JP2018185785A - 差分検知装置、及び差分検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パラメータを設定する際にユーザが感じる煩わしさを低減する差分検知装置を提供する。【解決手段】差分検知装置１０は、局所空間における複数の点の位置を測定する測定部１１０と、測定部１１０による測定結果から、局所空間と対応付けて３次元状に配列した測定ボクセル群における各測定ボクセルについての属性情報を抽出する抽出部１２０と、地図で表される空間と対応付けて３次元状に配列された地図ボクセル群における各地図ボクセルについての属性情報を管理する地図管理部１３０と、ユーザにより設定される動作モードに応じて、パラメータに数値を設定するパラメータ設定部１５０と、パラメータに設定された数値を利用して、測定ボクセルについての属性情報とその測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルについての属性情報との差分の有無を検知する差分検知部１４０と、差分検知部１４０の検知結果を出力する出力部１６０とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、空間における差分を検知する差分検知装置、及び差分検知方法に関する。

従来、空間における差分を検知する差分検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１６４７４号公報

従来の差分検知装置を使用する場合には、その使用に先立って、差分検知装置が行う差分検知において利用されるパラメータを、差分検知装置が使用される環境に応じた適切な数値に設定する必要がある。そして、従来の差分検知装置を利用するユーザは、上記パラメータの設定を煩わしく感じることがある。

そこで、本開示は、差分検知装置において利用されるパラメータを設定する際にユーザが感じる煩わしさを、従来よりも低減し得る差分検知装置、及び差分検知方法を提供することを目的とする。

本開示における差分検知装置は、空間における差分を検知する差分検知装置であって、測定部と、抽出部と、地図管理部と、パラメータ設定部と、差分検知部と、出力部とを備える。測定部は、周囲の局所空間における複数の点の各々についての位置の測定を行う。抽出部は、測定部による測定結果から、局所空間と対応付けて３次元状に配列したボクセル群における各測定ボクセルについての属性情報の抽出を行う。地図管理部は、地図で表される空間と対応付けて３次元状に配列した地図ボクセル群における各地図ボクセルについての属性情報の管理を行う。パラメータ設定部は、ユーザにより設定される動作モードに応じて、パラメータに数値の設定を行う。差分検知部は、パラメータに設定された数値を利用して、測定ボクセルについての属性情報と測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルについての属性情報との差分の有無の検知を行う。出力部は、差分検知部の検知結果の出力を行う。

また、本開示における差分検知方法は、空間における差分を検知する差分検知方法であって、測定ステップと、抽出ステップと、読出しステップと、パラメータ設定ステップと、差分検知ステップと、出力ステップとを含む。測定ステップでは、周囲の局所空間における複数の点の各々についての位置を測定する。抽出ステップでは、測定ステップによる測定結果から、局所空間と対応付けて３次元状に配列した測定ボクセル群における各測定ボクセルについての属性情報を抽出する。読出しステップでは、地図で表される空間と対応付けて３次元状に配列した地図ボクセル群における各地図ボクセルについての属性情報を読み出す。パラメータ設定ステップでは、差分検知装置のユーザにより設定される差分検知装置の動作モードに応じて、パラメータに数値を設定する。差分検知ステップでは、パラメータに設定された数値を利用して、測定ボクセルについての属性情報とその測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルについての属性情報との差分の有無を検知する。出力ステップでは、差分検知ステップによる検知結果を出力する。

本開示における差分検知装置、及び差分検知方法によれば、ユーザは、動作モードを設定することで、差分検知において利用されるパラメータを設定することができ、パラメータを設定する際にユーザが感じる煩わしさを、従来よりも低減し得る。

図１は、実施の形態１に係る差分検知装置が利用されるシーンの一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る差分検知装置の機能構成を示すブロック図である。 図３は、測定ボクセルデータを抽出する過程を示す概念図である。 図４は、測定点データの一例を示す図である。 図５は、測定ボクセルデータの一例を示す図である。 図６は、属性情報の抽出処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、差分検知処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、差分検知処理における投票処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、ボクセルデータが、球形状、シート形状、線形状のいずれかに分類されている様子を示す概念図である。 図１０は、投票処理における重み付けの一例を示す図である。 図１１は、共分散行列の第３主成分が示す法線方向の近似度βｉの算出の一例を示す図である。 図１２Ａは、移動速度が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブルの一例のデータ構成図である。 図１２Ｂは、測定周期が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブルの一例のデータ構成図である。 図１２Ｃは、利用場所が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブルの一例のデータ構成図である。 図１２Ｄは、測距装置が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブルの一例のデータ構成図である。 図１３は、実施の形態１に係る差分検知装置の移動速度によって、物体１ａに対する測定の回数、及び投票の回数が変化することを示す概念図である。 図１４は、設定処理の一例を示すフローチャートである。 図１５は、実施の形態２に係る差分検知装置の機能構成を示すブロック図である。 図１６は、ボクセルサイズに応じてパラメータを設定するパラメータ設定テーブルの一例のデータ構成図である。 図１７は、検出される差分の原因として想定される物体を例示的に示す概念図である。 図１８は、測定ボクセルデータと地図ボクセルデータとの対応関係を例示的に示す概念図である。

以下、実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（実施の形態１）
ここでは、自装置の周囲の空間における差分を検知する差分検知装置１０について、図１−１４を参照しながら説明する。

［１−１．構成］
図１は、差分検知装置１０が利用されるシーンの一例を模式的に示す斜視図である。

図１に示されるように、差分検知装置１０は、一例として、移動体２０（例えば、移動ロボット）に搭載され、自装置の周囲の空間における差分を検知する。差分検知装置１０は、移動体２０の移動に伴って、物体１ａ及び物体１ｂが存在するような空間を移動する。

差分検知装置１０は、メモリ、プロセッサ、通信インターフェース等を備えるコンピュータを含む。そして、差分検知装置１０は、メモリに記憶されるプログラムをプロセッサが実行することで、各種機能を実現する。

図２は、差分検知装置１０の機能構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、差分検知装置１０は、測定部１１０と、抽出部１２０と、地図管理部１３０と、差分検知部１４０と、パラメータ設定部１５０と、出力部１６０とを含んで構成される。

［１−１−１．測定部１１０］
測定部１１０は、周囲の局所空間における複数の点（つまり測定点）各々についての位置を測定し、測定により測定結果である測定点データを取得する。

測定部１１０は、例えば、測距装置を備え、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサが、測距装置を制御することで実現される。

ここでは、一例として、測定部１１０は、測距装置として、ステレオカメラとデプスセンサとを備えるとして説明する。

ステレオカメラとは、ターゲットを複数の異なる方向から同時に撮影することにより、そのターゲットまでの距離を画素単位で計測するカメラである。

デプスセンサとは、赤外線等のレーザ光をターゲットに照射して、反射光を受光するまでの時間（TOF: Time Of Flight）を測定することにより、ターゲットまでの距離を画素単位で計測するセンサである。

例えば、測定部１１０は、差分検知装置１０の動作モードに応じて、ステレオカメラとデプスセンサとのいずれか一方を、測距装置として利用するとしてもよい。

また、例えば、測定部１１０は、ある一定周期毎に、上記測定を行うとしてもよい。

［１−１−２．抽出部１２０］
抽出部１２０は、測定部１１０による測定結果（観測点データ）から、測定部１１０の周囲の局所空間と対応付けて３次元状に配列したボクセル群における各ボクセルについての属性情報を抽出する。

抽出部１２０は、一例として、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサによって実現される。

局所空間を測定した測定点データは、測定部１１０で定めた３次元座標系における座標で表される位置を含む。抽出部１２０は、測定点群に係る測定点データから、その３次元座標系に沿って局所空間を直方体のボクセルに分割したボクセル群の各ボクセルについてのデータ（ボクセルデータ）を抽出することになる。ボクセルデータは、その３次元座標系における位置情報を含む。抽出部１２０により、測定点データから抽出されたボクセルデータを測定ボクセルデータと称し、測定ボクセルデータを有することとなるボクセルを、測定ボクセルと称する。

抽出部１２０による測定ボクセルについての測定ボクセルデータの抽出（抽出処理）では、測定ボクセル内に含まれる複数の測定点についての測定点データ群から、情報量の面で圧縮するように、測定ボクセルについての測定ボクセルデータが算定される。この情報量の圧縮は、３次元空間では２次元平面以上に情報量が増加するので測定点同士をそのまま比較するのでは計算量が増加してリアルタイムの位置推定が困難となるという問題に、対応する手段となる。

抽出部１２０による測定ボクセルデータの抽出は、例えば、各測定ボクセルについて、その測定ボクセルの位置情報を、測定部１１０により測定された測定ボクセル内の各点についての位置の平均値を示すように定めることにより、行われる。すなわち、抽出部１２０は、測定ボクセル内に含まれる各測定点についての測定点データにおける位置（３次元座標ｘ、ｙ、ｚで表される位置）を平均化して、その測定ボクセルについての測定ボクセルデータにおける位置情報を算定する。

また、抽出部１２０による測定ボクセルデータの抽出は、例えば、各測定ボクセルについて、そのボクセル内点群の３×３の共分散行列を算出することにより、行われる。すなわち、抽出部１２０は、測定ボクセル内に含まれる各測定点についての測定点データにおける位置（３次元座標ｘ、ｙ、ｚで表される位置）から、３次元の共分散を算出して、その測定ボクセルについての属性情報である共分散行列を算定する。

図３は、空間における測定点の測定点データに基づいて測定ボクセルについての測定ボクセルデータを抽出する過程を示す概念図である。図３では、各測定点データ（測定点データ２０１ａ等）をその測定点の位置と対応付けた配置で表しており、また、測定ボクセルが有する測定ボクセルデータ（測定ボクセルデータ２０３ａ等）をその測定ボクセルデータにおける位置情報が示す位置と対応付けた配置で表している。測定部１１０により、移動体２０の周囲の空間の一部である局所空間における測定がなされて、物体１ａ及び物体１ｂを含む複数の測定点について測定点データ２０１ａ、２０１ｂ等が得られる。

抽出部１２０は、測定された範囲である局所空間を、測定ボクセル２０２ａ、２０２ｂ等といったボクセル（例えば各辺が数メートルの立方体等）に分割する（つまり、ボクセル群における各ボクセルの３次元配列と対応付ける）。測定ボクセル２０２ａは、測定ボクセルデータ２０３ａを有し、測定ボクセル２０２ｂは、測定ボクセルデータ２０３ｂを有する。測定ボクセル２０２ａ内に含まれる測定点に対応する測定点データ２０１ａ、２０１ｂ等は、測定ボクセル２０２ａについての測定ボクセルデータ２０３ａに反映される。

測定点データは、図４に例示するように、位置を３次元座標ｘ、ｙ、ｚで表し、その位置にある色をＲＧＢ値で表したものである。なお、図４は、一行毎に一測定点についての測定点データを示している。

図５は、測定ボクセルデータの一例を示す図であり、一行毎に一測定ボクセルについての測定ボクセルデータを示している。図５に示すような測定ボクセルデータは、メモリ等の記憶媒体に一時的に保持される。図５に示すように、測定ボクセルデータは、局所空間に対応付けた測定ボクセル群における測定ボクセルの３次元配列における該当の測定ボクセルの配置を示すインデックス（ｉｎｄｅｘ）と、その測定ボクセル内の各測定点データの位置の平均値を示す位置情報と、その測定ボクセルの属性情報である共分散行列とを含む。例えば、図３の測定ボクセルデータ２０３ａにおける位置情報は、測定ボクセル２０２ａに含まれる各測定点に対応する測定点データ（測定点データ２０１ａ、２０１ｂ等）の位置の平均値を示し、測定ボクセルデータ２０３ａにおける属性情報は、測定ボクセル２０２ａに含まれる測定点群の３×３の共分散行列を示す。

［１−１−３．地図管理部１３０］
地図管理部１３０は、地図（つまり空間を表す３次元座標系を定めた地図）で表される空間と対応付けて、３次元状に配列したボクセル群における各ボクセルについてのボクセルデータ、つまり、位置情報及び属性情報（具体的には共分散行列）を、管理する機能を有する。地図管理部１３０は、一例として、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサによって実現される。

地図管理部１３０は、例えば、互いにボクセルのサイズが異なる複数のボクセル群についてのボクセルデータを管理する機能を有するとしてもよい。

地図管理部１３０が管理するボクセルデータを地図ボクセルデータと称し、地図ボクセルデータを有することとなるボクセルを地図ボクセルと称する。また、測定ボクセル及び地図ボクセルを総称してボクセルと称し、測定ボクセルデータ及び地図ボクセルデータを総称してボクセルデータと称する場合がある。地図管理部１３０は、空間を分割してなる地図ボクセル群における各地図ボクセルについての地図ボクセルデータ（位置情報及び属性情報）を含む地図情報を管理している。

地図管理部１３０による地図情報の管理は、地図情報を利用可能な状態にすることであり、具体的には、メモリ等の記憶媒体により地図情報を保持する、或いは、外部装置等から地図情報を取得することである。地図情報は、例えば、予め定めた３次元座標系に従って、空間を測定することで予め生成された情報である。地図情報は、例えば、空間における各測定点の位置を測定してその測定結果に基づいて、各地図ボクセルについての地図ボクセルデータ（位置情報及び属性情報）を抽出することで生成される。この測定結果に基づく地図ボクセルデータの抽出は、例えば、抽出部１２０が測定点データから測定ボクセルについての測定ボクセルデータを抽出する方法と同様の方法により行われてもよい。

本実施の形態では、地図ボクセルデータのデータ構成は、図５に示す測定ボクセルデータと同様であるものとする。即ち、地図ボクセルデータは、地図ボクセルの配置を示すインデックス（ｉｎｄｅｘ）とその地図ボクセルに対応する、空間の一部における各点（つまり各場所）の位置の測定結果の平均値を示す位置情報と、その地図ボクセルに対応する、空間の一部における各点（つまり各場所）についての共分散行列を示す属性情報とを含むものとする。

［１−１−４．差分検知部１４０］
差分検知部１４０は、後述するパラメータ設定部１５０によって設定されたパラメータを利用して、各測定ボクセルについての属性情報と、各測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルについての属性情報との差分の有無を検知する。

差分検知部１４０は、一例として、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサによって実現される。

差分検知部１４０は、例えば、上記差分の有無の検知において、有意な属性情報を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが、有意な属性情報を有していない場合に、差分ありとして検知するとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、比較的少ない処理量で、差分の有無を検知することができるようになる。

また、差分検知部１４０は、例えば、上記差分の有無の検知において、対象とする測定ボクセルに対応する位置の近傍に位置する地図ボクセルも、有意な属性情報を有していない場合に限って、上記差分ありとする検知を行うとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、より精度良く、差分の有無を検知することができるようになる。

また、差分検知部１４０は、例えば、上記差分の有無の検知において、形状の種類を示す属性情報（共分散行列）を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが、形状の種類を示す属性情報（共分散行列）を有している場合において、その測定ボクセルの属性情報が示す形状の種類と、その地図ボクセルの属性情報が示す形状の種類とが互いに異なるときに、差分ありとして検知するとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、より精度良く、差分の有無を検知することができるようになる。

また、差分検知部１４０は、例えば、上記差分の有無の検知において、平面又は線分の法線方向を示す属性情報（共分散行列）を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが、平面又は線分の法線方向を示す属性情報（共分散行列）を有する場合において、その測定ボクセルの属性情報が示す法線方向と、その地図ボクセルの属性情報が示す法線方向との近似度が所定値より小さいときに、差分ありとして検知するとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、より精度良く、差分の有無を検知することができるようになる。

また、例えば、測定部１１０が、周囲の局所空間における複数の点各々についての位置の測定をＮ（Ｎは２以上の整数）回行い、抽出部１２０が、測定部１１０による測定毎に、各測定ボクセルについての属性情報の抽出を行ってもよい。かかる場合、差分検知部１４０は、抽出部１２０が上記抽出を行う毎に、有意な属性情報を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが、有意な属性情報を有していない場合に、差分ありに肯定的な投票がなされるように、上記差分の有無に係る投票を行う。差分検知部１４０は、投票がＮ回繰り返されると、これらＮ回の投票の結果に基づいて、上記差分の有無の検知を行うとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、移動体２０に搭載されて移動しながら、差分の有無を検知することができるようになる。

また、差分検知部１４０は、例えば、上記投票において、対象とする測定ボクセルに対応する位置の近傍に位置する地図ボクセルも、有意な属性情報を有していない場合に限って、上記差分ありに肯定的な投票を行うとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、移動体２０に搭載されて移動しながら、より精度良く、差分の有無を検知することができるようになる。

また、例えば、測定部１１０が、周囲の局所空間における複数の点各々についての位置の測定をＮ（Ｎは２以上の整数）回行い、抽出部１２０が、測定部１１０による測定毎に、各測定ボクセルについての属性情報の抽出を行ってもよい。かかる場合、差分検知部１４０は、抽出部１２０が上記抽出を行う毎に、形状の種類を示す属性情報（共分散行列）を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが、形状の種類を示す属性情報（共分散行列）を有している場合に、その測定ボクセルの属性情報が示す形状の種類と、その地図ボクセルの属性情報が示す形状の種類とが互いに異なるときに、差分ありに肯定的な投票がなされるように、上記差分の有無に係る投票を行う。差分検知部１４０は、投票がＮ回繰り返されると、これらＮ回の投票の結果に基づいて、上記差分の有無の検知を行うとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、移動体２０に搭載されて移動しながら、より精度良く、差分の有無を検知することができるようになる。

また、例えば、測定部１１０が、周囲の局所空間における複数の点各々についての位置の測定をＮ（Ｎは２以上の整数）回行い、抽出部１２０が、測定部１１０による測定毎に、各測定ボクセルについての属性情報の抽出を行ってもよい。かかる場合、差分検知部１４０は、抽出部１２０が上記抽出を行う毎に、平面又は線分の法線方向を示す属性情報（共分散行列）を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが、平面又は線分の法線方向を示す属性情報（共分散行列）を有する場合に、その測定ボクセルの属性情報が示す法線方向と、その地図ボクセルの属性情報が示す法線方向との近似度が所定値より小さいときに、差分ありに肯定的な投票がなされるように、上記差分の有無に係る投票を行う。差分検知部１４０は、投票がＮ回繰り返されると、これらＮ回の投票の結果に基づいて、上記差分の有無の検知を行うとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、移動体２０に搭載されて移動しながら、より精度良く、差分の有無を検知することができるようになる。

［１−１−５．パラメータ設定部１５０］
パラメータ設定部１５０は、差分検知装置１０のユーザにより設定される差分検知装置１０の動作モードに応じて、１以上のパラメータに数値を設定する。

パラメータ設定部１５０は、例えば、ユーザによる差分検知装置１０の動作モードの設定を受け付けるための入力インターフェースを備え、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサが、入力インターフェースを制御することで実現される。

入力インターフェースの例としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、押しボタン式スイッチ等が考えられる。

パラメータ設定部１５０によって数値を設定されるパラメータは、例えば、差分検知部１４０が、投票の結果に基づいて差分の有無の検知を行う際に利用する投票閾値であってよい。

［１−１−６．出力部１６０］
出力部１６０は、差分検知部１４０の検知結果を出力する。

出力部１６０は、例えば、ユーザに表示結果を出力するための出力インターフェースを備え、メモリに記憶されるプログラムを実行するプロセッサが、出力インターフェースを制御することで実現される。

出力インターフェースの例としては、例えば、出力ポート、ディスプレイ、スピーカ等が考えられる。

また、出力部１６０は、外部に表示装置が存在する場合には、検知結果を示す画像をその表示装置に表示させるために出力を行うとしてもよい。これにより、差分検知装置１０は、ユーザに対して、検知結果を、画像を用いて通知することができるようになる。

上記構成の差分検知装置１０の行う動作について、以下図面を参照しながら説明する。

［１−２．動作］
［１−２−１．抽出部の動作］
抽出部１２０は、その特徴的な動作として、測定ボクセルデータを抽出する抽出処理を行う。

図６は、抽出部１２０による抽出処理の一例を示すフローチャートである。抽出処理について、図６に即して説明する。

抽出処理は、例えば、差分検知装置１０を利用するユーザより、差分検知装置１０に対して抽出処理を開始する旨の操作がなされることによって開始される。

抽出処理が開始されると、抽出部１２０は、測定ボクセルについてボクセルサイズを決定する（ステップＳ１１）。例えば、ボクセルサイズとして測定に係る３次元座標系（ｘｙｚ３次元座標系）におけるｘ、ｙ、ｚ方向の長さがそれぞれ定められる。これにより、測定ボクセルは、例えば、各辺が１メートルの立方体等と定められることになる。また、抽出部１２０は、測定ボクセルについての測定に係る３次元座標系における測定範囲内の値（ｘ、ｙ、ｚ座標値）を、インデックスに換算するために用いる加算値であるオフセットのｘ、ｙ、ｚ座標を決定する（ステップＳ１２）。なお、測定ボクセルのボクセルサイズは、必ずしも地図ボクセルのボクセルサイズと一致させる必要はない。

続いて、抽出部１２０は、測定部１１０による測定により得られた周囲の局所空間に対応する各測定点のうちの１つについての測定点データを処理対象として取得する（ステップＳ１３）。そしてその取得した測定点データに対応する測定ボクセル（その測定点データに係る位置を包含する測定ボクセル）を特定してその測定ボクセルのインデックスを計算する（ステップＳ１４）。例えば、測定ボクセルのインデックス（ｉｎｄｅｘ）は、測定点データの座標値を用いて次の式１〜式３で計算される。このインデックスは、局所空間に３次元状に配列した測定ボクセル群の各測定ボクセルについての３次元配列における配置を示す番号である。

ｘ（ｉｎｄｅｘ）＝（測定点のｘ座標＋オフセットのｘ座標）／ボクセルサイズ （式１）
ｙ（ｉｎｄｅｘ）＝（測定点のｙ座標＋オフセットのｙ座標）／ボクセルサイズ （式２）
ｚ（ｉｎｄｅｘ）＝（測定点のｚ座標＋オフセットのｚ座標）／ボクセルサイズ （式３）
次に抽出部１２０は、ステップＳ１３で取得した測定点データにおける位置を用いて、ステップＳ１４で特定した測定ボクセルについての位置情報（x、y、z座標の平均値）を更新する（ステップＳ１５）。また、抽出部１２０は、ステップＳ１３で取得した測定点データにおける位置を用いて３次元の共分散を算出し、ステップＳ１４で特定した測定ボクセルについての属性情報を更新する（ステップＳ１６）。このステップＳ１５及びステップＳ１６での処理により、メモリ等の記憶媒体に一時的に保持される、図５に示すような測定ボクセルデータ（位置情報及び属性情報）が、更新されることになる。そして、未だ処理対象としていない測定点データを順次処理対象として、全ての測定点データを処理対象として処理を終了するまでステップＳ１３〜Ｓ１６での処理を繰り返す（ステップＳ１７）。

なお、測定部１１０により周囲の局所空間の各測定点（例えば水平方向全周分等の各測定点）についての測定点データ群が得られる毎に、この抽出処理（ステップＳ１１〜Ｓ１７）、或いは、その一部のステップＳ１３〜Ｓ１７での処理が行われるようにしてもよい。このようにある程度の量の測定点データ群が得られてから抽出部１２０が各測定ボクセルの測定ボクセルデータ（位置情報及び属性情報）を抽出する場合には、各測定ボクセル内に位置する測定点についての各測定点データにおける位置の平均値を測定ボクセルについての位置情報とし、その各測定点データにおける３次元の共分散を測定ボクセルについての属性情報としてもよい。測定ボクセルの位置（例えば測定ボクセルにおける最小位置に当たる一頂点のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標）は、インデックス（ｉｎｄｅｘ）に基づいて次の式４〜式６により特定可能である。

測定ボクセルのｘ座標＝ｘ（ｉｎｄｅｘ）×ボクセルサイズ−オフセットのｘ座標 （式４）
測定ボクセルのｙ座標＝ｙ（ｉｎｄｅｘ）×ボクセルサイズ−オフセットのｙ座標 （式５）
測定ボクセルのｚ座標＝ｚ（ｉｎｄｅｘ）×ボクセルサイズ−オフセットのｚ座標 （式６）
［１−２−２．差分検知部の動作］
差分検知部１４０は、各測定ボクセルについての属性情報と、各測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルについての属性情報との差分の有無を検知する差分検知処理を行う。

図７は、差分検知部１４０による差分検知処理の一例を示すフローチャートである。差分検知処理について、図７に即して説明する。

ここでは、測定部１１０が、所定のフレームレートで測定点データを取得し、抽出部１２０が、その所定のフレームレートで、各測定ボクセルについての属性情報の抽出を行うとして説明する。

差分検知処理は、例えば、抽出部１２０によって、所定回（例えばＮ（Ｎは２以上の整数）回）属性情報が抽出されることによって開始される。

差分検知処理が開始されると、差分検知部１４０は、抽出部１２０によって抽出されたＮ個のフレーム分の測定ボクセルデータのうち、未だ未選択の１フレーム分の測定ボクセルデータを取得する（ステップＳ２１）。

そして、差分検知部１４０は、１フレーム分の測定ボクセルデータのうち、未だ未選択の測定ボクセルデータについて、その測定ボクセルデータの測定ボクセルと、同じ及び近傍に位置する地図ボクセルとを比較して、差分値を地図ボクセルに投票する投票処理を行う（ステップＳ２２）。

図８は、差分検知部１４０による投票処理の一例を示すフローチャートである。投票処理の詳細について、図８に即して説明する。

投票処理が開始されると、差分検知部１４０は、対象となる測定ボクセルの測定ボクセルデータと、対象となる測定ボクセルと同じインデックスの地図ボクセル、及びその地図ボクセルに隣接する２６個の地図ボクセルからなる２７個の地図ボクセル（以下、「２７近傍地図ボクセル」とも呼ぶ。）の地図ボクセルデータと、を比較する（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１の処理において、まず、差分検知部１４０は、２７近傍地図ボクセルの地図ボクセルデータを読み出す。そして、差分検知部１４０は、対象とする測定ボクセルの測定ボクセルデータと、２７近傍地図ボクセルの地図ボクセルデータとを、共分散行列の固有値λ１、λ２、λ３（λ１＋λ２＋λ３＝１、λ３＞λ２＞λ１）を用いて、球形状（λ３≒λ２≒λ１＞＞０）、シート形状（λ３≒λ２＞＞λ１≒０）、又は線形状（λ３＞＞λ２≒λ１≒０）のいずれか１つの形状に分類する。そして、分類された形状同士を比較する。

図９に、ボクセルデータが、球形状、シート形状、線形状のいずれかに分類されている様子を示す。図９に示す例では、ボクセル３０１のボクセルデータ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃが、球形状（図９の（ａ））、シート形状（図９の（ｂ））、線形状（図９の（ｃ））にそれぞれ分類されることを概念的に示している。

ここで、地図ボクセルは、オーバラップしてもよい。オーバラップとは、例えば、ボクセルを半ボクセルずつ重複するように配置する場合など、ボクセルの一部が重複するように配置することを言う。即ち、地図管理部１３０によって管理される地図ボクセル群は、オーバラップ化されているとしてもよい。オーバラップ化は、位置推定のずれやセンサの測距誤差により、地図点群と測定点群の位置ずれや誤差を軽減することに有効である。これにより、差分検知装置１０は、移動しながら、より精度良く、差分の有無を検知することができるようになる。

ステップＳ３１の次に、差分検知部１４０は、対象とする測定ボクセルの測定ボクセルデータが示す形状と同じ形状が、２７隣接地図ボクセルの地図ボクセルデータが示す形状の中に１つ以上存在するか否かを判定する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２の処理において、同じ形状が１つ以上存在すると判定されなかった場合に（ステップＳ３２：Ｎｏ）、差分検知部１４０は、２７近傍地図ボクセルに、重みを付けて差分ありの投票を行って（ステップＳ３６）、投票処理を終了する。

図１０は、対象となる測定ボクセル４０１と、その近傍の地図ボクセル４０２ａ、４０２ｂとにおいて、差分ありの投票を行う際の重み付けの一例を示す図である。

差分検知部１４０は、例えば、図１０の式４０３のように、平均０、分散σの３次元正規分布式を用いて、対象とする測定ボクセルを基準としたｘ、ｙ、ｚ方向のインデックスの距離による重みｆ（ｘ、ｙ、ｚ）を算出するとしてもよい。

図８のステップＳ３２の処理において、同じ形状が１つ以上存在すると判定された場合に（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、差分検知部１４０は、その形状が球形状であるか否かを調べる（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３の処理において、その形状が球形状である場合に（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、差分検知部１４０は、投票せずに投票処理を終了する。

ステップＳ３３の処理において、その形状が球形状でない場合に（ステップＳ３３：Ｎｏ）、すなわち、シート形状又は線形状である場合に、差分検知部１４０は、共分散行列の第３主成分の示す法線方向の近似度βｉを算出する（ステップＳ３４）。

図１１は、法線方向の近似度βｉの算出の一例を示す図である。

差分検知部１４０は、例えば、図１１に示されるように、ボクセル５０１に対応する測定ボクセルデータ５０２ａと地図ボクセルデータ５０２ｂとのそれぞれの共分散行列を主成分分析した場合における第１主成分と第２主成分とから構成される代表面に対する法線５０３ａ、５０３ｂの法線ベクトルNmap=(Nmap.x, Nmap.y, Nmap.z)、Ni=(Nix, Niy, Niz)から、式５０４で示される近似度βｉを算出するとしてもよい。

図８のステップＳ３４で法線方向の近似度βｉが算出されると、差分検知部１４０は、近似度βｉが所定値以上となる（すなわち、近似度が高い）地図ボクセルが１つ以上存在するか否かを判定する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５の処理において、近似度が高い地図ボクセルが存在する場合に（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、差分検知部１４０は、投票せずに投票処理を終了する。

ステップＳ３５の処理において、近似度が高い地図ボクセルが存在しない場合に（ステップＳ３５：Ｎｏ）、差分検知部１４０は、２７近傍地図ボクセルに、重みを付けて差分ありの投票を行って（ステップＳ３６）、投票処理を終了する。

図７において投票処理（ステップＳ２２）が終了すると、差分検知部１４０は、１フレーム分の全ての測定ボクセルデータについて、投票処理が終了しているか否かを判定する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３の処理において、１フレーム分の全ての測定ボクセルデータについて、投票処理が終了していない場合に（ステップＳ２３：Ｎｏ）、差分検知部１４０は、再びステップＳ２２の処理に戻って、１フレーム分の全ての測定ボクセルデータについて投票処理が終了するまで、ステップＳ２２以降の処理を繰り返す。

ステップＳ２３の処理において、１フレーム分の全ての測定ボクセルデータについて、投票処理が終了している場合に（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、差分検知部１４０は、Ｎ個のフレーム分の全ての測定ボクセルデータについて、投票処理が終了しているか否かを判定する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４の処理において、Ｎ個のフレーム分の全ての測定ボクセルデータについて、投票処理が終了していない場合に（ステップＳ２４：Ｎｏ）、差分検知部１４０は、再びステップＳ２１の処理に戻って、Ｎ個のフレーム分の全ての測定ボクセルデータについて投票処理が終了するまで、ステップＳ２１以降の処理を繰り返す。

ステップＳ２４の処理において、Ｎ個のフレーム分の全ての測定ボクセルデータについて、投票処理が終了している場合に（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、差分検知部１４０は、地図ボクセルのうち、パラメータ設定部１５０によって数値設定されたパラメータである投票閾値よりも大きい投票値となる地図ボクセルを特定する。そして、差分検知部１４０は、特定した地図ボクセルに対して、対応する測定ボクセルとの間で属性情報に差分ありと判定する（ステップＳ２５）。

［１−２−３．パラメータ設定部の動作］
パラメータ設定部１５０は、例えば、差分検知装置１０の動作モードと、パラメータに設定する数値とを対応付けるパラメータ設定テーブルを予め記憶している。そして、記憶するパラメータ設定テーブルを参照して、差分検知部１４０と協同で、パラメータに数値を設定する設定処理を行う。

図１２Ａは、移動速度が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブル１５１のデータ構成図である。図１２Ａに示されるように、パラメータ設定テーブル１５１は、差分検知装置１０の動作モードと、投票閾値（パラメータ）に設定するパラメータ値（数値）とを対応付けている。

この例では、差分検知装置１０の動作モードとして、差分検知装置１０を搭載する移動体２０の移動速度（すなわち、差分検知装置１０の移動速度）が比較的高速（例えば、時速７Ｋｍ／ｈ）である場合の高速移動モード（第１モードの一例）と、差分検知装置１０の移動速度が比較的低速（例えば、時速３Ｋｍ／ｈ）である場合の低速移動モード（第２モードの一例）とを含んでいる。そして、高速移動モードには、比較的低い投票閾値として「１５」が対応付けられ、低速移動モードには、比較的高い投票閾値として「３５」が対応付けられている。

パラメータ設定部１５０は、記憶するパラメータ設定テーブル１５１を参照して、ユーザにより入力される動作モードが高速移動モードである場合には、投票閾値を「１５」に設定し、ユーザにより入力される動作モードが低速移動モードである場合には、投票閾値を「３５」に設定する。

図１３は、差分検知装置１０の移動速度によって、物体１ａ（図１参照）に対する測定の回数、及び投票の回数が変化することを示す概念図である。

図１３に示されるように、差分検知装置１０の移動速度が比較的高速である場合（図１３の（ｂ））には、物体１ａに対する投票の回数が比較的少なくなる。これにより、物体１ａに対する投票値が比較的低くなる。このため、差分検知装置１０の移動速度が比較的高速である場合には、投票閾値を比較的低く設定する。

一方で、差分検知装置１０の移動速度が比較的低速である場合（図１３の（ａ））には、物体１ａに対する投票の回数が比較的多くなる。これにより、物体１ａに対する投票値が比較的高くなる。このため、差分検知装置１０の移動速度が比較的低速である場合には、投票閾値を比較的高く設定する。

図１２Ｂは、測定周期が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブル１５２のデータ構成図である。この例では、差分検知装置１０の動作モードとして、測定部１１０が測定点データを取得するフレームレートが比較的低い（例えば、２０ｆｐｓ）場合の低フレームレートモード（第１モードの一例）と、測定部１１０が測定点データを取得するフレームレートが比較的高い（例えば、６０ｆｐｓ）場合の高フレームレートモード（第２モードの一例）とを含んでいる。そして、低フレームレートモードには、比較的低い投票閾値として「１０」が対応付けられ、高フレームレートモードには、比較的高い投票閾値として「３０」が対応付けられている。

パラメータ設定部１５０は、記憶するパラメータ設定テーブル１５２を参照して、ユーザにより入力される動作モードが低フレームレートモードである場合には、投票閾値を「１０」に設定し、ユーザにより入力される動作モードが高フレームレートモードである場合には、投票閾値を「３０」に設定する。

測定部１１０が測定点データを取得するフレームレートが比較的低い場合には、物体１ａに対する投票の回数が比較的少なくなる。これにより、物体１ａに対する投票値が比較的低くなる。このため、測定部１１０が測定点データを取得するフレームレートが比較的低い場合には、投票閾値を比較的低く設定する。

一方で、測定部１１０が測定点データを取得するフレームレートが比較的高い場合には、物体１ａに対する投票の回数が比較的多くなる。これにより、物体１ａに対する投票値が比較的高くなる。このため、測定部１１０が測定点データを取得するフレームレートが比較的高い場合には、投票閾値を比較的高く設定する。

図１２Ｃは、利用場所が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブル１５３のデータ構成図である。

この例では、差分検知装置１０の動作モードとして、差分検知装置１０が屋内で利用される屋内モード（第１モードの一例）と、差分検知装置１０が屋外で利用される屋外モード（第２モードの一例）とを含んでいる。そして、屋内モードには、比較的低い投票閾値として「１０」が対応付けられ、屋外モードには、比較的高い投票閾値として「３０」が対応付けられている。

パラメータ設定部１５０は、記憶するパラメータ設定テーブル１５３を参照して、ユーザにより入力される動作モードが屋内モードである場合には、投票閾値を「１０」に設定し、ユーザにより入力される動作モードが屋外モードである場合には、投票閾値を「３０」に設定する。

測定部１１０が測距装置としてステレオカメラを利用する場合には、そのステレオカメラの性質から、取得する測定点データ群の量が、被写体のテクスチャの量により変化する。

一般に、差分検知装置１０が屋内で利用される場合には、被写体に一様な壁や床が含まれていることが多くなる傾向にあるため、ステレオカメラを利用する測定部１１０によって取得される測定点データ群の量が比較的少なくなる傾向にある。このため、差分検知装置１０が屋内で利用される場合には、投票閾値を比較的低く設定する。

一方で、一般に、差分検知装置１０が屋外で利用される場合には、被写体が多様になる傾向にあるため、ステレオカメラを利用する測定部１１０によって取得される測定点データ群の量が比較的多くなる傾向にある。このため、差分検知装置１０が屋外で利用される場合には、投票閾値を比較的高く設定する。

図１２Ｄは、測距装置が異なる動作モードに応じて設定されるパラメータ設定テーブル１５４のデータ構成図である。

この例では、差分検知装置１０が屋内で利用される場合において、差分検知装置１０の動作モードとして、測定部１１０が測距装置としてステレオカメラ（第１センサの一例）を利用する屋内利用時のステレオカメラモード（第１モードの一例）と、測定部１１０が測距装置としてデプスセンサ（第２センサの一例）を利用する屋内利用時のデプスセンサモード（第２モードの一例）とを含んでいる。そして、屋内利用時のステレオカメラモードには、比較的低い投票閾値として「１０」が対応付けられ、屋内利用時のデプスセンサモードには、比較的高い投票閾値として「３０」が対応付けられている。

パラメータ設定部１５０は、記憶するパラメータ設定テーブル１５４を参照して、ユーザにより入力される動作モードが屋内利用時のステレオカメラモードである場合には、投票閾値を「１０」に設定し、ユーザにより入力される動作モードが屋内利用時のデプスセンサモードである場合には、投票閾値を「３０」に設定する。

一般に、差分検知装置１０が屋内で利用される場合において、測定部１１０が測距装置としてステレオカメラを利用するときには、前述したように、測定部１１０によって取得される測定点データ群の量が比較的少なくなる傾向にある。このため、測定部１１０が測距装置としてステレオカメラを利用する場合には、投票閾値を比較的低く設定する。

一方で、一般に、差分検知装置１０が屋内で利用される場合において、測定部１１０が測距装置としてデプスセンサを利用するときには、測定部１１０によって取得される測定点データ群の量は、差分検知装置１０が屋外で利用される場合と同等となる傾向にある。このため、測定部１１０が測距装置としてデプスセンサを利用する場合には、投票閾値を比較的高く設定する。

図１４は、パラメータ設定部１５０と差分検知部１４０とによる設定処理の一例を示すフローチャートである。

ここでは、差分検知装置１０の動作モードには、高速移動モードと低速移動モードとが含まれ、パラメータ設定部１５０には、パラメータ設定テーブル１５１が記憶されているとして説明する。なお、動作モードに低フレームレートモードと高フレームレートモードとが含まれ、パラメータ設定部１５０にパラメータ設定テーブル１５２が記憶されている場合も、同様である。また、動作モードに屋内モードと屋外モードとが含まれ、パラメータ設定部１５０にパラメータ設定テーブル１５３が記憶されている場合、同様である。また動作モードにステレオカメラモードとデプスセンサモードが含まれ、パラメータ設定部１５０にパラメータ設定テーブル１５４が記憶されている場合も、同様である。

設定処理は、例えば、差分検知装置１０を利用するユーザより、差分検知装置１０に対して、設定処理を開始する旨の操作がなされることによって開始される。

設定処理が開始されると、パラメータ設定部１５０は、差分検知装置１０のユーザにより入力される差分検知装置１０の動作モードを受け付ける（ステップＳ４１）。そして、パラメータ設定部１５０は、受け付けた動作モードが、高速移動モードであるか否か、すなわち、高速移動モードであるか低速移動モードであるかを判定する（ステップＳ４２）。

ステップＳ４２の処理において、受け付けた動作モードが高速移動モードである場合に（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部１５０は、記憶するパラメータ設定テーブル１５１を参照して、投票閾値を「１５」に設定する（ステップＳ４３）。すると、差分検知部１４０は、投票閾値を「１５」として、以降に行う差分検知処理を実施する（ステップＳ４４）。

ステップＳ４２の処理において、受け付けた動作モードが低速移動モードである場合に（ステップＳ４２：Ｎｏ）、パラメータ設定部１５０は、記憶するパラメータ設定テーブル１５１を参照して、投票閾値を「３５」に設定する（ステップＳ４５）。すると、差分検知部１４０は、投票閾値を「３５」として、以降に行う差分検知処理を実施する（ステップＳ４６）。

［１−４．効果等］
差分検知装置１０は、例えば、動作モードとして、移動体の互いに異なる移動速度にそれぞれ対応する高速移動モードと低速移動モードとを有し、パラメータ設定部１５０は、設定において、ユーザにより設定される動作モードが、高速移動モードである場合と低速移動モードである場合とで、パラメータに互いに異なる数値を設定する。差分検知部１４０は、差分の有無の検知において、パラメータ設定部１５０によって設定されたパラメータの数値と、Ｎ回の投票の結果との関係が所定の関係である場合に、差分ありとして検知する。これにより、差分検知装置１０は、移動速度が互いに異なる動作モードにおいて、パラメータに互いに異なる数値を設定することができるようになる。

また、差分検知装置１０は、例えば、測定部１１０がＮ回の測定における各測定を所定周期で行い、動作モードとして、所定周期が互いに異なる低フレームレートモードと高フレームレートモードとを有し、パラメータ設定部１５０は、設定において、ユーザにより設定される動作モードが、低フレームレートモードである場合と高フレームレートモードである場合とで、パラメータに互いに異なる数値を設定する。差分検知部１４０は、差分の有無の検知において、パラメータ設定部によって設定されたパラメータの数値と、Ｎ回の投票の結果との関係が所定の関係である場合に、差分ありとして検知するとしてもよい。これにより、差分検知装置は、測定周期が互いに異なる動作モードにおいて、パラメータに互いに異なる数値を設定することができるようになる。

また、例えば、動作モードには、移動体が利用される場所に対応する屋内モードと屋外モードとが含まれ、パラメータ設定部１５０は、設定において、ユーザにより設定される動作モードが、屋内モードである場合と屋外モードである場合とで、パラメータに互いに異なる数値を設定する。差分検知部１４０は、差分の有無の検知において、パラメータ設定部１５０によって設定されたパラメータの数値と、Ｎ回の投票の結果との関係が所定の関係である場合に、差分ありとして検知する。

これにより、差分検知装置１０は、移動体が利用される場所に応じた動作モードにおいて、パラメータに互いに異なる数値を設定することができるようになる。

また、例えば、測定部１１０は、位置測定を行うことが可能な測距装置としてステレオカメラとデプスセンサとを含み、動作モードには、ステレオカメラによる測定結果を利用するステレオカメラモードと、デプスセンサによる測定結果を利用するデプスセンサモードとが含まれる。抽出部１２０は、抽出において、ユーザにより設定される動作モードが、ステレオカメラモードである場合に、ステレオカメラによる測定結果から属性情報を抽出し、ユーザにより設定される動作モードが、デプスセンサモードである場合に、デプスセンサによる測定結果から属性情報を抽出する。パラメータ設定部１５０は、設定において、ユーザにより設定される動作モードが、ステレオカメラモードである場合とデプスセンサモードである場合とで、パラメータに互いに異なる数値を設定する。差分検知部１４０は、差分の有無の検知において、パラメータ設定部１５０によって設定されたパラメータの数値と、Ｎ回の投票の結果との関係が所定の関係である場合に、差分ありとして検知する。

これにより、差分検知装置は、利用する測距装置が互いに異なる動作モードにおいて、パラメータに互いに異なる数値を設定することができるようになる。

また、例えば、ステレオカメラモードとデプスセンサモードは、差分検知装置が屋内で利用される動作モードであるとしてもよい。これにより、差分検知装置は、屋内で利用される動作モードであって、利用する測距装置が互いに異なる動作モードにおいて、パラメータに互いに異なる数値を設定することができるようになる。

上記構成の差分検知装置１０によると、差分検知装置１０を利用するユーザは、差分検知装置１０の動作モードを設定することで、差分検知装置１０が行う差分検知において利用されるパラメータを設定することができるようになる。

このため、差分検知装置１０を利用するユーザは、差分検知装置１０において利用されるパラメータを設定する際にユーザが感じる煩わしさを、従来よりも低減し得る。

（実施の形態２）
ここでは、実施の形態１に係る差分検知装置１０から、その一部の機能が変更された実施の形態２に係る差分検知装置１０Ａについて説明する。

差分検知装置１０Ａは、自装置に設定された動作モードに応じて、利用するボクセルのサイズを変更することが可能となっている。

以下、差分検知装置１０Ａについて、実施の形態１に係る差分検知装置１０との相違点を中心に説明する。

［２−１．構成］
差分検知装置１０Ａは、実施の形態１に係る差分検知装置１０に対して、ハードウェア構成は同一であるが、実行されるプログラムの一部が変更されている。このため、差分検知装置１０Ａによって実現される機能の一部は、実施の形態１に係る差分検知装置１０によって実現される機能から変更されている。

差分検知装置１０Ａは、実施の形態１に係る差分検知装置１０が有する動作モードに加えて、検出される差分の原因として想定される物体の形状が球形状である球形状検知モード（第３モードの一例）と、シート形状又は線形状であるシート形状・線形状検知モード（第４モードの一例）とを有する。

図１５は、差分検知装置１０Ａの機能構成を示すブロック図である。

図１５に示されるように、差分検知装置１０Ａは、実施の形態１に係る差分検知装置１０から、抽出部１２０が抽出部１２０Ａに変更され、地図管理部１３０が地図管理部１３０Ａに変更され、差分検知部１４０が差分検知部１４０Ａに変更され、パラメータ設定部１５０がパラメータ設定部１５０Ａに変更されている。

パラメータ設定部１５０Ａは、実施の形態１に係るパラメータ設定部１５０が記憶するパラメータ設定テーブルに加えて、パラメータ設定テーブル１５５を記憶する。

図１６は、パラメータ設定部１５０Ａが記憶するパラメータ設定テーブルの一例である、パラメータ設定テーブル１５５のデータ構成図である。

図１６に示されるように、パラメータ設定テーブル１５５は、差分検知装置１０の動作モードと、ボクセルサイズ（パラメータ）に設定するパラメータ値（数値）とを対応付けている。

この例では、差分検知装置１０Ａの動作モードとして、検出される差分の原因として想定される物体の形状が球形状である球形状検知モードと、シート形状又は線形状であるシート形状・線形状検知モードとを含んでいる。そして、球形状検知モードには、第１サイズ（例えば、各辺が１メートルの立方体）を示す数値（例えば０）が対応付けられ、シート形状・線形状検知モードには、第２サイズ（例えば、各辺が５０センチメートルの立方体）を示す数値（例えば１）が対応付けられている。

パラメータ設定部１５０Ａは、記憶するパラメータ設定テーブル１５５を参照して、ユーザにより入力される動作モードが球形状検知モードである場合には、パラメータであるボクセルサイズに０を設定し、ユーザにより入力される動作モードがシート形状・線形状検知モードである場合には、パラメータであるボクセルサイズに１を設定する。

図１５において、抽出部１２０Ａは、実施の形態１に係る抽出部１２０が行う動作に加えて、さらに以下の動作を行う。すなわち、抽出部１２０Ａは、ユーザにより設定される動作モードが、球形状検知モードである場合には、第１サイズのボクセル群における各第１測定ボクセルについての第１種属性情報を抽出し、ユーザにより設定される動作モードがシート形状・線形状検知モードである場合には、第２サイズのボクセル群における各第２測定ボクセルについての第２種属性情報を抽出する。

地図管理部１３０Ａは、実施の形態１に係る地図管理部１３０が行う属性情報の管理を、第１サイズのボクセル群と第２サイズのボクセル群とについて行う。

すなわち、地図管理部１３０Ａは、第１サイズのボクセル群における各第１地図ボクセルについての第１種属性情報と、第２サイズのボクセル群における各第２地図ボクセルについての第２種属性情報とを管理する。

地図管理部１３０Ａは、例えば、第１サイズと第２サイズとの双方とは異なるサイズの１以上のボクセル群における各地図ボクセルについての属性情報をさらに管理するとしてもよい。

差分検知部１４０Ａは、実施の形態１に係る差分検知部１４０が行う動作に加えて、さらに以下の動作を行う。

すなわち、差分検知部１４０Ａは、ユーザにより設定される動作モードが球形状検知モードである場合（すなわち、パラメータであるボクセルサイズの値に０が設定されている場合）には、各第１測定ボクセルについての第１種属性情報と、第１測定ボクセルに対応する位置の第１地図ボクセルについての第１種属性情報との差分の有無を検知する。ユーザにより設定される動作モードがシート形状・線形状検知モードである場合（すなわち、パラメータであるボクセルサイズの値に１が設定されている場合）には、各第２測定ボクセルについての第２種属性情報と、第２測定ボクセルに対応する位置の第２地図ボクセルについての第２種属性情報との差分の有無を検知する。

［２−２．動作］
以下、上記構成の差分検知装置１０Ａが行う動作について、具体例を用いて説明する。

図１７は、検出される差分の原因として想定される物体が、平面（シート）を多く含む直方体８０２である場合（図１７の（ａ））と、球８０３である場合（図１７の（ｂ））とを例示的に示す概念図である。

図１８は、ボクセルサイズが第１サイズの場合における、測定ボクセルデータと地図ボクセルデータとの対応関係、及び、ボクセルサイズが第２サイズの場合における、測定ボクセルデータと地図ボクセルデータとの対応関係を例示的に示す概念図である。

図１８において、測定ボクセルデータ８０５ａは、第１サイズのボクセル群における第１測定ボクセル８０４ａの、直方体８０２に対応する測定ボクセルデータであって、シート形状に分類される。

測定ボクセルデータ８０５ｂは、第１サイズのボクセル群における第１測定ボクセル８０４ａの、球８０３に対応する測定ボクセルデータであって、球形状に分類される。

地図ボクセルデータ８０５ｃは、第１サイズのボクセル群における地図ボクセル８０４ｃの地図ボクセルデータであって、シート形状に分類される。

ここで、第１地図ボクセル８０４ｃは、第１測定ボクセル８０４ａの隣の第１測定ボクセル８０４ｂと同じ位置の地図ボクセルである。

測定ボクセルデータ８０５ｄは、第２サイズのボクセル群における第２測定ボクセル８０４ｄの、直方体８０２に対応する測定ボクセルデータであって、シート形状に分類される。

測定ボクセルデータ８０５ｅは、第２サイズのボクセル群における第２測定ボクセル８０４ｄの、球８０３に対応する測定ボクセルデータであって、球形状に分類される。

地図ボクセルデータ８０５ｆは、第２サイズのボクセル群における第２地図ボクセル８０４ｆの地図ボクセルデータであって、シート形状に分類される。

ここで、第２地図ボクセル８０４ｆは、第２測定ボクセル８０４ｅの２つ隣の第２測定ボクセル８０４ｅと同じ位置の地図ボクセルである。

以下では、測定ボクセルデータ８０５ａの法線方向と、地図ボクセルデータ８０５ｃの法線方向との近似度は高く、また、測定ボクセルデータ８０５ｄの法線方向と、地図ボクセルデータ８０５ｆの法線方向との近似度は高いとして説明する。

図８の投票処理において、ボクセルサイズが第１サイズの場合であって、測定ボクセルデータ８０５ｂと地図ボクセルデータ８０５ｃとが比較される（ステップＳ３１）ときには、測定ボクセルデータ８０５ｂが示す形状と、地図ボクセルデータ８０５ｃが示す形状とが異なるため、ステップＳ３２の処理において否定的に判定される（ステップＳ３２：Ｎｏ）可能性が高い。このため、ステップＳ３６の処理において、２７近傍地図ボクセルに、重みを付けて差分ありの投票が行われる可能性が高くなる。

従って、検出される差分の原因として想定される物体の形状が球形状である場合には、差分検知装置１０Ａは、第１サイズのボクセルを利用して差分を検知することができる。

また、投票処理において、ボクセルサイズが第１サイズの場合であって、測定ボクセルデータ８０５ａと地図ボクセルデータ８０５ｃとが比較される（ステップＳ３１）ときには、測定ボクセルデータ８０５ａが示す形状と、地図ボクセルデータ８０５ｃが示す形状とが共にシート形状であることから、ステップＳ３２の処理において肯定的に判定される（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）可能性が高い。

そして、測定ボクセルデータ８０５ａがシート形状であることから、ステップＳ３３の処理において否定的に判定される（ステップＳ３３：Ｎｏ）可能性が高い。

さらに、測定ボクセルデータ８０５ａの法線方向と、地図ボクセルデータ８０５ｃの法線方向との近似度は高いことから、ステップＳ３５の処理において肯定的に判定される（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）可能性が高い。

このため、ステップＳ３６の処理が行われずに、２７近傍地図ボクセルに、重みを付けて差分ありの投票が行われない可能性が高くなる。

従って、検出される差分の原因として想定される物体の形状がシート形状である場合には、差分検知装置１０Ａは、第１サイズのボクセルを利用して差分を検知することが難しい。

一方で、投票処理において、ボクセルサイズが第２サイズの場合には、測定ボクセルデータ８０５ｄに対応する２７近傍地図ボクセルの中に、地図ボクセルデータ８０５ｆが含まれないことから、ステップＳ３２の処理において否定的に判定される（ステップＳ３２：Ｎｏ）可能性が高い。このため、ステップＳ３６の処理において、２７近傍地図ボクセルに、重みを付けて差分ありの投票が行われる可能性が高くなる。

従って、検出される差分の原因として想定される物体の形状がシート形状である場合には、差分検知装置１０Ａは、第１サイズよりも小さい第２サイズのボクセルを利用して差分を検知することができる。

［２−４．効果等］
差分検知装置１０Ａの動作モードには、検出される差分の原因として想定される物体の形状が異なる球形状検知モードとシート形状・線形状検知モードとが含まれてもよい。抽出部１２０Ａは、抽出において、ユーザにより設定される動作モードが、球形状検知モードである場合には、第１サイズのボクセル群における各第１測定ボクセルについての第１種属性情報を抽出し、ユーザにより設定される動作モードが、シート形状・線形状検知モードである場合には、第１サイズと異なる第２サイズのボクセル群における各第２測定ボクセルについての第２種属性情報を抽出する。地図管理部１３０Ａは、管理において、第１サイズのボクセル群における各第１地図ボクセルについての第１種属性情報と、第２サイズのボクセル群における各第２地図ボクセルについての第２種属性情報とを管理する。差分検知部１４０Ａは、差分の検知において、ユーザにより設定される動作モードが、球形状検知モードである場合には、各第１測定ボクセルについての第１種属性情報と、当該第１測定ボクセルに対応する位置の第１地図ボクセルについての第１種属性情報との差分の有無を検知する。また、差分検知部１４０Ａは、差分の検知において、ユーザにより設定される動作モードが、シート形状・線形状検知モードである場合には、各第２測定ボクセルについての第２種属性情報と、当該第２測定ボクセルに対応する位置の第２地図ボクセルについての第２種属性情報との差分の有無を検知する。

これにより、差分検知装置１０Ａは、検出される差分の原因として想定される物体の形状が異なる動作モードにおいて、異なるサイズのボクセルを利用して、差分の有無を検知することができる。

差分検知装置１０Ａによると、差分検知装置１０Ａを利用するユーザは、差分検知装置１０Ａの動作モードを設定することで、差分検知装置１０Ａが行う差分検知において利用されるパラメータを設定することができるようになる。

このため、差分検知装置１０Ａを利用するユーザは、差分検知装置１０Ａにおいて利用されるパラメータを設定する際にユーザが感じる煩わしさを、従来よりも低減し得る。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１、実施の形態２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。

実施の形態１において、差分検知装置１０は、一例として、移動体２０に搭載されて利用され、移動体２０の移動に伴って移動するとして説明した。しかしながら、差分検知装置１０は、必ずしも移動体２０に搭載されて利用される例に限定される必要はない。例えば、差分検知装置１０は、建物における天井に固定されて利用されるとしてもよい。

また、例えば、測定部１１０と抽出部１２０とが無線通信機能を有し、差分検知装置１０のうちの測定部１１０のみが移動体２０に搭載され、抽出部１２０を含む他の部分が、測定部１１０と通信可能な範囲内の、例えば床に設置された筐体内に格納されて利用される例等も考えられる。

実施の形態１において、測定部１１０は、測距装置として、ステレオカメラとデプスセンサとを備えるとして説明した。しかしながら、測定部１１０は、測距装置として、必ずしも、ステレオカメラとデプスセンサとの双方を備えている必要はなく、どちらか一方のみを備えているとしても構わない。

また、測定部１１０が備える測距装置は、測距機能を有する装置であれば、必ずしも、ステレオカメラとデプスセンサとに限定される必要はない。

実施の形態１においては、例えば差分検知部１４０が測定ボクセルデータと地図ボクセルデータとが示す形状の種類が異なる場合に差分ありとして検知を行う場合を示したが、色を示すＲＧＢ値に有意な差が有る場合に、差分ありとして検知を行ってもよい。

実施の形態１において、地図管理部１３０は、差分検知部１４０によって、差分の有無が検知された場合に、その検知された差分の有無に係る情報を用いて、記憶する地図ボクセルデータを更新するとしてもよい。

差分検知装置１０、１０Ａにおける各機能構成要素（機能ブロック）は、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体装置により個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。更には、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。

また、上述した各種処理（例えば図６〜８、１４に示す手順等）の全部又は一部は、電子回路等のハードウェアにより実現されても、ソフトウェアを用いて実現されてもよい。なお、ソフトウェアによる処理は、差分検知装置に含まれるプロセッサがメモリに記憶された制御プログラムを実行することにより実現されるものである。また、その制御プログラムを記録媒体に記録して頒布や流通させてもよい。例えば、頒布された制御プログラムを差分検知装置にインストールして、その差分検知装置のプロセッサに実行させることで、その差分検知装置に各種処理（図６〜８、１４に示す手順等）を行わせることが可能となる。この差分検知装置は、例えば測距装置を含まなくてもよく、測距装置による測定結果を取得して差分検知を行うコンピュータであってもよい。

また、上述した実施の形態で示した構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示の範囲に含まれる。

本開示は、空間における差分を検知する装置において広く利用可能である。

１０，１０Ａ 差分検知装置
１１０ 測定部
１２０，１２０Ａ 抽出部
１３０，１３０Ａ 地図管理部
１４０，１４０Ａ 差分検知部
１５０，１５０Ａ パラメータ設定部
１６０ 出力部
２０２ａ，２０２ｂ，４０１，８０４ａ，８０４ｂ，８０４ｄ，８０４ｅ 測定ボクセル
４０２ａ，４０２ｂ，８０４ｃ，８０４ｆ 地図ボクセル

Claims (19)

1. 空間における差分を検知する差分検知装置であって、
   周囲の局所空間における複数の点の各々についての位置の測定を行う測定部と、
   前記測定部による測定結果から、前記局所空間と対応付けて３次元状に配列した測定ボクセル群における各測定ボクセルについての属性情報の抽出を行う抽出部と、
   地図で表される前記空間と対応付けて３次元状に配列した地図ボクセル群における各地図ボクセルについての属性情報の管理を行う地図管理部と、
   ユーザにより設定される動作モードに応じて、パラメータに数値の設定を行うパラメータ設定部と、
   前記パラメータに設定された前記数値を利用して、前記測定ボクセルについての属性情報と前記測定ボクセルに対応する位置の前記地図ボクセルについての属性情報との差分の有無の検知を行う差分検知部と、
   前記差分検知部の検知結果の出力を行う出力部と、を備える、
   差分検知装置。
2. 前記差分検知部は、前記差分の有無の検知において、有意な属性情報を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが、有意な属性情報を有していない場合に、差分ありとして前記検知を行う、
   請求項１に記載の差分検知装置。
3. 前記差分検知部は、前記有意な属性情報を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが前記有意な属性情報を有していない場合において、さらに前記有意な属性情報を有する測定ボクセルに対応する位置の近傍に位置する地図ボクセルが、有意な属性情報を有していない場合に、前記差分ありとして前記検知を行う、
   請求項２に記載の差分検知装置。
4. 前記地図ボクセル群は、オーバラップ化されている、
   請求項３に記載の差分検知装置。
5. 前記差分検知部は、前記差分の有無の検知において、前記測定ボクセルの属性情報が示す形状の種類と、前記測定ボクセルに対応する位置の前記地図ボクセルの属性情報が示す形状の種類とが互いに異なるときに、差分ありとして前記検知を行う、
   請求項１に記載の差分検知装置。
6. 前記差分検知部は、前記差分の有無の検知において、前記測定ボクセル及び前記測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが平面又は線分を示す属性情報を有する場合に、前記測定ボクセルの前記属性情報が示す平面又は線分の法線方向と前記地図ボクセルの前記属性情報が示す平面又は線分の法線方向との近似度が所定値より小さいときに、差分ありとして前記検知を行う、
   請求項１に記載の差分検知装置。
7. 前記測定をＮ（Ｎは２以上の整数）回行い、
   前記抽出部は、前記測定部が前記測定を行う毎に、前記抽出を行い、
   前記差分検知部は、前記抽出部が前記抽出を行う毎に、有意な属性情報を有する測定ボクセルに対応する位置の地図ボクセルが有意な属性情報を有していない場合に、差分ありに肯定的な投票がなされるように、前記差分の有無に係る投票を行い、Ｎ回の前記差分の有無に係る投票の結果に基づいて、前記差分の有無の検知を行う、
   請求項１に記載の差分検知装置。
8. 前記差分検知部は、前記有意な属性情報を有する前記測定ボクセルに対応する位置の前記地図ボクセルが前記有意な属性情報を有していない場合において、さらに前記有意な属性情報を有する測定ボクセルに対応する位置の近傍に位置する地図ボクセルが、有意な属性情報を有していない場合に、前記差分ありに肯定的な投票を行う、
   請求項７に記載の差分検知装置。
9. 前記地図ボクセル群は、オーバラップ化されている、
   請求項８に記載の差分検知装置。
10. 前記測定をＮ（Ｎは２以上の整数）回行い、
    前記抽出部は、前記測定部が前記測定を行う毎に、前記抽出を行い、
    前記差分検知部は、前記抽出部が前記測定ボクセルの属性情報の抽出を行う毎に、前記測定ボクセルの属性情報が示す形状の種類と、前記測定ボクセルに対応する位置の前記地図ボクセルの属性情報が示す形状の種類とが互いに異なるときに、差分ありに肯定的な投票がなされるように、前記差分の有無に係る投票を行い、Ｎ回の前記差分の有無に係る投票の結果に基づいて、前記差分の有無の検知を行う、
    請求項１に記載の差分検知装置。
11. 前記測定をＮ（Ｎは２以上の整数）回行い、
    前記抽出部は、前記測定部が前記測定を行う毎に、前記抽出を行い、
    前記差分検知部は、前記抽出部が前記測定ボクセルの属性情報の抽出を行う毎に、前記測定ボクセル及び前記測定ボクセルに対応する位置の前記地図ボクセルが平面又は線分を示す属性情報を有する場合に、前記測定ボクセルの属性情報が示す平面又は線分の法線方向と前記地図ボクセルの属性情報が示す平面又は線分の法線方向との近似度が所定値より小さいときに、差分ありに肯定的な投票がなされるように、前記差分の有無に係る投票を行い、Ｎ回の投票の結果に基づいて、前記差分の有無の検知を行う、
    請求項１に記載の差分検知装置。
12. 前記測定部は、移動体に搭載され、
    前記動作モードには、前記移動体の移動速度が互いに異なる第１モードと第２モードとが含まれ、
    前記パラメータ設定部は、前記動作モードが前記第１モードである場合と前記第２モードである場合とで、前記パラメータに互いに異なる数値を設定し、
    前記差分検知部は、設定された前記パラメータの数値と前記Ｎ回の投票の結果とが所定の関係である場合に、差分ありとして前記検知を行う、
    請求項７〜１１のいずれか１項に記載の差分検知装置。
13. 前記測定部は、前記Ｎ回の測定における各測定を、所定周期で行い、
    前記動作モードには、前記所定周期が互いに異なる第１モードと第２モードとが含まれ、
    前記パラメータ設定部は、前記動作モードが前記第１モードである場合と前記第２モードである場合とで、前記パラメータに互いに異なる数値を設定し、
    前記差分検知部は、設定された前記パラメータの数値と前記Ｎ回の投票の結果とが所定の関係である場合に、差分ありとして前記検知を行う、
    請求項７〜１１のいずれか１項に記載の差分検知装置。
14. 前記動作モードには、前記差分検知装置が利用される場所に対応する第１モードと第２モードとが含まれ、
    前記パラメータ設定部は、前記動作モードが前記第１モードである場合と前記第２モードである場合とで、前記パラメータに互いに異なる数値を設定し、
    前記差分検知部は、設定された前記パラメータの数値と前記Ｎ回の投票の結果とが所定の関係である場合に、差分ありとして前記検知を行う、
    請求項７〜１１のいずれか１項に記載の差分検知装置。
15. 前記測定部は、前記測定を行うことが可能な第１センサと第２センサとを含み、
    前記動作モードには、前記第１センサによる測定結果を利用する第１モードと、前記第２センサによる測定結果を利用する第２モードとが含まれ、
    前記抽出部は、前記動作モードが前記第１モードである場合に、前記第１センサによる前記測定結果から属性情報を抽出し、前記動作モードが前記第２モードである場合に、前記第２センサによる前記測定結果から属性情報を抽出し、
    前記パラメータ設定部は、前記動作モードが前記第１モードである場合と前記第２モードである場合とで、前記パラメータに互いに異なる数値を設定し、
    前記差分検知部は、設定された前記パラメータの数値と前記Ｎ回の投票の結果とが所定の関係である場合に、差分ありとして前記検知を行う、
    請求項７〜１１のいずれか１項に記載の差分検知装置。
16. 前記第１モードと前記第２モードは、前記差分検知装置が屋内で利用される動作モードである、
    請求項１５に記載の差分検知装置。
17. 前記動作モードには、検知される差分の原因として想定される物体の形状が互いに異なる第３モードと第４モードとが含まれ、
    前記抽出部は、前記動作モードが前記第３モードである場合には、第１サイズの測定ボクセルについての属性情報を抽出し、前記動作モードが前記第４モードである場合には、前記第１サイズと異なる第２サイズの測定ボクセルについての属性情報を抽出し、
    前記地図管理部は、前記第１サイズの地図ボクセルについての属性情報と、前記第２サイズの地図ボクセルについての属性情報とを管理し、
    前記差分検知部は、前記動作モードが前記第３モードである場合には、前記第１サイズの測定ボクセルについての属性情報と前記第１サイズの前記測定ボクセルに対応する位置の前記第１サイズの地図ボクセルについての属性情報との差分の有無を検知し、前記動作モードが前記第４モードである場合には、前記第２サイズの測定ボクセルについての属性情報と、前記第２サイズの前記測定ボクセルに対応する位置の前記第２サイズの地図ボクセルについての属性情報との差分の有無を検知する、
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載の差分検知装置。
18. 前記出力部は、前記検知結果を示す画像を表示装置に表示させるために前記出力を行う、
    請求項１〜１７のいずれか１項に記載の差分検知装置。
19. 空間における差分を検知する差分検知方法であって、
    周囲の局所空間における複数の点の各々についての位置を測定する測定ステップと、
    前記測定ステップによる測定結果から、前記局所空間と対応付けて３次元状に配列した測定ボクセル群における各測定ボクセルについての属性情報を抽出する抽出ステップと、
    地図で表される前記空間と対応付けて３次元状に配列した地図ボクセル群における各地図ボクセルについての属性情報を読み出す、読出しステップと、
    ユーザにより設定される動作モードに応じて、パラメータに数値を設定するパラメータ設定ステップと、
    前記パラメータに設定された前記数値を利用して、前記抽出ステップによって抽出された前記測定ボクセルについての属性情報と、前記読出しステップによって読み出された前記測定ボクセルに対応する位置の前記地図ボクセルについての属性情報との差分の有無を検知する差分検知ステップと、
    前記差分検知ステップによる検知結果を出力する出力ステップと、を含む、
    差分検知方法。

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