JP2006284293A - 車両の物標検出装置及び物標検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの誤検出等が少なく検出の信頼性が高い実用的な構成で、レーダ探査によって歩行者等の低反射物体を確実に検出して追跡し続け得るようにする。
【解決手段】車両１に搭載したレーダ２により自車前方を探査し、物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出し捕捉し、捕捉対象物標が歩行者等の反射強度の低い低反射物体のときに、閾値変更手段によって前記閾値を引き下げ、低反射物体を見失わないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されたレーザレーダ、ミリ波レーダ等のレーダにより前方の歩行者等の捕捉対象物標を検出する車両の物標検出装置及び物標検出方法に関し、詳しくは、とくに歩行者等の低反射物体の検出に関する。

従来、被害軽減自動ブレーキ制御、ブレーキアシスト制御等を行なう車両にあっては、レーザレーダ、ミリ波レーダ等の走査式のレーダ（測距レーダ）を搭載し、その探査によって自車前方の車両や歩行者のような障害物を捕捉対象物標として検出し捕捉し、時々刻々変化する捕捉対象物標までの距離を計測している。

さらに、前記捕捉対象物標を認識する場合は、前記のレーダとともにＣＣＤ単眼カメラ、ステレオカメラ等の画像センサを自車に搭載し、レーダと画像センサとのセンサフュージョンにより、レーダが検出した捕捉対象物標につき、画像センサの撮影画像の輪郭線抽出やエッジヒストグラム検出等の画像処理に基いて認識することが行なわれている。

そして、レーザの物標検出の閾値（受信した反射強度に対する閾値）は、路側物や外乱等のノイズを捕捉対象物標として誤検出しないようにするため、一般に、比較的高いレベルに固定されるが、自車速等の自車の走行状態によるレーダ感度の変化を考慮し、自車速等に応じて前記閾値を変えることも提案され、その際、前記閾値は捕捉検出対象の静止物、人、自動車の別によって異なる値にすることも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−２３９７９２号公報（要約、段落［０００２］、［００１９］−［００２３］、［００２５］、図１、図１０）

前記従来のように、レーダの物標検出の閾値を高レベルの一定値に固定すると、レーダが受信する反射強度（受光又は受信強度）が高い車両等の金属製の物体等は、ノイズ等の影響を受けることなく良好に検出することができるが、歩行者等の反射強度が低い低反射物体は、レーダの受信反射強度が前記閾値の付近で変動し、仮に低反射物体が出現した時点では検出できたとしても、つぎの時点では検出できなくなり、安定した検出が困難で見失うおそれがある。

さらに、例えば図４の（ａ）の画像センサの撮影画像Ｐ１に示すように自車前方に前記低反射物体としての歩行者αのみが存在し、レーダが捕捉対象物標として歩行者αを検出し捕捉しているときに、図５の（ａ）の画像センサの撮影画像Ｐ２に示すようにレーダの探査範囲に反射強度の高いトラック等の高反射物体βが割り込んできて出現し、レーダが歩行者α及びその近辺の高反射物体βの捕捉状態になると、よく知られているように、低反射物体αの反射強度は、高反射物体βの反射強度に吸収されて低下し、例えば、歩行者αのみが存在しているときの図４の（ｂ）に示す強度Ｉα１から図５の（ｂ）に示す強度Ｉα２に下がる。なお、図４、図５の（ｂ）の横軸は画像の横位置、縦軸は反射強度、図５の（ｂ）のＩβは高反射物体βの反射強度である。

そのため、このような高反射物体βの割り込みが発生すると、検出捕捉中の歩行者α等の低反射物体の反射強度がレーダの物標検出の閾値より小さくなり、低反射物体を見失い易くなる。

そして、前記特許文献１に記載のように自車速等に応じてレーダの物標検出の閾値を変えたとしても、歩行者α等の低反射物体が出現したときに、その低反射物体を見失わずに確実に検出し捕捉して追跡し続けることは困難である。

なお、レーダの物標検出の閾値を、前記の高反射物体βの割り込みが発生したときの反射強度の低下も考慮して極めて低い値に固定等すると、前記のノイズの誤検出等が頻出し、検出の信頼性が極めて低くなり、実用的でない。

本発明は、ノイズの誤検出等が少なく検出の信頼性が高い実用的な構成で、レーダ探査によって歩行者等の低反射物体を確実に検出して追跡し続け得るようにすることを目的とし、さらには、高反射物体の割り込みが発生したときに、歩行者等の低反射物体を安定に検出して見失うことがなく、確実に追跡し続け得るようにすることも目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の車両の物標検出装置は、自車前方を探査し、物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出し捕捉するレーダと、前記捕捉対象物標が歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体のときに前記閾値を引き下げる閾値変更手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

また、本発明の車両の物標検出装置は、自車前方を探査し、物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出し捕捉するレーダと、前記捕捉対象物標として歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体の捕捉中に前記レーダの探査範囲に前記反射強度の大きな高反射物体が出現し、前記レーダが前記低反射物体及び前記高反射物体の捕捉状態になったときに、前記レーダの前記低反射物体の検出範囲の前記閾値を引き下げる閾値変更手段とを備えたことを特徴としている（請求項２）。

さらに、本発明の車両の物標検出装置は、請求項１、２の構成において、さらに、自車前方を撮影する画像センサと、レーダと前記画像センサとのセンサフュージョンにより、前記レーダが検出した捕捉対象物標を前記画像センサの撮影画像の画像処理に基いて認識する認識処理手段とを備え、前記認識処理手段の認識結果に基づいて前記レーダによる低反射物体の捕捉を継続するようにしたことを特徴としている（請求項３）。

つぎに、本発明の車両の物標検出方法は、レーダにより自車前方を探査し、前記レーダの探査結果から物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出して捕捉し、前記捕捉対象物標が歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体のときに、前記閾値を引き下げることを特徴としている（請求項４）。

また、本発明の車両の物標検出方法は、レーダにより自車前方を探査し、前記レーダの探査結果から物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出して捕捉し、前記捕捉対象物標として歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体の検出捕捉中に前記レーダの探査範囲に前記反射強度の大きな高反射物体が出現して前記レーダが前記低反射物体及び前記高反射物体の捕捉状態になったときに、前記レーダの前記低反射物体の検出範囲の前記閾値を引き下げることを特徴としている（請求項５）。

まず、請求項１、４の構成によれば、レーダの捕捉対象物標として歩行者等の低反射物体が出現すると、前記物標検出の閾値が引き下げられる。

したがって、引き下げられる前の閾値を、ノイズ等の誤検出が極力生じない比較的高い反射強度に設定し、引き下げ後の閾値を、低反射物体を確実に検出することができ見失うことがない低い反射強度に設定することにより、通常は自車前方の先行車等の高反射物体をノイズ等の影響なく良好に検出して捕捉することができ、ノイズの誤検出等が少なく検出の信頼性が高い実用的な構成で、レーダ探査によって歩行者等の低反射物体を安定に検出し、確実に捕捉して追跡し続け得るようにすることができる。

また、請求項２、５の構成によれば、捕捉対象物標として歩行者等の反射強度の低い低反射物体を検出し捕捉しているときに、レーダの探査範囲に反射強度の大きな高反射物体が出現してレーダが低反射物体及び高反射物体の捕捉状態になると、レーダの低反射物体の検出範囲だけ閾値が引き下げられる。

したがって、レーダの低反射物体検出範囲の引き下げ後の閾値を、低反射物体を確実に検出することができる低い反射強度に設定することにより、低反射物体の近辺に高反射物体の割り込みが発生したときに、高反射物体はもとの比較的高い閾値に基いてノイズの誤検出等なく安定に検出しつつ、低反射物体は引き下げ後の閾値に基いて見失うことなく確実に検出することができ、低反射物体を見失うことなく確実に捕捉して追跡し続け得るようにすることができる。

さらに、請求項３の構成によれば、レーダと画像センサとのセンサフュージョンにより、レーダが検出した捕捉対象物標を画像処理によって正確に認識することができ、この認識に基き、とくに捕捉対象物標である低反射物体をレーダによって確実に検出し捕捉することができ、低反射物体を見失うことなく一層確実に捕捉して追跡し続け得るようにすることができる。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その実施形態について、図１〜図５にしたがって詳述する。

＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は車両１の物標検出装置のブロック図、図２は動作説明用のフローチャートである。

そして、図１の車両１は、レーザレーダ、ミリ波レーダ等の走査式のレーダ（測距レーダ）２及びＣＣＤ単眼カメラ、ステレオカメラ等の画像センサ３を搭載し、レーダ２によりレーザパルス、ミリ波パルスを出力しながら自車前方を横方向に走査してくり返し探査し、画像センサ３により自車前方を連続的に撮影する。

このとき、レーダ２は自車前方の物体の反射を受信し、物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出し捕捉する。

そして、レーダ２は捕捉対象物標までの時々刻々の測距データ等を探査結果として認識処理部４に出力する。

この認識処理部４はマイクロコンピュータ等のＥＣＵからなり、あらかじめ設定されたレーダ閾値制御プログラムを実行して閾値変更手段を形成する。

この実施形態の閾値変更手段は、捕捉対象物標が歩行者等の反射強度の低い低反射物体が探査範囲に出現して捕捉対象物標が低反射物体になるときに、閾値を、標準的な閾値Ｉａから閾値Ｉｂに引き下げる。

閾値Ｉａはノイズ等の誤検出を極力防止するように設定された比較的高い反射強度の値であり、閾値Ｉｂは前記の低反射物体を見失うことなく確実に検出して捕捉し続けることができるように設定された低い反射強度の値であり、いずれも実験等によって設定される。

また、捕捉対象物標をレーダ２、画像センサ３のセンサフュージョンで認識して追跡し続けるため、画像センサ３の時々刻々の撮影画像も認識処理部４に取り込まれる。

そして、認識処理部４の画像処理手段により、例えば、レーダ２の各受光（受信）点の周知のクラスタリング処理等で得られた捕捉対象物標の領域を注視領域として、撮影画像の注視領域の部分につき、エッジ二値画像に加工して水平、垂直のエッジヒストグラムを求める。

さらに、認識処理部４の認識処理手段により、両ヒストグラムのピーク間隔等の画像特徴量から、レーダ２の捕捉対象物標を、例えば、車両、歩行者等に分別して認識し、その時間変化（移動）等から、レーダ２の探査範囲での位置を予測する。

なお、前記の画像特徴量には時間的に連続的なもの（なめらかなもの）であれば、なにを用いてもよく、前記のピーク間隔に限られるものではない。

そして、前記の位置の予測に基づき、レーダ２の探査結果からノイズ等を排除し捕捉対象物標を追跡し続ける。

したがって、この実施形態の物標検出装置は図２に示すように動作し、車両１の始動後、ステップＡ１によりレーダ２の物標検出の閾値を標準の閾値Ｉａに初期設定し、この設定に基づき、ステップＡ２により極力ノイズ等の影響を受けないようにして自車前方をレーダ探査し、閾値Ｉａ以上の反射強度の物体を検出する。

そして、ステップＡ３に移行し、前記の閾値変更手段により、検出した物体、すなわち捕捉対象物標が、歩行者等の低反射物体か否かを判別する。

この判別は、検出した物体の反射強度が歩行者判別の基準値以下か否かにより、反射強度の大小から行ってもよいが、この実施形態の場合、判別精度等の面から、前記のセンサフュージョンの認識結果に基づいて行う。このセンサフュージョンの認識結果に基づく判別は、例えば、低反射物体であっても泥等で汚れた車両と歩行者とを区別し、とくに反射強度が低い歩行者についてのみ物標検出の閾値を引き下げる場合等に有効である。

そして、捕捉対象物標が先行車両等の高反射物体であれば、ステップＡ３からステップＡ２に戻り、ステップＡ２、Ａ３のループにより、閾値Ｉａのレーダ探査を継続し、高反射物体の捕捉対象物標をノイズ等の影響を極力受けないようにして精度よく安定に検出して捕捉し、追跡し続ける。

一方、例えば前方に歩行者が出現し、捕捉対象物標が歩行者等の低反射物体になると、ステップＡ３からステップＡ４に移行し、閾値変更手段によってレーダ２の物標検出の閾値を、閾値Ｉｂに引き下げる。

そして、ステップＡ５、Ａ６のループにより、閾値Ｉｂのレーダ探査をくり返し、捕捉対象物標である低反射物体の歩行者を確実に検出して捕捉し、追跡し続ける。

したがって、この実施形態の場合、自車の走行状態にかかわらず、通常は閾値Ｉａに設定して自車前方の先行車等の高反射物体をノイズ等の影響なく良好に検出して捕捉することができ、歩行者等の低反射物体が出現したときは、閾値Ｉｂに引き下げて見失わないように安定に検出することができ、ノイズの誤検出等が少なく検出の信頼性が高い実用的な構成で、レーダ探査によって歩行者等の低反射物体を安定に検出し、確実に捕捉して追跡し続けることができる。

また、レーダ２と画像センサ３とのセンサフュージョンにより、レーダ２が検出した捕捉対象物標を画像処理によって正確に認識し、この認識に基き、捕捉対象物標である低反射物体等をレーダ２によって確実に検出し捕捉することができ、とくに低反射物体を見失うことなく一層確実に捕捉して追跡し続けることができる。

そして、とくに低反射物体を見失うことなく確実に捕捉して追跡し続けることができるため、認識処理部４の歩行者等の認識結果が向上し、この結果を用いた車両１の自動ブレーキ制御等も向上し、交通安全に寄与することができる。

＜第２の実施形態＞
つぎに、第２の実施形態について、図３〜図５を参照して説明する。

図３は動作説明用のフローチャート、図４、図５は高反射物体の割り込み前、後の閾値変化の説明図である。

そして、この実施形態の物標検出装置の構成は前記第１の実施形態の図１と同様であり、異なる点は、認識処理部４の閾値変更手段により、歩行者等の低反射物体の捕捉中にレーダ２の探査範囲にトラック等の高反射物体が出現し、レーダ２が低反射物体及び高反射物体の捕捉状態になったときに、レーダ２の低反射物体の検出範囲の前記閾値を引き下げるようにした点である。

すなわち、図４の（ａ）の画像センサ３の撮影画像Ｐ１に示すように自車前方に反射物が設定された物標検出の閾値Ｉｃに基づき、捕捉対象物標として歩行者αを検出し捕捉しているときに、図５の（ａ）の画像センサ３の撮影画像Ｐ２に示すようにレーダ２の探査範囲に反射強度の高いトラック等の高反射物体βが割り込んできて出現し、レーダ２が歩行者α及びその近辺の高反射物体βの捕捉状態になると、前記したように、低反射物体αの反射強度は、高反射物体βの反射強度に吸収されて低下し、図４の（ｂ）に示す反射強度Ｉα１（＞Ｉｃ）から図５の（ｂ）に示す反射強度Ｉα２（Ｉα２）に下がる。なお、閾値Ｉｃは、前記の閾値Ｉａ又は閾値Ｉｂに対応する。

そこで、この実施形態の閾値変更手段は、例えば前記のセンサフュージョンの認識結果に基づいて高反射物体βの割り込みを検出すると、その認識結果に基づいてレーダ２の歩行者αの予想される検出範囲の物標検出の閾値を、閾値Ｉｃからさらに低い図５の（ｂ）の閾値Ｉｄ（＜Ｉα２）に引き下げる。

そのため、歩行者αの近辺に高反射物体βの割り込みが発生しても、検出捕捉中の歩行者αを閾値Ｉｄに基づくレーダ探査によって確実に検出して捕捉し続け、歩行者αの追跡を継続することができる。

この場合、レーダ２の歩行者αの検出範囲外の物標検出の閾値が閾値Ｉｃに保持されるため、高反射物体βについては、ノイズの影響を受けないようにして検出し、捕捉することができる。

そして、この実施形態の物標検出装置は図３に示すように動作し、車両１の始動後、ステップＢ１によりレーダ２の物標検出の閾値を標準の閾値Ｉｃに初期設定し、この設定に基づき、ステップＢ２により自車前方をレーダ探査し、閾値Ｉｃ以上の反射強度の物体を検出し、捕捉対象物標として捕捉する。

そして、ステップＢ３に移行し、前記の閾値変更手段により、歩行者α等の低反射物体の捕捉中か否かを判別し、低反射物体を捕捉していなければ、ステップＢ３からステップＢ２に戻り、ステップＢ２、Ｂ３のループにより、閾値Ｉｃのレーダ探査を継続する。

一方、ステップＢ３において、例えば図４の（ａ）のように低反射物体である歩行者αの捕捉中であれば、ステップＢ３からステップＢ４に移行し、閾値変更手段によってトラック等の高反射物体βの割り込みの有無を検出する。

そして、高反射物体βの割り込みが発生しない間は、ステップＢ４からステップＢ２に戻り、ステップＢ２〜Ｂ４のループにより閾値Ｉｃのレーダ探査を継続し、高反射物体βの割り込みが発生すると、ステップＢ４からステップＢ５に移行し、レーダ２の探査範囲の捕捉中の歩行者αの検出範囲の閾値を、閾値Ｉｃから閾値Ｉｄに引き下げ、ステップＢ６、Ｂ７のループにより、高反射物体βによる歩行者αの反射強度の低下にかかわらず、、閾値Ｉｄに基いて歩行者αを確実に検出して捕捉し続け、歩行者αを追跡を継続する。

したがって、この実施形態の場合、自車の走行状態にかかわらず、捕捉対象物標として低反射物体である例えば歩行者αを検出し捕捉しているときに、レーダ２の探査範囲に反射強度の大きな高反射物体βが出現してレーダ２が歩行者α及び高反射物体βの捕捉状態になると、レーダ２の検出範囲だけレーダ探査の閾値が、高反射物体βによる歩行者αの反射強度の低下にかかわらず低反射物体を確実に検出することができる閾値Ｉｄに引き下げられ、高反射物体βはもとの比較的高い閾値Ｉｃに基いてノイズの誤検出等なく安定に検出しつつ、低反射物体である歩行者αは引き下げ後の閾値Ｉｄに基いて見失うことなく確実に検出することができ、歩行者αを見失うことなく確実に捕捉して追跡し続け得るようにすることができる。

なお、この実施形態の場合も、レーダ２と画像センサ３とのセンサフュージョンにより、レーダ２が検出した歩行者α、高反射物体β等の捕捉対象物標を画像処理によって正確に認識して捕捉することができるため、とくにトラック等の高反射物体βが捕捉中の歩行者αの近辺に出現しても、歩行者αを見失うことなく一層確実に捕捉して追跡し続けることができるのは勿論である。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、第１の実施形態においても、歩行者αの検出範囲だけ閾値Ｉａから閾値Ｉｂに引き下げるようにしてもよく、また、第１、第２の実施形態を組み合わせ、閾値Ｉｂ＝閾値Ｉｃに設定し、閾値Ｉｂのレーダ探査で歩行者αを捕捉している間に高反射物体βが出現すると、歩行者αの範囲のみ閾値Ｉｂから閾値Ｉｄに引き下げるようにしてもよい。

さらに、図１の認識処理部４の構成等はどのようであってもよいのは勿論である。

ところで、車両１の装備部品数を少なくするため、レーダ２、画像センサ３を他の制御のセンサ等に兼用する場合にも適用することができる。

この発明の第１の実施形態のブロック図である。 図１の動作説明用のフローチャートである。 この発明の第２の実施形態の動作説明用のフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）は高反射物体の割り込み前の自車前方の状態、閾値の説明図である。 （ａ）、（ｂ）は高反射物体の割り込み後の自車前方の状態、閾値の説明図である。

符号の説明

１ 車両
２ レーダ
３ 画像センサ
４ 認識処理部
α 歩行者
β 高反射物体

Claims (5)

1. 自車前方を探査し、物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出し捕捉するレーダと、
   前記捕捉対象物標が歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体のときに前記閾値を引き下げる閾値変更手段とを備えたことを特徴とする車両の物標検出装置。
2. 自車前方を探査し、物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出し捕捉するレーダと、
   前記捕捉対象物標として歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体の捕捉中に前記レーダの探査範囲に前記反射強度の大きな高反射物体が出現し、前記レーダが前記低反射物体及び前記高反射物体の捕捉状態になったときに、前記レーダの前記低反射物体の検出範囲の前記閾値を引き下げる閾値変更手段とを備えたことを特徴とする車両の物標検出装置。
3. 請求項１または２に記載の車両の物標検出装置において、
   自車前方を撮影する画像センサと、
   レーダと前記画像センサとのセンサフュージョンにより、前記レーダが検出した捕捉対象物標を前記画像センサの撮影画像の画像処理に基いて認識する認識処理手段とを備え、
   前記認識処理手段の認識結果に基づいて前記レーダによる低反射物体の捕捉を継続するようにしたことを特徴とする車両の物標検出装置。
4. レーダにより自車前方を探査し、
   前記レーダの探査結果から物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出して捕捉し、
   前記捕捉対象物標が歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体のときに、前記閾値を引き下げることを特徴とする車両の物標検出方法。
5. レーダにより自車前方を探査し、
   前記レーダの探査結果から物標検出の設定された閾値以上の反射強度の物体を捕捉対象物標として検出して捕捉し、
   前記捕捉対象物標として歩行者等の前記反射強度の低い低反射物体の捕捉中に前記レーダの探査範囲に前記反射強度の大きな高反射物体が出現して前記レーダが前記低反射物体及び前記高反射物体の捕捉状態になったときに、前記レーダの前記低反射物体の検出範囲の前記閾値を引き下げることを特徴とする車両の物標検出方法。

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