JP6970540B2 - 車外環境認識装置および車外環境認識方法 - Google Patents

Description

本発明は、車外環境に応じて車両の衝突回避制御を行う車外環境認識装置および車外環境認識方法に関する。

自車両の前方に位置する先行車両等の対象物を検出し、対象物との衝突を回避するように自車両を制御する（衝突回避制御）技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第５１１３６５６号公報

衝突回避制御の一例として、自車両に対して斜め前から自車両に接近する対象物との衝突を予測し、衝突する可能性が高いと判断された場合、緊急にブレーキを作動して対象物との衝突を回避することが挙げられる。衝突を回避するために緊急に作動するブレーキのことを緊急ブレーキと称す。ここでは、自車両に対する対象物の横方向（車幅方向）の相対位置（横位置）および横方向の相対速度（横速度）が所定の条件を満たした場合に、衝突する可能性が高いと判断され、緊急ブレーキが作動することとなる。

直進する自車両の前方において人などの対象物が横方向に移動して自車両に接近するような走行シーン（例えば、交差点など）では、運転者は、その対象物が横方向に移動して自車両に接近するのを危険と感じ易い。このため、このような走行シーンでは、横位置および横速度が所定の条件を満たして緊急ブレーキが作動したとしても、運転者にとって違和感がない。

一方、カーブにおいて自車両が旋回しながら対向車両などの対象物とすれ違うような走行シーンもある。このような走行シーンでは、対象物が自車両に接近して自車両とすれ違う過程の途中までは、対象物の横位置および横速度が、直進する自車両に対象物が横方向から接近する走行シーンと似たような時間経過を示すことがある。このため、自車両が旋回して対象物とすれ違うような走行シーンにおいて、対象物の横位置および横速度が所定の条件を満たして緊急ブレーキが作動することがある。

このような、自車両が旋回して対象物とすれ違うような走行シーンでは、運転者は、その対象物と安全にすれ違うつもりでいるため、その対象物が自車両に接近するのを危険と感じることが少ない。しかし、運転者が危険と感じていないにも関わらず、緊急ブレーキが作動すると、運転者に違和感を与えるおそれがある。

そこで、本発明は、衝突回避制御によって運転者に違和感を与えることを低減することが可能な車外環境認識装置および車外環境認識方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車外環境認識装置は、コンピュータが、旋回中の自車両が旋回から直進に移行すると仮定した場合の自車両に対する対象物の第１相対位置および第１相対速度を算出する第１相対速度算出部と、旋回中の自車両が旋回を継続すると仮定した場合の自車両に対する対象物の第２相対位置および第２相対速度を算出する第２相対速度算出部と、第１相対速度算出部により算出された第１相対位置および第１相対速度に基づいて、自車両が対象物を避けることができるか否かを判定する第１衝突判定部と、第２相対速度算出部により算出された第２相対位置および第２相対速度に基づいて、自車両が対象物を避けることができるか否かを判定する第２衝突判定部と、第１衝突判定部による結果と第２衝突判定部による結果との両方が、自車両が対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合、自車両と対象物との衝突を回避する衝突回避制御を行う衝突回避制御部として機能し、衝突回避制御部は、第１衝突判定部による結果と第２衝突判定部による結果との両方が、自車両が対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合に衝突回避制御を行う通常制御モードと、衝突回避に関し、通常制御モードとは衝突回避の作動条件が異なる特定制御モードであって、第１衝突判定部による結果および第２衝突判定部による結果に応じて衝突回避制御の作動可否を決める特定制御モードと、の切り替えが可能である。

また、衝突回避制御は、衝突を回避するためにブレーキを作動させる制御であってもよい。

また、本発明の車外環境認識方法は、旋回中の自車両が旋回から直進に移行すると仮定した場合の自車両に対する対象物の第１相対位置および第１相対速度を算出する第１相対速度算出工程と、旋回中の自車両が旋回を継続すると仮定した場合の自車両に対する対象物の第２相対位置および第２相対速度を算出する第２相対速度算出工程と、第１相対速度算出工程により算出された第１相対位置および第１相対速度に基づいて、自車両が対象物を避けることができるか否かを判定する第１衝突判定工程と、第２相対速度算出工程により算出された第２相対位置および第２相対速度に基づいて、自車両が対象物を避けることができるか否かを判定する第２衝突判定工程と、第１衝突判定工程による結果と第２衝突判定工程による結果との両方が、自車両が対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合、自車両と対象物との衝突を回避する衝突回避制御を行う衝突回避工程と、を有し、衝突回避工程では、第１衝突判定工程による結果と第２衝突判定工程による結果との両方が、自車両が対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合に衝突回避制御を行う通常制御モードと、衝突回避に関し、通常制御モードとは衝突回避の作動条件が異なる特定制御モードであって、第１衝突判定工程による結果および第２衝突判定工程による結果に応じて衝突回避制御の作動可否を決める他の制御モードと、の切り替えが可能である。

本発明によれば、衝突回避制御によって運転者に違和感を与えることを低減することができる。

車外環境認識システムの接続関係を示したブロック図である。 輝度画像と距離画像を説明するための説明図である。 車外環境認識装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。 車外環境認識処理の流れを示すフローチャートである。 旋回から直進に移行すると仮定した場合の自車両に対する対象物のＸ方向の相対位置と相対速度およびＺ方向の相対位置と相対速度を説明する説明図である。 対象物を撮像して生成された距離画像の例を示す概略図である。 旋回を継続すると仮定した場合の自車両に対する対象物のＸ方向の相対位置と相対速度およびＺ方向の相対位置と相対速度を説明する説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（車外環境認識システム１００）
図１は、車外環境認識システム１００の接続関係を示したブロック図である。車外環境認識システム１００は、撮像装置１１０と、車外環境認識装置１２０と、車両制御装置（ＥＣＵ：Engine Control Unit）１３０とを含んで構成される。

撮像装置１１０は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を含んで構成され、自車両１の前方の車外環境を撮像し、少なくとも輝度の情報が含まれる輝度画像（カラー画像やモノクロ画像）を生成することができる。また、撮像装置１１０は、自車両１の進行方向側において２つの撮像装置１１０それぞれの光軸が略平行になるように、略水平方向に離隔して配置される。撮像装置１１０は、自車両１の前方の検出領域に存在する対象物を撮像した輝度画像を、例えば１／６０秒のフレーム毎（６０ｆｐｓ）に連続して生成する。ここで、撮像装置１１０によって認識する対象物は、自転車、歩行者、車両、信号機、道路（進行路）、道路標識、ガードレール、建物といった独立して存在する物のみならず、自転車の車輪等、その一部として特定できる物も含む。

また、車外環境認識装置１２０は、２つの撮像装置１１０それぞれから輝度画像を取得し、一方の輝度画像から任意に抽出したブロック（例えば、水平４画素×垂直４画素の配列）に対応するブロックを他方の輝度画像から検索する、所謂パターンマッチングを用いて視差、および、任意のブロックの画面内の位置を示す画面位置を含む視差情報を導出する。ここで、水平は、撮像した画像の画面横方向を示し、垂直は、撮像した画像の画面縦方向を示す。このパターンマッチングとしては、一対の画像間において、任意のブロック単位で輝度（Ｙ）を比較することが考えられる。例えば、輝度の差分をとるＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、差分を２乗して用いるＳＳＤ（Sum of Squared intensity Difference）や、各画素の輝度から平均値を引いた分散値の類似度をとるＮＣＣ（Normalized Cross Correlation）等の手法がある。車外環境認識装置１２０は、このようなブロック単位の視差導出処理を検出領域（例えば、６００画素×２００画素）に映し出されている全てのブロックについて行う。ここでは、ブロックを４画素×４画素としているが、ブロック内の画素数は任意に設定することができる。

ただし、車外環境認識装置１２０では、検出分解能単位であるブロック毎に視差を導出することはできるが、そのブロックがどのような対象物の一部であるかを認識できない。したがって、視差情報は、対象物単位ではなく、検出領域における検出分解能単位（例えば、ブロック単位）で独立して導出されることとなる。ここでは、このようにして導出された視差情報を対応付けた画像を、上述した輝度画像と区別して距離画像という。

図２は、輝度画像１２６と距離画像１２８を説明するための説明図である。例えば、２つの撮像装置１１０を通じ、検出領域１２４について図２（ａ）のような輝度画像１２６が生成されたとする。ただし、ここでは、理解を容易にするため、２つの輝度画像１２６の一方のみを模式的に示している。車外環境認識装置１２０は、このような輝度画像１２６からブロック毎の視差を求め、図２（ｂ）のような距離画像１２８を形成する。距離画像１２８における各ブロックには、そのブロックの視差が関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、視差が導出されたブロックを黒のドットで表している。

また、車外環境認識装置１２０は、輝度画像１２６に基づく輝度値（カラー値）、および、距離画像１２８に基づいて算出された、自車両１との相対距離を含む実空間における三次元の位置情報を用い、カラー値が等しく三次元の位置情報が近いブロック同士を対象物としてグループ化して、自車両１前方の検出領域における対象物がいずれの種類の対象物（例えば、先行車両）に対応するかを特定する。なお、上記相対距離は、距離画像１２８におけるブロック毎の視差情報を、所謂ステレオ法を用いて三次元の位置情報に変換することで求められる。ここで、ステレオ法は、三角測量法を用いることで、対象物の視差からその対象物の撮像装置１１０に対する相対距離を導出する方法である。

また、車外環境認識装置１２０は、後に詳述するが、自車両１が旋回中の場合を対象として、第１衝突判定工程および第２衝突判定工程の２種類の衝突判定工程の結果に基づいて衝突回避判断を行う。第１衝突判定工程では、旋回中の自車両１が直後に直進に移行すると仮定した場合に、自車両１が対象物に衝突するか否かが判定される。第２衝突判定工程では、旋回中の自車両１が旋回を継続すると仮定した場合に、自車両１が対象物に衝突するか否かが判定される。車外環境認識装置１２０は、第１衝突判定工程の結果と第２衝突判定工程の結果との両方が、自車両１が対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合、自車両１と対象物との衝突を回避するための衝突回避制御（具体的には、制動制御）を行い、対象物との衝突を回避する。

車両制御装置１３０は、図１に示すステアリングホイール１３２、アクセルペダル１３４、ブレーキペダル１３６を通じて運転手の操作入力を受け付け、操舵機構１４２、駆動機構１４４、制動機構１４６に伝達することで自車両１を制御する。また、車両制御装置１３０は、ステアリングホイール１３２の操舵角を検出する操舵角センサ１３８から出力された信号を取得する。また、車両制御装置１３０は、自車両１と対象物との衝突を回避するために、車外環境認識装置１２０の指示の下、制動機構１４６を制御して緊急ブレーキをかける（ＡＥＢ（Automatic Emergency Braking））。

（車外環境認識装置１２０）
図３は、車外環境認識装置１２０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図３に示すように、車外環境認識装置１２０は、Ｉ／Ｆ部１５０と、データ保持部１５２と、中央制御部１５４とを含んで構成される。

Ｉ／Ｆ部１５０は、撮像装置１１０、および、車両制御装置１３０との双方向の情報交換を行うためのインターフェースである。データ保持部１５２は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、以下に示す各機能部の処理に必要な様々な情報を保持する。

中央制御部１５４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、システムバス１５６を通じて、Ｉ／Ｆ部１５０、データ保持部１５２等を制御する。また、本実施形態において、中央制御部１５４は、対象物特定部１６０、旋回判定部１６２、第１相対速度算出部１６４、第２相対速度算出部１６６、第１衝突判定部１６８、第２衝突判定部１７０、衝突回避制御部１７２、完了確認部１７４として機能する。以下、本実施形態に特徴的な衝突を回避するための車外環境認識処理について、当該中央制御部１５４の各機能部の動作も踏まえて詳述する。

（車外環境認識処理）
図４は、車外環境認識処理の流れを示すフローチャートである。車外環境認識処理は、対象物特定工程（Ｓ２００）と、旋回判定工程（Ｓ２０２）と、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）と、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）と、第１衝突判定工程（Ｓ２０８）と、第２衝突判定工程（Ｓ２１０）と、衝突回避工程（Ｓ２１２）と、完了確認工程（Ｓ２１４）とを含む。第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）、第１衝突判定工程（Ｓ２０８）、第２衝突判定工程（Ｓ２１０）、衝突回避工程（Ｓ２１２）、完了確認工程（Ｓ２１４）は、旋回判定工程（Ｓ２０２）によって自車両１が旋回中であると判定された場合に行われる工程である。なお、旋回判定工程（Ｓ２０２）によって自車両１が旋回中ではないと判定された場合には、説明は省略するが既存の衝突回避判定が行われる。以下、各工程の具体的な動作を詳述する。

（対象物特定工程Ｓ２００）
対象物特定部１６０は、上述のように、輝度画像１２６および距離画像１２８を取得し、輝度画像１２６および距離画像１２８を用いて検出領域における対象物（例えば、自車両１が衝突する可能性のある先行車両、人、自転車、家などの建物など）を特定する。

（旋回判定工程Ｓ２０２）
対象物が特定された後、旋回判定部１６２は、自車両１が旋回中であるか否かを判定する。具体的には、旋回判定部１６２は、操舵角センサ１３８からステアリングホイール１３２の操舵角を示す情報を取得し、取得した操舵角が所定の範囲内（例えば、左右それぞれ数度以内）にあるか否かを判定する。旋回判定部１６２は、取得した操舵角が所定の範囲内にある場合、自車両１が旋回中ではないと判定し、取得した操舵角が所定の範囲を超えた場合、自車両１が旋回中であると判定する。

自車両１が旋回中ではないと判定された場合（Ｓ２０２におけるＮＯ）、車外環境認識処理が終了する。一方、自車両１が旋回中であると判定された場合（Ｓ２０２におけるＹＥＳ）、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）に処理が移る。すなわち、本実施形態では、自車両１が旋回中である場合を対象として、対象物との衝突回避判断が行われる。

（第１相対速度算出工程Ｓ２０４）
第１相対速度算出部１６４は、旋回中の自車両１が、現時点の直後に旋回から直進に移行すると仮定した場合の、自車両１に対する対象物の相対位置（第１相対位置）および相対速度（第１相対速度）を算出する。ここで、自車両１を基準として、自車両１の車幅方向をＸ方向とし、鉛直方向をＹ方向とし、進行方向をＺ方向とする。第１相対速度算出部１６４は、自車両１に対する対象物の相対位置（第１相対位置）を、Ｘ成分（Ｘ方向の相対位置）とＺ成分（Ｚ方向の相対位置）とに分けて算出する。同様に、第１相対速度算出部１６４は、自車両１に対する対象物の相対速度（第１相対速度）を、Ｘ成分（Ｘ方向の相対速度）とＺ成分（Ｚ方向の相対速度）とに分けて算出する。ここで、直後とは、例えば、現時点から１秒以内であることが好ましいが、現時点から数秒後であってもよい。

図５は、自車両１が旋回から直進に移行すると仮定した場合の自車両１に対する対象物２のＸ方向の相対位置Ｘ、Ｘ方向の相対速度Ｖｘ、Ｚ方向の相対位置ＺおよびＺ方向の相対速度Ｖｚを説明する説明図である。ここで、相対位置Ｘ、Ｚ、相対速度Ｖｘ、Ｖｚは、自車両１に対して対象物２が近づく方向を負の方向とし、自車両１に対して対象物２が遠ざかる方向を正の方向とする。なお、図５では、相対速度Ｖｘ、Ｖｚを自車両１から延びる矢印で示しているが、これは、相対速度Ｖｘ、Ｖｚの軸方向を表すために便宜的に示したものである。すなわち、相対速度Ｖｘ、Ｖｚの方向および大きさは、図５の矢印で示した方向および大きさに限らない。

Ｚ方向の相対位置Ｚは、対象物２から自車両１の進行方向に沿った仮想線Ｌに至る垂線を引いた場合の当該垂線と仮想線Ｌとの交点Ｐから、自車両１までの距離に相当する。第１相対速度算出部１６４は、輝度画像１２６から対象物２の中心位置を特定し、距離画像１２８における対象物２の中心位置に対応する画素（またはブロック）の視差情報から、Ｚ方向の相対位置Ｚを特定する。

Ｚ方向の相対速度Ｖｚは、自車両１を基準とした対象物２のＺ方向の相対速度である。第１相対速度算出部１６４は、フレーム毎に輝度画像１２６および距離画像１２８上の対象物２の追跡を行い、対象物２の中心位置に対応する画素におけるフレーム毎の視差情報の変化量からＺ方向の相対速度Ｖｚを算出する。なお、視差情報の前回値がデータ保持部１５２に保持されている。

図６は、対象物２を撮像して生成された距離画像１２８の例を示す概略図である。図６では、距離画像１２８における対象物２の中心位置に対応する画素（またはブロック）の水平位置ＸＧが示されている。

Ｘ方向の相対位置Ｘは、対象物２から仮想線Ｌに至る垂線を引いた場合の当該垂線の長さに相当する（図５参照）。第１相対速度算出部１６４は、水平位置ＸＧ（図６参照）とＺ方向の相対位置Ｚ（図５参照）とから、対象物２の中心位置の自車両１に対するＸ方向の相対位置Ｘを特定する。ここでは、Ｚ方向の相対位置Ｚが大きいほど、水平位置ＸＧに大きな値を乗じて相対位置Ｘを算出する。

Ｘ方向の相対速度Ｖｘは、自車両１を基準とした対象物２のＸ方向の相対速度である。第１相対速度算出部１６４は、フレーム毎に輝度画像１２６および距離画像１２８上の対象物２の追跡を行う。第１相対速度算出部１６４は、対象物２の中心位置に対応する画素におけるフレーム毎の水平位置ＸＧおよびＺ方向の相対位置ＺとからＸ方向の相対位置Ｘをフレーム毎に算出する。第１相対速度算出部１６４は、フレーム毎のＸ方向の相対位置ＸからＸ方向の相対位置Ｘの変化量を算出し、そのＸ方向の相対位置Ｘの変化量からＸ方向の相対速度Ｖｘを算出する。

（第２相対速度算出工程Ｓ２０６）
第２相対速度算出部１６６は、旋回中の自車両１が、旋回を継続すると仮定した場合の、自車両１に対する対象物２の相対位置（第２相対位置）および相対速度（第２相対速度）を算出する。第２相対速度算出部１６６は、自車両１に対する対象物２の相対位置（第２相対位置）を、Ｘ成分（Ｘ方向の相対位置）とＺ成分（Ｚ方向の相対位置）とに分けて算出する。同様に、第２相対速度算出部１６６は、自車両１に対する対象物２の相対速度（第２相対速度）を、Ｘ成分（Ｘ方向の相対速度）とＺ成分（Ｚ方向の相対速度）とに分けて算出する。

図７は、旋回中の自車両１が旋回を継続すると仮定した場合の自車両１に対する対象物２のＸ方向の相対位置Ｘｃと相対速度ＶｘｃおよびＺ方向の相対位置Ｚｃと相対速度Ｖｚｃを説明する説明図である。図７では、旋回を継続すると仮定した場合の自車両１を実線で示し、現時点の自車両１を破線で示す。図７は、自車両１が旋回角度θだけ旋回する場合を示す。旋回角度θは、旋回後の自車両１の進行方向に沿った仮想線Ｌｃの、現時点の自車両１の進行方向に沿った仮想線Ｌに対する角度である。旋回角度θは、旋回判定工程Ｓ２０２において得られた操舵角から算出することができる。

図７に示すように、旋回を継続すると仮定した場合、直進に移行すると仮定した場合に比べ、基準となる自車両１が旋回角度θだけ回転することとなる。このため、旋回を継続すると仮定した場合、自車両１に対する対象物２のＸ方向の相対位置Ｘｃ、Ｘ方向の相対速度Ｖｘｃ、Ｚ方向の相対位置ＺｃおよびＺ方向の相対速度Ｖｚｃを、旋回角度θだけ回転した座標系で算出する。なお、図７における相対速度Ｖｘｃ、Ｖｚｃは、図５の相対速度Ｖｘ、Ｖｚと同様、軸方向を表すために便宜的に示したものである。

Ｚ方向の相対位置Ｚｃは、旋回角度θだけ回転した座標系において、対象物２から自車両１の進行方向に沿った仮想線Ｌｃに至る垂線を引いた場合の当該垂線と仮想線Ｌｃとの交点Ｐｃから、自車両１までの距離に相当する。第２相対速度算出部１６６は、現時点の対象物２の位置を旋回角度θだけ回転座標変換して、Ｚ方向の相対位置Ｚｃを算出する。例えば、第２相対速度算出部１６６は、旋回角度θと、自車両１に対する対象物２の中心位置の相対距離Ｄと、自車両１に対する対象物２の相対角度θ２とを用いた以下の式（１）により、Ｚ方向の相対位置Ｚｃを算出する。
Ｚｃ＝Ｄｃｏｓ（θ＋θ２） ・・・（１）

相対距離Ｄは、自車両１から対象物２の中心位置に至る最短距離である。相対距離Ｄは、Ｘ方向の相対位置ＸとＺ方向の相対位置Ｚとを用いて三平方の定理から算出することができる（Ｄ＝√（Ｘ^２＋Ｚ^２））。相対角度θ２は、自車両１の位置と対象物２の中心位置とを結ぶ仮想線の、現時点の自車両１の進行方向に沿った仮想線Ｌに対する角度である。相対角度θ２は、Ｘ方向の相対位置ＸとＺ方向の相対位置Ｚとを用いて逆正接関数から算出することができる（θ２＝ｔａｎ^−１（Ｘ／Ｚ））。

Ｚ方向の相対速度Ｖｚｃは、旋回角度θだけ回転した座標系において、自車両１を基準とした対象物２のＺ方向の相対速度である。第２相対速度算出部１６６は、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）で得られたＺ方向の相対速度Ｖｚを回転座標変換してＺ方向の相対速度Ｖｚｃを算出する。例えば、第２相対速度算出部１６６は、Ｖｚｃ＝Ｖｚｃｏｓθの計算によって、Ｚ方向の相対速度Ｖｚｃを算出する。なお、第２相対速度算出部１６６は、対象物２の中心位置に対応する画素における視差情報の旋回角度θに基づいた補正をフレーム毎に行い、補正された視差情報の変化量からＺ方向の相対速度Ｖｚｃを算出してもよい。

Ｘ方向の相対位置Ｘｃは、旋回角度θだけ回転した座標系において、対象物２から仮想線Ｌｃに至る垂線を引いた場合の当該垂線の長さに相当する。第２相対速度算出部１６６は、現時点の対象物２の位置を旋回角度θだけ回転座標変換して、Ｘ方向の相対位置を算出する。例えば、第２相対速度算出部１６６は、旋回角度θと、相対距離Ｄと、相対角度θ２とを用いた以下の式（２）により、Ｘ方向の相対位置Ｘｃを算出する。
Ｘｃ＝Ｄｓｉｎ（θ＋θ２） ・・・（２）

Ｘ方向の相対速度Ｖｘｃは、旋回角度θだけ回転した座標系において、自車両１を基準とした対象物２のＸ方向の相対速度である。第２相対速度算出部１６６は、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）で得られたＸ方向の相対速度Ｖｘを回転座標変換してＸ方向の相対速度Ｖｘｃを算出する。例えば、第２相対速度算出部１６６は、Ｖｘｃ＝Ｖｘｓｉｎθの計算によって、Ｘ方向の相対速度Ｖｘｃを算出する。なお、第２相対速度算出部１６６は、以下のようにしてＸ方向の相対速度Ｖｘｃを算出しても良い。例えば、第２相対速度算出部１６６は、対象物２の中心位置に対応する画素における視差情報の旋回角度θに基づいた補正と、対象物２の中心位置に対応する画素の水平位置ＸＧの旋回角度θに基づいた補正とをフレーム毎に行う。第２相対速度算出部１６６は、補正されたフレーム毎の視差情報と補正されたフレーム毎の水平位置ＸＧとから、Ｘ方向の相対位置をフレーム毎に算出する。そして、第２相対速度算出部１６６は、Ｘ方向の相対位置の変化量を算出し、そのＸ方向の相対位置の変化量からＸ方向の相対速度Ｖｘｃを算出してもよい。

（第１衝突判定工程Ｓ２０８）
第１相対速度算出工程Ｓ２０４および第２相対速度算出工程Ｓ２０６の後、第１衝突判定部１６８は、旋回中の自車両１が直進に移行すると仮定した場合に、自車両１が対象物２を避けることができるか否かを判定する。

具体的には、第１衝突判定部１６８は、以下の式（３）の条件を満たすか否かを判定する。
−Ｗ／２<Ｘ＋Ｖｘ×ＴＴＣ<Ｗ／２ ・・・（３）

式（３）において、ＴＴＣは、Ｚ方向において自車両１と対象物２とが衝突すると仮定した場合における衝突までの時間（衝突予測時間）である。直進に移行すると仮定した場合の衝突予測時間ＴＴＣは、自車両１に対する対象物２のＺ方向の相対位置ＺおよびＺ方向の相対速度Ｖｚから算出される。具体的には、ＴＴＣ＝Ｚ／Ｖｚの計算によって算出される。また、式（３）において、Ｗは、自車両１の車幅である。

また、式（３）において、ＸはＸ方向の相対位置であり、Ｖｘは、Ｘ方向の相対速度である。第１衝突判定部１６８は、式（３）のＸに、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）で得られたＸ方向の相対位置Ｘを代入し、式（３）のＶＸに、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）で得られたＸ方向の相対速度Ｖｘを代入し、式（３）のＴＴＣに、衝突予測時間ＴＴＣを代入して、式（３）の条件を満たすか否かを判定する。

第１衝突判定部１６８は、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）で得られた値および衝突予測時間ＴＴＣを代入して式（３）の条件を満たさなかった場合、自車両１が対象物２を避けることができると判定する。一方、第１衝突判定部１６８は、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）で得られた値および衝突予測時間ＴＴＣを代入して式（３）の条件を満たした場合、自車両１が対象物２を避けることができない可能性が高い（すなわち、衝突が発生する可能性が高い）と判定する。

対象物２を避けることができると判定された場合（Ｓ２０８におけるＹＥＳ）、完了確認工程（Ｓ２１４）に処理を移す。一方、対象物２を避けることができない可能性が高いと判定された場合（Ｓ２０８におけるＮＯ）、第２衝突判定工程（Ｓ２１０）に処理を移す。

（第２衝突判定工程Ｓ２１０）
第２衝突判定部１７０は、旋回中の自車両１が旋回を継続すると仮定した場合に、自車両１が対象物２を避けることができるか否かを判定する。

具体的には、第２衝突判定部１７０は、以下の式（４）の条件を満たすか否かを判定する。式（４）は、旋回角度θだけ回転した座標系における衝突判定の条件式である。
−Ｗ／２<Ｘｃ＋Ｖｘｃ×ＴＴＣｃ<Ｗ／２ ・・・（４）

式（４）において、ＴＴＣｃは、旋回を継続すると仮定した場合について、Ｚ方向において自車両１と対象物２とが衝突すると仮定した場合における衝突までの時間（衝突予測時間）である。旋回を継続すると仮定した場合の衝突予測時間ＴＴＣｃは、自車両１に対する対象物２のＺ方向の相対位置ＺｃおよびＺ方向の相対速度Ｖｚｃから算出される。具体的には、ＴＴＣｃ＝Ｚｃ／Ｖｚｃの計算によって算出される。また、式（４）において、Ｗは、自車両１の車幅である。

また、式（４）において、Ｘｃは回転座標変換後のＸ方向の相対位置であり、Ｖｘｃは、回転座標変換後のＸ方向の相対速度である。第２衝突判定部１７０は、式（４）のＸｃに、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）で得られたＸ方向の相対位置Ｘｃを代入し、式（４）のＶｘｃに、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）で得られたＸ方向の相対速度Ｖｘｃを代入し、式（４）のＴＴＣｃに、衝突予測時間ＴＴＣｃを代入して、式（４）の条件を満たすか否かを判定する。

第２衝突判定部１７０は、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）で得られた値および衝突予測時間ＴＴＣｃを代入して式（４）の条件を満たさなかった場合、自車両１が対象物２を避けることができると判定する。一方、第２衝突判定部１７０は、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）で得られた値および衝突予測時間ＴＴＣｃを代入して式（４）の条件を満たした場合、自車両１が対象物２を避けることができない可能性が高い（すなわち、衝突が発生する可能性が高い）と判定する。

対象物２を避けることができると判定された場合（Ｓ２１０におけるＹＥＳ）、完了確認工程（Ｓ２１４）に処理を移す。一方、対象物２を避けることができない可能性が高いと判定された場合（Ｓ２１０におけるＮＯ）、衝突回避工程（Ｓ２１２）に処理を移す。

（衝突回避工程Ｓ２１２）
対象物２を避けることができない可能性が高い場合（Ｓ２１０におけるＮＯ）、衝突回避制御部１７２は、ＡＥＢ作動指示を示す信号を車両制御装置１３０に送信する。車両制御装置１３０は、ＡＥＢ作動指示を示す信号を受信すると、制動機構１４６を制御して緊急ブレーキをかける。これにより、自車両１は、対象物２に衝突する前に停止して衝突が回避される。

（完了確認工程Ｓ２１４）
完了確認部１７４は、特定されたすべての対象物２について第１衝突判定工程（Ｓ２０８）および第２衝突判定工程（Ｓ２１０）を行ったかを確認する。すべての対象物２について第１衝突判定工程（Ｓ２０８）および第２衝突判定工程（Ｓ２１０）が完了していれば（Ｓ２１４におけるＹＥＳ）、車外環境認識処理が終了する。一方、第１衝突判定工程（Ｓ２０８）および第２衝突判定工程（Ｓ２１０）が行われていない対象物２がある場合（Ｓ２１４におけるＮＯ）、まだ第１衝突判定工程（Ｓ２０８）および第２衝突判定工程（Ｓ２１０）を行っていない対象物２を対象として第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）以降を繰り返す。

車外環境認識装置１２０は、時々刻々、車外環境認識処理を繰り返し行う。そして、車外環境認識処理の都度、第１衝突判定工程（Ｓ２０８）および第２衝突判定工程（Ｓ２１０）がなされ、緊急ブレーキを作動するか否かが決定される。

以上のように、本実施形態の車外環境認識装置１２０によれば、旋回中の自車両１が直進に移行すると仮定したときに自車両１が対象物２と衝突する可能性が高く、かつ、旋回中の自車両１が旋回を継続すると仮定したときに自車両１が対象物２と衝突する可能性が高い場合、ＡＥＢが作動し、それ以外の場合、ＡＥＢが作動しない。このため、本実施形態の車外環境認識装置１２０によれば、衝突回避制御によって運転者に違和感を与えることを低減することができる。例えば、自車両１が旋回しながら対向車両とすれ違う走行シーンにおいてＡＥＢが過度に作動しないため、運転者が危険と感じていないにも関わらずに緊急ブレーキがかかるような事態を低減することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態において、第１衝突判定部１６８による結果と第２衝突判定部１７０による結果との両方が、自車両１が対象物２に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合に、衝突回避制御である緊急ブレーキを作動させる制御モードを通常制御モードと呼ぶ。車外環境認識装置１２０では、通常制御モードとは異なる他の制御モードであって、第１衝突判定部１６８による結果および第２衝突判定部１７０による結果に応じて衝突回避制御の作動可否を決める他の制御モードも設定されていてもよい。そして、衝突回避制御部１７２は、通常制御モードと他の制御モードとの切り替えが可能であってもよい。

例えば、他の制御モードとして、ＡＥＢ作動停止モード、安全運転支援モード、自動運転モードなどが挙げられる。ＡＥＢ作動停止モードは、第１衝突判定工程の結果および第２衝突判定工程の結果に関わらず、緊急ブレーキの作動を停止する制御モードである。安全運転支援モードは、第１衝突判定工程の結果に関わらず、第２衝突判定工程の結果が、旋回を継続すると仮定した場合に自車両１が対象物２と衝突する可能性が高い旨を示すものである場合に、緊急ブレーキの作動、あるいは、注意喚起の警報音の放音や、弱めの減速などを行う制御モードである。自動運転モードは、自車両１の進行方向を車外環境認識装置１２０自らが決定し、その決定に応じて第１衝突判定工程や第２衝突判定工程などの各種の判定処理を行う制御モードである。衝突回避制御部１７２は、例えば、運転者による制御モード切り替えスイッチの操作に応じて、通常制御モードおよび他の制御モードの切り替えを行う。

また、上記実施形態では、衝突回避制御部１７２は、衝突回避制御として緊急ブレーキを作動させる制御を行っていた。しかし、衝突回避制御は、緊急ブレーキを作動させる制御に限らない。例えば、衝突回避制御部１７２は、衝突を回避するために操舵角を制御してもよい。

また、上記実施形態では、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）と第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）とを行った後に、第１衝突判定工程（Ｓ２０８）と第２衝突判定工程（Ｓ２１０）とを行っていた。しかし、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）、第１衝突判定工程（Ｓ２０８）、第２衝突判定工程（Ｓ２１０）の実行順序は、この例に限らない。例えば、第１相対速度算出工程（Ｓ２０４）、第１衝突判定工程（Ｓ２０８）、第２相対速度算出工程（Ｓ２０６）、第２衝突判定工程（Ｓ２１０）の順に実行してもよい。

また、コンピュータを車外環境認識装置１２０として機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。

なお、本明細書の車外環境認識処理の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理される必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、車外環境に応じて車両の衝突回避制御を行う車外環境認識装置および車外環境認識方法に利用できる。

１２０ 車外環境認識装置
１３０ 車両制御装置
１６８ 第１衝突判定部
１７０ 第２衝突判定部
１７２ 衝突回避制御部

Claims (3)

1. コンピュータが、
   旋回中の自車両が旋回から直進に移行すると仮定した場合の前記自車両に対する対象物の第１相対位置および第１相対速度を算出する第１相対速度算出部と、
   旋回中の前記自車両が旋回を継続すると仮定した場合の前記自車両に対する前記対象物の第２相対位置および第２相対速度を算出する第２相対速度算出部と、
   前記第１相対速度算出部により算出された前記第１相対位置および前記第１相対速度に基づいて、前記自車両が前記対象物を避けることができるか否かを判定する第１衝突判定部と、
   前記第２相対速度算出部により算出された前記第２相対位置および前記第２相対速度に基づいて、前記自車両が前記対象物を避けることができるか否かを判定する第２衝突判定部と、
   前記第１衝突判定部による結果と前記第２衝突判定部による結果との両方が、前記自車両が前記対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合、前記自車両と前記対象物との衝突を回避する衝突回避制御を行う衝突回避制御部
   として機能し、
   前記衝突回避制御部は、前記第１衝突判定部による結果と前記第２衝突判定部による結果との両方が、前記自車両が前記対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合に前記衝突回避制御を行う通常制御モードと、衝突回避に関し、前記通常制御モードとは衝突回避の作動条件が異なる特定制御モードであって、前記第１衝突判定部による結果および前記第２衝突判定部による結果に応じて前記衝突回避制御の作動可否を決める特定制御モードと、の切り替えが可能である車外環境認識装置。
2. 前記衝突回避制御は、衝突を回避するためにブレーキを作動させる制御である請求項１に記載の車外環境認識装置。
3. 旋回中の自車両が旋回から直進に移行すると仮定した場合の前記自車両に対する対象物の第１相対位置および第１相対速度を算出する第１相対速度算出工程と、
   旋回中の前記自車両が旋回を継続すると仮定した場合の前記自車両に対する前記対象物の第２相対位置および第２相対速度を算出する第２相対速度算出工程と、
   前記第１相対速度算出工程により算出された前記第１相対位置および前記第１相対速度に基づいて、前記自車両が前記対象物を避けることができるか否かを判定する第１衝突判定工程と、
   前記第２相対速度算出工程により算出された前記第２相対位置および前記第２相対速度に基づいて、前記自車両が前記対象物を避けることができるか否かを判定する第２衝突判定工程と、
   前記第１衝突判定工程による結果と前記第２衝突判定工程による結果との両方が、前記自車両が前記対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合、前記自車両と前記対象物との衝突を回避する衝突回避制御を行う衝突回避工程と、
   を有し、
   前記衝突回避工程では、前記第１衝突判定工程による結果と前記第２衝突判定工程による結果との両方が、前記自車両が前記対象物に衝突する可能性が高い旨を示すものである場合に前記衝突回避制御を行う通常制御モードと、衝突回避に関し、前記通常制御モードとは衝突回避の作動条件が異なる特定制御モードであって、前記第１衝突判定工程による結果および前記第２衝突判定工程による結果に応じて前記衝突回避制御の作動可否を決める特定制御モードと、の切り替えが可能である車外環境認識方法。

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