JP2005297648A - 物体検出装置、車両制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 視覚による認識度合いが推定できる物体検装置、車両制御装置を提供する。
【解決手段】 視認状況推定装置５０は、レーダ１０からの物体データの示す先行車両までの距離（Ｚｒ）、横位置（Ｘｒ）に対応するカメラ２０の撮影した画像の画像領域から先行車両が検出されている場合、先行車両に対する視覚による認識度合いは高いと推定し、一方、物体データの示す先行車両までの距離（Ｚｒ）、横位置（Ｘｒ）に対応するカメラ２０の撮影した画像の画像領域から先行車両が検出されていない場合、先行車両に対する視覚による認識度合いは低いと推定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体検出装置、車両制御システムに関するものである。

従来、道路状況に適合した制御特性を実現する車両用走行制御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に開示されている車両用走行制御装置によれば、例えば、運転者にとっての走行道路環境認識特性を推定し、この推定した走行道路環境認識特性に応じて、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）において設定すべき車間距離や走行速度を決定する。

また、車両制御装置の自動制御に対して、ドライバが違和感を感じず、車両制御装置に対する信頼度の向上を図ることを目的とした車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に開示されている車両制御装置によれば、例えば、車載機器の操作状況に応じて車両の制御を行う際の特性を変更する。
特開平１０−１６６８９９号公報 特開２００３−５４３３８号公報

上述した、従来の車両用走行制御装置や車両制御装置においては、障害物までの距離等の検出にレーザレーダを用いており、これにより、ドライバが視覚で認識できない物体（例えば、暗い道路における先行車両等）を検出することが可能となる。また、従来、レーザレーダに限らず、ミリ波等の電波を用いたミリ波レーダ等も障害物の検出に利用されており、ミリ波レーダを用いることで、例えば、濃霧や強い日射を受けるような場合であっても、ドライバが視覚で認識できない障害物を検出することが可能となる。

このような、ドライバの視覚よりも優れた特性を有する各種のレーダを用いて、従来のように自車両の走行を制御する際、視覚によって前方の状況を十分に認識できない場合であっても走行制御を行うことになる。例えば、霧やトンネルの入り口に向かって自車両を加速させることになるため、ドライバに対して不安を感じさせることが想定される。

本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、視覚による認識度合いが推定できる物体検装置、車両制御システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の物体検出装置は、所定範囲に存在する物体を検出する物体検出手段と、所定範囲の画像を撮影する撮像手段と、撮像手段の撮影した画像から物体を検出する画像物体検出手段と、物体検出手段の検出結果と画像物体検出手段の検出結果とを用いて、物体に対する視覚による認識度合いを推定する視認度合い推定手段とを備えることを特徴とする。

例えば、可視画像を撮影する可視カメラ等の撮像手段の撮影画像から物体を検出する場合、視覚による物体の認識が困難な状況（例えば、霧の中、明るい野外からトンネルへ進入する場合等）では、ドライバの視覚と同様に物体を検出することができない。一方、レーザ光やミリ波等を用いたレーダ等の物体検出手段は、視覚による物体の認識が困難な状況であっても、物体を検出することができる（外部の環境による制約を受けにくい）。

本発明の物体検出装置は、このような特性に着目したもので、物体検出手段の検出結果と画像物体検出手段の検出結果とを用いて、物体に対する視覚による認識度合いを推定する。これにより、物体検出手段の検出した物体に対する視覚による認識度合いが推定できるようになる。

請求項２に記載の物体検出装置によれば、物体検出手段は、物体までの距離、及び所定範囲の横方向における物体の横位置を検出するものであって、視認度合い推定手段は、物体検出手段の検出した物体の距離、及び横位置に対応する画像の画像領域から物体が検出できる場合に、物体に対する視覚による認識度合いは高いと推定し、物体検出手段の検出した物体の距離、及び横位置に対応する画像の画像領域から物体が検出できない場合に、物体に対する視覚による認識度合いは低いと推定することを特徴とする。

これにより、物体検出手段の検出した物体のうち、画像から検出できる物体は、視覚による認識度合いが高い（視覚で認識し易い）物体であると推定し、一方、画像から検出できない物体は、視覚による認識度合いが低い（視覚で認識し難い）物体であると推定することができる。

請求項３に記載の物体検出装置によれば、視認度合い推定手段によって、物体に対する視覚による認識度合いが低いと推定される場合に、物体の存在を報知する報知手段を備えることを特徴とする。これにより、視覚で認識し難い物体の存在を知らせることができる。

請求項４に記載の物体検出装置によれば、撮像手段は、所定範囲の可視画像を撮影することを特徴とする。これにより、例えば、ドライバが視覚によって認識する状況と同じ状況の画像を撮影することができる。

請求項５に記載の車両制御システムは、車両に搭載され、請求項１〜４の何れか１項に記載の物体検出装置と、車両の駆動系、又は／及び制動系の制御機器を制御する車両制御装置とを備え、車両制御装置は、視認度合い推定手段によって、物体に対する視覚による認識度合いが高いと推定された物体を制御機器を制御する際の制御目標物とすることを特徴とする。

これにより、車両を運転するドライバが視覚によって認識できると想定された制御目標物に対して車両の制御が行われるため、ドライバに対して不安を感じさせないようにすることができる。

請求項６に記載の車両制御システムによれば、車両制御装置は、物体との距離を一定に保つように制御する物体距離制御処理を実行する物体距離制御手段を備え、物体距離制御手段は、視認度合い推定手段によって、物体に対する視覚による認識度合いが高いと推定された場合、通常の物体距離制御処理を実行し、視認度合い推定手段によって、物体に対する視覚による認識度合いが低いと推定された場合、車両の加速を抑制する、又は／及び物体との距離を通常の距離よりも長い距離となるように、駆動系、又は／及び制動系の制御機器を制御することを特徴とする。

これにより、物体との距離を一定に保つように制御する物体距離制御処理において、視覚による認識度合いが低い（視覚で認識し難い）物体に対してドライバが不安に感じないようにすることができる。

以下、本発明の物体検出装置、車両制御システムの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、自動車等の車両に搭載され、自車両と先行車両との車間距離を一定に保持するように、自車両の駆動系や制動系の制御機器の駆動を制御する車両制御システムの一機能として、本発明の物体検出装置を採用した場合の一例について説明する。

図１に、本実施形態の車両制御システムの全体構成のブロック図を示す。同図に示すように、本実施形態の車両制御システム１００は、レーダ１０、アンテナ１０ａ、カメラ２０、センサフュージョン装置３０、車間制御装置４０、及び視認状況推定装置５０によって構成される。

レーダ１０は、自車両の前部付近に搭載されるもので、例えば、ミリ波等の電波を用いたミリ波レーダ等が採用される。なお、レーザ光を用いたレーザレーダを採用してもよい。レーダ１０は、アンテナ１０ａから自車両の前方に向けて送信波を照射し、その反射波をアンテナ１０ａにて検出し、この検出した反射波に基づいて、自車両前方の先行車両を検出する。このレーダ１０は、自車両前方の水平（左右）方向に所定角度の検出可能範囲内の物体を検出する。

そして、レーダ１０は、この検出した先行車両までの距離（Ｚｒ）、自車両と先行車両との相対速度（Ｖｚｒ）、及び、横位置（横ずれ位置：Ｘｒ）からなる物体データを生成し、センサフュージョン装置３０、車間制御装置４０、及び視認状況推定装置５０へ所定時間毎（例えば、１００ミリ秒毎）に送信する。なお、距離（Ｚｒ）、及び横位置（Ｘｒ）は、レーダ１０の検出可能範囲の中心位置と一致する自車両の前部の中心位置を原点ＯとするＸ−Ｚ座標系におけるＸ軸、及びＺ軸からの長さを示すものである。

カメラ２０は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）等のイメージセンサを内蔵した可視カメラ等であり、自車両の前方を撮影することができる位置に搭載される。このように、可視カメラを採用することにより、ドライバが視覚によって認識する状況と同じ状況の画像を撮影することができる。このカメラ２０は、前述のＸ−Ｚ座標系におけるレーダ１０の検出可能範囲を含む所定角度の撮影範囲の画像を撮影する。

このカメラ２０は、図示しない内蔵された制御部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、及び、センサフュージョン装置３０へ出力するデジタル信号のゲイン等を調整することが可能に構成されている。カメラ２０は、撮影した画像の画素毎の明るさの程度（画素値）を示す画像データのデジタル信号を画像の水平・垂直同期信号とともにセンサフュージョン装置３０へ出力する。

センサフュージョン装置３０は、先ず、カメラ２０からの画像データに基づいて、カメラ２０の撮影した画像に写し出される先行車両を検出する。この物体の検出方法については、例えば、予め用意された標準画像を用いて、撮影された画像の中から先行車両の形状を抽出することで、先行車両を検出するテンプレートマッチング手法等、周知の方法を採用すればよい。

センサフュージョン装置３０は、検出した先行車両の画像から、先行車両までの距離（Ｚｃ）、横位置（横ずれ位置：Ｘｃ）、及び先行車両の中心位置（Ｗｃ）からなる画像物体データを生成する。この距離（Ｚｒ）、及び横位置（Ｘｒ）は、前述のＸ−Ｚ座標系におけるＸ軸、及びＺ軸からの長さを示すものである。

そして、センサフュージョン装置３０は、レーダ１０からの物体データと先行車両の画像の生成した画像物体データの互いのデータを補完して、その補完した補完物体データを車間制御装置４０へ送る。このように、異なるセンサによって検出されたデータを補完し合うことで、精度の高い先行車両の検出が実現できる。

視認状況推定装置５０は、レーダ１０からの物体データ、センサフュージョン装置３０からの画像物体データを用いて、物体データの示す先行車両までの距離（Ｚｒ）、横位置（Ｘｒ）に対応するカメラ２０の撮影した画像の画像領域から先行車両が検出されているか否かによって、ドライバの視覚による認識度合いを推定する。

例えば、物体データの示す先行車両までの距離（Ｚｒ）、横位置（Ｘｒ）に対応するカメラ２０の撮影した画像の画像領域から先行車両が検出されている場合、先行車両に対する視覚による認識度合いは高いと推定し、一方、物体データの示す先行車両までの距離（Ｚｒ）、横位置（Ｘｒ）に対応するカメラ２０の撮影した画像の画像領域から先行車両が検出されていない場合、先行車両に対する視覚による認識度合いは低いと推定する。

これにより、レーダ１０の検出した先行車両のうち、画像から検出できる先行車両は、視覚による認識度合いが高い（視覚で認識し易い）物体であると推定し、一方、画像から検出できない物体は、視覚による認識度合いが低い（視覚で認識し難い）物体であると推定することができる。

車間制御装置４０は、レーダ１０からの物体データ、センサフュージョン装置３０からの画像物体データ、及び視認状況推定装置５０からの視覚による認識度合いの推定結果を取得し、これら各種情報に基づいて、先行車両との車間距離を一定に保持するように自車両の駆動系、及び制動系の制御機器（例えば、スロットル弁の開閉を制御するスロットルアクチュエータや、ブレーキ圧力を制御するブレーキアクチュエータ等）の駆動を制御する車間距離制御処理を実行する。

なお、車間制御装置４０は、視覚による認識度合いが高いと推定された先行車両のみ、制御機器を制御する際の制御目標物とする。すなわち、例えば、カメラ２０の撮影画像から先行車両を検出する場合、ドライバの視覚による先行車両の認識が困難な状況（例えば、霧の中、明るい野外からトンネルへ進入する場合等）では、ドライバの視覚と同様に先行車両を検出することができない。一方、ミリ波等を用いたレーダ１０は、視覚による先行車両の認識が困難な状況であっても、先行車両を検出することができる（外部の環境による制約を受けにくい）。

本実施形態の車両制御システム１００は、このような特性に着目したもので、レーダ１０の検出結果とカメラ２０の検出結果とを用いて先行車両に対する視覚による認識度合いを推定する。そして、視覚による認識度合いが高いと推定された先行車両のみ、制御機器を制御する際の制御目標物とすることで、ドライバが視覚によって認識できると想定された制御目標物に対して車間距離制御処理が行われるため、ドライバに対して不安を感じさせないようにすることができる。

次に、本実施形態の車両制御システム１００の特徴部分に係わる、視認状況推定装置５０における視認度推定処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。先ず、ステップ（以下、Ｓと記す）１０では、カメラ２０からの画像データを取り込む。Ｓ２０では、レーダ１０が送信波に対する反射波を取り込む。Ｓ３０では、レーダ１０において、先行車両等の物体検出が行われ、その検出結果から物体データが生成される。Ｓ４０では、センサフュージョン装置３０において、先行車両等の物体検出が行われ、その検出結果から画像物体データが生成される。

Ｓ５０では、物体データの示す先行車両までの距離（Ｚｒ）、横位置（Ｘｒ）に対応するカメラ２０の撮影した画像の画像領域を特定し、その特定した画像領域から画像物体データが生成されているか否かを特定した画像領域と画像物体データとを比較して判断する。

Ｓ６０では、Ｓ５０にて特定した画像領域から画像物体データが生成されている場合に、その物体データの示す先行車両に対する視覚による認識度合いは高いと推定し、一方、Ｓ５０にて特定した画像領域から画像物体データが生成されていない場合、その物体データの示す先行車両に対する視覚による認識度合いは低いと推定する。そして、この推定結果を車間制御装置４０へ送る。

このように、本実施形態の車両制御システム１００の視認状況推定装置５０は、レーダ１０の検出結果とカメラ２０の検出結果とを用いて先行車両に対する視覚による認識度合いを推定する。これにより、レーダ１０の検出した物体に対する視覚による認識度合いが推定できるようになる。

（変形例１）
本実施形態の車間制御装置４０は、視認状況推定装置５０によって視覚による認識度合いが高いと推定された先行車両のみ、制御機器を制御する際の制御目標物とするものであるが、例えば、視覚による認識度合いが高いと推定された場合に通常の車間距離制御処理を実行し、物体に対する視覚による認識度合いが低いと推定された場合には、自車両の加速を抑制する、又は／及び先行車両との距離を通常の距離よりも長い距離となるように、駆動系、又は／及び制動系の制御機器を制御するようにしてもよい。これにより、車間距離制御処理において、視覚による認識度合いが低い（視覚で認識し難い）先行車両に対してドライバが不安に感じないようにすることができる。

（変形例２）
また、視認状況推定装置５０によって視覚による認識度合いが低いと推定された場合、図示しない表示装置やスピーカ等から、その先行車両の存在を報知するようにしてもよい。これにより、視覚で認識し難い先行車両の存在をドライバに知らせることができる。

本発明の実施形態に係わる、車両制御システム１００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、視認状況推定装置５０による視認度推定処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ レーダ
１０ａ アンテナ
２０ カメラ
３０ センサフュージョン装置
４０ 車間制御装置
５０ 視認状況推定装置
１００ 車両制御システム

Claims (6)

1. 所定範囲に存在する物体を検出する物体検出手段と、
   前記所定範囲の画像を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段の撮影した画像から前記物体を検出する画像物体検出手段と、
   前記物体検出手段の検出結果と前記画像物体検出手段の検出結果とを用いて、前記物体に対する視覚による認識度合いを推定する視認度合い推定手段とを備えることを特徴とする物体検出装置。
2. 前記物体検出手段は、前記物体までの距離、及び前記所定範囲の横方向における前記物体の横位置を検出するものであって、
   前記視認度合い推定手段は、
   前記物体検出手段の検出した物体の距離、及び横位置に対応する前記画像の画像領域から前記物体が検出できる場合に、前記物体に対する視覚による認識度合いは高いと推定し、
   前記物体検出手段の検出した物体の距離、及び横位置に対応する前記画像の画像領域から前記物体が検出できない場合に、前記物体に対する視覚による認識度合いは低いと推定することを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
3. 前記視認度合い推定手段によって、前記物体に対する視覚による認識度合いが低いと推定される場合に、前記物体の存在を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の物体検出装置。
4. 前記撮像手段は、前記所定範囲の可視画像を撮影することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の物体検出装置。
5. 車両に搭載され、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の物体検出装置と、
   前記車両の駆動系、又は／及び制動系の制御機器を制御する車両制御装置とを備え、
   前記車両制御装置は、前記視認度合い推定手段によって、前記物体に対する視覚による認識度合いが高いと推定された物体を前記制御機器を制御する際の制御目標物とすることを特徴とする車両制御システム。
6. 前記車両制御装置は、前記物体との距離を一定に保つように制御する物体距離制御処理を実行する物体距離制御手段を備え、
   前記物体距離制御手段は、
   前記視認度合い推定手段によって、前記物体に対する視覚による認識度合いが高いと推定された場合、通常の物体距離制御処理を実行し、
   前記視認度合い推定手段によって、前記物体に対する視覚による認識度合いが低いと推定された場合、前記車両の加速を抑制する、又は／及び前記物体との距離を通常の距離よりも長い距離となるように、前記駆動系、又は／及び制動系の制御機器を制御することを特徴とする請求項５記載の車両制御システム。

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