂは、測定可能最大距離線１５と高さ２３の他方の交点Ａ’から真上に伸ばした線と高さ２４の交点である。

【0036】

この矩形２５ｄの範囲を上から俯瞰すると、（ｂ）のように、対象物検知可能範囲は、円形（楕円形）２７ｄになる（グレーで示す）。これは測定可能最大距離線１５の集まりが曲面で、それを床面と水平にスライスするような形に切り取られるためである。このように測距センサ１の設置高さ１８ｄを変えると、対象物検知可能範囲が扇形でも矩形でもなく楕円形に変化することがある。

【0037】

以上、図７～図９で説明したように、測距センサの設置角度や設置高さなどで対象物検知可能範囲は様々な形状となるが、以下の説明では、図６（ｂ）のように、上から見下ろした対象物検知可能範囲２８ａが扇形となる場合を例に説明する。

【0038】

次に、実際の設置シミュレータで対象物検知可能範囲をどのように表示するかを説明する。
図１０は、複数の測距センサを配置したときの対象物検知可能範囲の例を示す図である。（ａ）は、測距センサ１ａと測距センサ１ｂが対面になるように配置された例である。この場合、センサで検知可能な範囲（上から見た範囲）を示す扇形はそれぞれ２８ｅ、２８ｆとなる。ここで範囲２８ｅには範囲２８ｆが重なって一部が隠れているが、範囲２８ｅも扇形である。

【0039】

（ｂ）は、測定空間に８個の測距センサ１ａ～１ｈを配置した例である。点線で囲った矩形領域２９の内側を確実に検知したい場合、センサの位置や角度を調整し、領域２９内の隙間が見えなくなるよう扇形で覆えば、漏れなく検知できることが、実際の配置を行う前にシミュレータ上で把握することができる。

【0040】

しかし、測距センサは対象物までの距離が遠くなると検知強度が低下するため、この扇形の領域内の検知強度はセンサから遠ざかるにつれて低下する。よって、全て扇形で覆われたとしても、実際にはセンサから遠い位置では良好に検出できない場合もある。さらに、後述するように、各ボクセル当たりの点群数もセンサから遠ざかるにつれて低下するため、検知強度が低下する。

【0041】

従って、図１０で示すようなセンサ仕様（視野角と測定可能距離）で検知可能範囲を表示する表現方法では、検知強度を含めて可視化することができない。そこで、この検知強度を数値化して可視化する方法を、以下で説明する。検知強度は、ボクセルに届く光強度とボクセル当たりの点群数が影響する。理解を容易にするため、まずは光強度と検知強度についての説明を行う。

【0042】

図１１は、ボクセルを用いて測定空間内の検知強度分布を数値化する方法を説明する図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。（ａ）のように、測距センサ１の前方にある所定の長さを持つ小さな立方体（ボクセル）３０を積み上げ、複数のボクセル３０が組み合わさって大きな立方体３１を構成している。この大きな立方体３１を構成しているボクセル３０の１つ１つに、測距センサ１からの各ボクセル３０のある位置（例えばボクセルの重心位置）までの距離に応じて、検知強度を示す数値を割り当てる。（ａ）の例では、この大きな立方体３１は縦８個×横８個×高さ８個の５１２個のボクセル３０で構成されている。

【0043】

（ｂ）は、立方体３１の断面図３２の例である。例えば（ａ）の立方体３１の断面位置３１ａ（横方向の左から５番目）で、縦・高さ方向に８×８個のボクセル３０を抜き出したものを、横方向から見た断面図である。各ボクセル３０には、測距センサ１からの距離に応じて検知の強度を表す数値を与える。この数値の割り当て方を前記図３で説明すると、センサ１からの照射光１１は対象物６に届くまでに距離の２乗で減衰し、センサの受光部８が受光する反射光１２はその照射光の強さに比例するため、照射光が強ければ受光も強くなり、対象物６を検知しやすくなる。つまり測距センサ１の検知強度を数値化するには、対象物６における照射光の強さを数値化すればよい。

【0044】

光の強さは光源からの距離ｄの２乗で減衰するため、光の強度を示す数値は（測定可能最大距離－ｄ）＾２（２乗）などで算出することができる（ここでｄが測定可能最大距離を超える場合は、光強度＝０とする）。ただし算出方法はこの限りではなく、製品仕様や環境に応じて決定すればよい。なお、図１１を含む以下の例で使用している光強度の数値は、実施例の動作を説明しやすい簡単な数値（例えば０～１０の整数）を割り当てているが、実際の検知強度（光強度）の大きさに比例させた値である。（ｂ）の断面図３２の例では、最大値は光強度＝９、最小値は光強度＝０となる。以上の説明は光源が１つの時の例を示したが、測距センサが複数光源を持つ場合は、それぞれの光源からの影響を考えて計算し、その数値の和がボクセル３０に割り当てられる数値となる。

【0045】

図１２は、検知強度分布の数値化の他の例を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は横断面図である。ここでは、表示する領域（断面）の選択について説明する。（ａ）は図１１と同様の立方体３１を示すが、（ｂ）のように床面４からある所定の高さにあるボクセル群を床面と平行に抜き取る。例えば下から２段目の高さ位置３１ｂにあるボクセルを全て抜き取って並べて、上から見た図が（ｂ）の断面図３３である。なお、断面図３３は、図１１（ｂ）の断面図３２における枠３２ａで囲った部分に該当する。

【0046】

（ｂ）の断面図３３において、各ボクセル（マス目）の数値は測距センサ１からの距離に応じて与えられており、ユーザはこの数値を確認することで検知強度の分布を把握できる。なお、抜き取る高さはユーザが選択することができ、検出したい対象物の高さに応じてどこを抜き取ってもよい。また抜き取る面も１か所ではなく、例えば下から２段目と３段目の高さのボクセルを抜き取って、２つの数値の平均値をとって断面図３３としたり、高さ方向で一番数値が低いボクセルを抜き取って断面図３３としたりするなど、断面図３３で代表させる数値の決め方は様々である。

【0047】

次に、上記で求めた検知強度の数値をどのように可視化して表示するかについて説明する。
図１３は、検知強度の数値に応じて色分けして表示する例を示す図である。（ａ）は、図１２（ｂ）の断面図３３において各ボクセルを色分けした例である。この例ではグレースケール（濃淡）表記であり、図１２（ｂ）のような数値のみの表示に比べ、検知強度の分布が視覚的に分かりやすくなる。もちろん、カラー表記とすれば視覚的により分かりやすくなる。なお、数値に応じた配色の決め方はカラーでも白黒でもよく、ユーザが検知強度の強弱を視覚的に判別できればよい。また、強弱の閾値（色の変化の閾値）はセンサの仕様によって異なる。以下、この数値に応じて色や濃淡で可視化することを、検知強度のヒートマップ化と呼ぶ。

【0048】

また図１３（ｂ）（ｃ）は、ヒートマップ化の他の例を示す図である。（ｂ）の扇形３４は、図１０（ａ）の扇形２８ｅの検知強度を数値化し、数値の大きさに応じてヒートマップ化して表現したものである。ここでは各ボクセルの数値は非表示としている。なお、扇形３４は元来カラー表記のものをさらにモノクロ化して示しているため、白黒の濃淡にムラがあるように見えるが、数値は連続的に変化している。一方（ｃ）の扇形３５は、元来モノクロ表記であり、白黒の濃淡が連続的に変化するグラデーションで示される。このように、光強度を距離に応じてボクセル単位で数値化し、色や濃淡で表現することで、測距センサからの距離に応じた検知強度を可視化できる。

【0049】

図１４は、複数のセンサの検知可能範囲が重なった場合の検知強度のヒートマップ化の表記方法を説明する図である。（ａ）は、２台の測距センサ１ａ、１ｂの配置と検知可能範囲の重なりを示す。２台のセンサは、図１２（ｂ）の断面図３３で示される同じ検知強度分布を持つとする。この例では、センサ１ａの断面図３３ａ（８×８マス）とセンサ１ｂの断面図３３ｂ（８×８マス）が５行分重なり合って、２台合わせて１１×８マスの断面図となっている。各マス目における検知強度の数値の計算方法は、重なっていないマス目では単独のセンサによる数値をそのまま使用し、重なっているマス目では２台のセンサによる数値を単純に加算する。（ａ）は加算前の数値、（ｂ）～（ｄ）は加算後の数値を示す。

【0050】

検知可能範囲が重なった場合のヒートマップ化の表記方法は３通り（方法１～３）考えられ、（ｂ）～（ｄ）で説明する。
（ｂ）は方法１について断面図３６ａで説明する。まず検知強度を示す色が、例えば１０段階のレベル（レベル１～１０）で定義されていたとする。最低レベル１は数値０で、最高レベル１０は、同じ領域内に配置された測距センサ内で、数値の最大値を割り当てる。つまり、数値の加算により最大値が変わると、最大値の数値によって他の数値に割り当てられる表示レベルが変化する。例えば、数値の最大値が９、最低が０、その他の数値が１～８で分布しているものをヒートマップ化すると、１０段階のレベルの色全てで表示されることになる。その後、重ね合わせにより、数値の最大値が９から１０００に変化し、最低の数値が０、その他の数値が１～８で変わらない、となった場合、数値の最大値１０００のマス目は数値９の時と変わらず最高のレベル１０で表示されるが、その他の数値１～８はレベル１前後相当の表記となる（数値１０００と比較したとき相対的に小さな値となってしまうため）。このことから分かるように、方法１のヒートマップ化の方法では、同じ設置領域内にある測距センサの検知強度表示は最高値に対する相対表示となる。

【0051】

断面図３６ａを例に説明する。単体設置のときの図１３では数値の最大値が６で強度レベル１０であったが、３６ａの場合は数値の最大値６から１０に変化したため、絶対値としての数値は６で変化はないのだが、現在の最大値に対する強度レベルが下がり、図１３よりも低い強度レベルの色で表示されている。方法１のメリットは、設置対象の空間全体で見た時に検知強度分布の強い個所、弱い個所が相対的に分かることである。デメリットは、数値の重なりが増えた場合、検知強度の数値が絶対値として問題ない個所が相対的に弱く見えてしまう場合が生じることである。

【0052】

（ｃ）は方法２について断面図３６ｂで説明する。方法１と同じく検知強度を示す色が、例えば１０段階のレベル（レベル１～１０）で定義されていたとする。最低レベル１は数値０で、最高レベル１０は、測距センサ単体で使用した時の強度分布の最大値の数値で固定し、重なり合いによりこの最大値の数値を超えても最大値と同じ検知強度扱いとする。つまり方法２では、ある所定の数値以上の値は同じ強度レベルでの表示とする。仮に数値の最大値が９、数値の最低が０、その他数値が１～８で分布していたとし、数値９は強度レベル１０の定義であったとする。その後、重ね合わせにより、数値の最大値が１０００、数値の最低が０、その他数値が１～８で変わらずとなった場合、最大値１０００の強度レベルは数値９と同じ強度レベル１０で変わらない。つまり、方法２では同じ設置領域内にある測距センサの検知強度表示は、測距センサ単体での最大検知強度を超えない範囲での絶対値での表示となる。

【0053】

断面図３６ｂを例に説明する。図１３では数値の最大値が６で強度レベルは１０であり、３６ｂの場合は数値の最大値が１０となったが、強度レベル１０の定義が数値６以上で定義されているため、６以上の数値は全て数値６と同じ強度レベルで表示される。このように、方法２のメリットは、重なりが増えて数値が増えても、ある値以上になると検知強度の視覚的な変化がないため、過度に検知強度が増えず、測距センサが検知可能な実力の評価が可能となることである。デメリットは、重なり合いにより検知強度が高まっている個所があってもそれを表示できないことと、重なり合いにより相対的な検知強度が変化しても相対的な検知強度の変化が分からないことである。

【0054】

（ｄ）は方法３について断面図３６ｃで説明する。検知強度を示す色が１０段階のレベル（レベル１～１０）で定義されていたとする。最低レベル１は数値０で、最高レベル１０は、同じ領域内に配置された測距センサ単体使用時の最大値の数値とする。方法３では、もしこの最大値を超えるような数値が計算された場合、現在の最高レベル１０よりも上の新たな最高レベルを設けて、その数値に応じた強度レベルを表示させる。仮に数値の最大値が９、数値の最低が０、その他数値が１～８で分布していたとし、数値９が強度レベル１０で定義であったとする。重ね合わせにより、数値の最大値が１０００、数値の最低が０、その他の数値が１～８で変わらず、となった場合、数値の最大値１０００のマス目の強度レベルを示すために、新たな強度レベルを定義し、ヒートマップ化する。元々設定していた１０段階の数値のレベル定義には変化がないため、その他のマス目の１～８の数値の強度レベル表示は変わらない。

【0055】

断面図３６ｃを例に説明する、図１３では数値の最大値が６で強度レベルは１０であり、３６ｃの場合は重なり合いにより、これまでの最大値であった数値６を超える値として、数値８と数値１０が出現している。重なり合い前の最高レベル１０の定義を６とした数値６以下の検知強度表記は変えず、重なり合いにより新たに強度が高まったところだけを、新たな強度レベルで表示し（この例では数値８と数値１０）、重なり合いにより強度が高まった個所をヒートマップ化する。よって方法３では、測距センサ単体での実力値を正確に表示しつつ、重なり合いによって検知強度が高くなっている個所も表示できるため、方法１と方法２のメリットを備えた方法となる。

【0056】

図１５は、ヒートマップ化の効果を説明する図である。図１０（ｂ）のような検知強度分布を考慮しない表記方法では検出強度分布は可視化できておらず、測距センサ１ａ～１ｈで領域２９の内側が不足なくカバーできているように見える。しかし、図１３、１４に述べたヒートマップ化を適用すると、図１５（ａ）のように表示され、実際は白色で表示される領域２９ａのように検知強度が低い個所が生じていることが目視で確認できる。この検知強度が低い領域をなくすように改善するために、図１０（ａ）のように測距センサを対面させて配置した例を説明する。

【0057】

図１５（ｂ）は、図１０（ａ）の対面配置の場合をヒートマップ化したものである。この場合にも、２つの測距センサ１ａ、１ｂの中央付近の領域２９ｂにおいて検知強度が低くなっている可能性があることが分かる。

【0058】

そこで、図１５（ｃ）のように２つのセンサ１ａ、１ｂの位置を近づければ、検知強度の低い領域２９ｂがなくなり、検知強度が高められたことを容易に確認できる。

【0059】

このように本実施例によれば、測距センサの検知強度分布を重ね合わせも考慮してヒートマップ化し、検知強度が低くなる可能性がある領域をシミュレータ上でセンサ設置の段階で把握することができる。そして、その領域をなくするようにセンサを設置することで、設置作業者の調整負荷を軽減したり、設置の際に作業者の設置スキルに依存せず、最適な設置を行ったりすることが可能となる。また、シミュレータ上で表示する検知強度を測距センサの仕様と合わせることで、より正確な設置シミュレーションが可能となる。

【実施例2】

【0060】

実施例２では、測距センサで発生するオクリュージョンや障害物の影響を考慮した検知強度分布の表示について説明する。

【0061】

図１６は、オクリュージョンの発生を説明する図である。測距センサ１ａから見て対象物６ａの背後に別の対象物６ｂが存在する場合、対象物６ｂは対象物６ａに隠れた位置になるため、測距センサ１ａでは対象物６ｂを検知できないことになる。このように、他の物体の陰になり測距センサから検知できない現象をオクリュージョンと呼ぶ。この例では、１台の測距センサ１ａのみで検知可能な領域は符号３７ａで示され、対象物６ａの背後の格子状の領域３８ａでオクリュージョンが発生し、この領域では対象物の検知強度が低下してしまう。

【0062】

図１７は、測距センサを追加した場合のオクリュージョンの例を示す図である。図１６の状態において、測距センサ１ｂを測距センサ１ａと同じ方向を向くように追加して設置した場合である。この場合、検知可能な領域は符号３７ｂのようになり、オクリュージョンが発生しやすい領域３８ｂは図１６での領域３８ａと比較すると狭くなるが、やはり検知強度が低下している領域が残ってしまう。

【0063】

図１８は、測距センサ１ｂを測距センサ１ａと対面するように追加して設置した場合である。この場合、検知可能な領域は符号３７ｃのようになり、オクリュージョンが発生しやすい領域はほぼなくなっている。よって、前後に並んだ対象物６ａ，６ｂはいずれも検出可能である。

【0064】

図１７、図１８から言えることは、測距センサの配置方法によってオクリュージョンの発生する確率が変化する、ということである。つまり、単純に測距センサの検知可能領域が重なっても、その配置方法によっては、検知強度が必ずしも向上するとは言えない。つまり、図１４で説明したような単純な数値の加算だけでは検知強度分布を正しく表現できない場合がある。

【0065】

図１９は、測距センサを追加した場合の検知強度計算の改善方法を説明する図である。センサを追加する位置（ａ）～（ｄ）に応じてどのように計算すべきかを説明する。

【0066】

（ａ）は、測距センサ１ａが設置されている位置とほぼ同じ位置に、測距センサ１ｂを追加した場合であり、２つの照射方向の角度差０度で、中央のマス目（ボクセル）４０に対して同じ位置からから照射している。なお、説明を分かりやすくするため、中央のマス目４０は、図１２（ｂ）の断面図３３におけるマス目の１つ（つまりボクセルを上から見た図）を示しており、そのマス目に与えられる検知強度の数値は全て「６」であったとする。

【0067】

（ａ）の例では、センサ１ａ、１ｂ共にＡ面に向けて照射されているため、図１７で説明したオクリュージョンが発生しやすく、同方向からのセンサ１ｂの追加は検知強度の向上にはあまり寄与しない。従って（ａ）の場合には、図１４で説明したように重なっているマス目の数値を単純に加算する方法は不適当である。センサ１ａ＋センサ１ｂの検知強度の計算方法として、例えば、６＋６×０＝６や、６＋６×０．１＝６．６など、追加されたセンサ１ｂの検知強度に、ある一定の重み係数ｗ（この場合ｗ＝０～０．１）を乗算して加える。こうすることで、同方向からの照射の重なり合いにおいて過度な検知強度の向上を避けることができる。

【0068】

（ｂ）は、測距センサ１ａの位置とは異なる位置に測距センサ１ｂを追加し、２つのセンサの照射方向が角度差９０度で、双方とも中央のマス目４０に向かって照射させた場合である。この場合は、センサ１ａはＡ面、センサ１ｂはＢ面に向かって照射するため、（ａ）の場合よりもオクリュージョンは発生しにくく、センサ１ｂの追加で検知強度は（ａ）の場合よりも向上する。従って、（ｂ）におけるセンサ１ａ＋センサ１ｂの検知強度の計算方法は、例えば、６＋６×０．３＝７．８や、６＋６×０．５＝９のように、一方のセンサの検知強度に（ａ）の場合よりも大きい重み係数ｗ（ｗ＝０．３～０．５）を乗算して加える。こうすることで、測距センサ１ｂの追加による検知強度を（ａ）の場合よりも適度に向上させて数値化できる。

【0069】

（ｃ）は、測距センサ１ａに対し、中央のマス目４０を介して対向する位置に測距センサ１ｂを設置した場合で、２つのセンサの照射方向が角度差１８０度で、マス目４０を照射している。この場合は、センサ１ａはＡ面、センサ１ｂはＣ面に向かって照射するため、（ｂ）の場合よりもオクリュージョンがさらに発生しにくく、センサ１ｂの追加により検知強度が向上する。従って、（ｃ）におけるセンサ１ａ＋センサ１ｂの検知強度の計算方法は、例えば、６＋６×０．７＝１０．２や、６＋６×１．０＝１２のように、一方のセンサの検知強度に（ｂ）の場合よりも大きい重み係数ｗ（ｗ＝０．７～１．０）を乗算して加える。こうすることで、測距センサ１ｂの追加による検知強度を（ｂ）の場合よりも適度に向上させて数値化できる。

【0070】

（ｄ）は、測距センサを３台設置した場合である。すなわち、（ｂ）の状態において、測距センサ１ｂに対し測距センサ１ｃを角度差９０度で追加した場合、または測距センサ１ｂに対し測距センサ１ｄを角度差１８０度で追加した場合であり（破線で示す）、３台のセンサは中央のマス目４０に向かって照射する。その結果、マス目４０に対しＡ面、Ｂ面、Ｃ面への照射（パターン１）、またはＡ面、Ｂ面、Ｄ面への照射（パターン２）のいずれかとなる。いずれのパターンも３面が照射されているため、この２つのパターンのマス目４０に対する検知強度は同じ値にならなければならない。従って、既に複数の面が照射されているマス目に対し、追加で照射された時の検知強度の計算方法は、追加するセンサ（１ｃ、１ｄ）だけではなく、既に設置済みのセンサ（１ａ，１ｂ）が照射している面や、各センサとの角度差などを考慮し、各センサの数値に乗算する重み係数を決定する必要がある。

【0071】

なお、以上で説明した重み係数の数値や計算方法は一例であり、測距センサの仕様や設置状況に応じて決めるべきである。大切な考え方は、マス目のどの方向から照射されているかを確認して計算を行う、ということである。また、本実施例ではマス目を９０度、４面で分割して説明したが、１８０度２面や、３０度１２面などで照射面を管理し、重み係数ｗを決定し、計算することも可能である。

【0072】

次に、オクリュージョンの発生を考慮した検知強度分布の計算例を説明する。
図２０は、２台の測距センサを並列に配置した場合の検知強度の計算例を示す図である。（ａ）はセンサの配置を、（ｂ）は検知強度分布の計算例を示す。（ａ）のように、２台の測距センサ１ａ、１ｂを検知領域が一部重なるように並べて配置する。具体的には、図１３で示した検知強度分布を持つ２台のセンサ１ａ、１ｂを、図１４（ａ）と同じような検知領域の重なり（５行分）をもつように配置している。この場合、領域４１ａで示す部分が、２センサの検知領域が重なっているが、図１９（ａ）に近い配置であるため、オクリュージョンの発生が予想される。

【0073】

（ｂ）は、検知領域が重なった領域の計算方法を示す。枠４２ａ内のマス目は、上記の重なり領域４１ａに対応している。センサ１ａとセンサ１ｂが同方向からの照射（図１９でマス目４０の同じ面への照射）の場合は、２つのセンサ数値のうち大きい数値を採用する。つまり、２つの数値のＯＲ処理で大きい方の数値を選択する処理である。この処理方法に基づいて重なり合ったマス目を計算した結果が、枠４２ａ内の数値となる。図１４の計算結果と比較すると、重なり領域において、単純な数値の加算が行われていないことが分かる。図１７で説明した通り、対象物へ同じ方向から照射するような配置はオクリュージョンが発生しやすいことを考慮し、重なり合いが生じても検知強度の数値が過度に大きくならないよう抑えている。

【0074】

図２１は、２台の測距センサを対向させて配置した場合の検知強度の計算例を示す図である。（ａ）はセンサの配置を（ｂ）（ｃ）は検知強度分布の計算例を示す。（ａ）のように、２台の測距センサ１ａ、１ｂを検知領域が一部重なるように対向して配置する。具体的には、図１３で示した検知強度分布を持つ２台の測距センサ１ａ、１ｂを、図１８と同じように向かい合わせて配置している。この時、重なった部分は領域４１ｂで示し、（ｂ）で示すようにマス目４列分が重なり合ったとする。この配置は図１９（ｃ）に近い配置であるため、オクリュージョンは発生しにくくなる。

【0075】

（ｃ）は、検知領域が重なった領域の計算方法を示す。枠４２ｂのマス目は、上記の重なり領域４１ｂに対応している。センサ１ａとセンサ１ｂが向かい合うような照射の場合は、単純に数値の加算を行う。この処理方法に基づいて重なりあったマス目を計算した結果が、枠４２ｂ内の数値となる。前記図２０（ｂ）の枠４２ａの計算結果とは異なり、重なり合ったマス目の数値を単純に加算したものである。図１９（ｃ）で説明した通り、オクリュージョンが発生しにくい測距センサの配置の場合は、数値の加算で検知強度の強さを表現できることが分かる。

【0076】

次に、検知可能領域に障害物が存在する時の検知強度分布の表示方法を説明する。
図２２は、検知可能領域に障害物が存在する状態を示す図である。測距センサ１ａ、１ｂが配置され、検知可能領域には、壁４３ａや柱４３ｂ、４３ｃなど、その動きを検知する必要のない障害物（黒で塗りつぶし）が存在している。これらの障害物を無視して検知強度の分布を表示させると、次のような問題が生じる。

【0077】

まず、障害物（壁）４３ａが高く、測距センサの検知を完全に遮蔽するような場合でも、考慮すべきではない重なり合いの領域４４（斜線部分）の重なり合いが考慮して数値化されてしまう（問題点１）。また、本来表示しなくてもよい障害物（柱）４３ｂ、４３ｃの領域の検知強度の数値が表示されてしまう（問題点２）。さらには、障害物４３ｂ、４３ｃの後方の領域（格子部分）３８ｃ、３８ｄでは図１６で説明したオクリュージョンが発生しやすく、この領域では検知強度が弱くなることを表示できない（問題点３）。つまり障害物や、障害物によるオクリュージョンを考慮しないと、これらの検知強度が低い領域３８ｃ、３８ｄを正しく表示できず、シミュレータでの表示上の検知強度分布が実際とは異なってしまうという問題がある。

【0078】

図２３は、図２２で示した問題を解決し、障害物が存在するときの検知強度分布の表示方法を説明する図である。まず、問題点１「考慮すべきではない重なり合いの領域４４の重なり合いが考慮して数値化されてしまう」に対しては、障害物４３ａよりも後方の領域の検知強度の数値（加算分）を全て０にする。問題点２「本来表示しなくてもよい障害物４３ｂ、４３ｃの領域の検知強度の数値が表示されてしまう」に対しても、障害物４３ｂ、４３ｃに該当するマス目の領域の検知強度の数値を０にする。最後に問題点３「オクリュージョンが発生しやすくなる領域３８ｃ、３８ｄで、検知強度が弱くなることを表示できない」に対しても、領域３８ｃ、３８ｄに該当するマス目の検知強度の数値を０や通常の値よりも低い数値にする。以上のように、障害物による遮蔽やオクリュージョンを考慮したマス目の数値化を行うことで、各問題点を解決し、より実際に近い検知強度の表示が可能となる。

【0079】

次に、複数の測距センサ間で生じる干渉の問題について説明する。例えば複数のＴＯＦセンサを同時に同じ領域内で使用すると、レーザーの干渉が発生し、距離データの精度が低下する。通常は干渉防止のために、干渉しないパルスパターンの組み合わせに従って、ＴＯＦセンサ毎に異なるパルスパターンを設定することで、この干渉を抑制することが可能である。しかし、設定ミスや設定漏れなどで、ユーザが干渉発生に気付かない場合もある。そこで、この干渉発生がシミュレータ画面上で設定時に可視化できれば、設定ミスや設定漏れを発見しやすくなる。

【0080】

図２４は、複数の測距センサ１ａ，１ｂが互いに干渉する場合の表示方法を説明する図である。例えば、設置した２台のセンサの検知領域が重なった領域４５では、干渉が発生しやすくなるので、この領域４５をユーザに分かりやすく通知するように表現する。干渉発生領域を通知するために、可視化した時に、「領域４５を点滅させる」、「ヒートマップで使用している色とは異なる色で表示する」、「斜線などのパターンで表示する」などの表現方法が有効である。また、領域４５そのものを目立たせるのではなく、センサ１ａ、１ｂの表示色を変えたり点滅させたりして、ユーザに通知してもよい。３台以上の測距センサが重なり合った場合は、それぞれに対して干渉がないかをチェックして表示させることもできる。

【0081】

以上に述べた各手法により、測距センサの設置シミュレータを用いて検知強度分布を表示し、複数の測距センサを好適に設置する手順を説明する。
図２５は、測距センサの設置の手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、測距センサとしてＴＯＦセンサを例にステップ順に説明する。

【0082】

Ｓ１０１：設置シミュレータ上で実際にＴＯＦセンサを設置する領域（例えば店舗のフロアマップ）を読み込んで、検知したい領域が照射される向きとなるようにＴＯＦセンサを追加していく。
Ｓ１０２：複数のＴＯＦセンサを同時に同じエリア内で使用するとレーザーの干渉が発生し、距離データの精度が低下するため、ＴＯＦセンサ毎に互いに干渉しないような異なるパルスパターンを設定する。

【0083】

Ｓ１０３：ＴＯＦセンサの物理的な設置位置に応じて、ＴＯＦセンサ内でもつ座標軸を実空間の座標軸と合わせるため、角度や高さの調整を行う。
Ｓ１０４：複数のＴＯＦセンサが取得するデータを１つの動線としてつなぎ合わせるために、ＴＯＦセンサの位置や方向を合わせこむ。Ｓ１０３、Ｓ１０４はキャリブレーション処理と呼ばれ、実際にＴＯＦセンサと設置シミュレータが接続されている場合は、表示装置２が各ＴＯＦセンサに指示を出して実施する。

【0084】

Ｓ１０５：各ＴＯＦセンサの検知強度分布を、検知可能領域の重なり合いや障害物を考慮し、色や濃淡で表示（ヒートマップ化）する。
Ｓ１０６：ユーザは、設置シミュレータに表示された検知強度分布の判定を行う。判定の結果、（Ａ１）～（Ａ３）に分岐する。まず（Ａ１）は、検知強度分布に問題なく、ＴＯＦセンサの台数の過不足もない場合であり、これで処理を終了する。

【0085】

Ｓ１０７：判定結果が（Ａ２）であり、検知強度の弱い領域があるが現在のＴＯＦセンサの台数では調整不可と判断した場合は、ＴＯＦセンサの追加を行い、Ｓ１０２に戻る。
Ｓ１０８：判定結果が（Ａ３）であり、検知強度の弱い領域はなく、現在のＴＯＦセンサの台数は余剰と判断した場合は、余剰なＴＯＦセンサの削除を行い、処理を終了する。

【0086】

このように、設置シミュレータを用いて検知強度分布を表示し、ユーザはこれを確認することで測距センサを好適に設置することができる。特に、Ｓ１０５のヒートマップ化表示のステップでは、本実施例で取り上げたオクリュージョンや障害物の影響を考慮した検知強度分布を表示することで、より現実の測定環境に即した精度の高い表示を行うことができる。

【実施例3】

【0087】

前記実施例１、２では、光強度に基づき検知強度分布を表現するものであったが、実施例３では、検知強度を点群数で表現する方法について説明する。

【0088】

図２６は、ボクセルの位置により点群数が変化することを説明する図である。測距センサ内のある光源５２から光が照射され、測距センサの視野角５４の範囲内にボクセルが配置されている。説明しやすいように、測定範囲内のボクセル（サイズは設計者が決める）をいくつか抜き出し、５５ａ、５５ｂ、５５ｃで示す。光源５２から４本の光線５３（光の進む方向を矢印で示す）を出射している場合を想定する。

【0089】

図から分かるように、光源５２に最も近い位置のボクセル５５ａには、４本の光線５３が全て照射され、次のボクセル５５ｂには２本の光線が照射され、最も遠いボクセル５５ｃには１本の光線のみが照射される。よって、光源５２からの距離に応じて、ボクセルに照射される光線５３の本数が変化することが分かる。このように、光源５２に近いボクセルほど光線５３（光の矢）の当たる本数が多く、言い換えれば、測距センサが点群として捉える数（＝点群数）が多くなる。一方、光源５２から遠いボクセルほど光線の当たる本数が少なく、つまり、測距センサが点群として捉える数（＝点群数）が少なくなる。

【0090】

図２７は、図２６の光線の状態を上から見た図である。水平画角αｈの範囲に光が照射されており、各ボクセル５５ａ、５５ｂ、５５ｃにおいて入射する光線の数（入射面と光線の交点の数）を示している。図２６と同じように、各ボクセルでの光線数は、それぞれ４個、２個、１個となり、光源からの距離が遠くなるにつれて測距センサが点群として捉える数（点群数）が減少していくのが分かる。

【0091】

図２８は、図２６と図２７の説明をさらに詳細に行う図である。測距センサ１を上からみた図であり、光源から垂直に伸ばした線を５７、各ボクセル５５ａ、５５ｂ、５５ｃまでの距離をｄ、水平視野角をαｈとする。ボクセル５５ａの位置で、線５７と垂直なライン６０ａ上で隣接する他のボクセルを視野角範囲内に並べる。すると、図面右側の拡大図で示すように、ライン６０ａに並べたボクセル列６１ａとなり、この例ではボクセル数は１０個含まれる。同様に、ボクセル５５ｂ、５５ｃの位置では、ライン６０ｂ、６０ｃに示すボクセル列６１ｂ、６１ｃとなり、これらに含まれるボクセル数はそれぞれ１４個、２０個となる。なお、これは床面からある高さにある平面におけるボクセル数である。

【0092】

対象物で反射した光は、図面左下に示す２次元センサ１３（図３参照）で受光する。この２次元センサ１３の水平画素数Ｐｈが８０画素とすると、水平方向はボクセル列６１ａの範囲をこの８０画素で受光することになる。ボクセル列６１ａではボクセル数が１０個であり、１ボクセル当たり８０画素／１０個（＝８画素、図中の８メモリ相当）で受光する。これを「点群相当数」と呼び、ボクセル内にある対象物を点群相当数（この例では８個）で表現することができる。同様に、ボクセル列６１ｂの範囲ではボクセル数は１４個なので、１ボクセル当たり８０画素／１４個（＝約５．７画素、図中の５．７メモリ相当、点群相当数５．７個）、ボクセル列６１ｃではボクセル数は２０個なので、１ボクセル当たり８０画素／２０個（＝４画素、図中の４メモリ相当、点群相当数４個）で対象物を表現することになる。よって、測距センサからの距離が離れると１ボクセルを表現するための画素数（点群相当数、メモリ数）が減少していく。

【0093】

対象物６を表現する指標となる点群数が少なくなるということは、検知強度レベルが低下することを意味する。実施例１の図１１～図１３の説明では、検知強度をボクセルに届く光強度で数値化する例で説明したが、本実施例の図２６～図２７で説明したように、１ボクセル当たりの点群数も検知強度に大きく関連していることが分かる。

【0094】

従って、検知強度の数値化のもう１つの手法として、ボクセル当たりの点群数で表現する方法が有効である。光強度の手法と異なる点は、数値化の方法のみであり、ヒートマップ化、すなわち数値の可視化の手法は同じである。以下、点群数の数値化の方法を詳しく説明する。まず、１ボクセル当たりの点群数をどのように数値化するかを説明する。

【0095】

再び図２８において、ボクセル列の長さである直線の範囲５９は、測距センサからの距離ｄと、水平視野角αｈを用いて、２＊ｄ＊ｔａｎ（αｈ／２）となる。ボクセル列６１ａ、６１ｂ、６１ｃで示す範囲内の１メモリの長さ（水平方向）Ｍｈは、水平画素数Ｐｈを用いて、Ｍｈ＝（２＊ｄ＊ｔａｎ（αｈ／２））／Ｐｈ、で計算できる。さらに１ボクセルの長さをＬとすると、１ボクセル当たりの水平方向の点群相当数Ｎｈは、Ｎｈ＝Ｌ／Ｍｈで計算できる。

【0096】

また図示はしないが、１ボクセル当たりの垂直方向の点群相当数Ｎｖも、同様に計算できる。測距センサの垂直視野角αｖ、及び２次元センサ１３の垂直画素数Ｐｖから、垂直方向の１メモリの長さＭｖは、Ｍｖ＝（２＊ｄ＊ｔａｎ（αｖ／２））／Ｐｖ、となり、１ボクセル当たりの垂直方向の点群相当数Ｎｖは、Ｎｖ＝Ｌ／Ｍｖとなる。よって、１ボクセルの照射面当たりの点群相当数Ｎは、水平方向と垂直方向を掛け合わせて、Ｎ＝Ｎｈ＊Ｎｖで計算できる。

【0097】

ここで、２次元センサ１３の水平画素数Ｐｈを８０画素、垂直画素数Ｐｖを４０画素（水平画素数Ｐｈの半分）とすると、ライン６０ａにある１ボクセルの点群相当数は、図２８で図示した通りの縮尺だとすると、Ｎｈ＝８、Ｎｖ＝４となるため、Ｎ＝８＊４＝３２となる。また、ライン６０ｃにある１ボクセルの点群相当数は同様に計算して、Ｎ＝４＊２＝８となる。この計算例は一例であるが、測距センサからの距離ｄ、ボクセルサイズＬ、視野角αが分かれば、点群相当数の数値化が可能であり、光強度を数値化した方法と同様に１ボクセル当たりの検知強度を数値化できることになる。

【0098】

以上のように、検知強度を示すための数値化方法は、ボクセルにおける「光強度」と「点群数」の２種類があり、どちらを使っても数値化できることを示した。さらには他の方法として、この２つの数値化方法を組み合わせて、両者の積「光強度×点群数」を指標に数値化して使用することも可能である。これについて以下説明する。

【0099】

例えば、ライン６０ａにおいて、あるボクセルに与えられた点群相当数が３２、光強度の数値が９だとすると、両者の積は３２＊９＝２８８と計算される。またライン６１ｃにおいて、あるボクセルに与えられた点群相当数が８、光強度の数値が３だとすると、積は８＊３＝２４となる。この結果より、近距離にあるボクセルは光強度が強く、点群数も多くなるため、両者の積はより数値が強まる方向で、遠距離にあるボクセルは光強度が弱く、点群数も少なくなるため、両者の積はより数値が弱まる方向であることが分かる。なお、これは計算の一例であり、実際には、それぞれの数値に重み係数などを掛けて実情に合わせて数値化することが好ましい。

【0100】

このように、本実施例で説明した点群数による検知強度の表現法は、前記実施例１、２で述べた光強度による表現法に置き換えて、あるいは光強度による表現法と組み合わせて同様に用いることができ、またその効果も同様に得られる。

【0101】

以上、各実施例によれば、測距センサからの距離に応じてボクセル単位で検知強度の数値化を行い、お互いの照射方向や障害物などを考慮した検知強度のヒートマップ化を行うことで、設置作業者の作業負荷を軽減し、容易に設置作業を実施できる測距システム及び測距センサの検知度分布表示方法が提供可能となる。

【0102】

本発明は、測距センサと対象物までの距離に応じて検知強度が変化するようなＬｉＤＡＲ、ＲＡＤＡＲ、超音波などの距離を測定するセンサに適用可能である。

【符号の説明】

【0103】

１，１ａ，１ｂ：測距センサ（ＴＯＦセンサ）、
２：検知強度分布表示装置（表示装置）、
３：ネットワーク、
４：床面、
５：天井、
６：対象物（人物）、
７：発光部、
８：受光部、
９：発光制御部、
１０：距離計算部、
１１：照射光、
１２：反射光、
１３：２次元センサ、
３０：小さな立方体（ボクセル）、
３１：大きな立方体、
４０：マス目（ボクセル）、
４３ａ，ｂ，ｃ：障害物、
４６：モニタ、
４７：測距センサ設置情報設定部、
４８：測距センサ仕様設定部、
４９：空間分割部、
５０：検知強度数値化部、
５１：可視化部、
５２：光源、
５３：光線、
５５ａ，ｂ，ｃ：ボクセル、
αｖ：垂直画角、
αｈ：水平画角。

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】