JP6753383B2 - 物体検知装置 - Google Patents

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Description

本発明は、物体検知装置に関するものである。
車両に搭載される物体検知装置に関して、例えば特許文献１では、カメラの移動を利用して仮想的なステレオカメラを実現する移動ステレオにより障害物を検知する技術が提案されている。すなわち、特許文献１では、カメラの移動の前後で２枚の画像を撮像し、２枚の画像の差分から障害物の立体データを取得している。
特許第３４９４４３４号公報
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、物体検知処理を行う度にデータ量の大きい画像を処理する必要があるため、演算量が大きくなる。
カメラ以外の装置を用いて物体を検知する方法としては、例えば超音波センサを用いた方法が挙げられる。この方法では、画像処理によって物体を検知する方法に比べて一般的に演算量が小さくなるが、１つの超音波センサで物体が存在する方向を調べることは困難であるため、カメラを用いた方法に比べて物体の位置の検出精度が低くなりやすい。
本発明は上記点に鑑みて、演算量の増加を抑制しつつ物体の検出精度を向上させることが可能な物体検知装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両に搭載され、車両の外部の物体を検知する物体検知装置であって、超音波の送受信により物体との距離を検出する超音波センサ（１０）と、車両の周囲を第１時刻に撮像して第１画像を取得し、第１時刻の後の第２時刻に撮像して第２画像を取得するカメラ（２１）と、第１画像および第２画像それぞれから特徴点を抽出する特徴抽出部（２３）と、特徴点の位置、および、超音波センサが検出した距離に基づいて、物体の位置を算出する位置算出部（２４）と、を備え、位置算出部は、第１画像から抽出された特徴点の画像内での位置に基づいて、物体の位置の候補を示す点として複数の候補点を設定し、複数の候補点の位置、および、車両の移動情報に基づいて、複数の候補点の第２時刻の位置を予測し、予測した位置と、第２画像から抽出された特徴点の位置とを比較して、物体の位置を算出するものであり、複数の候補点は、超音波センサが検出した距離に基づいて設定される検知範囲（Ｒ）の中では、検知範囲の外よりも密度が高くなるように設定される。
第１画像の特徴点の位置から物体が存在する方向を検出することができる。そして、この方向の中で設定された複数の候補点についてのみ第２画像との比較を行うことにより、この方向のすべての範囲について比較を行う場合に比べて演算量を小さくすることができる。
また、超音波センサが検出した距離に基づいて検知範囲を設定し、検知範囲の中では検知範囲の外よりも密度が高くなるように候補点を設定することで、超音波センサが検出した距離に近い位置では高分解能で演算が行われる。したがって、演算量の増加を抑制しつつ検出精度を向上させることができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
第１実施形態にかかる物体検知装置の構成を示す図である。 第１実施形態における物体検知処理のフローチャートである。 第１実施形態における超音波センサの作動を説明するための図である。 第１実施形態における画像センサの作動を説明するための図である。 第１実施形態における画像センサの作動を説明するための図である。 第２実施形態における物体検知処理のフローチャートである。 第３実施形態における物体検知処理のフローチャートである。 第４実施形態における超音波センサの作動を説明するための図である。 第５実施形態における超音波センサの作動を説明するための図である。 第６実施形態における超音波センサの作動を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の物体検知装置は、車両に搭載された超音波センサとカメラとの連携によって、車両の外部の物体を検知するものである。
図１に示すように、物体検知装置は、超音波センサ１０と、画像センサ２０と、ＥＣＵ３０と、車内ＬＡＮ４０とを備えている。ＥＣＵ３０、および、後述する制御部１３、制御部２２等は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。
超音波センサ１０は、超音波の送受信により物体を検知するものであり、マイクロホン１１と、送波部１２と、制御部１３と、受波部１４と、距離算出部１５とを備えている。なお、本実施形態では、物体検知装置は超音波センサ１０を複数備えている。
マイクロホン１１は、車両の外表面に面して配置されており、物体を検知するための超音波を車両の外側に向けて送信するものである。具体的には、マイクロホン１１は、互いに対向する２つの電極の間に圧電膜が配置された構成の図示しない圧電素子を備えている。そして、２つの電極は送波部１２に接続されており、送波部１２から交流電圧が印加されて圧電膜が変形することにより、マイクロホン１１から車両の外側へ超音波が送信される。
超音波センサ１０では、制御部１３が送波部１２に周期的に送波指示を送っている。送波部１２は、制御部１３からの送波指示を受信すると、マイクロホン１１に信号を送信し、これにより、マイクロホン１１から超音波が送信される。
また、マイクロホン１１は、超音波を受信し、受信した超音波の音圧に応じた電圧を出力するように構成されている。具体的には、マイクロホン１１が備える圧電素子の２つの電極は、受波部１４にも接続されており、超音波を受信して圧電膜が変形したときの２つの電極間の電圧が受波部１４に入力されるようになっている。受波部１４は、マイクロホン１１から入力された電圧をＡ／Ｄ変換し、これにより生成された信号を出力する。
距離算出部１５は、受波部１４がＡ／Ｄ変換によって生成した信号を用いて物体との距離を算出するものである。距離算出部１５は、受波部１４から信号が入力されると、この信号に対して直交復調を行い、受信波の振幅を検出する。そして、距離算出部１５は、受信波の振幅を所定の閾値と比較し、制御部１３が送波部１２に送波指示を出してから受信波の振幅が閾値以上となるまでの時間に基づいて、物体との距離を算出する。
距離算出部１５は、算出した物体との距離を制御部１３に送信し、制御部１３は、距離算出部１５から送信された距離情報を、車内ＬＡＮ４０を介して画像センサ２０に送信する。
画像センサ２０は、車両の周囲を撮像し、これにより得られた画像を用いて物体を検知するものであり、カメラ２１と、制御部２２と、特徴抽出部２３と、位置算出部２４とを備えている。
カメラ２１は、車両の周囲を撮像するものである。制御部２２は、超音波センサ１０の制御部１３からの距離情報を受信すると、カメラ２１に撮像指示を出すように構成されており、カメラ２１は、制御部２２からの撮像指示を受信すると、時間差を設けて２枚の画像を撮像する。カメラ２１が１回目、２回目に画像を撮像する時刻をそれぞれ第１時刻、第２時刻とし、第１時刻、第２時刻に車両の周囲を撮像して取得した画像をそれぞれ第１画像、第２画像とする。カメラ２１は、取得した画像情報を特徴抽出部２３に送信する。
特徴抽出部２３は、第１画像および第２画像それぞれから特徴点を抽出するものである。ここでは、輝度に特徴を有する画素を特徴点とする。例えば、隣接する２つの画素の輝度の差が所定値より大きい場合に、この２つの画素の一方を特徴点とする。特徴抽出部２３は、抽出した特徴点の位置を位置算出部２４に送信する。
位置算出部２４は、特徴抽出部２３が抽出した特徴点の位置に基づいて、物体の位置を算出するものである。詳細には、位置算出部２４には制御部１３が送信した距離情報が車内ＬＡＮ４０、制御部２２を介して入力されており、位置算出部２４は、特徴点の位置、および、超音波センサ１０が検出した物体との距離に基づいて、物体の位置を算出する。
位置算出部２４は、第１画像から抽出された特徴点の画像内での位置に基づいて、物体の位置の候補を示す点として複数の候補点を設定する。なお、候補点は、後述する範囲Ｒの中では範囲Ｒの外よりも密度が高くなるように設定される。また、位置算出部２４には、図示しない車速センサ等から車内ＬＡＮ４０を介して車両の移動情報が送信されており、位置算出部２４は、複数の候補点の位置、および、車両の移動情報に基づいて、複数の候補点の第２時刻の位置を予測する。そして、位置算出部２４は、予測した位置と、第２画像から抽出された特徴点の位置とを比較して、物体の位置を算出する。位置算出部２４は、算出した物体の位置をＥＣＵ３０に送信する。
ＥＣＵ３０は、制御部３１と、物体判定部３２とを備えている。制御部３１は、車内ＬＡＮ４０を介して超音波センサ１０および画像センサ２０との通信を行うものである。物体判定部３２は、画像センサ２０から送信された情報に基づいて、所定の距離よりも近い場所に物体があるか否かを判定するものである。制御部３１は、物体判定部３２の判定結果に応じて、車内ＬＡＮ４０を介して図示しないモニタ、ブザー等で構成される報知部に指示を出し、運転者への報知等を行う。
物体検知装置の作動について説明する。物体検知装置では、超音波センサ１０と画像センサ２０との連携によって物体を検知する。具体的には、物体検知装置は、図２に示すステップＳ１１〜ステップＳ１７によって物体の検知を行う。
ステップＳ１１では、超音波センサ１０が超音波の送受信を行う。すなわち、超音波センサ１０の制御部１３が送波部１２に送波指示を出し、送波部１２からマイクロホン１１に交流電圧が印加されることによって、マイクロホン１１から超音波が送信される。また、マイクロホン１１は、超音波を受信すると、受信した超音波の音圧に応じて信号を出力し、受波部１４は、マイクロホン１１の出力信号にＡ／Ｄ変換などの処理を施し、距離算出部１５に出力する。そして、距離算出部１５は、受波部１４から入力された信号に基づいて超音波を反射した物体との距離を算出する。
本実施形態の物体検知装置は、２つの超音波センサ１０を用いた三角測量によって物体との距離を検知する。ここでは、図３に示すように、車両５０に搭載された複数の超音波センサ１０のうちの２つを超音波センサ１０ａ、１０ｂとして、超音波センサ１０ａが超音波を送信するとともに、超音波センサ１０ａ、１０ｂが超音波を受信する場合について説明する。超音波センサ１０ａ、１０ｂは、それぞれ第１センサ、第２センサに相当する。
超音波センサ１０ａが超音波を送信してから超音波を受信するまでの時間をＴＡとし、 超音波センサ１０ａが超音波を送信してから超音波センサ１０ｂが超音波を受信するまでの時間をＴＢとする。そして、時間ＴＡ、ＴＢの間に超音波が進む距離をＬＡ１、ＬＢ１とすると、超音波センサ１０ａと物体との距離はＬＡ１／２、超音波センサ１０ｂと物体との距離はＬＢ１−ＬＡ１／２となる。
したがって、超音波センサ１０ａ、１０ｂの位置を示す点をＡ１、Ｂ１とし、物体の位置を示す点をＰｓ１とすると、点Ｐｓ１は、点Ａ１を中心とした半径ＬＡ１／２の円と、点Ｂ１を中心とした半径ＬＢ１−ＬＡ１／２の円との交点となる。
ステップＳ１１では、例えば、超音波センサ１０ａ、１０ｂのいずれか一方の距離算出部１５が、ＬＡ１、ＬＢ１を用いて点Ｐｓ１の位置を求め、点Ｐｓ１に物体が存在するものとして物体との距離を算出する。
なお、ここでは、物体が超音波センサ１０ａおよび超音波センサ１０ｂと同じ水平面上にあるものとして物体の位置を算出している。また、距離算出部１５は、線分Ａ１Ｂ１の中点と点Ｐｓ１との距離を車両５０と物体との距離として算出する。距離算出部１５が算出した距離をｄｓとする。
ステップＳ１２では、制御部１３は、距離算出部１５によって物体が検知されたか否かを判定し、判定結果、および、距離算出部１５が算出した距離ｄｓを画像センサ２０に送信する。例えば、制御部１３は、距離ｄｓが所定の距離以下であるときに物体が検知されたと判定し、距離ｄｓが所定の距離よりも長いときに物体が検知されなかったと判定する。
ステップＳ１２にて物体が検知されたと判定されると、ステップＳ１３にて、位置算出部２４は、距離ｄｓに基づいて検知範囲としての範囲Ｒを設定し、範囲Ｒの中でのピッチと外でのピッチを設定する。ここで設定するピッチは、ステップＳ１５で候補点を設定する際に用いられるものであり、ピッチが小さいほど候補点の密度が高くなる。
本実施形態では、範囲Ｒの中での候補点の密度が範囲Ｒの外での候補点の密度に比べて高くなるようにピッチが設定される。すなわち、範囲Ｒの中でのピッチが範囲Ｒの外でのピッチよりも小さくされる。また、範囲Ｒの中でのピッチは、ステップＳ１４で設定されるピッチよりも小さくされる。範囲Ｒは、例えば、車両５０からの水平方向距離がｄｓの点を中心とし所定の幅と高さを有する直方体状の範囲とされる。
ステップＳ１２にて物体が検知されなかったと判定されると、ステップＳ１４にて、位置算出部２４は、候補点が配置される範囲を所定の範囲とし、候補点のピッチを所定のピッチとする。この所定の範囲は、例えば、ステップＳ１３で設定される範囲Ｒよりも大きく、車両５０から所定の距離にある直方体状の範囲とされる。物体検知装置は、ステップＳ１３、Ｓ１４からステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、画像センサ２０が移動ステレオ演算を行う。詳細には、まず、制御部２２がカメラ２１に撮像指示を出し、カメラ２１が車両５０の周囲を撮像する。このとき、制御部２２は時間差を設けて２回撮像するようにカメラ２１に指示を出す。
カメラ２１が第１時刻に撮像した第１画像および第２時刻に撮像した第２画像は特徴抽出部２３に送信される。特徴抽出部２３は、第１画像および第２画像それぞれから特徴点を抽出し、特徴点の位置を位置算出部２４に送信する。
位置算出部２４は、第１画像の特徴点の位置に基づいて、第１時刻におけるカメラ２１から見た物体の方向を取得する。そして、物体の位置の候補を示す複数の候補点を設定する。候補点は、ステップＳ１３またはステップＳ１４によって設定された情報に基づいて設定される。
すなわち、ステップＳ１３が行われた場合には、ステップＳ１３にて設定された範囲Ｒおよびピッチに基づいて、候補点を設定する。これにより、範囲Ｒの中では範囲Ｒの外に比べて候補点の密度が高くなる。本実施形態では、範囲Ｒの中と外それぞれにおいて、等間隔のピッチで候補点が並んでおり、範囲Ｒの中でのピッチ、すなわち、隣り合う２つの候補点の間の距離は、範囲Ｒの外でのピッチよりも小さくされている。
例えば、図４に示すように、特徴点の位置から物体が直線Ｌ１で示す方向にあると推定された場合、直線Ｌ１上の複数の点が候補点として設定される。ここでは、候補点を５つ設定した場合について説明する。
５つの候補点をカメラ２１から近い順に点Ｐ１１、点Ｐ２１、点Ｐ３１、点Ｐ４１、点Ｐ５１とする。点Ｐ２１、点Ｐ３１、点Ｐ４１は範囲Ｒに含まれ、点Ｐ１１、点Ｐ５１は範囲Ｒの外側に位置している。また、点Ｐ１１と点Ｐ２１との距離は点Ｐ４１と点Ｐ５１との距離に等しく、点Ｐ２１と点Ｐ３１との距離は点Ｐ３１と点Ｐ４１との距離に等しい。また、点Ｐ１１と点Ｐ２１との距離、点Ｐ４１と点Ｐ５１との距離は、点Ｐ２１と点Ｐ３１との距離、点Ｐ３１と点Ｐ４１との距離よりも長くされている。点Ｐ１１、点Ｐ２１、点Ｐ３１、点Ｐ４１、点Ｐ５１の高さをそれぞれｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５とする。水平方向における点Ｐ１１、点Ｐ２１、点Ｐ３１、点Ｐ４１、点Ｐ５１とカメラ２１との距離をそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５とする。
なお、候補点が６つ以上設定されるとき、例えば、点Ｐ１１点〜Ｐ５１に加えて点Ｐ１１よりもカメラ２１に近い場所に候補点が設定されるときには、この候補点と点Ｐ１１との距離が点Ｐ１１と点Ｐ２１との距離に等しくなるように、各候補点が配置される。また、例えば、点Ｐ１１点〜Ｐ５１に加えて点Ｐ５１よりもカメラ２１から遠い場所に候補点が設定されるときには、この候補点と点Ｐ５１との距離が点Ｐ４１と点Ｐ５１との距離に等しくなるように、各候補点が配置される。
また、ステップＳ１４が行われた場合には、複数の候補点は、直線Ｌ１上の所定の範囲において等間隔に並ぶように設定される。
位置算出部２４には、図示しない車速センサ等から車内ＬＡＮ４０および制御部２２を介して、第１時刻から第２時刻までの間に車両５０が移動した距離に関する情報が送信される。位置算出部２４は、送信された情報に基づいて、複数の候補点それぞれについて、第２時刻での位置を予測する。
図５に示すように、５つの候補点に対応する第２時刻の候補点をそれぞれ点Ｐ１２、点Ｐ２２、点Ｐ３２、点Ｐ４２、点Ｐ５２とする。そして、第１時刻から第２時刻までの間にカメラ２１が水平方向に移動した距離をΔｄとすると、位置算出部２４は、点Ｐ１２〜点Ｐ５２とカメラ２１との距離がそれぞれｄ１−Δｄ、ｄ２−Δｄ、ｄ３−Δｄ、ｄ４−Δｄ、ｄ５−Δｄとなると予測する。また、候補点の高さは第１時刻と第２時刻とで変化しないものとする。すなわち、点Ｐ１２〜点Ｐ５２の高さはそれぞれｈ１〜ｈ５とされる。
また、位置算出部２４は、第２画像の特徴点の位置に基づいて、第２時刻での物体の方向を取得する。図５において、直線Ｌ２は、第２画像から検出された第２時刻での物体の方向を示している。そして、予測された点Ｐ１２〜点Ｐ５２の中から、直線Ｌ２に最も近いものを選択し、選択した候補点に対応する位置を物体の位置とする。例えば、予測された点Ｐ１２〜点Ｐ５２と直線Ｌ２との関係が図５に示すようになったときには、点Ｐ３２に対応する位置が第２時刻における物体の位置とされる。
位置算出部２４は、このように決定された物体の位置に基づいて車両５０と物体との距離を算出し、制御部２２および車内ＬＡＮ４０を介してＥＣＵ３０に送信する。位置算出部２４が算出した物体との距離をｄｃとする。
なお、ここではカメラ２１が車両の周囲を２回撮像した後に候補点を設定したが、候補点の設定等を行った後に２回目の撮像を行ってもよい。
ステップＳ１６では、物体判定部３２は、位置算出部２４によって物体が検知されたか否かを判定し、判定結果を制御部３１に送信する。例えば、物体判定部３２は、距離ｄｃが所定の距離以下であるときに物体が検知されたと判定し、距離ｄｃが所定の距離よりも長いときに物体が検知されなかったと判定する。
ステップＳ１６にて物体が検知されたと判定されると、制御部３１は、ステップＳ１７にて、図示しないモニタ、ブザー等を用いて運転者への報知を行い、物体検知処理を終了する。一方、ステップＳ１６にて物体が検知されなかったと判定されると、物体検知装置はステップＳ１１に進む。
以上説明したように、本実施形態では、超音波センサ１０が検出した距離ｄｓに基づいて範囲Ｒを設定し、範囲Ｒの中では、範囲Ｒの外よりも密度が高くなるように候補点を設定する。このように、超音波センサ１０が検出した位置に近い範囲でのみ画像センサ２０による演算を高分解能で行うことにより、例えば地面からカメラ２１までの高さの範囲すべてについて高分解能で演算する場合に比べて、演算量を小さくすることができる。したがって、演算量の増加を抑制しつつ検出精度を向上させることができる。
また、本実施形態では、複数の超音波センサ１０を用いて物体の位置を検出しているので、１つの超音波センサ１０によって位置を検出する場合に比べて、範囲Ｒを狭く設定することができ、演算量をさらに小さくすることができる。
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して物体検知処理を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態では、超音波センサ１０および画像センサ２０による物体検知を複数回行い、物体が所定の回数検知されたときに物体の検知を確定し、運転者への報知を行う。
具体的には、図６に示すように、本実施形態ではステップＳ１１の前にステップＳ２１が行われ、物体が検知された回数を示すカウンタが０に設定される。そして、ステップＳ１６にて物体が検知されたと判定されると、ステップＳ２２にてカウンタに１が加算され、ステップＳ２３にて、物体判定部３２は、カウンタが所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。
カウンタが閾値よりも大きいと判定されると、物体検知装置はステップＳ１７に進み、物体の検知が確定し、運転者への報知が行われる。一方、カウンタが閾値以下であると判定されると、物体検知装置はステップＳ１１に進み、超音波センサ１０および画像センサ２０による物体の検知を繰り返す。
このように物体検知処理を繰り返すことにより、物体の誤検知を抑制することができる。
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対して物体検知処理を変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態では、超音波センサ１０が検出した距離ｄｓが車内ＬＡＮ４０を介してＥＣＵ３０に送信される。そして、距離ｄｓと距離ｄｃとの差が小さい場合には、距離ｄｓと距離ｄｃとの差が大きい場合に比べて、早期に物体検知が確定される。
具体的には、図７に示すように、物体検知装置はステップＳ１６からステップＳ３１に進み、物体判定部３２は、距離ｄｓと距離ｄｃとの差の絶対値が所定の値以下であるか否かを判定する。そして、ステップＳ３１にて｜ｄｓ−ｄｃ｜が所定の値以下であると判定された場合には、物体検知装置はステップＳ３２にてカウンタに２を加算し、ステップＳ２３に進む。
一方、ステップＳ３１にて｜ｄｓ−ｄｃ｜が所定の値よりも大きいと判定された場合には、物体検知装置はステップＳ２２に進み、カウンタに１を加算してステップＳ２３に進む。
このような処理により、｜ｄｓ−ｄｃ｜が小さい場合には、｜ｄｓ−ｄｃ｜が大きい場合に比べて物体の検知が早期に確定される。
距離ｄｓと距離ｄｃとの差が小さい場合には、両センサが同一物体を検出している可能性が高く、また、至近距離に物体が存在することが予想される。したがって、距離ｄｓと距離ｄｃとの差が小さい場合に物体の検知を早期に確定させ、運転者への報知や自動ブレーキングを行うことにより、物体との接触等を抑制することができる。
なお、本実施形態ではカウンタに加算する値を変化させることにより物体の検知を確定させるまでの処理を早めたが、別の方法によってこの処理を早めてもよい。例えば、｜ｄｓ−ｄｃ｜が小さいときにカウンタの閾値を小さくするようにしてもよい。また、｜ｄｓ−ｄｃ｜が小さいときにカウンタと閾値との比較を行わずに物体の検知を確定させるようにしてもよい。
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して超音波センサ１０による物体の検知方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第１実施形態では、物体を点として考えて、物体の位置を示す点Ｐｓ１を検出したが、図８に示すような方法によれば、物体を幅がある面として考えて物***置を検出することができる。
すなわち、超音波センサ１０ａに戻る超音波が反射する位置を示す点をＰｓ２とすると、点Ｐｓ２は、点Ａ１を中心とした半径ＬＡ１／２の円周上にある。そして、物体を面として考えるなら、この面は点Ｐｓ２を通り、直線Ｐｓ２Ａ１に垂直である。図８では、この面を直線Ｌ３で示している。
また、入射角と反射角の関係を考慮すれば、超音波センサ１０ｂに到達する超音波が反射する位置を示す点Ｐｓ３は、直線Ｌ３に対して点Ａ１に対称な点と点Ｂ１とを結ぶ直線と、直線Ｌ３との交点となる。直線Ｌ３に対して点Ａ１に対称な点をＯとすると、線分Ｐｓ３Ａ１の長さは線分ＯＰｓ３の長さに等しく、直線ＯＢ１の長さはＬＢ１となる。したがって、点Ｏは、点Ａ１を中心とする半径ＬＡ１の円と、点Ｂ１を中心とする半径ＬＢ１の円との交点である。
距離算出部１５は、超音波の送受信によって距離ＬＡ１、ＬＢ１が得られたとき、点Ａ１を中心とする半径ＬＡ１の円と点Ｂ１を中心とする半径ＬＢ１の円との交点をＯとし、線分ＯＡ１の中点をＰｓ２とし、点Ｐｓ２を通る直線ＯＡ１の垂線と直線ＯＢ１との交点をＰｓ３とする。そして、距離算出部１５は、線分Ｐｓ２Ｐｓ３上に物体があるものとして、物体との距離を算出する。
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して超音波センサ１０による物体の検知方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図９に示すように、本実施形態の超音波センサ１０は、車両の移動の前後で超音波の送受信を２回行う。なお、ここでは、１回目に超音波を送信してから反射波を受信するまでの間に超音波センサ１０が移動する距離、および、２回目に超音波を送信してから反射波を受信するまでの間に超音波センサ１０は移動する距離を無視して物体との距離を算出する。
超音波センサ１０が１回目に超音波を送信した位置を示す点をＡ２とし、超音波センサ１０が１回目に超音波を送信してから反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＡ２とすると、点Ａ２と物体との距離はＬＡ２／２となる。
また、超音波センサ１０が２回目に超音波を送信した位置を示す点をＢ２とし、超音波センサ１０が２回目に超音波を送信してから反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＢ２とすると、点Ｂ２と物体との距離はＬＢ２／２となる。
距離算出部１５は、点Ａ２を中心とする半径ＬＡ２／２の円と、点Ｂ２を中心とする半径ＬＢ２／２の円との交点Ｐｓ４に対応する位置に物体があるものとして、物体との距離を算出する。
このように車両の移動を挟んで超音波の送受信を２回行うことにより物体との距離を測定する本実施形態においても、第１実施形態と同様に範囲Ｒを狭く設定することができ、演算量をさらに小さくすることができる。
（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。本実施形態は、第５実施形態に対して超音波センサ１０による物体の検知方法を変更したものであり、その他については第５実施形態と同様であるため、第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第５実施形態では、物体を点として考えて、物体の位置を示す点Ｐｓ４を検出したが、図１０に示すような方法によれば、超音波の送受信を車両の移動の前後で２回行う場合に、物体を幅がある面として考えて物***置を検出することができる。
すなわち、１回目の送受信で超音波センサ１０に戻る超音波が反射する位置を示す点をＰｓ５とすると、点Ｐｓ５は、点Ａ２を中心とする半径ＬＡ２／２の円周上にある。また、２回目の送受信で超音波センサ１０に戻る超音波が反射する位置を示す点をＰｓ６とすると、点Ｐｓ６は、点Ｂ２を中心とする半径ＬＢ２／２の円周上にある。
そして、物体を面として考えるなら、この面は点Ｐｓ５および点Ｐｓ６を通り、かつ、直線Ｐｓ５Ａ２および直線Ｐｓ６Ｂ２に垂直である。したがって、上記の２つの円の共通接線をＬ４とすると、点Ｐｓ５および点Ｐｓ６は、上記の２つの円と接線Ｌ４の接点となる。
距離算出部１５は、距離ＬＡ２、ＬＢ２を用いて、上記の距離ＬＡ２、距離ＬＢ２、点Ｐｓ５、点Ｐｓ６、直線Ｌ４の関係に基づいて点Ｐｓ５および点Ｐｓ６の位置を求め、線分Ｐｓ５Ｐｓ６上に物体があるものとして、物体との距離を算出する。
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
例えば、超音波センサ１０によって物体が検知された場合に、候補点を範囲Ｒの中にのみ設定してもよく、このように候補点を設定することにより、演算量を小さくすることができる。
また、距離算出部１５が直交復調によって受信波の周波数を求め、この周波数を用いて物体の車両に対する相対速度を算出し、複数の候補点の位置、および、物体の相対速度に基づいて、第２時刻での候補点の位置を予測してもよい。また、相対速度を考慮して範囲Ｒを設定してもよく、例えば、物体の相対速度が大きいほど範囲Ｒを広く設定してもよい。
１０ 超音波センサ
２１ カメラ
２３ 特徴抽出部
２４ 位置算出部

Claims (11)

  1. 車両に搭載され、前記車両の外部の物体を検知する物体検知装置であって、
    超音波の送受信により物体との距離を検出する超音波センサ（１０）と、
    前記車両の周囲を第１時刻に撮像して第１画像を取得し、前記第１時刻の後の第２時刻に撮像して第２画像を取得するカメラ（２１）と、
    前記第１画像および前記第２画像それぞれから特徴点を抽出する特徴抽出部（２３）と、
    前記特徴点の位置、および、前記超音波センサが検出した距離に基づいて、物体の位置を算出する位置算出部（２４）と、を備え、
    前記位置算出部は、
    前記第１画像から抽出された特徴点の画像内での位置に基づいて、物体の位置の候補を示す点として複数の候補点を設定し、
    複数の前記候補点の位置、および、前記車両の移動情報に基づいて、複数の前記候補点の前記第２時刻の位置を予測し、
    予測した位置と、前記第２画像から抽出された特徴点の位置とを比較して、物体の位置を算出するものであり、
    複数の前記候補点は、前記超音波センサが検出した距離に基づいて設定される検知範囲（Ｒ）の中では、前記検知範囲の外よりも密度が高くなるように設定される物体検知装置。
  2. 前記超音波センサによって物体が検知されたときには、複数の前記候補点は、前記検知範囲の中では前記検知範囲の外よりも密度が高くなるように設定され、
    前記超音波センサによっては物体が検知されなかったときには、複数の前記候補点は、所定の範囲の中で等間隔に配置される請求項１に記載の物体検知装置。
  3. 前記超音波センサによって物体が検知されたときに設定される前記検知範囲の中での前記候補点の密度は、前記超音波センサによっては物体が検知されなかったときに設定される前記所定の範囲の中での前記候補点の密度よりも高くされる請求項２に記載の物体検知装置。
  4. 前記超音波センサによって物体が検知されたときには、複数の前記候補点は、前記検知範囲の中にのみ設定される請求項１ないし３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  5. 前記位置算出部の算出結果に基づいて、所定の距離よりも近い場所に物体が存在するか否かを判定する物体判定部（３２）を備え、
    前記物体判定部は、前記超音波センサが検出した距離と、前記位置算出部が算出した位置から求められる物体との距離との差の絶対値が所定値よりも小さいときには、所定の距離よりも近い場所に物体が存在すると判定するまでの処理を早める請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  6. 前記車両に対する物体の相対速度が大きいほど、前記検知範囲が広く設定される請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  7. 前記位置算出部は、複数の前記候補点の位置、および、前記車両に対する物体の相対速度に基づいて、複数の前記候補点の前記第２時刻の位置を予測する請求項１ないし６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  8. 前記超音波センサとしての第１センサ（１０ａ）および第２センサ（１０ｂ）を備え、
    前記第１センサが超音波を送信し、前記第１センサおよび前記第２センサが該超音波の反射波を受信したときに、
    前記第１センサの位置を示す点をＡ１とし、
    前記第１センサが超音波を送信してから反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＡ１とし、
    前記第２センサの位置を示す点をＢ１とし、
    前記第１センサが超音波を送信してから前記第２センサが反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＢ１とし、
    前記点Ａ１を中心とする半径ＬＡ１／２の円と、前記点Ｂ１を中心とする半径ＬＢ１−ＬＡ１／２の円との交点に対応する位置に物体が存在するものとして物体との距離が算出される請求項１ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  9. 前記超音波センサとしての第１センサ（１０ａ）および第２センサ（１０ｂ）を備え、
    前記第１センサが超音波を送信し、前記第１センサおよび前記第２センサが該超音波の反射波を受信したときに、
    前記第１センサの位置を示す点をＡ１とし、
    前記第１センサが超音波を送信してから反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＡ１とし、
    前記第２センサの位置を示す点をＢ１とし、
    前記第１センサが超音波を送信してから前記第２センサが反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＢ１とし、
    前記点Ａ１を中心とする半径ＬＡ１の円と、前記点Ｂ１を中心とする半径ＬＢ１の円との交点をＯとし、
    線分ＯＡ１の中点をＰｓ２とし、
    前記中点Ｐｓ２を通る直線ＯＡ１の垂線と直線ＯＢ１との交点をＰｓ３とし、
    線分Ｐｓ２Ｐｓ３に対応する位置に物体が存在するものとして物体との距離が算出される請求項１ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  10. 前記超音波センサは、前記車両の移動の前後で超音波の送受信を２回行い、
    前記超音波センサが１回目に超音波を送信した位置を示す点をＡ２とし、
    前記超音波センサが１回目に超音波を送信してから該超音波の反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＡ２とし、
    前記超音波センサが２回目に超音波を送信した位置を示す点をＢ２とし、
    前記超音波センサが２回目に超音波を送信してから該超音波の反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＢ２とし、
    前記点Ａ２を中心とする半径ＬＡ２／２の円と、前記点Ｂ２を中心とする半径ＬＢ２／２の円との交点に対応する位置に物体が存在するものとして物体との距離が算出される請求項１ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
  11. 前記超音波センサは、前記車両の移動の前後で超音波の送受信を２回行い、
    前記超音波センサが１回目に超音波を送信した位置を示す点をＡ２とし、
    前記超音波センサが１回目に超音波を送信してから該超音波の反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＡ２とし、
    前記超音波センサが２回目に超音波を送信した位置を示す点をＢ２とし、
    前記超音波センサが２回目に超音波を送信してから該超音波の反射波を受信するまでの間に超音波が進んだ距離をＬＢ２とし、
    前記点Ａ２を中心とする半径ＬＡ２／２の円と、前記点Ｂ２を中心とする半径ＬＢ２／２の円との共通接線をＬ４とし、
    前記点Ａ２を中心とする半径ＬＡ２／２の円と前記共通接線Ｌ４との接点をＰｓ５とし、
    前記点Ｂ２を中心とする半径ＬＢ２／２の円と前記共通接線Ｌ４との接点をＰｓ６とし、
    線分Ｐｓ５Ｐｓ６に対応する位置に物体が存在するものとして物体との距離が算出される請求項１ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
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