JP2018115870A

JP2018115870A - 物体検出装置

Info

Publication number: JP2018115870A
Application number: JP2017005002A
Authority: JP
Inventors: 文男菅谷; Fumio Sugaya
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-26

Abstract

【課題】遠方物体を検出しやすくすることができる物体検出装置を提供する。【解決手段】物体検出装置１は、複数のレーザビームを垂直方向に並べて照射する投光部３と、レーザビームごとに反射光を検出する受光部４と、反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在すると判定された場合には、当該反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する第一判定部６と、反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在しないと判定された場合に、第一閾値より小さい第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在する場合には、当該複数の反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する第二判定部７とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、物体検出装置に関する。

特許文献１には、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダ装置が記載されている。この装置は、パルス状のレーザ光である測定光を監視領域に投光する。そして、垂直方向に複数の分解能を有する受光部により、垂直方向に沿って並ぶ３つの方向からのレーザ光の反射光を受光する。そして、この装置は、所定の高さを有する物体を検出する。

特開２０１５−１６９５４１号公報

ところで、レーザ光は、光源からの距離が離れるほどビーム幅が広くなり、ビーム強度が減衰する傾向にある。このため、遠方物体については、反射強度の強い部材（リフレクタ等）からしか強い反射光が戻ってこない。つまり、リフレクタ等にレーザ光が照射されなければ、遠方物体を検出することができない。これを回避するために、複数のレーザビームを垂直方向に並べて照射することが考えられる。

しかし、複数のレーザビームを垂直方向に並べて照射したとしても、光源から離れた位置ではビーム間に垂直方向の隙間（谷間）が生じるおそれがある。このようなビーム間の垂直方向の隙間にリフレクタ等が位置する場合、遠方物体が検出されないことになる。したがって、特許文献１記載の装置は、遠方に存在する物体（遠方物体）を検出しにくいおそれがある。

このため、本技術分野では、遠方物体を検出しやすくすることができる物体検出装置が望まれている。

本開示に係る物体検出装置は、レーザ光の反射光に基づいて物体を検出する物体検出装置であって、複数のレーザビームを垂直方向に並べて照射する投光部と、レーザビームごとに反射光の反射時間及び反射強度値を検出する受光部と、複数の反射光のうち反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在するか否かを判定し、反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在すると判定された場合には、当該反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する第一判定部と、第一判定部により複数の反射光のうち反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在しないと判定された場合に、第一閾値より小さい第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在するか否かを判定し、第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在すると判定された場合には、当該複数の反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する第二判定部と、を備える。

本開示によれば、遠方物体を検出しやすくすることができる。

物体検出装置１を備える車両２の機能ブロック図である。先行車両を検出するシーンの一例である。反射光の反射時間及び反射強度値を説明する図である。物体検出装置１の物体検出処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して、本実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る物体検出装置は、レーザ光の反射光に基づいて物体を検出する装置である。以下では、物体検出装置が車載される例を開示するが、これに限定されるものではない。

［構成］
図１は、物体検出装置１を備える車両２の機能ブロック図である。車両２は、投光部３、受光部４、及び、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５を備える。

投光部３は、複数のレーザビームを所定の監視領域へ投光する機器である。投光部３は、複数のレーザビームを垂直方向に並べて照射する。つまり、投光部３は、それぞれの照射方向が垂直方向に並ぶように、複数のレーザビームを照射する。図２は、先行車両を検出するシーンの一例である。図２に示されるように、複数のレーザビームＢ１，Ｂ２が車両２の前方の監視領域へ垂直方向に並べて照射される。投光部３の構成は、一般的なレーザレーダ装置の投光部としてもよい。また、レーザ光はパルス状のレーザ光であってもよい。

受光部４は、レーザビームごとに反射光の反射時間及び反射強度値を検出する機器である。受光部４は、垂直方向に複数の分解能を有してもよい。図２の例では、受光部４は、レーザビームＢ１，Ｂ２ごとに反射光の反射時間及び反射強度値を検出する。図３は、反射光の反射時間及び反射強度値を説明する図である。図３の（Ａ）は、受光部４によって検出された一つのレーザビームの反射光の受光レベルであり、横軸が時間（レーザ反射時間）、縦軸が反射強度である。レーザ反射時間は、投光から受光までの時間であり、距離に換算することができる。このため、横軸は距離と同一の意味となる。反射強度の分布（ピーク位置）などを解析することで、物体の位置を検出することできる。受光部４の構成は、一般的なレーザレーダ装置の受光部としてもよい。

ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信回路などを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ５は、ＣＡＮ通信回路を用いて通信するネットワークに接続され、車両２の構成要素と通信可能に接続されている。

ＥＣＵ５は、投光部３及び受光部４に接続されている。ＥＣＵ５は、機能的には、第一判定部６及び第二判定部７を備えている。

第一判定部６は、複数の反射光のうち反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在するか否かを判定する。図２の例では、第一判定部６は、レーザビームＢ１，Ｂ２の反射光の反射強度値を用いてそれぞれ反射ピークを取得する。そして、第一判定部６は、反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在するか否かを判定する。第一閾値は、信号とノイズとを有意に分離するための閾値であり、ノイズレベルよりもある程度高い値が採用される。図３の（Ａ）に示される反射光の例では、第一判定部６は、第一閾値Ｋ１を設け、反射強度値が第一閾値Ｋ１以上となる反射ピークが存在するか否かを判定する。第一判定部６は、反射強度値が第一閾値Ｋ１以上となる反射ピークが存在すると判定された場合には、当該反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する。図３の（Ａ）に示される反射光の例では、第一閾値Ｋ１以上となるピーク値が出現した時間（図中点線位置）を距離に換算することで、物体の位置を算出することができる。

第二判定部７は、第一判定部６により複数の反射光のうち反射強度値が第一閾値Ｋ１以上となる反射ピークが存在しないと判定された場合に、第一閾値Ｋ１より小さい第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在するか否かを判定する。第二閾値は、弱いピークを検出するための閾値であり、第一閾値Ｋ１よりも低い値である。第二閾値は、例えば、レーザビームごと（計測時間分解能ごと）に設定される。第二判定部７は、計測時間分解能ごとの反射強度値の平均値を算出し、算出された反射強度値の平均値の二倍よりも大きな反射ピークが二つ以下の場合、算出された反射強度値の平均値の二倍を第二閾値として設定する。反射ピーク（候補点）は信号を含んでいればノイズを多少含んでいてもよい。

図３の（Ｂ）に示される反射光の例では、算出された反射強度値の平均値が１ｍＶであり、その２倍である２ｍＶよりも大きな反射ピークが二つ存在する（図中の黒点）。このため、この反射光に対しては２ｍＶを第二閾値Ｋ２として設定する。図３の（Ｃ）に示される反射光（図中の一点鎖線）の例では、算出された反射強度値の平均値が０．８５ｍＶであり、その２倍である１．７ｍＶよりも大きな反射ピークが一つ存在する（図中の黒点）。このため、この反射光に対しては１．７ｍＶを第二閾値Ｋ３として設定する。このように、レーザビームごとに第二閾値を設定する。

そして、第二判定部７は、第二閾値Ｋ２以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在すると判定された場合には、当該複数の反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する。図３の（Ｃ）に示される反射光の例では、同一の時間に２つの反射ピークが検出されている。このため、反射強度値が第一閾値Ｋ１以上となる反射ピークが存在しない場合でも、第二判定部７は、２つの反射ピークが観測された反射時間（図中点線位置）に基づく距離に物体が存在すると判定する。

［物体判定処理のフローチャート］
図４は、物体検出装置１の物体検出処理のフローチャートである。図４のフローチャートは、物体検出装置１の動作指示を運転者から受け付けたタイミングで開始される。

図４に示されるように、物体検出装置１の投光部３は、照射処理（Ｓ１０）として、複数のレーザビームを垂直方向に並べて照射する。図２の例では、投光部３は、複数のレーザビームＢ１，Ｂ２の照射方向が垂直方向に並ぶようにレーザ光を照射する。

次に、物体検出装置１の受光部４は、受光処理（Ｓ１２）として、レーザビームごとに反射光の反射時間及び反射強度値を検出する。受光部４は、レーザビームごとに図３の（Ａ）に示されるような反射時間及び反射強度値を検出する。

次に、物体検出装置１の第一判定部６は、ピーク検出処理（Ｓ１４）として、受光処理（Ｓ１２）で得られた反射時間及び反射強度値に基づいて、反射光ごとに反射強度値の反射ピークを検出する。

続いて、第一判定部６は、第一判定処理（Ｓ１６）として、ピーク検出処理（Ｓ１４）で得られた反射ピークの反射強度値が第一閾値Ｋ１以上であるか否かを判定する。第一判定部６は、反射光ごとに反射ピークの反射強度値を判定する。

第一閾値Ｋ１以上の反射強度値となる反射ピークが存在すると判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、第一判定部６は、立体物判定処理（Ｓ１８）として、当該反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する。図４に示されるフローチャートが終了した場合、次回の要求タイミングにおいてフローチャートは最初から実行される。

一方、第一閾値Ｋ１以上の反射強度値となる反射ピークが存在しないと判定された場合（Ｓ１６：ＮＯ）、物体検出装置１の第二判定部７は、閾値変更処理（Ｓ２０）として、第一閾値Ｋ１よりも低い第２閾値を算出する。第二判定部７は、例えば、計測時間分解能ごとの反射強度値の平均値を算出し、算出された平均値の二倍よりも大きな反射ピークが二つ以下の場合、算出された平均値の二倍を第二閾値として設定する。このように、第二判定部７は、レーザビームごとに第二閾値を設定する。

続いて、第二判定部７は、第二判定処理（Ｓ２２）として、第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在するか否かを判定する。第二判定部７は、垂直方向に並ぶレーザビームごとに反射ピークの位置を算出する。そして、第二判定部７は、垂直方向に並ぶレーザビームに対して、複数の反射強度値の弱い反射ピークが同一位置に存在するか否かを判定する。

第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在すると判定された場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、第二判定部７は、立体物判定処理（Ｓ１８）として、当該複数の反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する。一方、第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在しないと判定された場合（Ｓ２２：ＮＯ）、第二判定部７は、立体物判定処理（Ｓ２４）として、物体が存在しないと判定する。以上で図４に示されるフローチャートが終了する。図４に示されるフローチャートが終了した場合、次回の要求タイミングにおいてフローチャートは最初から実行される。

［実施形態に係る物体検出装置１の効果］
図２に示されるように、レーザレーダ装置は、光源から離れた位置ではビーム間に垂直方向の隙間Ｓ（谷間）が生じるおそれがある（図２参照）。このようなビーム間の垂直方向の隙間Ｓに先行車両１０のリフレクタ１０ａが位置する場合、先行車両１０が未検出となる。これに対して、実施形態に係る物体検出装置１によれば、垂直方向に並べて照射された複数のレーザビームの少なくとも２つから、弱い反射ピークが同一の反射時間で検出された場合、当該位置に物体が存在すると判定することができる。このように、物体検出装置１は、強い反射ピークを検出しない場合であっても、物体を検出することができる。よって、物体検出装置１は、遠方物体を検出しやすくすることができる。

上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。例えば、第二閾値は、実施形態で説明した手法に限定されることはなく、予め定められた一定値であってもよい。

１…物体検出装置、２…車両、３…投光部、４…受光部、５…ＥＣＵ、６…第一判定部、７…第二判定部。

Claims

レーザ光の反射光に基づいて物体を検出する物体検出装置であって、
複数のレーザビームを垂直方向に並べて照射する投光部と、
レーザビームごとに反射光の反射時間及び反射強度値を検出する受光部と、
複数の反射光のうち反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在するか否かを判定し、反射強度値が第一閾値以上となる反射ピークが存在すると判定された場合には、当該反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する第一判定部と、
前記第一判定部により複数の反射光のうち反射強度値が前記第一閾値以上となる反射ピークが存在しないと判定された場合に、前記第一閾値より小さい第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在するか否かを判定し、前記第二閾値以上の反射強度値となる反射ピークが同一の反射時間に複数存在すると判定された場合には、当該複数の反射ピークが観測された反射時間に基づく距離に物体が存在すると判定する第二判定部と、
を備える、物体検出装置。