JP2005202876A - 衝突可能性判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自車両に対して障害となる物体を正確に判断することができる衝突可能性判定装置を提供する。
【解決手段】 自車両の進行方向に基づく進行方向画素位置を中心とする円ＣＬを設定し、自車両の進行方向に存在する物体の移動方向を示す移動ベクトルが円ＣＬの内側へ向かう方向を示すか否かによって、自車両と物体との衝突可能性を判定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、衝突可能性判定装置に関するものである。

従来、障害物に対する警報を出力する警報装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されている警報装置によれば、例えば、運転者が認知していない障害物が存在する場合、その障害物が今後自車両に接近するのか遠ざかるのかに応じて警報レベルを決定し、その決定して警報レベルの警報を出力する。
特開平１１−１３９２２９号公報

上述した、従来の警報装置は、運転者の視線方向と障害物の位置とを照らし合わせて、運転者が障害物を認知しているか否かを判断しているが、運転者の視線方向が障害物の位置にあったとしても、運転者がその障害物を認知しているとは限らない。言い換えれば、運転者が意識して障害物を注視していることが確認できなければ、運転者がその障害物を認知しているとはいえない。そのため、従来の警報装置は、運転者の認知していない障害物を認知していると誤って判断する可能性があり、自車両に対して障害となる物体を正確に判断することができない。

本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、自車両に対して障害となる物体を正確に判断することができる衝突可能性判定装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の衝突可能性判定装置は、自車両の進行方向の画像を撮影する撮像手段と、撮像手段の撮影する画像から物体を検出する物体検出手段と、物体検出手段の検出する物体の位置を代表する画像内における代表画素位置を特定する特定手段と、撮像手段の撮影する画像に自車両の進行方向に基づく進行方向画素位置を設定する設定手段と、特定手段の特定する代表画素位置を記憶する記憶手段と、記憶手段の記憶する同一物体の代表画素位置の履歴により、物体の移動方向を示す移動ベクトルを算出する算出手段と、移動ベクトルの方向と進行方向画素位置とに基づいて、自車両と物体との衝突可能性を判定する衝突可能性判定手段とを備えることを特徴とする。

すなわち、自車両に対して障害となる（あるいは、障害となる可能性を秘めた）物体は、自車両の進行方向を妨げる物体であり、そのような物体であるか否かは、自車両の進行方向とその物体の移動方向とから判断することができる。従って、物体の移動方向を示す移動ベクトルの方向と自車両の進行方向に基づく進行方向画素位置とに基づいて自車両と物体との衝突可能性を判定することができる。これにより、自車両に対して障害となる物体を正確に判断することができる。

請求項２に記載の衝突可能性判定装置によれば、設定手段は、撮像手段の撮影する画像に進行方向画素位置を中心とする円を設定し、移動ベクトルが円の内側へ向かう方向を示しているか否かを判定するベクトル方向判定手段を備え、衝突可能性判定手段は、ベクトル方向判定手段によって移動ベクトルが円の内側へ向かう方向を示していると判定される場合に、自車両と物体とが衝突する可能性があると判定することを特徴とする。

これにより、移動ベクトルの方向が自車両の略進行方向に向かう方向を示しているか否かを判断することができ、例えば、移動ベクトルの方向が上記円の内側へ向かう方向を示している場合には、自車両とその物体とが衝突する可能性があると判断することができる。

請求項３に記載の衝突可能性判定装置は、自車両のユーザが進路前方を注視している際の視線方向を検出する視線方向検出手段を備え、設定手段は、進行方向画素位置として、視線方向検出手段の検出する視線方向に対応する画像上の位置を設定することを特徴とする。

運転中のユーザは、自車両の進路前方を注視しており、その視線方向は自車両の進行方向と略一致する。従って、自車両のユーザの視線方向から自車両の進行方向に基づく進行方向画素位置を設定することができる。なお、運転中のユーザは、進路前方から頻繁に視線を外すことが一般的であるため、例えば、ユーザの視線方向を所定時間検出して、注視している時間が最も長い視線方向に対応する画像上に位置を進行方向画素位置として設定するとよい。

請求項４に記載の衝突可能性判定装置によれば、設定手段は、進行方向画素位置として、自車両から所定距離前方に相当する画像上に設定することを特徴とする。例えば、運転中のユーザが注意喚起を受けてから自車両の進行方向の状況を十分に把握できる距離を実験的に求め、この距離に相当する画像上の位置を設定する。これにより、進行方向に基づく進行方向画素位置を設定することができる。

請求項５に記載の衝突可能性判定装置は、自車両の速度を含む車両状態、及び、自車両の進行方向の道路半径を含む道路状態を検出する状態検出手段を備え、設定手段は、状態検出手段の検出する車両状態、及び、道路状態の少なくとも一方に応じて、進行方向画素位置の画像における縦、及び横の少なくとも一方の方向の位置を変更する設定変更手段を備えることを特徴とする。

すなわち、例えば、自車両の速度が高ければ、上述した距離は長くする必要があり、一方、自車両の速度が低ければ、上述した距離は短くてよい。また、カーブ路を走行する場合には、自車両の進行方向はカーブ路の道路半径に応じた方向となる。従って、状態検出手段の検出する車両状態、及び、道路状態の少なくとも一方に応じて、進行方向画素位置の画像における縦、及び横の少なくとも一方の方向の位置を変更することで、走行状況に応じた進行方向画素位置を設定することができる。

請求項６に記載の衝突可能性判定装置は、衝突判定手段によって、自車両と物体とが衝突する可能性があると判定する場合に自車両にユーザに対して注意喚起を行う注意喚起手段を備えることを特徴とする。これにより、自車両と衝突する可能性のある物体の存在をユーザに知らせることができる。

請求項７に記載の衝突可能性判定装置によれば、注意喚起手段は、移動ベクトルを構成する代表画素位置と進行方向画素位置との距離の長さに応じて注意喚起の程度を変更する変更手段を備えることを特徴とする。

進行方向画素位置からの距離が短いほど、自車両と衝突する時間的な切迫度は高くなる。従って、例えば、進行方向画素位置からの距離が短いほど注意喚起の程度を高めるようにすることで、時間的に切迫した物体の存在をユーザに知らせることができる。

以下、本発明の衝突可能性判定装置について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、車両の運転を支援する運転支援装置の一機能として、本発明の衝突可能性判定装置を適用した例について説明する。

図１に、本実施形態における運転支援装置の全体構成を示す。同図のように、運転支援装置２００は、スロットル開度センサ１０、ステアリングセンサ２０、レーザレーダセンサ３０、ヨーレートセンサ４０、車速センサ５０、可視カメラ６２、赤外カメラ６４、及び、赤外投光ランプ６６を備え、これら各構成はコンピュータ８０に接続される。

また、運転支援装置２００は、スロットル駆動器９０、ブレーキ駆動器１００、ステアリング駆動器１１０、自動変速機制御器１２０、表示装置１３０、入力装置１４０、及び警報装置１５０をさらに備え、各々コンピュータ８０に接続される。

コンピュータ８０は、図示しない入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）および各種の駆動回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので、その構成に関する詳細な説明については省略する。このコンピュータ８０は、自車両の進行方向に存在する物体との衝突可能性を判定し、この判定の結果、衝突する可能性があると判定される場合に表示装置１３０や警報装置１５０等から運転者に対して注意を喚起する警報発生処理を実行する。

また、コンピュータ８０は、各センサからの情報に基づいて、スロットル駆動器９０、ブレーキ駆動器１００、ステアリング駆動器１１０、自動変速機制御器１２０等を駆動して、自車両の走行車線を維持して走行させる車線維持走行制御や、先行車両との車間時間を適切な車間時間となるように維持して走行させる車間距離制御等の走行制御処理も実行する。

スロットル開度センサ１０は、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出する。この検出したアクセルペダルの操作量信号は、コンピュータ８０に送られる。ステアリングセンサ２０は、ハンドルの操舵角の変更量を検出するものであり、その値から相対的な操舵角が検出される。

レーザレーダセンサ３０は、レーザ光を自車両前方の所定範囲に照射することにより、そのレーザ光を反射する前方車両等の物体との距離、相対速度、及び自車両に対する方位等を検出する。この検出結果から構成される物体情報は、電気信号に変換されたのちコンピュータ８０へ出力される。なお、このレーザレーダセンサ３０は、レーザ光を用いて物体を検出するものであるが、ミリ波やマイクロ波等の電波や超音波等を用いて車両周囲の物体を検出するものであってもよい。

ヨーレートセンサ４０は、車両の鉛直方向周りの角速度を検出する。車速センサ５０は、車輪の回転速度に対応した信号を検出するセンサである。

可視カメラ６２は、光学式のカメラであり、自車両の進行方向の画像を撮影することができる位置に設けられる。この可視カメラ６２は、コンピュータ８０からの指示に応じて、シャッタースピード、フレームレート、コンピュータ８０へ出力するデジタル信号の出力ゲイン等を調整することが可能な構成となっている。また、可視カメラ６２は、撮影画像の画素毎の明るさの程度を示す画素値のデジタル信号を撮影画像の水平・垂直同期信号とともにコンピュータ８０へ出力する。

赤外カメラ６４は、赤外投光ランプ６６によって赤外光の投光される運転者の顔画像を撮影するカメラであり、この撮影された運転者の顔画像から運転者の視線方向が検出される。

スロットル駆動器９０、ブレーキ駆動器１００、ステアリング駆動器１１０、及び自動変速機制御器１２０は、いずれもコンピュータ８０からの指示に応じて駆動するものである。スロットル駆動器９０は、スロットルバルブの開度を調節し、内燃機関の出力を制御する。ブレーキ駆動器１００はブレーキ圧力を調節し、ステアリング駆動器１１０はステアリングに回転トルクを発生させることで、ステアリングを駆動する。自動変速機制御器１２０は、車両の速度を制御する上で必要な、自動変速機のギヤ位置を選択するものである。

表示装置１３０は、例えば、液晶ディスプレイによって構成され、車室内のセンターコンソール付近に設置される。この表示装置１３０には、コンピュータ８０から出力される、運転者に対して注意を喚起する警告表示の画像データ等を入力し、各画像データに対応した画像を表示する。

入力装置１４０は、例えば、表示装置１３０と一体になったタッチスイッチもしくはメカニカルなスイッチ等が用いられ、文字入力等の各種入力に使用される。警報装置１５０は、運転者への注意を喚起するための警報音を発生する装置であり、コンピュータ８０からの指示に応じた警報を出力する。

例えば、車線維持走行制御においては、自車両が走行車線を逸脱するような場合に警報を出力したり、また、車間距離制御においては、自車両が前方車両に急接近し、車間距離制御の制御限界を超えるような場合に警報を出力したりする。

次に、コンピュータ８０の制御ブロック図を図２に示す。同図に示すように、コンピュータ８０の制御処理は、物体検出部８１、代表画素位置特定部８２、記憶部８３、移動ベクトル算出部８４、視線方向検出部８５、進行方向画素位置設定部８６、ベクトル方向判定部８７、衝突可能性判定部８８、及び警報発生部８９の各ブロックに分けられる。

物体検出部８１は、可視カメラ６２によって撮影される画像から、自車両の進行方向に存在する先行車両や障害物等の物体を検出する。先ず、物体検出部８１では、可視カメラ６２からの撮影画像の画素毎の画素値を取得し、テクスチャ解析等の画像解析手法を用いて物体を検出する。

代表画素位置特定部８２は、物体検出部８１によって検出された物体の位置を代表する代表画素位置を特定する。例えば、物体検出部８１によって検出された物体の輪郭を構成する画素位置から物体の重心位置となる画素位置を算出し、この算出した画素位置を代表画素位置として特定する。

記憶部８３は、代表画素位置特定部８２の特定する物体の代表画素位置を記憶するもので、物体毎に固有の番号を付与したうえで記憶する。これにより、同一物体の代表画素位置の履歴を記憶することができる。移動ベクトル算出部８４は、記憶部８３に記憶される代表画素位置と代表画素位置特定部８２の特定する代表画素位置とから、同一物体の移動方向を示す移動ベクトルを算出する。

視線方向検出部８５は、赤外カメラ６４によって撮影される顔画像から運転者の視点（目）の位置を検出するとともに、顔画像から複数の特徴点（例えば、目頭、目尻等）の位置を検出し、運転者の顔の向く方向を特定する。また、顔画像から運転者の瞳孔の位置を検出し、この顔の向く方向と瞳孔の位置とに基づいて、運転者のフロントガラス内における注視点を推定する。

そして、コンピュータ８０は、この推定したフロントガラス内における注視点と運転者の視点位置との関係から、このフロントガラス内における注視点に対応する可視カメラ６２の撮影する画像内の注視点の位置を座標変換により算出する。

進行方向画素位置設定部８６は、視線方向検出部８５によって最終的に算出される運転者の画像内における注視点の画素位置（進行方向画素位置）を設定するとともに、この画素位置を中心とする所定半径の円を画像上に設定する。

すなわち、運転中のユーザは、自車両の進路前方を注視しており、その視線方向は自車両の進行方向と略一致する。従って、自車両のユーザの視線方向から自車両の進行方向に基づく進行方向画素位置を設定することができる。なお、運転中のユーザは、進路前方から頻繁に視線を外すことが一般的であるため、例えば、ユーザの視線方向を所定時間検出して、注視している時間が最も長い視線方向に対応する画像上に位置を進行方向画素位置として設定するようにしてもよい。

ベクトル方向判定部８７は、移動ベクトル算出部８４の算出する物体の移動ベクトルが進行方向画素位置設定部８６の設定する円の内側へ向かう方向を示しているか否かを判定し、この判定結果を衝突可能性判定部８８へ送る。

衝突可能性判定部８８は、ベクトル方向判定部８７によって、物体の移動ベクトルが運転者の注視点を中心とする円の内側へ向かう方向を示していると判定される場合、物体と自車両とが衝突する可能性があると判定し、警報発生部８８に対して注意喚起のための警報の発生を指示する指示信号を送る。そして、警報発生部８８では、警報の発生を指示する指示信号を受けて、警報の発生を開始する。これにより、自車両と衝突する可能性のある物体の存在をユーザに知らせることができる。

すなわち、自車両に対して障害となる（あるいは、障害となる可能性を秘めた）物体は、自車両の進行方向を妨げる物体であり、そのような物体であるか否かは、自車両の進行方向とその物体の移動方向とから判断することができる。従って、物体の移動方向を示す移動ベクトルの方向と自車両の進行方向と略一致する視線方向に基づく進行方向画素位置とに基づいて自車両と物体との衝突可能性を判定することで、自車両に対して障害となる物体を正確に判断することができる。

次に、本実施形態の特徴部分に係わる、車両運転支援装置２００による警報発生処理について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。先ず、図３に示すステップ（以下、Ｓと記す）１０では、可視カメラ６２によって撮影された画像から自車両の進行方向に存在する物体を検出する。Ｓ２０では、Ｓ１０にて検出された物体の画像内における代表画素位置を特定する。Ｓ３０では、この代表画素位置の履歴から物体の移動方向を示す移動ベクトルを算出する。

Ｓ４０では、赤外カメラ６４によって撮影された運転者の顔画像から視線方向を示す注視点を検出して、この検出した注視点に対応する可視カメラ６２の撮影する画像内の進行方向画素位置を算出する。Ｓ５０では、Ｓ４０にて算出した進行方向画素位置を中心とする円を設定する。

Ｓ６０では、Ｓ３０にて算出した移動ベクトルがＳ５０にて設定した円の内側へ向かう方向を示しているか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合にはＳ７０へ処理を移行し、否定判定される場合にはＳ１０へ処理を移行して、上述した処理を繰り返し行う。Ｓ７０では、運転者に対して自車両の進行方向に存在する物体に関し、運転者の注意を喚起する警報を発生する。

これにより、本実施形態における車両運転支援装置２００は、例えば、図４に示すように、自車両の進行方向に先行車両と対向車両が存在し、これら車両の移動ベクトルのうち、先行車両の移動ベクトルＶＬが円ＣＬの内側へ向かう方向を示す場合、自車両と先行車両とが衝突する可能性があると判定することができる。

（変形例１）
本実施形態では、図４に示したように、移動ベクトルが円ＣＬの内側へ向かう方向を示すか否かによって衝突可能性を判定するものであるが、単に、移動ベクトルが進行方向画素位置へ向かう方向を示すか否かによって衝突可能性を判定するようにしてもよい。

（変形例２）
本実施形態では、図４に示したように、移動ベクトルが円ＣＬの内側へ向かう方向を示す場合に警報を発生するものであるが、移動ベクトルを構成する画素位置と進行方向画素位置との距離の長さに応じて、注意喚起の程度（例えば、警報を開始するタイミング等）を変更するようにしてもよい。

すなわち、進行方向画素位置からの距離が短いほど、自車両と衝突する時間的な切迫度は高くなる。従って、例えば、図５に示すように、半径の異なる円ＣＬを複数設定し、移動ベクトルの進行方向画素位置からの距離が短いほど注意喚起の程度を高めるようにする。これにより、時間的に切迫した物体の存在をユーザに知らせることができる。

（変形例３）
本実施形態では、視線方向検出部８５によって最終的に算出される運転者の画像内における注視点の画素位置（進行方向画素位置）を設定するものであるが、この進行方向画素位置として、自車両から所定距離前方に相当する画像上に設定するようにしてもよい。

例えば、運転中のユーザが注意喚起を受けてから自車両の進行方向の状況を十分に把握できる距離を実験的に求め、この距離に相当する画像上の位置を設定する。これにより、進行方向に基づく進行方向画素位置を設定することができる。

（変形例４）
上記変形例３において設定される進行方向画素位置について、例えば、自車両の速度や自車両の進行方向の道路半径に応じて変更するようにしてもよい。すなわち、例えば、自車両の速度が高ければ、上述した距離は長くする必要があり、一方、自車両の速度が低ければ、上述した距離は短くてよい。また、カーブ路を走行する場合には、自車両の進行方向はカーブ路の道路半径に応じた方向となる。

従って、自車両の速度を検出するとともに、自車両の進行方向の道路半径を検出し、これらの検出結果に応じて進行方向画素位置の画像における縦、及び横の少なくとも一方の方向の位置を変更することで、走行状況に応じた進行方向画素位置を設定することができる。

なお、自車両の進行方向の道路半径については、可視カメラ６２によって撮影される道路を含む画像から、その道路の道路半径を推定するようにしてもよいし、自車両のステアリング操舵角やヨーレート等を検出し、この検出結果から自車両の走行中の道路の道路半径を推定するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係わる、車両運転支援装置２００の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係わる、コンピュータ８０の制御ブロック図である。 本発明の実施形態に係わる、車両運転支援装置２００による警報発生処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係わる、自車両の進行方向に存在する先行車両の移動ベクトルＶＬが円ＣＬの内側へ向かう方向を示す場合の例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例２に係わる、半径の異なる複数の円ＣＬを設定する場合の例を示した図である。

符号の説明

８１・・・物体検出部、８２・・・代表画素位置特定部、８３・・・記憶部、８４・・・移動ベクトル算出部、８５・・・視線方向検出部、８６・・・進行方向画素位置設定部、８７・・・ベクトル方向判定部、８８・・・衝突可能性判定部、８９・・・警報発生部

Claims (7)

1. 自車両の進行方向の画像を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段の撮影する画像から物体を検出する物体検出手段と、
   前記物体検出手段の検出する物体の位置を代表する前記画像内における代表画素位置を特定する特定手段と、
   前記撮像手段の撮影する画像に前記自車両の進行方向に基づく進行方向画素位置を設定する設定手段と、
   前記特定手段の特定する代表画素位置を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段の記憶する同一物体の代表画素位置の履歴により、前記物体の移動方向を示す移動ベクトルを算出する算出手段と、
   前記移動ベクトルの方向と前記進行方向画素位置とに基づいて、前記自車両と前記物体との衝突可能性を判定する衝突可能性判定手段とを備えることを特徴とする衝突可能性判定装置。
2. 前記設定手段は、前記撮像手段の撮影する画像に前記進行方向画素位置を中心とする円を設定し、
   前記移動ベクトルが前記円の内側へ向かう方向を示しているか否かを判定するベクトル方向判定手段を備え、
   前記衝突可能性判定手段は、前記ベクトル方向判定手段によって前記移動ベクトルが前記円の内側へ向かう方向を示していると判定される場合に、前記自車両と前記物体とが衝突する可能性があると判定することを特徴とする請求項１記載の衝突可能性判定装置。
3. 前記自車両のユーザが進路前方を注視している際の視線方向を検出する視線方向検出手段を備え、
   前記設定手段は、前記進行方向画素位置として、前記視線方向検出手段の検出する視線方向に対応する前記画像上の位置を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の衝突可能性判定装置。
4. 前記設定手段は、前記進行方向画素位置として、前記自車両から所定距離前方に相当する前記画像上に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の衝突可能性判定装置。
5. 前記自車両の速度を含む車両状態、及び、前記自車両の進行方向の道路半径を含む道路状態を検出する状態検出手段を備え、
   前記設定手段は、前記状態検出手段の検出する車両状態、及び、道路状態の少なくとも一方に応じて、前記進行方向画素位置の前記画像における縦、及び横の少なくとも一方の方向の位置を変更する設定変更手段を備えることを特徴とする請求項４記載の衝突可能性判定装置。
6. 前記衝突判定手段によって、前記自車両と前記物体とが衝突する可能性があると判定する場合に前記自車両にユーザに対して注意喚起を行う注意喚起手段を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の衝突可能性判定装置。
7. 前記注意喚起手段は、前記移動ベクトルを構成する代表画素位置と前記進行方向画素位置との距離の長さに応じて注意喚起の程度を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項６記載の衝突可能性判定装置。

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