JP6561670B2 - 段差検出装置及び段差検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両走行路の路面上に存在する段差を検出する段差検出装置及び段差検出方法に関する。

ステレオカメラによる視差画像を用いて車両周囲の路面の構造を推定し、この路面の構造から縁石などの路側物により生じる路面上の段差を検出する路側物検出装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、画像の走査水平ラインに沿って路面の高さを走査し、路面の高さ変化量が閾値以上であった場合に段差を検出する。

特開２０１４−２６０８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、路面の横断勾配や段差付近の傾斜について考慮されていない。即ち、路面は水捌けを良くするために、中央から側方に向けて下るように横断勾配が形成されている。従って、段差検出時の基準となる路面高さを路面の中央位置に設定すると、路面の端部に存在する段差を高精度に検出できない恐れがある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、路面に勾配が存在する場合でも高精度に路面の段差を検出することが可能な段差検出装置、及び段差検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、路面までの距離及び方位を検出する測距センサと、測距センサから所定方向に所定距離だけ離れ、所定方向に直交する方向に延びる第１段差判定位置を路面に設定する第１段差判定位置設定回路と、第１段差判定位置における路面高さを推定し、推定した前記路面高さに対して高さ変化が所定値以上の位置を検出する高さ変化検出回路を備える。更に、高さ変化検出回路で検出された第１段差判定位置での路面の高さ変化が所定値以上あった位置を基準とした所定範囲を第２段差判定位置として設定する第２段差判定位置設定回路と、第２段差判定位置の範囲での路面の傾斜を算出し、段差位置を検出する段差位置検出回路を備える。

本発明によれば、初めに第１段差判定位置を設定して大凡の路面高さを推定した後、段差が存在すると推定される位置の近傍に第２段差判定位置を設定する。そして、第２段差判定位置において路面の傾斜を求め段差を検出する。従って、高精度に路面の段差を検出することが可能となる。

図１は本発明の実施形態に係る段差検出装置の構成を示すブロック図である。 図２は本発明の第１実施形態に係る段差検出装置の処理手順を示すフローチャートである。 図３は本発明の第１実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置を示す斜視図である。 図４は本発明の第１実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置を示す俯瞰図である。 図５は本発明の第１実施形態に係り、第１段差判定位置に沿って検出される高さデータを示す図である。 図６（ａ）は高さデータに基づいて設定される第２段差判定位置を示す説明図、図６（ｂ）は路面の傾斜モデルを示す説明図である。 図７は第１段差判定位置のみを用いて段差を推定する様子を示す斜視図である。 図８は第１段差判定位置に沿って検出される高さデータに基づいて段差を検出する際に誤差が生じることを説明するための図である。 図９は本発明の第１実施形態に係り、第１段差判定位置に沿って検出される高さデータを示す図である。 図１０は本発明の第１実施形態に係り、第１段差判定位置に沿って検出される高さデータから段差候補を推定する説明図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は日本で採用される縁石の断面図である。 図１２は本発明の第２実施形態に係る段差検出装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１３は本発明の第３実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置を示す斜視図である。 図１４は本発明の第３実施形態に係り、車両に搭載される測距センサで設定される第１段差判定位置を示す俯瞰図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態の説明］
図１は、本発明の第１実施形態に係る段差検出装置１０１の構成を示すブロック図である。以下、図１を参照して、第１実施形態に係わる段差検出装置１０１の全体構成を説明する。段差検出装置１０１は、車両の周囲における道路及び道路上に設置された縁石等の物体の表面（以後、「路面」という）までの距離及び方位を検出し、路面に複数設定された車幅方向の線状の段差判定位置における路面の高さ変化に基づいて、路面上の段差を検出する。

具体的に、段差検出装置１０１は、車両の周囲における路面までの距離及び方位を検出する測距センサ１２と、測距センサ１２により検出された路面までの距離及び方位の測距データから路面上の段差を検出する一連の情報処理を実行するマイクロコンピュータ１３とを備える。

測距センサ１２の一例は、車両の周囲にある物体を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、車両の周囲にある物体の奥行き方向（測距センサ１２からの距離）の情報を記録することができるステレオカメラである。ステレオカメラにより得られたステレオ画像に対して所定の画像処理を施すことにより、車両の周囲にある物体のステレオ画像に映る物体の像に対する三次元情報を取得することができる。車両の周囲にある物体には、道路や縁石が含まれる。詳細は、後述する。

マイクロコンピュータ１３は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコントローラからなり、予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、段差検出装置１０１が備える複数の情報処理回路を構成する。マイクロコンピュータ１３は、測距センサ１２により検出された路面までの距離及び方位から路面上の段差を検出する一連の情報処理サイクルを、所定の時間間隔で繰り返し実行する。マイクロコンピュータ１３は、車両にかかわる他の制御に用いる電子制御ユニット（ＥＣＵ）と兼用してもよい。

マイクロコンピュータ１３により構成される複数の情報処理回路には、演算回路１４と、第１段差判定位置設定回路１５と、高さ変化検出回路１８と、第２段差判定位置設定回路１６、及び段差位置検出回路１７が含まれる。

演算回路１４は、測距センサ１２と共に測距部１１を構成し、ステレオカメラにより得られたステレオ画像から車両周囲の物体のステレオ画像に映る物体の像に対する三次元情報を取得する一連のステレオ画像処理を実施する。

例えば、演算回路１４は、ステレオ画像に対してレンズの歪みを補正するレンズ歪み補正処理を行い、ステレオ画像間の上下位置を補正する平行化補正処理（平行等位処理）を行う。そして、ステレオ画像間の各画素の対応付けを推定するステレオマッチング処理を行う。これにより、ステレオカメラの撮像面における物体の二次元座標のみならず、ステレオカメラの撮像面から物体までの距離を算出することができる。よって、車両周囲にある物体までの距離及び方位を検出することができる。

更に、演算回路１４は、座標変換処理を施すことにより、車両周囲にある物体の測距データの座標上の三次元情報を取得することができる。車両周囲にある物体の三次元情報には、車両の周囲における路面の三次元情報も含まれる。よって、演算回路１４は、車両の周囲における測定点の路面の高さデータ（高さ変化）を取得することができる。

レンズ歪み補正処理は、例えば黒白の市松模様のパターンを表した平板を各カメラで撮影し、市松模様の格子点が矩形で構成される格子状となるようにレンズ歪みパラメータやカメラレンズ中心パラメータを推定する。但し、本処理は、レンズ歪み補正を行う一般的な手法でよく、本実施形態では特に問わない。

平行化補正処理は、例えば黒白の市松模様のパターンを表した平板をステレオカメラの両カメラで撮影し、市松模様の格子点の位置が各カメラ画像上で同じ上下位置になるようにステレオカメラ間の空間位置パラメータ及び角度パラメータを推定する。なお、上下位置補正処理は、上記の処理に限定されず、一般的な歪補正処理を採用してもよい。

ステレオマッチング処理は、例えば、左カメラ画像を基準として左カメラ画像の各画素が右カメラ画像のどの画素に対応付けされるかを算出するものである。例えば、左カメラ画像の各画素の輝度値と右カメラ画像の各画素の輝度値の絶対値を評価値として算出して、評価値が最小となる右カメラ画像の画素を対応付けされた画素として算出する。評価値の算出方法には、例えば、差分絶対値の和（ＳＡＤ：Sum of Absolute Differences）や差分二乗値の和（ＳＳＤ：Sum of Squared Differences）を用いる方法や、評価値計算の範囲が各画素１点でなく各画素の周辺画素を含む方法がある。評価値の算出方法は、他の一般的な方式でもよく、本実施形態では特に問わない。

第１段差判定位置設定回路１５は、測距センサ１２で検出された測距データの座標上の車両の周囲の路面に車幅方向の線状の段差判定位置を設定する。例えば、図３の斜視図、図４の俯瞰図に示すように、測距センサ１２から所定方向Ｄ１に所定距離だけ離れ、所定方向Ｄ１に直交する方向に延びる段差判定位置（これを「第１段差判定位置Ｌ１」とする）を測距データの座標上の路面に設定する。図３及び図４は、車両Ｖ１の前部に測距センサ１２を設置し、車両Ｖ１の進行方向を所定方向Ｄ１とした例を示す。よって、車両Ｖ１の車幅方向に延びる第１段差判定位置Ｌ１が、車両Ｖ１の前方に測距データの座標上で設定される。なお、第１段差判定位置Ｌ１は、ステレオカメラの撮像範囲内において設定される。図３、図４に示す例では、所定方向Ｄ１は車両Ｖ１の進行方向と一致しているが、車両Ｖ１の進行方向に限定されない。

また、図３、図４に示す例で、車両Ｖ１が走行可能な車道の車幅方向の端部である路肩には、路面の高さが急峻に変化する段差ＬＤ１が形成されている。そして、段差ＬＤ１を境界として車道よりも外側には、車道よりも路面が一段高い段差部（例えば、歩道や路肩）が設けられている。このように、図３、図４に示す例において、路面は、車道及び段差部からなり、車道と段差部の境界には、段差ＬＤ１が形成されている。線状の第１段差判定位置Ｌ１は、車道、段差ＬＤ１、及び段差部を横断する方向に延びている。そして、第１段差判定位置Ｌ１に沿って高さ変化を検出することにより、路面に存在する段差ＬＤ１を推定する。

高さ変化検出回路１８は、測距センサ１２で検出される路面の高さデータに基づき、第１段差判定位置Ｌ１に沿った高さ変化を検出する。その結果、例えば図５に示す如くの高さデータが取得される。ここで、図５に示した高さデータに基づいて路面に存在する段差ＬＤ１を検出する場合には、以下に示す如くの問題が生じる。以下、詳細に説明する。

車両Ｖ１が走行する路面は、一般に水捌けを良好にするために路面の中央に対して側方が低くなるように傾斜（以下、「横断勾配」という）が設定されている。従って、第１段差判定位置Ｌ１での高さデータは、図５に示すように、路面の左側に縁石等による段差部が存在し、更に、路面部の中央が若干高くなる。なお、図５では、理解促進のために横断勾配を誇張して記載している。

従って、測距センサ１２による測距データから路面高さを検出し、この路面高さを基準として段差を検出すると、正確な段差検出ができなくなる。以下、これを図７に示す斜視図、及び図８に示す高さデータの特性図を参照して説明する。図７に示すように車両Ｖ１が走行路を走行し、測距センサ１２より車両Ｖ１の進行方向に向けて車幅方向に直線状の第１段差判定位置Ｌ１を設定すると、路側に存在する段差ＬＤ１及び横断勾配が存在することにより、図８に示す如くの高さデータが得られる。高さデータは、路面側方の段差ＬＤ１では高く、路面部との境界（点ｐ１）において急激に低くなる。また、路面部ではその中央が若干高くなっている。これは、前述した横断勾配によるものである。

従って、路面高さを各測定点（図８の○印で示す点）の高さデータを基に算出すると、例えば図８に示すように、路面高さとして符号ｑ２に示す高さが設定されることになる。そして、この路面高さｑ２を基準とすると、段差ＬＤ１の上端までの高さが距離ｈ２となるので、段差と判定するための閾値（これを、「Ｈth１」とする）と比較した場合に閾値Ｈth１を超えなくなり、段差と判定されなくなる。換言すれば、段差ＬＤ１と路面との境界では、実際には図８に示す点ｐ２（高さｑ１）から点ｐ１までの高さ変化が生じているにも関わらず、高さｑ１からｑ２までの距離ｈ１が誤差となり、段差ＬＤ１を検出できなくなる場合が生じる。

本実施形態では、以下に説明する第２段差判定位置設定回路１６にて第２段差判定位置を設定することにより、段差ＬＤ１の下端位置（図８に示す符号ｐ２）を検出し、この下端位置ｐ２を基準高さとして段差を検出することにより、段差ＬＤ１を高精度に検出する。

第２段差判定位置設定回路１６は、高さ変化検出回路１８により第１段差判定位置Ｌ１に沿って検出された高さ変化に基づいて、所定値以上の高さ変化があった位置を基準として、高さ方向及び車幅方向の範囲をそれぞれ限定し、この範囲を第２段差判定位置として設定する。即ち、所定高さ及び所定幅となる所定範囲を第２段差判定位置として設定する。

具体的には、図８に示した距離ｈ２が予め設定した仮の閾値Ｈth２（Ｈth２＜Ｈth１）以上となった場合には、このときの段差ＬＤ１の点ｐ１を基準点として設定する。更に、図６（ａ）に示すように、この基準点ｐ１から所定高さＲ１、及び所定幅Ｒ２となる所定範囲を第２段差判定位置Ｑ１として設定する。即ち、高さ変化検出回路１８にて第１段差判定位置Ｌ１での高さ変化が検出された際に、この高さ変化に基づき、所定値以上（仮の閾値Ｈth２以上）の高さ変化があった位置から所定高さＲ１及び所定幅Ｒ２となる所定範囲を第２段差判定位置Ｑ１として設定する。

この際、路面の高さ変化の大きさ（上記の距離ｈ２）に応じて所定幅Ｒ２を変更することが好ましい。更には、段差が存在する位置近傍の路面の高さ変化の大きさ、或いは、形状に応じて所定高さＲ１を変更することが望ましい。具体的には、日本の道路環境では、段差を形成するための縁石が、図１１（ａ）に示す縁石ブロックＢ１、図１１（ｂ）に示す縁石Ｂ２のように、規格化されている場合が多い。従って、路面の高さ変化、特に、段差位置近傍での変化の大きさに応じて、縁石ブロックの種類が推定できるので、この縁石ブロックの形状に合わせて、第２段差判定位置Ｑ１を決定すれば、必要最小限の範囲で、且つ高精度に段差を検出することができる範囲を設定することができる。詳細については後述する。

段差位置検出回路１７は、第２段差判定位置設定回路１６にて設定された第２段差判定位置Ｑ１での、路面の各高さデータに基づいて、傾斜推定処理、及び段差位置検出処理を実行することにより、段差ＬＤ１の下端位置である点ｐ２の高さを算出する。更に、この点ｐ２を基準として高さ変化を算出することにより、段差部ＬＤ１を検出する。

即ち、段差位置検出回路１７は、第２段差判定位置Ｑ１において、直線の尤度推定を行うことにより、直線を当てはめて路面の最尤の傾斜を推定する。具体的には、図６（ａ）に示すように、第２段差判定位置Ｑ１が設定された場合には、この第２段差判定位置Ｑ１内に含まれる測定データ（図中丸印で記載）に基づいて直線を推定する。その結果、例えば、図６（ａ）に示す路面の傾斜を示す直線Ｚ１が得られる。

そして、図６（ｂ）に示すように、この直線Ｚ１に直交する方向をＺ２として設定し、直線Ｚ１に平行な直線をＺ２の方向に移動させ、段差部ＬＤ１の端部の点ｐ１に達した際に、このＺ２方向の距離を高さ変化として算出する。更に、算出した高さ変化が、段差と判定するための閾値Ｈth１を上回るか否かを判断し、上回る場合にはこの高さ変化部位が段差部ＬＤ１であると推定する。即ち、路面の傾斜方向を算出し、この傾斜方向を基準とした高さ変化に基づいて、段差位置を検出する。

次に、第１実施形態に係る段差検出装置１０１の作用を、図２に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップＳ１１において、測距センサ１２の一例であるステレオカメラは、車両周囲のステレオ画像を取得する。

ステップＳ１２において、測距センサ１２は、上述した平行化補正処理を実施する。演算回路１４は、ステレオ画像に対してレンズの歪みを補正するレンズ歪み補正処理を行い、ステレオ画像間の上下位置を補正する平行化補正処理を行う。即ち、レンズの歪補正処理、及びステレオ画像間の上下位置補正処理を実施する。

ステップＳ１３において、演算回路１４は、ステレオ画像間の各画素の対応付けを推定するステレオマッチング処理を行う。これにより、車両周囲に存在する物体までの距離及び方位を検出することができる。更に、演算回路１４は、座標変換処理を施すことにより、測距データの座標上の車両の周囲における路面の三次元情報を取得することができる。

ステップＳ１４において、第１段差判定位置設定回路１５は、第１段差判定位置を設定する。この処理では、前述した図３の斜視図、図４の俯瞰図に示したように、測距センサ１２にて設定される所定方向Ｄ１に対して、前方に所定距離だけ離れ、直交する方向に第１段差判定位置Ｌ１を設定する。即ち、測距センサ１２で検出された測距データの座標上の車両の周囲の路面に車幅方向の線状の第１段差判定位置Ｌ１を設定する。

ステップＳ１５において、高さ変化検出回路１８は、演算回路１４により取得された路面の高さデータ（三次元情報のデータ）、及びステップＳ１４の処理で設定された第１段差判定位置Ｌ１に基づき、該第１段差判定位置Ｌ１に沿った路面の高さ変化算出処理を実行する。高さ変化算出処理では、車両Ｖ１が存在する領域を路面としており、測距センサ１２の正面にあたる測距データの高さが路面領域であると考え、第１段差判定位置Ｌ１の測距データから測距センサの中心位置を算出する。図９は、第１段差判定位置Ｌ１に沿った高さデータを示す図であり、図９に示すように、測距センサ１２の中心位置から所定の範囲にある領域を測距センサ中心領域として抽出して、その領域における段差判定位置の測距データから路面の高さを推定する。

推定方法は、測距センサ中心領域における段差判定位置の測距データに対して、高さを離散的に分割し、測定された測距データの数を、分割した高さ区間に投票して、投票数が多い高さ区間を路面高さとする。

図９では、横軸を車幅方向、縦軸を高さ方向として、段差判定位置の測距データを示している。その中で、測距センサ１２の中心位置を算出し、この中心位置から所定の範囲にある領域を測距センサ中心領域とする。中心領域における測距データに対して、高さ方向を離散的に区間分割した各区間に存在する測距データの数をカウントし、最もカウント数の多い高さを路面高さとする。例えば、図９に示すｑ２に路面高さが設定される。

ここで、路面高さ推定において測距センサ１２の中心位置を算出したが、これは車両Ｖ１の進行方向に対して正面前方に測距センサ１２を設置した場合に最適な位置であり、車両Ｖ１における測距センサ１２の設置位置にも依存するものである。そのため、車両Ｖ１に対して最も路面らしいと考えられる位置を路面高さ推定の起点として設定してもよい。また、路面の推定方法は測距データの高さ区間への投票以外にも、ハフ変換など他の方法を採用することも可能である。

次いで、高さ変化検出回路１８は、推定した路面高さｑ２を基準とした高さ変化を算出する。そして、上述した仮の閾値Ｈth２（Ｈth２＜Ｈth１）を設定し、路面高さｑ２に対して仮の閾値Ｈth２以上の高さとなる高さデータが存在した場合に、段差候補があると判定する。図１０は、高さ変化算出の概念を示す説明図である。路面高さ推定により推定された路面高さｑ２に基づいて、仮の閾値Ｈth２以上の高さに高さデータが存在した場合には段差候補が存在すると判定する。図１０に示す例では、点Ｐ１が段差候補の端点であると判断される。

なお、高さ変化算出処理は、上記路面高さ推定した後、路面高さに対する仮の閾値Ｈth２以上の測距データが存在した場合に高さ変化があったとする方法以外にも、車幅方向に連続する局所的な高さ変化を算出し、その高さ変化が閾値以上に大きい場合に高さ変化があったとする方法でも可能である。

図２のステップＳ１６において、第２段差判定位置設定回路１６は、ステップＳ１５の処理にて算出した段差候補の端点である点ｐ１に対して、この端点ｐ１を基準とした第２段差判定位置Ｑ１を設定する。即ち、図６（ａ）に示したように、上記の処理で算出した端点ｐ１に対して、高さ方向の下側に所定高さＲ１、車幅方向の路面側に所定幅Ｒ２となる範囲を設定し、この範囲を第２段差判定位置Ｑ１とする。

図２のステップＳ１７において、段差位置検出回路１７は、前述したようにこの第２段差判定位置Ｑ１内に含まれる高さデータ（図６（ａ）の○印で記載）に基づいて、尤度推定により直線を推定する。その結果、例えば図６（ａ）に示す路面の傾斜に沿った直線Ｚ１を取得する。この直線Ｚ１の端部の点ｐ２が段差部の下端であると推定する。即ち、段差ＬＤ１付近の一定の範囲である第２段差判定位置Ｑ１内での測距データのみを抽出して、路面の端点位置を検出することが可能となる。

そして、図６（ｂ）に示すように、直線Ｚ１に直交する方向をＺ２として設定し、端部の点ｐ１のＺ２方向の距離を高さ変化として算出する。更に、算出した高さ変化が、段差と判定するための閾値Ｈth１を上回るか否かを判断し、上回る場合にはこの高さ変化部位が段差ＬＤ１であると推定する。

日本の道路環境では、低い縁石ブロックは排水などの理由により段差付近３５〜４５［ｃｍ］程度の範囲において傾斜が設定された一体型ブロックの規格がある。これに基づき、第２段差判定位置Ｑ１として設定する車幅方向の所定幅Ｒ２は、高さ変化位置と真の段差の端点ｐ２との差異も考慮して５０［ｃｍ］程度に設定することが好ましい。

図１１（ａ）は、低い縁石ブロックＢ１の断面図である。該縁石ブロックＢ１は、段差部と路面部が一体となった形状であり、路面部は傾斜を有する形状であることが理解される。日本以外の国においても、当該国の規格等に基づいて所定の距離を設定することは可能である。

また、歩車道境界等の高い縁石ブロックの場合には、路面部はなく縁石部単体で構成されているため、段差付近の傾斜部分は路面の横断勾配によるものとなる。このため、路面部全体から縁石の端点までの距離において傾斜が設定されていることになる。図１１（ｂ）は、高い縁石ブロックＢ２の断面図である。縁石ブロックＢ２は、段差部のみで構成された形状であることが分かる。日本の道路環境においては、低い縁石ブロックに対して車幅方向における所定の距離を約５０［ｃｍ］と設定しても傾斜の傾向が変わらないため、正しく段差端点の位置を検出することが可能である。但し、ここでは路面部全体が一定の傾斜であるため、路面部全体を所定幅Ｒ２に含めた方が精度は良くなる。その理由は、測距データにおけるノイズに対してＳ／Ｎが向上するためである。そこで、段差のブロックの高さ変化に応じて、第２段差判定位置設定回路１６にて設定する所定高さＲ１、所定幅Ｒ２を変更することも可能である。これにより、一定の傾斜となる必要かつ最低限の範囲内で段差ＬＤ１の下端位置である点ｐ２を抽出することができ、より高精度な路面傾斜の推定が可能となる。その結果、演算負荷を軽減し、点ｐ２をより高精度に検出することができる。

また、段差の端点である点ｐ１を基準とした所定高さＲ１については、検出を想定している段差の高さの最大値に設定する。これは、測距データにノイズが含まれているためであり、できる限り段差部、路面部の測距データを含まない範囲で設定した方が、よりノイズの影響を受け難い。そのため、段差の高さ程度の値を所定の高さとする。

更に、段差ＬＤ１の高さに応じて、所定高さＲ１を変更した方がＳ／Ｎの観点から精度が良い。また、ステップＳ１５に示した高さ変化算出処理において算出された高さ変化の量、即ち、図８に示した距離ｈ２に応じて所定の高さを変更することも可能である。

このようにして、第１実施形態に係る段差検出装置１０１では、第１段差判定位置Ｌ１を設定して大凡の路面高さを推定した後、再度、段差が存在すると推定される位置の近傍に第２段差判定位置Ｑ１を設定する。そして、第２段差判定位置Ｑ１において路面の傾斜を推定し、路面高さを再推定する。具体的には、段差の下端となる点ｐ２（図８参照）を求める。従って、路面に横断勾配がある場合や段差付近に傾斜がある場合であっても、段差端点の位置を正しく検出することができ、ひいては段差ＬＤ１を高精度に検出することが可能となる。

また、第１段差判定位置Ｌ１に沿って算出した路面高さの変化量に応じて、第２の段差判定位置設定部で設定する水平方向の距離範囲を変更する。従って、路面傾斜をより高精度に推定することができる。日本の道路環境では、低い縁石ブロック（図１１（ａ）の符号Ｂ１）は排水等の理由により段差付近３５〜４５［ｃｍ］程度の距離において傾斜が設定されている。

一方、歩車道境界等の高い縁石ブロック（図１１（ｂ）の符号Ｂ２）は、縁石単体で構成されているため、段差付近の傾斜部分は路面の横断勾配によるものであり、道路内中心から縁石までの距離において傾斜が設定されていることになる。このため、段差のブロックの高さによって、第２の段差判定位置設定部の距離を変更することにより、傾斜部分を必要かつ最低限の範囲で抽出することができ、より高精度な路面傾斜の推定が可能となる。その結果、段差端点の位置をより高精度に検出することができる。

更に、第１段差判定位置上で算出した路面高さの変化量に応じて、第２の段差判定位置設定部で設定する垂直方向の高さ範囲を変更することで、路面部分を必要かつ最低限の範囲で抽出することができるため、ノイズに影響されることなく、より高精度な路面傾斜の推定が可能となる。その結果、段差端点の位置をより高精度に検出することができる。

また、第２段差判定位置Ｑ１の範囲内で、各測定データについての最尤推定処理により、路面の傾斜を算出するので、段差近傍での路面の傾斜を高精度に推定することができ、段差端点の位置の検出精度を向上させることができる。

［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。前述した第１実施形態では、測距センサ１２としてステレオカメラを用いる例について説明した。第２実施形態では、測距センサ１２として、ＬＲＦ（レーザレンジファインダ）を用いる。それ以外の構成は、前述した第１実施形態と同様である。

以下、図１２に示すフローチャートを参照して第２実施形態に係る段差検出装置１０１の処理手順について説明する。ステップＳ３１において、測距センサ１２としてのＬＲＦを用いて車両の周辺環境の距離データを測定する。演算回路１４は、測距データを取得する。その後、ステップＳ３４において、第１段差判定位置の設定処理を行う。

なお、図１２に示すステップＳ３４〜Ｓ３８の処理は、図２に示したステップＳ１４〜Ｓ１８の処理と同様であるので説明を省略する。そして、第２実施形態に係る段差検出装置１０１においても、前述した第１実施形態と同様の効果を達成することが可能となる。

［第３実施形態の説明］
前述した第１、第２実施形態では、図３、図４に示したように、車両Ｖ１の前部に測距センサ１２（ステレオカメラ、ＬＲＦ）を搭載し、該測距センサ１２による所定方向Ｄ１を車両Ｖ１の進行方向に設定した。第３実施形態では、測距センサ１２を車両Ｖ１の前部ではなく、進行方向に対して垂直横向きとなる位置に設置し、車両Ｖ１の進行方向所定方向Ｄ１に設定する。或いは、３６０°ＬＲＦを用いて車両Ｖ１の進行方向を所定方向Ｄ１に設定する。その結果、図１３の斜視図及び図１４の俯瞰図に示すように、車両Ｖ１の進行方向に所定方向Ｄ１が設定され、これに直交する方向に第１段差判定位置Ｌ１が設定される。

段差検出の処理手順は、第１実施形態で示した図２、或いは第２実施形態で示した図１２と同様であるので、詳細な説明については省略する。

このように、第３実施形態に係る段差検出装置１０１では、測距センサ１２を車両Ｖ１の側部に搭載し、該測距センサ１２により、路面の三次元データを取得して高さデータを算出する。このような構成においても、前述した第１、第２実施形態と同様の効果を達成することができる。

以上、本発明の段差検出装置及び段差検出方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

１１ 測距部
１２ 測距センサ
１３ マイクロコンピュータ
１４ 演算回路
１５ 第１段差判定位置設定回路
１６ 第２段差判定位置設定回路
１７ 段差位置検出回路
１８ 高さ変化検出回路
１０１ 段差検出装置
Ｄ１ 所定方向
Ｌ１ 第１段差判定位置
Ｑ１ 第２段差判定位置
Ｖ１ 車両

Claims (5)

1. 車両に搭載され、前記車両の周囲における路面までの距離及び方位を検出する測距センサと、
   前記測距センサから所定方向に所定距離だけ離れ、前記所定方向に直交する方向に延びる第１段差判定位置を前記路面に設定する第１段差判定位置設定回路と、
   前記第１段差判定位置における路面高さを推定し、推定した前記路面高さに対して高さ変化が所定値以上の位置を検出する高さ変化検出回路と、
   前記高さ変化検出回路で検出された前記第１段差判定位置での前記路面の高さ変化が所定値以上あった位置を基準とした所定範囲を第２段差判定位置として設定する第２段差判定位置設定回路と、
   前記第２段差判定位置の範囲での路面の傾斜を算出し、この傾斜方向を基準とした高さ変化に基づいて、段差位置を検出する段差位置検出回路と、
   を備えたことを特徴とする段差検出装置。
2. 前記第２段差判定位置設定回路は、前記第１段差判定位置での高さ変化に応じて、前記所定範囲の幅を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の段差検出装置。
3. 前記第２段差判定位置設定回路は、前記第１段差判定位置での高さ変化、或いは、高さ変化が生じる位置の形状に応じて、前記所定範囲の高さ設定すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の段差検出装置。
4. 前記段差位置検出回路は、前記第２段差判定位置にて、路面傾斜の尤度推定を行うことにより、第２段差判定位置の範囲内での路面の傾斜を算出すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の段差検出装置。
5. 測距センサにより車両の周囲における路面までの距離及び方位を検出する工程と、
   前記測距センサから所定方向に所定距離だけ離れ、前記所定方向に直交する方向に延びる第１段差判定位置を前記路面に設定する工程と、
   前記第１段差判定位置における路面高さを推定し、推定した前記路面高さに対して高さ変化が所定値以上の位置を検出する工程と、
   前記第１段差判定位置での高さ変化が所定値以上あった位置を基準とした所定範囲を第２段差判定位置として設定する工程と、
   前記第２段差判定位置の範囲での路面の傾斜を算出し、この傾斜方向を基準とした高さ変化に基づいて、段差位置を検出する工程と、
   を備えたことを特徴とする段差検出方法。
   

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