專利名稱：物體的計測方法及物體的計測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于使用脈沖激光對物體的位置、大小、移動速度進行計測的物體的計測方法及物體的計測裝置的發(fā)明。
背景技術：
現(xiàn)知的技術是利用激光多普勒方法，對在運送中的長方體形狀的物體的侵入角度和側(cè)邊的實長進行測量的方法、裝置(例如特開平8-285554號公報)。
更詳細地說，上述的已知方法和裝置是根據(jù)長方體形狀的物品在通過帶式運送機被運送的過程中，通過激光多普勒速度傳感器求得的上述帶式運送機的移動速度和，在上述2個長方體形狀的物品的頂部、與上述帶式運送機的移動方向成直角方向并排放置的2個物體位置檢出傳感器檢出上述被傳送過來的長方體的各個時刻的時間差，來求出上述長方體的側(cè)邊的實長和對于上述帶式運送機的移動方向的上述長方體的侵入角度。
上述已知的方法和裝置不能計測長方體的側(cè)邊的實長和對上述帶式運送機的移動方向的上述長方體的侵入角度以外的值，例如上述長方體的寬、高、上述長方體整體的大小，具有不能計測長方體以外的形狀的物體的大小、位置、移動速度的弱點。
本發(fā)明的目的是提供使用脈沖激光能夠計測長方體或者長方體以外形狀的物體的整體大小、位置、移動速度的物體的計測方法和物體的計測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第1實施形態(tài)的物體計測方法是對物體的大小、位置、移動速度中至少一個、使用在上述物體的外部設置的激光發(fā)射器發(fā)射的脈沖激光、來進行計測的物體計測方法，該物體計測方法有下述步驟上述脈沖激光對上述物體進行二維掃描，接受上述物體反射的反射光，根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和上述脈沖激光的發(fā)射時刻和該脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述物體的反射位置的反射位置檢出步驟；和根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來算出上述物體的大小、位置、移動速度中至少一個的算出步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第2實施形態(tài)的物體計測裝置是對物體的大小、位置、移動速度中至少一個進行計測的物體計測裝置，該物體計測裝置具有對上述物體能夠發(fā)射脈沖激光的脈沖激光發(fā)射裝置；用上述脈沖激光對上述物體進行二維掃描的掃描裝置；能夠接受從上述物體被反射的上述脈沖激光的脈沖激光受光裝置；根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和上述脈沖激光的發(fā)射時刻和這個脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述物體的反射位置的反射位置檢出裝置；和根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來計算出上述物體的大小、位置、移動速度中至少一個的算出裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第3實施形態(tài)的物體計測方法是底面對XY平面大體平行地設置的長方體的大小或者設置位置、采用在上述長方體的外部設置的激光發(fā)生器發(fā)射的脈沖激光、來進行計測的計測方法，該物體計測方法由下述步驟組成用上述脈沖激光對上述長方體進行二維掃描，接受上述物體反射的反射光，根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和上述脈沖激光的發(fā)射時刻和該脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述長方體的反射位置的反射位置檢出步驟；和根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來算出上述長方體的大小、設置位置的算出步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第4實施形態(tài)的計算方法是在第3實施形態(tài)的物體計測方法中，該方法的算出步驟是根據(jù)上述檢出的多個反射位置算出上述長方體的棱線的坐標值，并用算出的棱線的坐標值算出上述長方體的頂面的各個頂點，并計算出上述長方體的大小或者設置位置的算出方法。
根據(jù)本發(fā)明的第5實施形態(tài)的計測方法是在第4實施形態(tài)的計測方法中，該方法的掃描是對一定方向進行一維掃描后，通過變換掃描位置在與上述的一定方向大致平行的方向上進行多次同上述的一維掃描相同的掃描來對上述長方體進行二維掃描；上述計算步驟是對每個上述一維掃描，從上述各個反射位置的X坐標值和Y坐標值求得XY平面上的適當數(shù)的直線方程式，且根據(jù)這個適當數(shù)的直線式的條數(shù)或者傾斜度來判斷從上述激光發(fā)生器對上述長方體的哪個面照射了脈沖激光；當上述長方體的頂面照射了脈沖激光時，根據(jù)上述各個掃描的上述頂面的反射位置的X坐標值的最大值和與這個最大值對應的Y坐標值、在上述各個掃描的上述頂面的反射位置的X坐標值的最小值和與這個最小值對應的Y坐標值來求得包含上述長方體的頂面的4條棱線的4種直線，并求得上述各條直線的交點的X坐標值和Y坐標值，而且使用上述頂面的反射位置的Z坐標值，計算上述長方體的上述頂面的各個頂點；在上述長方體的2個側(cè)面被上述脈沖激光照射的情況下，對上述各個掃描，從上述各個反射位置的X坐標值和Y坐標值來計算XY平面上的2個直線方程式，從這2個直線方程式的交點中，計算與Z軸大致平行的、上述長方體的第1棱線的X坐標值和Y坐標值，且根據(jù)上述各個掃描的上述側(cè)面的反射位置的X坐標值的最大值和與這個最大值對應的Y坐標值來計算與Z軸大致平行的、上述長方體的第2棱線的X坐標值和Y坐標值，并根據(jù)上述各個掃描的上述側(cè)面的反射位置的X坐標值的最小值和與這個最小值對應的Y坐標值來計算與Z軸大致平行的、上述長方體的第3棱線的X坐標值和Y坐標值，根據(jù)上述第1-3各條棱線的各X坐標值和各Y坐標值來計算與Z軸大致平行的、第4棱線的X坐標值和Y坐標值，從上述各反射位置的Z坐標值的最大值，計算上述長方體的頂面的高度位置，根據(jù)上述第1-4棱線的各X坐標值和各Y坐標值和上述上面的高度位置來計算上述長方體的上述頂面的各個頂點；當上述長方體的僅僅一個側(cè)面被上述脈沖激光照射時，判斷為不可能算出長方體的大小或設置位置是的計測方法。
根據(jù)本發(fā)明的第6實施形態(tài)的測量裝置是對于底面與XY平面大體平行地設置的長方體的大小或者設置位置進行計測的計測裝置，該裝置有可對上述長方體發(fā)射脈沖激光的脈沖激光發(fā)射裝置；用上述脈沖激光對上述長方體進行二維掃描的掃描裝置；接受從上述長方體反射的上述脈沖激光的脈沖激光受光裝置；根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和、上述脈沖激光的發(fā)射時刻和這個脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述長方體的反射位置的反射位置檢出裝置；根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來算出并輸出上述長方體的大小或者設置位置的算出裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第7實施形態(tài)的采用區(qū)域感應器的物體識別方法是采用區(qū)域感應器的物體識別方法，該方法的特征是通過區(qū)域感應器向覆蓋引導行人的步行區(qū)域和該步行區(qū)域的周圍區(qū)域的檢出范圍內(nèi)一邊發(fā)射脈沖激光一邊掃描，計測光的反射時間，通過求出各掃描點的沒有物體存在時的反射時間和有物體存在時的反射時間的差，來演算物體的形狀、大小、和各掃描的物體的位置變化的向量，從該演算信號來識別沿引導方向在步行區(qū)域移動的物體和沿橫斷步行區(qū)域的方向移動的物體。
根據(jù)本發(fā)明第8實施形態(tài)的通采用區(qū)域感應器的物體識別方法是在上述第7實施形態(tài)記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法中，通過向量朝向步行區(qū)域的引導方向、物體的形狀、大小來識別沿引導方向在步行區(qū)域移動的物體的采用區(qū)域感應器的物體識別方法。
根據(jù)本發(fā)明的第9實施形態(tài)的采用區(qū)域感應器的物體識別方法是在上述第7實施形態(tài)或第8實施形態(tài)記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法中，識別沿引導方向在步行區(qū)域移動的物體至少是成年的健康人、小孩、坐輪椅的人、行動不自如的人的采用區(qū)域感應器的物體識別方法。
根據(jù)本發(fā)明的第10實施形態(tài)的采用區(qū)域感應器的物體識別方法是在上述第7實施形態(tài)記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法中，至少是通過突然出現(xiàn)在檢出范圍的周圍和向量是朝向橫斷步行區(qū)域來識別在沿橫斷步行區(qū)域方向移動的物體的采用區(qū)域感應器的物體識別方法。
根據(jù)本發(fā)明的第11實施形態(tài)的采用區(qū)域感應器的物體識別方法是在上述第7實施形態(tài)或第10實施形態(tài)記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法中，識別沿橫斷步行區(qū)域移動的物體是汽車。
上述第7實施形態(tài)至第11實施形態(tài)的采用區(qū)域感應器的物體識別方法的具有以下作用。
因為使用區(qū)域掃描器一邊向檢出范圍投射脈沖激光一邊掃描，測量光的反射時間，檢出在各掃描點的物體不存在時的反射時間和物體存在時的反射時間的差來檢出物體，所以能不受天氣等環(huán)境狀況的影響、高精度地檢出物體。以此，能更詳細地識別沿引導方向在步行區(qū)域移動的物體和沿橫斷步行區(qū)域方向移動的物體，當行人為小孩、坐輪椅的人、和行走不方便的人等交通弱者時，能夠確實地進行識別，所以用此識別結(jié)果，交通弱者能夠放心地、安全地走過步行區(qū)域，能夠成為確實的安全裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第12實施形態(tài)的物體計測裝置具備掃描所定監(jiān)視區(qū)域的激光雷達；通過這個激光雷達檢出的可視化距離信息后制作雷達圖像的雷達圖像制作裝置；在前述激光雷達附近設置的具備對激光雷達的監(jiān)視區(qū)域攝像的監(jiān)視照相機；特別是以具備使由前述監(jiān)視照相機拍攝的照相圖像的坐標和前述雷達圖像的坐標相對應的圖像匹配裝置為特征。
更好的是，前述雷達圖像制作裝置的構成，能夠制作將根據(jù)第13實施形態(tài)的物體計測裝置的方式檢出的距離信息經(jīng)濃淡變換或色調(diào)變換后，使3維信息可視化的雷達圖像。而且，如根據(jù)第14實施形態(tài)的物體計測裝置的方式，前述圖像匹配裝置的構成是根據(jù)在前述攝像圖像和雷達圖像之間相互對應的多數(shù)特征點的位置坐標，使前述攝像圖像的坐標系與前述的雷達圖像坐標系相重合。
依照這樣構成的物體計測裝置，因為攝像圖像和雷達圖像可相互對應，例如從攝像圖像容易判別監(jiān)視對象區(qū)域的物體時，同時從雷達圖像容易地、精度高地求得該物體的空間坐標(從監(jiān)視點的距離和方位)。相反的，因為當受到天氣等的影響使得攝像圖像不鮮明時，可通過雷達圖像來補充其不鮮明度，所以能把握住監(jiān)視對象區(qū)域的確實狀況。
根據(jù)本發(fā)明的第15實施形態(tài)的物體計測裝置，其特征是在上述第12實施形態(tài)記載的物體計測裝置中，還具有從前述激光雷達圖像識別物體的面和/或移動物體的物體識別裝置；和將確定識別后的物體的面和/或移動物體的輔助信息重疊在上述攝像圖像上表示的輔助信息表示裝置。
依照這樣構成的物體計測裝置，通過把從激光雷達圖像確定物體的面和/或移動物體的輔助信息、例如輪廓線、識別標記在攝像圖像上重疊表示，能夠明確地表示出在監(jiān)視對象區(qū)域中的不變的固定構造物，和把上述監(jiān)視對象區(qū)域中的應注目的物體與其他物體容易識別地表示出來。其結(jié)果是不受天氣等因素的左右、能夠準確把握監(jiān)視對象區(qū)域的各種狀況。
根據(jù)本發(fā)明的第16實施形態(tài)的物體計測裝置，其特征是具備一邊接受向所定方向照射的脈沖激光的反射光，一邊使上述脈沖激光的照射方向?qū)λǖ谋O(jiān)視區(qū)域的全區(qū)域進行掃描的激光雷達；從通過該激光雷達檢出出的距離信息(反射光的受光時間)和該掃描方向的信息中求得分別表示前述脈沖激光的反射點的空間坐標的3維雷達信息的雷達信息制作裝置；從前述3維雷達信息檢出在前述所定的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)存在的物體的物體檢出裝置；進而從前述3維雷達信息判斷在預先設定的觀察點(空間坐標)有無特定物，對于前述監(jiān)視區(qū)域控制物體監(jiān)視處理的實行的監(jiān)視條件判斷裝置；接受該監(jiān)視條件判定裝置的控制并通過前述物體檢出裝置控制物體檢出動作，或者控制通過前述物體檢出裝置而得到的檢出結(jié)果的輸出的監(jiān)視裝置。
即，本發(fā)明的物體檢出裝置的特征是著眼于在所定的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的特定物體的動作與對于該監(jiān)視區(qū)域的物體監(jiān)視處理的必要性相關，有效地運用激光雷達所具有的物體的空間坐標檢出功能，判斷上述特定物是否處于所定的部位(觀察點)(監(jiān)視條件判定裝置)，與該判斷結(jié)果相適應，控制由前述物體檢出裝置的物體檢出動作，并且控制由前述物體檢出裝置的檢出結(jié)果的輸出。即，本發(fā)明的物體檢出裝置的特征是利用具備激光雷達的物體計測裝置自身擁有的機能來控制自己的處理動作，實行不需要從外部輸入控制信號而進行必要的監(jiān)視處理動作。
本發(fā)明的較好方式如第17實施形態(tài)記載的物體計測裝置，前述所定的監(jiān)視區(qū)域是鐵道道口區(qū)域，前述基準物體由區(qū)劃上述鐵道道口區(qū)域的斷路閘構成，前述監(jiān)視條件的判斷裝置判斷前述斷路閘是否處于待機位置。特別是，本發(fā)明的特征是通過檢出斷路閘不處在待機位置控制使其實行監(jiān)視處理動作，換言之，只有在斷路閘處于待機位置時才停止監(jiān)視處理動作，實行重視安全性的、準確性高的鐵道道口區(qū)域內(nèi)的監(jiān)視處理。
而且根據(jù)本發(fā)明第18實施形態(tài)的物體計測裝置的特征是在上述第16或者上述第17實施形態(tài)記載的物體計測裝置上，再加以將上述3維雷達信息進行平面坐標變換并制作監(jiān)視圖像的坐標變換裝置和，在用該坐標變換裝置制作的監(jiān)視圖像上將指定前述物體檢出裝置求得的物體的輔助信息重合表示的圖像表示裝置。
根據(jù)如此構成的物體計測裝置，便能把在所定的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)非本意存在的物體和其存在位置以可視的、更容易把握(認識)的形式來圖像表示。其結(jié)果，可以例如發(fā)出警報，已及屆時迅速準確地采取記錄前述3維雷達信息等對策。


圖1是本發(fā)明的實施形態(tài)的測量裝置的簡略構成示圖。
圖2是測量裝置的動作的簡略示圖。
圖3是表示對紙箱施行在圖2的一個一維掃描情況的示圖。
圖4表示測量裝置測定紙箱的設置位置、全體的大小時的動作的簡略流程。
圖5是圖3表示的紙箱的各個反射位置的一部分的擴大圖。
圖6是表示紙箱和測量裝置之間的相對位置關系和利用脈沖激光進行掃描的示圖。
圖7是表示紙箱和測量裝置之間的相對位置關系和利用脈沖激光進行掃描的示圖。
圖8是表示紙箱和測量裝置之間的相對位置關系和利用脈沖激光進行掃描的示圖。
圖9是表示紙箱和測量裝置之間的相對位置關系和利用脈沖激光進行掃描的示圖。
圖10是表示紙箱和測量裝置之間的相對位置關系和利用脈沖激光進行掃描的示圖。
圖11是表示紙箱和測量裝置之間的相對位置關系和利用脈沖激光進行掃描的示圖。
圖12是在僅可以對紙箱的頂面進行脈沖激光照射的模式中，用測量裝置對紙箱的頂面進行掃描的情況示圖。
圖13是測量裝置被設置在只能照射紙箱的頂面和一個側(cè)面的位置的模式，而且是紙箱的上述一個側(cè)面與測量裝置的一維掃描方向大致平行的模式，對紙箱的頂面和一個的側(cè)面進行掃描的情況示圖。
圖14是測量裝置被設置在只能照射紙箱的頂面和一個側(cè)面的位置的模式，而且是紙箱的上述一個側(cè)面和測量裝置的一維掃描方向大致平行的模式，對紙箱的頂面和一個側(cè)面進行掃描的情況的示圖。
圖15是在測量裝置可能對紙箱的頂面和2個側(cè)面進行脈沖激光照射的模式中，對紙箱的2個的側(cè)面進行掃描的情況示圖。
圖16是在測量裝置可能對紙箱的頂面和2個側(cè)面進行脈沖激光照射的模式中，對紙箱的2個側(cè)面進行掃描的情況示圖。
圖17是在測量裝置僅可能對紙箱的2個側(cè)面進行脈沖激光照射的模式中，對紙箱的2個側(cè)面進行掃描的情況示圖。
圖18是在測量裝置僅可能對紙箱的2個側(cè)面進行脈沖激光照射的模式中，對紙箱的2個側(cè)面進行掃描的情況示圖。
圖19是實施本發(fā)明裝置的形態(tài)之一例的框圖。
圖20是表示適用本發(fā)明的公路交叉點的一例的平面圖。
圖21是表示在本發(fā)明的檢出范圍內(nèi)脈沖激光掃描狀態(tài)的斜視圖。
圖22是表示通過圖21的脈沖激光的反射時間、在各點、3維地計測行人狀態(tài)的斜視圖。
圖23是表示在圖22在各點、3維地計測后的信息中加權，得到能識別行人和汽車的檢出值的狀態(tài)的斜視圖。
圖24是表示與圖21不同的檢出范圍的狀態(tài)的斜視圖。
圖25是用向量表示在圖24中的物體的狀態(tài)的斜視圖。
圖26是本發(fā)明的一實施形態(tài)的物體計測裝置的簡略構成圖。
圖27是通過激光雷達對監(jiān)視對象區(qū)域進行掃描的狀態(tài)示圖。
圖28是表示激光雷達圖像的簡略制作處理裝置的框圖。
圖29是對激光雷達圖像30A和攝像圖像30B進行匹配處理的概念的表示圖。
圖30是圖像匹配處理的具體處理順序的一例示圖。
圖31是表示圖26所示的物體計測裝置的監(jiān)視圖像的有代表性的表示例的示圖。
圖32是本發(fā)明的一實施形態(tài)的物體計測裝置的簡略構成圖。
圖33是通過激光雷達對監(jiān)視對象區(qū)域進行掃描的狀態(tài)示圖。
圖34是表示激光雷達圖像的簡略的制作處理裝置的框圖。
圖35是使用圖32所示的物體計測裝置監(jiān)視鐵道道口樣子的示圖。
圖36是圖32所示的物體計測裝置的初期設定處理的簡略的處理順序示圖。
圖37是圖32所示的物體計測裝置的監(jiān)視處理的實施控制順序的一例的示圖。
實施發(fā)明的最好的形態(tài)圖1是本發(fā)明的實施形態(tài)的計測裝置3的簡略構成示圖。
計測裝置3具有對紙箱1能夠發(fā)射脈沖激光LB1的脈沖激光發(fā)射裝置5；用上述脈沖激光LB1對上述紙箱1進行二維掃描的掃描裝置7；接受從上述紙箱1反射的上述脈沖激光LB1的脈沖激光受光裝置9；根據(jù)上述脈沖激光LB1的發(fā)射方向和上述脈沖激光LB1的發(fā)射時刻與該脈沖激光LB1的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述紙箱1的反射位置的反射位置檢出裝置11；根據(jù)上述被檢出的多個反射位置，算出并輸出上述紙箱1的整體大小和設置位置的算出裝置13。
在這里，脈沖激光發(fā)射裝置5有設置在控制單元15內(nèi)的、可產(chǎn)生脈沖激光LB1激光器單元17，上述生成的脈沖激光LB1從被設置在掃描裝置7的基臺19的脈沖激光發(fā)射部21面向上述掃描裝置7的多面鏡23的反射面發(fā)射出去。
掃描裝置7，用脈沖激光LB1向一定的方向?qū)埾?進行一維掃描后，通過變換掃描位置，在與上述一定方向大致平行的方向上多次進行與上述一維掃描同樣的掃描，在上述紙箱1的表面中，使脈沖激光LB1對照射可能的面的大致全域進行二維掃描。
在這里，掃描裝置7具備基臺19，回轉(zhuǎn)自由地支持多面鏡23的多面鏡支撐部件25回轉(zhuǎn)自由地被支持在該基臺19上。而且，多面鏡23的回轉(zhuǎn)軸和多面鏡支撐部件25的回轉(zhuǎn)軸以相互大致成直角方式設置。用于讓多面鏡23向箭頭AR11的方向回轉(zhuǎn)的控制電機27被連動地連接在上述多面鏡23上，用于讓多面鏡支撐部件25向箭頭AR12的方向回轉(zhuǎn)的控制電機29被連動地連接在上述多面鏡支撐材料25上。
通過回轉(zhuǎn)在側(cè)面的4個面形成反射面的多面鏡23，從脈沖激光反射部21發(fā)射出的脈沖激光LB1的發(fā)射方向產(chǎn)生變化，該脈沖激光LB1向一定方向?qū)埾?進行一維掃描。而且，通過回轉(zhuǎn)多面鏡支撐部件25，反復進行多次與上述一維掃描大致平行的一維掃描，就能實現(xiàn)對紙箱1的二維掃描。
為了檢出這些各控制電機的回轉(zhuǎn)角度，在控制電機27或控制電機29上設置了編碼器(encoder)，通過上述各個編碼器，能夠檢出上述脈沖激光LB1的發(fā)射方向。
脈沖激光受光裝置9具有探測器33，該探測器33用于檢出脈沖激光發(fā)射裝置5發(fā)射的、被紙箱1的表面反射的、由集光鏡頭31集光的脈沖激光。且被紙箱1的表面反射的上述脈沖激光，被多面鏡23反射，向著集光鏡頭31的方向前進。
脈沖激光發(fā)射部21、集光鏡頭31和探測器33，通過沒有圖示的連接部材，被一體地固定在多面鏡支撐材料25上，隨著多面鏡支撐材料25的回轉(zhuǎn)一起回轉(zhuǎn)。
反射位置檢出裝置11具有設置在控制單元15的記數(shù)器35，該記數(shù)器35計算從上述激光單元17發(fā)射出的脈沖激光LB1的發(fā)射時刻與探測器33檢測出的上述脈沖激光LB1的反射光的受光時刻的時間差。
然后，設置在控制單元15控制用個人電腦37接受上述記數(shù)器35求得的上述時間差、表示上述脈沖激光LB1的發(fā)射方向的、由編碼器檢測出的控制電機27的輸出軸的回轉(zhuǎn)角度值、和控制電機29的輸出軸的回轉(zhuǎn)角度的值，上述脈沖激光的紙箱1的表面的反射位置由控制用個人電腦37檢出。
控制用個人電腦37，如上所述，在控制設置了激光器單元17和記數(shù)器35的控制單元15整體的同時，控制控制電機27和控制電機29。
算出裝置13使用上位個人電腦39，根據(jù)控制用個人電腦37檢出的多個反射位置，算出上述紙箱1的棱線的坐標值，使用該被算出的棱線的坐標值算出上述紙箱1的各頂點，算出并輸出上述紙箱1的整體大小和設置位置。且，上述被算出的上述紙箱1的大小和設置位置，被輸出并表示在上述上位個人電腦39的液晶顯示器等的顯示屏(沒有圖示)上或與上述上位個人電腦39連接的打印機上。
接下來，對計測裝置3的動作進行說明。
計測裝置3的各動作在如圖1中所示的控制用個人電腦37、上位個人電腦39的控制下進行。
首先說明計測裝置3求出為計測紙箱1所發(fā)射的脈沖激光LB1在上述紙箱1的表面上的反射位置的XYZ坐標值的動作。
在上述動作中，使紙箱1和計測裝置3之間的相對位置關系不變化。例如，紙箱1設置成對于地面不移動的狀態(tài)，計測裝置3的基臺19也設置成對于地面不移動的狀態(tài)。
圖2是計測裝置3的動作的簡略表示圖。
在圖2中，把紙箱1的底面設置成對于地面大致平行(例如，上述底面和上述地面接觸)來設置紙箱1，而且在上述地面的上方部設置計測裝置3。
連續(xù)發(fā)射脈沖激光LB1，通過回轉(zhuǎn)如圖1所示的多面鏡23，計測裝置3在如圖2所示的箭頭AR21方向進行直線性的、一維的掃描W21。上述掃描W21，脈沖激光LB1被發(fā)射(N)次，在上述地面上形成各反射位置(點)P11-P1N。
繼而，回轉(zhuǎn)圖1所示的多面鏡支撐部件25，連續(xù)發(fā)射脈沖激光LB1，通過回轉(zhuǎn)如圖1所示的多面鏡23，使一維的掃描位置向如圖2所示的AR22方向移動，計測裝置3進行與掃描W21大致一樣的直線性的、并且一維的掃描W22。進而，計測裝置3進行多次與掃描W21大致同樣的掃描W23-W2M。象這樣，通過一維的多次的掃描W21-W2m，計測裝置3進行對紙箱1的二維掃描。而且，上述各一維掃描W21-W2M的掃描方向是相互平行的。
其次，對檢出(抽出)紙箱1的反射位置的動作進行說明。
圖3是在對紙箱1實行如圖2的一個一維的掃描W2n的情況的示圖。圖3中，設置紙箱1使其底面與XY平面(Z＝0的面)Pxy相接，計測裝置3被設置在XYZ空間的所定的位置(例如，X＝0、Y＝0、Z＝H；高度)。
圖3(a)是在施行一個一維掃描W2n的情況的正面圖，圖3(b)是表示在圖3(a)中的III箭頭方向的平面圖。
這里，如圖2說明的那樣，連續(xù)發(fā)射脈沖激光LB1，通過回轉(zhuǎn)圖1所示的多面鏡23，在圖3(b)的箭頭AR31的方向上進行一次直線性的一維掃描W2n。該一維掃描W2n中，多個(n個)脈沖激光Wp1-Wpn被發(fā)射，對應于該各脈沖激光Wp1-Wpn形成多個反射位置(反射點)P1-P2。
這里，例如，使用計測裝置3和反射位置Pr之間的距離和脈沖激光Wpr的發(fā)射方向，用上述XYZ空間的XYZ坐標值來表示反射位置Pr的情況進行說明。
一個脈沖激光Wpr從計測裝置3被反射的時刻作為時刻t1，上述脈沖激光Wpr從紙箱1上的反射位置Pr被反射，如果用上述計測裝置3接受該激光的時刻作為時刻t2，從上述計測裝置3到上述反射位置Pr的距離L3可用式子(L3＝(t2-t1)×c)([c]是光速)算出。
如圖3(a)所示，上述脈沖激光Wpr的發(fā)射方向與z軸的交叉角度作為角度θ，如圖3(b)表示的那樣，上述脈沖激光Wpr的發(fā)射方向和y軸的交叉角度作為角度φ，上述反射位置Pr的z坐標值能夠用計算式[H-L3cosθ]求得，上述反射位置Pr的x坐標值能用計算式[-L3sinθsinφ]求得，上述反射位置Pr的y坐標值能用[L3sinθcosφ]求得。
同樣的，上述脈沖激光Wpr以外的各脈沖激光Wp1-Wpr-1、Wpr+2-Wpn的各反射位置P1-Pr-1、Pr+2-Pn的xyz坐標值也能夠求得，各反射位置P1-Pn的xyz坐標值也能夠被求得。
在這些各反射位置P1-Pn中，z坐標值大致為0的各反射位置P1-Pr-1、Pr+9-Pn，表示上述xy平面Pxy上的反射位置，在z坐標值不為0的各反射位置Pr-Pr+8表示紙箱1上的反射位置。
因此，各反射位置P1-Pr-1、Pr+9-Pn是上述xy平面Pxy上的反射位置，因為不是紙箱1上的反射位置，因而可無視，根據(jù)各反射位置Pr-Pr+8，算出上述紙箱1的棱線的坐標值，用該計算出的棱線的坐標值算出上述紙箱1的上面的各個頂點，并算出紙箱1的設置位置和整體的大小。
如圖3(b)所示，例如一個反射位置Pm，對于上述反射位置Pm先后的反射位置Pm-1、Pm+1，坐標值明顯不同的可無視，例如，作為空氣中檢出飄著的垃圾等檢出。也就是，在反射位置Pm，紙箱1不存在。
圖3中，關于一個一維掃描W2n進行了說明，變換圖3(a)表示的交叉角度θ，實行別的一維掃描時，和一維掃描W2n一樣，可求出紙箱1的表面上的個反射位置的xyz坐標值。然后，如圖2所示，通過多次的一維掃描W21-W2M，即對紙箱1施行二維掃描。而且，通過多次的一維掃描W21-W2M形成的一個二維掃描可表現(xiàn)為一個幀。
而且，當圖3(a)表示的交叉角θ的值變大，計測裝置3發(fā)射的脈沖激光的不能反射時，就認為在脈沖激光的發(fā)射方向上紙箱1不存在。
下面，更詳細地說明當檢出上述紙箱1的表面上的各反射位置的xyz坐標值后，從這些各檢出值求出上述紙箱1的設置位置、整體大小時的計測裝置3的動作。
圖4是計測裝置3測量紙箱1的設置位置和整體大小時的動作的簡略流程圖。
首先，計測裝置3求得在圖2所示的一個幀(通過各掃描W21-W2M構成的一個幀)的各一維掃描的紙箱1上的各反射位置，求出連接與該求得的各反射位置的xy平面上的直線方程式(S1)。
在這里對在一個一維掃描中求解連接紙箱1上的各反射位置的xy平面上的直線方程式動作進行更詳細的說明。
圖5是圖3示的紙箱1上的各反射位置Pr-Pr+8的部分擴大圖。圖5所示的各反射位置Pr-Pr+8是在xy平面上表示的各反射位置，各反射位置Pr-Pr+8中的反射位置Pr-Pr+2大致在一直線上并列，構成了一個群41，各反射位置Pr+2-Pr+6大致在一直線上并列，構成了一個群43，各反射位置Pr+6-Pr+8大致在一直線上并列，構成了一個群45。
從構成上述群41的各反射位置Pr-Pr+2用例如最小乘法算出直線42。該直線42的式子能用[y＝K1x+T1]表示。
同樣的，從構成上述群43的各反射位置Pr+2-Pr+6算出直線44，從構成上述群45的各反射位置Pr+6-Pr+8算出直線46。該直線44的式子能用[y＝K2x+T2]表示，這個直線46的式子能用[y＝K3x+T3]表示。且上述直線44的式子的[K2]的值接近0。
圖5，用一個一維掃描W2n檢出的紙箱1的各反射位置算出各直線42、44、46，對每個圖3所示的掃描W2n以外的各一維掃描W21-W2M(參考圖2)都求出上述xy平面上的各直線方程式。
根據(jù)如圖3表示的計測裝置3和紙箱1的位置關系，計測裝置3能對紙箱1的頂面和2個側(cè)面照射脈沖激光。但并不是所有各一維掃描都是在紙箱1的頂面和2個的側(cè)面照射脈沖激光，各掃描能否在紙箱1的哪個面上照射脈沖激光由圖3(a)所示的被發(fā)射的脈沖激光的行進方向和z軸之間的交角θ等決定。
由在紙箱1的頂面和2個側(cè)面照射的脈沖激光的一維掃描能夠得到(算出)上述那樣的3根直線，這些直線的傾斜互不相同。由僅對紙箱1的2個的側(cè)面照射的脈沖激光的一維掃描能夠得到2根直線，這些直線的傾斜互不相同。而且，由僅在紙箱1的頂面照射的脈沖激光的一維掃描能夠得到1根直線。
然后，對紙箱1和計測裝置3的相對位置關系與通過計測裝置3的掃描對在紙箱1上的各反射位置算出的xy平面上的直線的根數(shù)和與上述各直線的傾斜度的關系進行更詳細的說明。
圖6-圖11是表示紙箱1和計測裝置3之間的相對位置關系和脈沖激光掃描的圖，圖6是表示僅在紙箱1的頂面能夠照射脈沖激光的位置上計測裝置3的設置狀態(tài)圖。
圖6(a)是表示計測裝置3和紙箱1的位置關系的正面圖，圖6(b)-(d)是圖6(a)中的VI方向的視圖。
圖6(a)中，通過計測裝置3進行一維的各掃描W6a-W6k，對于紙箱1進行二維的掃描。
圖6(b)表示的一維掃描W6a，因為用脈沖激光照射的只是xy平面，所以不能檢出紙箱1上的反射位置。同樣的，一維掃描W6k也不能檢出紙箱1上的反射位置。
圖6(c)中，因為紙箱1被一維掃描W6d照射到，所以能夠檢出紙箱1上的反射位置。這里，如圖6(c)表示的線段R6d是將上述檢出的各個反射位置(紙箱1的表面的各反射位置)識別為圖5所示的大致在一條直線上并列的群，并用直線連接各反射位置而得到的線段。因此，在線段R6d上存在多個反射位置。含有上述線段R6d的xy平面上的直線方程可以表示為[y＝K6dX+T6d]。而且，上述[K6d]的值近于0。即，包含上述線段R6d的直線與x軸大致平行的直線。
而且，圖6(d)也和圖6(c)一樣，能夠用一維掃描W6g得到線段R6g，而且，包含上述線段R6g的xy平面上的直線方程式能夠表示為[y＝K6gX+T6g]，上述[K6g]的值也近于0。即，包含上述線段R6g的直線也是與x軸大致平行的直線。
進而，與圖6(c)和圖6(d)表示的情況大致相同，從各掃描W6b、W6c、W6e、W6f、W6h、W6i、W6j的各反射位置能夠?qū)ι鲜龈鲯呙枨蟮酶髦本€方程式。但是，與上述各掃描W6b、W6c、W6e、W6f、W6h、W6i、W6j對應的各直線也是與x軸大致平行的直線。
即，用上述的各掃描W6b-W6j的各反射位置求得的xy平面上的直線的數(shù)目無論在上述各個掃描W6b-W6j中的哪個掃描都是一條，該直線的傾斜也只有一種。
而且，在上述各掃描W6b-W6j的反射位置的z坐標值，因為是用脈沖激光照射紙箱1后得到的值，所以是大致一定的?？傊?，上述各反射位置是在與xy平面平行的一個平面(Z＝一定的平面)上。
圖7是計測裝置3設置在可對紙箱1的頂面和僅一個側(cè)面照射脈沖激光的位置上的狀態(tài)，而且是紙箱1的上述一個側(cè)面和一維掃描(例如掃描W7a)的方向大致保持平行的狀態(tài)的表示圖。
圖7(a)是表示計測裝置3和紙箱1的位置關系的正面圖，圖7(b)-(d)是在圖7(a)中的VII方向的視圖。
圖7(a)中，通過計測裝置3進行一維的各掃描W7a-W7h，對于紙箱1進行二維掃描。
圖7(b)表示的一維的掃描W7a，因為被脈沖激光照射的僅僅是xy平面，與圖6(a)所示同樣，因而也不能檢出紙箱1上的反射位置。
關于圖7(c)，因為紙箱1被一維掃描W7c照射，所以能夠檢出紙箱1上的反射位置。這里，圖7(c)表示的線段R7c是和圖6(c)表示的線段R6d大致相同的線段。而且，包含上述線段R7c的xy平面上的直線方程式能用[y＝K7cX+T7c]表示。上述[K7c]的接近y于0。即，上述直線是與x軸大致平行的直線。
圖7(d)也和圖7(c)一樣，能夠用一維掃描W7g得到線段R7g。而且，包含上述線段R7g的xy的平面上的直線方程式能用[y＝K7gX+T7g]表示，上述[K7g]的值也接近于0。即，上述直線也是與x軸大致平行的直線。
還有，與圖7(c)和圖7(d)表示的情況大致相同，從各掃描W7b、W7d、W7e、W7f、W7h的各反射位置能夠求得各掃描的各直線方程式。但是，與上述各掃描W7b、W7d、W7e、W7f、W7h對應的各直線也是與x軸大致平行的直線。
即，用上述的各掃描W7b-W7h求得的xy平面上的各直線的數(shù)目無論在上述各個掃描W7b-W7h中的哪個掃描都是一條，該直線的傾斜也只有一種。
而且，從圖7(a)可以理解，隨著從掃描W7b朝向著掃描W7e，用脈沖激光照射從紙箱1的側(cè)面的下部朝向上部，所以隨著從掃描W7b朝向掃描W7e，在上述各掃描W7b-W7e的各掃描位置的z坐標值逐漸變大。
另一方面，在上述各掃描W7f、W7g、W7h的各反射位置的z坐標值，因為是用脈沖激光照射紙箱1的頂面而得到的值，因此大致一定。
即，在上述各掃描W7b-W7h的各反射位置的z坐標值的一部分位于與xy平面平行的一個的平面(z＝一定的面)上。
圖8是計測裝置3設置在僅可對紙箱1的一個的側(cè)面照射脈沖激光的位置上的狀態(tài)表示圖。
且，圖8(a)是表示計測裝置3和紙箱1的位置關系的正面圖，圖8(b)-(d)是表示在圖8(a)中的VII方向的視圖。
圖8(a)通過計測裝置3進行一維的各掃描W8a-W8h，對于紙箱1進行二維掃描。
關于圖8(b)表示的一維掃描W8a，與圖6(a)表示的相同，因為用脈沖激光照射的僅僅是xy平面，因而不能檢出紙箱1上的反射位置。
關于圖8(c)，因為紙箱1被一維掃描W8b照射，所以能夠檢出紙箱1上的反射位置。這里，圖8(c)表示的線段R8b是和圖6(c)表示的線段R6d大致相同的線段。且，包含上述線段R8b的xy平面上的直線方程式能用[y＝K8bX+T8b]表示。
圖8(d)也和圖8(c)一樣，能夠用一維掃描W8c得到線段R8c。且，包含上述線段R8c的xy平面上的直線方程式能用[y＝K8cX+T8c]表示。而且，掃描W8b和掃描W8c中，因為是對紙箱1的同一側(cè)面照射的，在上述直線方程式[y＝K8bX+T8b]、[y＝K8cX+T8c]中，[K8b]和[K8c]的值大致相等，[T8b]和[T8c]的值大致相等，也就是說，包含線段R8b的xy平面上的直線方程式和包含線段R8c的xy平面上的直線方程式是大致相同的直線。
進而，與圖7(c)和圖7(d)表示的大致相同，從各掃描W8d、W8e、W8f、W8g的各反射位置能夠求得上述各掃描的直線方程式。這樣求得的直線方程式，因為是對紙箱1的同一側(cè)面照射得到的，所以是和上面的[y＝K8bX+T8b]、[y＝K8cX+T8c]大致相同的直線方程式。
因此，包含各掃描W8b-W8g的各反射位置的xy平面上的各直線互相是大致相同的直線。即，包含各掃描W8b-W8g的各反射位置的xy平面上的各直線的數(shù)目為1，且這個直線的傾斜也只有1種。
圖9是計測裝置3設置可對紙箱1的上面和兩個側(cè)面照射脈沖激光的位置的狀態(tài)的表示圖。
圖9(a)是表示計測裝置3和紙箱1的位置關系的正面圖，圖9(b)-(e)是在圖9(a)中的IX方向的視圖。
圖9(a)中，通過計測裝置3進行一維的各掃描W9a-W9i來對紙箱1進行二維掃描。
關于圖9(b)表示的一維掃描W9a，與圖6(a)表示的相同，因為被脈沖激光照射的僅僅是xy平面，因而不能檢出紙箱1上的反射位置。
圖9(c)中，因為紙箱1被一維掃描W9e照射，所以能夠檢出紙箱1上的反射位置。這里，如圖9(c)表示的線段R9e是和圖6(c)表示的線段R6d大致相同的線段，而且，因為上述線段R9e是用掃描W9e照射紙箱1的兩個側(cè)面，所以由2個線段R1、R2形成。
包含上述2個線段R1、R2中的一個線段R1的xy平面上的直線方程式能用[y＝K9eX+T9e]表示，包含第2個線段R2的xy平面上的直線方程式能用[y＝L9eX+U9e]表示。
而且，圖9(d)也和圖9(c)同樣，能夠得到線段R9g。而且，因為上述線段R9g是用掃描W9e照射紙箱1的頂面和2個側(cè)面，所以由3個線段R3、R4、R5形成。
包含上述3個線段R3、R4、R5中的第一個線段R3的xy平面上的直線方程式能用[y＝K9gX+T9g]表示，包含第2個線段R4的xy平面上的直線方程式能用[y＝M9gX+V9g]表示，包含第3個線段R5的xy平面上的直線方程式能用[y＝L9gX+U9g]表示。
圖9(e)也和圖9(c)同樣的，能夠得到線段R9h。且上述線段R9h因為用掃描W9e照射紙箱1的頂面和一個側(cè)面，所以由2個線段R6、R7形成。
包含上述2個的線段中的第1個線段R6的xy平面上的直線方程式能用[y＝K9hX+T9h]表示，包含第2個線段R7的xy平面上的直線方程式能用[y＝M9hX+V9h]表示。
上述線段R1的直線方程式[y＝K9eX+T9e]和線段R3的直線方程式[y＝K9gX+T9g]和線段R6的直線方程式[y＝K9hX+T9h]，因為是用各掃描W9e、W9g、W9h照射紙箱1的一個側(cè)面而得到的，所以相互為大致一樣的直線方程式。
同樣，上述線段R2的直線方程式[y＝L9eX+U9e]和線段R5的直線方程式[y＝L9gX+U9g]，因為是用各掃描W9e、W9g照射紙箱1的一個側(cè)面而得到的，所以相互為大致一樣的直線方程式。
同樣，上述線段R4的直線方程式[y＝M9gX+V9g]和線段R7的直線方程式[y＝M9hX+V9h]，因為是用各掃描W9g、W9h照射紙箱1的頂面而得到的，所以[M9g]和[M9h]的值大致為0，而[V9g]和[V9h]的值則互不一樣。
通過掃描W9e的各反射位置能夠求得相互傾斜不同的2條直線，通過掃描W9g的各反射位置能夠求得相互傾斜不同的3條直線，通過掃描W9h的各反射位置能夠求得相互傾斜不同的2條直線。
通過各掃描W9b、W9c、W9d、W9f、W9i的各反射位置，在如圖9(c)、圖9(d)、圖9(e)表示的情況下，能夠求得大致相同的直線方程式。
對通過各掃描W9b、W9c、W9d、W9f、W9i的各反射位置求得的直線方程式進行具體的說明，通過各掃描W9b-W9d的各反射位置，和掃描W9e一樣，能夠求得相互傾斜不同的2條直線，通過各掃描W9f的各反射位置，和掃描W9g一樣，能夠求得相互傾斜不同的3條直線，通過各掃描W9i的各反射位置，能夠求得1條直線。
即，通過各掃描W9b-W9e能夠求得2條直線，通過各掃描W9f、W9g能夠求得3條直線，通過掃描W9h能夠求得2根直線，通過掃描W9i能夠求得1根直線。換而言之，通過各掃描W9b-W9i從紙箱1的各反射位置得到的直線的最多為3條。而且，通過各掃描W9b-W9i從紙箱1的各反射位置得到的直線的傾斜最多為3種。
圖10是計測裝置3設置在僅僅可對紙箱1的兩個側(cè)面照射脈沖激光的位置上的狀態(tài)的表示圖。
圖10(a)是表示計測裝置3和紙箱1的位置關系的正面圖，圖10(b)-(d)是在圖10(a)中的X方向的視圖。
圖10(a)通過計測裝置3進行一維的各掃描W10a-W10k對于紙箱1進行二維掃描。
至于如圖10(b)表示的一維掃描W10a，與圖6(a)所示相同，因為被脈沖激光照射的僅僅是xy平面，因而不能檢出紙箱1上的反射位置。
圖10(c)中，因為紙箱1被一維掃描W10c照射，所以能夠檢出紙箱1上的反射位置。這里，如圖10(c)所示的線段R10c是和圖6(c)所示的線段R6d大致相同的線段，且上述線段R10c因為是用掃描W10c照射紙箱1的兩個的側(cè)面而得到的線段，所以由2個線段R8、R9形成。
包含上述2個線段R8、R9中的第一個線段R8的xy平面上的直線方程式能用[y＝K10cX+T10c]表示，包含第2個線段R9的xy平面上的直線方程式能用[y＝L10cX+U10c]表示。
圖10(d)和圖10(c)同樣，能夠得到線段R10d。且上述線段R10d因為用掃描W10d照射紙箱1的2個側(cè)面，所以由2個線段R10、R11形成。
包含上述2個線段中的第一個線段R10的xy平面上的直線方程式能用[y＝K10dX+T10d]表示，包含第2個線段R11的xy平面上的直線方程式能用[y＝L10dX+U10d]表示。
上述線段R8的直線方程式[y＝K10cX+T10c]和線段R10的直線方程式[y＝K10dX+T10d]，因為是用各掃描W10c、W10d照射紙箱1的一個側(cè)面而得到的，所以為大致一樣的直線方程式。
同樣的，上述線段R9的直線方程式[y＝L10cX+U10c]和線段R11的直線方程式[y＝L10dX+U10d]，因為是用各掃描W10c、W10d照射紙箱1的另一個側(cè)面而得到的，所以為大致一樣的直線方程式。
進而，通過掃描W10c的各反射位置能夠求得相互傾斜不同的2條直線，通過掃描W10d的各反射位置能夠求得相互傾斜不同的2條直線。
通過各掃描W10b、W10e-W10k的各反射位置，與如圖10(c)和圖10(d)表示的情況大致相同，能夠求得直線方程式。
對通過各掃描W10b、W10e-W10k的各反射位置求得的直線方程式進行具體的說明，從各掃描W10b、W10e-W10k的各反射位置，與掃描W10c和掃描W10d一樣，能夠求得相互傾斜不同的2條直線。
即，通過各掃描W10b-W10k能夠求得2條直線，換而言之，通過各掃描W10b-W10k從紙箱1的各反射位置得到的直線最多為2條。且對通各掃描W10b-W10k從紙箱1的各反射位置得到的直線的傾斜種類最多為2種。
圖11是計測裝置3設置在僅僅可對紙箱1的頂面和一個側(cè)面照射脈沖激光的位置的狀態(tài)表示圖。
圖11(a)是表示計測裝置3和紙箱1的位置關系的正面圖，圖11(b)-(d)是在圖11(a)的XI方向的視圖。
圖11(a)通過計測裝置3進行一維的各掃描W11a-W11i對于紙箱1進行二維掃描。
圖11(b)中，因為紙箱1被一維掃描W11d照射，所以能夠檢出紙箱1上的反射位置。這里，圖11(b)所示的線段R11d是和圖6(c)所示的線段R6d同樣地得到的線段，包含上述線段R11d的xy平面上的直線方程式能用[y＝K11dX+T11d]表示。
圖11(c)和圖11(b)同樣，能夠得到線段R11g。上述線段R11g因為用掃描W11g照射紙箱1的一個側(cè)面和頂面進行照射，所以由2個線段R12、R13形成。
包含上述2個線段中的第一個線段R12的xy平面上的直線方程式能用[y＝M11gX+V11g]表示，包含第2個線段R13的xy平面上的直線方程式能用[y＝K11gX+T11g]表示。
圖11(d)和圖11(b)同樣，能夠得到線段R11i。且包含上述線段R11i的xy平面上的直線方程式能用[y＝M11iX+V11i]表示。
上述線段R11d的直線方程式[y＝K11dX+T11d]和線段R13的直線方程式[y＝K11gX+T11g]，因為是用各掃描W11d、W11g照射紙箱1的同一個側(cè)面而得到的，所以為大致相同的直線方程式。
上述線段R12的直線方程式[y＝M11gX+V11g]和線段R11i的直線方程式[y＝M11iX+V11i]，因為是用各掃描W11g、W11i照射紙箱1的頂面而得到的，所以[M11g]和[M11i]的值大致為0，而[V11g]和[V11i]的值則不一樣。
通過掃描W11d的各反射位置能夠求得1條直線，通過掃描W11g的各反射位置能夠求得相互傾斜不同的2條直線，通過掃描W11i的各反射位置能夠求得1條直線。
通過各掃描W11b、W11c、W11e、W11f、W11h、W11j，與如圖11(c)和圖11(d)表示的情況相同，能夠求得直線方程式。
對通過各掃描W11b、W11c、W11e、W11f、W11h、W11j的各反射位置求得的直線進行具體的說明，通過各掃描W11b、W11c、W11e、W11f，和掃描W11d一樣，能夠求得1條直線，通過掃描W11h，和掃描W11g一樣，能夠求得相互傾斜不同的2條直線，通過掃描W11i、和掃描W11i一樣，能夠求得1條直線。
即，通過各掃描W11b-W11f能夠各求得1條直線，通過各掃描W11h、W11g能夠各求得2條直線，通過各掃描W11i、W11j能夠求得1條直線。換而言之，通過各掃描W11b-W11i從紙箱1的各反射位置得到的直線最多為2條。且通過各掃描W11b-W11i從紙箱1的各反射位置得到的直線的傾斜種類最多為2種。
遵循圖6-圖11的順序，在步驟S1求得在各掃描的直線的條數(shù)的最大值，從這個最大值判斷計測裝置3和紙箱1的相對位置關系。
即如圖4所示，在各掃描的反射位置求得的直線條數(shù)的最大值為1的情況下(S3)，計測裝置3判斷所有在各掃描的各反射位置是否形成與xy平面平行的一個平面(所有各反射位置的Z坐標值是否大致一樣)(S5)。
然后，在所有各掃描的各反射位置形成與xy平面平行的一個平面的情況下，測量判斷為如圖6表示的那樣，裝置3和紙箱1之間的相對位置關系是計測裝置3僅僅可對紙箱1的頂面照射脈沖激光的模式(以下稱為[A模式]。)，并與上述A模式對應，對紙箱1進行識別(S7)。對與上述A模式對應的、對紙箱1的識別將在下面進行詳細說明。
步驟S5，所有在各掃描的各反射位置沒有形成與xy平面平行的一個平面時，判斷在各掃面的各反射位置的一部分是否形成與xy平面平行的一個平面(S9)。
在各掃描的反射位置的一部分形成與xy平面平行的一個平面時，判斷為計測裝置3和紙箱1之間的相對位置關系，如圖7表示的那樣，是計測裝置3僅僅可對紙箱1的頂面和一個側(cè)面照射脈沖激光的模式，而且，紙箱1的上述一個側(cè)面和一維掃描的方向大致平面的模式(以下稱為[B模式])，并與上述B模式對應，對紙箱1進行識別(S11)。對上述B模式對應的對紙箱1的識別將在下面進行詳細說明。
步驟S9，在各掃描的各反射位置的全部或者一部分沒有形成與xy平面平行的一個平面時，判斷為計測裝置3和紙箱1之間的相對位置關系，如圖8表示的那樣，是計測裝置3僅僅可對紙箱1的一個側(cè)面照射脈沖激光的模式(以下稱為[C模式]。)，并與上述C模式對應，對紙箱1進行識別(S13)。對與上述C模式對應的、對紙箱1的識別將在下面進行詳細說明。
步驟S3，在用各掃描的反射位置求得的直線數(shù)的最大值不為1的情況下，判斷用各掃描的各反射位置求得的直線的最多是否為2(S15)。
在用各掃描的反射位置求得的直線數(shù)的最大值不為2的情況下，計測裝置3和紙箱1之間的相對位置關系，如圖9表示的那樣，是計測裝置3可對紙箱1的頂面和2個側(cè)面照射脈沖激光的模式(以下稱為[D模式]。)，并對應上述D模式，對紙箱1進行識別(S17)。對與上述D模式對應的、對紙箱1的識別將在下面進行詳細說明。
步驟S15，在用各掃描的反射位置求得的直線數(shù)的最大值為2的情況下，判斷在各掃描的反射位置的一部分是否形成與xy平面平行的一個平面(S19)。
在各掃描的各反射位置的全部或者一部分沒有形成與xy平面平行的一個平面時，判斷為計測裝置3和紙箱1之間的相對位置關系，如圖10表示的那樣，是計測裝置3僅僅可對紙箱1的2個側(cè)面照射脈沖激光的模式(以下稱為[E模式]。)，并與上述E模式對應，對紙箱1進行識別(S21)。對與上述E模式對應的、對紙箱1的識別將在下面進行詳細說明。
步驟S19，在各掃描的各反射位置的一部分形成與xy平面平行的一個平面時，判斷為計測裝置3和紙箱1之間的相對位置關系，如圖11表示的那樣，是計測裝置3僅僅可對紙箱1的頂面和一個側(cè)面照射脈沖激光的模式(以下稱為[F模式]。)，并對紙箱進行與上述F模式相應的識別(S23)。對與上述F模式相應的、對紙箱1的識別將在下面進行詳細說明。
在步驟S3和步驟S15，與由各掃描的各反射位置求得的直線數(shù)的最大值相應判斷其次進行哪個步驟的動作，可以不用上述直線的最大值，而用對應各掃描的各反射位置求得的直線的傾斜種類的最大值，判斷其次進行哪個步驟的動作。
例如可以，在步驟S1，求得一幀的各掃描的xy平面的各直線方程式的結(jié)果，在步驟S3，在各掃描的的直線方程式的傾斜的種類數(shù)的最大值為[1]的情況下，向步驟S5推進，不為[1]的情況下，向步驟S15推進。
下面，對在圖4所示的步驟S7的A模式的紙箱1的識別進行說明。
圖12是在用計測裝置3僅能對紙箱1的頂面照射脈沖激光的模式(A模式)中，掃描紙箱1的頂面的情況的表示圖。
即，圖12(a)中，計測裝置3，通過在紙箱1的頂面順序地進行各一維掃描51-56，來對紙箱1的頂面進行二維掃描。
在表示上述掃描51的直線上，如圖2所述，形成適當個數(shù)的紙箱1上的反射位置(沒有圖示)。然后，這些各反射位置中的x坐標值最小的反射位置(點)51a的x坐標值為[x1]，與其對應的y坐標值(反射位置51a的y坐標值)為[y1]。而且，上述各反射位置中的x坐標值最大的反射位置(點)51b的x坐標值為[x21]，與其對應的y坐標值(反射位置51b的y坐標值)為[y21]。
同樣，在各掃描52-66也形成x坐標值最小的反射位置52a-66a和x坐標值最大的反射位置52b-66b。上述各反射位置52a-66a的各x坐標值為[x2-x16]，與這些x坐標值對應的y坐標值為[y2-y16]，上述各反射位置52b-66b的x坐標值為[x21-x36]，與這些x坐標值對應的y坐標值為[y21-y36]。這樣得到的x坐標值和y坐標值如圖12(b)所示。
然后，A模式，如圖12(a)所示，因為各反射位置51a-54a位于紙箱1的頂面的第一條棱線的附近，所以各反射位置51a-54a大致都位于同一直線上。這里，從這些各反射位置51a-54a應用最小二乘法，求出表示通過各反射位置51a-54a的附近的xy平面上的直線50A的直線方程式。同樣，求出表示對應各反射位置55a-66a的直線50B的直線方程式，求出表示對應各反射位置63b-66b的直線50C的直線方程式，求出表示對應各反射位置51b-62b的直線50D的直線方程式。且用上述直線方程式表示的各直線50A-50D是含有在紙箱1的頂面存在的4條棱線的直線(各棱線被延長后)。換而言之，通過表示各直線50A-50D的各直線方程式可表示紙箱1的頂面的各棱線的坐標值。
進而，求出直線50A的直線方程式和直線50B的直線方程式的交點50E的x坐標值和y坐標值。同樣，求出各交點50F、50G、50H的各x坐標值和y坐標值。
從各掃描51-66的各反射位置的Z坐標值(例如上述各反射位置的各Z坐標值的平均值)求出各交點50E、50F、50G、50H的各Z坐標值。
在這里，如果采用如上述那樣求得的上述各交點50E、50F、50G、50H的xyz坐標值作為位于紙箱1的頂面的各頂點的xyz坐標值，就能夠認知紙箱1的設置位置和整體的大小(紙箱1的長、寬、高)。
而且，上述紙箱1的設置位置和整體的大小能適當?shù)妮敵霾⒈硎驹诶鐖D1表示的上位個人電腦PC39的液晶顯示器上(圖中未表示)。
下面對圖4表示的步驟S11的B模式的紙箱1的識別進行說明。
圖13和圖14表示在計測裝置3僅可對紙箱1的頂面和一個側(cè)面照射脈沖激光的模式、并且是紙箱1的上述一個側(cè)面與計測裝置3的一維掃描的方向大致平行的模式(B模式)中，對紙箱1的頂面和一個側(cè)面進行掃描的情況。
圖13中，計測裝置3對紙箱1的頂面和一個側(cè)面進行二維掃描。即，通過按照從紙箱1的一個側(cè)面的下部向上、并且向紙箱1的頂面的順序進行一維各掃描71-79，對紙箱1的一個側(cè)面和頂面進行二維掃描。
在表示上述掃描71的直線上，同上述掃描51大致相同，形成適當數(shù)個紙箱1的反射位置(無圖示)。然后，這些各反射位置中，x坐標值最小的反射位置(點)71a的x坐標值為[x41]，與其對應的y坐標值(反射位置71a的y坐標值)為[y41]，z坐標值(反射位置71a的z坐標值)為[z41]。且，各反射位置中的x坐標值最大的反射位置(點)71b的x坐標值為[x51]，與其對應的y坐標值(反射位置71b的y坐標值)為[y51]，z坐標值(反射位置71b的z坐標值)為[z51]。
同樣，在各掃描72-79，形成x坐標值最小的反射位置72a-79a和x坐標值最大的反射位置71b-79b。且上述各反射位置72a-79a的各x坐標值為[x42-x49]，對應這些x坐標值的各y坐標值為[y42-y49]，各z坐標值為[z42-z49]。且上述各反射位置71b-79b的x坐標值為[x52-x59]，對應這些x坐標值的各y坐標值為[y52-y59]，各z坐標值為[z52-z59]。這樣得到的各x坐標值和各y坐標值和各z坐標值示于圖14。
B模式，如圖13所示，有形狀的紙箱1的一個側(cè)面(通過各掃描71-74照射脈沖激光的側(cè)面)與xz平面大致平行，因為各反射位置71a-79a、71b-79b位于紙箱1的棱線的附近，所以在圖14所示的各坐標值中，[x41-x49]的值大致互相相等為一定值，[x51-x59]的值大致互相相等為一定值，[y41-y44]的值大致互相相等為一定值，[y51-y54]的值大致互相相等為一定值，[z45-z49]的值大致互相相等為一定值，[z55-z59]的值大致互相相等為一定值。
這里，在僅僅對紙箱1的頂面照射的各掃描75-79中，如上所述，因為[x45-x49]的值大致互相相等為一定值，[z45-z49]的值大致互相相等為一定值，各反射位置75a-79a大致都位于同一直線上。用最小二乘法從這些各反射位置75a-79a求出通過各反射位置75a-79a附近的直線70A的直線方程式。
同樣，在僅僅對紙箱1的上面照射的各掃描75-79中，因為各反射位置75b-79b大致都位于同一直線上，用最小二乘法從這些各反射位置75b-79b求出通過各反射位置75b-79b附近的直線70B的直線方程式。
用上述直線方程式表示的各直線70A、70B是含有在紙箱1的頂面存在的2條棱線的直線(各棱線被延長后)。換而言之，通過表示各直線70A、70B的各直線方程式可表示紙箱1的頂面的各棱線的坐標值。
繼而，各掃描75-79的反射位置中，y坐標值最小的反射位置(例如反射位置75a和75b)的y坐標值代入到上述直線70A的直線方程式和上述直線70B直線方程式中，求出紙箱1的頂面的第一個頂點70C(參照圖13)的x坐標值和y坐標值和z坐標值，紙箱1的頂面的第2個頂點70D(參照圖13)的x坐標值和y坐標值和z坐標值。
各掃描75-79的反射位置中，y坐標值最大的反射位置(例如反射位置79a和79b)的y坐標值代入到上述直線70A的直線方程式和上述直線70B直線方程式中，求出紙箱1的頂面的第3個的頂點70E(參照圖13)的x坐標值和y坐標值和z坐標值，紙箱1的頂面的第4個的頂點70F(參照圖13)的x坐標值和y坐標值和z坐標值。
在這里，如果采用如上述那樣求得的上述各交點70C、70D、70E、70F的xyz坐標值作為位于紙箱1的頂面的各頂點的xyz坐標值，就能夠識別紙箱1的設置位置和整體的大小(紙箱1的長、寬、高)。
與A模式相同，上述紙箱1的設置位置和整體的大小能適當?shù)妮敵霾⒈硎驹趫D1表示的上位個人電腦PC39的液晶顯示器上(未圖示)。
在B模式中，僅僅用紙箱1的頂面的反射位置(掃描75-79的反射位置)能求得紙箱1的設置位置和整體的大小，而且，為了正確的求得紙箱1的設置位置和整體的大小，可以加上紙箱1的側(cè)面的反射位置(掃描71-74的反射位置)，求得紙箱1的設置位置和整體的大小。
即，例如替代反射位置75a和75b的y坐標值，而采用在各掃描71-74的反射位置的x坐標值和y坐標值的平均值(例如圖14表示的y41-y44的平均值和y51-y54的平均值)作為頂點70C和70D的y坐標值，例如即使掃描75的掃描位置比紙箱1的棱線的實際位置大大向y方向偏離，也能夠正確地把握紙箱1的頂點70C和70D的位置(特別是y坐標值)。
下面對圖4所示的步驟S13的C模式的紙箱1的識別進行說明。
C模式是計測裝置3僅可對紙箱1的側(cè)面照射脈沖激光的模式。
按照C模式，用計測裝置3能夠測量上述紙箱1的上述一個側(cè)面的位置和大小，但不能測量與上述這個側(cè)面的成直角的上述紙箱1的進深方向的大小。
所以，上述C模式，判斷為用計測裝置3不可能測量上述紙箱1的整體大小和設置位置，這個判斷結(jié)果被適當?shù)妮敵霾⒈硎驹趫D1所示的上位個人電腦PC39的液晶顯示器上(無圖示)。
雖然算出上述紙箱1的設置位置和整體大小是不可能的，但是根據(jù)上述一個側(cè)面上的各反射位置，能用計測裝置3測量上述紙箱1的上述一個側(cè)面(計測裝置3能夠照射脈沖激光的側(cè)面)的位置和大小，所以能夠求得上述一個側(cè)面的大小和位置，并適當?shù)剌敵霾⒈硎驹趫D1所示的上位個人電腦PC39的液晶顯示器上(無圖示)。
下面對圖4所示的步驟S17的D模式的紙箱1的識別進行說明。
D模式，因為計測裝置3能夠?qū)埾?的頂面照射脈沖激光，所以與上述A模式相同，僅僅用紙箱1的頂面的反射位置就能夠求得上述紙箱1的設置位置和整體大小，而且為了以更高的精良度求得上述紙箱1的設置位置和整體大小，可以再加上上述紙箱1的2個的側(cè)面的各反射位置來求得上述紙箱1的設置位置和整體大小。
這里，對根據(jù)紙箱1的2個側(cè)面的各反射位置求得上述紙箱1的設置位置和整體大小的情況進行說明。
圖15，圖16是表示在計測裝置3能夠?qū)埾?的頂面和2個側(cè)面照射脈沖激光的模式(D模式)中掃描紙箱1的頂面和2個側(cè)面的情況的表示圖。
圖15(a)，計測裝置3對紙箱1的2個側(cè)面進行二維掃描。即，通過從紙箱1的2個側(cè)面下部按順序向上部進行一維各掃描81-89，來對紙箱1的2個側(cè)面進行二維掃描。
在表示各掃描81-89的直線上，與A模式相同，形成適當個數(shù)的紙箱1的反射位置(無圖示)。通過這些各反射位置的各x坐標值和與這些相對應的y坐標值，在xy平面上形成線段。
圖15(b)是在上述xy平面上的線段中，以從上述掃描85的反射位置得到的、包含xy平面上的線段的直線851和直線85m為例的表示圖。
從其他的各掃描81-84、86-89的各反射位置得到的、包含xy平面上的各線段的直線也能夠與直線851和直線85m大致相同地表示。因為其他的各掃描81-84、86-89的各反射位置是紙箱1的同一側(cè)面上的反射位置，所以從其他的各掃描81-84、86-89的各反射位置得到的包含的xy平面上的各線段的直線是與包含上述線段851和包含上述線段85m的直線大致相同的直線。
然后，計測裝置3求出，在能夠照射脈沖激光的紙箱1的2個側(cè)面中的一個側(cè)面1A上的各反射位置的、在各掃描81-89的各反射位置上形成的、包含xy平面上的線段的xy平面的各直線的平均直線80A(參照圖15(b))。
這里，上述平均直線80A，能用例如從各掃描81-89的各反射位置(紙箱1的側(cè)面1A上的反射位置)得到的包含xy平面上的各線段的各直線性的各傾斜度的平均值和、從各掃描81-89的各反射位置(紙箱1的側(cè)面1A上的各反射位置)得到的包含的xy平面上的各線段的各切片的平均值來求出。
同樣，計測裝置3求出xy平面的各直線的平均直線80B(參照圖15(b))，該xy平面的各直線的平均直線80B包含能夠被脈沖激光照射的紙箱1的2個側(cè)面中的一個側(cè)面1B上的、在各掃描81-89的各反射位置上形成的xy平面上的線段。
然后求出上述平均直線80A和上述平均直線80B的交點80C(參照圖15(b))。將該交點80C的x坐標值和y坐標值作為與z軸大致平行的、上述紙箱1的4條棱線中的第一條棱線的x坐標值和y坐標值。
然后，通過在上述各掃描81-89的上述側(cè)面1A的各反射位置的x坐標值的最小值和與這個最小值對應的y坐標值，求出與z軸大致平行的、上述紙箱1的4條棱線中的第2條棱線的x坐標值和y坐標值。
具體的說，例如，在紙箱1的2個側(cè)面中的一個側(cè)面1A上的、各掃描81-89的、x坐標值最小的各反射位置81a-89a中，求出x坐標值大致為一定的各反射位置85a-89a的x坐標值(x65-x69；參照圖15(a)、圖16)的平均值，把這個求得的x坐標值的平均值代入表示平均直線80A的直線方程式，求得y坐標值。然后把這樣求得的x坐標值和y坐標值作為上述紙箱1的上述第2條棱線的x坐標值和y坐標值。用這些各xy坐標值表示的點在圖15(b)中作為點80D表示。
然后，通過在上述各掃描81-89的上述側(cè)面1B上的反射位置的x坐標的最大值和與這個最大值對應的y坐標值，求出與z軸大致平行的、上述紙箱1的4條棱線的第3條棱線的x坐標值和y坐標值。
具體的說，例如，在紙箱1的2個的側(cè)面中的一個側(cè)面1B上的、各掃描81-89的、x坐標值最大的各反射位置81b-89b中，求出x坐標值大致為一定的各反射位置82b-89b的x坐標值(x72-x79；參照圖15(a)、圖16)的平均值，把這個求得的x坐標值的平均值代入表示平均直線80B的直線方程式，求得y坐標值。然后把這樣求得的x坐標值和y坐標值作為上述紙箱1的上述第3條棱線的x坐標值和y坐標值。用這些各xy坐標值表示的點在圖15(b)中作為點80E表示。
繼而，通過上述的第1-第3條各棱線的各x坐標值和各y坐標值，求出與z軸大致平行的、上述紙箱1的4條棱線中的第4條棱線的x坐標值和y坐標值。
具體的說，例如求得連接上述點80D和上述點80E的線段的中心點的x坐標值和y坐標值，以該求出的中心點為對稱點，求出與上述交點80C點對稱的點80F，然后把這個點80F的x坐標值和y坐標值作為上述紙箱1的上述第4條棱線的x坐標值和y坐標值。
然后，從上述各掃描81-89的各反射位置的z坐標值的最大值求得紙箱1頂面的高度位置。
具體的說，例如在上述各掃描81-89的反射位置中，求出z坐標值為最大的反射位置的89c 89d(參照圖案5(a))的z坐標值的平均值，然后把這個z坐標值作為上述紙箱1的高。
然后，通過上述4條棱線的各x坐標值和各y坐標值和上述紙箱1的頂面的高度位置，算出上述紙箱1的頂面的4個頂點的x坐標值、y坐標值和z坐標值。
這樣、如果采用從紙箱1的兩個側(cè)面的各反射位置求出的頂點(紙箱1的頂面的4個頂點)的坐標值和、與A模式同樣地、從紙箱1的頂面的反射位置所求出的頂點(紙箱1的上面的4個頂點)的坐標值的平均值，作為位于紙箱1的頂面的各頂點的xyz坐標值的話，就可以識別紙箱1的設置位置和整體大小(紙箱1的長寬高)。
此外，將上述紙箱1的設置位置和整體大小，與A模式的情況相同，適當輸出并被顯示在圖1上所示的上位個人電腦PC39的LCD(沒有圖示)上。
而且、在圖3(a)中，當計測裝置3和紙箱1相互之間y軸方向間隔較大距離的情況下，由于圖3(a)所表示的交叉角度θ變化量很小，基于紙箱1的頂面的各反射位置來計算的、紙箱1的頂面的各頂點的xyz坐標值容易產(chǎn)生較大的誤差，所以，例如也可以從兩個側(cè)面的各反射位置求出的各頂點的數(shù)據(jù)上加權，來求出紙箱1的頂面的各頂點的xyz坐標值的平均值。
下面對圖4所示的步驟S21的E模式的紙箱識別進行說明。即、說明在計測裝置3僅可對紙箱1的2個側(cè)面照射脈沖激光的情況下，根據(jù)在上述兩個側(cè)面的脈沖激光的各反射位置求解上述紙箱1的設置位置和整體大小。
圖17、圖18是表示僅紙箱1的2個側(cè)面可被脈沖激光照射的模式(E模式)中，計測裝置3對紙箱1的兩個側(cè)面進行掃描的情況的圖。
即、在圖17(a)中，計測裝置3在紙箱1的兩個側(cè)面上進行二維掃描。也就是說，通過在紙箱1的兩個側(cè)面上，進行從下部到上部順序的一維各掃描91-99，在紙箱1的兩個側(cè)面上進行二維掃描。
在各掃描91-88所示的各直線上，與A模式的情況相同，形成了適當個數(shù)的紙箱1的反射位置。進而，通過這些各反射位置的各x坐標值和與其相對應的y坐標值，形成了xy平面上的線段。
圖17(b)是表示在上述xy平面上的線段中，以包含有從上述掃描92的反射位置得到xy平面上的線段的直線921和直線92m作為例子的圖。
此外、包含有從其他各掃描91、93-99的各反射位置得到的xy平面上的各線段的直線，也能夠與上述線段921和直線92m同樣地表示。而且、因為其他的掃描91、93-99的各反射位置是紙箱1的相同側(cè)面上的反射位置，所以包含有從其他的掃描91、93-99的反射位置上得到的xy平面上的各線段的直線，是與包含上述線段921的直線或包含上述線段92m的直線基本相同的直線。
接下來，計測裝置3求出xy平面上的各直線的平均直線90A(參照圖17(b))，該xy平面上的各直線的平均直線90A包含脈沖激光能夠照射到的紙箱1的兩個側(cè)面中的一個側(cè)面1A上的、在各掃描91-99的各反射位置上形成的xy平面上的線段。
這里，上述平均直線90A可以用、例如、從包含各掃描91-99的各反射位置(紙箱1的側(cè)面1A上的各反射位置)所得到的XY平面上的各線段的各直線的各斜率的平均值和、包含從各掃描91-99的各反射位置(紙箱1的側(cè)面1A上的各反射位置)得到的XY平面上的各線段的直線的各切片的平均值來求出。
同樣地，計測裝置3求出XY平面上的各直線的平均直線90B(參照圖15(B))，該各直線的平均直線90B包含脈沖激光可以照射的紙箱1的兩個側(cè)面中的一個側(cè)面1B上的、各掃描91-99的各反射位置上所形成的XY平面上的線段。
接下來，求出上述平均直線90A和上述平均直線90B的交點90C(參照圖17(b))。將該交點的x軸坐標值和y軸坐標值作為與z軸基本平行的、上述紙箱1的4條稜線中的第一條稜線的x坐標值和y坐標值。
然后，根據(jù)在上述各掃描91-99的上述1A的反射位置的x坐標值的最小值和與該最小值對應的y坐標值，求出與z軸基本平行的、上述紙箱1的4條稜線中的第二條稜線的x坐標值和y坐標值。
具體的，例如，在紙箱1的兩個側(cè)面中的一個側(cè)面1A上各掃描91-99的各反射位置上中的、x坐標值最小的各反射位置91a-99a中，求出x坐標值基本為一定值的各反射位置92a-97a的x坐標值(X82-X87；參照圖17(a)、圖18)的平均值，所求出的x坐標值的平均值代入表示平均直線90A的直線方程，求出y軸坐標值。然后，將這樣求出的x坐標值和y軸坐標值作為上述紙箱1的上述第二條稜線的x坐標值和y坐標值。此外，用這些各坐標值所表示點在圖17(b)中作為點90D圖示出來。
接下來，根據(jù)在上述各掃描91-99的上述側(cè)面1B的反射位置上的x坐標值的最大值和與這個最大值對應的y軸坐標值，求出與z軸基本平行的、上述紙箱1的4條棱線的第三條稜線的x坐標值和y坐標值。
具體的，例如，在紙箱1的兩個側(cè)面中的一個側(cè)面1B上的各掃描91-99的、x坐標值為最大的各反射位置91b-99b中，求出x坐標值基本為一定值的各反射位置92b-98b的x坐標值(X92-X98；參照圖17(a)、圖18)的平均值，所求出的x坐標值的平均值代入表示平均直線90B的直線方程，求出y軸坐標值。然后，將這樣求出的x坐標值和y坐標值作為上述紙箱1的上述第三條稜線的x坐標值和y坐標值。此外，用這些各坐標值所表示點在圖17(b)中作為點90E圖表出來。
接下來，根據(jù)上述第1-第3條的各稜線的各x坐標值和各y坐標值，求出與z軸基本平行的、上述紙箱1的4條棱線中的第4條稜線的x坐標值和y坐標值。
具體來說，例如求出連接上述點90D和上述點90E的線段的中心點的x坐標值和y坐標值，以該求出的中心點為對稱點，求出與上述交點90C為點對稱的點90F，將這個點90F的x坐標值和y坐標值作為上述紙箱1的4條棱線中的第4條稜線的x坐標值和y坐標值。
接下來，從各掃描91-99的各反射位置的z坐標值的最大值求出紙箱的上面的高的位置。
具體來說，例如，在各掃描91-99的各反射位置中，求出z坐標值為最大的反射位置89c，89d(參照圖15(a))的z坐標值的平均值，這個求出的z坐標值作為紙箱1的高。
然后，根據(jù)上述4條各稜線的各x坐標值和各y坐標值和上述紙箱1的頂面的高的位置，算出上述紙箱1的頂面的4個頂點的x坐標值、y坐標值、z坐標值。
這樣，如果采上述求得的位于紙箱1的各頂點的xyz坐標值，可以實現(xiàn)對紙箱1的設置位置和整體大小的認識。
此外，與A模式的情況相同，上述紙箱1的設置位置和整體大小被恰當?shù)剌敵龊捅硎驹趫D1所表示的上位個人電腦PC39的LCD(沒有圖示)上。
下面對圖4表示的步驟S23的F模式的紙箱1的識別進行說明。
在F模式中，因為計測裝置3能夠在紙箱1的頂面照射脈沖激光，與上述A模式表示的情相同，只利用紙箱1頂面的反射位置也能求出紙箱1的設置位置和大小，但是為了更高精度地求出上述紙箱1的設置位置和大小，可以加上紙箱1的一個側(cè)面的各反射位置，與D模式情況基本相同，求出上述紙箱1的設置位置和大小。
如果通過計測裝置3，用脈沖激光向紙箱1照射，用發(fā)射的脈沖激光對上述紙箱1(在上述紙箱1的各面中，測計裝置3用脈沖激光可能照到的全體)進行二維的掃描，接受上述紙箱1反射的上述脈沖激光，通過上述脈沖激光的發(fā)射方向和、上述脈沖激光的發(fā)射時刻和接受這個脈沖激光的反射光的時刻的時間差，檢測出上述紙箱1的反射位置，根據(jù)檢測出來的多各反射位置，計算出上述紙箱1的大小和設置位置，所以可以實現(xiàn)對于計測裝置3相對靜止的紙箱1的設置位置和整體大小的測量。
而且，因為是沒有移動紙箱1就實現(xiàn)了對紙箱1的計測，所以當紙箱1很重不易被移動時，也很容易計測紙箱1的大小。
通過計測裝置3，例如從紙箱1的下部開始一維掃描，通過按順序在紙箱1的上方按一定間隔、錯開平行地進行與該一維掃描一樣的掃描來進行二維掃描，根據(jù)上述各掃描的反射位置的極值(例如，x坐標值的最小值和這個值所對應的y坐標值)，求出紙箱1的頂點，算出紙箱1的設置位置和大小，所以掃描的操作和上述棱線的算出方法很單純，可以迅速算出紙箱1的設置位置和整體大小。
因為通過計測裝置3可以判斷出計測裝置3與紙箱1的相對位置，當計測裝置3用脈沖激光能夠照射到紙箱1的面僅為一個面時，就可以容易地判斷不能測出紙箱1的大小和位置。而且，按照計測裝置3和紙箱1的相對位置的關系，確實能夠計算測量出紙箱1的設置位置和整體大小。
而且，計測裝置3，用x坐標值、y坐標值、z坐標值表示紙箱1上的各反射位置，進行紙箱1的設置位置和大小的測量，也可以用極坐標的形式表示上述各反射位置，測量紙箱1的設置位置和整體大小。
而且也可以，在計測裝置3，著眼于各掃描的各反射位置的x坐標值、y坐標值、z坐標值，例如，在上述D模式中，將各反射位置中z坐標值基本一定的點作為紙箱1的頂面的反射位置的集合，求出包絡這些各反射位置集合的四角形(上述各反射位置的全部基本上均等地存在的四角形中)，將這個四角形作為形成紙箱1的頂面的要素來測量紙箱1的設置位置和全體的大小。
此外還可以通過計測裝置3計測除長方形的紙箱1以外的集裝箱等、表面可對脈沖激光反射的長方體的設置位置和大小。
還可以用物體計測裝置(計測裝置)計測紙箱或集裝箱等長方體以外的形狀的物體。
即也可以，用在上述物體外部設置的激光發(fā)生器發(fā)射脈沖激光測量上述物體的大小、位置、移動速度(速度向量)中至少一個的情況下，用上述脈沖激光對上述物體進行二維掃描，接受上述物體的反射光，通過上述脈沖激光的發(fā)射方向和、上述脈沖激光的發(fā)射時刻和接受這個脈沖激光的反射光的時刻的時間差，檢測出上述物體的反射位置，根據(jù)檢測出來的多個反射位置、計算上述物體的大小、位置、移動速度中的至少一個。
此外，上述移動速度的計算是、例如、根據(jù)上述各二維掃描的上述物體的位置變化算出的。即，用上述計算裝置13等，在上述一個二維掃描計測下的上述物體的位置與在上述該一個二維掃描之后的下一個二維掃描時計測下的上述物體的位置進行比較，算出上述物體的移動速度。
通過這樣的方法，具有計算出長方體及長方體以外形狀的物體的整體大小、位置、移動速度的效果。
而且，上述物體是機動車等車輛、行人的時候，如果用上述物體計測裝置計測通過交叉點等物體，上述物體計測裝置即可適用于交通監(jiān)視系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明是有關的物體識別方法的發(fā)明，該方法不受天氣等環(huán)境的影響，通過測定在引導行人的步行區(qū)域及周邊區(qū)域中物體的形狀、大小、向量，識別在引導方向上步行區(qū)域中移動的物體和、在橫斷步行區(qū)域的方向上中移動的物體，采用適當手段、利用區(qū)域傳感器來實現(xiàn)行人及交通弱者安全地通過步行區(qū)域為目的。
以前，在行車道上設置了行人用的行人人行橫道，在行人人行橫道上設置了一般的過馬路的行人使用的信號機(以下稱之為橫斷信號)和車輛用的信號機(以下稱之為車道信號)，通過兩個信號機的交替變換，行人便可以安全地過馬路。
在復數(shù)行車道交叉的交叉點上，設置了為步行者通過每個行車道的行人人行橫道。例如，行車道十字形狀交叉的交叉路口，通常設置4個行人人行橫道。在這樣的交叉路口上，車道信號變綠時機動車通行，與行車道相平行的行人人行橫道的橫斷信號變綠，行人能夠按照橫斷信號綠的引導方向過馬路。
但是，在車道信號變綠的車道上機動車除直行外還可左轉(zhuǎn)，因此，左轉(zhuǎn)的汽車可以通過步行者正在橫斷的人行橫道。
因此，行人有時被催促盡快通過馬路，特別是兒童或老人、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人等速度慢的交通弱者，因為懷有怕卷入機動車事故的害怕心理，變得焦急，從而發(fā)生摔倒等危險事故。
且，在過去，用設置聲音信號機的方法作為謀求人行橫道安全的方法，通過用聲音引導行人，實施對兒童或老人、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人的幫助。還有作為這種引導方法，為了能讓視覺障礙的行人知道可以橫斷的方向，通常采用鳴叫交換的方式、或采用異種鳴叫交換等信號機。這種方法特別對視覺障礙者和兒童等是有效方法。但是，采用這樣聲音引導方法的時候，行人存在對左轉(zhuǎn)的機動車輛的恐怖，所以并沒有改變催促行人盡早過馬路的事實，問題沒有根本解決。
另一方面，近年，在行人人行橫道上設置了為能夠檢測出過馬路行人的超聲波式的行人感知器、紅外線感知器、或者CCD照相機等，大概能夠檢測出過馬路行人的人數(shù)、過馬路時移動的速度等，參考這樣做得到的檢出信號，調(diào)整橫斷信號改變的時間以謀求行人安全地過馬路，或者提出了通過更有效的信號改變來緩和交通堵塞等各種方案。
但是、根據(jù)上述以前的超聲波式的行人感知器、紅外線感知器、CCD照相機等方法，用二維平面掃描行人人行橫道，僅能大略檢測出是否有人過馬路或者人數(shù)、移動速度等，不能正確地識別出行人是兒童、老人、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人等。而且，特別是用紅外線感知器和CCD照相機作為檢測方法，在夜間或雨、雪等環(huán)境狀況下，會發(fā)生檢出精度大幅降低導致不能檢出等問題。
作為謀求行人人行橫道的安全的方法，如果能夠正確地檢測出是否有通過行人人行橫道的行人存在，特別是正確動檢出兒童或老人、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的行人等正在通過人行橫道的情況，將次情報告知即將左轉(zhuǎn)的機動車的駕駛員，使其準確地停車；或者通過調(diào)整信號，使交通弱者能夠安全的橫過馬路，但是上利用超聲波式行人感知器、紅外線感知器、CCD照相機等以前的方法，即使能夠捕捉到行人人行橫道或在其周圍的行人大概的數(shù)量也不能正確地檢出交通弱者，因此，行人、特別是交通弱者很難安全的橫過馬路。而且，紅外線感知器或CCD照相機等，會因在夜間或雨、雪等環(huán)境狀況下檢測精度大幅下降，不能利用其實現(xiàn)實質(zhì)的橫過馬路的安全。
本發(fā)明是解決了從前裝置存在的問題。本發(fā)明的目的是提供利用區(qū)域傳感器來識別物體的方法，該方法不受天氣等環(huán)境的影響，通過測定在引導行人的步行區(qū)域及周邊區(qū)域中物體的形狀、大小、向量來識別在引導方向上步行區(qū)域中移動的物體和、在橫斷步行區(qū)域的方向上移動的物體，采用適當?shù)氖侄蝸韺崿F(xiàn)使行人及交通弱者安全地通過步行區(qū)域為目的。
以下，用附圖來說明本發(fā)明的最好的是實形態(tài)。
圖20是展示實施本發(fā)明的形態(tài)的一個例子的圖，在圖20中，展示了2車線的車道202A和車道202B交叉后形成的十字路口，在該十字路口處，在引導方向20P設置了4個為了讓行人橫過上述車道202A和202B的人行橫道201(步行區(qū)域)。
在十字路口的4個角落里設置柱子203，在該柱子上，在行走車輛上部前方位置安置三種燈(紅綠黃)的車道信號器204，又在柱子203上，在行人人行橫道201的前后上部位置的對向位置安置橫斷信號器205。圖中206是車道的白線，207時停車線。
在圖20表示20A方向的車輛停止，20B方向的車輛行走的狀態(tài)。所以，行人正在橫過引導方向20P與行走20B方向相平行的方向的人行橫道201，在引導方向20P與停止方向20A相平行的人行橫道201，行人正在兩端部的信號等待區(qū)域208等待信號。
在上述各柱子203上設置能夠?qū)Ω采w人行橫道201和其周邊區(qū)域209的檢出范圍210發(fā)射和檢出脈沖激光211(例如應用激光感應器的區(qū)域感應器)的區(qū)域感應器212。上述檢出范圍210包含人行橫道201，而且包括該人行橫道201的反交叉點一側(cè)和人行橫道201兩端的信號等待區(qū)域208，例如以3-5米左右任意設定的超出寬度20L來覆蓋，而且為了能夠檢測出左轉(zhuǎn)的、朝向人行橫道201的汽車，還有按所需要的范圍覆蓋人行橫道210的交叉點側(cè)車道的周邊區(qū)域209。
區(qū)域感應器212是向?qū)ο笪锿渡涿}沖激光211，并且檢測到反射回來的反射激光的裝置。因而區(qū)域感應器最好設置在能看到上述檢測范圍210的位置。所以除了使用上述信號裝置的柱子203以外，還可以設置為了區(qū)域感應器212的專用柱子等。
區(qū)域感應器212的構成如圖19所示。即、區(qū)域感應器212由掃描裝置216和擺動裝置219構成，掃描裝置216用馬達213以掃描軸214為中心、使多邊鏡215在x方向上掃描，擺動裝置219通過馬達217以擺動軸218為中心令該掃描裝置216在y方向上擺動。
從區(qū)域感應器212上裝備的激光光源220發(fā)射的脈沖激光211，經(jīng)擁有鏡子221等的激光投射裝置222輸出到上述多邊鏡215，輸出到多邊鏡215上的脈沖激光211，根據(jù)掃描裝置216和擺動裝置219的動作，對覆蓋包括人行橫道201和信號等待區(qū)域208和包含車道的周邊區(qū)域209的檢出范圍210進行掃描。且投射到檢出范圍210上并被反射回的反射激光223回到上述多邊鏡215，而且，反射激光223通過鏡頭224被輸入到受光元件225中，通過受光元件225的計測信號226(電氣信號)被輸入到演算裝置227中。
在演算裝置227中，輸入從受光元件225來的計測信號226，對檢出范圍210掃描并從各掃描點上反射回來的反射激光223的反射時間進行計算測量。
在檢出范圍210上不存在行人等物體的時候，像圖21所表示的那樣，在x方向上進行一次掃描時，從各掃描點反射回來的反射激光223的反射時間基本上是定值，接著，通過擺動裝置219使掃描裝置216進行微小角度的擺動后，也進行同樣的掃描，從各掃描點反射回來的反射激光223的反射時間基本上是定值。通過這樣做的掃描和擺動，對檢出范圍210進行掃描，檢出來的各掃描點的計測值，用圖來表示的話，即是圖22中較平坦的面。
相反，像圖21那樣，在檢出范圍210中存在行人或坐輪椅的殘疾人、自行車等或機動車等物體20S時，從向物體20S照射的脈沖激光211的各掃描點來的反射時間將變短，據(jù)此，物體20S的形狀大小和位置像圖22那樣，以三維x、y、z形式以點228來表示的檢出值。而且，通過反復地掃描，通過時間的推移，物體20S的形狀和大小和位置發(fā)生變化，根據(jù)這些情況，可以詳細地檢出物體20S的各種情報。
區(qū)域感應器212可以在1秒鐘發(fā)射數(shù)十萬回脈沖激光，而且可以檢測2m-100m的距離，例如在30m出處檢出，以26mm以下的高分辨率檢出，而且，這個時候的距離精度在10mm以下。在圖22中展示的點228的間隔被放大了，但是實際上這個間隔非常的小，因此，就能夠得到關于各個物體20S的詳細的情報。
通過演算裝置227，根據(jù)圖22中點228的三維數(shù)據(jù)，可以得到如圖23所示的物體20S的加權檢出值229，可以得到表示由該檢出值229所表示的物體20S的形狀和大小的演算信號值230a。
將這個演算信號值230a輸入識別裝置232，通過與事先求出的、輸入到識別裝置232中的判定情報331相比較，進行物體20S的識別。即、識別裝置232根據(jù)形狀、大小等判定情報331，來識別演算信號230所表示的物體20S是健康的成年人、小孩、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人、推嬰兒車的人或騎自行車的人等。而且，在檢出范圍210中的物體20S是左轉(zhuǎn)侵入的時候，從該位置和形狀和大小，可以檢測出物體20S是機動車。且，可以檢測出在上述檢出范圍210中的行人的人數(shù)，甚至可以檢測出掉落物品等障礙物。
上述演算裝置227按照下述方法檢出在范圍210中移動的物體20S的矢量。
圖24表示，由于周邊區(qū)域209的緣故而使較寬廣地檢出十字路口的檢出范圍210中，車道上的物體20S(機動車)左轉(zhuǎn)、向橫斷人行橫道201的方向移動，正在這時，物體20S(坐輪椅的殘疾人)在引導方向20P上在人行橫道201上移動時的狀態(tài)。
這時，從圖22的點228的檢出值是在經(jīng)過所定時間后位置變化了的檢出值，如圖25所示，可以用矢量233表示物體20S移動的方向和移動量。從該矢量233所得到的演算信號230b輸入到識別裝置232中，根據(jù)這個矢量233實行對物體20S的識別。
前面所述的演算信號230b的矢量233是在向著人行橫道201的引導方向20P的時候，可以識別出物體20S是行人，而且從表示移動量的矢量233長度之小(速度低)也能識別出是行人。而且，當矢量233向著人行橫道201的橫斷方向時，可以識別出物體20S是機動車，而且從矢量233的長度之大(速度快)也能識別出是機動車。這時，向車道左轉(zhuǎn)的物體20S的檢出值是突然出現(xiàn)在離開檢出范圍210的人行橫道201的位置上的，從這點上也能識別出物體20S是機動車。
按照上述做法，在識別裝置232中，從演算信號233a表示的形狀和大小可以識別出物體20S是步行者，同時能夠識別出行人是健康的成年人、小孩、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人、推嬰兒車的人或騎自行車的人等。而且，從前述的演算信號230b的矢量233是向著人行橫道201的引導方向20P可以識別出是行人，而且，從矢量233的長度小也可以識別出是行人。所以，至少根據(jù)矢量233向著人行橫道201的引導方向20P、物體20S的形狀和大小，可以確實地識別出行人。
前述演算信號230b的矢量233的方向是如圖25所示的橫斷人行橫道201的方向的物體20S的情況時，能夠識別至少不是行人，而是機動車。因為向車道左轉(zhuǎn)的物體20S的檢出值是在離開檢出范圍210的人行橫道201的位置上突然出現(xiàn)的，所以從矢量233是在檢出范圍210內(nèi)突然出現(xiàn)的情況，也能夠識別出物體20S是機動車。而且，從矢量233的長度大也可以識別出是機動車。而且，通過前述演算信號230a表示的物體20S的形狀和大小也可以識別出機動車。所以，至少是從在檢出范圍210的周邊區(qū)域209突然出現(xiàn)矢量233和矢量233是向著橫斷人行橫道的方向，能夠確實地機動車。而且這時，機動車是摩托車的情況時，根據(jù)其形狀和大小可以識別出是摩托車。
通過上述識別裝置232，檢測出過馬路的行人是兒童、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人等的步行速度慢的交通弱者的情況時，用識別裝置232的識別信號234，可以實現(xiàn)采用適當?shù)拇胧┦菇煌ㄈ跽吣軌蚍判牡匕踩赝ㄟ^人行橫道201。
即，在圖19中，將識別裝置232的識別信號234輸入到無線裝置235上，交通弱者橫過人行橫道201時，通過無線裝置235，向左轉(zhuǎn)橫斷人行橫道201方向上移動的機動車的駕駛員傳達“交通弱者正在過馬路”的信息。據(jù)此喚起機動車駕駛員保證行人安全的注意以識。
且，將上述識別裝置232的識別信號234輸入到信號切換器237中，能夠進行信號切換的修正等。通常，車道信號204和橫斷信號205，在各十字路口，與時間、星期幾、季節(jié)對應的車輛交通量和過馬路的行人數(shù)的變動對應的、選定的設定周期236輸入到信號切換器237，根據(jù)這個設定周期236實行對信號的切換控制。而且，信號切換器237有時與生音裝置或光電顯示板等傳達裝置238連接，傳達裝置232通過聲音或文字，進行向過馬路的行人通知橫過的注意事項。
從前述識別裝置232得到的識別信號234輸入到信號切換器237時，信號切換器237，為了能使正在過馬路的交通弱者安全地通過行人行橫道201，可以調(diào)整延長橫斷信號205的綠燈時間，或延長綠燈的點減時間。且，通過傳達裝置238以聲音、文字等向行人進行“橫斷時間已被延長。不要著急，慢慢地通過”等引導。
以下說明上述形態(tài)的作用。
如圖19、圖20所示，采用區(qū)域感應器212的區(qū)域感應器，根據(jù)掃描裝置216和擺動裝置219的動作，向包含有可以檢測出人行橫道201和信號等待區(qū)域208及左轉(zhuǎn)橫斷人行橫道201的方向上的移動物體(機動車)20S的周邊區(qū)域209的檢出范圍，用脈沖激光進行掃描檢測。
通過區(qū)域感應器212向檢出范圍210發(fā)射后反射的激光223，返回到區(qū)域感應器212的多邊鏡215，經(jīng)鏡頭224輸入到受光元件225中，受光元件225的計測信號226輸入到演算裝置227中。
在演算裝置227，通過輸入的從受光元件225來的計測信號226，計算測量對掃描檢出范圍210進行掃描并從各反射點上反射回的反射激光233的反射時間。
據(jù)此，在演算裝置227上得到了如圖22所示的、以點228表示的各掃描點的三維數(shù)據(jù)，而且，從這個點228的數(shù)據(jù)中，可以得到如圖23所示的、表達形狀和大小的檢出值229，演算信號輸入到識別裝置232中。而且同時，利用演算裝置227求出了如圖25所示的物體20S的矢量233，該演算信號230b被輸入到識別裝置232中。
識別裝置232可以，根據(jù)判定情報231，從前述演算信號230a的形狀大小，來識別物體20S是行人或是機動車，而且，可以識別出行人是健康的成年人、小孩、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人、推嬰兒車的人或騎自行車的人等。進而，從演算信號230b的矢量233是向著人行橫道201的引導方向20P，可以識別物體20S物體是步行者，而且，從表示移動量的矢量233的長度小(速度慢)也能夠識別出是步行者。
因此，至少從矢量233是向著人行橫道201的引導方向20P以及物體20S的形狀和大小，能夠確實識別出物體20S是行人，而且在行人是交通弱時，也能夠確實地識別出。
當物體20s是，如圖25所示，演算信號230b的矢量233的方向是橫斷人行橫道201的方向的時候，至少能夠識別出不是行人，而是機動車。又因為向車道左轉(zhuǎn)的物體20S是突然出現(xiàn)在離開檢出范圍210的人行橫道201的位置上的，所以從矢量233是突然出現(xiàn)在檢出范圍210可以識別出是機動車。而且，從矢量233的長度大(速度快)也可以識別出是機動車。從根據(jù)前述的演算信號230a表示的物體20S的形狀和大小也能夠識別出是機動車。
所以至少是，通過矢量233是在檢出范圍210的周邊區(qū)域209突然出現(xiàn)的和、矢量233向著橫斷人行橫道201的方向，能夠確實地識別出物體20s是機動車。
如上所述，用區(qū)域感應器212一邊向檢出范圍210發(fā)射脈沖激光一邊掃描測量計算掃描光的反射時間，求出各掃描點的、物體不存在時的反射時間和物體存在時的反射時間的差，就能夠通過演算裝置227實行對物體20S的檢測，所以能夠?qū)崿F(xiàn)不受天氣等環(huán)境狀況的影響，高精度的檢出物體20S。根據(jù)從演算裝置227來的演算信號230a、230b，通過識別裝置232，可以詳細地識別出在人行橫道201上沿引導方向20P移動的物體20S和橫斷人行橫道201的方向上移動的物體20S，在行人是交通弱者，例如小孩、坐輪椅的殘疾人、腿腳不便的人等情況時，也可以確實地識別出，所以，用這個識別裝置232的識別信號234，可以實現(xiàn)采用適當?shù)拇胧菇煌ㄈ跽吣軌蚍判牡匕踩赝ㄟ^人行橫道201。
而且，本發(fā)明不是僅限于上述的實施形態(tài)，也適用于人行橫道以外的通過行車道的步行區(qū)域，區(qū)域感應器上可以采用各種各樣的感應器，只要不脫離本發(fā)明的思想，可以進行各種各樣的變更。
根據(jù)本發(fā)明，使用區(qū)域感應器，一邊向檢出范圍發(fā)射脈沖激光，一邊掃描測量計算光的反射時間，求出各掃描點的物體不存在時的反射時間和物體存在時的反射時間的差，就可實行對物體的檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)不受天氣等環(huán)境狀況的影響，高精度的檢出物體，詳細地識別出在步行區(qū)域沿引導方向移動的物體和橫斷步行區(qū)域的物體，也可以確實地識別出行人是交通弱者，例如小孩、坐輪椅的殘疾人、腿腳不乏便的人等情況，所以，可以實現(xiàn)采用適當?shù)拇胧墙煌ㄈ跽吣軌蚍判牡匕踩赝ㄟ^步行區(qū)域。
進而，本發(fā)明是關于適用于把握在既定的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的移動物體或監(jiān)視區(qū)域的狀況變化的物體計測裝置的發(fā)明。
以前，監(jiān)視在既定的監(jiān)視區(qū)域的侵入物或掌握其狀況時，一般采用監(jiān)視照相機。但是，用監(jiān)視照相機得到的圖像，一般容易受天氣(氣象)的影響，而且，在夜間監(jiān)視困難。
最近，提倡用激光雷達監(jiān)視既定監(jiān)視區(qū)域的入侵物等(例如在特開平11-227608號公報上所展示的專利文獻2、在特開平11-352245號公報上所展示的專利文獻3)。如果探用這種激光雷達的監(jiān)視系統(tǒng)，可以不受天氣(氣象)等影響進行物體的檢出。
但是，在用上述激光雷達的監(jiān)視系統(tǒng)，雖然能夠得到高精度地檢出侵入監(jiān)視區(qū)域的移動物體等的空間坐標(從監(jiān)視點開始的距離和方位)，但是一般很難掌握物體到底是什么。在這點上，如果用前述的監(jiān)視照相機的圖像時，攝像圖像中的物體通過人的視覺感性上就能判斷，從該圖像情報可以很容易判斷各種各樣的物體是什么。但是從照相機的圖像上，除了利用立體照相機之外，不能得到與檢出對象物的距離情報。
本發(fā)明解決這樣的問題，本發(fā)明的目的是提供一種物體計測裝置，該物體計測裝置能夠同時容易地得到在既定的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的移動物體等的情報和其空間位置情報。
以下，參照

關于與本發(fā)明的一個實施形態(tài)的物體計測裝置。
圖26是表示該實施形態(tài)的物體計測裝置的大略構成的圖。310是對既定的監(jiān)視對象區(qū)域進行掃描的激光雷達，320是在310的旁邊設置的、對既定的監(jiān)視對象區(qū)域進行攝像的監(jiān)視照相機(例如電視照相機)。這些激光雷達310和監(jiān)視照相機320是整體收容在一個筐體330內(nèi)，構成傳感器單元，設置在建筑物的外墻或電線桿等的特定高度的監(jiān)視點上，能夠俯瞰該監(jiān)視對象區(qū)域的地表面。即，激光雷達310和監(jiān)視照相機320設計為，實際上是從可看作同一個的監(jiān)視點出發(fā)，從不同的視野監(jiān)視同一個監(jiān)視對象區(qū)域。
即，因為激光雷達310具有、例如、以一定速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動多面體鏡子311的主掃描馬達312和副掃描馬達313，該副掃描馬達313設計成與該主掃描馬達312的轉(zhuǎn)動軸成直角，通過讓上述多面體鏡子311的轉(zhuǎn)動軸在所定的角度范圍內(nèi)傾斜運動，使多面體鏡子311的回轉(zhuǎn)面以既定的速度搖動。從激光光源314發(fā)射出的激光脈沖光通過半鏡315照射在上述多面鏡311上，上述激光脈沖光，在與該多面鏡311的回轉(zhuǎn)和傾斜相應，照射既定的監(jiān)視區(qū)域，而且，受光器317從前述多面鏡311經(jīng)集光鏡頭316接受和檢知來從激光脈沖光的監(jiān)視區(qū)域來的反射光。
該激光雷達310的構成如下。通過多面鏡311的回轉(zhuǎn)和搖動，一邊在主掃描方向(x方向)上高速的對激光脈沖光的照射方向掃描，一邊在副掃描方向(y方向)上對其掃描面進行掃描，據(jù)此，如圖27所示，對既定的監(jiān)視對象區(qū)域的全域進行掃描。接著，與上述激光脈沖光照射同步，接受在監(jiān)視對象區(qū)域內(nèi)存在的各種各樣的物體的反射光，從該受光經(jīng)過時間(從脈沖激光照射的時刻開始到反射光的受光時刻為止的經(jīng)過時間)，求出到物體(反射點)的距離情報。
將用這樣的激光雷達310檢出的距離情報做成可視化雷達圖像的雷達圖像做成裝置340，例如，可以通過由個人電腦構成的監(jiān)視裝置(物體計測裝置)本體350所具備的一種機能來實現(xiàn)。具體的，該雷達圖像做成裝置340具備反射光檢出部342、距離情報變換部343和濃淡變換部344，該反射光檢出部342，例如如圖28所示，接受從驅(qū)動前述激光光源314的脈沖激光掃描回路341來的同步信號并計算測量前述激光脈沖的、物體的反射光的受光時刻，距離情報變換部343將計測時間變換為距離情報，該濃淡變換部344將該距離情報變換為濃淡情報。當然，前述計測時間也可以直接變換成為濃淡情報。而且，在這個實施形態(tài)中，將距離情報轉(zhuǎn)換成、例如、距離遠時濃度變濃的濃淡情報，然而也可以采取與距離相應的顏色階段地變化的色調(diào)變換。
激光雷達圖像按下述方法做成。對按上述做法求出的濃淡情報(距離情報)，按從前述脈沖激光掃描回路341求出的主掃描角度及副掃描角度的情報，順序在所定的圖像存儲器345上測繪、生成圖像。即，在通過表示激光脈沖的掃描方向的主掃描角度及副掃描角度特定的坐標(圖像存儲器345的地址)上，寫入該時刻所求出的濃淡情報(距離情報)，以此在圖像存儲器345上做成在監(jiān)視對象區(qū)域內(nèi)的三維地確定激光脈沖的反射點的激光雷達圖像。
本發(fā)明的物體計測裝置的特征是具備有圖像匹配裝置360，該圖像匹配裝置360與如上所述求出的監(jiān)視對象區(qū)域的激光雷達圖像30A的坐標和、前述用監(jiān)視照相機320所拍攝的上述監(jiān)視區(qū)域的攝像圖像30B的坐標相互對應。該圖像匹配裝置360也是作為前述監(jiān)視裝置本體350所具備的機能的一部分來實現(xiàn)的。進而，該圖像匹配裝置360是將裝備了激光雷達310和監(jiān)視照相機為一體的感應器單元330設置在前述電線桿等以便可看到既定的監(jiān)視區(qū)域時，作為初期設定處理來啟動的。
具體的，圖像匹配裝置360設置在前述監(jiān)視裝置本體350上，監(jiān)視器(顯示器)370上分別表示激光雷達圖像30A及攝像圖像30B，當這些各圖像30A、30B中的、前述監(jiān)視對象區(qū)域中相互對應的、具有代表性的特征點分別被指定多個點時，按照這些指定的特征點的位置坐標，實行使上述激光雷達圖像30A的坐標系和攝像圖像30B的坐標系相互對應的處理。
即，如圖29所示的處理概念，將表示在激光雷達圖像30A上的明確可識別的復數(shù)的物體位置的坐標指定為代表的特征點a1、a2、a3……，指定，將表示在攝像圖像B上的上述各物體位置的、與上述各特征點a1、a2、a3……分別對應的坐標指定為特征點b1、b2、b3……。關于這些特征點a1、a2、a3……(b1、b2、b3……)，例如根據(jù)操作的經(jīng)驗或圖像的認知感覺，選擇性地指定明確認知的在各圖像30A、30B上為同一的物體或著目點，作為與監(jiān)視點近距離的物體及與監(jiān)視點遠距離的物體。接下來，使這些指定的特征點a1、a2、a3……(b1、b2、b3……)相互重合，變換一方圖像(激光雷達圖像30A或攝像圖像30B)的坐標系，通過這些如能實現(xiàn)激光雷達圖像30A和攝像圖像30B相互重合則為好。
具體的如圖30所示的處理順序，首先，在激光雷達圖像30A上指定垂直的對象物體的坐標，具體來說，分別指定4個在激光雷達圖像30A的水平方向點位置和垂直方向點位置(步驟S301)。接下來，在攝像圖像30B上，分別指定4個表示與激光雷達圖像30A同一的對象物的同一部位的坐標(水平方向點位置和垂直方向點位置)。從這些指定的復數(shù)的坐標來分別求出各圖像30A、30B的增益(空間傾斜比)(步驟303)。
接下來，令在激光雷達圖像30A的對象物的特定部位的坐標與在攝像圖像30B的同一物體的相同部位的坐標一致，輸入由上述坐標間差異的水平方向的點差和垂直方向的點差表示的位移(步驟S304)，根據(jù)前述的增益和位移，例如，令[激光圖像坐標]＝[攝像圖像坐標]/[增益]-[位移]，使激光雷達圖像30A的坐標系與攝像圖像30B的坐標系相重合。
這樣，如使激光雷達圖像30A的坐標系和攝像圖像30B的坐標系匹配，在這之后的監(jiān)視動作時，一般來說，在容易把握攝像對象區(qū)域的狀況的攝像圖像30B的各個部位上，能夠分別賦予由上述激光雷達圖像30A所顯示的記錄情報。在攝像圖像30B中，即使只看一眼很難識別的、例如，其一部分互相重合并相似色調(diào)的復數(shù)的物體、或者受到氣象條件影響難以識別復數(shù)物體的隔斷的情況下，按照從上述雷達激光圖像30A求出的距離情報，能夠分別地、明確地識別每個物體。所以激光雷達圖像30A和攝像圖像30B相互彌補分別存在的不足，而且激光雷達圖像30A及攝像圖像30B的優(yōu)點被分別地靈活使用，能夠容易地、且準確地掌握在既定的監(jiān)視對象領域的移動物體等的狀況。
本發(fā)明的物體計測裝置，增加了上述的圖像匹配處理裝置360，還具備了從上述激光雷達圖像30A認識前述監(jiān)視對象區(qū)域的固定物體的面或移動物體的物體識別裝置380。具體的，該物體識別裝置380由平面識別處理部381和移動物體檢出處理部382構成，該平面識別處理部381，如圖30所示，從監(jiān)視對象區(qū)域的固定物體的匯總的情報來識別構成該固定物體的面，該移動物體檢出處理部382在前述監(jiān)視對象區(qū)域中從每一次掃描檢出的坐標變化的情報來識別移動物體。
即、平面識別處理部381，例如、通過在激光雷達圖像30A上，連續(xù)的、相連的空間坐標的并列方向的調(diào)查，具備有識別在前述監(jiān)視對象區(qū)域中不變的道路或建筑物等固定構造物的面的機能。用這個平面識別處理部381識別的結(jié)果，例如作為確定該面的輪廓線或多角形線(polygon)的輔助情報，在激光雷達圖像30A或攝像圖像30B上重合表示出來。移動物體檢出處理部382從上述的每一次激光雷達掃描時檢出坐標的依次變化的物體情報，來識別出該物體是人或車等移動物，具備有例如、將包圍移動物體的四角形的位置標識(marker)等作為輔助情報，在上述激光雷達圖像30A或攝像圖像30B上重疊表示的機能。關于這樣的輔助情報，可以在操作人員的指示下有選擇地表示，也可以只表示應當注意的移動物體。
根據(jù)具備了這樣的物體識別裝置380和前述的圖像匹配裝置360構成的物體計測裝置，將經(jīng)圖像匹配處理后的監(jiān)視圖像在監(jiān)視器370上表示，并對既定的監(jiān)視對象區(qū)域的狀況進行監(jiān)視的時候，例如與圖31(a)-(d)上所示的代表性的表示例一樣，可以提供與監(jiān)視對象區(qū)域的環(huán)境(狀況)相對應的、確切地表示出掌握該狀況的必要的情報并進行監(jiān)視。
即，監(jiān)視圖像是如前所述的、使攝像圖像30B的坐標與激光雷達圖像30A的坐標相對應的圖像，例如，如圖31(a)所示，用鼠標等坐標輸入裝置，使指示標(pointer)30P移動，僅僅指定監(jiān)視圖像上的觀察點，可以表示該指定部位的空間位置坐標、具體來說就是從(到)監(jiān)視點的距離。而且移動物體檢出的時候，例如，如圖31(b)所示，通過在監(jiān)視圖像上重疊表示所示包為已經(jīng)認識出的移動物體的位置標識(輔助情報)30M，能夠明確地識別表示出應當注意的移動物體。
想要識別某個物體的大小或形狀的情況時，如例圖31(c)所示，如果指定了表示關注物體的角部的復數(shù)的點，通過前述的平面識別處理，能夠分別掌握該物體的主要面的大小和形狀，從這個認識結(jié)果出發(fā)，就能很容易推定出物體的立體的大小、很容易地求出其存在位置。
將分別確定根據(jù)前面所述的平面識別處理得到的物體的平面的多角形線圖(polygon)(輔助情報)，如圖31(d)所示，在監(jiān)視圖像上重疊顯示出來的話，假定即使存在受時間帶或天氣條件的影響，不能鮮明地得到攝像圖像30B的時候，也可以從上述多角形線圖)(輔助情報)來掌握監(jiān)視對象區(qū)域的大概情況。其結(jié)果就是能夠?qū)崿F(xiàn)不受監(jiān)視時間帶或天氣條件的等的影響，容易地、而且準確地掌握監(jiān)視區(qū)域的狀況。
本發(fā)明不是被上述實施形態(tài)所限定的發(fā)明。在這只展示了一個關于掌握在屋外既定的監(jiān)視對象區(qū)域狀況的例子，然而，使用如例圖31(a)所示的監(jiān)視圖像，可以實現(xiàn)具備各部測距機能的照相機，適用于船舶的監(jiān)視照相機或機器人的電子眼以及距離計測等。而且使用圖31(b)所示的監(jiān)視圖像，可以構筑在屋外等的大范圍的監(jiān)視系統(tǒng)，以移動物體的檢知作為的觸發(fā)裝置發(fā)出警報，采取記錄當時監(jiān)視圖像等的對策。而且可以用在十字路口處交通量的掌握系統(tǒng)或過馬路行人的掌握系統(tǒng)，以及移動物體的追尾系統(tǒng)上等。
而且，通過使用如圖31所示的圖像，能夠應用于決定集裝箱吊車(container crane)的位置或帶式運輸機上移動的各種貨物大小判斷處理等情況。而且，使用圖31(d)所示的圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)進行各種物體的凹凸判斷或地形測量。其他，本發(fā)明能夠在不離開主題的范圍內(nèi)實施種種變化，能夠應用于各種物體識別領域。
通過以上說明，本發(fā)明使從激光雷達求出雷達圖像的坐標與通過設置在前述激光雷達的旁邊的監(jiān)視照相機拍攝的攝像圖像的坐標相對應，對既定的監(jiān)視區(qū)域進行監(jiān)視處理，不受天氣條件或監(jiān)視時間帶的影響，能夠經(jīng)常地、安定地、容易地監(jiān)視上述監(jiān)視對象區(qū)域的狀況。而且得到觀察點的距離情報，可以確實地監(jiān)視那時的狀況。
而且，在監(jiān)視圖像上重疊表示作為輔助情報的、從激光雷達圖像來識別出的與物體的面有關的情報和移動物體的情報，所以可以更加準確地掌握那時狀況，在實際應用上能夠起到很大的效果。
而且，本發(fā)明的物體計測裝置(監(jiān)視裝置)，適用于監(jiān)視，不論斷路閘是否已降下，在鐵道領域內(nèi)存在的移動物體或落下物體等。
以前，在監(jiān)視既定的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的移動物體時，一般采用監(jiān)視照相機。但是，用監(jiān)視照相機得到的圖像，一般容易受天氣(氣象)的影響，而且在夜間監(jiān)視困難。最近提倡用激光雷達監(jiān)視在既定監(jiān)視區(qū)域的入侵物等(例如在特開平11-227608號公報上所展示的專利文獻2、在特開平11-352245號公報上所展示的專利文獻3)。如果探用這種激光雷達的監(jiān)視系統(tǒng)，可以進行不受天氣(氣象)等影響的物體檢出。
但是，采用激光雷達監(jiān)視在十字路口的人或車輛的時候，最好采用與信號機的指示狀態(tài)相對應，判斷出人或車輛的移動方向的方法。而且同樣地，用激光雷達監(jiān)視在鐵道內(nèi)的異常情況時，最好能夠與斷路閘是否已降下相對應，判斷出在鐵道內(nèi)是否存在人或車輛或掉落物體。
但是，實行與信號機的指示狀態(tài)或斷路閘的動作狀態(tài)相對應的監(jiān)視時，需要例如檢出信號機或斷路閘的動作信號或動作控制信號，控制通過激光雷達的監(jiān)視處理動作(例如物體識別處理)。具體的來說，必須將使信號機或斷路閘動作的動作控制信號經(jīng)既定的信號線輸入到物體計測裝置上，使信號機與斷路閘的動作聯(lián)動，實施用激光雷達的監(jiān)視處理。因此，這個系統(tǒng)的構成是規(guī)模很大的。
本發(fā)明考慮了這樣的情況，本發(fā)明的目的是提供一種簡易的物體計測裝置，該物體計測裝置發(fā)明有效地靈活使用激光雷達具有的機能，例如不輸入斷路閘的動作控制信號，在斷路閘降下的狀態(tài)下，確實地檢出鐵道內(nèi)的人或車輛、甚至掉落物品。
以下，參照附圖，就本發(fā)明的一個實施形態(tài)的物體測計裝置，說明監(jiān)視向鐵道內(nèi)的異常侵入的例子。
圖32展示了該實施形態(tài)的物體計測裝置的大略構成，410是掃描既定的監(jiān)視對象區(qū)域的激光雷達。該激光雷達410被收入在既定的筐體內(nèi)成為一體，構成感應單元，設置在建筑物的墻壁或電線桿等的既定高度的監(jiān)視點上，設計為能夠俯視監(jiān)視對象區(qū)域的鐵道道口。且，用當一臺激光雷達410不能俯視上述鐵道道口領域(監(jiān)視對象區(qū)域)的全部時，在不同的設置位置設置多臺激光雷達410上。
激光雷達410具備主掃描馬達412和副掃描馬達413，該主掃描馬達412驅(qū)動，例如，多面體鏡子以一定速度回轉(zhuǎn)，該副掃描馬達413設計成與該主掃描馬達412的回轉(zhuǎn)軸成正角，通過使上述多面鏡子411的回轉(zhuǎn)軸在既定的角度范圍內(nèi)傾動來使該多面鏡411的回轉(zhuǎn)面在既定的速度下?lián)u動。接下來，用從激光光源414發(fā)射的脈沖激光，經(jīng)半鏡415照射在上述多面體鏡411上，用上述脈沖激光與該多面體411的回轉(zhuǎn)和傾斜相應照射既定的監(jiān)視區(qū)域，從脈沖激光的監(jiān)視區(qū)域來的反射光，從上述多面體鏡子411經(jīng)集光鏡頭416，由受光器417受光和檢知。
即、該激光雷達410，通過多面體鏡子411的回轉(zhuǎn)和搖動，一邊使脈沖激光在主掃描方向(x方向)上進行高速偏向掃描，一邊使掃描面向副掃描方向(y方向)進行偏向掃描，以此來進行如圖33所示的對既定的掃描監(jiān)視對象區(qū)域的全域的掃描。接了來，與上述脈沖激光的照射同步，接受在監(jiān)視對象區(qū)域內(nèi)存在的各種各樣的物體反射的反射光，求出從該受光時刻(從脈沖激光的照射時刻到接受反射光的時間經(jīng)過。)到物體(反射點)的距離情報。激光雷達410的掃描范圍設置成，例如，主掃描方向(水平)60度，副掃描方向(垂直)30度。且，激光雷達410的構成使，例如，掃描方向每變化0.1度時，用脈沖激光照射，接受反射光，這樣就能夠依次檢出從合計(600×300)方位來的反射光的情報。
另一方面，例如由個人電腦構成的監(jiān)視裝置(物體計測裝置)本體420具備有從使用上述的激光雷達410檢出的反射情報求出表示該反射點的空間坐標的三維雷達情報的雷達情報做成裝置421。具體的來說，這個雷達情報做成裝置421有反射光檢出部412b、距離情報變換部421c和濃淡變換部421d，該有反射光檢出部412b，如圖34所示，接受從驅(qū)動上述雷達光源414的脈沖激光掃描回路421a來的同步信號，測量上述脈沖激光的、從物體的反射光的受光時刻，該距離情報變換部421c將該計測時間變換成距離情報，該濃淡變換部421d將距離情報變換成濃淡情報。
當然，前述計測時間可以直接變換成為濃淡情報。而且，在這個實施形態(tài)中，展示了將距離情報轉(zhuǎn)換成、例如距離遠時濃度變濃的濃淡情報的例子，也可以采取與距離相應的顏色實施階段地變化的色調(diào)變換。且，不需要3維雷達情報轉(zhuǎn)化為激光雷達圖像的可視化操作時，不進行上述的濃淡變換，將由前述反射光檢出部421b求出的計測時間作為脈沖激光的反射點的情報利用。
接下來，作為3維雷達情報的激光雷達圖像按照下述方法被作成使用按照上面所述的那樣求出的濃淡情報(距離情報)，按照從前述的激光雷達掃描回路421a求出的主掃描角度及副掃描角度的情報，在既定的圖像存儲器421e上順次地生成圖像。即，在由表示激光脈沖的掃描方向的主掃描角度及副掃描角度確定的坐標(圖像存儲器421e的地址)上寫入那時求出的濃淡坐標(距離情報)，在圖像存儲器421e上做成在監(jiān)視對象區(qū)域內(nèi)3維地確定激光脈沖的反射點的激光雷達圖像。
上述監(jiān)視裝置主體420有、監(jiān)視條件判斷裝置423和區(qū)域判定裝置424，該物體檢出裝置422在上述雷達情報做成裝置421上加上從3維雷達情報(激光雷達圖像)檢出在前述的監(jiān)視對象區(qū)域內(nèi)存在的物體，該監(jiān)視條件判斷裝置423從前述3維雷達情報判斷在預先設定的觀察點上(空間坐標)有無特定物體，控制對前述監(jiān)視對象區(qū)域的物體監(jiān)視處理的實行，該區(qū)域判定裝置424限制由前述物體檢出裝置422的物體檢出的對象區(qū)域。監(jiān)視裝置主體420還可以在這些基本處理機能上加上后述的平面坐標變換裝置425、動作檢出裝置426、以及輔助情報表示裝置427。
對這些各種機能進行說明。前述的物體檢出裝置422具備以下的機能基本上是將從前述的3維雷達情報來的、空間坐標是連續(xù)的既定數(shù)以上的反射點的集合作為某個有大小的物體來識別，其重心作為物體的位置來檢出。接下來，前述的動態(tài)檢出裝置426是從這樣檢出的物體的重心位置的時間變化來判定物體是固定物，還是移動物體。特別是識別出物體是移動物體時，將上述重心位置的變化方識別為移動方向，且，將重心位置的變化量識別為移動速度。
領域判定裝置424擔負的作用是判斷如上所述的檢出的物體的存在位置是否存在于預先設定的監(jiān)視對象領域內(nèi)。具體的來說，激光雷達410的掃描范圍，如前面所述，向著用脈沖激光照射、檢出該反射光的水平掃描及垂直掃描所確定的區(qū)域，設定為包含有上述監(jiān)視區(qū)域的全部。所以，前述的檢出的物體中，也包括在上述監(jiān)視對象區(qū)域以外的位置上存在的物體。這里，在領域判斷裝置424中，在通過激光雷達410掃描的空間領域內(nèi)，僅判定應該進行物體檢出的領域。通過這樣領域判定處理，例如，從物體檢出對象中，除去成為物體檢出的基準面的地表面自身，或從除去與火車道道口距離1m以上的位置上的物體檢出等。僅僅限于以上述鐵道領域或在其近旁存在的人或車輛、落下物等作為物體認識對象。
前述的監(jiān)視條件判斷裝置423有物體計測裝置具備的特征的處理機能，它判斷在預定的觀察點(空間坐標位置)上是否存在預先指定的特定物，承擔控制根據(jù)前述物體檢出的監(jiān)視處理的實行的作用。具體的來說，該監(jiān)視條件判斷裝置判斷例如作為特定物體的斷路閘是否處在待機位置上，僅在斷路閘不處于待機位置上時，根據(jù)前面所述物體檢出，實行在鐵道內(nèi)異常物是否存在的監(jiān)視處理。
即，在這個實施形態(tài)中，監(jiān)視向鐵道道口內(nèi)的人或車輛的異常侵入或掉下物體的有無為目的，實質(zhì)上，僅在斷路閘機降下阻止向鐵道道口內(nèi)的入侵時，進行這樣的監(jiān)視處理是充分的。所以基本上，只要在鐵道道口的進出路上檢出遮斷機降下的狀態(tài)，控制監(jiān)視處理的實行就可以了。但是斷路閘的降下位置是鐵道道口領域的一部分，在斷路閘沒有降下的狀態(tài)下，人或車輛橫過上述位置。
所以，該裝置通過判斷斷路閘是否在那個待機位置，換句話說，判定斷路閘是否在揚上位置，就可以不到通過鐵道道口的人或車輛的影響，檢出該斷路閘的動作狀態(tài)。接下來，斷路閘不在待機位置上時，判斷出斷路閘正在下降，或已經(jīng)是放下的狀態(tài)，由此，在由斷路閘切斷鐵道道口的狀態(tài)之前的時刻，迅速指示監(jiān)視處理的實行。且，這個監(jiān)視處理實行的實行控制可以是控制前述的物體檢出處理自身的實行，也可以是控制是否將物體檢出求出的物體情報作為監(jiān)視結(jié)果輸出。
這樣的監(jiān)視控制下求出的鐵道道口內(nèi)的異常物的檢出結(jié)果，例如用平面坐標變換裝置425，對前述的3維雷達情報進行平面坐標變換，將顯示從天上向下看鐵道道口內(nèi)的狀況的平面監(jiān)視圖像在顯示器430上顯示。即，在用多個激光雷達410，將監(jiān)視區(qū)域分為多個區(qū)域，分別監(jiān)視時，該多個激光雷達410對上述監(jiān)視區(qū)域的視點和視野方向不同。在將這些各激光雷達圖像分別表示時，必須考慮在各激光雷達圖像中的視點位置，判斷表示圖像內(nèi)容。
在前述平面坐標變換裝置425，將各激光雷達圖象進行平面坐標變換，以地表面作為基準，合成各激光雷達圖像的坐標，制作監(jiān)視對象區(qū)域的平面視化了的一張監(jiān)視圖像，將其在顯示器430上顯示。其時，輔助情報表示裝置427將前述包圍識別的物體框狀識別記號(輔助情報)在上述平面監(jiān)視圖像上重疊表示，這樣做可以對物體強化表示，提高識別性。
這樣求得的監(jiān)視圖像適宜記錄在例如圖像記錄裝置431。特別是當由前述物體檢出檢出人或車輛等異常侵入鐵道道口時，與上述激光雷達圖像一起記錄在圖像記錄裝置431，可以利用為確定侵入切斷的鐵道道口人或車輛。
圖35表示使用上述物體計測裝置監(jiān)視的鐵道道口的樣子，440為鐵道線路，441為通過鐵道線路的鐵道道口，442為鐵道道口441的進出口兩側(cè)分別設置的斷路閘。443為通過鐵道道口441的行人，444為自行車，445為機動車輛。該例子中，鐵道道口441沿對角線分為2個區(qū)域，用2臺激光雷達410a和410b分別斜視方向的視野對該2個區(qū)域進行監(jiān)視，由此而對鐵道道口441的全區(qū)域進行監(jiān)視。40A為激光雷達410a的掃描領域，40B為激光雷達410b的掃描領域。
圖36表示該物體計測裝置的初期設定處理的簡要處理程序，圖37表示監(jiān)視處理的實行控制程序。對這些處理程序進行簡單的說明。初期設定處理在設置激光雷達410時，根據(jù)用該激光雷達410得到的情報，首先做成監(jiān)視對象的激光雷達圖像(步驟401)。該激光雷達圖像由通過距離情報濃淡化處理得到的疑似3維的可視化圖形構成。該激光雷達圖像顯示在顯示器430上(步驟402)，在顯示圖像上(激光雷達圖象)指頂定斷路閘的待機位置(步驟403)。從上述激光雷達求出上述指定的位置的空間坐標，將該空間坐標作為監(jiān)視斷路閘的動作狀態(tài)的特定位置而登記下來。
照以上做法完成初期設定處理后，以后按圖37所示的處理順序?qū)﹁F道道口的監(jiān)視處理的實行。該監(jiān)視處理是首先取得激光雷達圖像(步驟411)，檢出在該激光雷達圖像的特定位置(觀察點)是否存在物體(斷路閘)(步驟412)。而后，在上述特定位置物體(斷路閘)存在時，判斷為斷路閘沒有降下(處于待機位置)，在上述特定位置物體(斷路閘)不存在時，判斷為斷路閘已經(jīng)降下(步驟413)。因為在斷路閘沒有降下時是處于許可通過鐵道道口的狀態(tài)，所以不實行監(jiān)視處理，再次在下一個掃描時刻取得下一個激光雷達圖像(步驟411)。
另一方面，如果檢出斷路閘是處于降下的狀態(tài)，就檢出鐵道道口區(qū)域內(nèi)的物體(步驟414)。該物體檢出邊指定上述的檢出對象區(qū)域邊進行。如有物體被檢出，則判斷檢出物體的大小，根據(jù)需要判斷應進行的動作(步驟415)。識別根據(jù)判斷處理檢出的是人，是車輛，還是落下物。與該識別結(jié)果相應、應將該物體明確表示時，如前所述將激光雷達圖象(3維雷達情報)進行平面坐標變換，在顯示器430顯示的監(jiān)視圖像上將識別記號(輔助情報)重疊表示(步驟416)。根據(jù)需要，對上述檢出的物體(人或車輛)發(fā)出警告，將該時的監(jiān)視圖像等記錄在圖像記錄裝置331上(步驟417)。
使用上述構成的物體計測裝置，利用激光雷達檢出的情報的一部分，容易地控制是否實行根據(jù)采用該激光雷達的物體檢出的所定的監(jiān)視區(qū)域的監(jiān)視處理。特別是在該實施形態(tài)中，通過檢出斷路閘是否處于待機位置，在斷路閘上揚待機時能夠不受通過道口的物體的影響，確實檢出斷路閘的動作狀態(tài)。所以，當斷路閘降下、禁止通過道口的狀態(tài)時，確實地檢出侵入該道口的，或殘留在該道口的人或車輛，迅速采取防止事故的對策，具有實用上的極大效果。而且，本裝置可以使控制斷路閘的交通監(jiān)視系統(tǒng)獨立地動作，具有可使外部接口簡單、降低設備成本的優(yōu)點。
本發(fā)明不受上述實施形態(tài)的限制。這里雖只就鐵道道口的物體異常侵入一例進行了說明，但是同樣可使用于例如塔式停車場，監(jiān)視在停車臺上是否有人的監(jiān)視系統(tǒng)。這時，判斷設置在通往停車臺的進出路的門是否打開，當門關閉時，可以實行延續(xù)一段時間的監(jiān)視處理。這種場合，為了防止由于置于停車臺的車輛產(chǎn)生的死角而使人的存在不能檢出的情況，可以用不同的激光雷達從車輛的斜前方和斜后方對車輛周圍進行監(jiān)視。
激光雷達410的水平·垂直方向的掃描角度、對監(jiān)視區(qū)域的俯瞰角度等可根據(jù)監(jiān)視樣式來決定。關于對激光雷達信號的信號處理機能也可以進行各種變化。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以進行各種變化來實施本發(fā)明。
如以上所述，本發(fā)明有效地活用激光雷達所擁有的物體檢出機能，可以控制監(jiān)視處理的實行，而且可以實現(xiàn)動作信賴度高的簡易的物體計測裝置。特別是，可以實行僅在鐵道道口被切斷時檢出侵入該鐵道道口的物體這種鐵道道口監(jiān)視處理，具有很大的使用效果。
日本專利申請第2002-287953(2002年9月30日申請)、日本專利申請第2002-352226(2002年12月4日申請)、日本專利申請第2002-380109(2002年12月27日申請)以及日本專利申請第2002-380110(2002年12月27日申請)的全部內(nèi)容，用參照的方式，寫入了本發(fā)明說明書。
最后，如上所述，本發(fā)明不受實施形態(tài)的限制，通過適當?shù)淖兏罂梢杂衅渌膶嵤┬螒B(tài)。
權利要求
1.使用在物體的外部設置的激光發(fā)生器發(fā)射的脈沖激光對物體的大小、位置、移動速度中至少一個進行計測的物體計測方法，其特征是該物體計測方法有下述步驟上述脈沖激光對上述物體進行二維掃描，接受被上述物體反射的反射光，根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和上述脈沖激光的發(fā)射時刻和該脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述物體的反射位置的反射位置檢出步驟和；根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來計算上述物體的大小、位置、移動速度中至少一個的計算步驟。
2.對物體的大小、位置、移動速度中至少一個進行計測的物體計測裝置，其特征是該物體計測裝置具有能夠?qū)ι鲜鑫矬w發(fā)射脈沖激光的脈沖激光發(fā)射裝置；用上述脈沖激光對上述物體進行二維掃描的掃描裝置；接受被上述物體反射的上述脈沖激光的脈沖激光接受裝置；根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和上述脈沖激光的發(fā)射時刻和該脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述物體的反射位置的反射位置檢出裝置；和根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來計算出上述物體的大小、位置、移動速度中至少一個的計算裝置。
3.對底面與XY平面大體平行地設置的長方體的大小或者設置位置、采用在上述長方體的外部設置的激光發(fā)生器發(fā)射的脈沖激光、來進行計測的計測方法，其特征是該物體計測方法有下述步驟用上述脈沖激光對上述長方體進行二維掃描，接受上述長方體反射的反射光，根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和上述脈沖激光的發(fā)射時刻和這個脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出上述長方體的反射位置的反射位置檢出步驟和；根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來計算上述長方體的大小、設置位置的計算步驟。
4.權利要求3所記載的計測方法，其特征是該方法的計算步驟是根據(jù)上述測量出的多個反射位置算出上述長方體的棱線的坐標值，并用算出的棱線的坐標值計算上述長方體的頂面的各個頂點，并計算出上述長方體的大小或者設置位置。
5.權利要求4所記載的計測方法，其特征是該方法的掃描是對一定方向進行一維掃描后，通過變換掃描位置在與上述的一定方向大致平行的方向上進行多次同上述的一維掃描相同的掃描來對上述長方體進行二維掃描；上述計算步驟是對每個上述一維掃描從上述各個反射位置的X坐標值和Y坐標值求出XY平面上的適當數(shù)目的直線方程式，且根據(jù)這個適當數(shù)目的直線式的條數(shù)或者傾斜度來判斷從上述激光發(fā)生器對上述長方體的哪個面上照射了脈沖激光；當上述長方體的頂面照射了脈沖激光時，根據(jù)上述各個掃描的上述頂面的反射位置的X坐標值的最大值和與這個最大值對應的Y坐標值、和在上述各個掃描的上述頂面的反射位置的X坐標值的最小值和與這個最小值對應的Y坐標值來求得包含上述長方體的頂面的4條棱線的4種直線，并求得上述各條直線的交點的X坐標值和Y坐標值，而且使用上述頂面的反射位置的Z坐標值，來計算上述長方體的上述頂面的各個頂點；在上述長方體的2個側(cè)面被上述脈沖激光照射的情況下，對上述各個掃描，從上述各個反射位置的X坐標值和Y坐標值來計算XY平面上的2個直線方程式，從這2個直線方程式的交點中，計算與Z軸大致平行的、上述長方體的第1棱線的X坐標值和Y坐標值，且根據(jù)上述各個掃描的上述側(cè)面的反射位置的X坐標值的最大值和與這個最大值對應的Y坐標值來計算與Z軸大致平行的、上述長方體的第2棱線的X坐標值和Y坐標值，并根據(jù)上述各個掃描的上述側(cè)面的反射位置的X坐標值的最小值和與這個最小值對應的Y坐標值來計算與Z軸大致平行的、上述長方體的第3棱線的X坐標值和Y坐標值，根據(jù)上述第1-3各條棱線的各X坐標值和各Y坐標值來計算與Z軸大致平行的、第4棱線的X坐標值和Y坐標值，從上述各反射位置的Z坐標值的最大值，計算上述長方體的頂面的高度位置，根據(jù)上述第1-4棱線的各X坐標值和各Y坐標值和上述頂面的高度位置來計算上述長方體的上述頂面的各個頂點；當上述長方體的僅僅一個側(cè)面被上述脈沖激光照射時，判斷為不可能算出長方體的大小或設置位置。
6.對于底面與XY平面大體平行地設置的長方體的大小或者設置位置進行計測的計測裝置，其特征是該裝置有可對上述長方體發(fā)射脈沖激光的脈沖激光發(fā)射裝置；用上述脈沖激光對上述長方體進行二維掃描的掃描裝置；接受從上述長方體反射的上述脈沖激光的脈沖激光受光裝置；根據(jù)上述脈沖激光的發(fā)射方向和、上述脈沖激光的發(fā)射時刻和這個脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差、來檢出上述長方體的反射位置的反射位置檢出裝置；根據(jù)上述被檢出的多個反射位置來算出并輸出上述長方體的大小或者設置位置的算出裝置。
7.一種采用區(qū)域感應器的物體識別方法，其特征是該方法通過區(qū)域感應器向覆蓋引導行人的步行區(qū)域和該步行區(qū)域的周圍區(qū)域的檢出范圍內(nèi)一邊發(fā)射脈沖激光一邊掃描，計測光的反射時間，通過求出各掃描點的沒有物體存在時的反射時間和有物體存在時的反射時間的差，來演算物體的形狀、大小、和各掃描的物體的位置變化的向量，從該演算信號來識別沿引導方向在步行區(qū)域移動的物體和沿橫斷步行區(qū)域方向移動的物體。
8.權利要求7所記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法，其特征是通過向量是朝向步行區(qū)域的引導方向、物體的形狀、大小來識別沿引導方向在步行區(qū)域移動的物體。
9.權利要求7或8的任何一項所記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法，其特征是識別沿引導方向在步行區(qū)域移動的物體至少是成年的健康人、小孩、坐輪椅的人、移動不自如的人。
10.權利要求7所記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法，其特征是至少通過突然出現(xiàn)在檢出范圍的周圍區(qū)域和向量是朝向橫斷步行區(qū)域來識別沿橫斷步行區(qū)域的方向移動的物體。
11.權利要求7或10的任何一項所記載的采用區(qū)域感應器的物體識別方法，其特征是識別沿橫斷步行區(qū)域移動的物體是汽車。
12.一種物體計測裝置，其特征是具備對所定監(jiān)視區(qū)域進行掃描的激光雷達；將通過這個激光雷達檢出的距離情報制作可視化的雷達圖像的雷達圖像像制作裝置；在前述激光雷達附近設置的、對激光雷達的監(jiān)視區(qū)域攝像的監(jiān)視照相機；使由前述監(jiān)視照相機拍攝的攝像圖像的坐標和前述雷達圖像的坐標對應起來的圖像匹配裝置。
13.權利要求12所記載的物體計測裝置，其特征是上述雷達圖像制作裝置是將檢出的距離信息經(jīng)濃淡變換或色調(diào)變換后，將3維情報做成可視化的雷達圖像。
14.權利要求12所記載的物體計測裝置，其特征是前述圖像匹配裝置根據(jù)在前述照相圖像和雷達圖像之間相互對應起來的多數(shù)特征點的位置坐標，使前述照相像圖像的坐標系與前述雷達圖像的坐標系相重合。
15.權利要求12所記載的物體計測裝置，其特征是還具有從前述激光雷達圖像來識別物體的面和/或移動物體的物體識別裝置，和將確定識別后的物體的面和/或移動物體的輔助信息重疊在上述照像圖像上表示的輔助情報表示裝置。
16.一種物體計測裝置，其特征是具備對所定的監(jiān)視區(qū)域進行掃描的激光雷達；從通過該激光雷達檢出的距離情報和該掃描方向的情報中求出3維雷達情報的雷達情報制作裝置；從前述3維雷達情報中檢出在前述所定的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)存在的物體的物體檢出裝置；從前述3維雷達情報判斷在預先設定的觀察點(空間坐標)有無特定物，控制監(jiān)視處理的實行的監(jiān)視條件判斷裝置；接受該監(jiān)視條件判定裝置的控制，并控制通過前述物體檢出裝置的物體檢出動作，或者控制通過前述物體檢出裝置的檢出結(jié)果的輸出的監(jiān)視控制裝置。
17.權利要求16所記載的物體計測裝置，其特征是前述所定的監(jiān)視區(qū)域是鐵道道口區(qū)域，前述特定物由切斷上述鐵道道口區(qū)域的斷路閘構成，前述監(jiān)視條件判斷裝置判斷前述斷路閘是否處于待機位置。
18.權利要求16或17的任何一項所記載的物體計測裝置，其特征是還具備有將上述3維雷達情報進行平面坐標變換并制作監(jiān)視圖像的坐標變換裝置和；在用該坐標變換裝置制作的監(jiān)視圖像上將確定用前述物體檢出裝置求得的物體的輔助情報重疊表示的圖像表示裝置。
全文摘要
對物體的大小、位置、移動速度中至少一個進行計測的物體計測方法，該方法是用脈沖激光發(fā)射裝置對物體發(fā)射脈沖激光，該脈沖激光對物體進行二維掃描，接受被物體反射的反射光，根據(jù)脈沖激光的發(fā)射方向和脈沖激光的發(fā)射時刻和該脈沖激光的反射光的受光時刻的時間差來檢出物體的反射位置的反射位置，根據(jù)被檢出的多個反射位置來計算物體的大小、位置、移動速度中的至少一個。
文檔編號G01S17/46GK1628237SQ0380327
公開日2005年6月15日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權日2002年9月30日
發(fā)明者永田宏一郎, 久光豐, 關本清英, 小林健, 竹內(nèi)暢人, 出川定男, 上原實 申請人:石川島播磨重工業(yè)株式會社