JP4360403B2 - 車載用障害物検知装置 - Google Patents

Description

本発明は車載用障害物検知装置に関し、特に、パターンマッチング処理により車両周囲の障害物を検知する車載用障害物検知装置に関するものである。

従来、車載用障害物検知装置において、パターンマッチングによる歩行者を検知するものが提案されている。例えば、特許文献１には、ＣＣＤカメラからの画像情報に基づいて道路領域を特定し、道路領域情報及び赤外線カメラからの赤外線画像情報を合成して道路領域内の歩行者をテンプレートマッチングにより検索して特定し、必要最小限の検索範囲で画面中の歩行者を検出して歩行者の特定処理速度を向上させる動体物検出装置が提案されている。
特開２００２−９９９９７号公報

しかしながら、上記の技術では、状況によっては、短時間後に車両との衝突の可能性が高い歩行者の検知が遅れてしまう場合がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両との衝突の可能性が高い障害物をより短時間で検知することができる車載用障害物検知装置を提供することにある。

本発明は、車両周囲の障害物を検知する車載用障害物検知装置であって、周囲の画像を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された画像について車両の近方から遠方に向かってパターンマッチング処理により障害物を検知する走査を行う検知手段と、車両が走行する道路情報を取得する道路情報取得手段とを備え、検知手段は、道路情報取得手段が取得した道路情報に基づき、撮像手段により撮像された画像についての走査方向を変更することを特徴とする。

従来の装置では、撮像された画像について画像上を上（車両遠方）から下（車両近方）に向かって走査していたため、短時間後に車両との衝突の可能性が高い障害物の検知が遅れてしまう場合があった。一方、この構成によれば、検知手段は、撮像手段により撮像された画像について車両の近方から遠方に向かってパターンマッチング処理により障害物を検知する走査を行うため、車両との衝突の可能性が高い車両の近方の障害物を短時間で検知することができる。また、この構成では、車両が走行する道路情報を取得する道路情報取得手段を更に備え、検知手段は、道路情報取得手段が取得した道路情報に基づき、撮像手段により撮像された画像についての走査方向を変更するため、例えば、車両が左側通行道路を走行する場合には、歩道がある左側から走査し、車両が右側通行道路を走行する場合には、歩道がある右側から走査するように走査方向を変更できる。

この場合、検知手段は、撮像手段により撮像された画像についての走査方向を、車両が右側通行道路を走行する場合には、右側から走査し、車両が左側通行道路を走行する場合には、左側から走査するように変更することが好適である。

この構成では、例えば、車両が右側通行道路を走行する場合には、撮像手段により撮像された画像について右側から走査を行うため、右側通行道路において歩道があり歩行者が存在する可能性が高い右側から走査することになり、歩行者をより短時間で検知することができる。

一方、撮像手段は、フレームごとに周囲の画像を撮像し、検知手段は、撮像手段により撮像された一のフレーム画像について車両の車速が速いほど小さい基準個数だけ障害物が検知された時点で一のフレーム画像についての走査を中止し、撮像手段により撮像された他のフレーム画像についての走査を行うことが好適である。

この構成によれば、検知手段は、撮像手段により撮像された一のフレーム画像について障害物が車両の車速が速いほど小さい基準個数だけ検知された時点で一の画像についての走査を中止し、撮像手段により撮像された他のフレーム画像についての走査に移るため、車速が速いときには、車両により近い場所を走査して障害物を検知するタイミングが早くなり、高速走行時に車両との衝突の可能性が高い障害物をより短時間で検知することができる。

本発明の車載用障害物検知装置によれば、車両との衝突の可能性が高い障害物をより短時間で検知することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る車載用障害物検知装置について添付図面を参照して説明する。

図１は、第１実施形態に係る車載用障害物検知装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の車載用障害物検知装置は、走行中に歩行者等の車両に衝突するおそれのある障害物を検知し、ドライバーに注意を促すように構成されている。図１に示すように、本実施形態の車載用障害物検知装置１０は、車体１１に、カメラ１２（撮像手段）、キャプチャボード１４、ＧＰＳ受信機（道路情報取得手段）２０、ＧＰＳアンテナ２２、対象物検知装置（検知手段）３０、映像描画装置４０、モニタ４２、走行条件テーブル格納部５０、探索打ち切り候補数格納部５２を備えている。

カメラ１２は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の半導体素子を用いた単眼カメラあるいはステレオカメラであり、１０〜１００ｍｓの周期でフレームごとに車体１１前方の画像を取得する。夜間における歩行者等の検知を重視するのであれば、カメラ１２として暗視性能に優れた近赤外線カメラ、遠赤外線カメラを適用することができる。カメラ１２により取得されたフレーム画像は、キャプチャボード１４に送られて、対象物検知装置３０によって処理可能なデータ形式に変換される。

ＧＰＳ受信機２０は、衛星から発信された電波をＧＰＳアンテナ２２によって受信し、その電波情報に基づいて現在位置を検出し、自車が現在、走行している道路に関する情報を取得するためのものである。この自車が走行する道路情報を検出する手段としては、ＧＰＳ受信機２０に代えてその他の装置を用いてもよい。例えば、路面に沿って一定間隔で埋設された磁気マーカを検出する磁気センサを用いてもよい。

対象物検知装置３０は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）等のマイクロコンピュータのハードウェアおよびソフトウェアを利用して構成され、カメラ１２により撮像されたフレーム画像についてパターンマッチング処理により障害物を検知する走査を行うためのものであり、探索方向決定部３１、対象物候補探索部３２、対象物識別部３３、探索打ち切り判断部３４を含んでいる。

探索方向決定部３１は、ＧＰＳ受信機２０から取得した道路情報と、走行条件テーブル格納部５０から取得した走行条件に基づいて、障害物を探索する走査方向を決定するためのものである。図２は、走行条件テーブルの例を示す図である。図２に示すように、走行条件テーブル５０では、自車の現在の緯度及び経度、自車の現在の走行している国、及びその国における道路の通行方向を関連付けて記憶している。走行条件テーブル５０では、例えば、日本では走行方向は左側通行であり、米国では右側通行であることが記憶されている。

図１に戻り、対象物候補探索部３２は、探索方向決定部３１が決定した走査方向に基づき、カメラ１２が取得したフレーム画像を走査して対象物候補を抽出するためのものである。対象物識別部３３は、対象物候補探索部３２が対象物候補を一つ抽出するたびに逐次的にパターンマッチング処理を行い、ドライバーに対して警告を促すべき歩行者等の対象物を識別するためのものである。

探索打ち切り判断部３４は、探索打ち切り候補数格納部５２から取得した探索打ち切り数に基づき、対象物候補探索部３２によるフレーム画像の走査を打ち切らせるためのものである。探索打ち切り候補数格納部５２には、例えば、対象物識別部３３が３個の対象物（障害物）を識別したら、対象物候補探索部３２による走査を打ち切らせる旨の情報が記憶されている。これらは、道路情報に基づき変更でき、ＧＰＳ受信機２０からの道路情報に基づき、例えば歩行者が多いと思われる一般道路では探索打ち切り数を多く設定し、歩行者が少ないと思われる高速道路では探索打ち切り数を少なく設定することができる。

映像描画装置４０は、対象物検知装置３０から出力された対象物に関する情報に基づき、検出した対象物の画像に歩行者表示枠等の強調表示を施した検知画像と、カメラ１２からのフレーム画像とを重畳する処理を行い、モニタ４２に出力するためのものである。モニタ４２は、歩行者表示枠等が表示された画像をドライバーに提示するためのものである。一般的には、モニタ４２には、液晶モニタやナビゲーション用モニタを適用することができる。

次に、図３を参照して、本実施形態の車載用障害物検知装置１０の動作について説明する。図３は、第１実施形態に係る車載用障害物検知装置の動作を示すフロー図である。図３に示すように、車載用障害物検知装置１０は、カメラ１２からの画像を取得し（Ｓ１０）、ＧＰＳ受信機２０で自車の絶対位置を受信する（Ｓ１２）。

対象物検知装置３０の探索方向決定部３１は、ＧＰＳ受信機２０から取得した自車の絶対位置と、走行条件テーブル格納部５０の走行条件テーブルとを照合し、自車の走行している走行環境（右側通行であるか左側通行であるか）を判断する（Ｓ１４）。また、探索方向決定部３１は、判断した走行環境から、対象物の探索のための探索方向を決定する（Ｓ１６）。本実施形態では、自車が右側通行の道路を走行している場合にはフレーム画像の右側から走査を行い、自車が左側通行の道路を走行している場合にはフレーム画像の左側から走査を行う。

対象物検知装置３０の対象物候補探索部３２は、探索方向決定部３１が決定した探索方向に従って走査を開始する（Ｓ１８）。図４及び図５に示すように、本実施形態では、フレーム画像の下方から上方へ、すなわち車体１１の近方から遠方に向かって走査を行う。図４に示すように、自車が左側通行の道路を走行している場合には、フレーム画像の左下端から走査を行い、フレーム画像の右下端まで走査し終えたらフレーム画像の左上方向に向けて走査を続行し、フレーム画像の左端まで走査し終えたらフレーム画像の右上方向に向かって走査を続行する。一方、図５に示すように、自車が右側通行の道路を走行している場合には、フレーム画像の右下端から走査を行い、フレーム画像の左下端まで走査し終えたらフレーム画像の右上方向に向けて走査を続行し、フレーム画像の右端まで走査し終えたらフレーム画像の左上方向に向かって走査を続行する。

対象物候補探索部３２は、単一の対象物候補を抽出する（Ｓ２０）。もし、対象物候補の抽出に成功した場合は以下のステップに進み（Ｓ２２）、対象物候補の抽出に成功しなかった場合には、フレーム画像の探索領域を最後まで探索するまで、走査を続行し次の対象物を探索する（Ｓ３８，Ｓ４０）。

対象物検知装置３０の対象物識別部３３は、パターンマッチングにより抽出した対象物候補を識別する（Ｓ２４）。対象物識別部３３が、対象物候補を対象物であると判定した場合は、検知した対象物の数をカウント（インクリメント）して１つ増やす。対象物識別部３３が、対象物候補を対象物として判定しなかった場合は、フレーム画像の走査を続行する（Ｓ２６，Ｓ３８）。

対象物検知装置３０の探索打ち切り判断部３４は、フレーム画像中で対象物と判定した物の数が、探索打ち切り候補数格納部５２の探索打ち切り数に達した場合は、対象物候補探索部３２に対象物の探索を打ち切らせる（Ｓ３２）。例えば、図４及び５に示す例では、対象物１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄの内で、表示枠９０により強調表示をすべき数である３個を対象物と判定した時点で、対象物の探索を打ち切る。対象物の数が探索打ち切り数に達していないときは、フレーム画像の探索領域を最後まで探索するまでフレーム画像の走査を続行する（Ｓ３８）。

映像描画装置４０は、対象物の存在を強調する画像処理をフレーム画像に施し、フレーム画像に重畳して、対象物の存在を明確にする（Ｓ３４）。モニタ４２は、対象物の存在位置を明確に強調した画像を出力し、ドライバーに提供する（Ｓ３６）。その後、次のフレーム画像の取得に戻る。

従来の装置では、撮像された画像について画像上を上（車両遠方）から下（車両近方）に向かって走査していたため、車両に近く、短時間後に車両との衝突の可能性が高い障害物の検知が遅れてしまう場合があったが、本実施形態によれば、対象物検知装置３０は、カメラ１２により撮像された画像について車両の近方から遠方に向かってパターンマッチング処理により障害物を検知する走査を行うため、車両との衝突の可能性が高い車両の近方の障害物を短時間で検知することができる。したがって、前方の障害物のうち、衝突危険度の高い障害物を優先的にドライバーに報知することができる。

また、本実施形態では、車両が右側通行道路を走行する場合には、カメラ１２により撮像された画像について右側から走査を行うため、右側通行道路において歩道があり歩行者が存在する可能性が高い右側から走査することになり、歩行者をより短時間で検知することができる。

また、本実施形態では、対象物検知装置３０は、ＧＰＳ受信機２０及び走行条件テーブル５０が取得した道路情報に基づき、カメラ１２により撮像されたフレーム画像についての走査方向を変更するため、例えば、車両が左側通行道路を走行する場合には、歩道がある左側から走査し、車両が右側通行道路を走行する場合には、歩道がある右側から走査するように走査方向を変更できる。

さらに、本実施形態では、対象物検知装置３０は、カメラにより撮像された一のフレーム画像について、探索打ち切り候補数格納部５２に格納された探索打ち切り数だけ対象物が検知された時点で一の画像についての走査を中止し、カメラ１２により撮像された他のフレーム画像についての走査に移るため、検知周期の高速化が可能になる。図６に示すように、従来は検知結果表示について表示枠９０により障害物を強調する表示をしても、検知処理時間ＰＴだけ検知結果表示が必ず遅れるため、検知処理時間ＰＴに相当するフレーム数だけ表示が更新されなかった。本実施形態では、障害物が存在する可能性が高い車両の近方から走査を行い、図７に示すように、探索打ち切り数だけ対象物が検知された時点で一の画像についての走査を中止するため、対象物１００ａ，１００ｂについての検知結果表示を更新する時間を短縮することができる。そのため、ドライバーに障害物の存在をよりリアルタイムに即して報知することができる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態に係る車載用障害物検知装置の構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施形態の車載用障害物検知装置１０は、対象物検知装置３０に探索打ち切り候補数選択部３５を備え、探索打ち切り候補数選択部３５には、探索打ち切り候補数テーブル格納部５４が接続されている点が、上記第１実施形態と異なっている。

図９は、本実施形態の探索打ち切り候補数テーブルの例を示す図である。図９に示すように、探索打ち切り候補数テーブルには、車速と探索打ち切り候補数となる所定個数とが関連付けて記憶されている。図９に示すように、所定個数は車速が速くなればなるほど少なく設定されている。図８に戻り、探索打ち切り候補数選択部３５は、自車両の車速と探索打ち切り候補数テーブルの所定個数とに基づき、探索打ち切り数を決定する。

図１０は、第２実施形態に係る車載用障害物検知装置の動作を示すフロー図である。本実子形態の装置の動作は、対象物候補の探索を開始するステップＳ１８と、対象物候補を抽出するステップＳ２０との間に、探索打ち切り候補数選択部３５が、現在の車速と探索打ち切り候補数テーブル格納部５４とから対象物の探索を打ち切る所定個数を選択する点が第１実施例と異なっている。ステップ３０においては、対象物の数が所定個数に達したときは対象物の探索を打ち切る。

本実施形態においては、対象物検知装置３０は、カメラ１２により撮像された一のフレーム画像について、車両の車速が速いほど小さい基準個数だけ障害物が検知された時点で一の画像についての走査を中止し、撮像手段により撮像された他のフレーム画像についての走査に移るため、車速が速いときには、車両により近い場所を走査して障害物を検知するタイミングが早くなり、高速走行時に車両との衝突の可能性が高い障害物をより短時間で検知することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

第１実施形態に係る車載用障害物検知装置の構成を示すブロック図である。 走行条件テーブルの例を示す図である。 第１実施形態に係る車載用障害物検知装置の動作を示すフロー図である。 左側通行環境における障害物検知の走査を示す図である。 右側通行環境における障害物検知の走査を示す図である。 従来のカメラ映像と表示映像との関係を示す図である。 第１実施形態におけるカメラ映像と表示映像との関係を示す図である。 第２実施形態に係る車載用障害物検知装置の構成を示すブロック図である。 探索打ち切り候補数テーブルの例を示す図である。 第２実施形態に係る車載用障害物検知装置の動作を示すフロー図である。

符号の説明

１０…車載用障害物検知装置、１１…車体、１２…カメラ、１４…キャプチャボード、２０…ＧＰＳ受信機、３０…対象物検知装置、３２…対象物候補探索部、３３…対象物識別部、３４…探索打ち切り判断部、４０…映像描画装置、４２…モニタ、５０…走行条件テーブル格納部、５２…探索打ち切り候補数格納部、５４…探索打ち切り候補数テーブル格納部、９０…対象物検知枠、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…歩行者。

Claims (3)

1. 車両周囲の障害物を検知する車載用障害物検知装置であって、
   周囲の画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像について前記車両の近方から遠方に向かってパターンマッチング処理により障害物を検知する走査を行う検知手段と、
   前記車両が走行する道路情報を取得する道路情報取得手段と、
   を備え、
   前記検知手段は、前記道路情報取得手段が取得した道路情報に基づき、前記撮像手段により撮像された画像についての走査方向を変更する、車載用障害物検知装置。
2. 前記検知手段は、前記撮像手段により撮像された画像についての走査方向を、前記車両が右側通行道路を走行する場合には、右側から走査し、前記車両が左側通行道路を走行する場合には、左側から走査するように変更する、
   請求項１に記載の車載用障害物検知装置。
3. 前記撮像手段は、フレームごとに周囲の画像を撮像し、
   前記検知手段は、前記撮像手段により撮像された一のフレーム画像について、前記車両の車速が速いほど小さい基準個数だけ障害物が検知された時点で前記一のフレーム画像についての走査を中止し、前記撮像手段により撮像された他のフレーム画像についての走査を行う、
   請求項１又は２に記載の車載用障害物検知装置。

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