異物検知装置
【課題】低ＳＮＲ環境下でも、異物を正確に検知することができる異物検知装置を得ることを目的とする。
【解決手段】三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定する閾値設定部１１を設ける。
【解決手段】三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定する閾値設定部１１を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三次元画像の中に存在している異物を検知する異物検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、以下の特許文献１に開示されている異物検知装置では、レーザパルスを走査することで、その走査ポイントの距離値を取得することが可能なセンサを設置し、そのセンサにより取得された距離値から高度値を算出する。
そして、異物検知装置では、その高度値と予め設定されている閾値を比較し、高度値が閾値以上である走査ポイントの数が設定数以上であれば、異物（車両）が存在していると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７２８４２号公報（段落番号［００１６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の異物検知装置は以上のように構成されているので、高ＳＮＲ環境下で、走査ポイントの距離値を正確に取得することができれば、異物を正確に検知することが可能であるが、外乱などの影響で低ＳＮＲ環境となり、走査ポイントの距離値を正確に取得することができなくなると、異物の検知精度が劣化してしまうなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、低ＳＮＲ環境下でも、異物を正確に検知することができる異物検知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る異物検知装置は、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力する三次元画像撮像手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定する閾値設定手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と閾値設定手段により設定された上限閾値を比較し、その反射強度値が上限閾値より高い画素を検出する画素検出手段とを設け、異物検知手段が、画素検出手段により検出された画素の総数が予め設定された画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力する三次元画像撮像手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定する閾値設定手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と閾値設定手段により設定された上限閾値を比較し、その反射強度値が上限閾値より高い画素を検出する画素検出手段とを設け、異物検知手段が、画素検出手段により検出された画素の総数が予め設定された画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断するように構成したので、低ＳＮＲ環境下でも、異物を正確に検知することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による異物検知装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による異物検知装置の閾値設定部１１を示す構成図である。
【図３】三次元画像撮像装置１の設置状態を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による異物検知装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値算出部３１を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値処理部３２を示す構成図である。
【図７】閾値生成時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【図８】閾値処理時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４による異物検知装置を示す構成図である。
【図１０】誤検知認定部６０により設定される誤検知除去用ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５による異物検知装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による異物検知装置を示す構成図である。
図１の異物検知装置は、例えば、ゲートの進入監視システムや、道路の交通監視システムなどに適用され、人間や車両などを異物として検知する装置である。
この実施の形態１では、説明の便宜上、車両を異物として検知する例を説明するが、車両以外の物体等を異物として検知するようにしてもよい。
【００１０】
図１において、三次元画像撮像装置１は例えば受信スキャンレス型のレーザ画像計測装置が該当し、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力する処理を実施する。なお、三次元画像撮像装置１は三次元画像撮像手段を構成している。
異物検知処理装置２は三次元画像撮像装置１から出力された三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを用いて、三次元画像の中に存在している車両（異物）を検知する装置である。
【００１１】
異物検知処理装置２の閾値設定部１１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像の縦方向成分であるデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定する処理を実施する。なお、閾値設定部１１は閾値設定手段を構成している。
【００１２】
閾値処理部１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像のデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較し、その反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い画素又は反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い画素を検出する処理を実施する。
また、閾値処理部１２は例えば三次元画像撮像装置１から各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが出力される前の起動時には、事前に設定されている固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力し、三次元画像撮像装置１から反射強度値Ｉｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力する処理を実施する。なお、閾値処理部１２は画素検出手段を構成している。
【００１３】
異物検知部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、閾値処理部１２により検出された画素の総数が予め設定された有効画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する処理を実施する。なお、異物検知部１３は異物検知手段を構成している。
【００１４】
図１の例では、異物検知装置における異物検知処理装置２の構成要素である閾値設定部１１、閾値処理部１２及び異物検知部１３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、異物検知処理装置２がコンピュータで構成されるようにしてもよい。
この場合、閾値設定部１１、閾値処理部１２及び異物検知部１３の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００１５】
図２はこの発明の実施の形態１による異物検知装置の閾値設定部１１を示す構成図である。
図２において、閾値切替フラグ取得部２１は閾値処理部１２から出力される閾値切替フラグを取得する処理を実施する。
閾値生成部２２は事前に設定された固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部２１により取得された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を閾値処理部１２に出力する一方、閾値切替フラグ取得部２１により取得された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像のデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定し、その上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを閾値処理部１２に出力する処理を実施する。
【００１６】
次に動作について説明する。
図３は三次元画像撮像装置１の設置状態を示す説明図である。
図３の例では、地上に対して直上方向（図中、上方向）を高度方向（Ｚ）、その高度方向に対して垂直な方向（図中、右方向）を奥行方向（Ｘ）と定義している。
また、図３の例では、高度−奥行方向の平面に対して、垂直な方向を進行方向と定義している。
【００１７】
三次元画像撮像装置１からビームが走査されることで、そのビーム照射領域から得られる視線方向の距離値をＤ、三次元画像撮像装置１の設置高度をＨ、ビーム走査角度をφ、センサオフナディア角θとすると、ビームの走査ポイントにおける高度値Ｚと奥行距離値Ｘは、下記の式（１）で表される。
Ｚ＝Ｈ−Ｄ・ｃｏｓ（θ＋φ）
Ｘ＝Ｄ・ｓｉｎ（θ＋φ） （１）
三次元画像撮像装置１は、ビームを奥行方向の１次元に走査し、その走査範囲における多点の距離値Ｘと走査角度φから、観測領域の二次元断面を取得する。
また、三次元画像撮像装置１は、異物である車両が観測領域を通過することにより、三次元画像を取得する。
図３に示している画像は、三次元画像撮像装置１により撮像される画像の一例であり、その画像の横軸方向をライン方向（ｊ）、縦軸方向をデータ方向（ｉ）と定義している。
【００１８】
三次元画像撮像装置１は、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを異物検知処理装置２に出力する。
また、三次元画像撮像装置１は、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを異物検知処理装置２に出力する。
なお、三次元画像撮像装置１は、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの他に、高度値や距離値を取得することができるが、この実施の形態１では、異物検知処理装置２が高度値や距離値を使用しないので、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊだけを異物検知処理装置２に出力する。
【００１９】
異物検知処理装置２の閾値処理部１２は、例えば、三次元画像撮像装置１から各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが出力される前の起動時では、事前に設定されている固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力する。
また、三次元画像撮像装置１から反射強度値Ｉｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力する。
【００２０】
閾値設定部１１の閾値切替フラグ取得部２１は、閾値処理部１２から出力される閾値切替フラグを取得し、その閾値切替フラグを閾値生成部２２に出力する。
閾値設定部１１の閾値生成部２２は、例えば、ユーザによって事前に設定された固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部２１から出力された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を閾値処理部１２に出力する。
【００２１】
閾値生成部２２は、閾値切替フラグ取得部２１から出力された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像のデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得する。
例えば、三次元画像のライン方向（ｊ）の画素数がＭ、データ方向（ｉ）の画素数がＮである場合（Ｍ×Ｎの画像）、縦方向成分が同一の画素単位に、Ｍ個の画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得する。
閾値生成部２２は、縦方向成分が同一の画素単位に、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定し、その上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを閾値処理部１２に出力する。
この例では、縦方向成分であるデータ方向（ｉ）の画素数がＮ個であるため、Ｎ個の上限閾値ＴＨＵＰと、Ｎ個の下限閾値ＴＨＬＯＷを閾値処理部１２に出力する。
【００２２】
閾値処理部１２は、閾値設定部１１からデータ方向（ｉ）が同一の画素単位の上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを受けると、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較する。ただし、反射強度値Ｉｉ，ｊと比較する閾値は、その反射強度値Ｉｉ，ｊとデータ方向（ｉ）が同一の上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷである。
閾値処理部１２は、画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い場合、または、画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い場合（式（２）の不等式が成立する場合）、その画素は車両（異物）の一部を構成している画素であると判断し、異物検出画素数を示す画素カウント値Ｃをインクリメントする。ただし、画素カウント値Ｃの初期値は０である。
Ｉｉ，ｊ＜ ＴＨＬＯＷ または Ｉｉ，ｊ＞ＴＨＵＰ （２）
【００２３】
異物検知部１３は、閾値処理部１２から出力された画素カウント値Ｃが予め設定された有効画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する。
例えば、三次元画像の中に異物が存在している場合、“１”の異物検知フラグを出力し、三次元画像の中に異物が存在していない場合、“０”の異物検知フラグを出力する。
なお、有効画素数は、一定の閾値でなくてもよく、上限値と下限値を設定して、バンドパスとするようにしても、誤検知を低減することができる。
【００２４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力する三次元画像撮像装置１と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定する閾値設定部１１と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較し、その反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い画素又は反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い画素を検出する閾値処理部１２とを設け、異常検知部１３が、閾値処理部１２より検出された画素の総数が予め設定された有効画素数より多い場合、三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断するように構成したので、三次元画像撮像装置１による撮像環境に応じて上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷが動的に設定されるようになり、その結果、低ＳＮＲ環境下でも、異物である車両を正確に検知することができる効果を奏する。
【００２５】
なお、この実施の形態１では、閾値処理部１２が、三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較し、その反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い画素又は反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い画素を検出するものを示したが、異物検知部１３により異物である車両が検出されない場合に、閾値処理部１２が、例えば、ＬＯＧ（Ｌａｐｌａｃｉａｎ Ｏｆ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）フィルタとゼロクロスフィルタの組合せや、Ｃａｎｎｙフィルタなどを用いて、三次元画像撮像装置１により撮像された三次元画像に対するエッジ検出処理を実施し、その三次元画像からエッジが検出される場合には、異物検知部１３が、三次元画像の中に異物が存在していると判断するようにしてもよい。
【００２６】
また、この実施の形態１では、閾値処理部１２が、三次元画像撮像装置１から各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが出力される前の起動時では、事前に設定されている固定の閾値の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを出力し、三次元画像撮像装置１から反射強度値Ｉｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを出力するものを示したが、これは一例に過ぎず、例えば、背景が変化しない環境下では事前に設定された固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを出力し、背景が変化する環境下では三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを出力するようにしてもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による異物検知装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
三次元画像撮像装置３は例えば受信スキャンレス型のレーザ画像計測装置が該当し、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力する処理を実施する。なお、三次元画像撮像装置３は三次元画像撮像手段を構成している。
異物検知処理装置４は三次元画像撮像装置３から出力された三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを用いて、三次元画像の中に存在している車両（異物）を検知する装置である。
【００２８】
異物検知処理装置４の閾値算出部３１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像における異物検知ウィンドウ（所定の領域）毎に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを求め、その平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄから異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。なお、閾値算出部３１は閾値算出手段を構成している。
【００２９】
閾値処理部３２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像における異物検知ウィンドウ毎に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを求め、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎから背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。
また、閾値処理部３２は異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較し、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い領域（異物検知ウィンドウ）を検出する処理を実施する。
また、閾値処理部３２は例えば三次元画像撮像装置３から各画素の高度値Ｚｉ，ｊが出力される前の起動時には、事前に設定されている固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力し、三次元画像撮像装置３から高度値Ｚｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の高度値Ｚｉ，ｊから設定される異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力する処理を実施する。なお、閾値処理部３２は領域検出手段を構成している。
【００３０】
異物検知部３３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、閾値処理部３２により検出された領域の総数が予め設定された有効領域数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する処理を実施する。なお、異物検知部３３は異物検知手段を構成している。
【００３１】
図４の例では、異物検知装置における異物検知処理装置４の構成要素である閾値算出部３１、閾値処理部３２及び異物検知部３３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、異物検知処理装置４がコンピュータで構成されるようにしてもよい。
この場合、閾値算出部３１、閾値処理部３２及び異物検知部３３の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００３２】
図５はこの発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値算出部３１を示す構成図である。
図５において、閾値切替フラグ取得部４１は閾値処理部３２から出力される閾値切替フラグを取得する処理を実施する。
閾値生成部４２は事前に設定された固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部４１により取得された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する一方、閾値切替フラグ取得部４１により取得された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像における異物検知ウィンドウ毎に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを求め、その平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄから異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出し、その異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する処理を実施する。
【００３３】
図６はこの発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値処理部３２を示す構成図である。
図６において、異物指数算出部５１は三次元画像における異物検知ウィンドウ毎に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを求め、その高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎから背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。なお、異物指数算出部５１は異物指数算出手段を構成している。
領域検出部５２は異物指数算出部５１により算出された異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較し、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い領域（異物検知ウィンドウ）を検出する処理を実施する。なお、領域検出部５２は領域検出手段を構成している。
【００３４】
次に動作について説明する。
三次元画像撮像装置３は、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを異物検知処理装置４に出力する。
また、三次元画像撮像装置３は、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを異物検知処理装置４に出力する。
なお、三次元画像撮像装置３は、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの他に、反射強度値や距離値を取得することができるが、この実施の形態２では、異物検知処理装置４が反射強度値や距離値を使用しないので、各画素の高度値Ｚｉ，ｊだけを異物検知処理装置４に出力する。
【００３５】
異物検知処理装置４の閾値処理部３２は、例えば、三次元画像撮像装置３から各画素の高度値Ｚｉ，ｊが出力される前の起動時には、事前に設定されている固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力する。
また、三次元画像撮像装置３から高度値Ｚｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の高度値Ｚｉ，ｊから設定される異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力する。
【００３６】
閾値算出部３１の閾値切替フラグ取得部４１は、閾値処理部３２から出力される閾値切替フラグを取得し、その閾値切替フラグを閾値生成部４２に出力する。
閾値算出部３１の閾値生成部４２は、例えば、ユーザによって事前に設定された固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部４１から出力された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する。
【００３７】
閾値生成部４２は、閾値切替フラグ取得部４１から出力された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定する。
ここで、図７は閾値生成時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
図７の例では、異物検知ウィンドウとして、３×３画素サイズの領域を設定しており、異物検知ウィンドウはデータ方向（ｉ）又はライン方向（ｊ）に１画素ずつずらしながら、三次元画像の全体をカバーするように設定される。
また、図７の例では、異物検知ウィンドウの中心に位置している画素を注目画素としている。
【００３８】
閾値生成部４２は、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定すると、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。図７の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。
閾値生成部４２は、異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得すると、データ方向（ｉ）が同一の画素単位に、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを算出する。
図７の例では、注目画素の座標が（ｉ，ｊ）であるとすると、データ方向の座標が“ｉ−１”である３個の画素の高度値の平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄと、データ方向の座標が“ｉ”である３個の画素の高度値の平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄと、データ方向の座標が“ｉ＋１”である３個の画素の高度値の平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄとを算出する。
【００３９】
閾値生成部４２は、データ方向（ｉ）が同一の画素単位に、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを算出すると、それらの平均値Ｚｍの中で最大の平均値Ｚｍｍａｘを特定するとともに、それらの標準偏差値Ｚｓｔｄの中で最大の標準偏差値Ｚｓｔｄｍａｘを特定する。
閾値生成部４２が使用している各画素の高度値Ｚｉ，ｊは、車両（異物）が存在していない状況下で撮像された三次元画像に関するものであるが、異物の高度真値と背景の高度真値には必ず差があるため、背景と異物が混在している状況化では、標準偏差値Ｚｓｔｄが高くなる。
【００４０】
閾値生成部４２は、最大の平均値Ｚｍｍａｘと最大の標準偏差値Ｚｓｔｄｍａｘを用いて、下記の式（３）に示すように、当該異物検知ウィンドウに係る異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出する。
ＴＨｂ（ｉ，ｊ）＝Ｋ×（Ｚｍｍａｘ＋Ｚｓｔｄｍａｘ） （３）
式（３）では、異物検知ウィンドウの位置を特定するために、その異物検知ウィンドウ内の注目画素の位置を（ｉ，ｊ）で表している。また、Ｋは所定の係数である。
閾値生成部４２は、異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出すると、その異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する。
【００４１】
閾値処理部３２の異物指数算出部５１は、閾値生成部４２と同様に、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定する。
図８は閾値処理時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
図８の例では、異物検知ウィンドウとして、３×３画素サイズの領域を設定しており、異物検知ウィンドウはデータ方向（ｉ）又はライン方向（ｊ）に１画素ずつずらしながら、三次元画像の全体をカバーするように設定される。
また、図８の例では、異物検知ウィンドウの中心に位置している画素を注目画素としている。
【００４２】
異物指数算出部５１は、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定すると、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。図８の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。
異物指数算出部５１は、異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得すると、その異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。図８の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。
【００４３】
異物指数算出部５１は、異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、下記の式（４）に示すように、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する。
Ｓ（ｉ，ｊ）＝Ｚｍｗｉｎ＋Ｚｓｔｄｗｉｎ （４）
式（４）では、異物検知ウィンドウの位置を特定するために、その異物検知ウィンドウ内の注目画素の位置を（ｉ，ｊ）で表している。
背景と異物が混在している状況化では、上述したように、標準偏差値Ｚｓｔｄが高くなるため、異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が大きくなる。
【００４４】
閾値処理部３２の領域検出部５２は、異物指数算出部５１が異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出すると、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較する。
領域検出部５２は、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い場合（Ｓ（ｉ，ｊ）＞ＴＨｂ（ｉ，ｊ））、異物検知ウィンドウ内には車両（異物）の一部を構成している画素が含まれていると判断し、異物検出領域数を示す領域カウント値Ｅをインクリメントする。ただし、領域カウント値Ｅの初期値は０である。
【００４５】
異物検知部３３は、閾値処理部３２から出力された領域カウント値Ｅが予め設定された有効領域数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する。
例えば、三次元画像の中に異物が存在している場合、“１”の異物検知フラグを出力し、三次元画像の中に異物が存在していない場合、“０”の異物検知フラグを出力する。
なお、有効領域数は、一定の閾値でなくてもよく、上限値と下限値を設定して、バンドパスとするようにしても、誤検知を低減することができる。
【００４６】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力する三次元画像撮像装置３と、三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを求め、その高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄから異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出する閾値算出部３１と、三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを求め、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎから背景以外の異物を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する異物指数算出部５１と、異物指数算出部５１により算出された異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較し、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い領域を検出する領域検出部５２とを設け、異物検知部３３が、領域検出部５２により検出された領域の総数が予め設定された有効領域数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断するように構成したので、三次元画像撮像装置３による撮像環境に応じて異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）が動的に設定されるようになり、その結果、低ＳＮＲ環境下でも、異物である車両を正確に検知することができる効果を奏する。
また、この実施の形態２では、異物検知ウィンドウ単位に、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの統計量を用いて、異物の有無を判定しているため、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値を１画素ずつ比較する実施の形態１よりも、異物の検知精度が向上する。また、三次元画像撮像装置３に対する必要な距離精度を緩和することができる。
【００４７】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、異物指数算出部５１が、異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出し、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出するものを示したが、異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値以上である画素だけを平均値及び標準偏差値の算出対象に設定し、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値以上である画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出し、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出するようにしてもよい。
【００４８】
この実施の形態３では、三次元画像撮像装置３が、三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊだけでなく、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力するものとする。
異物指数算出部５１の処理内容だけが、上記実施の形態２と相違しているので、以下、異物指数算出部５１の処理内容を説明する。
【００４９】
異物指数算出部５１は、上記実施の形態２と同様に、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定する。
異物指数算出部５１は、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定すると、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。
また、異物指数算出部５１は、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを取得する。
図８の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊと反射強度値Ｉｉ，ｊを取得する。
【００５０】
異物指数算出部５１は、異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊと反射強度値Ｉｉ，ｊを取得すると、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと所定の閾値（例えば、図２の閾値生成部２２により設定された上限閾値ＴＨＵＰを用いることができるが、他の閾値でもよい）を比較し、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い画素を特定する。
異物指数算出部５１は、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素を特定すると、それらの画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。例えば、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素が５個であれば、５個の画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。
【００５１】
異物指数算出部５１は、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、下記の式（５）に示すように、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する。
Ｓ（ｉ，ｊ）＝Ｚｍｗｉｎ＋Ｚｓｔｄｗｉｎ （５）
式（５）では、異物検知ウィンドウの位置を特定するために、その異物検知ウィンドウ内の注目画素の位置を（ｉ，ｊ）で表している。
【００５２】
この実施の形態３では、異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する際、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊだけを用いているので、画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが考慮された異物検知が行われ、さらに、異物の検知精度が向上する。
【００５３】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４による異物検知装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
誤検知認定部６０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、図１の異物検知部１３（または、図４の異物検知部３３）により三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断された場合（“１”の異物検知フラグが出力された場合）、三次元画像における異物の連続性を確認することで、その異物の大きさが所定値以上であることが認められなければ、図１の異物検知部１３（または、図４の異物検知部３３）により存在していると判断された異物は誤検知であると認定する処理を実施する。なお、誤検知認定部６０は誤検知認定手段を構成している。
【００５４】
次に動作について説明する。
誤検知認定部６０が異物検知処理装置２，４に実装されている点以外は、上記実施の形態１〜３と同様である。
この実施の形態４では、誤検知認定部６０の処理内容を説明する。
【００５５】
図１の異物検知部１３、または、図４の異物検知部３３は、上記実施の形態１〜３と同様に、三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断すると、“１”の異物検知フラグを出力する。
ただし、“１”の異物検知フラグには、異物の一部を構成している画素の位置を示す座標（ｉ，ｊ）が含まれているものとする。
【００５６】
まず、誤検知認定部６０は、三次元画像内にデータ方向（ｉ）に所定の幅（例えば、ｎ画素分の幅：三次元画像の縦軸方向の画素数Ｎ＞ｎ）を有する誤検知除去用ウィンドウを設定する。
図１０は誤検知認定部６０により設定される誤検知除去用ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【００５７】
誤検知認定部６０は、図１の異物検知部１３又は図４の異物検知部３３から“１”の異物検知フラグを受けると、その異物検知フラグに含まれている座標（ｉ，ｊ）を参照し、図１０に示すように、その座標（ｉ，ｊ）に位置している画素を“検知画素”とする。
異物である車両は、ある程度の大きさを有しているため、孤立している１つの検知画素（異物検知フラグが“１”である画素）は誤検知であって、異物の一部を構成している画素の可能性は極めて低い。
【００５８】
そこで、誤検知認定部６０は、データ方向（ｉ）に所定の幅を有する誤検知除去用ウィンドウ内の検知画素に連続性があり、しかも、ライン方向（ｊ）で連続している複数の誤検知除去用ウィンドウ（例えば、ｍ個の誤検知除去用ウィンドウ：三次元画像の横軸方向の画素数Ｍ＞ｍ）の全てにおいて、検知画素の連続性が認められる場合に、三次元画像の中に異物である車両が存在していると最終的に判断して、“１”の異物検知フラグを出力する。
一方、データ方向（ｉ）に所定の幅を有する誤検知除去用ウィンドウ内の検知画素に連続性がない場合や、ライン方向（ｊ）で連続している複数の誤検知除去用ウィンドウのいずれかに、検知画素の連続性が認められない場合、三次元画像の中には、異物である車両が存在していないと判断して、“０”の異物検知フラグを出力する。
ただし、例えば、三次元画像の左側の領域では、検知画素の連続性が認められない場合でも、三次元画像の右側の領域で、検知画素の連続性が認められるような場合には、三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断して、“１”の異物検知フラグを出力するようにしてもよい。
【００５９】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、図１の異物検知部１３等により三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断された場合、三次元画像における異物の連続性を確認することで、その異物の大きさが所定値以上であることが認められなければ、図１の異物検知部１３等により存在していると判断された異物は誤検知であると認定するように構成したので、異物の誤検知を除去することができる効果を奏する。
【００６０】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５による異物検知装置を示す構成図である。
図１１において、統合処理部７０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、実施の形態１の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグと、実施の形態２の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態３の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態４の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグとの論理和を算出し、いずれかの異物検知フラグが“１”であれば、“１”の異物検知フラグを出力する処理を実施する。なお、統合処理部７０論理和算出手段を構成している。
【００６１】
次動作について説明する。
上記実施の形態１では、背景の反射強度値と、異物の反射強度値との間に差異がある場合に異物が検知され、上記実施の形態２では、背景の高度値と、異物の高度値との間に差異がある場合に異物が検知される。
また、上記実施の形態３では、反射強度値が高く、背景の高度値と、異物の高度値との間に差異がある場合に異物が検知される。
上記実施の形態４では、大きさが所定値以上である場合に異物が検知される。
【００６２】
このように、上記実施の形態１〜４では、異物の検知観点が異なっているため、例えば、上記実施の形態１の検知方式では異物が検知されない場合でも、上記実施の形態２の検知方式では異物が検知される場合があり得る。
そこで、この実施の形態５では、異物の検知漏れを防止するため、統合処理部７０が、実施の形態１の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグと、実施の形態２の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態３の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態４の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグとの論理和を算出し、いずれかの異物検知フラグが“１”であれば、“１”の異物検知フラグを出力するようにしている。
したがって、すべての異物検知フラグが“０”でなければ、“１”の異物検知フラグが出力される。
これにより、異物の検知漏れを大幅に低減することができる効果を奏する。
【００６３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１，３ 三次元画像撮像装置（三次元画像撮像手段）、２，４ 異物検知処理装置、１１ 閾値設定部（閾値設定手段）、１２ 閾値処理部（画素検出手段）、１３ 異物検知部（異物検知手段）、２１ 閾値切替フラグ取得部、２２ 閾値生成部、３１ 閾値算出部（閾値算出手段）、３２ 閾値処理部（領域検出手段）、３３ 異物検知部（異物検知手段）、４１ 閾値切替フラグ取得部、４２ 閾値生成部、５１ 異物指数算出部（異物指数算出手段）、５２ 領域検出部（領域検出手段）、６０ 誤検知認定部（誤検知認定手段）、７０ 統合処理部（論理和算出手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三次元画像の中に存在している異物を検知する異物検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、以下の特許文献１に開示されている異物検知装置では、レーザパルスを走査することで、その走査ポイントの距離値を取得することが可能なセンサを設置し、そのセンサにより取得された距離値から高度値を算出する。
そして、異物検知装置では、その高度値と予め設定されている閾値を比較し、高度値が閾値以上である走査ポイントの数が設定数以上であれば、異物（車両）が存在していると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７２８４２号公報（段落番号［００１６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の異物検知装置は以上のように構成されているので、高ＳＮＲ環境下で、走査ポイントの距離値を正確に取得することができれば、異物を正確に検知することが可能であるが、外乱などの影響で低ＳＮＲ環境となり、走査ポイントの距離値を正確に取得することができなくなると、異物の検知精度が劣化してしまうなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、低ＳＮＲ環境下でも、異物を正確に検知することができる異物検知装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る異物検知装置は、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力する三次元画像撮像手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定する閾値設定手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と閾値設定手段により設定された上限閾値を比較し、その反射強度値が上限閾値より高い画素を検出する画素検出手段とを設け、異物検知手段が、画素検出手段により検出された画素の総数が予め設定された画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値を出力する三次元画像撮像手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定する閾値設定手段と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と閾値設定手段により設定された上限閾値を比較し、その反射強度値が上限閾値より高い画素を検出する画素検出手段とを設け、異物検知手段が、画素検出手段により検出された画素の総数が予め設定された画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断するように構成したので、低ＳＮＲ環境下でも、異物を正確に検知することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による異物検知装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による異物検知装置の閾値設定部１１を示す構成図である。
【図３】三次元画像撮像装置１の設置状態を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による異物検知装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値算出部３１を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値処理部３２を示す構成図である。
【図７】閾値生成時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【図８】閾値処理時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４による異物検知装置を示す構成図である。
【図１０】誤検知認定部６０により設定される誤検知除去用ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５による異物検知装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による異物検知装置を示す構成図である。
図１の異物検知装置は、例えば、ゲートの進入監視システムや、道路の交通監視システムなどに適用され、人間や車両などを異物として検知する装置である。
この実施の形態１では、説明の便宜上、車両を異物として検知する例を説明するが、車両以外の物体等を異物として検知するようにしてもよい。
【００１０】
図１において、三次元画像撮像装置１は例えば受信スキャンレス型のレーザ画像計測装置が該当し、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力する処理を実施する。なお、三次元画像撮像装置１は三次元画像撮像手段を構成している。
異物検知処理装置２は三次元画像撮像装置１から出力された三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを用いて、三次元画像の中に存在している車両（異物）を検知する装置である。
【００１１】
異物検知処理装置２の閾値設定部１１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像の縦方向成分であるデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定する処理を実施する。なお、閾値設定部１１は閾値設定手段を構成している。
【００１２】
閾値処理部１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像のデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較し、その反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い画素又は反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い画素を検出する処理を実施する。
また、閾値処理部１２は例えば三次元画像撮像装置１から各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが出力される前の起動時には、事前に設定されている固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力し、三次元画像撮像装置１から反射強度値Ｉｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力する処理を実施する。なお、閾値処理部１２は画素検出手段を構成している。
【００１３】
異物検知部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、閾値処理部１２により検出された画素の総数が予め設定された有効画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する処理を実施する。なお、異物検知部１３は異物検知手段を構成している。
【００１４】
図１の例では、異物検知装置における異物検知処理装置２の構成要素である閾値設定部１１、閾値処理部１２及び異物検知部１３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、異物検知処理装置２がコンピュータで構成されるようにしてもよい。
この場合、閾値設定部１１、閾値処理部１２及び異物検知部１３の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００１５】
図２はこの発明の実施の形態１による異物検知装置の閾値設定部１１を示す構成図である。
図２において、閾値切替フラグ取得部２１は閾値処理部１２から出力される閾値切替フラグを取得する処理を実施する。
閾値生成部２２は事前に設定された固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部２１により取得された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を閾値処理部１２に出力する一方、閾値切替フラグ取得部２１により取得された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像のデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定し、その上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを閾値処理部１２に出力する処理を実施する。
【００１６】
次に動作について説明する。
図３は三次元画像撮像装置１の設置状態を示す説明図である。
図３の例では、地上に対して直上方向（図中、上方向）を高度方向（Ｚ）、その高度方向に対して垂直な方向（図中、右方向）を奥行方向（Ｘ）と定義している。
また、図３の例では、高度−奥行方向の平面に対して、垂直な方向を進行方向と定義している。
【００１７】
三次元画像撮像装置１からビームが走査されることで、そのビーム照射領域から得られる視線方向の距離値をＤ、三次元画像撮像装置１の設置高度をＨ、ビーム走査角度をφ、センサオフナディア角θとすると、ビームの走査ポイントにおける高度値Ｚと奥行距離値Ｘは、下記の式（１）で表される。
Ｚ＝Ｈ−Ｄ・ｃｏｓ（θ＋φ）
Ｘ＝Ｄ・ｓｉｎ（θ＋φ） （１）
三次元画像撮像装置１は、ビームを奥行方向の１次元に走査し、その走査範囲における多点の距離値Ｘと走査角度φから、観測領域の二次元断面を取得する。
また、三次元画像撮像装置１は、異物である車両が観測領域を通過することにより、三次元画像を取得する。
図３に示している画像は、三次元画像撮像装置１により撮像される画像の一例であり、その画像の横軸方向をライン方向（ｊ）、縦軸方向をデータ方向（ｉ）と定義している。
【００１８】
三次元画像撮像装置１は、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを異物検知処理装置２に出力する。
また、三次元画像撮像装置１は、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを異物検知処理装置２に出力する。
なお、三次元画像撮像装置１は、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの他に、高度値や距離値を取得することができるが、この実施の形態１では、異物検知処理装置２が高度値や距離値を使用しないので、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊだけを異物検知処理装置２に出力する。
【００１９】
異物検知処理装置２の閾値処理部１２は、例えば、三次元画像撮像装置１から各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが出力される前の起動時では、事前に設定されている固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力する。
また、三次元画像撮像装置１から反射強度値Ｉｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値設定部１１に出力する。
【００２０】
閾値設定部１１の閾値切替フラグ取得部２１は、閾値処理部１２から出力される閾値切替フラグを取得し、その閾値切替フラグを閾値生成部２２に出力する。
閾値設定部１１の閾値生成部２２は、例えば、ユーザによって事前に設定された固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部２１から出力された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）を閾値処理部１２に出力する。
【００２１】
閾値生成部２２は、閾値切替フラグ取得部２１から出力された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像のデータ方向（ｉ）が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得する。
例えば、三次元画像のライン方向（ｊ）の画素数がＭ、データ方向（ｉ）の画素数がＮである場合（Ｍ×Ｎの画像）、縦方向成分が同一の画素単位に、Ｍ個の画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得する。
閾値生成部２２は、縦方向成分が同一の画素単位に、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定し、その上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを閾値処理部１２に出力する。
この例では、縦方向成分であるデータ方向（ｉ）の画素数がＮ個であるため、Ｎ個の上限閾値ＴＨＵＰと、Ｎ個の下限閾値ＴＨＬＯＷを閾値処理部１２に出力する。
【００２２】
閾値処理部１２は、閾値設定部１１からデータ方向（ｉ）が同一の画素単位の上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを受けると、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較する。ただし、反射強度値Ｉｉ，ｊと比較する閾値は、その反射強度値Ｉｉ，ｊとデータ方向（ｉ）が同一の上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷである。
閾値処理部１２は、画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い場合、または、画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い場合（式（２）の不等式が成立する場合）、その画素は車両（異物）の一部を構成している画素であると判断し、異物検出画素数を示す画素カウント値Ｃをインクリメントする。ただし、画素カウント値Ｃの初期値は０である。
Ｉｉ，ｊ＜ ＴＨＬＯＷ または Ｉｉ，ｊ＞ＴＨＵＰ （２）
【００２３】
異物検知部１３は、閾値処理部１２から出力された画素カウント値Ｃが予め設定された有効画素数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する。
例えば、三次元画像の中に異物が存在している場合、“１”の異物検知フラグを出力し、三次元画像の中に異物が存在していない場合、“０”の異物検知フラグを出力する。
なお、有効画素数は、一定の閾値でなくてもよく、上限値と下限値を設定して、バンドパスとするようにしても、誤検知を低減することができる。
【００２４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、その三次元画像の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力する三次元画像撮像装置１と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊの中で、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘと最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを取得して、最大の反射強度値Ｉｉｍａｘを上限閾値ＴＨＵＰに設定するとともに、最小の反射強度値Ｉｉｍｉｎを下限閾値ＴＨＬＯＷに設定する閾値設定部１１と、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較し、その反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い画素又は反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い画素を検出する閾値処理部１２とを設け、異常検知部１３が、閾値処理部１２より検出された画素の総数が予め設定された有効画素数より多い場合、三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断するように構成したので、三次元画像撮像装置１による撮像環境に応じて上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷが動的に設定されるようになり、その結果、低ＳＮＲ環境下でも、異物である車両を正確に検知することができる効果を奏する。
【００２５】
なお、この実施の形態１では、閾値処理部１２が、三次元画像撮像装置１から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値設定部１１により設定された上限閾値ＴＨＵＰ及び下限閾値ＴＨＬＯＷを比較し、その反射強度値Ｉｉ，ｊが上限閾値ＴＨＵＰより高い画素又は反射強度値Ｉｉ，ｊが下限閾値ＴＨＬＯＷより低い画素を検出するものを示したが、異物検知部１３により異物である車両が検出されない場合に、閾値処理部１２が、例えば、ＬＯＧ（Ｌａｐｌａｃｉａｎ Ｏｆ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）フィルタとゼロクロスフィルタの組合せや、Ｃａｎｎｙフィルタなどを用いて、三次元画像撮像装置１により撮像された三次元画像に対するエッジ検出処理を実施し、その三次元画像からエッジが検出される場合には、異物検知部１３が、三次元画像の中に異物が存在していると判断するようにしてもよい。
【００２６】
また、この実施の形態１では、閾値処理部１２が、三次元画像撮像装置１から各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが出力される前の起動時では、事前に設定されている固定の閾値の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを出力し、三次元画像撮像装置１から反射強度値Ｉｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを出力するものを示したが、これは一例に過ぎず、例えば、背景が変化しない環境下では事前に設定された固定の閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを出力し、背景が変化する環境下では三次元画像（背景の画像）の各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊから設定される閾値（上限閾値ＴＨＵＰ、下限閾値ＴＨＬＯＷ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを出力するようにしてもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による異物検知装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
三次元画像撮像装置３は例えば受信スキャンレス型のレーザ画像計測装置が該当し、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力する処理を実施する。なお、三次元画像撮像装置３は三次元画像撮像手段を構成している。
異物検知処理装置４は三次元画像撮像装置３から出力された三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを用いて、三次元画像の中に存在している車両（異物）を検知する装置である。
【００２８】
異物検知処理装置４の閾値算出部３１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像における異物検知ウィンドウ（所定の領域）毎に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを求め、その平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄから異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。なお、閾値算出部３１は閾値算出手段を構成している。
【００２９】
閾値処理部３２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、三次元画像における異物検知ウィンドウ毎に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを求め、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎから背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。
また、閾値処理部３２は異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較し、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い領域（異物検知ウィンドウ）を検出する処理を実施する。
また、閾値処理部３２は例えば三次元画像撮像装置３から各画素の高度値Ｚｉ，ｊが出力される前の起動時には、事前に設定されている固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力し、三次元画像撮像装置３から高度値Ｚｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の高度値Ｚｉ，ｊから設定される異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力する処理を実施する。なお、閾値処理部３２は領域検出手段を構成している。
【００３０】
異物検知部３３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、閾値処理部３２により検出された領域の総数が予め設定された有効領域数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する処理を実施する。なお、異物検知部３３は異物検知手段を構成している。
【００３１】
図４の例では、異物検知装置における異物検知処理装置４の構成要素である閾値算出部３１、閾値処理部３２及び異物検知部３３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、異物検知処理装置４がコンピュータで構成されるようにしてもよい。
この場合、閾値算出部３１、閾値処理部３２及び異物検知部３３の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００３２】
図５はこの発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値算出部３１を示す構成図である。
図５において、閾値切替フラグ取得部４１は閾値処理部３２から出力される閾値切替フラグを取得する処理を実施する。
閾値生成部４２は事前に設定された固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部４１により取得された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する一方、閾値切替フラグ取得部４１により取得された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像における異物検知ウィンドウ毎に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを求め、その平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄから異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出し、その異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する処理を実施する。
【００３３】
図６はこの発明の実施の形態２による異物検知装置の閾値処理部３２を示す構成図である。
図６において、異物指数算出部５１は三次元画像における異物検知ウィンドウ毎に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを求め、その高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎから背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する処理を実施する。なお、異物指数算出部５１は異物指数算出手段を構成している。
領域検出部５２は異物指数算出部５１により算出された異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較し、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い領域（異物検知ウィンドウ）を検出する処理を実施する。なお、領域検出部５２は領域検出手段を構成している。
【００３４】
次に動作について説明する。
三次元画像撮像装置３は、異物の検知処理を開始する前に、異物である車両が存在していない状況下で観測領域の三次元画像（背景の画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを異物検知処理装置４に出力する。
また、三次元画像撮像装置３は、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像（背景上に車両が映されている可能性がある画像）を撮像して、その三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを異物検知処理装置４に出力する。
なお、三次元画像撮像装置３は、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの他に、反射強度値や距離値を取得することができるが、この実施の形態２では、異物検知処理装置４が反射強度値や距離値を使用しないので、各画素の高度値Ｚｉ，ｊだけを異物検知処理装置４に出力する。
【００３５】
異物検知処理装置４の閾値処理部３２は、例えば、三次元画像撮像装置３から各画素の高度値Ｚｉ，ｊが出力される前の起動時には、事前に設定されている固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“０”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力する。
また、三次元画像撮像装置３から高度値Ｚｉ，ｊの出力が開始されると、三次元画像（背景の画像）の各画素の高度値Ｚｉ，ｊから設定される異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）の出力を指示する“１”の閾値切替フラグを閾値算出部３１に出力する。
【００３６】
閾値算出部３１の閾値切替フラグ取得部４１は、閾値処理部３２から出力される閾値切替フラグを取得し、その閾値切替フラグを閾値生成部４２に出力する。
閾値算出部３１の閾値生成部４２は、例えば、ユーザによって事前に設定された固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を記憶しており、閾値切替フラグ取得部４１から出力された閾値切替フラグが“０”であれば、その固定の異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する。
【００３７】
閾値生成部４２は、閾値切替フラグ取得部４１から出力された閾値切替フラグが“１”であれば、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定する。
ここで、図７は閾値生成時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
図７の例では、異物検知ウィンドウとして、３×３画素サイズの領域を設定しており、異物検知ウィンドウはデータ方向（ｉ）又はライン方向（ｊ）に１画素ずつずらしながら、三次元画像の全体をカバーするように設定される。
また、図７の例では、異物検知ウィンドウの中心に位置している画素を注目画素としている。
【００３８】
閾値生成部４２は、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定すると、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。図７の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。
閾値生成部４２は、異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得すると、データ方向（ｉ）が同一の画素単位に、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを算出する。
図７の例では、注目画素の座標が（ｉ，ｊ）であるとすると、データ方向の座標が“ｉ−１”である３個の画素の高度値の平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄと、データ方向の座標が“ｉ”である３個の画素の高度値の平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄと、データ方向の座標が“ｉ＋１”である３個の画素の高度値の平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄとを算出する。
【００３９】
閾値生成部４２は、データ方向（ｉ）が同一の画素単位に、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを算出すると、それらの平均値Ｚｍの中で最大の平均値Ｚｍｍａｘを特定するとともに、それらの標準偏差値Ｚｓｔｄの中で最大の標準偏差値Ｚｓｔｄｍａｘを特定する。
閾値生成部４２が使用している各画素の高度値Ｚｉ，ｊは、車両（異物）が存在していない状況下で撮像された三次元画像に関するものであるが、異物の高度真値と背景の高度真値には必ず差があるため、背景と異物が混在している状況化では、標準偏差値Ｚｓｔｄが高くなる。
【００４０】
閾値生成部４２は、最大の平均値Ｚｍｍａｘと最大の標準偏差値Ｚｓｔｄｍａｘを用いて、下記の式（３）に示すように、当該異物検知ウィンドウに係る異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出する。
ＴＨｂ（ｉ，ｊ）＝Ｋ×（Ｚｍｍａｘ＋Ｚｓｔｄｍａｘ） （３）
式（３）では、異物検知ウィンドウの位置を特定するために、その異物検知ウィンドウ内の注目画素の位置を（ｉ，ｊ）で表している。また、Ｋは所定の係数である。
閾値生成部４２は、異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出すると、その異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を閾値処理部３２に出力する。
【００４１】
閾値処理部３２の異物指数算出部５１は、閾値生成部４２と同様に、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定する。
図８は閾値処理時における異物検知ウィンドウの設定例を示す説明図である。
図８の例では、異物検知ウィンドウとして、３×３画素サイズの領域を設定しており、異物検知ウィンドウはデータ方向（ｉ）又はライン方向（ｊ）に１画素ずつずらしながら、三次元画像の全体をカバーするように設定される。
また、図８の例では、異物検知ウィンドウの中心に位置している画素を注目画素としている。
【００４２】
異物指数算出部５１は、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定すると、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。図８の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。
異物指数算出部５１は、異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得すると、その異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。図８の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。
【００４３】
異物指数算出部５１は、異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、下記の式（４）に示すように、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する。
Ｓ（ｉ，ｊ）＝Ｚｍｗｉｎ＋Ｚｓｔｄｗｉｎ （４）
式（４）では、異物検知ウィンドウの位置を特定するために、その異物検知ウィンドウ内の注目画素の位置を（ｉ，ｊ）で表している。
背景と異物が混在している状況化では、上述したように、標準偏差値Ｚｓｔｄが高くなるため、異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が大きくなる。
【００４４】
閾値処理部３２の領域検出部５２は、異物指数算出部５１が異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出すると、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較する。
領域検出部５２は、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い場合（Ｓ（ｉ，ｊ）＞ＴＨｂ（ｉ，ｊ））、異物検知ウィンドウ内には車両（異物）の一部を構成している画素が含まれていると判断し、異物検出領域数を示す領域カウント値Ｅをインクリメントする。ただし、領域カウント値Ｅの初期値は０である。
【００４５】
異物検知部３３は、閾値処理部３２から出力された領域カウント値Ｅが予め設定された有効領域数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断する。
例えば、三次元画像の中に異物が存在している場合、“１”の異物検知フラグを出力し、三次元画像の中に異物が存在していない場合、“０”の異物検知フラグを出力する。
なお、有効領域数は、一定の閾値でなくてもよく、上限値と下限値を設定して、バンドパスとするようにしても、誤検知を低減することができる。
【００４６】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力するとともに、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊを出力する三次元画像撮像装置３と、三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄを求め、その高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍ及び標準偏差値Ｚｓｔｄから異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を算出する閾値算出部３１と、三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを求め、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎから背景以外の異物を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する異物指数算出部５１と、異物指数算出部５１により算出された異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）と閾値算出部３１により算出された異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）を比較し、その異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）が異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）より高い領域を検出する領域検出部５２とを設け、異物検知部３３が、領域検出部５２により検出された領域の総数が予め設定された有効領域数より多い場合、三次元画像の中に異物が存在していると判断するように構成したので、三次元画像撮像装置３による撮像環境に応じて異物閾値ＴＨｂ（ｉ，ｊ）が動的に設定されるようになり、その結果、低ＳＮＲ環境下でも、異物である車両を正確に検知することができる効果を奏する。
また、この実施の形態２では、異物検知ウィンドウ単位に、各画素の高度値Ｚｉ，ｊの統計量を用いて、異物の有無を判定しているため、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと閾値を１画素ずつ比較する実施の形態１よりも、異物の検知精度が向上する。また、三次元画像撮像装置３に対する必要な距離精度を緩和することができる。
【００４７】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、異物指数算出部５１が、異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出し、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出するものを示したが、異物検知ウィンドウ内の各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値以上である画素だけを平均値及び標準偏差値の算出対象に設定し、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値以上である画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出し、その平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出するようにしてもよい。
【００４８】
この実施の形態３では、三次元画像撮像装置３が、三次元画像の各画素の高度値Ｚｉ，ｊだけでなく、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを出力するものとする。
異物指数算出部５１の処理内容だけが、上記実施の形態２と相違しているので、以下、異物指数算出部５１の処理内容を説明する。
【００４９】
異物指数算出部５１は、上記実施の形態２と同様に、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定する。
異物指数算出部５１は、三次元画像の中に異物検知ウィンドウを設定すると、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の高度値Ｚｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊを取得する。
また、異物指数算出部５１は、異物の検知処理時に三次元画像撮像装置３から出力された各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊのうち、その異物検知ウィンドウ内の画素の反射強度値Ｉｉ，ｊを取得する。
図８の例では、９個の画素の高度値Ｚｉ，ｊと反射強度値Ｉｉ，ｊを取得する。
【００５０】
異物指数算出部５１は、異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊと反射強度値Ｉｉ，ｊを取得すると、各画素の反射強度値Ｉｉ，ｊと所定の閾値（例えば、図２の閾値生成部２２により設定された上限閾値ＴＨＵＰを用いることができるが、他の閾値でもよい）を比較し、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い画素を特定する。
異物指数算出部５１は、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素を特定すると、それらの画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。例えば、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素が５個であれば、５個の画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを算出する。
【００５１】
異物指数算出部５１は、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊの平均値Ｚｍｗｉｎ及び標準偏差値Ｚｓｔｄｗｉｎを用いて、下記の式（５）に示すように、背景以外の車両（異物）を表す指数である異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する。
Ｓ（ｉ，ｊ）＝Ｚｍｗｉｎ＋Ｚｓｔｄｗｉｎ （５）
式（５）では、異物検知ウィンドウの位置を特定するために、その異物検知ウィンドウ内の注目画素の位置を（ｉ，ｊ）で表している。
【００５２】
この実施の形態３では、異物指数Ｓ（ｉ，ｊ）を算出する際、反射強度値Ｉｉ，ｊが所定の閾値より高い異物検知ウィンドウ内の画素の高度値Ｚｉ，ｊだけを用いているので、画素の反射強度値Ｉｉ，ｊが考慮された異物検知が行われ、さらに、異物の検知精度が向上する。
【００５３】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４による異物検知装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
誤検知認定部６０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、図１の異物検知部１３（または、図４の異物検知部３３）により三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断された場合（“１”の異物検知フラグが出力された場合）、三次元画像における異物の連続性を確認することで、その異物の大きさが所定値以上であることが認められなければ、図１の異物検知部１３（または、図４の異物検知部３３）により存在していると判断された異物は誤検知であると認定する処理を実施する。なお、誤検知認定部６０は誤検知認定手段を構成している。
【００５４】
次に動作について説明する。
誤検知認定部６０が異物検知処理装置２，４に実装されている点以外は、上記実施の形態１〜３と同様である。
この実施の形態４では、誤検知認定部６０の処理内容を説明する。
【００５５】
図１の異物検知部１３、または、図４の異物検知部３３は、上記実施の形態１〜３と同様に、三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断すると、“１”の異物検知フラグを出力する。
ただし、“１”の異物検知フラグには、異物の一部を構成している画素の位置を示す座標（ｉ，ｊ）が含まれているものとする。
【００５６】
まず、誤検知認定部６０は、三次元画像内にデータ方向（ｉ）に所定の幅（例えば、ｎ画素分の幅：三次元画像の縦軸方向の画素数Ｎ＞ｎ）を有する誤検知除去用ウィンドウを設定する。
図１０は誤検知認定部６０により設定される誤検知除去用ウィンドウの設定例を示す説明図である。
【００５７】
誤検知認定部６０は、図１の異物検知部１３又は図４の異物検知部３３から“１”の異物検知フラグを受けると、その異物検知フラグに含まれている座標（ｉ，ｊ）を参照し、図１０に示すように、その座標（ｉ，ｊ）に位置している画素を“検知画素”とする。
異物である車両は、ある程度の大きさを有しているため、孤立している１つの検知画素（異物検知フラグが“１”である画素）は誤検知であって、異物の一部を構成している画素の可能性は極めて低い。
【００５８】
そこで、誤検知認定部６０は、データ方向（ｉ）に所定の幅を有する誤検知除去用ウィンドウ内の検知画素に連続性があり、しかも、ライン方向（ｊ）で連続している複数の誤検知除去用ウィンドウ（例えば、ｍ個の誤検知除去用ウィンドウ：三次元画像の横軸方向の画素数Ｍ＞ｍ）の全てにおいて、検知画素の連続性が認められる場合に、三次元画像の中に異物である車両が存在していると最終的に判断して、“１”の異物検知フラグを出力する。
一方、データ方向（ｉ）に所定の幅を有する誤検知除去用ウィンドウ内の検知画素に連続性がない場合や、ライン方向（ｊ）で連続している複数の誤検知除去用ウィンドウのいずれかに、検知画素の連続性が認められない場合、三次元画像の中には、異物である車両が存在していないと判断して、“０”の異物検知フラグを出力する。
ただし、例えば、三次元画像の左側の領域では、検知画素の連続性が認められない場合でも、三次元画像の右側の領域で、検知画素の連続性が認められるような場合には、三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断して、“１”の異物検知フラグを出力するようにしてもよい。
【００５９】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、図１の異物検知部１３等により三次元画像の中に異物である車両が存在していると判断された場合、三次元画像における異物の連続性を確認することで、その異物の大きさが所定値以上であることが認められなければ、図１の異物検知部１３等により存在していると判断された異物は誤検知であると認定するように構成したので、異物の誤検知を除去することができる効果を奏する。
【００６０】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５による異物検知装置を示す構成図である。
図１１において、統合処理部７０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、実施の形態１の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグと、実施の形態２の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態３の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態４の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグとの論理和を算出し、いずれかの異物検知フラグが“１”であれば、“１”の異物検知フラグを出力する処理を実施する。なお、統合処理部７０論理和算出手段を構成している。
【００６１】
次動作について説明する。
上記実施の形態１では、背景の反射強度値と、異物の反射強度値との間に差異がある場合に異物が検知され、上記実施の形態２では、背景の高度値と、異物の高度値との間に差異がある場合に異物が検知される。
また、上記実施の形態３では、反射強度値が高く、背景の高度値と、異物の高度値との間に差異がある場合に異物が検知される。
上記実施の形態４では、大きさが所定値以上である場合に異物が検知される。
【００６２】
このように、上記実施の形態１〜４では、異物の検知観点が異なっているため、例えば、上記実施の形態１の検知方式では異物が検知されない場合でも、上記実施の形態２の検知方式では異物が検知される場合があり得る。
そこで、この実施の形態５では、異物の検知漏れを防止するため、統合処理部７０が、実施の形態１の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグと、実施の形態２の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態３の異物検知処理装置４から出力された異物検知フラグと、実施の形態４の異物検知処理装置２から出力された異物検知フラグとの論理和を算出し、いずれかの異物検知フラグが“１”であれば、“１”の異物検知フラグを出力するようにしている。
したがって、すべての異物検知フラグが“０”でなければ、“１”の異物検知フラグが出力される。
これにより、異物の検知漏れを大幅に低減することができる効果を奏する。
【００６３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１，３ 三次元画像撮像装置（三次元画像撮像手段）、２，４ 異物検知処理装置、１１ 閾値設定部（閾値設定手段）、１２ 閾値処理部（画素検出手段）、１３ 異物検知部（異物検知手段）、２１ 閾値切替フラグ取得部、２２ 閾値生成部、３１ 閾値算出部（閾値算出手段）、３２ 閾値処理部（領域検出手段）、３３ 異物検知部（異物検知手段）、４１ 閾値切替フラグ取得部、４２ 閾値生成部、５１ 異物指数算出部（異物指数算出手段）、５２ 領域検出部（領域検出手段）、６０ 誤検知認定部（誤検知認定手段）、７０ 統合処理部（論理和算出手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の反射強度値を出力するとともに、異物の検知処理時に上記観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の反射強度値を出力する三次元画像撮像手段と、上記三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定する閾値設定手段と、上記三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と上記閾値設定手段により設定された上限閾値を比較し、上記反射強度値が上記上限閾値より高い画素を検出する画素検出手段と、上記画素検出手段により検出された画素の総数が予め設定された画素数より多い場合、上記三次元画像の中に異物が存在していると判断する異物検知手段とを備えた異物検知装置。
【請求項２】
閾値設定手段は、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値と最小の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定するとともに、最小の反射強度値を下限閾値に設定し、
画素検出手段は、上記三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と上記閾値設定手段により設定された上限閾値及び下限閾値を比較し、上記反射強度値が上記上限閾値より高い画素又は上記反射強度値が上記下限閾値より低い画素を検出することを特徴とする請求項１記載の異物検知装置。
【請求項３】
異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の高度値を出力するとともに、異物の検知処理時に上記観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の高度値を出力する三次元画像撮像手段と、上記三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理を開始する前に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の高度値の平均値及び標準偏差値を求め、上記高度値の平均値及び標準偏差値から閾値を算出する閾値算出手段と、上記三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の高度値の平均値及び標準偏差値を求め、上記高度値の平均値及び標準偏差値から背景以外の異物を表す指数である異物指数を算出する異物指数算出手段と、上記異物指数算出手段により算出された異物指数と上記閾値算出手段により算出された閾値を比較し、上記異物指数が上記閾値より高い領域を検出する領域検出手段と、上記領域検出手段により検出された領域の総数が予め設定された領域数より多い場合、上記三次元画像の中に異物が存在していると判断する異物検知手段とを備えた異物検知装置。
【請求項４】
三次元画像撮像手段は、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の高度値及び反射強度値を出力し、
異物指数算出手段は、上記三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された反射強度値が所定の閾値以上である画素の高度値の平均値及び標準偏差値を求め、上記高度値の平均値及び標準偏差値から背景以外の異物を表す指数である異物指数を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の異物検知装置。
【請求項５】
異物検知手段により三次元画像の中に異物が存在していると判断された場合、上記三次元画像における上記異物の連続性を確認することで、上記異物の大きさが所定値以上であることが認められなければ、上記異物検知手段により存在していると判断された異物は誤検知であると認定する誤検知認定手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の異物検知装置。
【請求項６】
請求項１記載の異物検知手段による異物の判断結果と、請求項３記載の異物検知手段による異物の判断結果との論理和を算出する論理和算出手段を設けたことを特徴とする異物検知装置。
【請求項１】
異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の反射強度値を出力するとともに、異物の検知処理時に上記観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の反射強度値を出力する三次元画像撮像手段と、上記三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定する閾値設定手段と、上記三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と上記閾値設定手段により設定された上限閾値を比較し、上記反射強度値が上記上限閾値より高い画素を検出する画素検出手段と、上記画素検出手段により検出された画素の総数が予め設定された画素数より多い場合、上記三次元画像の中に異物が存在していると判断する異物検知手段とを備えた異物検知装置。
【請求項２】
閾値設定手段は、三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理を開始する前に三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値の中で、最大の反射強度値と最小の反射強度値を取得して、最大の反射強度値を上限閾値に設定するとともに、最小の反射強度値を下限閾値に設定し、
画素検出手段は、上記三次元画像の縦方向成分が同一の画素単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の反射強度値と上記閾値設定手段により設定された上限閾値及び下限閾値を比較し、上記反射強度値が上記上限閾値より高い画素又は上記反射強度値が上記下限閾値より低い画素を検出することを特徴とする請求項１記載の異物検知装置。
【請求項３】
異物の検知処理を開始する前に、異物が存在していない状況下で観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の高度値を出力するとともに、異物の検知処理時に上記観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の高度値を出力する三次元画像撮像手段と、上記三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理を開始する前に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の高度値の平均値及び標準偏差値を求め、上記高度値の平均値及び標準偏差値から閾値を算出する閾値算出手段と、上記三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された各画素の高度値の平均値及び標準偏差値を求め、上記高度値の平均値及び標準偏差値から背景以外の異物を表す指数である異物指数を算出する異物指数算出手段と、上記異物指数算出手段により算出された異物指数と上記閾値算出手段により算出された閾値を比較し、上記異物指数が上記閾値より高い領域を検出する領域検出手段と、上記領域検出手段により検出された領域の総数が予め設定された領域数より多い場合、上記三次元画像の中に異物が存在していると判断する異物検知手段とを備えた異物検知装置。
【請求項４】
三次元画像撮像手段は、異物の検知処理時に観測領域の三次元画像を撮像して、上記三次元画像の各画素の高度値及び反射強度値を出力し、
異物指数算出手段は、上記三次元画像における所定の領域単位に、異物の検知処理時に上記三次元画像撮像手段から出力された反射強度値が所定の閾値以上である画素の高度値の平均値及び標準偏差値を求め、上記高度値の平均値及び標準偏差値から背景以外の異物を表す指数である異物指数を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の異物検知装置。
【請求項５】
異物検知手段により三次元画像の中に異物が存在していると判断された場合、上記三次元画像における上記異物の連続性を確認することで、上記異物の大きさが所定値以上であることが認められなければ、上記異物検知手段により存在していると判断された異物は誤検知であると認定する誤検知認定手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の異物検知装置。
【請求項６】
請求項１記載の異物検知手段による異物の判断結果と、請求項３記載の異物検知手段による異物の判断結果との論理和を算出する論理和算出手段を設けたことを特徴とする異物検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０３６８８（Ｐ２０１２−２０３６８８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８２８３（Ｐ２０１１−６８２８３）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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