JP2017161279A - 自転車検知装置、自転車検知方法、および自転車検知プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】検知エリア内に位置する自転車の検知精度を向上させる技術を提供する。【解決手段】計測機能部２０は、走査部３が検知エリアを幅方向に走査するレーザ光を照射してから、その反射光を検知するまでの飛行時間を計測する。オブジェクト検知機能部２１は、レーザ光を反射した検知エリア内の反射点の位置を取得し、検知エリア内に位置するオブジェクトを検知する。長さ推定機能部２２は、検知されたオブジェクトについて、検知エリアの幅方向における長さを推定する。自転車判定機能部２５は、推定した検知エリアの幅方向における長さを用いて、検知したオブジェクトが自転車であるかどうかを判定する。また、オブジェクト検知機能部２１は、検知エリアの幅方向において第１の距離以内であり、且つ検知エリアの幅方向に直交する方向において第２の距離以内である２つの反射点を、同一のオブジェクトとして検知する。【選択図】図４

Description

この発明は、検知エリア内を走行している自転車を検知する技術に関する。

従来、自転車と歩行者との事故を防止するため、自転車と歩行者とが通行する通行帯を分けることが行われている。具体的には、歩行者が通行する歩行者通行帯と、自転車が通行する自転車通行帯と、を区分けすることが行われている。また、商店街等では、自転車で走行するのを禁止しているところもある（自転車を押して通行するように制限しているところがある。）。また、自転車同士の事故を防止するため、自転車の通行方向を１方向に制限している区間（一方通行の区間）もある。

一方で、自転車事故を防止するには、道路環境（交通環境）の整備だけでなく、交通ルールを自転車の使用者に遵守させること（交通マナーの向上）が重要である。

特許文献１には、自転車で走行するのを禁止している区間（歩行者専用道路等）に対して、走行している自転車の検知を行い、走行している自転車を検知すると、当該自転車の使用者に対して警告を行う装置が記載されている。

特開２０１０−１３４６４７号公報

しかしながら、特許文献１は、発光素子から照射した赤外光の反射光を、受光素子で受光した時間によって、発光素子から照射した赤外光を反射したオブジェクトが自転車であるかどうかを判定する構成である。このため、走っている人を、自転車として誤検知することがある。また、一般的な自転車は、フレームで構成されているとともに、タイヤを取り付けるホイールのスポークも細いことから、自転車の側面に対して発光素子から照射した赤外光が自転車で反射されずに（自転車のフレーム等に当たらず）、反対側に抜けてしまい（受光素子で反射光を受光できず）、自転車を見逃す（自転車の検知漏れ）こともある。

なお、ここでは、自転車でないオブジェクトを自転車として検知することを誤検知といい、自転車を自転車として検知できないことを検知漏れという。

この発明の目的は、検知エリア内に位置する自転車の検知精度を向上させる技術を提供することにある。

この発明の自転車検知装置は、上記目的を達するために、以下のように構成している。

走査部は、探査波で検知エリアを幅方向に走査し、その反射波を検知する。探査波は、レーザ光であってもよいし、ミリ波であってもよいし、これら以外の電磁波であってもよい。計測部は、走査部が探査波を照射してから、その反射波を検知するまでの飛行時間を計測する。飛行時間を計測することにより、探査波を反射した反射点（オブジェクトの表面）までの距離Ｌが得られる。

オブジェクト検知部は、走査部による探査波の照射方向と、計測部で計測した飛行時間と、を用いて、探査波を反射した検知エリア内の反射点の位置を取得し、検知エリア内に位置するオブジェクトを検知する。このオブジェクト検知部は、検知エリアの幅方向において第１の距離以内であり、且つ検知エリアの幅方向に直交する方向において第２の距離以内である２つの反射点を、同一のオブジェクトとして検知する。また、長さ推定部は、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、検知エリアの幅方向における長さを推定する。

そして、自転車判定部は、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、長さ推定部が推定した検知エリアの幅方向における長さを用いて、当該オブジェクトが自転車であるかどうかを判定する。

このように、走査部が探査波で検知エリアを幅方向に走査するので、一部の探査波が自転車で反射されずに（自転車のフレーム等に当たらず）、反対側に抜けてしまっても、ある程度自転車で反射された反射波を検出することができる。したがって、検知エリア内に位置する自転車の検知精度の向上が図れる。

また、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、検知エリアの幅方向における移動速度を推定する移動速度推定部を備え、自転車判定部を、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、長さ推定部が推定した検知エリアの幅方向における長さ、および移動速度推定部が推定した検知エリアの幅方向における移動速度を用いて、当該オブジェクトが自転車であるかどうかを判定する構成にしてもよい。

このように構成すれば、自転車を押している歩行者、キャリーバックを持った歩行者、ベビーカーを押す歩行者、台車を押す歩行者等を、走行している自転車として誤検知するのを抑えられる。

また、移動速度推定部は、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、検知エリアの幅方向における移動速度を、長さ推定部が推定した検知エリアの幅方向における当該オブジェクトの長さを用いて推定する、構成にしてもよい。

自転車を押す人、キャリーバックを持った人、ベビーカーを押す人、台車を押す人等は、人の足の動き等によって推定される検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの長さが走行している自転車よりも大きく変化する。したがって、この構成では、検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの移動速度の推定精度の向上が図れる。

また、移動速度推定部は、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、検知エリアの幅方向における当該オブジェクトの位置の変化から、検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの仮移動速度を算出し、当該オブジェクトについて前回推定した検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの移動速度と、今回算出した仮移動速度とを用いて、検知エリアの幅方向における移動速度を推定する、構成にしてもよい。

また、走査部による検知エリアの幅方向における探査波での１走査において、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、検知エリア内の配列パターンを生成し、この配列パターンを用いて、走査部による検知エリアの幅方向における探査波での走査間で、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトを同定する同定部を備え、移動速度推定部は、同定部が同定したオブジェクトについて、検知エリアの幅方向における移動速度を推定する、構成にしてもよい。例えば、同定部は、オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、検知エリアの幅方向おける並び順、および検知エリアの幅方向に直交する方向における並び順を示す配列パターンを生成する。これにより、走査部による探査波での検知エリアの幅方向の走査間でのオブジェクトの同定が、比較的簡単な処理で行える。したがって、装置本体の処理負荷が抑えられる。

また、自転車判定部が自転車であると判定したオブジェクトについて、走行位置、および移動速度が適正であるかどうかを判定し、適正であると判定しなかったときに警告報知を行う報知部を備えてもよい。

また、走査部は、検知エリアの路面からの高さが２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲で探査波を走査するのが好ましい。一般的な自転車は、ペダル軸の高さが２８０ｍｍ〜３００ｍｍであるので、チェーンカバーが路面からの高さが２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲に位置する。したがって、検知エリアに照射した探査波が自転車で反射されずに（自転車のフレーム等に当たらず）、反対側に抜けるのを抑えることができる。

この発明によれば、検知エリア内に位置する自転車の検知精度の向上が図れる。

自転車検知装置の主要部の構成を示す図である。 歩行者通行帯と自転車通行帯とが区分けされた道路を示す概略図であり、図２（Ａ）は、歩行者や自転車の通行方向に見た平面図、図２（Ｂ）は、上方から路面を見た平面図である。 一般的な自転車の側面を示す図である。 制御部の機能構成を示すブロック図である。 同定処理を説明する図である。 計測処理を示すフローチャートである。 自転車検知処理を示すフローチャートである。 同定処理を示すフローチャートである。 移動速度推定処理を示すフローチャートである。 警告報知処理を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施形態である自転車検知装置について説明する。

図１は、この例にかかる自転車検知装置の主要部の構成を示す図である。自転車検知装置１は、制御部２と、走査部３と、報知部４と、を備えている。この例にかかる自転車検知装置１は、検知エリア内に位置する自転車を検知する。また、自転車検知装置１は、交通ルールを遵守していない自転車の使用者（検知した自転車に乗っている人）に対して警告報知を行う。自転車検知装置１は、歩行者専用の通行帯（歩行者通行帯）を走行している自転車、安全な速度で走行していない自転車、逆走している自転車等を、交通ルールを遵守していない自転車と判定する。

制御部２は、自転車検知装置１本体の動作を制御する。また、詳細については後述するが、制御部２は、この発明で言う、計測部、オブジェクト検知部、長さ推定部、同定部、移動速度推定部、および自転車判定部に相当する構成を有する。また、制御部２が、この発明にかかる自転車検知方法を実行する。さらに、制御部２が、この発明にかかる自転車検知プログラムを実行させるコンピュータである。

走査部３は、レーザダイオード３ａ（ＬＤ３ａ）と、フォトダイオード３ｂ（ＰＤ３ｂ）とを有する。走査部３は、ＬＤ３ａから照射したレーザ光（この発明で言う探査波に相当する。）で、図２に示す検知エリアを走査する。図２では、歩行者通行帯と自転車通行帯と車道とが区分けされた道路を示している。図２（Ａ）は、歩行者や自転車の通行方向に見た平面図であり、図２（Ｂ）は、上方から路面を見た平面図である。また、図２（Ｂ）において、ハッチングで示したエリアが、検知エリアである。図２に示す、Ｘ軸方向（歩行者や自転車の通行方向）が、この発明で言う、検知エリアの幅方向であり、Ｙ軸方向（歩行者通行帯、自転車通行帯、および車道の並び方向）が、道路の幅方向であり、Ｚ軸方向が路面に対する高さ方向である。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、互いに直交する軸である。

走査部３（ＬＤ３ａ、ＰＤ３ｂを含む）は、ポール１０に取り付けている。ポール１０は、図２に示すように、歩行者通行帯の路側帯（自転車通行帯と反対側の路側帯）に設置されている。なお、走査部３は、ポール１０以外の構造物に取り付けてもよいし、道路上に設置する構成であってもよい。

ＬＤ３ａは、照射したレーザ光の路面からの高さが２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲になるように取り付けている。一般的な自転車は、ペダル軸の高さが２８０ｍｍ〜３００ｍｍであるので、チェーンカバーが路面からの高さが２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲に位置する（図３参照）。すなわち、ＬＤ３ａは、レーザ光が自転車のチェーンカバーに当たる高さに照射されるようにポール１０等に取り付けている。これにより、検知エリアに照射したレーザ光であって、自転車で反射されずに（自転車のフレーム等に当たらず）、反対側に抜けるレーザ光の割合を抑えている。

走査部３は、ＬＤ３ａから照射されるレーザ光で自転車を検知する検知エリアを走査する。走査部３は、ＬＤ３ａから照射されるレーザ光をＸ−Ｙ平面に対して略平行に走査する。走査部３は、Ｙ軸に対するレーザ光の照射角θを、−Ａ°〜＋Ａ°の範囲で変化させる。この例では、ＬＤ３ａから照射されるレーザ光の照射方向が、Ｙ軸に平行であるとき、照射角θ＝０°として説明する。走査部３によるレーザ光の走査範囲は、この例では１５０°（Ａ＝７５°）である。また、走査部３は、検知エリアの走査時に、レーザ光の照射角θを、Ｙ軸に対して分解角Ｂ°間隔で変化させる。分解角Ｂ°は、この例では、０．１２５°である。すなわち、走査部３は、検知エリアの１走査（１サイクルの走査）において、Ｙ軸に対するレーザ光の照射角θが異なる１２０１本のレーザ光を照射する。また、走査部３が検知エリアの１走査に要する時間（１走査の周期）は、この例では５０ｍｓｅｃである。走査部３は、周期５０ｍｓｅｃで、検知エリアを繰り返し走査する。また、走査部３は、ＬＤ３ａから照射されるレーザ光の照射方向に応じて、ＰＤ３ｂにおける反射光の受光方向を変化させる。

報知部４は、スピーカ４ａと、案内表示板４ｂとを有している。報知部４は、制御部２が自転車の使用者に対して警告を行う必要があると判定した場合、スピーカ４ａを利用した音声による警告報知や、案内表示板４ｂを利用した文字等の表示による警告報知を行う。スピーカ４ａや、案内表示板４ｂは、ポール１０に取り付けてもよいし、ポール１０以外の道路構造物に取り付けてもよい。

次に、制御部２の機能構成について説明する。図４は、制御部の機能構成を示すブロック図である。制御部２は、計測機能部２０と、オブジェクト検知機能部２１と、長さ推定機能部２２と、同定機能部２３と、移動速度推定機能部２４と、自転車判定機能部２５と、警告報知判定機能部２６と、を有している。

計測機能部２０は、ＬＤ３ａがレーザ光を照射してから、ＰＤ３ｂが反射光を受光するまでの時間（飛行時間）を計測する。ＬＤ３ａから照射したレーザ光を反射した反射点までの距離Ｌは、
Ｌ＝ｃ×ｔ／２
により算出できる。但し、ｃは、光速であり、ｔは、計測した飛行時間である。

なお、計測機能部２０は、ＬＤ３ａがレーザ光を照射してから、予め定めた計測時間経過しても、ＰＤ３ｂで反射光を受光しなければ、反射点無しと判断する。

オブジェクト検知機能部２１は、検知エリアの１走査において、ＬＤ３ａから照射したレーザ光の照射角θ毎に反射点の位置（Ｘ−Ｙ平面上の位置）を取得する。反射点の位置（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝Ｌ×ｓｉｎθ＝（ｃ×ｔ／２）×ｓｉｎθ
ｙ＝Ｌ×ｃｏｓθ＝（ｃ×ｔ／２）×ｃｏｓθ
である。但し、θは、ＬＤ３ａから照射したレーザ光のＹ軸に対する照射角である。

また、オブジェクト検知機能部２１は、ＬＤ３ａから照射したレーザ光の反射点をオブジェクト単位でグルーピングすることにより、レーザ光を反射したオブジェクト（検知エリア内に位置するオブジェクト）を検知する。具体的には、オブジェクト検知機能部２１は、Ｘ軸方向において第１の距離（この例では、１００ｍｍ）以内であり、且つＹ軸方向において第２の距離（この例では、４００ｍｍ）以内である２つの反射点を、同じグループとするグルーピングを行う。オブジェクト検知機能部２１は、同じグループにグルーピングされた反射点の塊を１つのオブジェクトとして検知する。

なお、オブジェクト検知機能部２１は、反射点ａと、反射点ｂとが、Ｘ軸方向において第１の距離以内でない、またはＹ軸方向において第２の距離以内でない場合であっても、反射点ａと、反射点ｃがＸ軸方向において第１の距離以内であり、且つＹ軸方向において第２の距離以内であり、また反射点ｂと、反射点ｃがＸ軸方向において第１の距離以内であり、且つＹ軸方向において第２の距離以内であれば、反射点ａ、反射点ｂ、および反射点ｃを、同じグループとしてグルーピングする。

長さ推定機能部２２は、オブジェクト検知機能部２１が検知したオブジェクト毎に、そのオブジェクトの長さ（Ｘ軸方向の長さ）を推定する。長さ推定機能部２２は、Ｘ軸方向におけるオブジェクトの両端部の反射点間の距離を、そのオブジェクトの長さとして推定する。

同定機能部２３は、長さ推定機能部２２において推定された長さが、予め定めた閾値長さ（この例では７００ｍｍ）を超えるオブジェクトを自転車である可能性がある処理対象オブジェクトに設定する。言い換えれば、同定機能部２３は、長さ推定機能部２２において推定された長さが閾値長さを超えないオブジェクトを自転車である可能性がないと判断し、処理対象オブジェクトに設定しない。長さ推定機能部２２において推定された長さが閾値長さを超えないオブジェクトは、検知エリアを通行している歩行者等である。また、同定機能部２３が設定した処理対象オブジェクトには、検知エリア内を走行している自転車だけでなく、自転車を押している歩行者、キャリーバックを持った歩行者、ベビーカーを押す歩行者、台車を押す歩行者等が含まれている。同定機能部２３は、長さ推定機能部２２において推定された長さによって、処理対象オブジェクトを設定することにより、これ以降の処理にかかる負荷を低減している。

また、同定機能部２３は、時間的に連続して行われた走査部３による検知エリアの２回の走査において、一方の走査で検知された処理対象オブジェクトと、他方の走査で検知された処理対象オブジェクトと、を１対１で対応づける（走査間で、検知されたオブジェクトの同定を行う。）。

具体的には、まず、同定機能部２３は、処理対象オブジェクトの位置を取得する。処理対象オブジェクトの位置を示すＸ座標は、Ｘ軸方向における処理対象オブジェクトの両端部の反射点間の距離を２等分する位置である。処理対象オブジェクトの示すＹ座標は、Ｙ軸方向における処理対象オブジェクトの両端部の反射点間の距離を２等分する位置である。

次に、同定機能部２３は、一方の走査で検知された処理対象オブジェクトについて、Ｘ軸方向の並び順を示すナンバリングｊと、Ｙ軸方向の並び順を示すナンバリングｋと、を行うとともに、他方の走査で検知された処理対象オブジェクトについても、Ｘ軸方向の並び順を示すナンバリングｊと、Ｙ軸方向の並び順を示すナンバリングｋと、を行う。例えば、同定機能部２３は、検知エリアの走査で検知された図５に示す９個のオブジェクト（ｏｂｊ１〜ｏｂｊ９）のうち、４個のオブジェクトｏｂｊ６〜ｏｂｊ９を処理対象オブジェクトに設定したとする。オブジェクトｏｂｊ１〜ｏｂｊ５は、長さ推定機能部２２において推定された長さが閾値長さを超えないオブジェクトである。

この場合、４個の処理対象オブジェクトｏｂｊ６〜ｏｂｊ９は、Ｘ軸方向（図５における紙面の下から上に向かう方向）に、ｏｂｊ９、ｏｂｊ８、ｏｂｊ７、ｏｂｊ６の順に並んでいる。また、４個の処理対象オブジェクトｏｂｊ６〜ｏｂｊ９は、Ｙ軸方向（図５における紙面の右から左に向かう方向）に、ｏｂｊ９、ｏｂｊ６、ｏｂｊ８、ｏｂｊ７の順に並んでいる。したがって、４個の処理対象オブジェクトｏｂｊ６〜ｏｂｊ９に対するナンバリング（ｊ，ｋ）は、ｏｂｊ６が（４，２）、ｏｂｊ７が（３，４）、ｏｂｊ８が（２，３）、ｏｂｊ９が（１，１）になる。同定機能部２３は、時間的に連続して行われた２回の走査において、Ｘ軸方向、およびＹ軸方向のナンバリング（ｊ，ｋ）が一致している処理対象オブジェクトを１対１で対応づける（同定する）。

なお、同定機能部２３は、対応づけることができない処理対象オブジェクトがあれば、同定失敗と判断する（この２回の走査で検知された処理対象オブジェクトの対応づけを行わない。）。また、同定機能部２３は、時間的に連続する２回の走査で検知された処理対象オブジェクトの個数が異なる場合も、同定失敗と判断する。

このように、同定機能部２３は、時間的に連続する２回の走査で検知された処理対象オブジェクトの同定を、検知エリア内における処理対象オブジェクトの配列パターン（Ｘ軸方向、およびＹ軸方向のナンバリング（ｊ，ｋ））を用いて行う。したがって、同定機能部２３は、時間的に連続する２回の走査で検知された処理対象オブジェクトを比較的簡単な処理で同定できる。

移動速度推定機能部２４は、同定機能部２３が設定した処理対象オブジェクトの移動速度（移動速度）を推定する。移動速度推定機能部２４は、Ｘ軸方向の移動速度を推定する。移動速度推定機能部２４は、時間的に連続して行われた走査部３による検知エリアのｎ回（ｎは２以上の整数）の走査における検知結果Ｓを用いて、処理対象オブジェクトの移動速度を推定する。検知結果Ｓは、処理対象オブジェクトのＸ軸方向の座標（ｘ）と、Ｘ軸方向の長さ（ｌ）である。この例では、ｎ＝４である。ここでは、今回の走査における処理対象オブジェクトの検知結果Ｓ（ｔ）、１回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−１）、２回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−２）、３回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−３）として説明する。

移動速度推定機能部２４は、検知結果Ｓ（ｔ−３）と検知結果Ｓ（ｔ−２）との間、検知結果Ｓ（ｔ−２）と検知結果Ｓ（ｔ−１）との間、および検知結果Ｓ（ｔ−１）と検知結果Ｓ（ｔ）との間、の全てにおいて、同定機能部２３が処理対象オブジェクトの同定に失敗していない場合、処理対象オブジェクトのＸ軸方向の移動速度を推定する。言い換えれば、移動速度推定機能部２４は、検知結果Ｓ（ｔ−３）と検知結果Ｓ（ｔ−２）との間、検知結果Ｓ（ｔ−２）と検知結果Ｓ（ｔ−１）との間、および検知結果Ｓ（ｔ−１）と検知結果Ｓ（ｔ）との間、の少なくともいずれか１つにおいて、同定機能部２３が処理対象オブジェクトの同定に失敗している場合、処理対象オブジェクトのＸ軸方向の移動速度を推定しない。

移動速度推定機能部２４は、同定機能部２３が直前の３回において、処理対象オブジェクトの同定に失敗していない場合、時間的に連続する検知エリアの２回の走査毎に、処理対象オブジェクトについて、走査間移動速度を算出する。すなわち、移動速度推定機能部２４は、今回の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ）と、１回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−１）とを用いて第１の走査間移動速度、１回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−１）と、２回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−２）とを用いた第２の走査間移動速度、および２回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−２）と、３回前の走査における自転車の検知結果Ｓ（ｔ−３）とを用いた第３の走査間移動速度の３つを算出する。走査間移動速度は、以下の式により算出する。

ｘ＞ｘ’の場合
走査間移動速度＝（（ｘ−ｘ’）−（｜ｌ−ｌ’｜／２））／（１走査の周期）
ｘ≦ｘ’の場合
走査間移動速度＝（（ｘ’−ｘ）−（｜ｌ−ｌ’｜／２））／（１走査の周期）
但しｘ、ｘ’は、それぞれの走査で検知された処理対象オブジェクトのＸ軸の座標であり、ｌ、ｌ’は、それぞれの走査で推定された処理対象オブジェクトのＸ軸方向の長さである。ｘ’、ｌ’は、検知結果がｘ、ｌであった走査の前回の検知結果である。なお、移動方向は、ｘ、ｘ’の大小関係から判断できる。

移動速度推定機能部２４は、算出した３つの走査間移動速度（第１の走査間移動速度、第２の走査間移動速度、第３の走査間移動速度）の中間値を、今回の走査における処理対象オブジェクトの仮の移動速度ｖとする。

なお、移動速度推定機能部２４は、第１の走査間移動速度、第２の走査間移動速度、および第３の走査間移動速度の平均値を今回の走査における処理対象オブジェクトの仮の移動速度ｖとする構成であってもよい。

次に、移動速度推定機能部２４は、今回算出した処理対象オブジェクトの仮の移動速度ｖと、前回算出した処理対象オブジェクトの移動速度Ｖ’との差（ｖ−Ｖ’）の２分の１を、速度変化量α（α＝（ｖ−Ｖ’）／２）として算出する。そして、移動速度推定機能部２４は、今回の走査における処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを、前回算出した処理対象オブジェクトの移動速度Ｖ’に、速度変化量αを加算した速度であると推定する。

すなわち、移動速度推定機能部２４は、処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを、
Ｖ＝Ｖ’＋α＝（ｖ＋Ｖ’）／２
であると推定する。

但し、速度変化量αは、上限値を設定し、速度変化量αが上限値を超えたときは、速度変化量α＝上限値にする。速度変化量αの上限値は、例えば２ｋｍ／ｈである。また、移動速度推定機能部２４は、処理対象オブジェクトの移動速度Ｖが前回推定されていない場合、Ｖ’＝０として、今回の処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを推定する。

一般的な自転車は、フレームで構成されているとともに、タイヤを取り付けるホイールのスポークも細いことから、自転車の側面に対して照射した探査波が自転車で反射されずに（自転車のフレーム等に当たらず）、反対側に抜けてしまうことがあるので、走査部３による検知エリアの走査毎に、長さ推定機能部２２で推定される検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの長さがある程度の範囲で変化することがある。一方、自転車を押す人、キャリーバックを持った人、ベビーカーを押す人、台車を押す人等は、人の足の動き等によって推定される検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの長さが走行している自転車よりも大きく変化する。

上述したように、移動速度推定機能部２４は、処理対象オブジェクトのＸ軸方向における長さの変化量を用いて、当該処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを推定する。したがって、移動速度推定機能部２４は、処理対象オブジェクトのＸ軸方向における移動速度Ｖを精度よく推定することができる。

自転車判定機能部２５は、処理対象オブジェクトについて移動速度推定機能部２４が推定した移動速度Ｖが、自転車閾値速度（例えば、７ｋｍ／ｈ）を超えていれば、当該処理対象オブジェクトを自転車であると判定する。

また、警告報知判定機能部２６は、自転車判定機能部２５によって自転車であると判定された処理対象オブジェクトのＸ−Ｙ平面上の位置、移動速度、走行方向等が適正であるかどうかによって、警告の要否を判定する。処理対象オブジェクトのＸ−Ｙ平面上の位置は、同定機能部２３により検知されている。また、処理対象オブジェクトの移動速度、および走行方向は、移動速度推定機能部２４によって推定されている。

以下、この例にかかる自転車検知装置１の動作について説明する。自転車検知装置１は、以下に示す、計測処理と、自転車検知処理と、警告報知処理と、を行う。

図６は、計測処理を示すフローチャートである。この計測処理は、走査部３がＬＤ３ａから照射したレーザ光で検知エリアを走査し、計測機能部２０がレーザ光の照射角θ毎に、ＰＤ３ｂで反射光を受光するまでの飛行時間を計測する処理である。

走査部３は、ＬＤ３ａから照射するレーザ光の照射角θを初期角（この例では、−Ａ°）に設定する（ｓ１）。走査部３は、ＬＤ３ａからレーザ光を照射し（ｓ２）、ＰＤ３ｂで反射光を受光するか、予め定めた設定時間経過するのを待つ（ｓ３、ｓ４）。計測機能部２０は、ＰＤ３ｂで反射光を受光すると、ｓ２でレーザ光を照射してから、ＰＤ３ｂで反射光を受光するまでの経過時間を、飛行時間として記憶する（ｓ５）。ｓ５では、そのときのレーザ光の照射角θと、飛行時間とを対応付けて記憶する。また、計測機能部２０は、ＰＤ３ｂで反射光を受光することなく、設定時間経過すると、そのときのレーザ光の照射角θに対応付ける飛行時間を∞にする。

走査部３は、今回のレーザ光のＹ軸に対する照射角θがＡ°であるかどうかを判定し（ｓ６）、Ｙ軸に対する照射角θがＡ°で無ければ、レーザ光のＹ軸に対する照射角θを分解角Ｂ°（この例では、０．１２５°）だけ変化させ（ｓ７）、ｓ２に戻る。

また、走査部３は、ｓ６で今回のレーザ光のＹ軸に対する照射角θがＡ°であると判定すると、ｓ１に戻る。

自転車検知装置１は、この計測処理を実行することで、計測機能部２０がレーザ光のＹ軸に対する照射角θ毎に、飛行時間ｔを対応付けた計測データを生成する。自転車検知装置１は、ｓ１〜ｓ７の処理を実行することで、ＬＤ３ａから照射したレーザ光による検知エリアの１走査を行う。また、自転車検知装置１は、図６に示す計測処理を繰り返し行うことによって、レーザ光による検知エリアの走査を繰り返す。

図７は、自転車検知処理を示すフローチャートである。自転車検知装置１は、図６に示した計測処理でＬＤ３ａから照射したレーザ光による検知エリアの１走査が完了すると、この自転車検知処理を開始する。

オブジェクト検知機能部２１は、図６に示した計測処理で生成された計測データ（ＬＤ３ａから照射したレーザ光による検知エリアの今回の走査により生成した計測データ）を用いて、Ｘ−Ｙ平面上におけるレーザ光の反射点の位置（ｘ，ｙ）を算出する（ｓ１１）。反射点の位置（ｘ，ｙ）は、上述したように、
ｘ＝Ｌ×ｓｉｎθ＝（ｃ×ｔ／２）×ｓｉｎθ
ｙ＝Ｌ×ｃｏｓθ＝（ｃ×ｔ／２）×ｃｏｓθ
により算出できる。但し、θは、ＬＤ３ａから照射したレーザ光のＹ軸に対する照射角であり、ｔは計測した飛行時間である。なお、計測した飛行時間が∞である照射角θについては、反射点なしとする。

オブジェクト検知機能部２１は、Ｘ−Ｙ平面上におけるレーザ光の反射点を、オブジェクト単位でグルーピングすることにより、レーザ光を反射したオブジェクトを検知する（ｓ１２）。

長さ推定機能部２２は、ｓ１２で検知したオブジェクト毎に、Ｘ軸方向の長さを推定する（ｓ１３）。

同定機能部２３は、ｓ１３で推定されたＸ軸方向の長さが、予め定めた閾値長さ（この例では７００ｍｍ）を超えるオブジェクトを処理対象オブジェクトに設定する（ｓ１４）。また、同定機能部２３は、検知エリアに対する今回の走査で設定した処理対象オブジェクトと、検知エリアに対する前回の走査で設定した処理対象オブジェクトと、を１対１で対応付ける同定処理を行う（ｓ１５）。

図８は、ｓ１５にかかる同定処理を示すフローチャートである。同定機能部２３は、検知エリアに対する今回の走査で設定した処理対象オブジェクトの個数と、検知エリアに対する前回の走査で設定した処理対象オブジェクトの個数と、が一致しているかどうかを判定する（ｓ３１）。同定機能部２３は、ｓ３１で処理対象オブジェクトの個数が一致していないと判定すると、同定失敗と判断し（ｓ３２）、本処理を終了する。

同定機能部２３は、ｓ３１で処理対象オブジェクトの個数が一致していると判定すると、今回の走査で検知された処理対象オブジェクトについて、Ｘ軸方向の並び順を示すナンバリングｊと、Ｙ軸方向の並び順を示すナンバリングｋと、を行うとともに、前回の走査で検知された処理対象オブジェクトについても、Ｘ軸方向の並び順を示すナンバリングｊと、Ｙ軸方向の並び順を示すナンバリングｋと、を行う（ｓ３３）。ｓ３３では、図５を参照して説明した、ナンバリングを行う。

同定機能部２３は、ｓ３３で行ったＸ軸方向、およびＹ軸方向のナンバリング（ｊ，ｋ）が一致している処理対象オブジェクトを１対１で対応づける（ｓ３４）。同定機能部２３は、対応づけることができない処理対象オブジェクトがあれば（ｓ３５）、ｓ３２で同定失敗と判断し、本処理を終了する。一方、同定機能部２３は、対応づけることができない処理対象オブジェクトがなければ（ｓ３５）、同定成功と判断し（ｓ３６）、本処理を終了する。

図７に戻って、ｓ１５にかかる同定処理が完了すると、今回設定した処理対象オブジェクトの移動速度を推定する移動速度推定処理を行う（ｓ１６）。図９は、ｓ１６にかかる移動速度推定処理を示すフローチャートである。移動速度推定機能部２４は、最近ｎ回（この例では４回）にわたって、ｓ１５にかかる同定処理で処理対象オブジェクトの同定に失敗していないかどうかを判定する（ｓ４１）。移動速度推定機能部２４は、最近ｎ回の同定処理で処理対象オブジェクトの同定に少なくとも１度失敗していると、移動速度推定不可と判断し（ｓ４２）、本処理を終了する。

移動速度推定機能部２４は、最近ｎ回の同定処理で処理対象オブジェクトの同定に１度も失敗していないと、最近ｎ回の走査における検知結果Ｓを用いて、処理対象オブジェクトのＸ軸方向の速度を推定する。まず、移動速度推定機能部２４は、時間的に連続する走査の検知結果Ｓを用いて、（ｎ−１）個（この例では３個）の走査間移動速度を算出する（ｓ４３）。検知結果Ｓ＝（ｘ，ｌ）は、処理対象オブジェクトのＸ軸方向の位置（ｘ）と、Ｘ軸方向の長さ（ｌ）である。走査間移動速度は、上述したように、
ｘ＞ｘ’の場合
走査間移動速度＝（（ｘ−ｘ’）−（｜ｌ−ｌ’｜／２））／（１走査の周期）
ｘ≦ｘ’の場合
走査間移動速度＝（（ｘ’−ｘ）−（｜ｌ−ｌ’｜／２））／（１走査の周期）
により算出する。但しｘ、ｘ’は、それぞれの走査で検知された処理対象オブジェクトのＸ軸の座標であり、ｌ、ｌ’は、それぞれの走査で推定された処理対象オブジェクトのＸ軸方向の長さである。ｘ’、ｌ’は、検知結果がｘ、ｌであった走査の前回の検知結果である。なお、移動方向は、ｘ、ｘ’の大小関係から判断できる。

次に、移動速度推定機能部２４は、算出した（ｎ−１）個の走査間移動速度（この例では、第１の走査間移動速度、第２の走査間移動速度、および第３の走査間移動速度の３個）の中間値を、今回の走査における処理対象オブジェクトの仮の移動速度ｖとする（ｓ４４）。

移動速度推定機能部２４は、今回算出した処理対象オブジェクトの仮の移動速度ｖと、前回算出した処理対象オブジェクトの移動速度Ｖ’との差（ｖ−Ｖ’）の２分の１を、速度変化量α（α＝（ｖ−Ｖ’）／２）として算出する（ｓ４５）。そして、移動速度推定機能部２４は、今回の走査における処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを、前回算出した処理対象オブジェクトの移動速度Ｖ’に、速度変化量αを加算した速度であると推定する（ｓ４６）。

すなわち、移動速度推定機能部２４は、処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを、
Ｖ＝Ｖ’＋α＝（ｖ＋Ｖ’）／２
であると推定する。

但し、速度変化量αは、上限値を設定し、速度変化量αが上限値を超えたときは、速度変化量α＝上限値にする。速度変化量αの上限値は、例えば２ｋｍ／ｈである。また、移動速度推定機能部２４は、処理対象オブジェクトの移動速度Ｖが前回推定されていない場合、Ｖ’＝０として、今回の処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを推定する。

図９に示す移動速度推定処理では、今回設定した処理対象オブジェクト毎に、その処理対象オブジェクトの移動速度Ｖを推定する。

図７に戻って、ｓ１６にかかる移動速度推定処理が完了すると、自転車判定機能部２５において、今回設定した処理対象オブジェクト毎に、自転車であるかどうかを判定する自転車判定処理を行い（ｓ１７）、ｓ１１に戻る。ｓ１７では、処理対象オブジェクト毎に、今回ｓ１６で推定した移動速度Ｖが予め定めた速度（例えば、７ｋｍ／ｈ）以上であれば、自転車と判定し、それ以外であれば（今回ｓ１６で移動速度Ｖが推定されていない場合を含む）、自転車であると判定しない。

次に、警告報知処理について説明する。図１０は、警告報知処理を示すフローチャートである。自転車検知装置１は、図７に示した自転車検知処理が完了すると、この警告報知処理を開始する。

警告報知判定機能部２６は、検知エリア内の歩行者通行帯を走行している自転車の有無（ｓ５１）、検知エリア内の自転車通行帯を予め定めた警告速度（例えば、３０ｋｍ／ｈ）を超えて走行している自転車の有無（ｓ５２）、および検知エリア内の自転車通行帯を逆走している自転車の有無（ｓ５３）を判定する。

なお、ｓ５３にかかる判定は、検知エリア内の自転車通行帯に対して、自転車の走行方向が一方の方向に制限されている場合に行う。

警告報知判定機能部２６は、検知エリア内の歩行者通行帯を走行している自転車が無く、検知エリア内の自転車通行帯を予め定めた警告速度を超えて走行している自転車も無く、さらに、検知エリア内の自転車通行帯を逆走している自転車も無ければ、警告報知不要と判定し（ｓ５４）、ｓ５１に戻る。

一方、警告報知判定機能部２６は、検知エリア内の歩行者通行帯を走行している自転車、検知エリア内の自転車通行帯を予め定めた警告速度を超えて走行している自転車、および検知エリア内の自転車通行帯を逆走している自転車が少なくとも１台あると、警告報知要と判定し（ｓ５５）、ｓ５１に戻る。

自転車検知装置１は、ｓ５５で警告報知要と判定すると、報知部４において、警告報知を行う。これにより、自転車の使用者に対して、交通ルールを遵守させることができる。

上記の例では、ＬＤ３ａから照射されるレーザ光で検知エリアを走査するとしたが、ミリ波等の他の電磁波で検知エリアを走査してもよい。

１…自転車検知装置
２…制御部
３…走査部
３ａ…レーザダイオード（ＬＤ）
３ｂ…フォトダイオード（ＰＤ）
４…報知部
４ａ…スピーカ
４ｂ…案内表示板
２０…計測機能部
２１…オブジェクト検知機能部
２２…推定機能部
２３…同定機能部
２４…移動速度推定機能部
２５…自転車判定機能部
２６…警告報知判定機能部

Claims (10)

1. 探査波で検知エリアを幅方向に走査し、その反射波を検知する走査部と、
   前記走査部が探査波を照射してから、その反射波を検知するまでの飛行時間を計測する計測部と、
   前記走査部による探査波の照射方向と、前記計測部で計測した飛行時間と、を用いて、前記探査波を反射した前記検知エリア内の反射点の位置を取得し、前記検知エリア内に位置するオブジェクトを検知するオブジェクト検知部と、
   前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向における長さを推定する長さ推定部と、
   前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、前記長さ推定部が推定した前記検知エリアの幅方向における長さを用いて、当該オブジェクトが自転車であるかどうかを判定する自転車判定部と、を備え、
   前記オブジェクト検知部は、前記検知エリアの幅方向において第１の距離以内であり、且つ前記検知エリアの幅方向に直交する方向において第２の距離以内である２つの反射点を、同一のオブジェクトとして検知する、自転車検知装置。
2. 前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向における移動速度を推定する移動速度推定部を備え、
   前記自転車判定部は、前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、前記長さ推定部が推定した前記検知エリアの幅方向における長さ、および前記移動速度推定部が推定した前記検知エリアの幅方向における移動速度を用いて、当該オブジェクトが自転車であるかどうかを判定する、請求項１に記載の自転車検知装置。
3. 前記移動速度推定部は、前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向における移動速度を、前記長さ推定部が推定した前記検知エリアの幅方向における当該オブジェクトの長さを用いて推定する、請求項２に記載の自転車検知装置。
4. 前記移動速度推定部は、前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向における当該オブジェクトの位置の変化から、前記検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの仮移動速度を算出し、当該オブジェクトについて前回推定した前記検知エリアの幅方向におけるオブジェクトの移動速度と、今回算出した前記仮移動速度とを用いて、前記検知エリアの幅方向における移動速度を推定する、請求項２、または３に記載の自転車検知装置。
5. 前記走査部による探査波での前記検知エリアの幅方向の１走査において、前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトの配列を示す配列パターンを生成し、前記走査部による探査波での前記検知エリアの幅方向の走査間で、前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトの同定を、前記配列パターンを用いて行う同定部を備え、
   前記移動速度推定部は、前記同定部が同定したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向における移動速度を推定する、請求項２〜４のいずれかに記載の自転車検知装置。
6. 前記同定部は、前記オブジェクト検知部が検知したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向おけるオブジェクトの並び順、および前記検知エリアの幅方向に直交する方向におけるオブジェクトの並び順を示す配列パターンを生成する、請求項５に記載の自転車検知装置。
7. 前記自転車判定部が自転車であると判定したオブジェクトについて、走行位置、および移動速度が適正であるかどうかを判定し、適正であると判定しなかったときに警告報知を行う報知部を備えた請求項２〜６のいずれかに記載の自転車検知装置。
8. 前記走査部は、前記検知エリアの路面からの高さが２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲で探査波を走査する、請求項１〜７のいずれかに記載の自転車検知装置。
9. 探査波で検知エリアを幅方向に走査して反射波を検知する走査部が探査波を照射してから、その反射波を検知するまでの飛行時間を計測する計測ステップと、
   前記走査部による探査波の照射方向と、前記計測ステップで計測した飛行時間と、を用いて、前記探査波を反射した前記検知エリア内の反射点の位置を取得し、前記検知エリア内に位置するオブジェクトを検知するオブジェクト検知ステップと、
   前記オブジェクト検知ステップで検知したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向における長さを推定する長さ推定ステップと、
   前記オブジェクト検知ステップで検知したオブジェクトについて、前記長さ推定ステップで推定した前記検知エリアの幅方向における長さを用いて、当該オブジェクトが自転車であるかどうかを判定する判定ステップと、を備え、
   前記オブジェクト検知ステップは、前記検知エリアの幅方向において第１の距離以内であり、且つ前記検知エリアの幅方向に直交する方向において第２の距離以内である２つの反射点を、同一のオブジェクトとして検知する、自転車検知方法。
10. 探査波で検知エリアを幅方向に走査して反射波を検知する走査部が探査波を照射してから、その反射波を検知するまでの飛行時間を計測する計測ステップと、
    前記走査部による探査波の照射方向と、前記計測ステップで計測した飛行時間と、を用いて、前記探査波を反射した前記検知エリア内の反射点の位置を取得し、前記検知エリア内に位置するオブジェクトを検知するオブジェクト検知ステップと、
    前記オブジェクト検知ステップで検知したオブジェクトについて、前記検知エリアの幅方向における長さを推定する長さ推定ステップと、
    前記オブジェクト検知ステップで検知したオブジェクトについて、前記長さ推定ステップで推定した前記検知エリアの幅方向における長さを用いて、当該オブジェクトが自転車であるかどうかを判定する判定ステップと、をコンピュータに実行させ、
    前記オブジェクト検知ステップは、前記検知エリアの幅方向において第１の距離以内であり、且つ前記検知エリアの幅方向に直交する方向において第２の距離以内である２つの反射点を、同一のオブジェクトとして検知するステップである、自転車検知プログラム。

Images