JP6756124B2 - 物体検出装置および物体検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、物体検出装置および物体検出プログラムに関する。

車両が道路を走行する際に前方に存在する立体物をＬＩＤＡＲ（light detection and ranging ,laser imaging detection and ranging ；レーザレーダ）を用いて検出する物体検出装置がある。例えば自動車の車室前面部にレーザレーダを設けて、前方の路面に向けて照射してその反射光により距離を測定している。

自車から前方の様々な方向に向けて測定点までの距離を検出し、距離が等しい測定点が複数存在する場合に、その高さ寸法を算出することで前方の立体物の存在を検出することができる。この場合、立体物の存在は反射光による距離情報により検出しているが、投光先の路面までの距離情報が得られる場合には車両と立体物との間においては立体物の存在が検出されていないことから、路面であると判断することができる。

しかし、実際には路上に反射率が低い黒い物体や反射光が投光側に戻らない物体などが存在すると、距離情報が得られていない場合や十分な距離情報の個数が得られていない領域が発生することが想定される。そして、この場合には立体物が存在していても検出できない場合が生じ、立体物が検出されないために路面であると誤判定してしまうおそれがあった。

特開２０１３−１４０５１５号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、反射光による距離情報が得られない領域が存在する場合に、この領域が立体物を含むか否かを推定することができるようにした物体検出装置および物体検出プログラムを提供することにある。

請求項１に記載の物体検出装置は、自車両の少なくとも前方の３次元距離情報を取得する３次元距離検出部（３）と、前記３次元距離検出部の視点を基準とする鳥瞰グリッドで区切ったセル毎に前記３次元距離情報に基づいて立体物の有無を検出する立体物検出部（４）と、前記立体物が存在する場合に、前記自車両と前記立体物との間の距離情報が有る有点セルを路面として検出する路面検出部（５）と、前記自車両と前記立体物との間に距離情報が無い無点セルが含まれる無点領域がある場合に、その無点領域内に存在し得る最大高さＴ１の推定立体物を次式（Ａ）により推定する立体物推定部（６）と、路面を基準とした静止グリッドのセルに少なくとも前記推定立体物のセルを変換し、前記自車両の移動に伴い前記３次元距離検出部により得られる新たな３次元距離情報から前記立体物推定部により推定された前記推定立体物のセルを前記静止グリッドに変換したときに繰り返し同じ路面位置で推定されている場合に立体物として検出する立体物判定部（２ｄ）とを備え、前記立体物判定部（２ｄ）は、前記立体物推定部により推定された推定立体物の高さに応じて推定重みを設定し、前記自車両の移動に伴う前記３次元距離情報から得た前記推定立体物の推定重みを複数回連続して加算した値が増加する場合に前記立体物を検出する。

Ｔ１＝Ｔ０・（ｒｅ−ｒ１）／ｒｅ …（Ａ）
ただし、Ｔ０：３次元距離検出部の高さ、ｒｅ：無点領域の遠点距離、ｒ１：無点領域の近点距離である。

上記構成を採用することにより、３次元距離検出部により自車両の少なくとも前方の３次元距離情報を取得し、取得した３次元距離情報を鳥瞰グリッドで区切ったセル毎にあてはめて、立体物検出部によりセル毎に立体物の有無を検出する。立体物の存在が検出された場合に、路面検出部は、自車両と立体物との間のセルのうち、距離情報が有る有点セルを路面として検出する。また、自車両と立体物との間に距離情報が無い無点セルが含まれる無点領域がある場合には、立体物推定部は、式（Ａ）により無点領域内に存在し得る最大高さＴ１の推定立体物を推定する。立体物判定部は、静止グリッドのセルに少なくとも前記推定立体物のセルを変換し、自車両の移動に伴い３次元距離検出部により得られる新たな３次元距離情報から立体物推定部により推定された推定立体物のセルを静止グリッドに変換したときに繰り返し同じ路面位置で推定されている場合に立体物として検出することができる。これにより、３次元距離検出部による３次元距離情報が得られていない無点領域がある場合でも、その無点領域に立体物が存在するか否かを推定することができ、誤判定の発生を低減させることができる。

第１実施形態を示す機能ブロック構成図 ３次元距離検出部の検知範囲と鳥瞰グリッドを示す（ａ）立面図および（ｂ）平面図 鳥瞰グリッドに有点距離情報を示した例を示す図 静止グリッドの配置図 物体検出処理のフローチャート 鳥瞰グリッド内における立体物の高さ検出の説明図 鳥瞰グリッドの無点範囲の最大高さを推定する作用説明図 無点領域の異なる推定立体物の例 無点領域の幅と推定立体物の高さの説明図 鳥瞰グリッドの有点距離情報の分布の具体例を示す部分図 鳥瞰グリッドの点数判定結果の具体例を示す部分図 （ａ）静止グリッドに鳥瞰グリッドを重ねた場合の作用説明図、（ｂ）鳥瞰グリッドの部分図 静止グリッドの点数分布図 （ａ）静止グリッドに移動後の鳥瞰グリッドを重ねた場合の作用説明図、（ｂ）鳥瞰グリッドの部分図 静止グリッドに移動後の点数を加算した場合の点数分布図 第２実施形態を示す鳥瞰グリッドの点数判定結果の具体例を示す図 鳥瞰グリッドの無点セル毎の最大高さを推定する作用説明図 （ａ）静止グリッドに鳥瞰グリッドを重ねた場合の作用説明図、（ｂ）鳥瞰グリッドの部分図 静止グリッドの点数分布図 （ａ）静止グリッドに移動後の鳥瞰グリッドを重ねた場合の作用説明図、（ｂ）鳥瞰グリッドの部分図 静止グリッドに移動後の点数を加算した場合の点数分布図 第３実施形態を示す鳥瞰グリッドの点数判定結果の具体例を示す図 （ａ）静止グリッドに鳥瞰グリッドを重ねた場合の作用説明図、（ｂ）鳥瞰グリッドの部分図 静止グリッドの点数分布図 （ａ）静止グリッドに移動後の鳥瞰グリッドを重ねた場合の作用説明図、（ｂ）鳥瞰グリッドの部分図 静止グリッドに移動後の点数を加算した場合の点数分布図

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１５を参照して説明する。
図２（ａ）、（ｂ）物体検出装置１は、例えば車両Ａの前面部上部に搭載されるもので、車室内のフロントガラスの内側上部などに設けられる。物体検出装置１は、図１に示すように、制御装置２を主体として３次元距離検出部３、記憶部４および出力部５を備えている。

制御装置２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびインタフェースなどを備えたもので、車載ＥＣＵに組み込まれたものでも良いし、別途設ける構成のもでも良い。制御装置２は、後述する物体検出プログラムに基づいて３次元距離検出部３により検出された距離情報から車両Ａの前方に存在する立体物を検出する。図１には、制御装置２の機能による構成を示している。構成要素としては、立体検出部２ａ、路面検出部２ｂ、立体物推定部２ｃ、立体物判定部２ｄを備えている。

３次元距離検出部３は、いわゆるレーザレーダ（ＬＩＤＡＲ）と言われるもので、例えば車両Ａの前方の様々な方向に向けて測距用のレーザ光を照射して前方の走行範囲の距離を３次元的に検出するものである。記憶部４は、制御装置２内に設けることもできるし、外部に別途設ける構成とすることもできる。記憶部４は、制御装置２により実行される物体検出プログラムが記憶されるとともに、各種の情報が記憶されている。出力部５は、立体物の検出結果を表示するもので、車室内に設けられたディスプレイなどを利用して表示させることができる。

３次元距離検出部３は、図２（ａ）に示すように、車両Ａの前方路面Ｒ上にレーザ光を照射する。車両Ａの前面直下の位置を原点（Ｏ）として近点側から路面Ｒ上の距離ｒ１、ｒ２、…、ｒｎのように、照射点Ｐをほぼ等間隔で遠点側に移動させながら反射光の到達時間を検出して距離を算出している。また、３次元距離検出部３は、図２（ｂ）に示すように、前方ｒ方向を中心として左右に方向を変化させてレーザ光を振って扇型の検出エリアで距離を測定している。

この場合、レーザ光が路面Ｒに照射される場合には、その路面Ｒの照射点Ｐに対応する距離の情報が得られる。一方、路面Ｒ上に立体物などの物体が存在する場合には、レーザ光が路面Ｒに到達する前に立体物に照射され、その反射光を受光して距離を算出するので、路面Ｒの照射点Ｐよりも近い位置の距離情報が得られる。

３次元距離検出部３により得られる距離情報は、図２（ｂ）に示しているように、レーザ光の照射範囲に応じて車両Ａに対応して鳥瞰グリッドＧで分割した複数のセルＧθｎ（例えば、方向θ：ａ〜ｅ、距離ｎ：０〜４）に分けて立体物の判定を行う。鳥瞰グリッドＧは、車両Ａの進行方向を示すｒ軸に対して、このｒ軸を含んだ所定角度の範囲を車両Ａに近い側から所定距離毎にセルＧａ０〜Ｇａ４のように区切っている。同様にして、車両Ａの進行方向に対してセルＧａ０〜Ｇａ４の左側の所定角度範囲にセルＧｂ０〜Ｇｂ４、さらにその左側にセルＧｃ０〜Ｇｃ４を設定するように区切っている。また、車両Ａの進行方向に対してセルＧａ０〜Ｇａ４の右側の所定角度範囲にセルＧｄ０〜Ｇｄ４、さらにその右側にセルＧｅ０〜Ｇｅ４を設定するように区切っている。

レーザ光の反射により得られる距離情報は、図３に示すように、距離に応じて鳥瞰グリッドＧのセルＧθｎに対応付けられる。図中には対応するセルに距離情報を示す位置を黒丸（ドット）で示している。

一方、立体物の判定には、図４に示すように、路面Ｒに対応した直交座標系の静止グリッドＳが設定される。静止グリッドＳは、路面Ｒの車両の進行方向と直交する方向をｘ、進行方向をｙとするとき、ｘ方向およびｙ方向の位置に対応して矩形マトリクス状のセルＳｘｙ（例えばＳ００〜Ｓ７７までの８×８個のセル）などが設定されている。図４では車両Ａの物体検出装置１の位置が静止グリッドＳ上に示されている。

次に、物体検出装置１による物体検出処理について、図５を参照して説明する。この物体検出処理のフローチャートは、物体検出プログラムとして記憶部４に記憶されているものである。制御装置２は、物体検出処理を開始するにあたり、記憶部４から物体検出プログラムを読み出す。

制御装置２は、プログラムを開始すると、まずステップＳ１で静止グリッドＳ上のデータを初期化し、自車Ａの位置に対応して前方の路面Ａを含む領域に静止グリッドＳを設定する。次に、制御装置２は、ステップＳ２に進むと、３次元距離検出部３のレーザレーダにより車両Ａの前方（鳥瞰グリッドＧではｒ方向；静止グリッドＳではｙ方向）に向けてレーザ光を照射して距離情報を鳥瞰グリッドＧの位置に対応して取得する。この場合、制御装置２は、３次元距離検出部３により得られる距離情報の点群情報を取得する。点群情報はレーザ光の照射角度と距離との情報であり、３次元距離検出部３の位置を中心とした極座標の情報である。

制御装置２は、ステップＳ３で、取得した点群情報を鳥瞰グリッドＧにマッピングする。このとき、距離の情報が路面Ｒ上での距離よりも短いときには、距離に応じたセルＧθｎにマッピングする。例えば、図６に示すように、路面Ｒ近くの点Ｐａに対して、これよりも遠い位置に対応する点Ｐｂの距離が同じであるとすると、ここにレーザ光を遮って反射させる立体物が存在することが推定できる。

このときの高さＨａが、しきい値として設定される所定以上、例えば５〜１０センチ以上あるときには、車両Ａが進行すると乗り上げる障害物となる可能性がある。このような場合には、立体物があることが検出できる。このように同じセルＧθｎに属する距離情報の点Ｐを図７に示すように、鳥瞰グリッドＧの各セルＧθｎに対応付ける。

次に、制御装置２は、ステップＳ４で、立体物検出処理を行う。ここでは、図６で説明したように、一つのセルＧθｎ内に入る距離情報について、複数の距離情報が存在していてその高さＨを算出し、しきい値以上の高さがある場合に立体物の存在を検出する。具体的には、制御装置２は、セルＧθｎ内に複数の距離情報が存在するものについて、そのセルＧθｎ内の距離情報に基づいて測定点の高さを求める。

ここでは、制御装置２は、複数の測定点の高さ情報から、最低の高さの点Ｐａと最高の高さのＰｂとの間の差を演算して高さＨａを求める。制御装置２は、得られた高さＨａの値が立体物を判定するしきい値Ｈｏ以上である場合に、セルＧθｎ内に立体物が存在することを判定する。続いて、制御装置２は、ステップＳ５に進み、立体物が検出されたセルＧθｎに対して、立体物確率の点数として「＋１」を設定する。

次に、制御装置２は、ステップＳ６で、路面検出処理を行う。具体的には、制御装置２は、自車両Ａと立体物が検出されたセルＧθｎとの間のセルＧθ０〜Ｇθ（ｎ−１）のうち、距離情報が得られているものについて、路面Ｒが検出されたセルであると判定する。続いて、制御装置２は、ステップＳ７で、セルＧθ０〜Ｇθ（ｎ−１）のうちの路面として判定したセルについて立体物確率の点数として「−１」を設定する。

次に、制御装置２は、ステップＳ８で、距離情報が得られていないセルＧθｋ（ｋ：０≦ｋ＜ｎの整数）について、次のように処理を行う。すなわち、制御装置２は、立体物の存在を検出したセルＧθｎの方向θについて、立体物の手前のセルＧθ０〜Ｇθ（ｎ−１）のうち、路面と判定されなかったセルつまり距離情報が得られていないセルＧθｋ（ｋ：０≦ｋ＜ｎの整数）について、これを無点領域ＮＰとして認識する。この場合、無点領域ＮＰは１個のセルである場合もあるし、複数個の連続したセルである場合もある。無点領域ＮＰには、その領域中にレーザ光を反射しないか反射率が低い立体物が存在することも考えられる。

そこで、制御装置２は、まず、無点領域ＮＰ内において立体物が存在した場合の最も高いものについて推定処理を行う。図７を参照して算出の原理を説明する。無点領域ＮＰの遠点距離をｒｅ、近点距離をｒ１とし、物体検出装置１の高さをＴ０とすると、無点領域ＮＰに存在加納な最も高い立体物は、近点位置ｒ１に存在した場合であるから、その高さＴ１は、次式（Ａ）で算出できる。
Ｔ１＝Ｔ０・（ｒｅ−ｒ１）／ｒｅ …（Ａ）
ただし、Ｔ０：３次元距離検出部の高さ、ｒｅ：無点領域ＮＰの遠点距離、ｒ１：無点領域ＮＰの近点距離である。

この場合、上式（Ａ）で推定できるのは、存在しうる最も高い立体物の高さであり、実際にはそれ以下の高さの立体物が存在することもありうる。例えば、図８に示すように、無点領域ＮＰとして、連続した３つのセルＧａ３〜Ｇａ５がある場合に、セルＧａ３の近点の位置に最も高いＨａの高さの立体物Ｘａが存在する（ａ）の場合がある。また、セルＧａ３〜Ｇａ５にまたがるように低い高さＨｂの立体物Ｘｂが存在する（ｂ）の場合もある。さらには、２つのセルＧａ３およびＧａ４にまたがる高さＨｃの立体物Ｘｃが存在する（ｃ）の場合もある。

一方、図９に示すように、存在し得る立体物は奥行きが短い場合には、高さに応じて無点セルの連続個数が決まる。例えば、図９（ａ）のように高さＨａの立体物では、連続する３つの無点セルＧａ３〜Ｇａ５が発生する。また、図９（ｂ）のように高さＨｄの立体物では、１個の無点セルＧａ５が発生する。無点セルが１個の場合には、セルの奥行き寸法によっては最大高さがしきい値よりも小さくなることがあり、立体物として判定しないことがある。

以上のことから、制御装置２は、ステップＳ９で、無点領域の最大高さがしきい値を超える場合にこの無点領域に立体物が存在することを推定し、推定立体物として設定する。続いて、制御装置２は、ステップＳ１０で、推定立体物の存在を推定したセルについて推定重みαを設定する。ここでは、例えば推定立体物の推定重みαとして、０から１の範囲で定められている値を立体物確率として設定する。

制御装置２は、次に、ステップＳ１１に進み、極座標系の鳥瞰グリッドＧの各セルについて得られた結果を、直交座標系の静止グリッドＳのセルに変換する処理を行う。この場合、直接路面Ｒの位置に対応した静止グリッドＳに対応付ける処理をすることもできるし、自車両Ａの物体検出装置１の位置を原点とする直交座標系の移動する鳥瞰グリッドを想定して変換処理をすることもできる。

直交座標系の移動する鳥瞰グリッドに変換する場合には、変換後の直交座標系を路面Ｒに対応した静止グリッドＳに宛てはめる処理をすることで、結果として同じ処理を実施することができる。次に、制御装置２は、静止グリッドＳ上の各セルＳｘｙに対して、前述のようにして得られた立体物確率の値を加算処理する。

制御装置２は、ステップＳ１３に進み、自車両Ａの位置情報に基づいて静止グリッドＳにおける自車両Ａの位置を変更設定する。この後、制御装置２は、ステップＳ２に戻り、上記処理と同様の処理を移動後の位置の点群情報に基づいて行い、以下、ステップＳ２〜Ｓ１３を繰り返し実行する。

制御装置２は、上記の処理とは別に、立体物の判定処理を行っている。上記の処理を繰り返した結果、静止グリッドＳのセルＳｘｙには、立体物確率が加算されていくことで、路面Ｒに静止している立体物が存在する場合あるいは推定立体物が存在する場合には、そのセルの立体物確率の値が増加していく。これにより、制御装置２は、路面Ｒに存在する静止した立体物を正確に推定することができる。

また、他の車両などの移動する立体物が存在する場合には、他の車両の移動とともに立体物が移動するため、立体物確率の値は増加するのではなく、セル間を移動するようになる。さらに、無点領域に立体物が存在していなかった場合には、複数回の加算処理で立体物確率の値が増加することがないため、立体物の存在は判定されない。

次に、図１０から図１５を参照して具体的な事例を説明する。
図１０は鳥瞰グリッドＧのうちのｒ方向（セルＧａｎの列の方向）に対応した８個のセルＧａ０〜Ｇａ７を示している。前述のように、制御装置２は、図５に示したプログラムのステップＳ１を経てステップＳ２で、３次元距離検出部３により取得された測定点Ｐに対するレーザ光による距離情報を点群情報として取り込んでいる。実際には、図３で示したように、鳥瞰グリッドＧのすべてのセルについて点群情報が得られており、制御装置２は、これらのすべてについて以下の処理を実行するが、簡単のために図１０に示す８個のセルＧａ０〜Ｇａ７についての処理で説明する。

制御装置２は、ステップＳ３で、点群情報を鳥瞰グリッドＧのすべてのセルに対してマッピングしている。図１０は、ｒ方向の８個のセルでのマッピングの例である。ここでは、距離情報が得られている有点セルＧａ０、Ｇａ１、Ｇａ５、Ｇａ６、距離情報が得られていない無点セルＧａ２〜Ｇａ４、Ｇａ７がある。

制御装置２は、有点セルＧａ０、Ｇａ１、Ｇａ５、Ｇａ６のうち、路面Ｒの照射点Ｐまでの距離よりも短い距離情報が含まれている有点セルＧａ６については、ステップＳ４で立体物検出処理を行って立体物を検出する。制御装置２は、ステップＳ５で、立体物が含まれた立体物セルＧａ５に対して立体物確率「＋１」を設定する。この結果は、図１１に示すように、立体物セルＧａ６に「＋１」を設定するようにマッピングされる。制御装置２は、他の有点セルＧａ０、Ｇａ１、Ｇａ５についても同様の立体物処理を行うが、路面Ｒの照射点Ｐまでの距離とほぼ等しい距離情報である場合には立体物は検出されない。

次に、制御装置２は、立体物セルと判定されない有点セルＧａ０、Ｇａ１、Ｇａ５について、立体物セルＧａ５と自車両Ａとの間に位置することから、ステップＳ６で路面セルとして検出する。制御装置２は、路面セルＧａ０、Ｇａ１、Ｇａ５について、ステップＳ７で、立体物確率として「−１」を設定する。この結果は、図１１に示すように、路面セルＧａ０、Ｇａ１、Ｇａ５に「−１」を設定するようにマッピングされる。

続いて、制御装置２は、無点セルＧａ２〜Ｇａ４を含む無点領域ＮＰについて、ステップＳ８で立体物が存在する場合に最も高い場合の高さＴ１を推定する処理を行う。この場合には、式（Ａ）の無点領域ＮＰの遠点距離ｒｅは、物体検出装置１の位置を原点として無点セルＧａ４の遠点までの距離となる。無点領域ＮＰの近点距離ｒ１は、無点セルＧａ２の近点までの距離となる。算出した高さＴ１がしきい値を超えるときにはこれを推定立体物として設定する。

制御装置２は、無点領域ＮＰに推定立体物が存在すると判断したときには、無点領域ＮＰの各セルＧａ２〜Ｇａ４に推定立体物の推定重み設定を行う。この設定処理では、制御装置２は、推定重みαとして、例えば「０．５」を立体物の立体物確率「＋１」に乗ずる。この結果、制御装置２は、無点セルＧａ２〜Ｇａ４に推定立体物の立体物確率「＋０．５」を設定する。

以上の処理を鳥瞰グリッドＧの全体について実施することで自車両Ａの前方に存在する立体物、路面および推定立体物の情報が得られる。図１１では、鳥瞰グリッドＧのうち、８個のセルＧａ０〜Ｇａ７についての結果を示している。なお、立体物が検出されたセルＧａ６よりも前方の距離情報が得られていない無点セルＧａ７については、立体物の存在は不明であるから立体物確率として「０」が設定されている。

図１２〜図１５では、鳥瞰グリッドＧで検出された情報を静止グリッドＳに変換する場合の具体例を示している。ここでは簡単のために、図１２（ｂ）に示すように、鳥瞰グリッドＧにおいては、有点セルＧａ４で立体物が検出され、その手前に位置するセルＧａ０〜Ｇａ３のうち、有点セルＧａ０、Ｇａ３は路面として検出され、無点セルＧａ１、Ｇａ２において推定立体物が推定されている場合で説明する。

図１２（ｂ）に示す鳥瞰グリッドＧでは、立体物確率として、立体物が検出された有点セルＧａ４では「＋１」、路面が検出された有点セルＧａ０、Ｇａ３では「−１」、推定立体物が検出された無点セルＧａ１、Ｇａ２では「＋０．５」が設定されている。他のセルについても立体物が検出されたセルに「＋１」、路面が検出されたセルに「−１」が設定されている。

制御装置２は、ステップＳ１１で、鳥瞰グリッドＧのセル情報を静止グリッドＳのセル情報に変換する。静止グリッドＳの各セルＳｘｙは、初期状態ではすべて「０」に設定されている。これに鳥瞰グリッドＧの原点位置である物体検出装置１の位置は、セルＳ３０の位置にある。図１２（ａ）に示すように、静止グリッドＳ上に鳥瞰グリッドＧを重ねると、例えば無点セルＧａ１がセルＳ３１に、無点セルＧａ２がセルＳ３２に対応する。制御装置２は、ステップＳ１２で、変換された立体物確率のデータを静止グリッドＳに加算し、図１３に示すようなデータを得る。

この後、制御装置２は、自車両Ａの現在位置情報に基づいて、静止グリッドＳ上での自車位置をシフトするように処理する。これにより、例えば図１４（ａ）に示すように、自車両Ａの物体検出装置１の位置が静止グリッドＳ上でセルＳ４２に移動していることを認識してシフトさせる。

以下、上述と同様の処理を繰り返し実行することで、移動先の位置での鳥瞰グリッドＧの点群情報が得られ、制御装置２は、その点群情報から、新たな鳥瞰グリッドＧの点群情報を得る。図１４（ｂ）には、移動先での無点セルの分布状態を示している。ここでは、推定立体物が推定される無点セルＧｂ１、Ｇｃ０〜Ｇｃ２が検出され、それぞれに立体物確率「＋０．５」が設定されている。

このような鳥瞰グリッドＧのセル情報を静止グリッドＳのセル情報に対応付けて変換すると、図１４（ａ）に示すようになる。ここでは、４個の無点セルＧｂ１、Ｇｃ０〜Ｇｃ２に対して、静止グリッドＳのセルＳ３２、Ｓ２３、Ｓ３３に対して立体物確率「＋０．５」が設定される。

次に、制御装置２は、上記の結果得られた図１４に示す静止グリッドＳの立体物確率のデータを前述の図１３に示した静止グリッドＳに加算する。この結果、図１５に示すような加算された静止グリッドＳが得られる。この図１５からわかるように、２回の立体物確率の加算により、静止グリッドＳのセルＳ３１が「＋０．５」、セルＳ３２が「＋１」、セルＳ２３が「＋１．５」、セルＳ３３が「−０．５」となる。

この結果、セルＳ３２、Ｓ２３の立体物確率が高くなっており、推定立体物が立体物である確率が高いということになり、距離情報が得られていない無点セルであっても、立体物の存在を検出することができるようになる。
なお、推定立体物から立体物への判定においては、上記したように鳥瞰グリッドＧの点群情報を２回取得して求めることもできるし、３回以上の複数回の取得結果により求めることもできる。

このような第１実施形態によれば、制御装置２により、３次元距離検出部３が検出した距離情報に基づいて路面Ｒ上の立体物を判定する際に、距離情報が得られない無点セルが有るときは立体物が存在した場合を仮定して最も高い推定立体物の存在を推定して立体物確率を、推定重みα（＝０．５）を乗ずることで設定した。これにより、静止グリッドＳ上で複数回の結果を加算することで、立体物確率が上昇したセルに対して立体物が存在することを判定することができるようになる。

この結果、自車両Ａの周囲にレーザレーダにより照射したレーザ光による距離情報が得られない無点セルが存在する場合でも、立体物の存在を推定することができるようになり、路面Ｒ上に存在する立体物の推定を適切に行うことができるようになる。

（第２実施形態）
図１６〜図２１は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態は、無点セルが有る場合の処理方法において検出精度を高めることができるようにしたものである。

図１６は、第１実施形態で示した図１１に対応するもので、図１０と同様に点群情報が得られたときに、この実施形態では、制御装置２は、図５で示した物体検出処理のステップＳ９、Ｓ１０での推定立体物に関する処理を次のようにして行う。すなわち、制御装置２は、無点領域ＮＰでの推定立体物の算出過程において、無点セルが連続する場合には、無点セル毎に立体物を推定する。

図１７に示すように、例えば無点領域ＮＰがｎ個の連続する無点セルからなる場合には、制御装置２は、ｎ個の無点セルのそれぞれについて最も高い立体物を推定する。ここでは、第１実施形態と同様に、無点領域ＮＰの遠点距離をｒｅとしている。また、無点領域ＮＰの最も近い無点セルの近点位置をｒ１とし、ｋ番目（ｎ≧ｋ＞１の整数）の無点セルの近点位置をｒｋとしている。前述同様に３次元距離検出部３の高さをＴ０とすると、各無点セル内に存在し得る最も高い立体物は、近点位置ｒｋに存在した場合を想定すると、その高さＴｋは、次式（Ｂ）で算出できる。
Ｔｋ＝Ｔ０・（ｒｅ−ｒｋ）／ｒｅ …（Ｂ）
この場合、式（Ｂ）は、最も近い位置の無点セルについては式（Ａ）と同じ式となる。また、遠い位置にある無点セルについては、分子の値すなわち遠点ｒｅとの距離の差が小さくなるので、推定立体物の高さＴｋがしきい値以下になることがある。

したがって、例えば図１６に示す例では、無点領域ＮＰの３個の無点セルＧａ２〜Ｇａ４の内、近い側の無点セルＧａ２、Ｇａ３はしきい値以上となる推定立体物であるので、立体物確率として「０．５」が設定される。一方、無点領域ＮＰの遠い位置の無点セルＧａ４はしきい値よりも低い推定立体物であるので路面としてみなされ、立体物確率として「−１」が設定される。

図１８〜図２１では、第１実施形態と同様に、鳥瞰グリッドＧで検出された情報を静止グリッドＳに変換する場合の具体例を示している。図１８（ｂ）は、図１２（ｂ）と同様の条件で取得された点群情報の分布図であるが、この実施形態では、無点領域ＮＰの２個の無点セルＧａ１、Ｇａ２のうち、制御装置２によりステップＳ９での処理で、無点セルＧａ１で推定立体物が推定され、無点セルＧａ２で路面が推定された場合で説明する。

図１８（ｂ）に示す鳥瞰グリッドＧでは、無点領域ＮＰの２個の無点セルＧａ１、Ｇａ２のうち、推定立体物が検出された無点セルＧａ１では「＋０．５」が設定され、路面が判定された無点セルＧａ２では「−１」が設定されている。

制御装置２は、ステップＳ１１で、鳥瞰グリッドＧのセル情報を静止グリッドＳのセル情報に変換した後、静止グリッドＳ上に鳥瞰グリッドＧを重ねると、図１８（ａ）に示すようになる。この結果、図１９に示すように、無点セルＧａ１の立体物確率「＋０．５」がセルＳ３１に、無点セルＧａ２の立体物確率「−１」がセルＳ３２に変換されている。

この後、制御装置２は、自車両Ａの位置をシフトさせてから同様の処理をすることで、移動先の位置での新たな鳥瞰グリッドＧの点群情報から、図２０（ｂ）に示すような無点セルの分布状態を得る。推定立体物の算出処理を式（Ｂ）に従って演算した結果、無点セルＧｂ１、Ｇｃ２は路面として判定されたため「−１」が設定され、無点セルＧｃ０、Ｇｃ１は推定立体物と判定されたため「＋０．５」が設定される。

このような鳥瞰グリッドＧのセル情報を静止グリッドＳのセル情報に対応付けて変換すると、図２０（ａ）に示すようになる。ここでは、４個の無点セルＧｂ１、Ｇｃ０〜Ｇｃ２のうち、推定立体物が設定された無点セルＧｃ０、Ｇｃ１に対して、静止グリッドＳのセルＳ３２に対して立体物確率「＋０．５」が設定される。

次に、制御装置２は、上記の結果得られた図２０に示す静止グリッドＳの立体物確率のデータを前述の図１９に示した静止グリッドＳに加算する。この結果、図２１に示すような加算された静止グリッドＳが得られる。この図２１からわかるように、２回の立体物確率の加算により、静止グリッドＳのセルＳ３１が「＋０．５」となるが、セルＳ３２は「−０．５」、セルＳ２３は「０」、セルＳ３３は「−２」となる。

この結果、セルＳ３２の立体物確率が「＋０．５」であるから立体物の存在が確認できないが可能性は残った状態である。また、他の無点セルＳ３２、Ｓ２３、Ｓ３３は負の立体物確率となることから路面である可能性が高くなっている。

このような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得る事ができるとともに、制御装置２により、無点領域ＮＰが複数の無点セルからなる場合には、無点セル毎に最も高い推定立体物を算出するようにしたので、さらにセル毎に細かい判定を行うことができるようになる。

（第３実施形態）
図２２〜図２６は第３実施形態を示すもので、以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態は、無点セルの推定立体物について立体物確率の設定の仕方を高さに応じて設定するようにしているものである。

図２２は、第２実施形態で示した図１６に対応するもので、図１０と同様に点群情報が得られたときに、この実施形態では、制御装置２は、図５で示した物体検出処理のステップＳ９、Ｓ１０での推定立体物に関する処理を次のようにして行う。すなわち、制御装置２は、無点領域ＮＰでの推定立体物の算出過程において、無点セルが連続する場合には、無点セル毎に立体物を推定する。

ここでは、制御装置２は、第２実施形態と同様にして式（Ｂ）に基いて推定立体物の最も高い値を演算する。この結果、無点領域ＮＰ内では、図１７にも示したように、物体検出装置１に近い側の無点セルの高さが高く、遠くなる程低くなる。制御装置２は、この推定立体物の高さに応じて、例えば、高いと推定重みαを「０．８」のように大きく設定し、低いと推定重みαを「０．２」のように低く設定している。この結果、制御装置２は、ステップＳ１０で、図２２に示すように、各セルに対応して立体物確率が設定される。

図２３〜図２６では、第２実施形態と同様に、鳥瞰グリッドＧで検出された情報を静止グリッドＳに変換する場合の具体例を示している。図２３（ｂ）は、図１８（ｂ）と同様の条件で取得された点群情報の分布図であるが、この実施形態では、制御装置２によりステップＳ９での処理で、無点領域ＮＰの２個の無点セルＧａ１、Ｇａ２で推定立体物が推定され、推定重みαが推定立体物の高さに応じて異なるように対応付けられた結果の立体物確率が示されている。ここでは、例えば、無点セルＧａ１で「＋０．５」が設定され、無点セルＧａ２で「＋０．３」が設定された場合で説明する。

制御装置２は、ステップＳ１１で、鳥瞰グリッドＧのセル情報を静止グリッドＳのセル情報に変換した後、静止グリッドＳ上に鳥瞰グリッドＧを重ねると、図２３（ａ）に示すようになる。この結果、図２４に示すように、無点セルＧａ１の立体物確率「＋０．５」がセルＳ３１に、無点セルＧａ２の立体物確率「＋０．３」がセルＳ３２に変換されている。

この後、制御装置２は、自車両Ａの位置をシフトさせてから同様の処理をすることで、移動先の位置での新たな鳥瞰グリッドＧの点群情報から、図２５（ｂ）に示すような無点セルの分布状態を得る。推定立体物の算出処理を式（Ｂ）に従って演算した結果、無点セルＧｂ１、Ｇｃ０〜Ｇｃ２の全てにおいて推定立体物が検出されている。すなわち、無点セルＧｂ１で「＋０．２」、無点セルＧｂ０で「＋０．５」、無点セルＧｃ１で「＋０．２」、無点セルＧｃ２で「＋０．１」が設定される。

このような鳥瞰グリッドＧのセル情報を静止グリッドＳのセル情報に対応付けて変換すると、図２５（ａ）に示すようになる。ここでは、４個の無点セルＧｂ１、Ｇｃ０〜Ｇｃ２に対して、立体物確率は、静止グリッドＳのセルＳ３２に対して「＋０．５」、セルＳ３３に対して「＋０．２」、セルＳ２３に対して「＋０．１」が設定される。

次に、制御装置２は、上記の結果得られた図２５（ａ）に示す静止グリッドＳの立体物確率のデータを前述の図２４に示した静止グリッドＳに加算する。この結果、図２６に示すような加算された静止グリッドＳが得られる。この図２６からわかるように、２回の立体物確率の加算により、静止グリッドＳのセルＳ３１が「＋０．５」、セルＳ３２が「＋０．８」、セルＳ２３が「＋１．１」、セルＳ３３が「−０．８」となる。

この結果、セルＳ３２とＳ２３で立体物確率が高くなり、立体物が存在する可能性が高くなっている。また、他の無点セルＳ３３は負の立体物確率となることから路面である可能性が高くなっている。

このような第３実施形態によれば、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、制御装置２により、無点領域ＮＰが複数の無点セルから算出される推定立体物の高さに応じて推定重みαを乗じて立体物確率を求めるようにしたので、さらにセル毎に立体物の判定を細かく行うことができるようになる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記各実施形態では、鳥瞰グリッドＧとして、自車両Ａの前方に向けた範囲を設定した場合を示したが、自車両Ａの側方や後方などにも向けた範囲を設定することもできる。この場合には、検出方向に対応して複数の３次元距離検出部を設けることができる。

鳥瞰グリッドＧの各セルに対応して立体物確率を検出したものを静止グリッドＳに変換する際に、物体検出装置１の位置を静止グリッドＳの位置に対応させて行う例を示したが、鳥瞰グリッドＧを物体検出装置１の位置を固定した直交座標による直交グリッドを想定し、この直交グリッドに変換した後、これを静止グリッドＳの位置に対応して重ねあわせるように処理しても良い。

図面中、１は物体検出装置、２は制御装置、２ａは立体物検出部、２ｂは路面検出部、２ｃは立体物推定部、２ｄは立体物判定部、３は３次元距離検出部、４は記憶部、５は出力部である。

Claims (3)

1. 自車両の少なくとも前方の３次元距離情報を取得する３次元距離検出部（３）と、
   前記３次元距離検出部の視点を基準とする鳥瞰グリッドで区切ったセル毎に前記３次元距離情報に基づいて立体物の有無を検出する立体物検出部（２ａ）と、
   前記立体物が存在する場合に、前記自車両と前記立体物との間の距離情報が有る有点セルを路面として検出する路面検出部（２ｂ）と、
   前記自車両と前記立体物との間に距離情報が無い無点セルが含まれる無点領域がある場合に、その無点領域内に存在し得る最大高さＴ１の推定立体物を次式（Ａ）により推定する立体物推定部（２ｃ）と、
   路面を基準とした静止グリッドのセルに少なくとも前記推定立体物のセルを変換し、前記自車両の移動に伴い前記３次元距離検出部により得られる新たな３次元距離情報から前記立体物推定部により推定された前記推定立体物のセルを前記静止グリッドに変換したときに繰り返し同じ路面位置で推定されている場合に立体物として検出する立体物判定部（２ｄ）とを備え、
   前記立体物判定部（２ｄ）は、前記立体物推定部により推定された推定立体物の高さに応じて推定重みを設定し、前記自車両の移動に伴う前記３次元距離情報から得た前記推定立体物の推定重みを複数回連続して加算した値が増加する場合に前記立体物を検出する物体検出装置。
   Ｔ１＝Ｔ０・（ｒｅ−ｒ１）／ｒｅ …（Ａ）
   ただし、Ｔ０：３次元距離検出部の高さ、ｒｅ：無点領域の遠点距離、ｒ１：無点領域の近点距離である。
2. 請求項１に記載の物体検出装置において、
   前記立体物推定部（２ｃ）は、前記無点領域が複数個の連続する無点セルである場合に、前記無点セル毎に存在し得る最大高さＴｋの推定立体物を次式（Ｂ）により推定する物体検出装置。
   Ｔｋ＝Ｔ０・（ｒｅ−ｒｋ）／ｒｅ …（Ｂ）
   ただし、Ｔ０：３次元距離検出部の高さ、ｒｅ：無点領域の遠点距離、ｒｋ：対象となる無点セルの近点距離である。
3. コンピュータに、
   自車両の少なくとも前方の３次元距離情報を取得する３次元距離検出処理、
   前記３次元距離検出処理での視点を基準とする鳥瞰グリッドで区切ったセル毎に前記３次元距離情報に基づいて立体物の有無を検出する立体物検出処理、
   前記立体物が存在する場合に、前記自車両と前記立体物との間の距離情報が有る有点セルを路面として検出する路面検出処理、
   前記自車両と前記立体物との間に距離情報が無い無点セルが含まれる無点領域がある場合に、その無点領域内に存在し得る最大高さＴ１の推定立体物を次式（Ａ）により推定する立体物推定処理、
   路面を基準とした静止グリッドのセルに少なくとも前記推定立体物のセルを変換し、前記自車両の移動に伴い前記３次元距離検出処理により得られる新たな３次元距離情報から前記立体物推定処理により推定された前記推定立体物のセルを前記静止グリッドに変換したときに繰り返し同じ路面位置で推定されている場合に立体物として検出する立体物判定処理を実行させ、
   前記立体物判定処理では、前記立体物推定処理により推定された推定立体物の高さに応じて推定重みを設定し、前記自車両の移動に伴う前記３次元距離情報から得た前記推定立体物の推定重みを複数回連続して加算した値が増加する場合に前記立体物を検出する物体検出プログラム。
   Ｔ１＝Ｔ０・（ｒｅ−ｒ１）／ｒｅ …（Ａ）
   ただし、Ｔ０：３次元距離検出部の高さ、ｒｅ：無点領域の遠点距離、ｒ１：無点領域の近点距離である。

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