JP2001296352A

JP2001296352A - 対象物検出装置

Info

Publication number: JP2001296352A
Application number: JP2000110130A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yoda; 茂余田; Kenji Kanayama; 憲司金山; Toshiaki Nakao; 寿朗中尾
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の対象物との位置関係を正確に検出す
る。【解決手段】距離検出部２２は、レーダ送受信部２１
が、送信した信号と受信した対象物からの反射信号とを
用いて、対象物との距離と、その距離に対応する対象物
の個数を検出する。画像処理部２５は、撮像部２４によ
り撮像された画像から対象物の大きさと方位を検出す
る。対象物位置算出部２３は、距離検出部２２から入力
された対象物の距離と個数、画像処理部２５から入力さ
れた対象物の大きさと方位を、それぞれ関連付けたテー
ブルを作成し、出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対象物検出装置に関
し、特に、対象物の位置を正確に検出する対象物検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】対象物、例えば、路上を走行する車両と
の、位置関係を検出する方法が、いくつか提案されてい
る。ここでは、その一例として、モノパルス方式による
検出方法について説明する。図１は、モノパルス方式を
用いた対象物の検出方法ついて説明する図である。

【０００３】モノパルスレーダ１は、例えば、車両に取
り付けられ、前方を走行する他の車両（対象物３）との
位置関係（距離と方位）とを検出するのに用いられる。
モノパルスレーダ１は、左側指向アンテナ２−１と右側
指向アンテナ２−２の、２つの水平面内で指向性の異な
るアンテナを備えている。

【０００４】左側指向アンテナ２−１が照射するレーダ
の領域と、右側指向アンテナ２−２が照射するレーダの
領域とには、重なる領域が存在し、その領域内において
は、対象物の方位計測が可能であるが、それ以外の領域
においては、方位計測は行えず、対象物が存在するとい
うことしか検出できない。

【０００５】対象物３が、図２に示したように、モノパ
ルスレーダ１（原点）から距離ｒ、方位θの位置に存在
するとき、対象物３からの反射信号の強度と方位との関
係をグラフに表すと、図３のようになる。図３では、縦
軸が対象物３からの反射信号の強度を示し、横軸が方位
θを示している。

【０００６】対象物３が、モノパルスレーダ１に対して
右側に位置する場合、右側の反射信号Ｒが強く、逆に、
左側に位置する場合、左側の反射信号Ｌが強い。このよ
うな特性を用い、右側からの反射信号Ｒの強さと左側の
反射信号Ｌの強さとの差分値Δ（Ｒ−Ｌ）が算出できれ
ば、方位θを検出することができる。

【０００７】しかしながら、反射信号の強度は、対象物
３との距離が離れると弱くなるため、差分値Δも小さく
なってしまう。差分値Δが小さくなることに伴い、方位
θの検出にも影響が出てくる。そこで、右側の反射信号
Ｒの強度と、左側の反射信号Ｌの強度との和信号Σ（Ｒ
＋Ｌ）を規格化し、その和信号Σを考慮したかたちで、
方位θを検出する。すなわち、和信号Σと差分値Δの比
（Δ／Σ）を考え、その比は、対象物３との距離には依
存しないことを用い、対象物３の方位θを比との関係か
ら一意に検出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したようなモノパ
ルス方式で対象物３の位置関係を検出する場合、以下に
示すような課題がある。図４に示したように、対象物３
と対象物３’という２つの対象物がモノパルスレーダ１
が発するレーダ内に存在する場合を考える。対象物３
は、モノパルスレーダ１の右側に距離ｒ、方位θの位置
に存在する。対象物３’は、モノパルスレーダ１の左側
の距離ｒ’、方位θ’の位置に存在する。

【０００９】いま、距離ｒと距離ｒ’が等しく、方位θ
と方位θ’の絶対値の値が等しい場合、換言すれば、対
象物３と対象物３’が、原点を通る軸に対して、左右対
称の位置に存在する場合、対象物３からの反射信号の強
度と、対象物３’からの反射信号の強度は、等しくな
る。すなわち、対象物３の比（Δ／Σ）の絶対値と、対
象物３’の比（Δ／Σ）の絶対値は等しい値となる。

【００１０】しかしながら、実際に検出されるのは、対
象物３と対象物３’から、それぞれ得られる比の和であ
る。ここで、図３に示したグラフから、差分値Δ（Ｒ−
Ｌ）は、０を基準として、マイナスからプラスへと変化
することがわかる。従って、対象物３の比の値がプラス
だとすると、対象物３’の比の値はマイナスになる。従
って、対象物３と対象物３’から、それぞれ得られる比
の和は０となる。

【００１１】図５に示すように、本来、２つの対象物
（図中、○で示した）が存在するにも関わらず、方位θ
が０の位置に、１つの対象物（図中、□で示した）が存
在するかのように誤検出されてしまう。

【００１２】このように、モノパルス方式を用いて位置
関係を検出する場合、誤検出されてしまう場合があると
いった課題があった。

【００１３】ところで、カメラやレーダを用いて、道路
上の車両を検出する方法として、上述したモノパルス方
式以外に、例えば、詳細な説明は省略するが単眼ＣＣＤ
カメラを用いる方法がある。しかしながら、単眼ＣＣＤ
カメラによる検出方法では、正確な距離検出ができない
といった課題があった。

【００１４】電波によるレーダを用いた場合、距離検出
には問題ないが、方位検出において以下に示すような課
題があった。例えば、スキャンしないレーダでは、距離
検出はできるが、方位検出ができないという課題があ
り、機械的なスキャンにより方位を検出方法では、耐久
性に課題があった。また、電気的なスキャンを行う方法
では、装置などにかかる費用が高くなってしまうといっ
た課題があり、電気的なスイッチングにより、複数のレ
ーダをスイッチングする方法では、スイッチによる出力
のロスがあるために、レーダの数を増やすことが困難で
あるという課題があった。

【００１５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、レーダにより得られる結果と、画像により
得られる結果とを用いることにより、複数の対象物との
位置関係を正確に検出することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の対象物検出装置
は、無線周波エネルギを送信する送信手段と、送信手段
により送信された無線周波エネルギが、対象物に当たり
反射された反射信号を受信する受信手段と、受信手段に
より受信した反射信号の強度により、対象物までの距離
と、対応する距離の位置に存在する対象物の個数を検出
する距離検出手段と、対象物を撮像する撮像手段と、撮
像手段により撮像された画像から、対象物の大きさと対
応する方位を検出する方位検出手段と、方位検出手段に
より検出された対象物の大きさに基づき、距離検出手段
により検出された距離と対象物を対応付ける対応付け手
段を含むことを特徴とする。

【００１７】前記送信手段と前記受信手段は、例えば、
図７のレーダ送受信部２１により構成され、前記距離検
出手段は、例えば、図７の距離検出部２２により構成さ
れ、前記撮像手段は、例えば、図７の撮像部２４により
構成され、前記方位検出手段は、例えば、図７の画像処
理部２５により構成され、前記対応付け手段は、例え
ば、図７の対象物位置算出部２３により構成される。

【００１８】本発明の対象物検出装置によれば、対象物
に当たり反射された反射信号を受信し、その反射信号の
強度により、対象物までの距離と、対応する距離の位置
に存在する対象物の個数を検出し、撮像された画像か
ら、対象物の大きさと対応する方位を検出し、検出され
た対象物の大きさから、距離と対象物を対応付けるよう
にしたので、複数の対象物が同一の距離に位置している
ときでも、正確に、対象物の位置を検出することが可能
となる。

【００１９】本発明の対象物検出装置においては、前記
距離検出手段が対象物の方位も検出し、その方位と、方
位検出手段により検出された方位が一致するか否かを判
断するか、または、方位検出手段が対象物までの距離も
検出し、その距離と、距離検出手段により検出された距
離が一致するか否かを判断する判断手段と、判断手段に
より方位または距離が一致しないと判断された場合、対
応付け手段により対象物の対応付けには、誤まった対応
付けが含まれることを示す情報を出力する出力手段とを
さらに設けることができる。

【００２０】前記判断手段と出力手段は、例えば、図１
７の照合部３２により構成される。

【００２１】本発明の対象物検出装置によれば、異なる
手段により検出された方位または距離を一致するか否か
を判断し、その判断結果が、方位または距離が一致しな
いと判断された場合、最終的に出力される対象物の方位
と距離が対応付けられた結果には、誤まった対応付けが
含まれることを示す情報を出力するようにしたので、誤
った結果をそのまま用いて後段の処理を行うようなこと
を防ぐことができる。

【００２２】前記送信手段は、モノパルスレーダまたは
スイッチングレーダであるようにすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下に、図面を参照して説明する。以下の説明において
は、対象物が車両である場合を例に挙げて説明する。対
象物検出装置１０は、図６（Ａ）に示すように、路上を
走る車両を撮像できる位置に設置される。または、図６
（Ｂ）に示すように、車両自体に搭載されるようにして
も良い。なお、対象物検出装置１０を車両に搭載する場
合、図６（Ｂ）に示した位置だけに、その搭載位置が限
定されるものではなく、対象物検出装置１０の機能を発
揮できるとこならば、どの位置に搭載しても良い。

【００２４】図７は、対象物検出装置１０の内部構成例
を示す図である。対象物検出装置１０は、レーダ送受信
部２１を備えており、レーダを送信（照射）すると共
に、送信したレーダが、対象物に当たり、反射して戻っ
てきた反射信号を受信する。レーダ送受信部２１が照射
するレーダとしては、FMCW（Frequency Modulated Cont
inuous Wave）レーダなどのミリ波レーダ（波長がmmオ
ーダの電波）が用いられる。

【００２５】レーダ送受信部２１に受信された対象物か
らの反射信号は、距離検出部２２に、距離信号として出
力される。距離検出部２２は、入力された距離信号を基
に、対象物としての車両との距離と、車両の数を検出す
る。この検出された距離と数のデータは、対象物算出部
２３に出力される。

【００２６】対象物検出装置１０は、対象物の画像を撮
像する撮像部２４も備えている。撮像部２４により撮像
された画像は、画像処理部２５に出力される。画像処理
部２５は、入力された画像を解析することにより、対象
物の大きさ、および方位を算出する。

【００２７】対象物位置算出部２３は、距離検出部２２
からのデータと、画像処理部２５からのデータを用い、
最終的な対象物（車両）の数と、その数だけ、それぞれ
の対象物との距離と方位が、対応付けられる。

【００２８】次に、図８のフローチャートを参照し、対
象物検出装置１０の動作について説明する。ステップＳ
１において、レーダ送受信部２１により受信された対象
物からの反射信号を、距離検出部２２が解析することに
より、対象物の個数と距離が算出される。ここでは、図
９に示すように、対象物検出装置１０の前方に、対象物
３−１乃至３−３の３台の車両が存在する場合を例に挙
げて説明する。

【００２９】図９において、対象物３−２と対象物３−
３は、それぞれ、原点を通る軸に対して左右対称の位
置、即ち、距離ｒ２と距離ｒ３は、それぞれ等しく、方
位θ２と方位θ３は、それぞれ、絶対値が等しい関係に
なっている。このような状況において、距離検出部２２
の解析の結果得られるグラフを図１０に示す。図１０に
示したグラフにおいて、縦軸は、反射信号強度（Ｐｒ）
を示し、横軸は、ビート周波数を示し、このビート周波
数は、対象物との距離ｒに対応した値を示す。

【００３０】ここで、ビート周波数と、そのビート周波
数による距離の算出について説明する。ビート周波数と
は、レーダ送受信部２１により照射されたレーダの信号
と、照射されたレーダが、対象物に当たり、反射して戻
ってきた反射信号とを乗算することにより得られるビー
ト成分（差の成分）の周波数を示す。レーダ送受信部２
１が、FMCWの原理に従って動作する場合、レーダ送受信
部２１の内部には、三角波発生器（不図示）が内蔵さ
れ、その三角波発生器が発生する三角波に対応して、送
信される信号の周波数は、周期的に増減される。

【００３１】受信する対象物からの反射信号は、送信し
た信号に対して位相的にずれた信号である。時間軸方向
のずれは、レーダ送受信部２１と、対象物との距離（信
号が送信された後、反射されて戻ってくるまでにかかる
時間）に対応している。時間と共に変化する周波数成分
の変化は、ドップラー効果によるレーダ送受信部２１と
対象物との間の相対的な速度に対応している。

【００３２】いまビート成分の周波数（ビート周波数）
をｆ_bとすると、このビート周波数ｆ_bは、次式（１）に
より算出される。ｆ_b＝（４・Δｆ・ｆ_m／Ｃ）Ｒ±（２ｆ₀／Ｃ）Ｖ・・・（１）式（１）において、Δｆはレーダ送受信部２１が送信す
る変調波の周波数変調幅を、ｆ_mは三角波発生器が発生
する三角波の周波数を、ｆ₀は搬送波の中心周波数を、
Ｃは光速を、Ｒはレーダ送受信部２１（対象物検出装置
１０）と対象物との距離を、Ｖはレーダ送受信部２１と
対象物との相対的な速度（ｍ／sec）を、それぞれ表し
ている。

【００３３】三角波発生器により発生されている三角波
の周波数が上昇しているために、レーダ送受信部２１に
より送信される信号の周波数が上昇しているときのビー
ト周波数をｆ_up、逆に、送信される信号の周波数が下降
しているときのビート周波数をｆ_dnで表すと、それぞ
れ、以下の次式（２）が成立する。ｆ_r＝（ｆ_dn＋ｆ_up）／２ｆ_v＝（ｆ_dn−ｆ_UP）／２・・・（２）式（２）において、ｆ_rは、ビート周波数のレーダ送受
信部２１と対象物との間の距離に対応する成分（距離周
波数）であり、ｆ_vは、相対速度に対応する周波数（速
度周波数）を表している。

【００３４】式（１）と式（２）を用いて、整理するこ
とにより、次式（３）が得られる。Ｒ＝（Ｃ／（４・Δｆ・ｆ_m））ｆ_r ・・・（３）

【００３５】式（３）を用いることにより、レーダ送受
信部２１が送信した信号と受信した信号のビート成分か
ら、レーダ送受信部２１と対象物との間の距離を算出す
ることができる。

【００３６】図１０に示したグラフの説明に戻り、図１
０に示したグラフには、２つのピークが存在する。１つ
目のピークは、距離ｒ１の位置に存在する対象物３−１
からの反射信号によるものであり、２つ目のピークは、
距離ｒ２の位置に存在する対象物３−２の反射信号と、
距離ｒ３の位置に存在する対象物３−３の反射信号とが
合わさったことによるものである。このグラフからで
は、対象物の個数に関しては、対象物３−２の反射信号
と対象物３−３の反射信号が重なってしまっているた
め、２以上の対象物が存在するといことしか検出できな
い。

【００３７】従って、このグラフより得られる結果は、
距離ｒ１と距離ｒ２の位置に、対象物が存在し、その個
数は、合わせて２以上であることである。そこで、ステ
ップＳ２において、各距離毎に対象物の数の特定を行う
必要がある。ここで、反射信号の電力Ｐｒは、次式
（４）により算出することができる。Ｐｒ（ｒ）＝Ｐｔ・Ｇ²・λ²・σ／（（４・π）³・ｒ⁴）・・・（４）式（４）において、Ｐｔは、レーダ送受信部２１におい
てレーダを送信するときの送信電力を示し、Ｇは、アン
テナゲインを示す。またλは、レーダの波長を示し、σ
は、対象物の散乱断面積を示し、ｒは、対象物までの距
離を示す。

【００３８】例えば、車両（例えば、乗用車）を検出す
る場合を想定した場合、式（４）に用いられる値は、Ｐ
ｔ＝１０ｄＢｍ、Ｇ＝３０ｄＢ、λ＝３．９２ｍｍ（７
６．５ＧＨｚ）、σ＝１０ｄＢｓｍという値が用いられ
る。

【００３９】式（４）より得られる、反射信号強度Ｐｔ
とビート周波数（距離ｒ）との対応を示すグラフは、図
１１に示すようになる。ここで、式（４）の分子を参照
するに、送信電力Ｐｔ、アンテナゲインＧ、および、波
長λは、設計された段階で一定の値をとるので、分子で
可変な値をとるのは、散乱断面積σだけである。また、
式（４）の分母を参照するに、（４・π）は一定値であ
るので、分母で可変な値をとるのは、距離ｒだけであ
る。

【００４０】従って、式（４）において、反射信号強度
Ｐｔは、散乱断面積σに正比例し、距離ｒ（距離ｒの４
乗）に反比例することになる。散乱断面積σは、対象物
の個数が増せば、その個数に比例して増大するので、結
果として、対象物の個数が増せば、反射信号強度Ｐｔ
は、増すことになる。図１１に示したグラフでは、散乱
断面積σ１の方が、散乱断面積σ２よりも小さいことを
示している。

【００４１】このように、対象物の個数が増せば、反射
信号強度Ｐｔが増すということを利用することにより、
距離検出部２２による解析により得られる図１０に示し
たようなグラフの、各ピークに対応する対象物の個数を
検出することが可能である。

【００４２】すなわち、図１０に示したグラフにおい
て、距離ｒ１に対応する第１のピークは、その反射信号
強度Ｐｒから１つの対象物による反射であると判断でき
る。そして、距離ｒ２（ｒ３）に対応する第２のピーク
は、第１のピークよりも距離が離れているために、反射
信号強度Ｐｒは小さい値にならなくてはならないのにも
関わらず、第１のピークよりも大きい値となっているた
め、１以上の対象物による反射であることが検出でき、
さらに、反射信号強度Ｐｔの値を調べることにより、２
つの対象物による反射が合わさったものであると判断で
きる。

【００４３】このような解析を行うことにより、距離検
出部２２からは、解析結果として、図１２に示したよう
な結果が、対象物位置算出部２３に出力される。すなわ
ち、解析結果として、距離ｒ１の位置に１つの対象物が
存在し、距離ｒ２（ｒ３）の位置に２つの対象物が存在
しているということを表すデータが、対象物位置算出部
２３に出力される。

【００４４】図８に示したフローチャートの説明に戻
り、ステップＳ１とステップＳ２の処理により、対象物
の個数と、その距離が特定されると、ステップＳ３に進
み撮像部２４により画像の取り込みが行われる。なお、
ステップＳ３の処理である画像の取り込みは、ステップ
Ｓ１の処理と並行して行うようにしても良い。

【００４５】撮像部２４により取り込まれた画像データ
は、画像処理部２５に出力される。画像処理部２５は、
ステップＳ４において、取り込まれた画像上で、対象物
が存在する候補領域の特定が行われる。この候補領域の
特定は、車両などが存在する領域には、エッジが多いた
め、そのエッジを抽出し、その抽出した領域を対象物が
存在する候補領域として特定することにより行われる。
なお、エッジの抽出方法としては、さまざまな方法が提
案されており、提案されている方法を用いることにより
実現することができる。

【００４６】画像上で対象物が存在する候補領域の特定
が終了されると、ステップＳ５に進み、各候補領域の画
像上での大きさ（幅）を検出し、その検出結果に基づく
分類が行われる。まず、各候補領域において、それぞ
れ、幅を画素数として検出する。その検出した画素数が
多ければ、対象物が対象物検出装置１０の近傍にあると
判断し、画素数が少なければ、対象物が対象物検出装置
１０よりも遠くにあると判断することができる。判断結
果に基づき、幅が広い（画素数が多い）と判断された順
に分類する。

【００４７】ステップＳ４とステップＳ５の処理につい
て、図１３を参照してさらに説明する。撮像部２４によ
り、図１３に示したような画像（対象物が図９に示した
ような位置関係にある場合に対応する画像）が取り込ま
れた場合、画像処理部２５によりエッジ抽出が行われ、
その結果として、対象物３−１乃至３−３に相当する候
補領域１乃至３が特定される。この特定された候補領域
１乃至３に対して、幅の検出が行われる。その結果、候
補領域１の幅は、幅Ｗ１と検出される。同様に、候補領
域２の幅は、幅Ｗ２、候補領域３の幅は、幅Ｗ３と、そ
れぞれ検出される。

【００４８】対象物３−２への距離ｒ２と対象物３−３
への距離ｒ３とが、それぞれ等しいので、候補領域２の
幅Ｗ２と候補領域３の幅Ｗ３は、同じ値、または、近似
した値になる。例えば、閾値を設け、幅Ｗ２と幅Ｗ３と
の差分値が、設けられた閾値以内であれば、幅Ｗ２に対
応する候補領域２と幅Ｗ３に対応する候補領域３は、同
じクラスに分類する。このようにすることにより、近似
する値の幅を持つ候補領域（近似した距離に存在すると
判断される候補領域）は、同じクラスに分類されること
になる。

【００４９】上述したような処理により得られた結果
は、画像処理部２５から対象物位置算出部２３に出力さ
れる。対象物位置算出部２３には、距離検出部２２から
の入力と画像処理部２５からの入力がある。対象物位置
算出部２３は、ステップＳ６において、入力されたデー
タから、対象物との方位と距離の対応付けを行う。対応
付けを行うことにより、図１４に示すような結果（テー
ブル）が得られる。

【００５０】候補領域番号、大きさ（幅）、および、ク
ラスは、画像処理部２５から入力されたデータであり、
距離は、距離検出部２２から入力されたデータである。
方位は、候補領域として検出された領域の、横右方の画
素数、および、その位置に基づいて求めることができ
る。この場合、３つの対象物に対して、候補領域の幅が
広い順に、換言すれば、距離が近いと判断される順に、
クラスが分類される。

【００５１】図１４に示したように、候補領域１は、大
きさ（幅）が幅Ｗ１であり、クラスがＣ１、方位が方位
θ１と関連付けられる。これらの情報は、画像処理部２
５による処理により得られる。これらの情報と、距離検
出部２２から出力された距離に関する情報である距離ｒ
１が関連付けられることにより、候補領域１に関する情
報が、全て関連付けられたことになる。

【００５２】候補領域２と候補領域３は、上述したよう
に、それぞれの幅Ｗ２と幅Ｗ３が、近似した値をとるた
めに、同一クラスＣ２として分類される。方位は、それ
ぞれ、方位θ２と方位θ３に関連付けられる。距離は、
距離検出部２２により、距離ｒ１と距離ｒ２が検出され
たわけだが、その内、距離ｒ１は、候補領域１（近いと
判断された領域）に割り当てられたので、候補領域２に
は、その次に近いと検出された距離ｒ２が割り当てられ
る。さらに、距離ｒ２に対応する対象物は、上述したよ
うに、反射信号強度より、２つあると検出されているた
め（分類されたクラスが同一なため）、候補領域３に対
しても、距離ｒ２が割り当てられる。

【００５３】対象物位置算出部２３は、ステップＳ６に
おいて、このようにして候補領域、大きさ、クラス、方
位、および、距離が、それぞれ関連付けられたテーブル
を作成する。このようにして作成されたテーブルを、後
段の処理に、そのまま用いても良いが、本実施の形態に
おいては、さらに、作成されたテーブルの方位や距離の
情報を、より信頼度の高いものとするために、ステップ
Ｓ７において、検証という処理を実行する。

【００５４】なお、以下に説明する検証の処理を実行す
る場合は、その検証の仕方により対象物検出装置１０の
構成を変える必要があるが、検証の処理を実行する必要
がない場合は、図７に示したような対象物検出装置１０
の構成でよい。

【００５５】画像から検出された方位を、距離検出部２
２（レーダによる測定）から得られるデータにより検証
する場合、対象物検出装置１０の構成は、図１５に示す
ような構成になる。図１５に示した対象物検出装置１０
は、図７に示した対象物検出装置１０のレーダ送受信部
２１を、モノパルス方式によるレーダを送受信するモノ
パルスレーダ送受信部３１を用い、そのモノパルスレー
ダ送受信部３１から出力された方位信号を用いて、対象
物位置算出部２３から出力された方位が正しいか否かを
判断する照合部３２を備えた構成となっている。

【００５６】対象物位置算出部２３により作成されたテ
ーブル（図１４に示したテーブル）を検証する場合、候
補領域１には対象物が１つしかないので、モノパルスレ
ーダ送受信部３１から得られる結果と照合することで、
テーブルに記載された候補領域１の方位が正しいか否か
を判断することができる。

【００５７】すなわち、対象物が１つしか存在しないよ
うな場合、図１乃至図３を参照して説明したようなモノ
パルス方式により、対象物の距離と方位を検出すること
ができ、そのレーダにより検出される方位と、テーブル
に記載されている方位（画像により検出される方位）を
照合し、同じ、または、誤差として認められる所定の範
囲を設定し、その範囲内であれば、テーブルに記載され
ている方位は正しいと判断し、そうでない場合は、テー
ブルに記載されている方位は正しくない（誤検出であ
る）と判断する。

【００５８】モノパルスレーダ送受信部３１により送受
信される信号を用いて方位を検出する場合、図１乃至図
３を参照して説明したように、和信号Σと差信号Δを用
いる。図１６を参照して説明するように、モノパルス方
式とFMCW方式とは、混在して用いることが可能である。
図１６（Ａ）は、FMCW方式によるビート信号（上述した
ように、距離を算出するのに用いられる信号）の和信号
Σを示し、図１６（Ｂ）は、ビート信号の差信号Δを示
す。この和信号Σと差信号Δを用いることにより、比
（Δ／Σ）を求めることが可能であり、さらに、その比
から方位を算出することが可能である。

【００５９】候補領域２と候補領域３については、左右
対称の位置関係にあるので、モノパルス方式では誤検出
してしまう。従って、モノパルスレーダ送受信部３１か
ら出力された方位信号を用いて、候補領域１の場合と同
じような照合を行うことにより、テーブルに記載された
方位が正しいか否かを判断することはできない。そこ
で、テーブルに記載された方位と距離（（θ２，ｒ
２），（θ３，ｒ３））を用いて、モノパルス方式を用
いて方位を算出するときに必要な和信号Σと差信号Δを
算出する。

【００６０】算出された、候補領域２に対応する和信号
Σと差信号Δ、および、候補領域３に対応する和信号Σ
と差信号Δを用いて算出される方位が、モノパルスレー
ダ送受信部３１から得られた結果と一致するか否かを判
断すればよい。この場合、対象物が左右対称の位置関係
にあるので、モノパルス方式で検出される方位は０度
（正面）となるので、テーブルに記載されている方位と
距離から算出された和信号Σと差信号Δを用いて算出さ
れる方位が０度になれば、テーブルに記載されている距
離と方位は正しいと判断することが可能である。

【００６１】このようにして、対象物が１つしかないと
判断される場合には、モノパルスレーダ送受信部３１か
ら得られる方位と一致するか否かを、対象物が２つ以上
あると判断される場合には、画像から得られた距離と方
位とから和信号Σと差信号Δを算出し、その算出した値
を用いて算出された方位が、モノパルスレーダ送受信部
３１から得られる方位と一致するか否かを、それぞれ判
断することにより、全ての候補領域に対して一致する
（正しい）と判断された時には、対象物位置算出部２３
により作成されたテーブルを後段の処理でそのまま用
い、１つでも、一致しない候補領域が存在する時には、
後段の処理では、対象物位置算出部２３により作成され
たテーブルは、誤検出の結果を含むものとして扱うよう
にする。

【００６２】上述した対象物検出装置１０では、モノパ
ルス方式を用いたが、図１７に示すように、モノパルス
レーダ送受信部３１の代わりに、スイッチング方式のス
イッチングレーダ送受信部４１を用いることも可能であ
る。スイッチング方式のレーダを用いる場合、図１８に
示すように、幅３度程度のビームを５乃至７本用いて、
方位を検出する。

【００６３】ところで、スイッチング方式では、スイッ
チの数を増やすと、出力の損失が大きくなるため、ビー
ムの本数を多く増やせないという課題がある。従って、
ビームの幅程度の方位検出制度しか得られないことにな
る。しかしながら、レーダの１つのビームについて、上
述したような照合処理を行うようにすることにより、検
出される方位の制度を上げることが可能となる。

【００６４】作成されたテーブルの方位と距離を検証す
る対象物検出装置１０の他の構成を、図１９に示す。図
１９に示した対象物検出装置１０の構成は、基本的に、
図７に示した対象物検出装置１０の構成と同様である。
ただし、画像処理部２５は、対象物の大きさ、方位だけ
を検出するのではなく、距離も検出する。そして、図７
の対象物検出装置１０における対象物位置算出部２３
は、対象物位置算出照合部５１となり、距離や方位の対
応付けをし、テーブルを作成するのみでなく、そのテー
ブルが誤検出を含むものであるか否かを判断する機能を
有する。

【００６５】レーダとしては、どのようなレーダを用い
ても良いが、図１９では、スイッチング方式のスイッチ
ングレーダ送受信部４１を用いた場合の、対象物検出装
置１０の構成を示している。

【００６６】図１９に示したような対象物検出装置１０
は、レーダにより検出された距離を、画像から得られる
結果を用いて検証することにより、作成されたテーブル
が誤検出を含むものであるか否かを判断する。ここで
は、対象物検出装置１０が、道路の車線の中央に、道路
と平行に設置された場合を例に挙げて説明する。このよ
うな状態に対象物検出装置１０が設置された場合（例え
ば、歩道橋に設置された場合）、撮像部２４により撮像
される画像は、例えば、図２０に示すような画像であ
る。

【００６７】図２０に示したような画像において、画像
中央の点が無限遠点を示す。画像内の所定の画素（ｉ，
ｊ）は、次式（５）により表される。ｉ＝ｒ・ｆｃｏｓθ／ｓｉｎθ ｊ＝ｆ・ｈ／（ｒｓｉｎθ）・・・（５）式（５）において、ｒは路面の対象点までの距離を、θ
は路面の対象点までの方位を、ｈは対象物検出装置１０
が設置された路面からの高さを、ｆは撮像部２４のレン
ズの焦点距離を、それぞれ表す。

【００６８】撮像部２４の光軸、撮像部２４により撮像
された画像（図２０に示した画像）、および、実際の対
象物との関係を模写的に示すと、図２１のようになる。
図２１から、画面上の画素（ｉ，ｊ）を特定することに
より、道路上の一点が一意に定まることがわかる。これ
により、画面内で対象物が存在する位置から、式（５）
を用いて、対象物までの距離ｒを算出することができ
る。

【００６９】このような処理を、画像処理部２５は行う
ことにより、撮像部２４より供給された画像から、距離
ｒを算出する。距離ｒは、距離検出部２２も算出する。
対象物位置算出照合部５１は、距離検出部２２と画像処
理部２５から、それぞれ入力された距離ｒを照合し、一
致すれば、誤検出はなかったと判断し、一致しなけば、
誤検出を含むと判断する。

【００７０】このように、本実施の形態における対象物
検出装置においては、レーダから得られる結果と、画像
から得られる結果の両方を用いて、対象物との位置関係
を検出するので、複数の対象物との位置関係を確実に検
出することができる。また、機械的な可動部を含まずに
実現することが可能なので、低コストで、耐久性を高め
ることができる。さらに、誤検出を含む場合には、その
ことを示す情報を出力するようにしたので、誤検出を含
むデータを用いるようなことを防ぐことが可能となる。

【００７１】

【発明の効果】本発明の対象物検出装置によれば、対象
物に当たり反射された反射信号を受信し、その反射信号
の強度により、対象物の距離と、対応する距離の位置に
存在する対象物の個数を検出し、撮像された画像から、
対象物の大きさと、対応する方位を検出し、検出された
対象物の大きさから、距離と対象物を対応付けることに
より、対象物の位置を検出するようにしたので、複数の
対象物が同一の距離に位置しているときでも、正確に、
対象物の位置を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】モノパルス方式によるレーダについて説明する
図である。

【図２】モノパルスレーダと対象物との位置関係を説明
する図である。

【図３】方位と信号強度との関係を示す図である。

【図４】モノパルスレーダと対象物との位置関係を説明
する図である。

【図５】検出される対象物について説明する図である。

【図６】対象物検出装置１０の設置場所について説明す
る図である。

【図７】対象物検出装置１０の内部構成を示す図であ
る。

【図８】対象物検出装置１０の動作について説明するフ
ローチャートである。

【図９】レーダと対象物との位置関係を説明する図であ
る。

【図１０】反射信号強度とビート周波数の関係を示す図
である。

【図１１】反射信号強度とビート周波数の関係を示す図
である。

【図１２】検出された距離と対象物の個数との関係を示
す図である。

【図１３】撮像部２４により撮像される画像について説
明する図である。

【図１４】作成されるテーブルについて説明する図であ
る。

【図１５】対象物検出装置１０の他の内部構成を示す図
である。

【図１６】反射信号強度とビート周波数の関係を示す図
である。

【図１７】対象物検出装置１０のさらに他の内部構成を
示す図である。

【図１８】スイッチングレーダについて説明する図であ
る。

【図１９】対象物検出装置１０のさらに他の内部構成を
示す図である。

【図２０】撮像部２４により撮像される画像について説
明する図である。

【図２１】画像から、対象物までの距離を算出する仕方
について説明する図である。

【符号の説明】

１０対象物検出装置２１レーダ送受信部２２距離検出部２３対象物位置算出部２４撮像部２５画像処理部３１モノパルスレーダ送受信部３２照合部４１スイッチングレーダ送受信部５１対象物位置算出照合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０Ｊ１５０ＰＧ０８Ｇ 1/04 Ｇ０８Ｇ 1/04 Ｃ 1/16 1/16 Ｃ (72)発明者中尾寿朗京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA21 AA31 AA51 BB05 BB15 CC11 FF04 FF09 JJ03 PP01 QQ24 QQ28 5H180 AA01 CC04 CC12 CC14 EE02 LL01 LL04 5J070 AB19 AB24 AC01 AC02 AC06 AC13 AC19 AC20 AD05 AD07 AE01 AF01 AF03 AH23 AH33 AJ13 AK15 AK22 AK40 BA01 BD08 5L096 BA02 BA04 CA02 CA18 FA52 FA66 FA67

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の対象物の位置を検出する対象物検
出装置において、無線周波エネルギを送信する送信手段と、前記送信手段により送信された前記無線周波エネルギ
が、前記対象物に当たり反射された反射信号を受信する
受信手段と、前記受信手段により受信した反射信号の強度により、前
記対象物までの距離と、対応する前記距離の位置に存在
する前記対象物の個数を検出する距離検出手段と、前記対象物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像から、前記対象物の
大きさと、対応する方位を検出する方位検出手段と、前記方位検出手段により検出された前記対象物の大きさ
に基づいて、前記距離検出手段により検出された距離と
前記対象物を対応させる対応付け手段とを含むことを特
徴とする対象物検出装置。
【請求項２】前記距離検出手段が前記対象物の方位も
検出し、その方位と、前記方位検出手段により検出され
た前記方位が一致するか否かを判断するか、または、前
記方位検出手段が前記対象物までの距離も検出し、その
距離と、前記距離検出手段により検出された前記距離が
一致するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記方位または距離が一致しないと
判断された場合、前記対応付け手段による前記対象物の
対応付けには、誤まった対応付けが含まれることを示す
情報を出力する出力手段とをさらに含むことを特徴とす
る請求項１に記載の対象物検出装置。
【請求項３】前記送信手段は、モノパルスレーダまた
はスイッチングレーダであることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の対象物検出装置。