JPH1048308A - 物体位置検出装置及び物体位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】物体が複数ある場合でもその位置を正確に推定
することができる物体位置検出装置及び物体位置検出方
法を提供する。 【解決手段】所定の信号を生成して任意の物体に向けて
空間に出力する信号出力部１と、物体から反射された信
号を複数のセンサにより個々に入力する信号入力部２
と、信号出力部１から出力された信号と、複数のセンサ
に入力された信号とに基づいて、各センサごとにインパ
ルス応答を求めるインパルス応答計算部３と、任意の一
点に仮想位置を定め、空間に出力された出力信号が仮想
位置で反射したものとして信号入力部２に到達するまで
の伝搬時間を求め、この伝搬時間に基づいて計算される
各インパルス応答の成分から前記仮想位置の重みを算出
し、仮想位置をずらしながら重みを計算して、この重み
が所定の閾値以上となる仮想位置を物体の位置であると
推定する物体位置推定部４とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動的に物体位置を
検出する物体位置検出装置及び物体位置検出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、家屋の出入口や屋内における物体
の検出は、ビデオカメラにより入力した画像情報を処理
したり、照射した電波や光の変化をセンサでとらえるこ
とにより行っていた。しかし、これらの方法では、物体
が物影にあったり、カメラの視野外にあったりする場合
は検出できない。そこで、特開平７−１４６３６６号公
報は音波の回折効果を利用して物影の物体を検出する方
法を開示している。この方法は、音波を放射してその反
響音から音響的な伝達特性を求め、物体がないときとあ
るときにおける伝達特性の違いに基づいて物体の位置を
求めるものである。このとき、一つの音源と複数のセン
サまたは、同一の信号を出力する複数の音源と一つのセ
ンサにより、音響的な伝達特性の時間領域の表現である
インパルス応答を測定し、物体位置を検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
開示技術においては、測定点に最も近い一つの物体の情
報を抽出しているため、一つの物体しか検出できず、複
数の物体を同時に検出したい場合に適合できないという
問題があった。

【０００４】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、物体が複数あ
る場合でもその位置を正確に検出することができる物体
位置検出装置及び物体位置検出方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係る物体位置検出装置は、所定の信
号を生成して任意の物体に向けて空間に出力する信号出
力手段と、前記物体から反射された信号を複数のセンサ
により個々に入力する信号入力手段と、前記信号出力手
段から出力された信号と、前記複数のセンサに入力され
た信号とに基づいて、各センサごとにインパルス応答を
求めるインパルス応答演算手段と、任意の一点に仮想位
置を定め、前記空間に出力された出力信号が該仮想位置
で反射したものとして前記信号入力手段に到達するまで
の伝搬時間を求め、この伝搬時間に基づいて計算される
各インパルス応答の成分から前記仮想位置の重みを算出
する重み算出手段と、前記仮想位置をずらしながら前記
重みを計算して、この重みが所定の閾値以上となる仮想
位置を前記物体の位置であると推定する物体位置推定手
段とを具備する。

【０００６】また、第２の発明に係る物体位置検出装置
は、第１の発明において、前記信号出力手段は、所定の
信号を任意の物体に向けて空間に出力する複数の信号放
射手段と、この複数の信号放射手段を介して個々に放射
される信号を生成する信号生成手段とを具備し、前記イ
ンパルス応答測定手段は、前記複数の信号放射手段に対
応したインパルス応答を測定し、前記物体位置推定手段
は、前記複数のインパルス応答の少なくとも一部に基づ
いて前記物体の位置を推定する。

【０００７】また、第３の発明に係る物体位置検出装置
は、第１または第２の発明において、前記インパルス応
答測定手段は、初期状態のインパルス応答を推定する初
期状態推定モード選択手段と、初期状態のインパルス応
答を減算したものをインパルス応答とする初期インパル
ス応答減算手段とを具備する。

【０００８】また、第４の発明に係る物体位置検出方法
は、所定の信号を生成して任意の物体に向けて空間に出
力する信号出力工程と、前記物体から反射された信号を
複数のセンサにより個々に入力する信号入力工程と、前
記信号出力工程において出力された信号と、前記複数の
センサに入力された信号とに基づいて、各センサごとに
インパルス応答を求めるインパルス応答演算工程と、任
意の一点に仮想位置を定め、前記空間に出力された出力
信号が該仮想位置で反射したものとして信号入力位置に
到達するまでの伝搬時間を求め、この伝搬時間に基づい
て計算される各インパルス応答の成分から前記仮想位置
の重みを算出する重み算出工程と、前記仮想位置をずら
しながら前記重みを計算して、この重みが所定の閾値以
上となる仮想位置を前記物体の位置であると推定する物
体位置推定工程とを具備する。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、本実施形態の概略を述べ
る。本実施形態では、複数のセンサの入力信号各々から
得られた複数のインパルス応答の成分から、探索範囲内
に任意に設定した仮想位置の重みを計算しこの重みが大
きな値となる位置を反射物体位置とすることにより、物
体が複数ある場合でもその位置を推定することができる
ようにしている。上記仮想位置の重みは、インパルス応
答測定のために空間に出力する信号が信号源から上記の
仮想位置を通ってセンサに達するまでの伝搬時間に基づ
いて計算されるインパルス応答の成分から計算する。

【００１０】以下に図面を参照して本発明の実施形態を
詳細に説明する。まず図１を参照して第１実施形態の概
略を説明する。図１において、本実施形態に係る物体位
置検出装置は、インパルス応答推定のための信号を生成
して屋内などの空間に信号を出力する信号出力部１と、
空間に出力され物体から反射して戻ってきた信号を複数
のセンサにより入力する信号入力部２と、出力信号と入
力信号とからインパルス応答を推定するインパルス応答
計算部３と、推定された複数のインパルス応答から物体
位置を決定する物体位置推定部４とを具備する。

【００１１】この構成において、信号出力部１から空間
に信号を放射し、放射された信号は直接、あるいは周囲
の物体に反射して信号入力部２のセンサに達する。この
結果、周囲の環境を反映した信号を、異なった位置に設
置された複数のセンサにより取り込むことになる。イン
パルス応答計算部３では、各々のセンサの信号と信号出
力部１から出力した信号との間でインパルス応答を各セ
ンサごとに計算する。重み算出手段を含む物体位置推定
部４は求められた複数のインパルス応答に基づき、探索
空間に設定した仮想位置ごとに重みを求める。この重み
の値が大きな値を示す位置が音源位置として求められ
る。

【００１２】上記した方法によれば、検出できる物体の
数は１個に限られず複数個の物体位置が推定可能であ
る。ここで、実際に信号を空間に出力するスピーカやア
ンテナなどの信号放射手段と、信号を入力するセンサ
は、例えば、図２のように、部屋の中に置くようにする
（信号放射手段１ａ、センサ２ａ、２ｂ）。６は検出す
べき物体である。信号放射手段１ａから出力する信号
は、例えば、白色雑音、インパルス、掃引正弦波バンド
ノイズなどであり、音波の場合、可聴帯域でもそれより
高い周波数帯域でもよい。空間に出力する信号は、音波
でも電波でもよいが、以降、便宜上音波として説明す
る。また、信号放射手段１ａの放射特性としては、無指
向性、あるいは、検出対象とする物体の存在する範囲に
わたって一様となるようなゆるい指向性を有する特性に
するのが望ましい。

【００１３】インパルス応答計算部３におけるインパル
ス応答の計算は、例えば、文献（電子情報通信学会論文
誌Ｄ−II ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｄ−II Ｎｏ．６ｐｐ．１
０３７−１０４７（１９９４．６））に示されているよ
うに、適応フィルタを用いて行なってもよいし、高速フ
ーリエ変換に基づくクロススペクトル法により行なって
もよいが、時間的に逐次行なうためには、適応フィルタ
による方法が望ましい。また、インパルスを信号として
空間に出力し、センサから入力した波形をそのままイン
パルス応答としてもよい図３は、適応フィルタを用いた
場合のインパルス応答計算部３の構成を示している。イ
ンパルス応答計算部３はセンサ数個分（１〜Ｍ）の適応
フィルタからなり、この場合、信号入力部２に入力した
信号を、センサのチャネルごとに読み出して各適応フィ
ルタ３ａ（１〜Ｍ）への入力信号として入力し、信号出
力部１で出力した信号を各適応フィルタ３ａの希望信号
として入力する。

【００１４】以上２つの入力から、各適応フィルタ３ａ
により信号のサンプルごとに新たなインパルス応答が計
算され、同時に、入力信号中の出力信号成分をキャンセ
ルした信号が計算される。適応フィルタは、よく知られ
たLeast Mean Square （ＬＭＳ）法でもよいし、Recurs
ive Least Square（ＲＬＳ）でもよい。適応フィルタの
詳細については、文献（ヘイキン著：適応フィルタ入
門）に詳述されており、ここでは、ＬＭＳ適応フィルタ
の一つであるNormalized ＬＭＳ（ＮＬＭＳ）によるイ
ンパルス応答の測定について説明する図４は、ＮＬＭＳ
適応フィルタにより伝達系のインパルス応答を推定する
ための構成を示している。図４において、この構成は、
インパルス応答を表すＦＩＲフィルタｈと入力ｘの畳み
込みｘ＊ｈを演算する畳み込み演算部１１と、誤差ｅ＝
ｙ−ｘ＊ｈに基づいてフィルタ係数を更新するフィルタ
更新部１２と、入力信号のパワーｐを計算するパワー計
算部１３と、加算器１４と、乗算器１５とを具備してい
る。ｘは入力信号、ｙは希望信号である。

【００１５】インパルス応答ｈは次式によって更新さ
れ、 ｈ_j ＝ｈ_j-1 −ａ＊ｅ＊ｘ／２ｐ （１） 更新の結果、希望信号と入力信号との間の伝達特性であ
るインパルス応答が求められ、同時に、誤差信号ｅが出
力される。この誤差信号ｅは入力信号ｘから希望信号成
分ｙをキャンセルした信号となっている。ｈ_j はｊ回の
更新後のインパルス応答、ａはステップサイズであり、
０＜ａ＜１．０の範囲で実験的に決められるが、例えば
０．１などが用いられるまた、入力信号のパワーが雑音
に比べて小さい場合、雑音によって推定誤差が増大する
のを防ぐため、図５に示すように適応制御部１６を図４
に追加して設け、入力信号のパワーｐの値が定めたしき
い値より小さい場合はフィルタの更新を行わないように
する適応制御の処理が一般的に行われる。ここでは、適
応フィルタの更新をするか否かの適応制御情報を適応フ
ィルタ演算部の外部にも出力するようにしている。

【００１６】入力信号のパワーの値は、適応フィルタ本
体に入力する希望応答の現時点から例えば１２８点過去
までの１２８点のサンプルから平均パワーを求め、適応
停止／続行の適応制御情報をサンプル１点ごとに出力す
るようにする。適応フィルタ本体はこの適応制御情報に
基づき、適応動作を行う。上記のしきい値は、例えば希
望信号である放射出力信号の平均値から２０ｄＢ低い値
とするようにする。

【００１７】次に、複数のインパルス応答に基づいて行
なう物体位置推定部４の処理について説明する。例え
ば、信号出力手段とセンサ、物体が図６に示すように配
置されているものとする。

【００１８】このとき、出力信号が信号放射手段１ａか
ら出力され、伝搬速度ｃで伝搬して物体６で反射し、ｉ
番目のセンサに達するまでの伝搬時間は、 Ｔｉ＝（ｒ_so＋ｒ_oi）／ｃ で表される。インパルス応答の成分は、時間遅れごとの
反射波成分の大きさを表すと考えられ、各インパルス応
答から、この伝搬時間に相当する時間遅れ成分を抽出す
る。通常インパルス応答の成分は、サンプリング周期ご
とに得られるため仮想位置の物体からの反射信号の伝搬
時間Ｔｉに最も近い時間遅れを四捨五入で求めてもよい
し、次式のように線形補間によりサンプリング周期の整
数倍でない時間遅れの点のインパルス応答の値を求めて
もよい。

【００１９】 Ｗｉ＝（ｎ＋１−Ｔｉ）＊ｈｉ（ｎ−１）＋（Ｔｉ−ｎ）＊ｈｉ（ｎ） （２） ここで、Ｔｓはサンプリング周期、ｎはＴｉ／Ｔｓを切
り捨てた整数、ｈｉ（ｋ）はｉ番目のセンサのインパル
ス応答の時間遅れｋの点の値である。また、インパルス
応答のエネルギーに注目して Ｗｉ＝（ｎ＋１−Ｔｉ）＊｜ｈｉ（ｎ−１）｜² ＋（Ｔｉ−ｎ）＊｜ｈｉ（ｎ）｜² （３） としてもよい。また、伝搬による減衰を考慮し、 Ｗｉ＝（ｎ＋１−Ｔｉ）＊｜ｈｉ（ｎ−１）／（ｒ_so＋ｒ_oi）｜² ＋（Ｔｉ−ｎ）＊｜ｈｉ（ｎ）／（ｒ_so＋ｒ_oi）｜² （４） としてもよい。

【００２０】伝搬時間に相当した上記の成分を各インパ
ルス応答について求めた後、これらの和ΣＷｉをとって
仮想位置の重みとし、これを仮想位置の位置を変えて探
索範囲全域に渡って計算する。このとき、重みの計算の
和でなく、積でもよい。仮想位置は、例えば、図７に示
すように、探索範囲に複数の格子点を設定し、この設定
した格子点すべてについて重みを計算し、重みの空間的
な分布を求める。最後に、求まった重みの分布からピー
クを検出し、その位置を物体位置として出力する。

【００２１】次に、図８を参照しながら以上の処理の流
れを説明する。まず、初期設定として、信号放射手段１
ａの位置とセンサ２ａの位置、探査範囲、探査の刻み幅
などを設定する（ステップＳ１）。

【００２２】次に信号出力処理は、十分長い、例えば６
０秒間分のランダム雑音系列をメモリに記憶しておき、
これを読み出してＤＡ変換し、スピーカから出力するよ
うにし、データが終了したらデータの先頭に戻って読み
出してこれを繰り返すようにし、これを全体の処理が終
了するまで続ける（ステップＳ２）。

【００２３】次に信号入力処理は、音波の場合センサの
信号のＡＤ変換であり、たとえばサンプリング周波数は
４０ｋＨｚとし、例えば１秒分のリングバッファに記憶
するようにし、これを全体の処理が終了するまで続け
る。このＡＤ変換は、すべてのセンサについて行う（ス
テップＳ３）。

【００２４】なお、信号入力部２の信号取り込み処理
と、信号出力部１における出力信号の生成および空間へ
の出力の処理は、他の処理とは独立して並列に動作させ
るようにする。

【００２５】次に入力信号を１ブロック長、例えば１０
２４点分リングバッファから読み出す。読み出しはすべ
てのセンサについて行う（ステップＳ４）。次に出力信
号を１ブロック長、例えば１０２４点分、出力信号を記
憶してあるメモリから読み出す。読み出しはデータの先
頭から行い、次にこのステップで読み出すときには、今
読み出したデータの最後のデータの次から読み出すよう
にし、データの最後まで読み出したときには、データの
先頭に戻って繰り返すようにする（ステップＳ５）。

【００２６】次に、読み出した１ブロック長の入力デー
タと出力データから、適応フィルタによりインパルス応
答を計算し更新する。計算はすべての適応フィルタにつ
いて行う（ステップＳ６）。

【００２７】次に、探索する空間に仮想位置を設定し、
仮想位置の重みを例えば式（３）により計算する。仮想
位置は、例えば、図７に示すように、探索範囲に設定し
た格子点とするようにし、設定した格子点すべてについ
て重みを計算し、重みの空間的な分布を求める（ステッ
プＳ７）。

【００２８】次にステップＳ７で求めた重みの分布から
ピークを求め、ピーク位置の重みが定めたしきい値以上
のピーク位置を物体位置として出力する（ステップＳ
８）。ここで、ピーク検出のためのしきい値は、例え
ば、探査範囲にわたる重み分布の平均値から３ｄＢ上の
レベルに設定することもできるが、実施する場面に応じ
て実験的に決めるのがよい。

【００２９】以上ステップＳ４からステップＳ８までを
処理終了まで繰り返す。なお、本発明で対象とする信号
はインパルス応答が推定できるものならなんでもよく、
音波に限らず電波でもよい。また、対象とする空間も、
空中に限らず、水中でも、地中でもよい。

【００３０】上記した第１実施形態によれば、複数の物
体位置の推定が可能となり、さらに、複数のセンサの信
号から、出力信号成分をキャセンルした信号波形が得ら
れる。この出力信号成分をキャンセルした信号波形は、
音声収録などを目的としたマイクロホンアレイの信号と
しても使うことができる。

【００３１】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。本実施形態は、複数の信号放射手段から空間に信
号を出力し、各信号放射手段に対応したインパルス応答
を求めることにより、実質的にセンサ数を増やしたのと
同等な物体位置の推定精度を得ることを可能にするもの
である。すなわち、一つのセンサに対し、信号放射手段
の数の分のインパルス応答を求めることになるので、セ
ンサの数をＭ、信号放射手段の数をＮとすると、Ｍ＊Ｎ
個の適応フィルタを用いてインパルス応答がＭ＊Ｎ個求
められることになり、仮想位置の重みを求める際の加算
回数が増え、推定精度が改善される。

【００３２】本実施形態の全体構成は上記した第１実施
形態と同じであるが、信号出力部とインパルス応答計算
部の構成内容を変えて複数の信号出力に対応するように
している。

【００３３】図９は第２実施形態に係る信号出力部の構
成を示す図である。信号出力部１は、出力信号を生成す
る信号生成部１ａと、複数の信号放射部１ｂ（１〜Ｎ）
とからなり、各出力信号は信号放射部１ｂから空間に出
力されると同時に、インパルス応答計算部３へも出力さ
れる。信号生成部１ａでは第１実施形態と同様に、十分
長い、例えば６０秒間分の信号系列をメモリに記憶して
おき、これを読み出して信号放射部１ｂに送り、データ
が終了したらデータの先頭に戻って読み出してこれを繰
り返すようにし、これを全体の処理が終了するまで続け
る。このとき、信号放射部１ｂごとに相関のない異なっ
たランダム信号系列を用意し、信号放射部１ｂごとに別
の信号系列を送るようにする。

【００３４】インパルス応答計算部３は、上記複数の出
力信号各々と各センサ入力信号との間のインパルス応答
を計算するように、図１０に示すような構成を有する。
図１０において、インパルス応答を計算する適応フィル
タはセンサ数＊信号放射部の数だけあり、信号入力部２
の各センサ１からＭの入力信号と、信号出力部１からＮ
の各信号を入力としてインパルス応答を測定するように
なっている。

【００３５】センサには複数の信号出力手段からの信号
が重畳して入力するが、センサの信号成分のうち、適応
フィルタの希望入力である信号出力部１からＮの信号と
相関のない成分は雑音として処理され、観測時間を経る
間に影響が減少するため、問題にならない。

【００３６】第２実施形態の場合、処理の手順は第１実
施形態と比較すると、インパルス応答の計算回数がセン
サ数分からセンサ数＊信号出力手段数分に増えるのと、
物体位置推定処理において用いるインパルス応答の数が
ＭからＭ＊Ｎに増えるだけであって処理手順に本質的な
差はないのであらためて説明しない。

【００３７】以下に本発明の第３実施形態を説明する。
第２実施形態はインパルス応答推定のために無相関なラ
ンダム信号を空間に出力する場合を例にとったが、この
場合、出力信号が雑音として働くため、インパルス応答
の推定精度が低下する恐れと、適応フィルタの収束速度
が低下する恐れがある。本実施形態ではこれらの問題を
避けるため、互いに時間的に重ならないような信号を出
力する場合と、信号出力部１の間で互いに異なる周波数
領域の成分からなる信号を出力する場合とについて説明
する。

【００３８】互いに時間の異なるように信号を出力する
場合、信号生成部において信号として記憶するデータ内
容を、例えば図１１のようにする。図１１は、信号放射
部１からＮに対応した信号データの内容を示しており、
同時には１個の信号出力手段のデータのみ信号があり、
他は無音となっている。また、残響も考慮し、すべての
信号放射部１ｂが無音となる時間をとるため、図１１中
のＴｏで示した短い無音区間、例えば５００ｍ秒を各有
信号区間の前後に入れてもよい。有信号区間のデータ
は、パルス系列でも、ランダム信号でもよい。

【００３９】上述の信号を用いてインパルス応答測定を
行う場合、インパルス応答測定部３の適応フィルタは第
１実施形態で述べたように、希望信号である放射出力信
号のレベルに応じ、フィルタ係数の更新の停止／続行の
制御を行い、雑音による適応を防ぐようにする。

【００４０】以上の処理の流れは、第２実施形態で述べ
た処理の流れと同様である。次に、信号出力手段の間で
互いに異なる周波数領域の成分からなる信号を出力する
場合について説明する。この場合、信号生成部１ａに記
憶するデータを、例えば図１２に示すような周波数特性
を有するものとするようにする。図１２は信号放射部１
ｂ（１〜Ｎ）に対応した信号データの周波数特性を示し
ており、各々が櫛形の帯域を持つようなものとしてい
る。各櫛形周波数特性において、パワーの大きい周波数
帯域が信号放射部同士で互いに重ならないようにしてい
る。このような櫛形の周波数特性をもった信号波形は、
例えば、複数の異なった周波数の正弦波を重畳させるこ
とによって生成できる。

【００４１】図１２の信号出力部１の信号の場合、パワ
ーを有する周波数帯域は、図中に示したｆａ１からｆｂ
１、ｆａ２からｆｂ２、ｆａ３からｆｂ３、ｆａ４から
ｆｂ４、ｆａ５からｆｂ５の各帯域であり、この帯域に
周波数をもつ正弦波は、次式 ｓｉｎ（２πｋ（ｆｂｉ−ｆａｉ）／（Ｎ−１））、 （１＜＝ｉ＜５、０＜ｋ＜＝Ｎ−１）によって生成でき
る。ここで、ｉはパワーのある帯域の数、Ｎは正弦波の
数、例えば１０、ｋは正弦波の番号であり、Ｎを大きく
すれば該帯域が密に覆われることになる。

【００４２】上記の異なる周波数帯域の信号を用いてイ
ンパルス応答を計算する場合、インパルス応答計算部３
の適応フィルタは、図１３に示すような構成を用いる。
ここで、２０は櫛形フィルタ、２１は適応フィルタ本体
であり、例えば図４、図５で示した構成のものである。
図１３は、上記の櫛形フィルタ２０を通した信号を各適
応フィルタ本体２１に供給する構成を示しており、櫛形
フィルタ２０の特性は櫛形フィルタ２０が接続された適
応フィルタ本体２１に入力される出力信号の周波数特性
と一致するようにする。処理の流れは、第２実施形態の
適応フィルタ演算（図８、ステップ６）のステップに該
櫛形フィルタを通す処理が追加されるだけである。

【００４３】次に本発明の第４実施形態を説明する。第
４実施形態では、信号出力手段から空間に出力する信号
の強度を、物体位置に応じて変化させる。これまで述べ
たように、本実施形態ではインパルス応答測定のために
空間に音波や電波などの信号を出力している。位置の検
出対象が人間である場合や探査範囲に人が存在する場
合、出力信号を人にとって不快でなく、また害を及ぼさ
ないものにする必要がある。例えば、音波を出力する場
合、可聴帯域であれば耳障りであり、可聴帯域外の周波
数帯域を使ったとしても、強度が大きければ人体に害を
及ぼす可能性がある。この影響は信号放射手段、例えば
スピーカと人間との距離が近いほど大きいと考えられ
る。そこで、物体が検出された場合に、検出された物体
と信号放射手段との間の距離を求め、この距離に基づい
て出力信号の強度を変化させるようにしている。

【００４４】上記の目的のため、第４実施形態では第２
実施形態の信号出力部の構成を図１４に示すような構成
とし、物体位置推定部からの物体位置の情報を入力する
ようにしている。

【００４５】図１４において、１ｄは信号放射部、１ｃ
は出力信号生成部であり、出力信号生成部１ｃで信号放
射部１ｄの数Ｎ個のチャネルの信号を生成する際、物体
位置推定部４において推定された物体位置に基づいて強
度を変えるようにしている。なお、信号放射部１ｄが１
個の場合の第１実施形態の構成に対しては、信号放射部
１ｄの数Ｎを１にしただけで全く同じ構成で適用できる
ことは言うまでもない。

【００４６】次に上述の出力信号生成部１ｃを含む信号
出力部の処理について図１５を参照して説明する。ま
ず、物体との距離に応じて出力信号を変化させる際の適
用範囲設定のため、初期設定ステップにおいて適用最大
距離Ｒmax を設定する（ステップＳ１）。これは、適用
最大距離よりも近い範囲の物体が検出されたときのみ出
力信号を変化させるために設けた値であり、検出精度の
低い遠い物体に対して反応しないようにするためであ
る。

【００４７】次に、出力信号データを記憶したメモリか
ら１ブロック分、例えば１０２４点のデータを読み出す
（ステップＳ２）。次に、物体位置推定部４からの物体
位置検出の情報を調べ（ステップＳ３）、物体が検出さ
れている場合には次のステップＳ４に進み、検出されて
いない場合には信号放射部１ｄからこのブロックの信号
を空間に出力して（ステップＳ７）ステップＳ２に戻
る。

【００４８】次に、ステップＳ４では、物体位置と信号
出力手段との間の距離Ｒを求める。信号出力手段が複数
する場合は、小さい方の値をＲとする。次に上記のＲと
適用最大距離Ｒmax とを比較し、Ｒ＜Ｒmax ならば次の
ステップＳ６に進み、そうでなければステップＳ７に進
む（ステップＳ５）。

【００４９】次のステップＳ６では、先にステップＳ２
で読み出した信号データの振幅をＲ／Ｒmax 倍にする。
次に信号放射部１ｄに信号データを送って空間に信号を
出力し（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻り、以降同
様に繰り返す。

【００５０】次に本発明の第５実施形態を説明する。第
５実施形態では、信号出力手段から空間に出力する信号
の強度を、物体位置に応じて変化させるようにする。こ
れまでに述べたように、本実施形態では、インパルス応
答測定のため、空間に音波や電波などの信号を出力して
いる。位置の検出対象が人間である場合固定した物体か
らの反射音成分が強く含まれることがある。これらの固
定した物体を除いて移動物体のみを検出したい場合、簡
単に行うには、物体位置推定部において推定される重み
の分布において、時間的に不変な重み成分を差し引くこ
とにより、時間的に変化する移動物体のみ検出すること
が可能である。一方、インパルス応答の成分中で時間的
に不変の成分を先に差し引いておき、残りのインパルス
応答で物体位置推定を行うようにしても移動する物体の
位置検出が行える。本実施例は、該インパルス応答の差
を用いて移動物体の推定を行うものである。

【００５１】図１６は第５実施形態の構成を示す図であ
り、移動物体のないときに時間的に不変なインパルス応
答の成分のみを測定することを指示する測定モード制御
部２２を、第１実施形態から第５実施形態の基本構成で
ある図１に追加した構成になっている。ここで、差し引
くベースの成分としてインパルス応答を測定するか、ベ
ースの成分を差し引いたものをインパルス応答として出
力するか、の別を測定モードと呼ぶことにする。

【００５２】該ベースインパルス応答測定の指示は、利
用者により、スイッチや、計算機のキーボード、マウス
などから行ってもよいし、物体位置検出処理開始直後の
定めた一定時間、例えば５秒間を自動的にベースインパ
ルス応答測定モードとし、５秒経過後は通常のインパル
ス応答推定を行うようにしてもよい。後者のように一定
時間自動的に測定する場合、測定モード制御部２２は、
例えば、図１７に示すような構成により実現できる。

【００５３】図１７において、２３はタイムカウンタ、
２４は測定モード生成部であり、タイムカウンタ２３に
より処理開始からの時間を計り、測定モード生成部２４
により、一定時間経過前ならベースインパルス応答の測
定モード、一定時間経過したら通常のインパルス応答の
測定のモードを出力するようにする。なお、時間の測定
は、計算機システム、例えばＵＮＩＸのシステム関数な
どにより容易に行なえる。

【００５４】これに伴い、インパルス応答計算部３の各
適応フィルタを図１８のように構成する。図１８におい
て、２５はインパルス応答を測定する適応フィルタ本体
であり、例えば図４、図５に示した構成のものである。
２６はベースインパルス応答減算部である。適応フィル
タ本体２５により測定したインパルス応答をベースイン
パルス応答減算部２６に送り、その処理結果を物体位置
推定部４に送る。ベースインパルス応答減算部２６で
は、測定モードがベース測定の場合、測定したインパル
ス応答をベースインパルス応答として記憶し、測定モー
ドが通常測定の場合送られてきたインパルス応答からベ
ースインパルス応答を減算する。

【００５５】以上に述べたベースインパルス応答の減算
処理を含む本実施形態の処理の流れを図１９を参照しな
がら説明する。まず、初期設定（ステップＳ１）から適
応フィルタによるインパルス応答の計算（ステップＳ
６）までは第１実施形態と同じである。次に、ステップ
Ｓ７で測定モードがベース測定であるか通常測定である
かを調べ、ベース測定であればインパルス応答をベース
インパルス応答として記憶してから（ステップＳ８）ス
テップＳ４に戻る。通常測定であれば、次のステップＳ
９に進む。次のステップＳ９では、測定したインパルス
応答からベースインパルス応答を減算する。次に、物体
位置の推定処理を、第１実施形態と同様に行う（ステッ
プＳ１０からＳ１１）。

【００５６】以上のステップＳ４からステップＳ１１ま
でを処理終了まで繰り返す。以上第５実施形態で述べた
物体位置推定装置において、インパルス応答推定の際、
固定した物体からの反射成分を除くことにより、移動す
る複数の物体の位置推定が可能となる。

【００５７】なお、上記したインパルス応答演算工程
と、重み算出工程と、物体位置推定工程とはコンピュー
タプログラムとして、ハーデディスク、フロッピーディ
スク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶し、この記憶
媒体を適当な計算機に搭載して実行することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、複数の測定点のインパ
ルス応答に基づき複数の物体位置を検出することが可能
となる。物体位置推定に必要な空間探索の処理に要する
計算量は非常に少ないため実時間処理に向いている。ま
た、複数の信号出力手段を用いて処理を行うことによ
り、物体推定に用いるインパルス応答の数を実質的に増
加させることができ、少ないセンサ数で精度良く物体位
置を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る物体位置検出装置
の構成を示す図である。

【図２】スピーカやアンテナなどの信号放射手段と、信
号を入力するセンサの配置例を示す図である。

【図３】インパルス応答計算部の構成を示す図である。

【図４】適応フィルタの構成を示す図である。

【図５】適応制御部の構成を示す図である。

【図６】伝搬時間の説明図である。

【図７】仮想位置の設定について説明するための図であ
る。

【図８】第１実施形態の処理の流れを示すフローチャー
トである。

【図９】本発明の第２実施形態に係る物体位置検出装置
の信号出力部の構成を示す図である。

【図１０】インパルス応答計算部の構成を示す図であ
る。

【図１１】互いに出力時間が異なるように信号出力する
場合の信号データの内容を示す図である。

【図１２】各信号放射部の周波数特性を示す図である。

【図１３】異なる周波数特性の複数の出力信号を用いる
場合の適応フィルタの構成を示す図である。

【図１４】本発明の第４実施形態に係る物体位置検出装
置の信号出力部の構成を示す図である。

【図１５】第４実施形態の信号出力部の処理の流れを示
すフローチャートである。

【図１６】本発明の第５実施形態に係る物体位置検出装
置の構成を示す図である。

【図１７】測定モード制御部の構成を示す図である。

【図１８】ベース減算部を備えた適応フィルタの構成を
示す図である。

【図１９】第５実施形態の処理の流れを示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…信号出力部、２…信号入力部、３…インパルス応答
計算部、４…物体位置推定部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の信号を生成して任意の物体に向け
   て空間に出力する信号出力手段と、 前記物体から反射された信号を複数のセンサにより個々
   に入力する信号入力手段と、 前記信号出力手段から出力された信号と、前記複数のセ
   ンサに入力された信号とに基づいて、各センサごとにイ
   ンパルス応答を求めるインパルス応答演算手段と、 任意の一点に仮想位置を定め、前記空間に出力された出
   力信号が該仮想位置で反射したものとして前記信号入力
   手段に到達するまでの伝搬時間を求め、この伝搬時間に
   基づいて計算される各インパルス応答の成分から前記仮
   想位置の重みを算出する重み算出手段と、 前記仮想位置をずらしながら前記重みを計算して、この
   重みが所定の閾値以上となる仮想位置を前記物体の位置
   であると推定する物体位置推定手段と、 を具備することを特徴とする物体位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記信号出力手段は、所定の信号を任意
   の物体に向けて空間に出力する複数の信号放射手段と、
   この複数の信号放射手段を介して個々に放射される信号
   を生成する信号生成手段とを具備し、前記インパルス応
   答測定手段は、前記複数の信号放射手段に対応したイン
   パルス応答を測定し、前記物体位置推定手段は、前記複
   数のインパルス応答の少なくとも一部に基づいて前記物
   体の位置を推定することを特徴とする請求項１記載の物
   体検出装置。
3. 【請求項３】 前記インパルス応答測定手段は、初期状
   態のインパルス応答を推定する初期状態推定モード選択
   手段と、初期状態のインパルス応答を減算したものをイ
   ンパルス応答とする初期インパルス応答減算手段とを具
   備することを特徴とする請求項１または２記載の物体位
   置検出装置。
4. 【請求項４】 所定の信号を生成して任意の物体に向け
   て空間に出力する信号出力工程と、 前記物体から反射された信号を複数のセンサにより個々
   に入力する信号入力工程と、 前記信号出力工程において出力された信号と、前記複数
   のセンサに入力された信号とに基づいて、各センサごと
   にインパルス応答を求めるインパルス応答演算工程と、 任意の一点に仮想位置を定め、前記空間に出力された出
   力信号が該仮想位置で反射したものとして信号入力位置
   に到達するまでの伝搬時間を求め、この伝搬時間に基づ
   いて計算される各インパルス応答の成分から前記仮想位
   置の重みを算出する重み算出工程と、 前記仮想位置をずらしながら前記重みを計算して、この
   重みが所定の閾値以上となる仮想位置を前記物体の位置
   であると推定する物体位置推定工程と、 を具備することを特徴とする物体位置検出方法。