JP2003132498A - 車輌運転支援装置 - Google Patents

車輌運転支援装置

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JP2003132498A
JP2003132498A JP2001324323A JP2001324323A JP2003132498A JP 2003132498 A JP2003132498 A JP 2003132498A JP 2001324323 A JP2001324323 A JP 2001324323A JP 2001324323 A JP2001324323 A JP 2001324323A JP 2003132498 A JP2003132498 A JP 2003132498A
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vehicle
obstacle
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distance
driving support
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Isao Furusawa
勲 古沢
Tatsuhiko Moji
竜彦 門司
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、カメラやレーダ,レーザによる自車輌前
方の先行車輌もしくは障害物の検知を行う上で、先行車
輌または障害物の横空間距離を考慮していないため、横
空間距離に応じた乗員に違和感を与えない制御をするこ
とができなかった。 【解決手段】先行車輌や障害物を撮像する撮像手段と、
先行車輌もしくは障害物横に自車両が通り抜けることが
できる空間距離を計測する計測手段を備えることで、先
行車輌もしくは障害物横の空間距離を計測可能にし、乗
員に違和感を与えない制御を可能にした。 【効果】本発明によれば、画像データの簡単な処理によ
り、先行車輌もしくは障害物の横の空間を算出すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輌運転支援装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置として、特開200
0−339596号公報や特開2000−57497号公報
に示されたものがある。この従来装置は、左右一対のス
テレオカメラ(左右のカメラで撮像した同一物体の視差
から三角測量の原理により障害物までの距離を測定する
もの)やレーザやレーダで障害物までの距離を測定し、
障害物回避動作を行うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置では、先行車輌または障害物の横空間距離を考慮し
ていないため、横空間距離に応じた制御、即ち乗員に違
和感を与えない制御をすることができなかった。
【0004】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものである。本発明の目的は、比較的長い距離まで精度
よく、先行車輌もしくは障害物の横の空間距離を計測す
ることができる車輌運転支援装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、先行車輌も
しくは障害物を撮像する撮像手段と、先行車輌もしくは
障害物の横の空間距離を計測する計測手段を設けること
で達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に供述する。
【0007】図1は、本発明の一実施例に係わる車輌運
転支援装置の計測原理説明図である。図1において、1
は撮像手段としてのカメラである。横空間計測手段とし
ての演算処理装置2は、カメラ1からの映像信号を取り
込み、先行車輌4の右空間W1,左空間W2を算出す
る。これらの求め方については後述する。先行車輌4と
の相対速度が小さい場合には距離L(又は車間距離、以
下同様)を一定に保つように、また、先行車輌4が遅い
または停止している場合には追い越しを行い、更に自車
輌3前方に障害物が存在した場合、自車輌3を安全な空
間へ誘導し停止もしくは追い越しをするように、アクセ
ル制御,ブレーキ制御,ステアリング制御を行う。な
お、カメラ1の特性を視野5,視角θd で示す。
【0008】図2は、本発明の一実施例に係わる車輌運
転支援装置の構成図である。カメラ1からの映像は演算
処理装置2にあるRAM6にデジタル値として保存され
る。CPU7ではRAM6上の映像データから先行車輌
4の右空間W1,左空間W2を算出する。これらの求め
方については後述する。この空間W1,W2の情報と車
速,ステアリング状態,先行車輌4もしくは障害物との
距離Lより、先行車輌4との相対速度が小さい場合は、
車間距離Lが一定に保たれるようにアクセル制御,ブレ
ーキ制御,ステアリング制御,変速制御等の制御量を計
算する。更に、先行車輌4が遅いまたは停止している場
合には、追い越し空間(W1もしくはW2)距離や車間
距離,相対速度,自車速度に応じて安全に追い越しをす
るように制御量を計算する。更に、自車輌3前方に障害
物が存在した場合、自車輌を安全な場所に移動して、停
止もしくは追い越しをするように、制御量を計算する。
また、状況に応じブザーで警報を鳴らしたり、状況を表
示したりする。CPU7で、画像処理と車輌制御を行っ
ているが、CPU7では空間W1,W2を求め、それ以
降の処理は、他の装置のCPUで行っても良いことは言
うまでもない。
【0009】図3は、右空間W1,左空間W2を算出す
る手順を示すフローチャートである。ステップS101
で、CPU7は自CPU内にあるレジスタ,カウンタ,
ラッチ回路などを初期化する。ステップS102では、
RAM6に記憶している映像データをCPU内に取り込
む。ステップS103では、取り込んだ映像データを処
理して、例えば輪郭を抽出した2値画像データを生成す
る。一般に、物体と背景との間には、明暗(輝度)の変
化があり、輝度データの2次元配列を平面的に微分する
ことにより物体の輪郭が検出できる。ステップS104
では、2値化された画像データを基に対象物である車輌
や障害物,基準標識である車線,自車輌ボディ,ナンバ
ープレート等を判別する。ここでは、2値画像から対象
物を抽出したが、2値画像でなくても良いことは言うま
でもない。ステップS105では、選別された物体の中
に先行車輌もしくは障害物があるか否かを判断する。先
行車輌もしくは障害物が無い場合、ステップS102に
戻る。ステップS106に進むのは、ステップS105
で先行車輌があると判定された場合であり、先行車輌も
しくは障害物より右側に隣接車輌や隣接障害物のような
右隣接物があるか否かを判断する。右隣接物があると判
定された場合、ステップS107で先行車輌もしくは障
害物と右隣接物との距離W1を算出する。ステップS1
06で右隣接物が無いと判定された場合、先行車輌もし
くは障害物と右道路隅までの距離W1を算出する。同様
にステップS109で、先行車輌もしくは障害物より左
側に隣接車輌もしく隣接障害物のように左隣接物がある
と判定された場合、ステップS110で先行車輌もしく
は障害物と左隣接物との距離W2を算出する。ステップ
S109で左隣接物が無いと判定された場合、先行車輌
もしくは障害物と左道路隅までの距離W2を算出する。
【0010】ここで、道路隅の算出について図4を用い
て説明する。画像データに対し微分処理を施すと白線や
路肩の輪郭点8が抽出される。この輪郭点8に対しハフ
変換などを行うと白線や路肩の候補9を算出することが
できる。もし、白線・路肩候補9の一部が欠けていたと
しても、推測して補完することは可能である。
【0011】次に、図1により通り抜けることができる
空間距離の演算原理を説明する。入力された映像データ
をカメラ1からある距離RのスクリーンSに投影された
時、投影スクリーン幅hd に対し、先行車輌の最後尾の
位置で仮定された車線幅Hの投影スクリーン上での長さ
h、先行車輌と右道路隅までの距離W1の投影スクリー
ン上での長さw1とすると、以下の式1の関係が成り立
つ。
【0012】
【式1】H/h=W1/w1 この式より、W1を求めることができる。
【0013】Hは車線幅であるが、ナンバープレートの
幅でも良く、普段は車線幅を用い、ナンバープレートの
幅が充分に使える付近まで近づいたときには、ナンバー
プレートの幅より空間距離W1,W2を求めることがで
きる。
【0014】図5,図6は、車線幅補正の説明図であ
る。図5に示すように、撮像画像中に車体の一部を取り
込むようにする。取り込んだ車体の実際の幅をHb とす
ると、画面上ではhb とカウントされる。カメラ位置か
ら画像中に入った車体部分までの距離をLb 、カメラ位
置から画像中に入った車体部分と同一水辺線上の道路位
置までの距離をL0 とする。参照車線10の実際の幅を
0、この車線幅の画像中での幅をh0 とすると、
【0015】
【式2】H0/Hb=(Lb×h0)/(L0×hb) が成立する。Lb,L0はカメラを自動車にセットしたと
きに予め知ることができる値であり、Hbも自車輌のボ
ディの寸法であり、h0,hbは画面中で計算できる値で
あるため、実際の車線幅H0 は、この式2により求める
ことができる。
【0016】上記の実施例では、隣接車輌11もしくは
隣接障害物が先行車輌4の近隣にある場合について説明
してきた。図7,図8を用いて隣接車輌11もしくは隣
接障害物が先行車輌4より手前に位置する場合について
説明する。先行車輌4と隣接車輌11の縦方向の距離L
l とし、自車輌3からの先行車輌4までの距離をL、自
車輌3から隣接車輌11までの距離をLn としたとき、
式3,式4,式5の関係がある。
【0017】
【式3】Ll=L−Ln
【0018】
【式4】H/L=h/R
【0019】
【式5】R=(hd/2)/tan(θd/2) 式4,式5を整理すると、式6になる。
【0020】
【式6】 L=(H・hd)/{2・h・tan(θd/2)} 同様にしてLn を求めることができ、L,Ln よりLl
を算出することができる。ここで、先行車輌4の横空間
W1,W2と、先行車輌4と隣接車輌11との距離Ll
の切換え判断の一例を述べる。距離Ll をまず求め、こ
の距離Ll により切換え判断を行う。Ll が短い場合は
横空間W1,W2を利用し、距離Ll が長い場合はLl
を利用する。また、W1,W2、Ll 全て利用しても良
いことは言うまでもない。
【0021】次にカーブ走行時の先行車輌もしくは障害
物の横空間距離W1の計測を図9,図10を用いて説明
する。カーブ走行時の画面上での車線幅は、h′とカウ
ントされる。実際の道路上においては、H′に相当して
いる。HとH′の関係は式7で表わすことができる。
【0022】
【式7】H=H′・cos(2θ) 同様にして、WとW′の関係は式8で表わすことができ
る。
【0023】
【式8】W=W′・cos(2θ) ここで、自車輌3から先行車輌4の見える方向θは、自
動車既知寸法部分を用いると、式9,式10,式11の
関係式が成立する。
【0024】
【式9】 hb′=(tb+tb′)・h″/(t′+tb
【0025】
【式10】Hb′=hb′・Hb/hb
【0026】
【式11】tanθ=Hb′/Lb 以上のように、横の空間距離情報を基に、先行車輌もし
くは障害物に衝突する恐れがある場合でも、安全な場所
に誘導できるため、事故の低減に資することとなる。ま
た、先行車輌もしくは障害物を追い越す場合は、空間距
離に応じ、ブレーキ制御,アクセル制御,ステアリング
制御等を変えることで、乗員の運転感覚に近い挙動で、
追い越しすることが可能になる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、1台のカメラによる画
像データの簡単な処理により、先行車輌もしくは障害物
の横の空間距離を四則演算により精度良く算出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる車輌運転支援装置の
計測原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例に係わる車輌運転支援装置の
構成図である。
【図3】右空間W1、左空間W2を算出する手順を示す
フローチャートである。
【図4】道路隅の算出の説明図である。
【図5】車体の一部を撮像し、車線幅を補正する説明図
である。
【図6】カメラと車体の位置関係を示す図である。
【図7】隣接車輌11が先行車輌4より手前に位置する
場合の撮像画面による説明図である。
【図8】隣接車輌11が先行車輌4より手前に位置する
場合の位置関係の説明図である。
【図9】カーブ走行時の撮像画面である。
【図10】カーブ走行時の位置関係の説明図である。
【符号の説明】
1…カメラ、2…演算処理装置、W1…先行車輌右側空
間距離、W2…先行車輌左側空間距離、H…車線幅。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B60R 21/00 B60R 21/00 624G 626 626B 626E 627 627 G01B 11/00 G01B 11/00 H G01S 17/93 G06T 1/00 330B G06T 1/00 330 G01S 17/88 A Fターム(参考) 2F065 AA07 CC11 FF04 FF61 JJ03 JJ19 JJ26 QQ13 QQ23 QQ31 QQ51 SS09 5B057 AA16 BA02 CE12 DA15 DA20 DB02 DB05 DB08 DC03 DC16 DC30 5H180 AA01 CC04 CC12 CC14 FF25 LL01 LL02 LL04 LL07 LL09 LL11 5J084 AA05 AA07 AB01 AB17 AC02 AD05 BA03 BA34 CA45 CA65 EA07 EA22

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先行車輌や障害物を撮像する撮像手段と、
    先行車輌もしくは障害物の横の空間距離を計測する計測
    手段を備えることを特徴とする車輌運転支援装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、空間距離の測定に、基
    準標識の既知寸法を利用することを特徴とする車輌運転
    支援装置。
  3. 【請求項3】請求項2の基準標識の既知寸法として先行
    車輌もしくは障害物が位置する車線幅を利用することを
    特徴とする車輌運転支援装置。
  4. 【請求項4】請求項2の基準標識の既知寸法に、遠い先
    行車輌に対しては車線幅を、近い先行車輌に対してはナ
    ンバープレートを、利用することを特徴とする車輌運転
    支援装置。
  5. 【請求項5】請求項1から請求項4のいずれかにおい
    て、先行車輌もしくは障害物の横の空間距離を利用し、
    追い越し(通り抜け)制御もしくは停止制御もしくは追
    従制御の制御量を計算する機能を有することを特徴とす
    る車輌運転支援装置。
  6. 【請求項6】請求項5において、先行車輌もしくは障害
    物との距離,相対速度を認識する距離測定手段を備え、
    先行車輌もしくは障害物横空間と、先行車輌もしくは障
    害物までの距離と相対速度に応じて、追従制御の制御量
    を計算する機能を有することを特徴とする車輌運転支援
    装置。
  7. 【請求項7】請求項6において、距離測定手段は撮像装
    置、もしくはレーダ、もしくはレーザレーダを使用する
    ことを特徴とする車輌運転支援装置。
  8. 【請求項8】請求項5から請求項7のいずれかにおい
    て、後側方の車輌もしくは障害物状態と、先行車輌もし
    くは障害物の横の空間距離に基づいて、追従制御の制御
    量を計算する機能を有することを特徴とする車輌運転支
    援装置。
  9. 【請求項9】先行車輌もしくは障害物に追突する恐れが
    ある場合において、先行車輌もしくは障害物の横に自車
    輌が通り抜けることができる空間が有るとき、通り抜け
    空間に誘導する機能を有することを特徴とする請求項5
    乃至8記載の車輌運転支援装置のうち何れか1項記載の
    車輌運転支援装置。
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