JP6486560B2 - 障害物検知装置、運転支援システムおよび障害物検知方法 - Google Patents
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Description
スリット光源は、3次元形状を測定する対象に向けて、スリット光を投光する。スリット光源とは離れた地点に設置されたカメラは、対象に当ったスリット光を撮像する。処理手段は、カメラが撮像した画像中のスリット光を検知し、三角測量の原理に基づき対象をスリット光で輪切りにした切断形状を復元する。スリット光源が対象をスリット光で走査していく最中にカメラが撮像を繰り返し、処理手段が切断形状を次々と復元し統合することで、対象全体の3次元形状が復元される。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る障害物検知装置が搭載された車両100を示す図である。障害物検知装置は、第1の投光機101、第2の投光機102、カメラ103および障害物検知ユニット104を備えており、車両100の周辺に存在する障害物を検知する。また、障害物検知装置は、車両100に搭載されているヨーレートセンサ105および車速センサ106の計測結果を取得し、障害物検知に用いる。
ここで、車両100の幅方向とは、車両を上面から見た時に車両100の左右方向である。つまり、図1紙面の奥行方向が車両100の幅方向である。
従って、第1のスリット光111は、車両100の幅方向に広がりを持ち、接地面110に対して平行ではない角度で投光される。図1の例では、第1のスリット光111は斜め下方に投光される。また、第1のスリット光111は、車両100の幅方向と第1のスリット光111の投光方向との両方に対して垂直な方向には、ほとんど広がりを持たない。
従って、第2のスリット光112は、車両100の接地面110に対して平行な面状に広がりを持ち、接地面110に対して平行な角度で投光される。また、第2のスリット光112は、接地面110に対して垂直な鉛直方向には、ほとんど広がりを持たない。
カメラ103は、障害物検知ユニット104に接続されている。カメラ103は、第1のスリット光111および第2のスリット光112が投光される車両周辺領域を撮像し、撮像した画像を障害物検知ユニット104へ出力する。また、カメラ103は、第1の投光機101および第2の投光機102に接続されている。例えば、後述するように、カメラ103から第1の投光機101および第2の投光機102へ、カメラ103の撮像タイミングを示す同期信号を出力する。
第1の投光部1は、第1のスリット光111を車両周辺領域へ投光するものである。この第1の投光部1は、上述した第1の投光機101と、この第1の投光機101の投光タイミング等を制御するコントローラとを含む。あるいは、第1の投光部1は、第1の投光機101を制御するコントローラのみであってもよい。即ち、第1の投光部1が第1の投光機101を制御することによって結果的に第1のスリット光111を車両周辺領域へ投光できるものであればよい。
メモリ104bは、例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically EPROM)、フラッシュメモリ、SSD(Solid State Drive)等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスクであってもよい。
あるいは、第1の投光機101が投光する第1のスリット光111の色(波長)と、第2の投光機102が投光する第2のスリット光112の色(波長)を変えることで、両者を区別できるようにしてもよい。
あるいは、カメラ103の同期信号を第1の投光機101および第2の投光機102へ入力し、カメラ103の撮像タイミングに同期して、第1の投光機101のみが第1のスリット光111を投光するタイミングと、第2の投光機102のみが第2のスリット光112を投光するタイミングとを交互に繰り返すようにしてもよい。これにより、第1のスリット光111のみが写っている画像と、第2のスリット光112のみが写っている画像とが交互に撮像されることになり、両者を区別することができる。
あるいは、障害物検知ユニット104が画像処理することにより、スリット光の投光時と無投光時との差を捉えることで、スリット光の有無を検知するようにしてもよい。つまり、カメラ103の撮像タイミングに同期して、第1の投光機101のみが第1のスリット光111を投光するタイミング、第1の投光機101と第2の投光機102のどちらも投光しないタイミング、第2の投光機102のみが第2のスリット光112を投光するタイミング、第1の投光機101と第2の投光機102のどちらも投光しないタイミングを繰り返す。第1の復元部4は、第1の投光機101のみが第1のスリット光111を投光するタイミングで撮像された画像と、第1の投光機101と第2の投光機102のどちらも投光しないタイミングで撮像された画像との差分を算出することで、第1のスリット光111が当たっている部分を検知することができる。同様に、第2の復元部5は、第2の投光機102のみが第2のスリット光112を投光するタイミングで撮像された画像と、第1の投光機101と第2の投光機102のどちらも投光しないタイミングで撮像された画像との差分を算出することで、第2のスリット光112が当たっている部分を検知することができる。
第1の復元部4は、撮像部3から撮像した画像を受け取り、その画像中から第1のスリット光111が当たっている部分の形状を復元し、復元した情報を統合部8へ出力する。第1の復元部4が復元した、第1のスリット光111が当たっている部分の形状を、「第1の切断形状」と呼ぶ。
図4は、車両周辺領域の様子を示す。図4には、第1の投光機101、カメラ103、第1の投光機101から投光されている第1のスリット光111、およびカメラ103の撮像エリア113が示されている。図4では、第1のスリット光111は、第1のスリット光111が広がる方向と、第1のスリット光111が投光される方向とで構成される面として表現されている。カメラ103は、第1のスリット光111が広がる方向と第1のスリット光111が投光される方向とで構成される面とは異なる位置から車両周辺領域を撮像することにより、第1の復元部4において三角測量の原理を使用可能となる。また、図示は省略するが、カメラ103は、第2のスリット光112が広がる方向と第2のスリット光112が投光される方向とで構成される面とは異なる位置から車両周辺領域を撮像することにより、第2の復元部5において三角測量の原理を使用可能となる。
図5は、図4のカメラ103により撮像された画像を示す。この画像中の第1のスリット光111が当たっている画素、つまり第1の切断形状121は、白色で表現されている。
基準線122は、撮像された画像に写る道路面の位置を示す線である。第1の復元部4は、カメラ103の設置位置および画角の情報を用いて道路面が画像のどの位置にくるか算出し、算出した位置に基づき基準線122を設定する。
それに対して、第2のスリット光112は、車両100の幅方向に広がりを持ち、車両100に接する地面132に平行に投光されるため、車両100が後退したとしても、常に同じ高さに当たることになる。そのため、第2のスリット光112は、車両100の移動によらず常に静止物体133の同じ部分に当たる。
図9は、第2の復元部5が、図6に示す時刻t1の状況下で撮像された画像を用いて復元した第2の切断形状137を示す図である。図9では、第2のスリット光112が当たっている部分のうち、静止物体133および移動物体134に当っている部分が第2の切断形状137として復元されている。
図11において、第2の切断形状137のうちの静止物体133を表す部分138は、車両100の後退にかかわらず、常に同じ位置に重畳されているため、移動物体検知部7は、この部分138が静止している立体物であると判定する。
一方、移動物体134は、車両100が後退していくと同時に移動している。そのため、第2の切断形状137のうちの移動物体134を表す部分139は、車両100の移動量だけ並進移動させて重畳したとしても、重ならない。従って、移動物体検知部7は、この重ならない部分139を、移動物体として検知する。
実施の形態1では、車両後方または車両前方の少なくとも一方において障害物を検知する障害物検知装置を前提とした実施の形態を示したが、実施の形態2では、車両左側または車両右側の少なくとも一方において障害物を検知する障害物検知装置について記す。
第2の投光機303は、車両301の前後方向に広がりを持つ、つまり接地面に対して平行な面状に広がりを持つ第2のスリット光306を、車両301の左側面から左方向に向けて投光する。この第2のスリット光306は、接地面に対して垂直な鉛直方向にはほとんど広がりを持たない。車両301の前後方向とは、車両を上面から見た時に車両301の前進および後退方向である。
図15、図16、図17、図18、図19および図20は、車両310が徐々に前進していくときの、車両周辺領域である車両左側の様子を示した図である。図15を時刻t1の状況、図16を時刻t2の状況、図17を時刻t3の状況、図18を時刻t4の状況、図19を時刻t5の状況、図20を時刻t6の状況とし、時刻t1,t2,t3,t4,t5,t6の順に時間が経過していくものとする。図15〜図20には、車両310、静止物体311、移動物体312、第1のスリット光305が当たっている部分313、および第2のスリット光306が当たっている部分314が示されている。車両310は、矢印Aの方向へ前進している。移動物体312は矢印Bの方向へ移動している。移動物体312の例として人が示されているが、自転車または他車両等でもよい。
それに対して、第2のスリット光306は、車両310の前後方向に広がりを持つ、つまり接地面に対して平行な面状に広がりを持ち、車両310に接する地面に平行に投光されるため、車両310が前進したとしても、常に同じ部分に当たることになる。そのため、第2のスリット光306は車両310の移動によらず常に静止物体311の同じ部分に当たる。同様に、第2のスリット光306は、車両310および移動物体312の移動によらず常に移動物体312の同じ部分に当たる。
図26において、第2の切断形状316のうちの静止物体311を表す部分317は、車両310の前進にかかわらず、常に同じ位置に重畳されているため、移動物体検知部7は、この部分317が静止している立体物であると判定する。
一方、移動物体312は、車両310が前進していくと同時に移動している。そのため、第2の切断形状316のうちの移動物体312を表す部分318は、車両310の移動量だけ並進移動させて重畳したとしても、重ならない。従って、移動物体検知部7は、この重ならない部分318を、移動物体として検知する。
また、実施の形態2において、第1のスリット光は、車両の左方向に投光される構成であったが、車両の左斜め前方方向、左斜め後方方向、右斜め前方方向、または右斜め後方方向に投光される構成であってもよい。
さらに、実施の形態1の障害物検知装置と実施の形態2の障害物検知装置は組み合わせ可能である。その場合、障害物検知装置は、車両の前方または後方の少なくとも一方、および、車両の左方向または右方向の少なくとも一方において障害物を検知できる。
図29は、この発明の実施の形態3に係る障害物検知装置を適用した運転支援システムのハードウェア構成図である。また、図30は、実施の形態3に係る障害物検知装置を適用した運転支援システムの機能ブロック図である。図29および図30において、図1〜図27と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。運転支援システムに適用される障害物検知装置は、実施の形態1の障害物検知装置であってもよいし、実施の形態2の障害物検知装置であってもよいし、実施の形態1,2を組み合わせた障害物検知装置であってもよい。
また、警報部22およびブレーキ制御部23のコントローラとしての機能も、専用の処理回路を用いて実現する構成であってもよいし、障害物検知ユニット204のプロセッサ204aおよびメモリ204bを用いて実現する構成であってもよい。
Claims (19)
- 第1のスリット光を車両周辺領域へ投光する第1の投光部と、
前記車両の幅方向または前後方向に広がりを持つ第2のスリット光を、前記車両周辺領域に向けて前記車両の接地面に平行な方向に投光する第2の投光部と、
前記第1のスリット光が広がる方向と前記第1のスリット光が投光される方向とで構成される面、および前記第2のスリット光が広がる方向と前記第2のスリット光が投光される方向とで構成される面とは異なる位置から前記車両周辺領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像を用いて、前記第1のスリット光が当たっている部分の形状を復元する第1の復元部と、
前記撮像部が撮像した画像を用いて、前記第2のスリット光が当たっている部分の形状を復元する第2の復元部と、
前記車両の移動量を算出する移動量算出部と、
前記第2の復元部が復元した形状と前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量とを用いて、前記車両周辺領域における移動物体を検知する移動物体検知部とを備え、
前記第1の復元部が復元した形状と、前記第2の復元部が復元した形状と、前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量とを用いて、障害物を検知する障害物検知装置。 - 前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量と前記移動物体検知部が検知した移動物体の情報とを用いて、前記第1の復元部が復元した形状を統合して前記車両周辺領域の3次元形状を復元する統合部と、
前記統合部が復元した3次元形状を用いて障害物を検知する障害物検知部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の障害物検知装置。 - 前記第2のスリット光を投光する前記第2の投光部は、前記第1のスリット光を投光する前記第1の投光部とは別の位置に設置されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の障害物検知装置。
- 前記第2の投光部が前記車両の幅方向に広がりを持つ第2のスリット光を投光する場合、
前記第1のスリット光は、前記車両の幅方向に広がりを持ち、前記車両の接地面に対して平行な方向以外に投光されることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の障害物検知装置。 - 前記第1のスリット光を投光する前記第1の投光部は、前記車両の後面または前面の少なくとも一方に設置されることを特徴とする請求項4に記載の障害物検知装置。
- 前記第2のスリット光は、前記車両の幅方向に広がりを持ち、前記車両の後退方向または前進方向の少なくとも一方に投光されることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の障害物検知装置。
- 前記第2のスリット光を投光する前記第2の投光部は、前記車両の後面または前面の少なくとも一方に設置されることを特徴とする請求項6に記載の障害物検知装置。
- 前記第2の投光部が前記車両の前後方向に広がりを持つ第2のスリット光を投光する場合、
前記第1のスリット光は、鉛直方向に広がりを持ち、前記車両の側面から右方向、右斜め前方方向もしくは右斜め後方方向、または、左方向、左斜め前方方向もしくは左斜め後方方向のうちの少なくとも1方向に投光されることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の障害物検知装置。 - 前記第1のスリット光を投光する前記第1の投光部は、前記車両の左側面または右側面の少なくとも一方に設置されることを特徴とする請求項8に記載の障害物検知装置。
- 前記第2のスリット光は、前記車両の前後方向に広がりを持ち、車両の左方向または右方向の少なくとも一方に投光されることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の障害物検知装置。
- 前記第2のスリット光を投光する前記第2の投光部は、前記車両の左側面または右側面の少なくとも一方に設置されることを特徴とする請求項10に記載の障害物検知装置。
- 前記第1の復元部および前記第2の復元部は、前記撮像部が時系列に撮像した複数の画像を用いて、前記第1のスリット光が当たっている部分の形状および前記第2のスリット光が当たっている部分の形状を復元し、
前記移動物体検知部は、前記第2の復元部が前記複数の画像を用いて復元した形状と前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量とを用いて、前記車両周辺領域における移動物体を検知し、
前記統合部は、前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量と前記移動物体検知部が検知した移動物体の情報とを用いて、前記第1の復元部が前記複数の画像を用いて復元した形状を統合することを特徴とする請求項2に記載の障害物検知装置。 - 前記第1の復元部または前記第2の復元部の少なくとも一方は、前記第1の投光部または前記第2の投光部の少なくとも一方の位置およびスリット光の投光方向、ならびに、前記撮像部の位置、撮像方向および画角に基づき、画像中に写ったスリット光の位置の座標値から三角測量の原理に基づき3次元位置を計算して形状を復元することを特徴とする請求項1から請求項12のうちのいずれか1項に記載の障害物検知装置。
- 前記移動物体検知部は、前記第2の復元部が復元した形状と前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量とに基づき、前記第2の復元部が復元した前記形状の位置を前記車両の移動量分だけ並進移動させたときに、移動前の前記形状と移動後の前記形状とが重なるか重ならないかを求め、重ならない場合に前記形状が移動物体であると判断することを特徴とする請求項1から請求項13のうちのいずれか1項に記載の障害物検知装置。
- 前記移動物体検知部は、前記第2の復元部が復元した形状と前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量とに基づき、前記第2の復元部が復元した前記形状の位置を前記車両の移動量分だけ並進移動させたときの、移動前の前記形状と移動後の前記形状のずれ量を検知し、そのずれ量を移動物体の移動量として検知することを特徴とする請求項2に記載の障害物検知装置。
- 前記統合部は、前記第1の復元部が復元した形状と、前記移動量算出部が算出した前記車両の移動量と、前記移動物体検知部が検知した移動物体の移動量に基づき、前記第1の復元部が復元した前記形状を前記車両の移動量と前記移動物体の移動量分だけ並進移動させて統合することにより前記車両周辺領域の3次元形状を復元することを特徴とする請求項15に記載の障害物検知装置。
- 請求項1から請求項16のうちのいずれか1項に記載の障害物検知装置と、
前記障害物検知装置の障害物検知結果を用いて、前記車両と障害物との衝突判定を行う衝突判定部と、
前記衝突判定部の判定結果に基づき警報を発する警報部とを備える運転支援システム。 - 前記衝突判定部の判定結果に基づき前記車両のブレーキを制御するブレーキ制御部を備えることを特徴とする請求項17記載の運転支援システム。
- 第1のスリット光を車両周辺領域へ投光するステップと、
前記車両の幅方向または前後方向に広がりを持つ第2のスリット光を、前記車両周辺領域に向けて前記車両の接地面に平行な方向に投光するステップと、
前記第1のスリット光が広がる方向と前記第1のスリット光が投光される方向とで構成される面、および前記第2のスリット光が広がる方向と前記第2のスリット光が投光される方向とで構成される面とは異なる位置から前記車両周辺領域を撮像するステップと、
前記車両周辺領域を撮像した画像を用いて、前記第1のスリット光が当たっている部分の形状を復元するステップと、
前記車両周辺領域を撮像した画像を用いて、前記第2のスリット光が当たっている部分の形状を復元するステップと、
前記車両の移動量を算出するステップと、
前記第2のスリット光が当たっている部分の形状と前記車両の移動量とを用いて、前記車両周辺領域における移動物体を検知するステップと、
前記第1のスリット光が当たっている部分の形状と、前記第2のスリット光が当たっている部分の形状と、前記車両の移動量とを用いて、障害物を検知するステップと
を備える障害物検知方法。
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