JP7793567B2 - LiDAR analysis device, LiDAR analysis method, and LiDAR analysis program - Google Patents
LiDAR analysis device, LiDAR analysis method, and LiDAR analysis programInfo
- Publication number
- JP7793567B2 JP7793567B2 JP2023040750A JP2023040750A JP7793567B2 JP 7793567 B2 JP7793567 B2 JP 7793567B2 JP 2023040750 A JP2023040750 A JP 2023040750A JP 2023040750 A JP2023040750 A JP 2023040750A JP 7793567 B2 JP7793567 B2 JP 7793567B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lidar
- detection
- unit
- point cloud
- cloud data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
本発明は、LiDAR解析装置、LiDAR解析方法、及びLiDAR解析プログラムに関し、特にLiDARによる計測時に生じるブラックスポットと称される計測欠落箇所を推定するためのLiDAR解析装置とその方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a LiDAR analysis device, a LiDAR analysis method, and a LiDAR analysis program, and in particular to a LiDAR analysis device, method, and program for estimating measurement-missing areas known as black spots that occur during LiDAR measurements.
乗用車等の自動運転、自律走行の実現のためには、車両の走行時の外環境を検出、認識して運転制御のための情報を得る必要がある。現状、認識性に優れたセンサとしてLiDAR(Light Detection and Ranging)が挙げられる。例えば、LiDARを活用し浮遊している物体の位置および向きを検出する技術、方法として、目標物体をLiDARにより計測し三次元の点群データはグレースケールの二次元の深度画像に変換される。この二次元の深度画像はモデルデータベースに蓄積された目標物体のデータと比較され、目標物体の初期的な位置及び向きの予測と、より正確な位置及び向きの予測の両方に使用される(特許文献1参照)。 To achieve automated driving and autonomous driving of passenger cars and other vehicles, it is necessary to detect and recognize the external environment while the vehicle is traveling in order to obtain information for driving control. Currently, LiDAR (Light Detection and Ranging) is an example of a sensor with excellent recognition capabilities. For example, one technology and method that uses LiDAR to detect the position and orientation of floating objects involves measuring the target object with LiDAR and converting the three-dimensional point cloud data into a grayscale two-dimensional depth image. This two-dimensional depth image is compared with target object data stored in a model database and used to both predict the target object's initial position and orientation, and more accurately predict its position and orientation (see Patent Document 1).
ここで、LiDAR計測においてはブラックスポット等と称される計測の欠落領域が生じることが判明している。LiDARは光学的な検出を採用するため、光線の反射、吸収の具合により検出に不具合が生じて部分的に計測に誤差が生じたり計測不能となったりする領域が存在する。しかしながら、LiDAR計測時の計測の欠落領域の問題について、前出の特許文献1に開示の方法では、必ずしも効果的に対処できなかった。 It has been found that LiDAR measurements can result in areas where the measurement is missing, known as black spots. Because LiDAR uses optical detection, there are areas where detection problems occur due to the reflection and absorption of light rays, resulting in partial measurement errors or even being unable to measure. However, the method disclosed in the aforementioned Patent Document 1 does not necessarily effectively address the problem of areas where the measurement is missing during LiDAR measurements.
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、LiDAR計測の特性上、計測しにくくなる領域を推定してLiDAR計測時の計測が不良となる条件を検出し、LiDAR計測の解析能力の向上につなげるためのLiDAR解析装置を提供し、併せてLiDAR解析方法、LiDAR解析プログラムを提供する。 The present invention has been developed in consideration of the above points, and provides a LiDAR analysis device that estimates areas that are difficult to measure due to the characteristics of LiDAR measurement, detects conditions that will result in poor measurement during LiDAR measurement, and leads to improved analytical capabilities for LiDAR measurements. It also provides a LiDAR analysis method and a LiDAR analysis program.
すなわち、実施形態のLiDAR解析装置は、検知対象についてLiDARの計測により、位置と光学強度を含む複数の検出点からなる点群データを取得する取得部と、点群データのそれぞれの検出点の位置及び光学強度を抽出する抽出部と、点群データのそれぞれの検出点の光学強度を輝度に変換し、変換された輝度に基づいて2次元化したグレースケール画像を生成する生成部と、2次元化したグレースケール画像を所定領域に分割して複数の分割領域を生成する分割部と、複数の分割領域の個々の分割領域に含まれる輝度値に基づいてLiDARの計測の不良発生を判定する判定部とを備えることを特徴とする。 That is, the LiDAR analysis device of the embodiment is characterized by comprising an acquisition unit that acquires point cloud data consisting of multiple detection points, each including its position and optical intensity, by LiDAR measurement of the detection target; an extraction unit that extracts the position and optical intensity of each detection point in the point cloud data; a generation unit that converts the optical intensity of each detection point in the point cloud data to luminance and generates a two-dimensional grayscale image based on the converted luminance; a division unit that divides the two-dimensional grayscale image into specified regions to generate a plurality of divided regions; and a determination unit that determines whether a defect has occurred in the LiDAR measurement based on the luminance value contained in each of the divided regions.
さらに、LiDAR解析装置の抽出部及び生成部に、点群データのそれぞれの検出点を同一時間毎に編集する編集部が備えられることとしてもよい。 Furthermore, the extraction unit and generation unit of the LiDAR analysis device may be equipped with an editing unit that edits each detected point in the point cloud data at the same time.
さらに、LiDAR解析装置の生成部に、2次元化したグレースケール画像を動画化して2次元グレースケール動画を生成する動画生成部が備えられることとしてもよい。 Furthermore, the generation unit of the LiDAR analysis device may be equipped with a video generation unit that animates the two-dimensional grayscale image to generate a two-dimensional grayscale video.
さらに、LiDAR解析装置の分割部は、2次元グレースケール動画を静止画のフレームとして生成し、静止画のフレームを複数の分割領域に分割することとしてもよい。 Furthermore, the division unit of the LiDAR analysis device may generate the two-dimensional grayscale video as still image frames and divide the still image frames into multiple divided regions.
さらに、LiDAR解析装置の判定部は、LiDARの計測の不良発生時の輝度値を含む分割領域を所定時間の確認用動画として構成する動画構成部を備えることとしてもよい。 Furthermore, the judgment unit of the LiDAR analysis device may be equipped with a video composition unit that composes a divided area containing brightness values when a LiDAR measurement error occurs as a confirmation video of a predetermined duration.
さらに、LiDAR解析装置の判定部は、分割領域に含まれる各検出点について所定の輝度値を超過する検出点と所定の輝度値を超過しない検出点との割合に基づいてLiDARの計測の不良発生を判定することとしてもよい。 Furthermore, the judgment unit of the LiDAR analysis device may determine whether a LiDAR measurement error has occurred based on the ratio of detection points that exceed a predetermined brightness value to detection points that do not exceed the predetermined brightness value for each detection point included in the divided area.
本発明のLiDAR解析装置は、検知対象についてLiDARの計測により、位置と光学強度を含む複数の検出点からなる点群データを取得する取得部と、点群データのそれぞれの検出点の位置及び光学強度を抽出する抽出部と、点群データのそれぞれの検出点の光学強度を輝度に変換し、変換された輝度に基づいて2次元化したグレースケール画像を生成する生成部と、2次元化したグレースケール画像を所定領域に分割して複数の分割領域を生成する分割部と、複数の分割領域の個々の分割領域に含まれる輝度値に基づいてLiDARの計測の不良発生を判定する判定部とを備えるため、LiDAR計測の特性上、計測しにくくなる領域を推定してLiDAR計測時の計測が不良となる条件を検出し、LiDAR計測の解析能力の向上につなげることができる。また、LiDAR解析方法及びLiDAR解析プログラムにおいても同様の効果を得ることができる。 The LiDAR analysis device of the present invention includes an acquisition unit that acquires point cloud data consisting of multiple detection points, each containing position and optical intensity, by LiDAR measurement of the detection target; an extraction unit that extracts the position and optical intensity of each detection point in the point cloud data; a generation unit that converts the optical intensity of each detection point in the point cloud data to luminance and generates a two-dimensional grayscale image based on the converted luminance; a division unit that divides the two-dimensional grayscale image into specified regions to generate multiple divided regions; and a determination unit that determines whether a LiDAR measurement has failed based on the luminance values contained in each of the multiple divided regions. Therefore, due to the characteristics of LiDAR measurement, it is possible to estimate areas that are difficult to measure and detect conditions that will result in poor LiDAR measurement, thereby improving the analytical capabilities of LiDAR measurements. Similar effects can also be achieved in LiDAR analysis methods and LiDAR analysis programs.
一般に従来のLiDAR(Light Detection and Ranging)による計測では、3次元の点群データからグレースケールの2次元化した画像に変換する方法も存在する。しかしながら、3次元の奥行(計測者(車両)の位置から対象物までの距離)に相当する成分は、グレースケールの2次元化した画像(2次元の点群)の輝度により表される情報となる。ところが、このグレースケールの2次元化した画像にはLiDAR計測時の反射強度が含まれていない。そのため、画像の輝度は物標と計測者(車両)との距離を表し、近方にありながら反射強度の低い物標と単純に遠方にある物標との判別が不可能となる。また、ブラックスポット等と称されるLiDAR計測の欠落領域の特定に際し、機械学習等の学習データを活用する手法では処理量が増大する。 Conventional LiDAR (Light Detection and Ranging) measurements typically involve converting three-dimensional point cloud data into a two-dimensional grayscale image. However, the component corresponding to three-dimensional depth (the distance from the position of the person measuring (vehicle) to the target) is represented by the brightness of the two-dimensional grayscale image (two-dimensional point cloud). However, this two-dimensional grayscale image does not include the reflection intensity during LiDAR measurement. As a result, the brightness of the image represents the distance between the target and the person measuring (vehicle), making it impossible to distinguish between a nearby target with low reflection intensity and one that is simply far away. Furthermore, when identifying missing areas in LiDAR measurements, known as black spots, methods that utilize training data, such as machine learning, increase the amount of processing required.
LiDAR計測に際して不可避的に発生するブラックスポット等と称される計測の欠落領域は、計測者(車両)の位置から対象物までの距離に比例せず、また、光学上の反射強度も距離に比例しない。そこで、実施形態のLiDAR解析装置は、これらの特有の問題点に対してデータ処理量の増大させることなく、乗用車等の走行時にLiDARのセンサから取得される3次元の点群データを取得、加工してLiDAR計測時に生じるブラックスポット等と称される計測の欠落領域を検出する。そして、LiDAR計測時に不可避的な欠落領域の出現傾向の解析に活用する解析装置である。併せて、当該解析装置において実行される解析方法、解析プログラムである。 The measurement gaps known as black spots that inevitably occur during LiDAR measurements are not proportional to the distance from the position of the person taking the measurements (vehicle) to the object, nor is the optical reflection intensity proportional to the distance. Therefore, the LiDAR analysis device of this embodiment addresses these unique issues without increasing the amount of data processing required. It acquires and processes three-dimensional point cloud data acquired from a LiDAR sensor while a passenger vehicle or other vehicle is traveling, to detect measurement gaps known as black spots that occur during LiDAR measurements. This analysis device is then used to analyze the tendency for unavoidable gaps to appear during LiDAR measurements. The analysis device also includes an analysis method and analysis program executed by the analysis device.
図1は実施形態のLiDAR解析装置の一つの使用状況を示す模式図であり、具体的には、自動運転の場面を想定して乗用車等の車両2にLiDAR計測装置1が設置される。そして、LiDAR計測装置1から車両2の前方に向けてレーザ光3が照射され、反射光がLiDAR計測装置1により検出される。図示では、車両2は路面4を走行し、表記の簡素化のためレーザ光3の照射方向を車両2の前方への照射としている。車両2の前方には他の車両5が走行している。これに加えて車両2の全周囲へのレーザ光の照射としてもよい。LiDAR解析装置10はLiDAR計測装置1に有線または無線により、もしくは、インターネット回線等を経由して接続される。 Figure 1 is a schematic diagram showing one usage scenario of a LiDAR analysis device according to an embodiment. Specifically, a LiDAR measurement device 1 is installed on a vehicle 2, such as a passenger car, in an automated driving scenario. Laser light 3 is emitted from the LiDAR measurement device 1 toward the front of the vehicle 2, and the reflected light is detected by the LiDAR measurement device 1. In the illustration, the vehicle 2 is traveling on a road surface 4, and for simplicity of illustration, the direction of irradiation of the laser light 3 is shown as being toward the front of the vehicle 2. Another vehicle 5 is traveling ahead of the vehicle 2. In addition, the laser light may be irradiated all around the vehicle 2. The LiDAR analysis device 10 is connected to the LiDAR measurement device 1 by wire, wirelessly, or via an internet line, etc.
図2のブロック図は実施形態のLiDAR解析装置10であって、前出のLiDAR計測装置1に接続される。LiDAR計測装置1には、レーザの照射部11、レーザの反射光を受光するセンサ12が備えられ、LiDAR解析装置10との通信を担う通信部13、センサ12が取得したデータの格納する記憶部14、LiDAR計測装置1の制御を行う制御部15等が適切に備えられる。図2では、LiDAR計測装置1にLiDAR解析装置10が直接接続して、点群データを取得する例である。この他、点群データは、LiDAR計測装置1により測定されたデータが適宜の記憶媒体に記憶された、事後的にLiDAR解析装置10に取得されてもよく、あるいは、無線通信等により他の装置やネットワークを媒介して取得するものであってもよい。 The block diagram in Figure 2 shows a LiDAR analysis device 10 according to an embodiment, connected to the LiDAR measurement device 1. The LiDAR measurement device 1 is equipped with a laser irradiation unit 11, a sensor 12 that receives reflected laser light, and is appropriately equipped with a communication unit 13 that communicates with the LiDAR analysis device 10, a memory unit 14 that stores data acquired by the sensor 12, and a control unit 15 that controls the LiDAR measurement device 1. Figure 2 shows an example in which the LiDAR analysis device 10 is directly connected to the LiDAR measurement device 1 to acquire point cloud data. Alternatively, the point cloud data may be acquired by the LiDAR analysis device 10 after data measured by the LiDAR measurement device 1 is stored in an appropriate storage medium, or it may be acquired via wireless communication or the like via another device or network.
LiDAR解析装置10(処理部、コンピュータ)は、ハードウェア的にCPU、GPU等の演算素子、RAM、ROM、HDD、SSD等の記憶素子により構成される。さらに、LiDAR計測装置1からの信号受信、LiDAR解析装置10の外部への入出力のための各種インターフェース等が備えられる。また、ソフトウェア的に、メインメモリにロードされたプログラム等により各機能は実現される。このプログラムを格納する記録媒体は、「一時的でない有形の媒体」、例えば、CD、DVD、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、このプログラムは、当該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワーク、放送波等)を介してLiDAR解析装置10(コンピュータ)に供給されてもよい。 The LiDAR analysis device 10 (processing unit, computer) is composed of hardware elements such as a CPU, GPU, etc., and storage elements such as RAM, ROM, HDD, and SSD. It also has various interfaces for receiving signals from the LiDAR measurement device 1 and for inputting and outputting data from and to the outside of the LiDAR analysis device 10. In terms of software, each function is realized by a program loaded into main memory. The recording medium that stores this program can be a "non-transitory tangible medium," such as a CD, DVD, semiconductor memory, or programmable logic circuit. The program may also be supplied to the LiDAR analysis device 10 (computer) via any transmission medium capable of transmitting the program (such as a communication network or broadcast waves).
図2のブロック図中のLiDAR解析装置10(処理部、コンピュータ)は同装置の機能部を模式的に示し、同装置10は、取得部110、抽出部120、編集部121、生成部130、編集部131、動画生成部132、分割部140、判定部150、動画構成部151等の機能部を備える。以下、各機能部について、図3ないし図5のフローチャートを用い説明する。 The LiDAR analysis device 10 (processing unit, computer) in the block diagram of Figure 2 shows a schematic representation of the device's functional units, and the device 10 includes functional units such as an acquisition unit 110, extraction unit 120, editing unit 121, generation unit 130, editing unit 131, video generation unit 132, division unit 140, determination unit 150, and video composition unit 151. Each functional unit will be explained below using the flowcharts of Figures 3 to 5.
取得部110は、検知対象についてLiDARの計測により、位置と光学強度を含む複数の検出点からなる点群データを取得する。LiDAR計測の特性として、レーザ光の照射とその反射ごとに位置と光学強度の情報を有する点(検出点)として得ることができる。位置の情報とは、3次元空間の座標系のデータとして表現される。光学強度とは、LiDAR計測装置1から照射されたレーザ光が、自車の前方を走行する車両、通行人、街路樹等の検知対象により反射されてLiDAR計測装置1により受光される際の反射強度となる。自明ながら、検知対象による光の吸収があり得るため、受光時は照射時よりも強度は低下する。 The acquisition unit 110 acquires point cloud data consisting of multiple detection points, each containing position and optical intensity, by LiDAR measurement of the detection target. A characteristic of LiDAR measurement is that each irradiation and reflection of laser light can be obtained as a point (detection point) containing position and optical intensity information. Position information is expressed as data in a coordinate system in three-dimensional space. Optical intensity is the reflection intensity when laser light emitted from the LiDAR measurement device 1 is reflected by a detection target, such as a vehicle traveling in front of the vehicle, a pedestrian, or a roadside tree, and received by the LiDAR measurement device 1. Obviously, light may be absorbed by the detection target, so the intensity is lower when received than when emitted.
そして、レーザ光の照射範囲はLiDAR計測装置1を搭載した車両2の前方を含む周囲に及び、また、距離は製品によりさまざまであるものの自車から20mないし50mの範囲、もしくは数百mに及ぶ。従って、LiDAR計測により、位置と光学強度の情報を含む点の集合となる点群データが生じ、当該点群データが取得される。実施形態のLiDAR計測装置1の場合、1秒間の計測でおよそ100万の検出点、すなわちサンプリング周期ごとに約10万点の検出点が含まれる。 The laser light irradiation range extends to the surrounding area, including the front of the vehicle 2 equipped with the LiDAR measurement device 1, and although the distance varies depending on the product, it is typically within a range of 20 to 50 meters from the vehicle, or even several hundred meters. Therefore, LiDAR measurement generates point cloud data, which is a collection of points containing information on position and optical intensity, and this point cloud data is acquired. In the case of the LiDAR measurement device 1 of this embodiment, approximately 1 million detection points are detected in one second of measurement, meaning that approximately 100,000 detection points are included per sampling period.
抽出部120は、点群データのそれぞれの検出点の位置及び光学強度を抽出する。前述のとおり、点群データは計測1秒間あたり約100万個の検出点、サンプリング周期ごとに10万点程度の検出点を含む。そこで、当該検出点のそれぞれについて、個別に検出点の3次元座標における位置と、光学強度(反射強度)が抽出される。そして、抽出は点群の全てに対して実行される。 The extraction unit 120 extracts the position and optical intensity of each detection point in the point cloud data. As mentioned above, point cloud data contains approximately 1 million detection points per second of measurement, and approximately 100,000 detection points per sampling period. Therefore, for each detection point, the position in three-dimensional coordinates and optical intensity (reflection intensity) of the detection point are extracted individually. Extraction is then performed for the entire point cloud.
抽出部120には編集部121が備えられ、編集部121は点群データのそれぞれの検出点を同一時間毎に編集する。編集部121は編集処理として点群データの検出点のそれぞれを同一の時間毎に、時系列に並べる処理を実行する。ここでいう同一時間とは、計測において記録されるサンプリング時刻が同一であることを意味する。点群データに含まれる各検出点は、LiDAR計測による位置及び光学強度を有する。そこで、各検出点について、時系列に並べることにより、特に後述する動画として、検出点の時間変化が把握されやすくなる。 The extraction unit 120 is equipped with an editing unit 121, which edits each detection point of the point cloud data for each identical time. As an editing process, the editing unit 121 executes a process of arranging each detection point of the point cloud data in chronological order for each identical time. "Same time" here means that the sampling time recorded in the measurement is the same. Each detection point included in the point cloud data has a position and optical intensity measured by LiDAR measurement. Therefore, by arranging each detection point in chronological order, it becomes easier to understand the changes in the detection points over time, especially as a video, as described below.
ここまでの処理は、図3のデータ取得(S1)、時系列処理(S2)、反射強度・座標抽出(S3)、全点群を処理(S4)に相当する。データ取得(S1)は取得部110の処理に対応し、時系列処理(S2)は編集部121の処理に対応し、反射強度・座標抽出(S3)は抽出部120の処理に対応する。全点群を処理(S4)は後述の全点群を処理(S6)と組となって機能し、その間にある輝度変換(S5)を点群データのそれぞれの検出点の全てに適用する繰り返し処理である。図3、図4、及び図5においてS1等の「S」の符号は処理を示し、D13等の「D」の符号は処理により生成された生成物(静止画、動画等)を示す。 The processing up to this point corresponds to data acquisition (S1), time series processing (S2), reflection intensity and coordinate extraction (S3), and processing all point clouds (S4) in Figure 3. Data acquisition (S1) corresponds to the processing of the acquisition unit 110, time series processing (S2) corresponds to the processing of the editing unit 121, and reflection intensity and coordinate extraction (S3) corresponds to the processing of the extraction unit 120. Processing all point clouds (S4) functions in conjunction with processing all point clouds (S6), described below, and is a repetitive process in which brightness conversion (S5) between them is applied to all of the detected points in the point cloud data. In Figures 3, 4, and 5, the "S" symbols such as S1 indicate processing, and the "D" symbols such as D13 indicate the products (still images, videos, etc.) generated by the processing.
生成部130は、点群データのそれぞれの検出点の光学強度を輝度に変換し、変換された輝度に基づいて2次元化したグレースケール画像を生成する。点群データの各検出点は、それぞれ位置及び光学強度(反射強度)を含む。そこで、各検出点の光学強度(反射強度)は輝度の数値に変換される。その上で輝度値の大小関係から2次元に情報量が圧縮される。点群データのそれぞれの検出点のうち、光学強度(反射強度)のみ採用されて位置の情報が除去されるため、個々の検出点は明暗の程度の情報にまで省略化される。結果、距離感が無くなり輝度値の高低のみが表現された輝度値の大小関係から2次元の平面的なグレースケール画像が生成される。 The generation unit 130 converts the optical intensity of each detection point in the point cloud data into brightness, and generates a two-dimensional grayscale image based on the converted brightness. Each detection point in the point cloud data includes a position and optical intensity (reflection intensity). The optical intensity (reflection intensity) of each detection point is then converted into a brightness value. The amount of information is then compressed to two dimensions based on the magnitude relationship of the brightness values. Of the detection points in the point cloud data, only the optical intensity (reflection intensity) is used and position information is removed, so each detection point is reduced to information representing the degree of brightness. As a result, a two-dimensional, flat grayscale image is generated from the magnitude relationship of the brightness values, with no sense of distance and only high and low brightness values being expressed.
生成部130の処理により、例えば、図1のLiDAR計測装置1を搭載した車両2の周囲の状況は平面的な画像に変換可能となる。また、実施形態のLiDAR解析装置10はブラックスポットの検出(ブラックスポットの生じやすい環境条件、物標の検出)を目的とし、平面的な画像から算出した画像統計量によりその検出を行うことから、点群データの各検出点の3次元座標による位置表現は不要であり、光学上必要とされるデータへの圧縮が可能となる。 Through processing by the generation unit 130, for example, the situation around the vehicle 2 equipped with the LiDAR measurement device 1 of Figure 1 can be converted into a planar image. Furthermore, the LiDAR analysis device 10 of the embodiment aims to detect black spots (environmental conditions that are prone to black spots, detection of targets), and performs this detection using image statistics calculated from planar images. This eliminates the need to represent the position of each detected point in the point cloud data using three-dimensional coordinates, making it possible to compress the data to the optically required level.
生成部130には編集部131が備えられ、編集部131は点群データのそれぞれの検出点を同一時間毎に編集する。編集部131は、輝度値に変換された検出点のそれぞれを同一の時間毎に、時系列に並べる処理を実行する。 The generation unit 130 is equipped with an editing unit 131, which edits each detection point in the point cloud data for each identical time. The editing unit 131 executes a process of arranging each detection point converted into a brightness value in chronological order for each identical time.
また生成部130には動画生成部132が備えられ、動画生成部132は2次元化したグレースケール画像を動画化して2次元グレースケール動画を生成する。実施形態のLiDAR解析装置10はブラックスポットの検出(ブラックスポットの生じやすい条件、場所の検出)を目的とする。このことから、2次元グレースケール動画として生成されることにより、LiDAR計測装置1を搭載した車両2が走行する際の周囲の状況は連続した画像となり、ブラックスポットの出現時の状況確認が容易となる。 The generation unit 130 also includes a video generation unit 132, which animates the two-dimensional grayscale image to generate a two-dimensional grayscale video. The LiDAR analysis device 10 of this embodiment aims to detect black spots (detect conditions and locations where black spots are likely to occur). For this reason, by generating a two-dimensional grayscale video, the surrounding situation when the vehicle 2 equipped with the LiDAR measurement device 1 is traveling becomes a continuous image, making it easier to confirm the situation when a black spot appears.
図6は2次元グレースケール動画の一場面を切り取って示す画像Zdである。通常、輝度値が高くなるほど濃く表示される。実施形態の2次元グレースケール動画では濃淡が反転され、輝度値の低い検出点が濃い表示としている。輝度値の大小関係のみによる2次元グレースケール動画(その画像Zd)であるため、画像全体に立体感が減少した像となる。 Figure 6 shows image Zd, a cut-out scene from a two-dimensional grayscale video. Normally, the higher the brightness value, the darker the image. In the two-dimensional grayscale video of this embodiment, the shades are reversed, and detected points with low brightness values are displayed darker. Because this is a two-dimensional grayscale video (image Zd) based solely on the relationship between brightness values, the overall image has a reduced sense of three-dimensionality.
より詳しくは、生成部130は、例えば、1/1000秒等の所定の時間毎となるサンプリング周期により実行する。点群データのそれぞれの検出点の反射強度は255諧調のグレースケール値に変換される。そこで、白を背景とした画像にするため、最大反射率がグレースケールの0に、最小反射率がグレースケールの255となるように、最大・最小値は反転させられて線形変換される。 More specifically, the generation unit 130 executes the sampling at a predetermined interval, such as every 1/1000 seconds. The reflection intensity of each detection point in the point cloud data is converted into a grayscale value with 255 gradations. To create an image with a white background, the maximum and minimum values are inverted and linearly converted so that the maximum reflectance is 0 on the grayscale and the minimum reflectance is 255 on the grayscale.
ここまでの処理は、図3の輝度変換(S5)、全点群を処理(S6)、点群再構成(S7)、視点移動(S8)、2次元グレースケール画像生成(S9)、2次元グレースケール画像(D10)、時系列処理(S11)、2次元グレースケール動画生成(S12)、2次元グレースケール動画(D13)に相当する。全点群を処理(S6)は前述の全点群を処理(S4)と組となって機能し、その間にある輝度変換(S5)をすべての点群中の各検出点に対して実行する繰り返し処理である。 The processing up to this point corresponds to the brightness conversion (S5), processing all point clouds (S6), point cloud reconstruction (S7), viewpoint movement (S8), 2D grayscale image generation (S9), 2D grayscale image (D10), time series processing (S11), 2D grayscale video generation (S12), and 2D grayscale video (D13) in Figure 3. Processing all point clouds (S6) works in conjunction with the aforementioned processing all point clouds (S4), and is a repetitive process in which brightness conversion (S5) is performed on each detected point in all point clouds.
図3の輝度変換(S5)ないし2次元グレースケール動画(D13)までの処理は、生成部130の処理に対応する。そのうち、時系列処理(S11)は編集部131の処理に対応し、2次元グレースケール動画生成(S12)は動画生成部132の処理に対応する。なお、2次元グレースケール画像(D10)と2次元グレースケール動画(D13)は、図3のフローチャート中に示される処理により生成される生成物(画像のデータ、動画のデータ)である。 The processes in Figure 3 from brightness conversion (S5) to 2D grayscale video (D13) correspond to the processing of the generation unit 130. Of these, the time series processing (S11) corresponds to the processing of the editing unit 131, and the 2D grayscale video generation (S12) corresponds to the processing of the video generation unit 132. The 2D grayscale image (D10) and 2D grayscale video (D13) are products (image data, video data) generated by the processing shown in the flowchart in Figure 3.
点群再構成(S7)は前出のサンプリング周期を単位として実行され、個々の検出点を点群処理ライブラリに合わせたデータ形式に再構成する処理である。すなわち、バイナリ形式の計測データに含まれる点群の3次元座標と反射強度が点群処理ライブラリの点群を表すクラスオブジェクトの3次元座標とRGB値としてそれぞれ定義される。 Point cloud reconstruction (S7) is performed in units of the aforementioned sampling period, and is a process that reconstructs each detected point into a data format that matches the point cloud processing library. In other words, the 3D coordinates and reflection intensity of the point cloud contained in the binary-format measurement data are defined as the 3D coordinates and RGB values of a class object that represents the point cloud in the point cloud processing library.
視点移動(S8)は、例えば、図1のLiDAR計測装置1を搭載した車両2において車両のフロントカメラの視点(視野)に点群の画面表示の範囲を調整する処理である。LiDAR解析装置10の実行するプログラムには、点群の可視化をはじめとしてPython(登録商標)等の3次元点群処理ライブラリのOpen3Dが用いられる。2次元グレースケール画像生成(S9)においても3次元点群は可視化されて画像を静止画に変換される。ただし、可視化時の基準の視点は俯瞰図の視点となっている。 Viewpoint movement (S8) is a process that adjusts the range of the on-screen display of the point cloud to the viewpoint (field of view) of the vehicle's front camera in a vehicle 2 equipped with the LiDAR measurement device 1 shown in Figure 1, for example. The program executed by the LiDAR analysis device 10 uses Open3D, a 3D point cloud processing library for Python (registered trademark), for point cloud visualization and other purposes. In 2D grayscale image generation (S9), the 3D point cloud is also visualized and the image is converted into a still image. However, the reference viewpoint during visualization is the viewpoint of a bird's-eye view.
ここで、車両の前面に取りつけられたフロントカメラの視点での可視化とするため、俯瞰図の視点から運転手の視点(視野)となるよう回転変換等が加えられて視点の移動の処理が実行される。加えて車載カメラの取り付け位置と同じになるよう点群の高さは調整される。 Here, to visualize the image from the viewpoint of the front camera attached to the front of the vehicle, a rotation transformation and other processing is performed to move the viewpoint from the bird's-eye view to the driver's viewpoint (field of view). In addition, the height of the point cloud is adjusted so that it is the same as the mounting position of the on-board camera.
2次元グレースケール画像生成(S9)は前述の生成部130の処理に対応し、2次元グレースケール画像生成(S9)は前述のサンプリング周期を単位として実行される。この場合、Open3Dライブラリの点群可視化用の関数等が使用され、フロントカメラの視点で点群が描画される。同時にスクリーンキャプチャが実行されて、2次元グレースケール画像は各種形式の静止画として保存される。例えば、保存される静止画のファイル名には、その各時刻を示す名前(20xx年yy月zz日aa時bb分ccの時、「20xxyyzzaabbcc」の名称)が充当される。なお、実際には1970年1月1日0時0分0秒からの経過秒数で表現したUNIX時間が用いられる。結果、ファイル名の順番が時系列の順番となる。 The 2D grayscale image generation (S9) corresponds to the processing of the generation unit 130 described above, and is executed in units of the sampling period described above. In this case, functions for point cloud visualization in the Open3D library are used, and the point cloud is drawn from the viewpoint of the front camera. At the same time, a screen capture is performed, and the 2D grayscale image is saved as a still image in one of various formats. For example, the file names of the saved still images are assigned names indicating the respective times (for example, "20xxyyzzaabbcc" for 20xx year, yy month, zz day, aa hour, bb minute, cc). Note that in practice, UNIX time, expressed as the number of seconds elapsed since 00:00:00 on January 1, 1970, is used. As a result, the order of the file names is chronological.
2次元グレースケール動画生成(D13)は前述の生成部130の動画生成部132の処理に対応し、2次元グレースケール画像生成(S9)により生成された2次元グレースケール画像(D10)を連結して動画にする処理である。具体的には、静止画である2次元グレースケール画像はファイル名の順番により整列され、ファイル名の順番により連結されて動画ファイル(2次元グレースケール動画(D13))として生成される。この場合、2次元グレースケール動画は固定フレームレートとして生成される。なお、可変サンプリングのデータを変換した2次元グレースケール画像(D10)から固定フレームの動画ファイル(2次元グレースケール動画(D13))を作成するにあたり、欠損値を直前のサンプリングデータで保管する0次補間をおこなっている。これにより、車載カメラのデータと同時再生した際の比較が可能となる。 2D grayscale video generation (D13) corresponds to the processing of video generation unit 132 of generation unit 130 described above, and is a process of linking 2D grayscale images (D10) generated by 2D grayscale image generation (S9) to create a video. Specifically, the 2D grayscale images, which are still images, are sorted in file name order and linked in file name order to generate a video file (2D grayscale video (D13)). In this case, the 2D grayscale video is generated at a fixed frame rate. Note that when creating a fixed-frame video file (2D grayscale video (D13)) from the 2D grayscale images (D10) converted from variably sampled data, zero-order interpolation is performed, storing missing values as the most recent sampled data. This makes it possible to compare the data when played back simultaneously with the in-vehicle camera data.
分割部140は、2次元化したグレースケール画像を所定領域に分割して複数の分割領域を生成する。特には、2次元グレースケール動画生成(S12)により、いったん2次元グレースケール動画(D13)として生成された後、この動画から静止画のフレームが生成され、静止画のフレームに対し複数の分割領域に分割が行われる。複数の分割領域の生成に際しては、LiDAR計測装置1を搭載した車両2が走行する正面方向を中心に、運転手の視点(視野)を基準に対象範囲が規定される。 The division unit 140 divides the two-dimensional grayscale image into specified regions to generate multiple divided regions. In particular, after a two-dimensional grayscale video (D13) is generated through two-dimensional grayscale video generation (S12), still image frames are generated from this video, and the still image frames are then divided into multiple divided regions. When generating the multiple divided regions, the target range is defined based on the driver's viewpoint (field of view), with the front direction in which the vehicle 2 equipped with the LiDAR measurement device 1 is traveling as its center.
判定部150は、複数の分割領域の個々の分割領域に含まれる輝度値に基づいてLiDARの計測の不良発生を判定する。判定部150は動画構成部151を備え、動画構成部151はLiDARの計測の不良発生時の輝度値を含む分割領域を所定時間の確認用動画として構成する。なお、判定部150は、他の態様として、所定領域に区分した区分領域各々に含まれる輝度値に基づいて、不良発生を判定する、として構成してもよい。 The determination unit 150 determines whether a defect has occurred in the LiDAR measurement based on the brightness values contained in each of the multiple divided areas. The determination unit 150 includes a video composition unit 151, which composes the divided areas containing the brightness values when a defect has occurred in the LiDAR measurement as a confirmation video of a predetermined length of time. Note that, as another aspect, the determination unit 150 may be configured to determine whether a defect has occurred based on the brightness values contained in each of the divided areas divided into predetermined regions.
ブラックスポットの判定では、時系列による判定ではなく特定時点での静的な判定を行いたい。そこで、2次元グレースケール動画(D13)を判定に必要となる静止画の場面ごとに切り出し、当該静止画において判定が実行される。なお、一旦2次元グレースケール動画(D13)を作成し、再度静止画にするという処理は冗長であるが、これは車載カメラの動画と同時再生して人間による最終確認を可能にすることを目的としているためである。 When detecting black spots, we want to make a static judgment at a specific point in time, rather than a chronological judgment. Therefore, the 2D grayscale video (D13) is cut out into still images for each scene required for the judgment, and the judgment is made on those still images. Note that the process of first creating a 2D grayscale video (D13) and then converting it back into still images is redundant, but this is because the purpose is to play it back simultaneously with the video from the in-car camera to enable final human confirmation.
分割部140における処理は、図4のフローチャートの全フレーム処理(S14)、フレーム切り出し(S15)、2次元グレースケール画像(D16)、探索領域グリッド分割(S17)、全グリッドを処理(S18)、輝度分布作成(S19)に相当する。そして、判定部150における処理は、図4のフローチャートのブラックスポット判定(S20)、全グリッドを処理(S21)、ブラックスポットの有無確認(S22)、ブラックスポット情報出力(S23)に相当し、ブラックスポット情報(D24)が生成される。 The processing in the division unit 140 corresponds to the steps in the flowchart of Figure 4: processing all frames (S14), extracting frames (S15), creating a two-dimensional grayscale image (D16), dividing the search area into grids (S17), processing all grids (S18), and creating a luminance distribution (S19). The processing in the determination unit 150 corresponds to the steps in the flowchart of Figure 4: determining black spots (S20), processing all grids (S21), checking for the presence or absence of black spots (S22), and outputting black spot information (S23), and generates black spot information (D24).
全フレーム処理(S14)は、後述の全フレーム処理(S27)と組になって機能し、その間にある処理群を2次元グレースケール動画(D13)の全フレームに対して適用する繰り返し処理の開始部である。フレーム切り出し(S15)は、前出の2次元グレースケール動画(D13)について、各フレームについて静止画のフレームとして構成する。そして、各フレームはプログラム上のイメージとして読み取られる。そこで、フレーム切り出し(S15)の処理を通じて2次元グレースケール画像(D16)が生成される。2次元グレースケール画像(D16)は静止画(フレーム)である。 All frame processing (S14) works in conjunction with all frame processing (S27) described below, and is the start of a repetitive process in which the intervening processes are applied to all frames of the 2D grayscale video (D13). Frame extraction (S15) creates still image frames for each frame of the 2D grayscale video (D13) described above. Each frame is then read as an image in the program. A 2D grayscale image (D16) is then generated through the frame extraction (S15) process. The 2D grayscale image (D16) is a still image (frame).
探索領域グリッド分割(S17)は、静止画(フレーム)となった2次元グレースケール画像(D16)を縦横の長方形の形状の複数のグリッドとして領域を分割する。この縦横のグリッドが複数の「分割領域」の集合である。実施形態のブラックスポットの探索は主に車両2の前方の路面部分を対象として、車両2の前方の路面部分が探索対象の分割領域として設定される。続く全グリッドを処理(S18)は、後述の全グリッドを処理(S21等)と組になって機能し、探索領域グリッド分割(S17)を2次元グレースケール画像(D16)の全部のグリッドに対して実行させる繰り返し処理の開始部である。 Search area grid division (S17) divides the still image (frame) of the two-dimensional grayscale image (D16) into multiple vertical and horizontal rectangular grids. These vertical and horizontal grids are a collection of multiple "divided areas." In this embodiment, the search for black spots primarily targets the road surface area ahead of the vehicle 2, and this road surface area ahead of the vehicle 2 is set as the divided area to be searched. The subsequent process all grids (S18) functions in conjunction with the process all grids (S21, etc.) described below, and is the start of a repetitive process in which the search area grid division (S17) is performed on all grids in the two-dimensional grayscale image (D16).
輝度分布作成(S19)は、前出のグリッド単位(すなわち複数の分割領域単位)で当該グリッド内の輝度分布を調べる処理を実行する。具体的な処理は、各グリッド内に存在する点群の個々の検出点の輝度のクラスを25諧調に設定し、各クラスの度数(出現頻度)を計数する。検出点の反射強度は255諧調のグレースケール値に変換されているため、例えば、0~9の諧調、10~19の諧調、…途中省略…、240~249の諧調、250~255の諧調等として、段階的に輝度の諧調が集約される。 The brightness distribution creation process (S19) involves examining the brightness distribution within each grid (i.e., each of multiple divided regions) mentioned above. Specifically, the brightness classes of the individual detection points in the point cloud within each grid are set to 25 levels, and the frequency (occurrence frequency) of each class is counted. Because the reflection intensity of the detection points is converted into grayscale values in 255 levels, the brightness levels are aggregated in stages, for example, as levels 0-9, levels 10-19, ... (intervals omitted), levels 240-249, levels 250-255, etc.
ブラックスポット判定(S20)は、実施形態においては、240~249の諧調、250~255の諧調等の高輝度の検出点の点群のグリッドに占める割合を計算する処理である。続く全グリッドを処理(S21)は、全グリッドを処理(S18)と組になって機能し、ブラックスポット判定(S20)を2次元グレースケール静止画(D14)の全部のグリッドに対して実行させる繰り返し処理の終了部である。 In this embodiment, black spot determination (S20) is a process that calculates the proportion of high-brightness detected points, such as those in tones 240 to 249 and tones 250 to 255, that occupy the grid of the point cloud. The subsequent process all grids (S21) works in conjunction with process all grids (S18) and marks the end of the repeated process in which black spot determination (S20) is performed for all grids in the two-dimensional grayscale still image (D14).
そこで、240~255の諧調等の高輝度の諧調検出点の点群のグリッドに占める全点群に対する割合が所定の閾値を超過している場合、当該グリッドにブラックスポットが存在していると判定される。これはブラックスポットの有無確認(S22)に相当する。この場合、複数のグリッドのうち、ブラックスポットの存在しているグリッドについて、左方から縦PP行目、上方から横QQ列目等のグリッドにおける固有の位置(グリッドID)が特定される。なお、いずれのグリッドにおいてもブラックスポットが存在しないと判定される場合、処理は終了する。 Therefore, if the proportion of high-brightness tone detection points, such as those with tones between 240 and 255, in a grid relative to the total points exceeds a predetermined threshold, it is determined that a black spot exists in that grid. This corresponds to checking for the presence or absence of a black spot (S22). In this case, for the grid containing the black spot, a unique position (grid ID) in the grid, such as the PPth row from the left and the QQth column from the top, is identified. Note that if it is determined that no black spot exists in any grid, processing ends.
ブラックスポット判定(S20)、全グリッドを処理(S21)、ブラックスポットの有無確認(S22)の処理は、判定部150における分割領域に含まれる各検出点について所定の輝度値を超過する検出点と所定の輝度値を超過しない検出点との割合に基づいてLiDARの計測の不良発生を判定する処理に対応する。 The processes of determining black spots (S20), processing all grids (S21), and checking for the presence or absence of black spots (S22) correspond to the process of determining whether a LiDAR measurement has failed based on the ratio of detection points that exceed a predetermined brightness value to detection points that do not exceed the predetermined brightness value for each detection point included in the divided area in the determination unit 150.
ブラックスポット情報出力(S23)は、前出の2次元グレースケール動画(D13)の各フレームに対し、ブラックスポット判定(S20)に基づいてブラックスポットが発生しているグリッドにおける固有の位置(グリッドID)と発生時刻をテキストファイル等として出力する処理である。こうして、ブラックスポットが発生しているグリッドにおける固有の位置(グリッドID)とブラックスポット発生時刻を集約したデータとしてブラックスポット情報(D24)が生成される。 Black spot information output (S23) is a process that outputs, as a text file or the like, the unique position (grid ID) in the grid where the black spot occurred and the time of occurrence for each frame of the aforementioned two-dimensional grayscale video (D13) based on the black spot determination (S20). In this way, black spot information (D24) is generated as data that aggregates the unique position (grid ID) in the grid where the black spot occurred and the time of black spot occurrence.
その後、図5の切り出し動画生成(S25)は、ブラックスポットの発生時刻を中心としてその前後の時間分(例えば前後15秒間)を切り出し保存する処理である。結果、ブラックスポットの発生の前と後の経過を示す切り出し動画(D26)が生成される。続く全フレームを処理(S27)は、前述の全フレームを処理(S14)と組になって機能し、切り出し動画生成(S25)を2次元グレースケール動画(D16)の全部のフレームに対して実行させる繰り返し処理の終了部である。 Then, the cut-out video generation (S25) in Figure 5 is a process that cuts out and saves the time period (e.g., 15 seconds before and after) around the time the black spot occurred. As a result, a cut-out video (D26) is generated that shows the progression before and after the black spot occurred. The subsequent process of all frames (S27) works in conjunction with the process of all frames (S14) described above, and marks the end of the repeated process of performing the cut-out video generation (S25) on all frames of the 2D grayscale video (D16).
一連の経緯から切り出し動画生成(S25)を経て生成される切り出し動画(D26)は、LiDARの計測の不良発生時の輝度値を含む分割領域についての所定時間の確認用動画となる。よって、動画構成部151の処理は、一連の切り出し動画生成(S25)までの処理に対応する。 The extracted video (D26) generated from the series of events through the generation of the extracted video (S25) is a confirmation video of a predetermined time for the divided area that includes the luminance value when the LiDAR measurement failure occurred. Therefore, the processing of the video composition unit 151 corresponds to the processing up to the series of steps for generating the extracted video (S25).
ここで、図7の画像例は、LiDAR計測装置を搭載した車両における運転者の視点(視野)により撮影した動画のある時点を切り出した静止画Z(フレーム)である。道路(路面上)を自車両が走行し、前方に他の走行車両が確認される。図8の画像例は、図7の画像例の静止画Z(フレーム)に対して、2次元グレースケール動画の一場面を切り取って示す画像Zdにグリッド(分割領域)を付した表示例である。図中に示される破線の最大の大きさの長方形がグリッドG(分割領域)である。当該グリッドG(分割領域)内に含まれる破線の領域は探索対象の領域f1である。グリッドG(分割領域)に存在する細実線を含む領域f2はブラックスポットが存在しない領域である。そして、太実線の領域f3はブラックスポットが存在する領域である。図6と図8では、輝度値の高低の明暗は反転されており、輝度値が高いほど薄い表示である。 The example image in Figure 7 is a still image Z (frame) captured at a certain point in time from a video captured from the driver's viewpoint (field of view) in a vehicle equipped with a LiDAR measurement device. The vehicle is traveling on a road (on the road surface), and another vehicle is observed traveling ahead. The example image in Figure 8 is a display example in which a grid (divided region) is added to image Zd, which shows a scene from a 2D grayscale video captured from still image Z (frame) in the example image in Figure 7. The largest dashed rectangle shown in the figure is grid G (divided region). The dashed region contained within grid G (divided region) is the search target region f1. Region f2, which includes a thin solid line in grid G (divided region), is a region where no black spots exist. Region f3, which is represented by a thick solid line, is a region where black spots exist. In Figures 6 and 8, the brightness values are reversed, with higher brightness values being displayed lighter.
そして、図7の実際の走行状況に図8のブラックスポットの存在の有無が重ね合わせられて解析可能となる。切り出し動画(D26)の説明のとおり、図8のグリッドGを含む表示は、一例として、ブラックスポット発生の15秒前から15秒後までの30秒間の動画として構成される。例えば、図7、図8を踏まえると、自車両の前方を走行する車両の後部ガラス窓による光の反射が多い領域、右前方を走っている黒い塗装の車のような低反射素材の部位にブラックスポットが発生する傾向にある。このように、実施形態のLiDAR解析装置は、LiDAR計測時の周囲環境等のブラックスポット発生の要因分析の解析に役立てられる。 The presence or absence of black spots in Figure 8 can then be superimposed on the actual driving conditions in Figure 7, enabling analysis. As explained in the extracted video (D26), the display including the grid G in Figure 8 is configured as a 30-second video, from 15 seconds before to 15 seconds after the occurrence of the black spot, as an example. For example, based on Figures 7 and 8, black spots tend to occur in areas where there is a lot of light reflection from the rear window of a vehicle traveling in front of the vehicle, or in areas of low-reflectivity material, such as a black-painted car traveling in front to the right. In this way, the LiDAR analysis device of this embodiment can be used to analyze the factors that cause black spots, such as the surrounding environment during LiDAR measurement.
実施形態のLiDAR解析装置及びその方法の場合、LiDAR計測装置から取得される光学強度(反射強度)を輝度値とし、輝度値を閾値による段階別の判定としている。そのため、計測状況に応じた輝度値を機械学習させて良否判定する煩雑さが解消される。結果的にLiDAR解析の処理時間の軽減、圧縮が可能となる。 In the LiDAR analysis device and method of the embodiment, the optical intensity (reflection intensity) obtained from the LiDAR measurement device is used as a brightness value, and the brightness value is judged in stages using a threshold value. This eliminates the cumbersome task of machine-learning brightness values according to the measurement situation to determine pass/fail. As a result, it is possible to reduce and compress the processing time for LiDAR analysis.
続いて、実施形態のLiDAR解析方法をLiDAR解析プログラムとともに説明する。実施形態のLiDAR解析方法は、LiDAR解析プログラムに基づいて、LiDAR解析装置10内のCPU、GPU等の演算素子により実行される。LiDAR解析方法は、LiDAR解析装置10の演算素子に対して、取得機能、抽出機能、生成機能、分割機能、判定機能を実行させ、さらに、編集機能、動画生成機能、動画構成機能を実行させる。各機能は前述の説明と重複するため、詳細は省略する。 Next, the LiDAR analysis method of the embodiment will be described together with the LiDAR analysis program. The LiDAR analysis method of the embodiment is executed by a computing element such as a CPU or GPU within the LiDAR analysis device 10 based on the LiDAR analysis program. The LiDAR analysis method causes the computing element of the LiDAR analysis device 10 to perform an acquisition function, an extraction function, a generation function, a division function, and a determination function, as well as an editing function, a video generation function, and a video composition function. Each function overlaps with the above description, so details will be omitted.
図9、図10、図11、及び図12のフローチャートはLiDAR解析装置10におけるLiDAR解析方法の全体の流れであり、図9では取得ステップ(S110)、抽出ステップ(S120)、生成ステップ(S130)、分割ステップ(S140)、判定ステップ(S150)、出力ステップ(S160)が実行され、図10では編集ステップ(S121)が実行され、図11では編集ステップ(S131)、動画生成ステップ(S132)、図12では動画構成ステップ(S151)が実行される。 The flowcharts in Figures 9, 10, 11, and 12 show the overall flow of the LiDAR analysis method in the LiDAR analysis device 10. In Figure 9, the acquisition step (S110), extraction step (S120), generation step (S130), division step (S140), determination step (S150), and output step (S160) are executed. In Figure 10, the editing step (S121) is executed. In Figure 11, the editing step (S131) and video generation step (S132) are executed. In Figure 12, the video composition step (S151) is executed.
取得機能は、検知対象についてLiDARの計測により、位置と光学強度を含む複数の検出点からなる点群データを取得する(S110;取得ステップ)。抽出機能は、点群データのそれぞれの検出点の位置及び光学強度を抽出する(S120;抽出ステップ)。生成機能は、点群データのそれぞれの検出点の光学強度を輝度に変換し、変換された輝度に基づいて2次元化したグレースケール画像を生成する(S130;生成ステップ)。分割機能は、2次元化したグレースケール画像を所定領域に分割して複数の分割領域を生成する(S140;分割ステップ)。さらに、分割機能は、2次元グレースケール動画を静止画のフレームとして生成し、静止画のフレームを前記複数の分割領域に分割する。判定機能は、複数の分割領域の個々の分割領域に含まれる輝度値に基づいてLiDARの計測の不良発生を判定する(S150;判定ステップ)。さらに、判定機能は、分割領域に含まれる各検出点について所定の輝度値を超過する検出点と所定の輝度値を超過しない検出点との割合に基づいてLiDARの計測の不良発生を判定する。出力機能は、必要情報を出力する処理を実行する(S160;出力ステップ)。 The acquisition function acquires point cloud data consisting of multiple detection points, each including their position and optical intensity, by LiDAR measurement of the detection target (S110; acquisition step). The extraction function extracts the position and optical intensity of each detection point in the point cloud data (S120; extraction step). The generation function converts the optical intensity of each detection point in the point cloud data to brightness and generates a two-dimensional grayscale image based on the converted brightness (S130; generation step). The division function divides the two-dimensional grayscale image into predetermined regions to generate multiple divided regions (S140; division step). Furthermore, the division function generates the two-dimensional grayscale video as still image frames and divides the still image frames into the multiple divided regions. The judgment function judges whether the LiDAR measurement has failed based on the brightness values contained in each of the multiple divided regions (S150; judgment step). Furthermore, the judgment function judges whether the LiDAR measurement has failed based on the ratio of detection points exceeding a predetermined brightness value to detection points not exceeding a predetermined brightness value for each detection point contained in the divided region. The output function executes a process to output the necessary information (S160; output step).
また、編集機能は、抽出機能とともに点群データのそれぞれの検出点を同一時間毎に編集する(S121;編集ステップ)。加えて、編集機能は、生成機能とともに点群データのそれぞれの検出点を同一時間毎に編集する(S131;編集ステップ)。動画生成機能は、2次元化したグレースケール画像を動画化して2次元グレースケール動画を生成する(S132;動画生成ステップ)。動画構成機能は、LiDARの計測の不良発生時の輝度値を含む分割領域を所定時間の確認用動画として構成する(S151;動画構成ステップ)。 The editing function, together with the extraction function, edits each detection point of the point cloud data at the same time (S121; editing step). Additionally, the editing function, together with the generation function, edits each detection point of the point cloud data at the same time (S131; editing step). The video generation function animates the two-dimensional grayscale image to generate a two-dimensional grayscale video (S132; video generation step). The video composition function composes a divided area containing the luminance value when a LiDAR measurement error occurs as a confirmation video for a predetermined time (S151; video composition step).
上述した本発明のコンピュータプログラムは、プロセッサが読み取り可能な記録媒体に記録されていてよく、記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。 The computer program of the present invention described above may be recorded on a processor-readable recording medium, and the recording medium may be a "non-transitory tangible medium" such as a disk, card, semiconductor memory, or programmable logic circuit.
なお、上記コンピュータプログラムは、例えば、ROS(Robot OS)とOpen3D等のデータ処理ライブラリをサポートするプログラミング言語、例えば、C++、Python等を用いて実装できる。 The above computer program can be implemented using a programming language that supports data processing libraries such as ROS (Robot OS) and Open3D, such as C++ or Python.
1 LiDAR計測装置
2,5 車両
3 レーザ光
10 LiDAR解析装置
11 照射部
12 センサ
13 通信部
14 記憶部
15 制御部
110 取得部
120 抽出部
121 編集部
130 生成部
131 編集部
132 動画生成部
140 分割部
150 判定部
151 動画構成部
REFERENCE SIGNS LIST 1 LiDAR measurement device 2, 5 Vehicle 3 Laser light 10 LiDAR analysis device 11 Irradiation unit 12 Sensor 13 Communication unit 14 Storage unit 15 Control unit 110 Acquisition unit 120 Extraction unit 121 Editing unit 130 Generation unit 131 Editing unit 132 Video generation unit 140 Division unit 150 Determination unit 151 Video composition unit
Claims (7)
前記点群データのそれぞれの検出点の位置及び光学強度を抽出する抽出部と、
前記点群データのそれぞれの検出点の光学強度を輝度に変換し、変換された輝度に基づいて2次元化したグレースケール画像を生成する生成部と、
前記2次元化したグレースケール画像を所定領域に分割して複数の分割領域を生成する分割部と、
前記複数の分割領域の個々の分割領域に含まれる各検出点について所定の輝度値を超過する検出点と所定の輝度値を超過しない検出点との割合に基づいて前記LiDARの計測の不良発生を判定する判定部と、を備える
ことを特徴とするLiDAR解析装置。 an acquisition unit that acquires point cloud data consisting of a plurality of detection points including positions and optical intensities by LiDAR measurement of the detection target;
an extraction unit that extracts the position and optical intensity of each detection point of the point cloud data;
a generating unit that converts the optical intensity of each detection point of the point cloud data into luminance and generates a two-dimensional grayscale image based on the converted luminance;
a dividing unit that divides the two-dimensional grayscale image into predetermined regions to generate a plurality of divided regions;
A LiDAR analysis device comprising: a determination unit that determines whether a measurement error has occurred in the LiDAR based on the ratio of detection points that exceed a predetermined brightness value to detection points that do not exceed the predetermined brightness value for each detection point included in each of the plurality of divided areas .
検知対象についてLiDARの計測により、位置と光学強度を含む複数の検出点からなる点群データを取得する取得ステップと、
前記点群データのそれぞれの検出点の位置及び光学強度を抽出する抽出ステップと、
前記点群データのそれぞれの検出点の光学強度を輝度に変換し、変換された輝度に基づいて2次元化したグレースケール画像を生成する生成ステップと、
前記2次元化したグレースケール画像を所定領域に分割して複数の分割領域を生成する分割ステップと、
前記複数の分割領域の個々の分割領域に含まれる各検出点について所定の輝度値を超過する検出点と所定の輝度値を超過しない検出点との割合に基づいて前記LiDARの計測の不良発生を判定する判定ステップと、を実行する
ことを特徴とするLiDAR解析方法。 The computer
An acquisition step of acquiring point cloud data consisting of a plurality of detection points including positions and optical intensities by LiDAR measurement of the detection target;
an extraction step of extracting the position and optical intensity of each detection point of the point cloud data;
a generating step of converting the optical intensity of each detection point of the point cloud data into brightness and generating a two-dimensional grayscale image based on the converted brightness;
a dividing step of dividing the two-dimensional grayscale image into predetermined regions to generate a plurality of divided regions;
a determination step of determining whether a defect has occurred in the LiDAR measurement based on the ratio of detection points that exceed a predetermined brightness value to detection points that do not exceed the predetermined brightness value for each detection point included in each of the plurality of divided areas.
検知対象についてLiDARの計測により、位置と光学強度を含む複数の検出点からなる点群データを取得する取得機能と、
前記点群データのそれぞれの検出点の位置及び光学強度を抽出する抽出機能と、
前記点群データのそれぞれの検出点の光学強度を輝度に変換し、変換された輝度に基づいて2次元化したグレースケール画像を生成する生成機能と、
前記2次元化したグレースケール画像を所定領域に分割して複数の分割領域を生成する分割機能と、
前記複数の分割領域の個々の分割領域に含まれる各検出点について所定の輝度値を超過する検出点と所定の輝度値を超過しない検出点との割合に基づいて前記LiDARの計測の不良発生を判定する判定機能と、を実現させる
ことを特徴とするLiDAR解析プログラム。
On the computer,
An acquisition function that acquires point cloud data consisting of multiple detection points including positions and optical intensities by LiDAR measurement of the detection target;
an extraction function for extracting the position and optical intensity of each detection point of the point cloud data;
a generation function of converting the optical intensity of each detection point of the point cloud data into brightness and generating a two-dimensional grayscale image based on the converted brightness;
a division function for dividing the two-dimensional grayscale image into predetermined regions to generate a plurality of divided regions;
A LiDAR analysis program characterized by realizing a judgment function that judges whether a defect in the LiDAR measurement has occurred based on the ratio of detection points that exceed a predetermined brightness value to detection points that do not exceed the predetermined brightness value for each detection point included in each of the plurality of divided areas .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023040750A JP7793567B2 (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | LiDAR analysis device, LiDAR analysis method, and LiDAR analysis program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023040750A JP7793567B2 (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | LiDAR analysis device, LiDAR analysis method, and LiDAR analysis program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024130835A JP2024130835A (en) | 2024-09-30 |
| JP7793567B2 true JP7793567B2 (en) | 2026-01-05 |
Family
ID=92901195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023040750A Active JP7793567B2 (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | LiDAR analysis device, LiDAR analysis method, and LiDAR analysis program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7793567B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN121276533B (en) * | 2025-12-09 | 2026-02-24 | 深圳市弧克创新科技有限公司 | A lidar scanning range sensor suitable for complex working conditions |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007121158A (en) | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Secom Co Ltd | Intrusion detection device |
| JP2021063800A (en) | 2019-10-16 | 2021-04-22 | 株式会社デンソー | In-vehicle abnormality detector |
| CN113640823A (en) | 2021-07-15 | 2021-11-12 | 北京三快在线科技有限公司 | Method and device for mapping based on laser reflectivity base map |
-
2023
- 2023-03-15 JP JP2023040750A patent/JP7793567B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007121158A (en) | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Secom Co Ltd | Intrusion detection device |
| JP2021063800A (en) | 2019-10-16 | 2021-04-22 | 株式会社デンソー | In-vehicle abnormality detector |
| CN113640823A (en) | 2021-07-15 | 2021-11-12 | 北京三快在线科技有限公司 | Method and device for mapping based on laser reflectivity base map |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 二宮舜,外2名,"LiDARの計測欠落の補完",第34回ファジィシステムシンポジウム講演論文集 [online],日本知能情報ファジィ学会,2019年01月09日,Pages 320-325,< https://doi.org/10.14864/fss.34.0_320 >,Session ID MH3-1 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024130835A (en) | 2024-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112800860B (en) | High-speed object scattering detection method and system with coordination of event camera and visual camera | |
| CN101933065B (en) | Vehicle surrounding monitoring device, vehicle and vehicle surrounding monitoring method | |
| JP7380019B2 (en) | Data generation system, learning device, data generation device, data generation method, and data generation program | |
| US10839211B2 (en) | Systems, methods and computer program products for multi-resolution multi-spectral deep learning based change detection for satellite images | |
| Hirschmugl et al. | Single tree detection in very high resolution remote sensing data | |
| JP2022506905A (en) | Systems and methods for assessing perceptual systems | |
| CN111626170B (en) | Image recognition method for railway side slope falling stone intrusion detection | |
| EP2851841A2 (en) | System and method of alerting a driver that visual perception of pedestrian may be difficult | |
| US20170330315A1 (en) | Information processing apparatus, method for processing information, discriminator generating apparatus, method for generating discriminator, and program | |
| CN104657735A (en) | Lane line detection method and system, as well as lane departure early warning method and system | |
| den Bieman et al. | Deep learning video analysis as measurement technique in physical models | |
| CN111832492A (en) | Method and device for distinguishing static traffic abnormality, computer equipment and storage medium | |
| CN108399403A (en) | A kind of vehicle distance detecting method calculated based on car plate size | |
| JP6364565B1 (en) | Analysis device, crack detection processing device, and analysis program | |
| JP2024052812A (en) | Information processing system, information processing method, and program | |
| KR102619326B1 (en) | Apparatus and Method for Detecting Vehicle using Image Pyramid | |
| JP2020160840A (en) | Road marking defect detection device, road marking defect detection method and road marking defect detection program | |
| JP7793567B2 (en) | LiDAR analysis device, LiDAR analysis method, and LiDAR analysis program | |
| WO2022241574A1 (en) | Texture mapping to polygonal models for industrial inspections | |
| JP2018124963A (en) | Image processing apparatus, image recognition apparatus, image processing program, and image recognition program | |
| CN120472242A (en) | Asphalt pavement crack detection method and system | |
| CN117011830B (en) | Image recognition method, device, computer equipment and storage medium | |
| WO2006115676A2 (en) | Video ghost detection by outline | |
| CN113505860B (en) | Screening method and device for blind area detection training set, server and storage medium | |
| CN114863108A (en) | Method, system, electronic device and computer readable storage medium for point cloud processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230322 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20241209 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250924 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20251007 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20251126 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251209 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251217 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7793567 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |