CN1834578A - 车辆用物体识别装置 - Google Patents

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Abstract

车辆用物体识别装置。本发明的课题是提供一种车辆用物体识别装置，能够可靠地识别位于路上的道路标识等的看板，不受看板影响地正确执行与先行车辆等车道上的物体之间的距离测量。作为解决手段，车辆用物体识别装置具备：相对位置测量装置(7)，其测量与在前方行驶的先行车辆或障碍物等物体间的距离(L1)和方位；和摄像装置(5)，其拍摄前方的图像，执行图像识别，根据拍摄图像来测量距离(L2)。当先行车辆(6)通过看板(3)下方时，通过将检测波束(2)降低为不照射看板(3)的检测波束(2’)，使得至先行车辆(6)的测量距离中不产生误差。

Description

车辆用物体识别装置
技术领域
本发明涉及通过利用电磁波束扫描前方来识别存在于前方的物体的相对位置的装置，尤其涉及在车道上方有道路标示用板等(下面称为看板)时的距离测量中不产生误差的车辆用物体识别装置。
背景技术
在移动体、尤其是汽车中采用距离测量装置，该距离测量装置通过由使用电磁波的雷达(无论是光学式还是电波式)波束扫描前方，计量到波束反射回来为止的时间，来测量与存在于前方的反射物体之间的距离，可将该测量结果用于车辆控制等中。例如，若前方的反射物体是车辆，则可利用测量结果，用于车速控制。另外，通过使用二维波束，还可检测对于发射物体的水平方向与垂直方向的波束方位，可测量反射物体的二维相对位置。
在上述装置中，在车道上有看板的情况下，即便能测量反射物体的距离，也不能区别该物体是看板还是车辆(或是掉到道路上的障碍物)。
作为该问题的对策，在专利文献1中公开了如下方法，即仅使用距离测量装置，根据反射波的检测点数与反射物体的宽度，来判断该物体是看板还是车辆。
另外，专利文献2中公开了如下方法，即设置距离测量装置与拍摄前方的摄像装置，在由摄像装置检测到的车道上有反射物体的情况下，当本车前进时，追踪该反射物体是否消失(来自该物体的反射波是否消失)，若反射物体消失，则判断为该物体是看板。
并且，专利文献3中公开了如下方法，即设置距离测量装置与拍摄前方的摄像装置，在摄像装置中还设置根据图像信息来求出与车道上的物体之间的距离的功能，若看板与先行车辆分开，则由于距离测量装置所测量的至看板的距离与摄像装置所测量的至先行车辆的距离大不相同，所以可区别看板与先行车辆。另外，在距离测量装置与摄像装置各自测量的距离一致的情况下，或它们的距离虽然有些许差异但两个装置均可视为同一物体的情况下，将远的那一个距离作为至车道上的物体的距离。
专利文献1：日本特开2003-14844号
专利文献2：日本特开2002-303671号
专利文献3：日本特开平8-156723号
但是，上述专利文献1所示的装置存在如下问题，即若反射物体是大型卡车，则宽度与看板大致相同，并且铝壳厢式货车(aluminum van)与棚式货车(rack)等的反射率高，所以检测点数变多，难以与看板相区分识别。
另外，专利文献2中所示的装置中也存在如下问题，即若反射物体是大型卡车，则有可能检测出与看板的情况下相同的反射波，另外，是铁道高架桥等较低的结构物时，必须在来自这种结构物的反射波消失之前接近到一定程度，判断为是看板的时刻被延迟。
另外，在专利文献3的装置中，在先行车辆接近看板、之后离开的期间，产生下面所示的问题。
图1表示从本车1照射的检测波束2被看板3反射的状态。4表示车道，5表示摄像装置，其具有拍摄前方、根据拍摄到的图像来测量至所识别的物体的距离的功能。图2表示从本车1照射的检测波束2被看板3、和与该看板充分离开的先行车辆6反射的状态。检测波束2首先被先行车辆6反射，形成接收波A，之后被看板3反射，形成接收波B。图3表示这之后当先行车辆6到达看板3的下方时，接收波C1为来自看板3的接收波和来自先行车辆6的接收波合成而得到的接收波。由于合成波的峰值为先行车辆6与看板3之间的位置，所以此时的由距离测量装置测量的距离L1比由摄像装置5测量的距离L2远，在专利文献3的装置中，选择远的那一个距离L1。图4表示这之后先行车辆6通过看板3之后不久、接收波C2为来自看板3的接收波和来自先行车辆6的接收波合成而得到的接收波。由于合成波的峰值为看板3与先行车辆6之间的位置，所以此时的由距离测量装置测量的距离L1比由摄像装置测量的距离L2近，在专利文献3的装置中，选择远的那一个距离L2。
在专利文献3的装置中，利用以上动作，实际上即便先行车辆6的速度无变动，当先行车辆6开始通过看板3下方时，也存在至先行车辆6的测量距离变远的问题。另外，专利文献3中，若选择近的那一个距离，则存在这次当先行车辆6已通过看板3时，至先行车辆6的测量距离变近的问题。
这样，存在这样的问题，即在专利文献1、2中，难以把大型卡车或路上结构物等与看板区别开，另外，在专利文献3中，在测量与通过看板下方的先行车辆之间的距离时产生误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆用物体识别装置，其能够可靠地识别位于路上的道路标识等看板，不受看板影响地正确执行与先行车辆等车道上的物体之间的距离测量。
本发明的车辆用物体识别装置的特征在于，具备：
相对位置测量单元，其用电磁波束扫描前方，根据该波束从物体反射回来的反射波来测量至该物体的距离L1与方位；和
摄像单元，其对前方的车道上进行拍摄，执行图像识别，同时测量至进行了图像识别的车道上的物体的距离L2，
当所述距离L1与所述L2之差满足下述条件式(1)时，所述相对位置测量单元使所述波束的垂直方向的扩散角度变窄特定角度，
(1)K1＝＜|L1-L2|＜＝K2
其中，K1是零或预定的计量误差，
K2是比K1大的预定值。
在上述结构中，摄像单元为了测量距离L2，与路面平行地设置摄像机的镜头光轴，根据摄像机的高度(H)、镜头的焦距(F)、物体在图像面中的y方向坐标(y0)，利用
L2＝F·(H/y0)---(A)
来进行测量。先行车辆在车道上行驶，当不存在看板等时，如此测量的至先行车辆的距离L2与由相对位置测量装置测量的距离L1大致相等。但是，由使用波束进行距离测量的相对位置测量单元测量的测量距离L1的精度比距离L2高。因此，当看板与车辆相离开时，对至车辆的距离采用距离L1，基于距离L1来执行本车的速度控制等。
当车辆开始通过车道上的看板下方时，如图3所示，相对位置测量单元所测量的测量距离L1中产生误差。因此，该情况下执行将波束的垂直方向的扩散角度变窄特定角度的控制。特定角度是使设置在车道上的标准看板不进入波束照射范围的角度。由此，由于波束射中的仅为位于前方车道上的先行车辆(也包括障碍物)，所以消除了上述测量距离L1的由看板引起的误差。
这样，执行将波束的垂直方向的扩散角度变窄特定角度的控制时的条件为满足
(1)K1＝＜|L1-L2|＜＝K2，
其中，K1是零或预定的计量误差，
K2是比K1大的预定值。
K1是相对位置测量装置的测量与摄像装置的测量的误差，一般前者的测量精度比后者高。K2是比图3所示先行车辆6将通过看板3的下方时、或图4所示先行车辆6已通过看板3的下方时产生的距离L2的误差稍大的值。
若考虑先行车辆6如图2→图3→图4所示移动，则|L1-L2|的值在图2中为小于等于K1，在图3、图4中为小于等于K2，之后再变为小于等于K1。因此，当检测出满足|L1-L2|＜＝K2的条件时，可判断为看板3正通过先行车辆6的上方，所以此时使波束向下，不照射看板3。由此，可进行控制以使测量距离L1中不产生由看板3引起的误差。
当满足上述式(1)时，通过执行波束控制以使其对着拍摄到的先行车辆的中心高度，可进一步消除看板3的影响。
在使波束向下后，当没有了看板3的影响时，优选将波束恢复到初始的扩散角度。这是因为当波束向上方的扩散角度较窄时，在路面下降的情况下，有可能无法照射先行车辆或障碍物。
若路面的下降倾斜角度大，则位于车道上的前方远处的看板接近路面。此时，摄像单元针对看板的测量距离L2与相对位置测量单元针对看板的测量距离L1之间存在大的差异。因此，在这种情况下，由于至先行车辆的测量距离L1不产生误差，所以不执行波束控制。
根据本发明，可防止位于路上的道路标识等的看板影响与先行车辆等车道上的物体之间的距离测量。
附图说明
图1是表示检测波束2被看板3反射的状态的图。
图2是表示检测波束2被先行车辆6和与该先行车辆6充分离开的看板3反射的状态的图。
图3是表示当先行车辆6到达看板3下方时接收波C1被合成的图。
图4是表示当先行车辆6通过了看板3下方时接收波C2被合成的图。
图5是表示应用了作为本发明实施方式的车辆用物体识别装置的本车与先行车辆的关系的图。
图6是表示摄像装置的装配位置的图。
图7是表示拍摄图像的图。
图8是车辆用物体识别装置的结构图。
图9是表示车辆用物体识别装置的动作的流程图。
图10是表示车辆用物体识别装置的动作的流程图。
图11是表示路面向下方倾斜时的车辆与看板的位置关系的图。
图12是表示路面向下方倾斜时的拍摄图像的图。
标号说明
1检测波束；3看板；5摄像装置；6先行车辆；7相对位置测量装置。
具体实施方式
图5是表示应用了作为本发明实施方式的车辆用物体识别装置的本车与先行车辆的关系的图。
本实施方式的车辆用物体识别装置具备：相对位置测量装置7，该相对位置测量装置7包含近红外光的激光雷达(下面称为L/R)，其向前方照射近红外激光束(检测波束)2，测量与反射物体间的距离，另外，根据波束方位信息，测量反射物体的相对位置；和摄像装置5，其包含拍摄本车1的前方的摄像机。在本实施方式中，使用高动态范围的CMOS(互补金属氧化物半导体)摄像机(下面称为HDRC)来作为摄像机。通过使用HDRC，即便在路面暗而周围非常亮的情况下、或穿过隧道时等亮度的对比度非常大的情况下，也能够毫无问题地取得前方的图像，但也可使用CCD(电荷耦合器件)摄像机来代替HDRC。该图中，3是设置在车道上的道路标识板等看板，6是先行车辆。
相对位置测量装置7通过L/R，利用检测波束2对前方进行一维(水平方向)扫描、或二维(水平方向与垂直方向)扫描，根据该波束被物体反射回来的时间和波束方位(一维扫描中为水平方向。二维扫描中为水平/垂直方向)，测量所述物体的相对位置。另外，可控制检测波束2的垂直方向的扩散角度。通过控制垂直方向的扩散角度，当将波束2象波束2’那样向下方下降时，波束不会射中看板3。
如图6所示，包含所述HDRC的摄像装置5设置在车内的室内镜8附近，以便能以适当的视场角来拍摄前方。
图7表示由摄像装置5取得的车道4上的图像。如图所示，在取得的图像中包含先行车辆6与看板3。
在本实施方式中，可由相对位置测量装置7与摄像装置5双方来测量距离。这里，将相对位置测量装置7测量的距离设为L1，将摄像装置5测量的距离设为L2。
另外，在摄像装置5中，可由图7所示的取得图像，通过如下计算来测量距离L2。
即，与路面平行地设置摄像装置5的摄像机的镜头光轴，可根据摄像机的高度(H)、镜头的焦距(F)、物体在图像面中的y方向坐标(y0)，通过
L2＝F·(H/y0)---(A)
来进行测量。其中，相对位置测量装置7测量的距离L1的精度比摄像装置5测量的距离L2高。
相对位置测量装置7和摄像装置5连接在车内设置的物体识别部(未图示)上。
图8是车辆用物体识别装置的结构图。
相对位置测量装置7由L/R 70和相对位置测量部71构成，从相对位置测量部71输出至将波束反射回来的物体的距离信息和方位信息等。摄像装置5由HDRC 50和图像处理部51构成。另外，物体识别部9具备：坐标变换部90，其进行从相对位置测量部7得到的反射物体的方位信息与从摄像装置5得到的图像之间的映射；和进行物体识别的物体判定部91。
相对位置测量装置7的相对位置测量部71与摄像装置5的图像处理部51通过物体识别部9来相互进行信息的交换。
物体识别部9根据摄像装置5的图像识别结果与来自相对位置测量装置7的信息，向相对位置测量装置7输出用于控制波束的扩散角度的波束控制信息。
下面，参照图9、图10来说明上述车辆用物体识别装置的动作。
由L/R 70测量至前方物体(障碍物)的距离L1与方位(ST1)，由HDRC50对前方的本车道上进行拍摄(ST2)。从拍摄的图像中提取本车道区域(ST3)，测量至存在于该区域中的物体的距离L2。另外，根据上述式(A)求出距离L2。
之后，从可测量距离L1的物体中选择本车道上的物体(ST5)，求出至物体的距离L(ST6)。
在以上处理中，若本车道上有先行车辆，则ST6中求出的至物体的距离L为至先行车辆的距离。该距离被发送给车辆控制部10(参照图8)，用于本车1的速度控制等。另外，若本车道上有看板3，则ST6中为至看板3的距离。
在ST6中求出距离之后，判断是否从检测波束2的上下扩散角度变窄后已经过特定时间，若已经过特定时间，则将波束设定恢复为初始的默认值(通常的状态)。
图10表示上述ST6的具体处理。
判定是否取得由L/R 70检测出的本车道上的全部物体与由摄像装置5识别的本车道上的全部物体之间的对应(ST10)。因此，从ST11开始，取得各个物体的对应。
从本车道上的识别物体中，搜索满足|L1-L2|＜K1的条件的物体。K1是L/R 70的距离测量与摄像装置5的距离测量的误差，是比较小的值。若发现了满足该条件的物体，则将该物体识别为本车道上的物体，选择距离L1作为至该物体的距离(ST13)。因此，在先行车辆在本车道上行驶、没有看板的情况下，该先行车辆被识别，L1被选择作为距离。另外，在本车道上没有先行车辆、仅有看板的情况下，该看板被识别，将距离选择为L1。在本车道上有掉下物等障碍物的情况下也一样。
在ST11中，如果本车道上的识别物体中没有满足|L1-L2|＜K1的条件的物体，则从本车道上的识别物体中，搜索满足|L1-L2|＜＝K2的条件的物体。K2比K1大，并且，是比图3所示先行车辆6将通过看板3的下方时、或图4所示先行车辆6已通过看板3的下方时产生的距离L1的误差稍大的值。若有满足上述条件的物体，则将该物体识别为本车道上的物体。另外，选择距离L2作为此时的距离(ST16)。并且，进行控制以使检测波束2向着识别物体的中心高度(ST17)，并且，进行控制以使检测波束2的垂直方向的扩散角度变窄特定角度(ST18)。由于上述条件在如图2、图3所示先行车辆6通过看板3的下方时成立，所以此时，通过进行控制以使检测波束2不射中看板3，且向着先行车辆6的中心高度，可不受看板3的影响地测量至先行车辆6的距离。另外，在ST14的阶段，由于距离L1产生误差，所以选择距离L2(ST16)，但由于在上述ST17、ST18中适当地控制了检测波束，所以也可在ST18之后，由L/R 70的检测波束2’来测量至先行车辆6的距离。
如图11、图12所示，当路面向下方有较大倾斜时，由L/R70测量的至看板3的距离L1、与由摄像装置5测量的至看板3的距离L2大不相同。在这种情况下，若在本车道4上有先行车辆，则由L/R 70测量的、至先行车辆的距离L1与至看板3的距离L1明显为不同值，但另一方面，由摄像装置5测量的至先行车辆的距离L2与至看板3的距离L2为相同值。即，摄像装置5错误地测量至看板3的距离。但是，此时，由于在ST15中被漏过，所以不将识别为距离L1的物体识别为道路上的物体。
另外，图8中，设置摄像装置5、相对位置测量装置7与物体识别部9，但也可在相对位置测量装置7内或摄像装置5内设置物体识别部9的功能。并且，也可在物体识别部9内设置摄像装置5内的图像处理部51，或在物体识别部9内设置相对位置测量装置7内的相对位置测量部71。这些可根据设计式样来任意组合。
通过以上处理，即便在本车道上有看板的情况下，也可正确把握至先行车辆或障碍物的距离。

Claims (3)

1、一种车辆用物体识别装置，其特征在于，具备：
相对位置测量单元，其用电磁波束扫描前方，根据该波束从物体反射回来的反射波来测量至该物体的距离L1与方位；和
摄像单元，其对前方的车道上进行拍摄，执行图像识别，同时测量至进行了图像识别的车道上的物体的距离L2，
当所述距离L1与所述距离L2之差满足下述条件式(1)时，所述相对位置测量单元使所述波束的垂直方向的扩散角度变窄特定角度，
(1)K1＝＜|L1-L2|＜＝K2
其中，K1是零或预定的计量误差，
K2是比K1大的预定值。
2、根据权利要求1所述的车辆用物体识别装置，其特征在于：
当满足所述条件式(1)时，所述相对位置测量单元执行波束控制，以使所述波束向着由所述摄像单元识别的车道上的物体中心高度。
3、根据权利要求1或2所述的车辆用物体识别装置，其特征在于：
所述相对位置测量单元在所述波束的垂直方向的扩散角度变窄特定角度之后，经过特定时间时，将该扩散角度恢复为初始的扩散角度。
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