JP2019067115A - 路面検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両前方に存在する路面を表す情報を精度よく検出する路面検出装置を提供する。【解決手段】路面検出装置は、ステレオカメラを用いて車両前方の領域を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて当該撮像画像を構成する各画素の視差を含む視差情報を算出する視差情報算出手段と、視差情報に基づいて撮像画像の画素のうち路面に対応している画素を抽出し、抽出した画素が有する情報に基いて３次元座標軸において路面を表す情報を路面情報として取得する路面情報取得手段と、路面の勾配を二次関数で近似した路面勾配式を路面を表す情報に基いて算出する路面勾配式算出手段と、路面勾配式の二次の項の係数の絶対値が所定の係数閾値より大きいか否かを判定する勾配変化判定手段と、勾配変化判定手段により絶対値が係数閾値より大きいと判定された場合、路面を表す情報を無効化する無効化手段と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、車両前方に存在する路面を検出する（即ち、路面を表す情報を取得する）路面検出装置に関する。

従来から、運転支援の一態様として、車両前方に存在する障害物に車両が衝突することを回避したり、衝突による衝撃を軽減したりするための衝突回避制御が行われている。衝突回避制御は、車両の前方に当該車両が衝突する可能性がある障害物が存在する場合、運転者に警報を発生する警報制御、車両に自動的に制動力を付与する自動制動制御、及び／又は、車両の操舵輪の転舵角を自動的に変更する自動操舵制御を実行する制御である。

衝突回避制御の１つである自動操舵制御が実行される際は、障害物との衝突を回避するための経路である回避経路が予め設定され、当該回避経路に沿って車両が走行するように車両が制御される。回避経路が車両の走行路面として不適切な領域に設定されると自動操舵制御が適切に行われなくなるため、車両の走行に適した路面を精度よく検出できる装置の開発が望まれている。

例えば、特許文献１に開示される路面検出装置（以下、「従来装置」と称する。）は、車両前方の撮像画像から得られた視差画像に基づいて、当該視差画像を構成する各視差点が、路面に対応する視差点（以下、「路面視差点」と称する。）であるか否かを推定する。そして、従来装置は、車速及びヨーレート等に基づいて車両が走行すると予想される経路である走行予想経路を推定し、路面視差点の走行予想経路までの距離に応じて路面視差点に重み付けを行う。具体的には、走行予想経路までの距離が近いほど重みを大きくする。従来装置は、重み付けが行われた路面視差点に基づいて路面検出を行う。なお、特許文献１では、路面視差点は「路面候補点」と、走行予想経路は「進行軌跡」とそれぞれ記載されている。

走行予想経路に近い領域は、走行予想経路から遠い領域よりも、道路である可能性が高い。このため、従来装置の構成によれば、走行予想経路に近い路面視差点の重みを、走行予想経路から遠い路面視差点の重みよりも大きくすることにより、走行予想経路に近い路面視差点が路面の検出に与える影響を相対的に大きくすることができ、路面を精度よく検出することができると記載されている。

特開２０１６−２０６７７６号公報

しかしながら、従来装置の構成では、実際には路面ではない領域を路面として誤検出してしまう可能性がある。即ち、例えば、除雪作業により雪が障害物を覆うように積みあげられ、積み上げられた雪が路面となだらかにつながっている場合、積み上げられた雪の勾配変化が比較的に大きくても（勾配が比較的急に変化していても）、従来装置は、積み上げられた雪を障害物としてではなく、路面として検出することがある。別言すれば、路面であるか否かの判定対象となる対象物の勾配変化が比較的に大きくても、当該対象物の外形形状によっては、従来装置は、当該対象物を障害物ではなく路面として検出することがある。この場合、自動操舵制御により、実際には路面ではない領域に回避経路が設定されてしまう可能性があり、適切な自動操舵制御を実行できない可能性がある。

本発明は、上述した問題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、車両前方に存在する路面を表す情報を精度よく検出することが可能な路面検出装置を提供することにある。

本発明による路面検出装置（以下、「本発明装置」と称する。）は、
車両に搭載されており、
ステレオカメラを用いて車両前方の領域を撮像する撮像手段（１１、ステップ６０２）と、
前記撮像手段（１１）によって撮像された撮像画像に基づいて当該撮像画像を構成する各画素の視差を含む視差情報を算出する視差情報算出手段（ステップ６０４）と、
前記視差情報に基づいて前記撮像画像の前記画素のうち路面に対応している画素を抽出し、前記抽出した画素が有する情報に基いて３次元座標軸において路面を表す情報を路面情報として取得する路面情報取得手段（ステップ６０８）と、
前記路面の勾配を二次関数で近似した路面勾配式（ｙ＝ａ・ｚ^２＋ｂ・ｚ＋ｃ）を前記路面を表す情報に基いて算出する路面勾配式算出手段（ステップ６１０）と、
前記路面勾配式の二次の項の係数の絶対値（|ａ|）が所定の係数閾値（Ｃｔｈ）より大きいか否かを判定する勾配変化判定手段（ステップ６１２）と、
前記勾配変化判定手段により前記絶対値（|ａ|）が前記係数閾値（Ｃｔｈ）より大きいと判定された場合（ステップ６１２：Ｙｅｓ）、前記路面を表す情報を無効化する無効化手段（ステップ６１４）と、
を備える。

本発明装置では、路面勾配式算出手段が、路面情報取得手段によって取得された路面を表す情報（路面情報）に基づいて、路面の勾配を二次関数で近似した路面勾配式を算出する。そして、勾配変化判定手段が、当該路面勾配式の二次（即ち、最高次数）の項の係数の絶対値が所定の係数閾値より大きいか否かを判定する。路面勾配式の二次の項の係数には、路面の勾配変化が反映される。具体的には、路面が車両の現在位置に対して上方に盛り上がっている場合、その勾配変化が大きくなるほど（勾配が急に変化するほど）、当該係数は大きくなる。一方、路面が車両の現在位置に対して下方に落ち窪んでいる場合、その勾配変化が大きくなるほど（勾配が急に変化するほど）、当該係数は小さくなる。このため、当該係数の絶対値が係数閾値より大きいか否かを判定することにより、路面の勾配が急に変化しているか否か（即ち、車両の走行路面として適切であるか否か）を判定することができる。本発明装置では、勾配変化判定手段が当該係数の絶対値が係数閾値より大きいと判定した場合、無効化手段が路面を表す情報を無効化する。これにより、勾配が急に変化しており、走行路面として適切ではない路面を表す情報が検出されることを抑制できる。結果として、車両前方に存在する路面を表す情報を精度よく検出することができる。なお、「路面を表す情報を無効化する」とは、「路面が検出されていない」という最終検出結果を出力可能な状態にすることを意味するものであり、路面を表す情報を消去することを必ずしも意味するものではない（但し、路面を表す情報を消去することを排除するものでもない。）。

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る路面検出装置（以下、「実施装置」と称する。）及び実施装置に接続された衝突回避制御装置の概略構成図である。 視差投票マップの平面図である。 視差投票マップの斜視図である。 各ブロックに属性が設定された視差投票マップを示す図である。 車両の位置を基準としたときの路面視差点の奥行き方向（ｚ方向）の距離と高さ方向（ｙ方向）の距離との関係を規定したグラフであり、グラフ上の点群を二次関数で近似した路面勾配式を示す図である。 ある演算タイミングにおいて勾配変化判定が行われる前の路面及び障害物の検出結果を示す図である。 図５Ａに対応した図であり、ある演算タイミングにおいて勾配変化判定を実施後、路面情報が無効化された状態を示す図である。 実施装置の路面検出ＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態に係る路面検出装置（以下、「実施装置」とも称する。）及び実施装置に接続された衝突回避制御装置の概略システム構成図である。以下では、実施装置が搭載された車両を「自車両」と称して他車両と区別する。

実施装置は、路面検出ＥＣＵ１０と、路面検出ＥＣＵ１０に接続されたカメラセンサ１１と、を備える。路面検出ＥＣＵ１０は、衝突回避制御装置１３に接続されている。ＥＣＵは、「Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ」の略であり、マイクロコンピュータを主要部として備える。マイクロコンピュータは、ＣＰＵとＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶装置とを含む。ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム、ルーチン）を実行することによって、各種機能を実現する。以下、路面検出ＥＣＵ１０を、単に「ＥＣＵ１０」と称する。

カメラセンサ１１は、自車両前方を撮像する車載ステレオカメラ装置（図示省略）を備える。車載ステレオカメラ装置は、自車両のルーフ前端部の車幅方向中央付近に設けられ、車両前後軸より左側に配置される左カメラと、車両前後軸より右側に配置される右カメラと、を有する。左カメラは所定時間が経過する毎に主として自車両の前方左側の領域を撮像し、撮像した左画像を表す左画像信号をＥＣＵ１０に出力する。同様に、右カメラは所定時間が経過する毎に主として自車両の前方右側の領域を撮像し、撮像した右画像を表す右画像信号をＥＣＵ１０に出力する。

ＥＣＵ１０は、以下に述べる手順で、所定時間が経過する毎に（即ち、所定の演算周期毎に）自車両前方に存在する路面を検出する。即ち、まず、ＥＣＵ１０は、カメラセンサ１１から出力された左画像信号及び右画像信号に基づいて視差画像を生成する。次に、ＥＣＵ１０は、その視差画像を構成する各画素（以下、当該画素を「視差点」とも称する。後述。）が、路面に対応する視差点（以下、「路面視差点」と称する。）であるか、路面以外の障害物等に対応する視差点であるかを推定する。続いて、ＥＣＵ１０は、路面視差点を３次元座標変換し、座標変換された路面視差点を、路面を表す情報として取得する。次いで、ＥＣＵ１０は、路面を表す情報に基づいて、当該路面の勾配を二次関数で近似した路面勾配式を算出し、路面勾配式の二次の項の係数の絶対値が所定の係数閾値より大きいか否かを判定する勾配変化判定を行う。ＥＣＵ１０は、勾配変化判定の判定結果に基づいて、上記の手順で取得された路面を表す情報を無効化するか否かを決定する。路面を表す情報を無効化すると決定した場合、ＥＣＵ１０は、「路面は検出されていない（路面を表す情報は無効である）」という最終検出結果を衝突回避制御装置１３に出力する。一方、路面を表す情報を無効化しないと決定した場合、ＥＣＵ１０は、当該路面を表す情報を最終検出結果として衝突回避制御装置１３に出力する。これにより、路面が検出される。

衝突回避制御装置１３は、図示しない他のＥＣＵと接続されており、当該他のＥＣＵから、自車両前方に存在する障害物の有無、並びに、障害物が存在する場合には自車両に対する当該障害物の相対位置、相対方位及び相対速度を取得する。衝突回避制御装置１３は、これらの情報に基づいて当該障害物までの衝突予測時間（自車両が当該障害物に衝突するまでに要すると予測される時間）を算出し、衝突予測時間に基づいて衝突回避制御を実行するか否かを判定する。ここで、衝突回避制御は、自車両の前方に当該車両と衝突する可能性がある障害物が存在する場合、運転者に警報を発生する警報制御、自車両に自動的に制動力を付与する自動制動制御、及び／又は、自車両の操舵輪の転舵角を自動的に変更する自動操舵制御を実行する制御である。

衝突回避制御を実行すると判定した場合、衝突回避制御装置１３は、ＥＣＵ１０から送信された最終検出結果に基づいて、衝突回避制御のうちの何れの制御（即ち、警報制御、自動制動制御及び／又は自動操舵制御）を実行するかを決定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、「路面は検出されていない（路面を表す情報は無効である）」という最終検出結果を取得した場合、自動操舵制御以外の２つの制御のうちの少なくとも１つを実行する。一方、ＥＣＵ１０は、路面を表す情報を最終検出結果として取得した場合、自動操舵制御を含む３つの制御のうちの少なくとも１つを実行する。例えば、ＥＣＵ１０は、衝突予測時間に基づいて制御の種類を決定する。

（作動の詳細）
次に、実施装置の作動の詳細について説明する。なお、視差画像の生成方法及び路面視差点の推定方法は周知であるため、これらについては簡単な説明に留める。詳細については、特開２０１６−２０６７７６号公報（米国特許出願公開第２０１６３０５７８５号明細書）を参照されたい。

＜視差画像の生成＞
実施装置のＥＣＵ１０は、自車両の図示しないエンジンスイッチ（イグニッション・キー・スイッチ）がオン状態へと変更されてからオフ状態へと変更されるまでの期間（以下、「エンジンオン期間」とも称する。）、所定時間（演算周期）が経過する毎に、カメラセンサ１１から出力された左画像信号及び右画像信号に基づいて視差画像を生成する。視差画像の生成には、例えば、Semi-Global Matchingの手法が用いられ得る。視差画像を構成する各画素（視差点）には、当該画素の視差を含む視差情報が対応付けられている。

＜路面視差点の推定＞
ＥＣＵ１０は、エンジンオン期間中、所定時間が経過する毎に、視差画像中の各視差点が路面視差点であるか、路面視差点以外の視差点であるかを推定する。以下、推定方法の一例を簡単に説明する。図２Ａは視差投票マップ２０の平面図を示し、図２Ｂは視差投票マップ２０の斜視図を示す。視差投票マップ２０は、そのＲＡＭに予め設けられている。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、視差投票マップ２０は、横方向の辺が視差画像の横方向（車幅方向）の位置に対応し、縦方向の辺が視差画像の縦方向の位置に対応し、奥行き方向の辺が視差の大きさに対応するように配列された複数の直方体形状のブロック２２を備える。

ＥＣＵ１０は、視差投票マップ２０の各ブロック２２に、路面又は路面以外の属性を設定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、視差画像中の各視差点を、視差点の位置（横方向の位置及び縦方向の位置）と視差の大きさとに基づいて、視差投票マップ２０の対応するブロック２２に投票（分類）する。そして、ＥＣＵ１０は、視差投票マップ２０の各ブロック２２について、視差の平均値、視差の偏差、視差画像の縦方向における視差点の座標の平均値及び視差画像の縦方向における視差点の座標の偏差を算出する。

ＥＣＵ１０は、視差投票マップ２０のブロック２２内に、同程度の視差（距離）を有する視差点が、視差画像の縦方向における狭い範囲に分布し、視差が減少するにつれて（自車両からの距離が増大するにつれて）視差画像の縦方向における視差点の位置が滑らかに上昇している場合、当該視差点の集合は路面を示していると判定する。具体的には、視差点の縦方向における分布が所定の第１閾値未満であるという条件、及び、視差点の視差方向の分布が所定の第２閾値以上であるという条件を満たしている場合、図３に示すように、ＥＣＵ１０は、当該視差点が分類されているブロック２２に路面の属性を設定する。以下では、路面の属性に設定されたブロック２２を「路面ブロック２２ａ」と称する。一方、視差点の分布が上記２つの条件を満たさないブロック２２には路面以外の属性（例えば、障害物）を設定する。図３のブロック２２のうち路面ブロック２２ａ以外のブロックには路面以外の属性が設定されている。

ＥＣＵ１０は、路面ブロック２２ａに分類された視差点を路面視差点として推定し、路面ブロック２２ａ以外のブロック２２に分類された視差点を路面視差点以外の視差点として推定する。ＥＣＵ１０は、視差画像中における路面視差点の座標（ｕ，ｖ）をそのＲＡＭに格納する。なお、ｕ及びｖは視差画像中の視差点の座標の横方向及び縦方向の成分をそれぞれ表す。

＜路面情報の取得＞
ＥＣＵ１０は、エンジンオン期間中、所定時間が経過する毎に、路面視差点に基づいて路面を表す情報を路面情報として取得する。具体的には、ＥＣＵ１０は、視差画像中の路面視差点の座標（ｕ，ｖ）を以下の式（１）乃至式（３）に則って３次元座標（ｚ，ｘ，ｙ）に変換する。ここで、ｚ、ｘ、ｙは、それぞれ奥行き方向（車両前後軸方向）の成分、横方向（車幅方向）の成分、高さ方向の成分を表す。なお、この高さ方向は、視差画像及び視差投票マップ２０の縦方向に対応する。加えて、式中のＢはカメラセンサ１１の左カメラと右カメラとの距離（光軸間距離）を表し、ｆは両カメラの焦点距離を表し、ｄは視差点に対応付けられた視差情報に含まれる視差を表す。この３次元座標の点群が路面を表す情報に相当する。即ち、ＥＣＵ１０は、視差画像中の路面視差点を３次元座標に変換することにより、路面を表す情報を取得する。ＥＣＵ１０は、変換された路面視差点の３次元座標をそのＲＡＭに格納する。

ｚ＝Ｂ・ｆ／ｄ…（１）
ｘ＝ｕ・ｆ／ｚ…（２）
ｙ＝ｖ・ｆ／ｚ…（３）

＜路面勾配式の算出＞
ＥＣＵ１０は、エンジンオン期間中、所定時間が経過する毎に、路面を表す情報に基づいて、自車両前方に存在する路面の勾配を二次関数で近似した路面勾配式を算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、図４に示すように、自車両の位置を基準としたときの路面視差点の奥行き方向（ｚ方向）の距離と高さ方向（ｙ方向）の距離との関係を規定したグラフを作成する。このグラフは、横軸がｚ方向を表し、縦軸がｙ方向を表しており、視差投票マップ２０内の全ての路面視差点の座標のｚ成分及びｙ成分をプロットすることにより作成される。

ＥＣＵ１０は、路面視差点をグラフにプロットすると、最小二乗法のＭ推定を用いてグラフ上の点群を二次関数（ｙ＝ａ・ｚ^２＋ｂ・ｚ＋ｃ。ａ、ｂ、ｃはＭ推定によって算出される定数。）で近似し、この近似式を路面勾配式として算出する。なお、上記の説明から明らかなように、路面勾配式は路面視差点の座標のｚ成分（奥行き方向の成分）とｙ成分（高さ方向の成分）に基づいて決定される式であり、ｘ成分（横方向の成分）は考慮されない。即ち、路面勾配式は、「奥行き方向の距離が同一の地点における路面の高さは横方向に亘って略一定である」という前提の下で作成される。なお、グラフ上の点群を近似する手法はＭ推定に限られず、例えばＬ推定やＲ推定が用いられてもよいし、最小二乗法以外の手法が用いられてもよい。ＥＣＵ１０は、算出された路面勾配式をそのＲＡＭに格納する。

＜勾配変化判定＞
路面勾配式（ｙ＝ａ・ｚ^２＋ｂ・ｚ＋ｃ）の二次の項（最高次数の項）の係数ａには、路面の勾配変化が反映される。路面が自車両の現在位置に対して上方に盛り上がっている場合、その勾配変化が大きくなるほど（勾配が急に変化するほど）係数ａは大きくなる。一方、路面が自車両の現在位置に対して下方に落ち窪んでいる場合、その勾配変化が大きくなるほど（勾配が急に変化するほど）係数ａは小さくなる（即ち、係数ａが負の値となって、係数ａの絶対値が大きくなる。）。路面の勾配が上方又は下方にあまりに急に変化する場合、当該路面は自車両の走行路面として適切とは言えない。そこで、ＥＣＵ１０は、路面勾配式を利用して、エンジンオン期間中、所定時間が経過する毎に、自車両前方に存在する路面の勾配変化が走行路面として適切であるか否かを判定する勾配変化判定を行う。

具体的には、ＥＣＵ１０は、路面勾配式（ｙ＝ａ・ｚ^２＋ｂ・ｚ＋ｃ）の二次の項の係数の絶対値|ａ|が所定の係数閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判定する。絶対値|ａ|が係数閾値Ｃｔｈより大きい（|ａ|＞Ｃｔｈ）と判定した場合、ＣＰＵは、路面の勾配は自車両前方に向かうにつれて急に変化しているため（急激に急になっているため）、その勾配変化は走行路面として適切ではないと判定する。一方、絶対値|ａ|が係数閾値Ｃｔｈ以下である（|ａ|≦Ｃｔｈ）と判定した場合、ＣＰＵは、路面の勾配は自車両前方に向かうにつれて急には変化していないため、その勾配変化は走行路面として適切であると判定する。ＥＣＵ１０は、この判定結果をそのＲＡＭに格納する。なお、係数閾値Ｃｔｈは、実験又はシミュレーション等によって算出され得る。

＜路面情報の無効化＞
ＥＣＵ１０は、エンジンオン期間中、所定時間が経過する毎に、勾配変化判定の判定結果に基づいて、路面情報を無効化するか否かを決定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、ある演算タイミングにおいて勾配変化判定により路面の勾配変化が走行路面として適切ではないと判定した場合、路面情報には「実際に路面である可能性が低い領域を示す情報」が含まれていると判定し、当該路面情報を無効化する。この場合、ＥＣＵ１０は、「当該演算タイミングにおいて路面は検出されていない（当該路面情報は無効である）」という最終的な検出結果を衝突回避制御装置１３に出力する。一方、ＥＣＵ１０は、ある演算タイミングにおいて勾配変化判定により路面の勾配変化が走行路面として適切であると判定した場合、路面情報には「実際に路面である可能性が低い領域を示す情報」が含まれていない判定し、当該路面情報を無効化しない。この場合、ＥＣＵ１０は、この路面情報を当該演算タイミングにおいて検出された路面情報であると見なし、当該路面情報を最終的な検出結果として衝突回避制御装置１３に出力する。ＥＣＵ１０は、路面情報の最終的な検出結果をそのＲＡＭに格納する。

この点について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して具体的に説明する。図５Ａは、ある演算タイミングにおいて勾配変化判定が行われる前の路面１４及び障害物１５の検出結果を示す図である。即ち、路面１４は、上記＜路面情報の取得＞において取得された路面情報に対応する領域である。一方、障害物１５は公知の手法を用いて検出された障害物である。障害物１５の検出方法は周知であるため、その詳細な説明は省略する（詳細な説明については、特開２０１３−１６１４３４号公報を参照。）。図５Ａに示すように、この撮像画像には除雪作業により障害物を覆うように積み上げられた雪が写っており、実際に路面である領域となだらかにつながっている。当該演算タイミングにおいては、この積み上げられた雪の一部が路面１４として検出されている。

ＥＣＵ１０は、当該演算タイミングにおいて路面１４の路面勾配式を算出し、当該路面勾配式に基づいて勾配変化判定を行う。本例では、積み上げられた雪の勾配変化が比較的大きいため、路面勾配式の二次の項の係数の絶対値|ａ|は、係数閾値Ｃｔｈより大きい。このため、ＥＣＵ１０は、当該演算タイミングにおいて路面１４の勾配変化は走行路面として適切ではないと判定し、路面１４を表す情報を無効化する（即ち、路面１４を表す情報には実際に路面である可能性が低い領域を示す情報が含まれていると判定する。）。図５Ｂは、図５Ａに対応した図であり、当該演算タイミングにおいて勾配変化判定を実施後、路面１４を表す情報が無効化された状態を示す。図５Ｂに示すように、当該演算タイミングにおいては、路面は検出されていない。この状態が、当該演算タイミングにおける路面の最終的な検出結果を示している。

（実際の作動）
次に、ＥＣＵ１０の実際の作動について説明する。ＥＣＵ１０のＣＰＵは、エンジンオン期間中、図６にフローチャートにより示したルーチンを所定時間（演算周期）が経過する毎に実行するようになっている。

ＣＰＵは、エンジンスイッチがオン状態へと変更されると、図６のステップ６００から処理を開始して以下のステップ６０２乃至６１０の処理を順に行う。
ステップ６０２：ＣＰＵは、カメラセンサ１１から左画像信号及び右画像信号を受信する。即ち、左画像及び右画像を含む撮像画像を取得する。
ステップ６０４：ＣＰＵは、撮像画像から視差画像を生成する。
ステップ６０６：ＣＰＵは、視差画像中の各視差点が路面視差点であるか、路面視差点以外の視差点であるかを推定する。
ステップ６０８：ＣＰＵは、路面視差点に基づいて路面情報を取得する。
ステップ６１０：ＣＰＵは、路面情報に基づいて路面勾配式を算出する。

次いで、ＣＰＵは、ステップ６１２に進み、路面勾配式の二次の項の係数の絶対値|ａ|が所定の係数閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判定する勾配変化判定を行う。|ａ|＞Ｃｔｈが成立すると判定した場合、ＣＰＵは、ステップ６１２にて「Ｙｅｓ」と判定し（即ち、路面の勾配変化は走行経路として適切ではないと判定し）、以下のステップ６１４及びステップ６１６の処理を行う。

ステップ６１４：ＣＰＵは、ステップ６０８にて取得された路面情報には実際に路面である可能性が低い領域を示す情報が含まれていると判定し、当該路面情報を無効化する。
ステップ６１６：ＣＰＵは、「当該演算タイミングにおいて路面は検出されていない（当該路面情報は無効である）」という最終的な検出結果を衝突回避制御装置１３に出力する。この結果、衝突回避制御装置１３は、衝突回避制御として自動操舵制御を選択せず、警報制御及び自動制動制御の少なくとも一方を実行する。

これに対し、ステップ６１２にて|ａ|≦Ｃｔｈが成立すると判定した場合、ＣＰＵは、ステップ６１２にて「Ｎｏ」と判定し（即ち、路面の勾配変化は走行経路として適切であると判定し）、以下のステップ６１８の処理を行う。

ステップ６１８：ＣＰＵは、ステップ６０８にて取得された路面情報を、当該演算タイミングにおいて検出された路面情報であると見なし、当該路面情報を最終的な検出結果として衝突回避制御装置１３に出力する。

ＣＰＵは、ステップ６１６又はステップ６１８の処理を終了すると、ステップ６２０に進み、本ルーチンを一旦終了する。

実施装置の作用効果について説明する。実施装置のＥＣＵ１０は、自車両前方に存在する路面の勾配を二次関数で近似した路面勾配式を算出し、当該路面勾配式の二次（即ち、最高次数）の項の係数の絶対値|ａ|が係数閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判定する。路面勾配式の二次の項の係数ａには、路面の勾配変化が反映される。具体的には、路面が車両の現在位置に対して上方に盛り上がっている場合、その勾配変化が大きくなるほど（勾配が急に変化するほど）係数ａは大きくなる。一方、路面が車両の現在位置に対して下方に落ち窪んでいる場合、その勾配変化が大きくなるほど（勾配が急に変化するほど）係数ａは小さくなる。このため、当該係数の絶対値|ａ|が係数閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判定することにより、路面の勾配が急に変化しているか否か（即ち、車両の走行路面として適切であるか否か）を判定することができる。本発明装置は、|ａ|＞Ｃｔｈが成立すると判定した場合、当該演算タイミングにおいて取得された路面情報を無効化する。これにより、勾配が急に変化しており、走行路面として適切ではない路面情報が検出されることを抑制できる。結果として、車両前方に存在する路面を表す情報を精度よく検出することができる。

加えて、従来の路面検出装置（以下、「従来装置」と称する。）には以下のような問題があった。即ち、一般に、従来装置は、障害物を検出した場合、当該障害物よりも車両の進行方向における奥側の領域（以下、単に「奥側の領域」と称する。）を、路面であるか否かの判定対象とはしないように構成されている。例えば、従来装置は、縁石を障害物として検出した場合、縁石よりも奥側の領域を路面であるか否かの判定対象とはしないように構成されている。

ここで、例えば、除雪作業により雪が障害物を覆うように積みあげられ、積み上げられた雪が路面となだらかにつながっている場合、積み上げられた雪の勾配変化が比較的に大きくても、従来装置は、積み上げられた雪を障害物としてではなく、路面として検出することがある。これにより、雪が積み上げられる前は路面であるか否かの判定対象ではなかった領域（即ち、障害物の奥側に位置している領域）が、路面であるか否かの判定対象となる。このため、当該障害物よりも奥側の領域が比較的平坦であれば、従来装置は、この奥側の領域も路面として検出し、その結果、実際には路面ではない領域を路面として誤検出してしまう可能性がある。

例えば、カーブ形状の道路の脇に縁石が設置されており、当該縁石に雪が積み上げられ、積み上げられた雪が路面として検出されると、その奥側の領域（実際には路面ではない領域）も路面であるか否かの判定対象となる。ここで、当該奥側の領域が比較的平坦な場合、当該領域は路面として検出される。この結果、自動操舵制御により、実際には路面ではない領域に回避経路が設定されてしまう可能性があり、適切な自動操舵制御を実行できない可能性があった。

これに対し、本発明装置は、路面の勾配変化に基づいて当該路面を表す情報を無効化するか否かを決定する。このため、例えば、障害物を覆うように雪が積み上げられ、その結果、障害物の外形形状が変化しても、その積み上げられた雪の勾配変化は比較的に大きいと考えられるため、積み上げられた雪が路面として最終的に検出される可能性は極めて低くなる。ここで、積み上げられた雪が障害物として検出された場合、上述したように障害物よりも奥側の領域は路面であるか否かの判定対象とはならないため、それより奥側の領域が路面として検出されることがなくなり、実際には路面ではない領域が路面として検出される可能性を大幅に低減することができる。一方、積み上げられた雪が不明領域として検出された場合、仮に、それより奥側の領域が路面として検出されたとしても、自動操舵制御が実行される際に、当該不明領域を超えて回避経路が設定される可能性は極めて低い。このため、この場合も、実際には路面ではない領域が路面として検出される可能性を大幅に低減することができる。

以上、本発明の実施形態に係る車両制御装置について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、ある演算タイミングにおいて勾配変化判定により|ａ|＞Ｃｔｈが成立したと判定された場合、実施装置は路面情報を無効化し、「当該演算タイミングにおいて路面は検出されていない（当該路面情報は無効である）」という最終判定結果を衝突回避制御装置１３に出力するが、この構成に限られない。例えば、実施装置は、上記演算タイミングにおいて路面情報を無効化した後、３次元座標に変換された路面視差点のｚ−ｙグラフにおける分布形状に基づいて、勾配変化が急である路面視差点群を特定してもよい。そして、当該路面視差点群を除去し、残りの路面視差点群（即ち、勾配変化が急ではない路面視差点群）が存在する場合、当該路面視差点群を最終的な路面情報として衝突回避制御装置１３に出力してもよい。別言すれば、実施装置は、勾配変化判定により路面情報を無効化した場合、路面の再検出を行ってもよい。この構成によれば、勾配変化が急であると判定された場合にも走行可能な路面が検出され易くなるため、路面が検出されないことに起因して自動操舵制御が選択されなくなることを抑制でき、より適切な運転支援制御を行うことができる。

加えて、実施装置は、路面情報を取得するに際し、路面視差点に以下のように重み付けを行ってもよい。即ち、車速及びヨーレート等に基づいて、自車両が走行すると予想される経路である走行予想経路を推定し、路面視差点の走行予想経路までの距離に応じて、当該距離が近くなるほど路面視差点の重みが大きくなるように重み付けを行ってもよい（詳細は特開２０１６−２０６７７６号公報を参照）。そして、実施装置は、重み付けされた路面視差点に基づいて、上述した方法で３次元座標変換することにより路面情報を取得し、当該路面情報に基づいて勾配変化判定を行ってもよい。

１０：路面検出ＥＣＵ、１１：カメラセンサ、１３：衝突回避制御装置、１４：路面、１５：障害物、２０：視差投票マップ、２２：ブロック、２２ａ：路面ブロック

Claims (1)

1. 車両に搭載された路面検出装置であって、
   ステレオカメラを用いて車両前方の領域を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された撮像画像に基づいて当該撮像画像を構成する各画素の視差を含む視差情報を算出する視差情報算出手段と、
   前記視差情報に基づいて前記撮像画像の前記画素のうち路面に対応している画素を抽出し、前記抽出した画素が有する情報に基いて３次元座標軸において路面を表す情報を路面情報として取得する路面情報取得手段と、
   前記路面の勾配を二次関数で近似した路面勾配式を前記路面を表す情報に基いて算出する路面勾配式算出手段と、
   前記路面勾配式の二次の項の係数の絶対値が所定の係数閾値より大きいか否かを判定する勾配変化判定手段と、
   前記勾配変化判定手段により前記絶対値が前記係数閾値より大きいと判定された場合、前記路面を表す情報を無効化する無効化手段と、
   を備えた、
   路面検出装置。