KR101747761B1 - 장해물 검출 장치 및 그것을 구비한 이동체 - Google Patents

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Abstract

차량(1)의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출하는 거리 정보 검출부(21)와, 차량(1)의 전방의 시차 화상을 작성하는 시차 화상 생성부(23)와, 스타트 위치(So)로부터의 차량(1)의 위치에 따라 시차 화상상의 주로(Tr)를 특정하는 주로 위치 정보가 기억된 주로 위치 정보 기억부(25)와, 주로(Tr)상에 있어서의 차량(1)의 위치를 추정하는 위치 추정부(27)와, 추정된 위치와 주로 위치 정보에 의해 주로(Tr)상의 시차 화상을 추출하는 주로상 시차 화상 추출부(66)와, 주로상의 시차 화상을 베이스로 장해물을 검출하는 장해물 검출부(31')를 구비하고, 주로 위치 정보는 거리 정보와 차량(1)의 수평 방향의 좌표 정보에 의해 특정되는 장해물 검출 장치(56)이다.

Description

장해물 검출 장치 및 그것을 구비한 이동체{OBSTACLE DETECTING DEVICE AND MOVING OBJECT PROVIDED THEREWITH}
본 발명은 장해물 검출 장치 및 그것을 구비한 이동체에 관한 것이다.
골프장 내의 미리 정해진 주로를 주행하는 골프 카트에는 자율 주행 기능을 갖고 있는 것이 있다. 자율 주행은 전자 유도선으로부터 발생하는 자계를 검출함으로써 행해진다. 또한, 골프장의 주로에는 작업차나 주로를 횡단하는 사람이 골프 카트의 장해물로서 존재한다. 운전자 없이 자율 주행할 경우 이들 장해물을 검출할 필요가 있다. 그래서, 골프 카트의 앞면에 초음파 등을 이용한 장해물 센서를 설치해서 골프 카트 전방의 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치를 구비하는 것도 있다.
종래의 장해물 검출 장치는 주로상에 없는 물체를 장해물로서 검출하고, 그 결과 골프 카트를 감속 제어하는 경우가 있다. 그래서, 특허문헌 1의 기술에서는 장해물이 주로상에 존재하는지의 여부를 판정하고 있다. 이것에 의해 주로상에는 없는 장해물에 의해 정지 제어하는 것을 억제하고 있다.
특허문헌 1의 기술
특허문헌 1에는 전체 좌표계로서 얻어진 이동체의 좌표 위치와, 전체 좌표계로서 얻어진 주행로변의 각 점의 좌표 위치 데이터로부터 이동체 좌표계에 있어서의 주행로의 좌표 위치 데이터를 취득하고, 이동체 좌표계에 있어서의 3차원 화상내의 주행 노면을 특정하여 검출한 장해물이 주행노면상에 있는지의 여부를 판정하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허공개 평 10-141954호 공보
그러나, 3차원 화상 내의 주행 노면을 3차원 데이터를 사용해서 특정하므로 장해물 검출 장치의 CPU에 연산 부하가 걸리고, 또한 연산 시간을 필요로 한다. 연산 시간이 많아지면 이동체는 주행하고 있으므로 장해물과의 거리가 가까워져 접촉할 가능성이 높아진다. 또한, 골프장의 주로와 같이 나무들 사이 바로 곁을 빠져나가는 차량용 장치로서는 추정한 현재 위치의 오차가 크면 주로 주변의 나무들을 주로 내의 장해물로서 판정하여 정지해버리는 케이스가 발생한다. 따라서, 현재 위치를 고정밀도로 추정할 수 있어야 한다. 특허문헌 1에서는 이동체의 현재 위치에 3차원 위치 좌표를 사용하고 있지만, 3차원으로 고정밀도로 현재 위치를 추정하려고 하면 고가인 GPS, 센서 등이 필요하고, 또한 그들이 차량 대수분 필요해진다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 주로상의 장해물을 연산량을 저감해서 검출하는 장해물 검출 장치 및 그것을 구비한 이동체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 다음과 같은 구성을 취한다.
즉, 본 발명의 제 1 발명은 미리 정해진 주로를 주행하는 이동체에 탑재되는 장해물 검출 장치에 있어서, 상기 장해물 검출 장치로부터 상기 이동체의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출하는 거리 정보 검출부와, 상기 거리 정보를 베이스로 상기 이동체의 전방의 3차원 정보를 생성하는 3차원 정보 생성부와, 미리 정해진 위치로부터의 상기 이동체의 위치에 따른 주로 위치 정보가 기억된 기억부와, 상기 주로상에 있어서의 상기 이동체의 위치를 추정하는 위치 추정부와, 상기 주로 위치 정보를 베이스로 상기 3차원 정보 내에 있어서의 주로상의 3차원 정보를 추출하는 주로상 3차원 정보 추출부와, 주로상의 상기 3차원 정보를 베이스로 장해물을 검출하는 장해물 검출부를 구비하고, 상기 주로 위치 정보는 상기 거리 정보와 상기 이동체의 수평 방향의 좌표 정보에 의해 특정된다.
본 발명에 의하면 거리 정보 검출부가 장해물 검출 장치로부터 이동체의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출한다. 3차원 정보 생성부는 검출된 거리 정보를 베이스로 이동체의 전방의 3차원 정보를 생성한다. 기억부에는 미리 정해진 위치로부터의 이동체의 위치에 따라 3차원 정보상의 주로를 특정하는 주로 위치 정보가 기억되어 있다. 위치 추정부는 주로상에 있어서의 이동체의 위치를 추정한다. 주로상 3차원 정보 추출부는 추정된 위치와 주로 위치 정보에 의해 3차원 정보에 있어서의 주로상의 3차원 정보를 추출한다. 장해물 검출부는 주로상의 3차원 정보를 베이스로 장해물을 검출한다.
주로상의 3차원 정보의 추출에 사용되는 주로 위치 정보는 거리 정보와 이동체의 수평 방향의 좌표 정보의 2차원의 정보이므로 3차원의 정보량을 사용해서 특정하고 있던 종래보다 취급하는 정보량을 적게 할 수 있어 연산 부하를 경감할 수 있다. 이것에 의해 연산 시간을 짧게 할 수 있고, 장해물로부터 거리가 확보된 시점에서 장해물이 주로상에 있는지의 여부를 판정할 수 있어 장해물과의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다.
또한, 주로상의 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 사람 판정부를 구비하는 것이 바람직하다. 또는, 주로상에 있다고 판정된 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 사람 판정부를 구비하는 것이 바람직하다. 사람 검출을 주로상의 장해물로 좁힘으로써 사람 검출의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 이동체로부터 먼 쪽에 있는 접촉의 가능성이 없는 사람을 검출하지 않으므로 이동체는 스무드한 주행을 할 수 있다.
또한, 상기 주로 위치 정보를 베이스로 주로에 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역에 있어서의 3차원 정보를 추출하는 확장 영역 3차원 정보 추출부를 구비하고, 상기 장해물 검출부는 상기 주로 확장 영역상에 있어서도 장해물을 검출하고, 상기 사람 판정부는 상기 주로 확장 영역 내에서 검출된 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 주로 주변의 나무들과 혼동하기 쉬운 주로의 폭 방향 양단 부근의 영역에 있는 사람에 대해서 검출률을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 주로 위치 정보를 베이스로 주로에 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역에 있어서의 3차원 정보를 추출하는 확장 영역 3차원 정보 추출부와, 상기 주로 확장 영역 내에 있어서 상기 3차원 정보를 베이스로 사람을 검출하는 사람 검출부를 구비해도 좋다. 특정된 주로에 미리 정해진 영역만큼 넓은 범위 내에서 사람 검출을 함으로써 사람 검출의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 주로 부근에 있는 사람을 검출할 수 있으므로 주로 내에 들어가려고 하는 사람도 검출할 수 있다. 이것에 의해 사람과의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다. 또한, 장해물 검출부와 사람 검출부를 각각 별체로 해서 구비하므로 접촉 가능성이 높은 주로상의 장해물에 대해서 접촉 가능성의 판단이 어렵고, 또한 주로 주변의 나무들과 혼동하기 쉬운 주로의 폭 방향 양단 부근의 영역에 있는 사람에 대해서 다른 처리를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 발명은 미리 정해진 주로를 주행하는 이동체에 탑재되는 장해물 검출 장치에 있어서 상기 장해물 검출 장치로부터 상기 이동체의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출하는 거리 정보 검출부와, 상기 거리 정보를 베이스로 상기 이동체의 전방의 3차원 정보를 생성하는 3차원 정보 생성부와, 미리 정해진 위치로부터의 상기 이동체의 위치에 따라 상기 3차원 정보상의 주로를 특정하는 주로 위치 정보가 기억된 기억부와, 상기 주로상에 있어서의 상기 이동체의 위치를 추정하는 위치 추정부와, 추정된 상기 위치와 상기 주로 위치 정보에 의해 상기 3차원 정보에 있어서의 주로를 특정하는 주로 특정부와, 상기 3차원 정보를 베이스로 장해물을 검출하는 장해물 검출부와, 검출된 상기 장해물이 특정된 상기 주로상에 있는지의 여부를 판정하는 판정부를 구비하고, 상기 주로 위치 정보는 상기 거리 정보와 상기 이동체의 수평 방향의 좌표 정보에 의해 특정된다.
본 발명에 의하면 거리 정보 검출부가 장해물 검출 장치로부터 이동체의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출한다. 3차원 정보 생성부는 검출된 거리 정보를 베이스로 이동체의 전방의 3차원 정보를 생성한다. 기억부에는 미리 정해진 위치로부터의 이동체의 위치에 따라 3차원 정보상의 주로를 특정하는 주로 위치 정보가 기억되어 있다. 위치 추정부는 주로상에 있어서의 이동체의 위치를 추정한다. 주로 특정부는 추정된 위치와 주로 위치 정보에 의해 3차원 정보에 있어서의 주로를 특정한다. 장해물 검출부는 3차원 정보를 베이스로 장해물을 검출한다. 판정부는 검출된 장해물이 특정된 주로상에 있는지의 여부를 판정한다.
3차원 정보상의 주로를 특정하는 주로 위치 정보는 거리 정보와 이동체의 수평 방향의 좌표 정보의 2차원의 정보이므로 3차원의 정보량을 사용해서 특정하고 있던 종래보다 취급하는 정보량을 적게 할 수 있어 연산 부하를 경감할 수 있다. 이것에 의해 연산 시간을 짧게 할 수 있고, 장해물로부터 거리가 확보된 시점에서 장해물이 주로상에 있는지의 여부를 판정할 수 있어 장해물과의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 특정된 주로에 대해서 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역을 특정하는 영역 특정부를 구비하고, 상기 판정부는 검출된 상기 장해물이 특정된 상기 주로 확장 영역상에 있는지의 여부를 판정하고, 상기 사람 판정부는 주로 확장 영역상에 있다고 판정된 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 주로 주변의 나무들과 혼동하기 쉬운 주로의 폭 방향 양단 부근의 영역에 있는 사람에 대해서 검출률을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 특정된 주로에 대해서 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역을 특정하는 영역 특정부와, 특정된 상기 주로 확장 영역 내에 있어서 사람을 검출하는 사람 검출부를 구비해도 좋다. 특정된 주로에 미리 정해진 영역만큼 넓은 범위 내에서 사람 검출을 함으로써 사람 검출의 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 주로 부근에 있는 사람을 검출할 수 있으므로 주로 내에 들어가려고 하는 사람도 검출할 수 있다. 이것에 의해 사람과의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기장해물 검출부와 상기 사람 검출부를 각각 별체로 해서 구비하므로 접촉 가능성이 높은 주로상의 장해물에 대해서 접촉 가능성의 판단이 어렵고, 또한 주로 주변의 나무들과 혼동하기 쉬운 주로의 폭 방향 양단 부근의 영역에 있는 사람에 대해서 다른 처리를 할 수 있다.
또한, 상기 위치 추정부는 상기 주로상에 있어서의 상기 이동체의 위치를 미리 정해진 위치로부터의 이동 거리에 의해 추정하는 것이 바람직하다. 이동체는 미리 정해진 주로를 주행하므로 미리 정해진 위치로부터의 이동 거리에서 주로상의 이동체의 위치를 특정할 수 있다. 위치 추정부가 주로상에 있어서의 이동체의 위치를 미리 정해진 위치로부터의 이동 거리에 의해 추정하므로 전체 좌표계를 사용하지 않아도 차량 좌표계만으로 이동체의 위치를 추정할 수 있다. 또한, 이동 거리는 1차원의 데이터량이므로 취급하는 데이터량을 각별히 저감할 수 있다.
또한, 상기 거리 정보 검출부는 스테레오 카메라를 갖고, 상기 3차원 정보는 시차 화상이어도 좋다. 거리 정보 검출부로서 스테레오 카메라를 사용함으로써 시차 화상을 3차원 정보로서 사용할 수 있다. 이것에 의해 시차 화상 중의 주로의 판정 및 장해물의 검출을 적절히 실시할 수 있다. 또한, 1차원 스캔의 레이저 레이더에서는 노면의 업 다운에 의해 노면을 장해물로서 검출하기 쉽지만, 스테레오 카메라를 사용함으로써 보다 노면의 굴곡의 영향을 받기 어려워 장해물을 검출할 수 있다.
또한, 상기 거리 정보 검출부는 레이더를 가져도 좋다. 거리 정보 검출부로서 레이더를 사용함으로써 3차원 정보를 적절하게 취득할 수 있다. 스테레오 카메라를 사용하는 것보다 특히 먼 쪽에서 정밀도 좋게 거리 계측을 할 수 있어 3차원 정보 중의 주로의 판정 및 장해물의 검출을 적절하게 실시할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 이동체는 상기 장해물 검출 장치를 구비하는 이동체이다. 상기 장해물 검출 장치를 구비하므로 주로상에 장해물이 존재하는지의 여부를 연산량을 저감해서 판정할 수 있다.
또한, 이동체는 상기 주로상에 상기 장해물이 검출된다고 경고를 발하는 경보기를 구비하는 것이 바람직하다. 주로상에 존재하는 보행자, 동물, 다른 이동체의 운전자 등에게 경고를 발함으로써 이들 장해물과의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다. 또한, 경고가 발해짐으로써 자기의 이동체의 운전자에게도 주의 환기를 도모할 수 있다.
또한, 이동체는 상기 주로상에 상기 장해물이 검출되면 상기 이동체를 감속 또는 정지시키는 속도 제어부를 구비하는 것이 바람직하다. 주로상에 존재하는 장해물이 사람이나 동물이 아닌 경우나, 이동체의 운전자가 없는 자율 주행인 경우에도 장해물과의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다.
또한, 이동체는 상기 주로상의 검출된 장해물에 대해서 상기 이동체의 감속 또는 정지시키는 속도 제어부와, 상기 주로 확장 영역상의 검출된 사람에 대해서 경고를 발하는 경보기를 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 사람을 포함하여 장해물이 주로상에 있을 경우, 이것을 검출함으로써 이동체의 감속 또는 정지가 실시된다. 또한, 주로 확장 영역에 사람이 있을 경우, 이것을 검출함으로써 경보기로부터 경고가 발해진다. 이 경고에 의해 주로 확장 영역에 있는 사람이 주로 내로 진입하는 것을 방지할 수 있고, 이 결과 이동체의 불필요한 감속 또는 정지를 억제할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 주로상의 장해물을 연산량을 저감해서 검출하는 장해물 검출 장치 및 그것을 구비한 이동체를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 의한 차량의 앞면도이다.
도 2는 실시예 1에 의한 차량의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 실시예 1에 의한 장해물 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 실시예 1에 의한 스테레오 카메라와 거리 정보의 방향의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는 실시예에 의한 차량이 주행하는 주로의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은 실시예 1에 의한 시차 화상에 있어서 주로의 특정을 설명하는 설명도이다.
도 7은 실시예 1에 의한 시차 화상에 있어서 주로상의 장해물을 나타내는 설명도이다.
도 8은 실시예 1에 의한 장해물 검출의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는 실시예 2에 의한 차량의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 실시예 3에 의한 차량의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 실시예 3에 의한 시차 화상에 있어서 주로 확장 영역을 나타내는 설명도이다.
도 12는 실시예 4에 의한 차량의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 실시예 4에 의한 시차 화상에 있어서 주로상의 장해물을 나타내는 설명도이다.
도 14는 실시예 4에 의한 시차 화상에 있어서 주로 확장 영역을 나타내는 설명도이다.
도 15는 실시예 4에 의한 장해물 검출의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
(실시예 1)
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예 1을 설명한다. 본 발명에 있어서의 이동체의 실시형태로서 자율 주행하는 골프 카트를 든다. 본 발명에 있어서의 이동체는 골프 카트에 한정되지 않고, 공장이나 과수원에서 주행하는 무인 반송차도 포함된다. 또한, 본 발명에 있어서의 이동체는 4륜차에 한정되지 않고, 3륜차이어도 좋고, 모노레일형이어도 좋다. 또한, 이하의 설명에서 전후 및 좌우란 이동체가 전진하는 방향을 기준으로 하고 있다.
1. 차량의 개략 구성
도 1을 참조한다. 도 1은 실시예에 의한 차량(1)의 앞면도이다. 차량(1)은 골프장 내를 자율 주행하는 골프 카트이다. 차량(1)은 주로에 메워 넣어진 유도선으로부터 발해지는 전자파에 유도되어서 자율 주행할 수 있다. 차량(1)의 앞면 중앙부에 스테레오 카메라(3)가 설치되어 있다.
또한, 차량(1)은 핸들(4)의 회전에 의해 조타되는 우전륜(5) 및 좌전륜(6)을 구비한다. 차량(1)의 하부에는 주로(Tr)상에 미리 매설된 정점(Fp)(도 5)을 판독하는 판독부(7)가 형성되어 있다. 정점(Fp)은 스타트 위치(So) 이외에도 주로(Tr)상에 복수개 매설되어 있다. 정점(Fp)은 복수의 자석의 자극의 조합으로 구성되어 있다. 판독부(7)는 이와 같은 자장 정보를 정점(Fp)으로부터 판독하는 자력 센서이다. 자장 정보에는 스타트 위치(So) 또는 어떤 특정 위치를 나타내는 위치 정보와, 일단 정지나 차속의 증감속 등의 속도 제어 정보가 포함된다. 또한, 정점(Fp)은 자석뿐만 아니라 RFID(radio frequency identifier)로 사용되는 RF 태그이어도 좋다.
우전륜(5)에는 우전륜(5)의 회전각을 검출하는 회전각 센서(8) 및 우전륜(5)의 회전 속도를 검출하는 차륜 속도 센서(9)가 구비되어 있다. 또한, 핸들(4)의 근방에는 여러 가지 정보를 표시하는 터치 패널 디스플레이(12)가 설치되어 있다. 회전각 센서(8)는 차륜의 회전각을 검출하는 것으로, 예를 들면 로터리 엔코더이다. 또한, 회전각 센서(8) 및 차륜 속도 센서(9)는 우전륜(5) 대신에 좌전륜(6) 또는 후륜에 구비해도 좋다.
이어서, 도 2를 참조한다. 도 2는 차량(1)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 차량(1)에는 주로상의 장해물을 검출하는 장해물 검출 장치(14)와, 차량(1)이 유도선을 따라 자율 주행하는 것을 제어하는 자율 주행 제어부(15)와, 자율 주행 및 장해물의 검출에 의해 차속의 가감속의 제어를 하는 차속 제어부(16)와, 장해물의 검출에 의해 차량 전방 및 탑승자에게 경고를 발하는 경보기(17)를 구비한다. 자율 주행 제어부(15)는 종래의 자율 주행의 제어 방법을 사용하므로 여기에서의 설명은 생략한다. 경보기(17)는 차량(1)의 앞면에 설치되어 소리에 의해 차량(1)이 접근하고 있는 것을 주위에 통지할 수 있다.
2. 장해물 검출 장치의 구성
이어서, 도 3을 참조해서 차량(1)에 구비된 장해물 검출 장치(14)의 구성을 설명한다. 도 3은 장해물 검출 장치(14)의 구성을 나타내는 블록도이다.
장해물 검출 장치(14)는 차량(1)의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출하는 거리 정보 검출부(21)와, 차량(1)의 전방의 시차 화상을 생성하는 시차 화상 생성부(23)와, 스타트 위치(So)로부터의 차량(1)의 위치에 따라 시차 화상상의 주로를 특정하는 주로 위치 정보가 기억된 주로 위치 정보 기억부(25)와, 주로상에 있어서의 차량(1)의 위치를 추정하는 위치 추정부(27)와, 추정된 위치와 주로 위치 정보에 의해 시차 화상에 있어서의 주로를 특정하는 주로 특정부(29)와, 시차 화상을 베이스로 장해물을 검출하는 장해물 검출부(31)와, 검출된 장해물이 특정된 주로상에 있는지의 여부를 판정하는 판정부(33)와, 시차 정보로부터 거리 정보를 산출하는 거리 산출부(34)와 검출된 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 사람 판정부(35)를 구비한다.
거리 정보 검출부(21)는 차량(1)의 전방의 화상을 촬영하는 스테레오 카메라(3)와, 스테레오 카메라(3)에 의해 촬영된 화상을 일시적으로 보관하는 버퍼(41)를 구비한다.
스테레오 카메라(3)는 좌화상 센서(3a)와 우화상 센서(3b)의 2개의 화상 센서로 구성된다. 좌화상 센서(3a) 및 우화상 센서(3b)는 CCD나 CMOS 등 일반적인 가시광 센서이다. 좌화상 센서(3a), 우화상 센서(3b)는 미리 정해진 기하 조건하에서 차량(1)에 설치되어 있다. 실시예 1에서는 좌화상 센서(3a), 우화상 센서(3b)는 수평 방향으로 일정 거리를 유지해서 설치되어 있다. 즉, 좌화상 센서(3a) 및 우화상 센서(3b)는 각각 평행 스테레오의 위치 관계로 배치되어 있다.
좌화상 센서(3a), 우화상 센서(3b)는 각각 촬영된 화상의 각 행의 위치가 일치하도록, 즉 에피폴라선이 일치하도록 배치되어 있다. 좌화상 센서(3a)로 촬영된 화상을 좌화상으로 하고, 우화상 센서(3b)로 촬영된 화상을 우화상으로 한다. 실시예 1에서는 좌화상 센서(3a)를 기준 카메라로 하여 좌화상을 기준 화상으로 한다. 또한, 스테레오 카메라(3)가 구비하는 화상 센서의 수는 2개에 한정되지 않고 3개 이상이어도 좋다. 또한, 우화상을 기준 화상으로 해도 좋다.
도 4를 참조해서 촬영 센서(3a, 3b)의 좌표계를 설명한다. 스테레오 카메라(3)의 가로 방향(좌우 방향)으로 X축이 형성되고, 스테레오 카메라(3)의 세로 방향(상하 방향)으로 Y축이 형성되고, 스테레오 카메라(3)의 전방 방향(안 길이 방향)으로 Z축이 형성되어 있다. 또한, X축 및 Y축은 좌화상 및 우화상의 좌표축이다. 좌화상 및 우화상의 시차 정보가 장해물 검출 장치(14)로부터 차량(1)의 전방의 물체까지의 거리 정보가 된다.
도 3으로 리턴해서 설명한다. 버퍼(41)는 스테레오 카메라(3)로부터 보내지는 화상, 즉 화상 센서(3a, 3b)로부터 보내지는 각 화상을 일시적으로 보관한다. 버퍼(41)는 메모리, 플래시 메모리, 하드 디스크(HDD) 등을 사용한다. 또한, 도 3상에서는 버퍼(41)는 화상 센서(3a, 3b)의 각각에 대응해서 설치되어 있지만, 1개의 버퍼이어도 좋다. 또한, 보관되는 각 화상은 보정 파라미터를 사용해서 렌즈 변형, 초점 거리의 불균일 등이 보정된 화상이 바람직하다. 이와 같은 보정에 의해 화상 센서의 광축에 대해서 수직인 면의 텍스쳐가 화상 투영면에 대해서도 마찬가지로 투영된다.
시차 화상 생성부(23)는 입력되는 각 화상으로부터 시차 화상을 생성한다. 즉, 버퍼(41)에 보관되어 있는 좌화상 및 우화상을 베이스로 시차 화상을 생성한다. 시차 화상은, 예를 들면 SAD 등의 스테레오 매칭에 의해 생성할 수 있다. 스테레오 매칭의 방법은 그 외에도 면적 상관법이나, Census transform을 들 수 있다. 여기에서의 시차는 복수 화상 사이의 화소의 어긋남량을 나타낸다. 실시예 1에 있어서, 시차는 좌화상에 대한 우화상의 가로 방향의 화소의 어긋남량이다. 또한, 시차 화상상의 X좌표 및 Y좌표는 기준 화상상의 X좌표 및 Y좌표와 같다. 생성된 시차 화상은 장해물 검출부(31) 및 주로 특정부(29)로 출력된다.
주로 위치 정보 기억부(25)에는 주로의 스타트 위치(So)로부터의 거리에 따라 시차 화상상의 시차값과 X좌표값에 의해 주로를 특정하는 위치 정보가 기억되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이 주로(Tr)상의 스타트 지점(So)으로부터, 예를 들면 등거리 간격마다 각 지점(S1~Sn)에 있어서의 시차 화상상의 주로의 시차값과 X좌표값이 미리 측정되어서 기억되어 있다. 또한, 도 5에 있어서 지점의 표시를 도중 생략하고 있다.
도 6을 참조해서 설명한다. 도 6은, 예를 들면 도 5에 있어서의 스타트 위치(So)로부터 거리(La)의 지점(Sa)에 있어서의 시차 화상(P1)을 나타내고 있다. 주로 위치 정보 기억부(25)에는 이 시차 화상(P1)에 있어서의 주로(Tr)의 X좌표값이 시차값과 관련되어서 미리 기억되어 있다. 즉, 지점(Sa)의 주로 위치 정보로서 시차값(da)에 대해서 X좌표 영역(X1-X10), 시차값(db)에 대해서 X좌표 영역(X2-X9), 시차값(dc)에 대해서 X좌표 영역(X3-X8), 시차값(dd)에 대해서 X좌표 영역(X4-X7), 시차값(de)에 대해서 X좌표 영역(X5-X6)이 주로 위치 정보 기억부(25)에 보관되어 있다. 또한, 시차값(da~dg)의 관계는 da>db>dc>dd>de>df>dg이다.
이와 같이 주로 위치 정보 기억부(25)는 지점(S1~Sn)마다 그 지점에 있어서의 시차 화상에 있어서 주로(Tr)의 X좌표값과 시차값이 관련되어서 보관되어 있다. 주로 위치 정보 기억부(25)는 메모리, 플래시 메모리, 하드 디스크(HDD) 등을 사용한다.
도 3으로 리턴해서 설명한다. 위치 추정부(27)는 판독부(7), 회전각 센서(8) 및 위치 산출부(43)를 구비한다. 판독부(7) 및 회전각 센서(8)의 각 검출값은 위치 산출부(43)로 출력된다.
위치 산출부(43)는 입력되는 각 검출값을 베이스로 간이화된 오도메트리의 방법을 사용해서 스타트 위치(So)로부터의 차량(1)의 현재 위치를 산출한다. 즉, 스타트 위치(So) 또는 각 정점(Fp)의 위치 정보가 판독부(7)로부터 위치 산출부(43)로 입력된다. 또한, 스타트 위치(So) 또는 각 정점(Fp)으로부터의 이동 거리는 회전각 센서(8)의 검출값을 카운트함으로써 위치 산출부(43)를 산출할 수 있다. 산출된 차량(1)의 위치 정보는 주로 위치 정보 기억부(25)로 출력되어 차량(1)의 위치 정보와 대응하는 주로 위치 정보가 판독된다. 판독된 주로 위치 정보는 주로 특정부(29)로 출력된다.
차량(1)은 미리 정해진 주로(Tr)를 주행하므로 미리 정해진 위치인 스타트 위치(So) 또는 각 정점(Fp)으로부터의 이동 거리로 주로(Tr)상의 차량(1)의 위치를 특정할 수 있다. 이와 같이 위치 추정부(27)가 주로(Tr)상에 있어서의 차량(1)의 위치를 스타트 위치(So) 또는 각 정점(Fp)으로부터의 이동 거리에 의해 추정하므로 전체 좌표계를 사용하지 않아도 차량 좌표계만으로 차량(1)의 위치를 추정할 수 있다. 또한, 이동 거리는 1차원의 데이터량이므로 차량 위치의 특정에 취급하는 데이터량을 각별히 저감할 수 있다. 또한, 위치 추정부(27)는 스타트 위치(So) 이외의 위치에 매설된 정점(Fp)의 자장 정보를 판독함으로써 산출된 위치의 오차를 수정할 수 있다. 이것에 의해 차량(1)의 현재 위치를 고정밀도로 추정할 수 있다.
주로 특정부(29)는 입력되는 주로 위치 정보를 베이스로 시차 화상 생성부(23)에 의해 생성된 시차 화상상에 있어서의 주로(Tr)를 특정한다. 주로의 특정은 미리 기억되어 있는 X좌표값과 대응하는 시차값에 의해 특정된다. 도 7에 나타내어지는 시차 화상(P2)은 도 6에 나타내어지는 시차 화상(P1)과 동일한 지점의 것이다. 도 7에 있어서 주로 위치 정보에 있어서의 시차값(de)의 X좌표 영역은 X5-X6이지만, 장해물(Ob4)에 의해 X좌표가 X5인 시차값(de)의 영역은 없다. 이 경우 X좌표 영역이 X5-X6 사이에서 시차값(de)의 범위가 주로로서 특정된다. 특정된 주로 영역은 판정부(33)로 출력된다.
장해물 검출부(31)는 시차 화상에 있어서 X 방향으로 다른 시차값과 접하고, 또한 같은 시차값의 영역이 미리 정해진 값 이상의 Y방향의 화소수를 갖는 영역, 바꿔 말하면 같은 시차값으로서 미리 정해진 높이를 갖는 영역을 장해물로서 검출한다. 도 6 및 도 7에 있어서, 영역(Ob1, Ob2, Ob3, Ob4)이 장해물로서 검출된다. 검출된 장해물의 영역(Ob1~Ob4)이 판정부(33)로 출력된다. 또한, 장해물의 영역으로서 같은 시차값에 한정되지 않고, 어떤 시차값을 기준으로 해서 미리 정해진 범위의 시차값의 영역을 일괄로 하는 처리를 함으로써 복수의 시차값을 갖는 장해물의 영역을 특정해도 좋다.
판정부(33)는 검출된 장해물이 주로(Tr)상에 존재하는지의 여부를 판정한다. 판정부(33)는 입력된 장해물의 영역의 하단의 X좌표값의 범위가 주로의 각 시차의 X좌표의 범위 내에 포함되는지의 여부에 의해 판정한다. 이것에 의해, 예를 들면 도 7에 나타내어지는 장해물(Ob1~Ob4) 중 장해물(Ob4)만이 주로(Tr)상에 있다고 판정된다.
또한, 판정부(33)는 장해물의 영역을 둘러싸는 직사각형 영역이 주로 영역과 겹치는지 판정한 후에 주로 영역과 겹치는 직사각형 영역을 갖는 장해물에 대해서 상술한 판정을 하는 2단계의 판정을 실시해도 좋다. 이 2단계 판정에 의해 보다 고속으로 장해물이 주로상에 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 또한, 직사각형의 하단의 Y좌표값(높이)이 미리 정해진 높이보다 큰 경우에는 주로 상공에 걸리는 다리나 가지 등의 나무의 일부로서 장해물이 아니라고 판정함으로써 장해물 판정의 정밀도를 향상시킬 수도 있다.
거리 산출부(34)는 주로(Tr)상에 장해물이 존재한다고 판정되면 장해물의 영역의 시차 정보를 베이스로 장해물까지의 실공간상의 거리를 산출한다. 시차 화상으로부터 거리를 산출하는 방법은 종래부터 이용되고 있는 평행 스테레오법을 사용한다. 산출된 거리는 차속 제어부(16)로 출력된다. 차속 제어부(16)는 장해물까지의 거리에 따라 차량(1)의 차속을 감속 또는 정지한다. 차량(1)과 장해물의 거리가 가까울수록 감속이 크게 이루어진다. 이것에 의해 차량(1)과 장해물의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다.
사람 판정부(35)는 시차 화상에 있어서 주로상에 존재하는 장해물의 영역과 대응하는 기준 화상상의 영역이 사람인지의 여부를 판정한다. 사람 판정의 방법은 화상 국소 특징량(HOG 특징량)과 통계적 학습 방법을 조합한 방법을 사용한다. 또한, 이 외에도 미리 준비된 템플릿을 사용한 매칭에 의해 사람 판정을 실시해도 좋다. 기준 화상에 있어서 장해물의 영역이 사람이라고 판정되면 터치 패널 디스플레이(12)에 사람이 차량(1)의 전방에 있는 것을 탑승자에게 주의 환기한다. 또한, 경보기(17)로부터 경적이 울려져서 차량(1)의 전방에 있는 사람에 대해서 경고한다. 기준 화상에 있어서, 장해물의 영역이 사람이 아니라고 판정되었을 경우 주로의 전방에 장해물이 존재하는 것을 터치 패널 디스플레이(12)로부터 탑승자에게 주의 환기한다.
시차 화상 생성부(23), 주로 특정부(29), 장해물 검출부(31), 판정부(33), 거리 산출부(34), 사람 판정부(35) 및 위치 산출부(43)는 마이크로 프로세서 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array; 재구성 가능한 게이트 어레이)로 구성된다.
이어서, 도 8을 참조해서 실시예 1에 있어서의 장해물 검출의 동작을 설명한다. 도 8은 거리 추정의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
차량(1)이 주로(Tr)의 스타트 지점(So)으로부터 이동 개시하면 위치 추정부(27)가 차량(1)의 주로(Tr)상의 현재 위치를 추정한다(스텝 S01). 또한, 미리 정해진 시간 간격으로 스테레오 카메라(3)가 차량(1)의 전방의 화상을 촬영한다. 이와 같이 복수의 화상을 촬영함으로써 시차 정보(거리 정보)를 취득한다. 또한, 시차 화상 생성부(23)가 복수의 촬영 화상을 베이스로 시차 화상을 생성함으로써 3차원 정보를 생성한다(스텝 S02). 이어서, 주로 특정부(29)가 차량(1)의 현재 위치와 대응하는 주로 위치 정보를 베이스로 시차 화상에 있어서의 주로(Tr)를 특정한다(스텝 S03). 또한, 장해물 검출부(31)가 생성된 시차 화상 내에 있어서 장해물을 검출한다(스텝 S04). 이어서, 판정부(33)는 검출된 장해물이 주로(Tr)상에 있는지의 여부의 장해물 판정을 한다(스텝 S05).
장해물 판정에 있어서, 주로(Tr)상에 장해물이 없다고 판정되면(스텝 S06의 No) 장해물 검출의 동작을 종료하고, 스텝 S01로부터의 처리가 개시된다. 장해물 판정에 있어서, 주로(Tr)상에 장해물이 있다고 판정되면(스텝 S06의 Yes) 사람 판정부(35)는 장해물이 사람인지의 여부를 판정한다(스텝 S07). 장해물이 사람이 아닐 경우(스텝 S08의 No), 차속 제어부(16)가 장해물과의 거리에 따라 차량(1)을 브레이크 제동도 포함시킨 감속 또는 정지 제어한다(스텝 S10). 장해물이 사람이라고 판정되었을 경우(스텝 S08) 차량(1)의 경보기(17)로부터 차량 전방으로 차량(1)이 접근하고 있는 것을 경고하는 소리가 발해진다(스텝 S09). 또한, 차속 제어부(16)가 사람과의 거리에 따라서 차량(1)을 브레이크 제동도 포함시킨 감속 또는 정지 제어한다(스텝 S10).
이와 같이 실시예 1에 의하면 3차원 정보상의 주로(Tr)를 특정하는 주로 위치 정보는 거리 정보인 시차값과 차량(1)의 수평 방향의 좌표 정보인 X좌표값의 2차원의 정보이므로 3차원의 정보량을 사용해서 특정하고 있던 종래보다 취급하는 정보량을 적게 할 수 있어 연산 부하를 경감할 수 있다. 이것에 의해 연산 시간을 짧게 할 수 있고, 장해물로부터 거리가 확보된 시점에서 장해물이 주로상에 있는지의 여부를 판정할 수 있어 장해물과의 접촉 회피를 향상시킬 수 있다.
또한, 장해물의 판정을 주로(Tr)상에 한정함으로써 주로변에 있는 나무 등의 입체물을 장해물로서 판정하지 않으므로 차량(1)의 오정지를 방지하여 스무드하게 주행할 수 있다. 이와 같이 접촉 가능성이 높은 주로(Tr)상의 장해물에 대해서 차량(1)을 확실하게 감속 및 정지할 수 있다.
또한, 거리 정보 검출부(21)가 스테레오 카메라(3)를 가짐으로써 시차 화상을 3차원 정보로서 사용할 수 있다. 이것에 의해 시차 화상 중의 주로(Tr)의 판정 및 장해물의 검출을 적절하게 실시할 수 있다. 또한, 1차원 스캔의 레이저 레이더를 사용하면 노면의 업 다운에 의해 노면을 장해물로서 검출하기 쉽지만, 스테레오 카메라(3)를 사용함으로써 보다 노면의 굴곡의 영향을 받기 어려워 장해물을 검출할 수 있다.
또한, 현재 위치 추정의 정밀도를 더 향상시키고 싶을 경우 오차를 보정하는 간격을 짧게 하면 좋다. 예를 들면, 주로에 매설하는 정점(Fp)의 수를 증가시키는 것 만으로 좋다. 이와 같이 함으로써 고가격인 GPS나 센서를 차량마다 탑재할 필요가 없으므로 저가격이며 고밀도인 현재 위치 추정이 가능해진다.
(실시예 2)
이어서, 도 9를 참조해서 실시예 2에 의한 장해물 검출 장치에 대해서 설명한다. 도 9는 실시예 2에 있어서의 장해물 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예 2에 있어서 실시예 1에 나타낸 부호와 동일한 부호로 나타낸 부분은 실시예 1과 마찬가지의 구성이므로 여기에서의 설명은 생략한다. 또한, 이하에 기재한 이외의 차량 및 장해물 검출 장치의 구성은 실시예 1과 마찬가지이다.
실시예 2의 장해물 검출 장치(14')의 특징은 실시예 1에 있어서의 장해물 검출 장치(14)의 거리 정보 검출부(21)로서 스테레오 카메라(3) 대신에 거리 측정기(21')를 사용하는 점이다. 실시예 1에서는 스테레오 카메라(3)의 2대의 화상 센서를 사용해서 시차 정보를 얻음으로써 거리 정보를 검출하고 있었다. 실시예 2에서는 거리 측정기(21')를 사용함으로써 직접 장해물 검출 장치(14')로부터 차량(1)의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출한다. 따라서, 실시예 2에서는 실시예 1의 시차값 대신에 거리 정보의 실측값이 사용된다.
실시예 2에 있어서의 장해물 검출 장치(14')는 스테레오 카메라(3) 대신에 거리 측정기(21')가 구비된 구성이다. 거리 측정기(21')는, 예를 들면 거리 측정용 레이더나 레이저 레이더(LIDAR)이다. 레이더 스캔에 의해 극좌표에 있어서의 거리 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 실시예 2에서는 실시예 1의 X좌표값 대신에 스캔 각도 θ가 사용된다. 또한, 실시예 1의 시차 화상 생성부(23) 대신에 실시예 2에서는 거리 화상 생성부(23')가 구비되어 있다. 거리 화상 생성부(23')는 거리 측정기(21')의 검출 결과를 베이스로 가로축이 스캔 각도 θ이며, 세로축이 Y축이며, 화소값이 거리 정보인 거리 화상을 생성한다. 또한, Y좌표값은 적어도 2점 이상인 것이 바람직하다. 즉, 거리 측정기(21')에 의해 다른 높이에서의 거리 정보를 얻는 것이 바람직하다. 또한, 실시예 2에 있어서의 주로 위치 정보 기억부(25')는 지점(S1~Sn)마다 그 지점에 있어서의 거리 화상에 있어서 주로(Tr)의 θ값과 거리값(r)이 관련되어서 보관되어 있다. 예를 들면, 거리값(r)에 대해서 1m마다 주로(Tr)의 범위를 나타내는 θ값이 주로 데이터로서 미리 보관되어 있다. 실시예 2에 있어서의 주로 특정부(29)는 거리 화상 생성부(23')에 의해 생성된 거리 화상상에 있어서의 주로(Tr)를 주로 위치 정보 기억부(25')에 보관되어 있는 주로 데이터를 베이스로 특정한다. 주로의 특정은 미리 기억되어 있는 스캔 각도 θ와 대응하는 거리값에 의해 특정된다. 실시예 2에 있어서의 장해물 검출부(31)는, 우선 거리 화상상에서 미리 정해진 Y좌표보다 하방에서 검출된 계측점군을 지면으로서 판별하여 제외한다. 미리 정해진 Y좌표값은 r값에 따라 변화하고, 양쪽의 값은 관련되어서 주로 위치 정보 기억부(25')에 기억되어 있다. 남은 계측 점군에 대해서 θ-r 평면상에서 거리가 가까운 복수의 계측점을 그루핑하여 장해물로서 검출한다. 그루핑하는 거리는 미리 설정되어 있다. 또한, Y좌표값이 1점으로만 거리 정보를 얻을 경우 지면의 판별을 생략하고, θ-r 평면상에서의 그루핑만으로 장해물을 검출해도 좋다. 이어서, 실시예 2에 있어서의 판정부(33)는 검출된 장해물이 주로(Tr)상에 존재하는지의 여부를 판정한다. 판정부(33)는 입력된 장해물의 영역의 하단의 θ값의 범위 및 r값이 특정된 주로의 θ값 및 r값의 범위 내에 포함되는지의 여부에 의해 판정한다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 판정부(33)는 장해물의 영역을 둘러싸는 직사각형 영역이 주로 영역과 겹치는지 판정한 후에 주로 영역과 겹치는 직사각형 영역을 갖는 장해물에 대해서 상술한 판정을 하는 2단계의 판정을 실시해도 좋다. 또한, 실시예 2에서는 실시예 1에 있어서의 거리 산출부(34)는 생략되어 있다. 거리 측정기(21')에 의해 장해물까지의 실공간상의 거리가 산출되어 있기 때문이다. 또한, 실시예 2에 있어서의 사람 판정부(35)는 거리 화상에 있어서 주로상에 존재하는 장해물의 영역과 대응하는 기준 화상상의 영역이 사람인지의 여부를 판정한다.
이와 같이 실시예 2에 의하면 거리 정보 검출부로서 거리 측정용 레이더를 사용함으로써 스캔 각도 θ에 대한 거리 정보(r)를 적절히 취득할 수 있다. 스테레오 카메라(3)를 사용하는 것보다 특히 먼 쪽에서 정밀도 좋게 거리 계측을 할 수 있고, 3차원 정보 중의 주로(Tr)의 판정 및 장해물의 검출을 적절히 실시할 수 있다.
(실시예 3)
이어서, 도 10을 참조해서 실시예 3에 의한 장해물 검출 장치에 대해서 설명한다. 도 10은 실시예 3에 있어서의 장해물 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예 3에 있어서, 실시예 1에 나타낸 부호와 동일한 부호로 나타낸 부분은 실시예 1과 마찬가지의 구성이므로 여기에서의 설명은 생략한다. 또한, 이하에 기재한 이외의 차량 및 장해물 검출 장치의 구성은 실시예 1과 마찬가지이다.
실시예 1에 있어서, 주로(Tr)상에 있다고 판정된 장해물에 대해서 사람인지의 여부를 판정함으로써 사람을 검출하고 있었다. 이것에 대해서 실시예 3의 장해물 검출 장치(54)의 특징은 주로(Tr)를 포함하는 주로(Tr)보다 넓은 범위 내에 존재하는 장해물에 대해서 사람인지의 여부를 판정함으로써 사람을 검출하는 점이다. 이와 같이 사람을 검출할 경우, 특정된 주로(Tr) 영역보다 주로 폭 방향으로 실거리로, 예를 들면 1m 정도 넓힌 범위에 있어서 사람을 검출하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 주로(Tr) 영역에 신체의 일부만이 있는 사람도 검출할 수 있으므로 조기에 회피 행동을 취할 수 있다.
실시예 3의 장해물 검출 장치(54)는 실시예 1에 있어서의 장해물 검출 장치(14)의 구성에 주로 확장 영역 특정부(64)를 구비하고 있는 점이다. 실시예 1에서는 판정부(33)에 의해 장해물이 있는지의 여부를 판정하고 있던 것은 주로 특정부(29)에 의해 특정된 주로 내에 있어서이었다. 실시예 3에서는 이것에 추가해서 도 11에 나타내는 바와 같이 주로(Tr)로부터 폭 방향 외측에 미리 정해진 범위만큼 확장된 영역을 주로 확장 영역(Tr')으로 하며 주로 확장 영역 특정부(64)가 특정된다. 이 주로 확장 영역(Tr')에 있어서 장해물의 판정 및 사람의 판정을 실시한다. 확장되는 미리 정해진 범위는 주로 폭 방향으로 실거리로, 예를 들면 1m 정도 넓힌 범위이다. 즉, 장해물의 유무가 판정되는 주로 영역이 1m에 대응하는 시차에 따른 화소수분만큼 도 6에서 나타내어지는 특정된 주로 폭보다 외측으로 확장된다.
실시예 3의 판정부(33')는 실시예 1의 판정부(33)의 기능에 추가해서 장해물 검출부(31)에서 검출된 장해물이 주로 확장 영역 특정부(64)에 의해 특정된 주로 확장 영역(Tr')에 존재하는지의 여부를 판정한다. 또한, 실시예 3의 사람 판정부(35')는 실시예 1의 사람 판정부(35)의 기능에 추가해서 주로 확장 영역 특정부(64)에 의해 특정된 주로 확장 영역(Tr')에 존재한다고 판정된 장해물이 사람인지의 여부를 판정한다.
이상의 구성에 의해 판정부(33') 및 사람 판정부(35')에 있어서, 주로(Tr)상 및 주로 확장 영역(Tr')상에 있어서의 장해물 판정 및 사람 판정의 각각의 처리 빈도를 변경할 수 있다. 즉, 처리 시간이 걸리고, 또한 검출 결과를 속도 제어에 사용하지 않는 주로 주변의 사람 검출의 처리 빈도를 적게 할 수 있다. 따라서, 주로(Tr)상의 장해물 검출 처리의 프레임 레이트를 확보할 수 있다. 이 결과, 장해물의 오류 검출을 피할 수 있어 차량(1)의 안정한 정지가 가능해진다. 1프레임의 검출 결과만을 사용하는 것보다 복수 프레임의 검출 결과를 사용하는 편이 오검출에 의한 오정지를 억제할 수 있으므로 주로(Tr)상의 장해물 검출 처리의 프레임 레이트는 높은 편이 좋다.
이와 같이 접촉 가능성이 높은 주로(Tr)상의 장해물에 대해서 차량(1)을 확실하게 감속 및 정지할 수 있다. 또한, 주로의 폭 방향 단부 부근에 있는 사람은 주로 주변의 나무들 등의 정지물과 혼동하기 쉽다. 또한, 이와 같은 사람의 손 등의 신체의 일부가 차량(1)에 접촉해버리는 접촉 가능성의 판단은 어렵다. 이와 같은 사람에 대해서도 사람을 검출함으로써 경보를 발할 수 있고, 주로로부터 멀어진 위치로 이동하게 함으로써 접촉률 저감과, 불쾌한 오정지의 회피의 양립을 가능하게 할 수 있다.
(실시예 4)
이어서, 도 12를 참조해서 실시예 4에 의한 장해물 검출 장치에 대해서 설명한다. 도 12는 실시예 4에 있어서의 장해물 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예 4에 있어서, 실시예 1에 나타낸 부호와 동일한 부호로 나타낸 부분은 실시예 1과 마찬가지의 구성이므로 여기에서의 설명은 생략한다. 또한, 이하에 기재한 이외의 차량 및 장해물 검출 장치의 구성은 실시예 1과 마찬가지이다.
실시예 1에 있어서, 생성한 시차 화상 전체 중으로부터 장해물을 검출하고, 검출된 장해물이 주로상에 있는지의 여부를 판정하고 있었다. 이것에 대해서 실시예 4에서는 생성한 시차 화상 중에서 주로상의 시차 화상을 추출하고, 추출된 주로상 시차 화상 중으로부터 장해물을 검출한다. 이것에 의해 장해물을 검출하는 영역이 작아지므로 연산 부하를 보다 경감할 수 있다.
실시예 4의 주로상 시차 화상 추출부(66)는 시차 화상 생성부(23)에 의해 생성된 시차 화상에 대해서 주로 위치 정보 기억부(25)에 기억되어 있는 주로 위치 정보를 베이스로 주로상의 시차 화상만을 추출한다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 시차 화상을 시차 화상 생성부(23)가 생성한 것으로 한다. 주로상 시차 화상 추출부(66)는 주로 위치 정보로부터 주로(Tr) 영역의 시차 화상 및 시차 영역마다 동일한 시차값을 갖는 주로(Tr)로부터 Y방향상의 시차 화상을 추출한다. 도 13은 추출된 주로상 시차 화상(P3)을 나타낸다.
영역(Ob4)은 시차값(dc)을 갖는다. 영역(Ob4)은 주로(Tr)상의 시차값(dc)을 갖는 X좌표 영역(X3-X8) 사이의 주로(Tr)로부터 Y방향 상방향에 있는 시차 화상으로서 추출된다. 또한, 영역(Ob1')은 주로(Tr)상의 시차값(de)을 갖는 X좌표 영역(X5-X6) 사이의 주로(Tr)로부터 Y방향 상방향에 있는 시차 화상으로서 추출된다. 주로(Tr)상의 시차 화상만을 추출하므로 주로(Tr)가 특정될 뿐만 아니라 실시예 1의 도 7의 시차 화상과 비교해서 Ob2, Ob3이 삭제되어 있고, 주로(Tr) 외의 장해물을 검출하지 않아도 좋다.
추출된 주로상 시차 화상은 장해물 검출부(31')로 보내진다. 장해물 검출부(31')는 주로상 시차 화상(P3) 내로부터 실시예 1과 마찬가지로 장해물을 검출한다. 이 결과, 영역(Ob4)이 장해물로서 검출된다. 영역(Ob1')은 그 Y좌표값의 최소값이 주로(Tr)로부터 멀어져 있으므로 장해물로서 검출되지 않는다. 사람 판정부(35)는 검출된 장해물(Ob4)이 사람인지의 여부를 판정한다. 또한, 장해물 검출 장치(56)는 확장 영역 추출부(64')를 구비해도 좋다. 확장 영역 추출부(64')는 도 14에 나타내는 바와 같이 추출된 주로(Tr)로부터 폭 방향 외측으로 미리 정해진 범위만큼 확장된 주로 확장 영역(Tr')상의 시차 정보를 추출한다. 도 14는, 예를 들면 도 6에 나타내는 시차 화상(P1)을 시차 화상 생성부(23)가 생성한 경우에 추출되는 주로(Tr) 및 주로 확장 영역(Tr')상의 시차 화상(P4)을 나타낸다. 장해물 검출부(31')는 이 추출된 주로 확장 영역(Tr')상에 두어도 장해물을 검출한다. 주로 확장 영역(Tr')에 있어서 장해물이 검출되면 사람 판정부(35)가 검출된 장해물에 대해서 사람인지의 여부의 판정을 실시한다. 이것에 의해 실시예 3에 있어서의 주로 확장 영역 특정부(64)를 구비한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이어서, 도 15를 참조해서 실시예 4에 있어서의 장해물 검출의 동작을 설명한다. 도 15는 장해물 검출의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 스텝 S01, S02는 실시예 1과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
주로상 시차 화상 추출부(66)가 차량(1)의 현재 위치와 대응하는 주로 위치 정보를 베이스로 시차 화상 중으로부터 주로상의 시차 화상을 추출한다(스텝 S03). 이어서, 장해물 검출부(31')가 추출된 주로상의 시차 화상 내에 있어서 장해물 검출을 개시한다(스텝 S04). 주로상 시차 화상 내에서 장해물이 검출되지 않으면(스텝 S06의 No), 장해물 검출의 동작을 종료하고, 스텝 S01로부터의 처리가 개시된다. 장해물 검출에 있어서, 주로(Tr)상에 장해물이 검출되면(스텝 S06의 Yes) 사람 판정부(35)는 장해물이 사람인지의 여부를 판정한다(스텝 S07). 또한, 스텝 S07 이후의 처리는 실시예 1과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
이와 같이 실시예 4에 의하면 주로 외의 정지물을 장해물로서 검출하지 않게 되므로 연산 부하를 경감할 수 있다. 예를 들면, 주로 외의 담 등에 기대는 사람을 검출할 경우, 담과 사람이 일체로 장해물로서 검출되므로 이 일체물을 사람으로서 검출하는 것은 곤란했다. 그러나, 실시예 4에 의하면 주로 외의 담은 시차 화상상에 있어서 제거되므로 주로 내의 사람만을 장해물로서 검출할 수 있어 장해물의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 스텝 S03로부터 스텝 S10에 있어서의 주로에 대한 처리는 주로 확장 영역에 대해서도 실시할 수 있으므로 주로 부근의 사람을 검출하여 경고할 수 있다. 또한, 스테레오 카메라 대신에 레이더를 사용하는 경우에는 주로상 범위 외의 데이터를 마스킹하면 좋다.
본 발명은 상기 실시예의 것에 한정되지 않고, 다음과 같이 변형 실시할 수 있다.
(1) 실시예 3에 있어서, 주로상에 있다고 판정된 장해물에 대해서 사람인지의 여부를 판정함으로써 사람을 검출하고 있었다. 이것에 한정되지 않고, 장해물의 검출과 병행해서 주로(Tr)를 포함하는 주로(Tr)보다 넓은 범위 내에 있어서 사람을 검출하는 사람 검출부를 구비해도 좋다. 이것에 의해 주로(Tr) 영역에 신체의 일부만이 있는 사람도 검출할 수 있으므로 조기에 회피 행동을 취할 수 있다. 또한, 장해물 검출부(31)란 별체의 사람 검출부를 구비함으로써 각각 다른 처리를 병행해서 할 수 있다. 즉, 접촉 가능성이 높은 주로상의 장해물에 대해서 접촉 가능성의 판단이 어렵고, 또한 주로 주변의 나무들과 혼동하기 쉬운 주로의 폭 방향 양단 부근의 영역에 있는 사람에 대해서 다른 처리를 할 수 있다.
(2) 실시예 1~4에 있어서, 각각의 구성의 조합에 의해 얻어지는 장해물 검출 장치를 구성해도 좋다.
(3) 상기 실시예에 있어서, 장해물 검출 장치(14)는 차량(1)에 구비되어 있었지만 이것에 한정되지 않는다. 그 외에도, 예를 들면 자율 주행하는 로봇용의 비전 시스템이나 시각 장애자의 지원 시스템 등에 채용해도 좋다.
1 : 차량 3 : 스테레오 카메라
3a : 좌화상 센서 3b : 우화상 센서
14, 14', 54, 56 : 장해물 검출 장치 21 : 거리 정보 검출부
21' : 거리 측정기 23 : 시차 화상 생성부
23' : 거리 화상 생성부
25, 25' : 주로 위치 정보 기억부 27 : 위치 추정부
29 : 주로 특정부 31, 31' : 장해물 검출부
33, 33' : 판정부 35, 35' : 사람 판정부
64 : 확장 영역 추출부 66 : 주로상 시차 화상 추출부

Claims (17)

  1. 미리 정해진 주로를 주행하는 이동체에 탑재되는 장해물 검출 장치에 있어서,
    상기 장해물 검출 장치로부터 상기 이동체의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출하는 거리 정보 검출부와,
    상기 거리 정보를 베이스로 상기 이동체의 전방의 3차원 정보를 생성하는 3차원 정보 생성부와,
    미리 정해진 위치로부터의 상기 이동체의 위치에 따른 주로 위치 정보가 기억된 기억부와,
    상기 주로상에 있어서의 상기 이동체의 위치를 추정하는 위치 추정부와,
    상기 주로 위치 정보를 베이스로 상기 3차원 정보 내에 있어서의 주로상의 3차원 정보를 추출하는 주로상 3차원 정보 추출부와,
    주로상의 상기 3차원 정보를 베이스로 장해물을 검출하는 장해물 검출부를 구비하고,
    상기 주로 위치 정보는 상기 거리 정보와 상기 이동체의 수평 방향의 좌표 정보에 의해 특정되는 장해물 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    주로상의 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 사람 판정부를 구비하는 장해물 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주로 위치 정보를 베이스로 주로에 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역에 있어서의 3차원 정보를 추출하는 확장 영역 3차원 정보 추출부를 구비하고,
    상기 장해물 검출부는 상기 주로 확장 영역상에 있어서도 장해물을 검출하고,
    상기 사람 판정부는 상기 주로 확장 영역 내에서 검출된 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 장해물 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주로 위치 정보를 베이스로 주로에 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역에 있어서의 3차원 정보를 추출하는 확장 영역 3차원 정보 추출부와,
    상기 주로 확장 영역 내에 있어서 상기 3차원 정보를 베이스로 사람을 검출하는 사람 검출부를 구비하는 장해물 검출 장치.
  5. 미리 정해진 주로를 주행하는 이동체에 탑재되는 장해물 검출 장치에 있어서,
    상기 장해물 검출 장치로부터 상기 이동체의 전방의 물체까지의 거리 정보를 검출하는 거리 정보 검출부와,
    상기 거리 정보를 베이스로 상기 이동체의 전방의 3차원 정보를 생성하는 3차원 정보 생성부와,
    미리 정해진 위치로부터의 상기 이동체의 위치에 따라 상기 3차원 정보상의 주로를 특정하는 주로 위치 정보가 기억된 기억부와,
    상기 주로상에 있어서의 상기 이동체의 위치를 추정하는 위치 추정부와,
    추정된 상기 위치와 상기 주로 위치 정보에 의해 상기 3차원 정보에 있어서의 주로를 특정하는 주로 특정부와,
    상기 3차원 정보를 베이스로 장해물을 검출하는 장해물 검출부와,
    검출된 상기 장해물이 특정된 상기 주로상에 있는지의 여부를 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 주로 위치 정보는 상기 거리 정보와 상기 이동체의 수평 방향의 좌표 정보에 의해 특정되는 장해물 검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    주로상에 있다고 판정된 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 사람 판정부를 구비하는 장해물 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 특정된 주로에 대해서 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역을 특정하는 영역 특정부를 구비하고,
    상기 판정부는 검출된 상기 장해물이 특정된 상기 주로 확장 영역상에 있는지의 여부를 판정하고,
    상기 사람 판정부는 주로 확장 영역상에 있다고 판정된 상기 장해물이 사람인지의 여부를 판정하는 장해물 검출 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정된 주로에 대해서 인접하는 미리 정해진 영역인 주로 확장 영역을 특정하는 영역 특정부와,
    특정된 상기 주로 확장 영역 내에 있어서 사람을 검출하는 사람 검출부를 구비하는 장해물 검출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는 상기 주로상에 있어서의 상기 이동체의 위치를 미리 정해진 위치로부터의 이동 거리에 의해 추정하는 장해물 검출 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거리 정보 검출부는 스테레오 카메라를 갖고,
    상기 3차원 정보는 시차 화상인 장해물 검출 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거리 정보 검출부는 레이더를 갖는 장해물 검출 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 장해물 검출 장치를 구비하는 이동체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 주로상에 상기 장해물이 검출되면 경고를 발하는 경보기를 구비하는 이동체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 주로상에 상기 장해물이 검출되면 상기 이동체를 감속 또는 정지시키는 속도 제어부를 구비하는 이동체.
  15. 제 3 항, 제 4 항, 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 장해물 검출 장치를 구비하는 이동체에 있어서,
    상기 주로상의 검출된 장해물에 대해서 상기 이동체의 감속 또는 정지시키는 속도 제어부와,
    상기 주로 확장 영역상의 검출된 사람에 대해서 경고를 발하는 경보기를 구비하는 이동체.
  16. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는 상기 주로상에 있어서의 상기 이동체의 위치를 미리 정해진 위치로부터의 이동 거리에 의해 추정하는 장해물 검출 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 주로상에 상기 장해물이 검출되면 상기 이동체를 감속 또는 정지시키는 속도 제어부를 구비하는 이동체.
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