JP2007034477A - 車両用走行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
運転者の認知・判断・操作を補助する車両用走行支援装置において、カメラ等の画像センサで撮像した画像データの処理に要する時間を短くすると共に、障害物の認知の精度を向上させることが可能な車両用走行支援装置を提供することを課題とする。
【解決手段】
自車両の位置情報と車車間通信により得られた周囲車両Ａ１の位置情報とから周囲車両Ａ１の相対位置を算出し、該相対位置に基づいて画像センサ１１による撮像画像Ｓの処理領域を限定し、予め記憶されたテンプレートＴ０を周囲車両Ａ１の位置情報に基づきスケール変換して得られるテンプレートＴ１を撮像画像Ｓ中の周囲車両Ａ１の画像とを比較して周囲車両Ａ１の位置を正確に検出し、自車両と周囲車両Ａ１との接触部位及び接触角度の推定を行い、これに基づいて乗員保護装置１５〜１８を作動させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両用走行支援装置、より詳しくは、自車両の周囲の障害物を検出する車両用走行支援装置に関し、運転者の認知・判断・操作を補助してトラブルの低減を図る技術分野に属する。

従来、自車両と該自車両の周囲の車両との間で情報の送受信を行う車車間通信を利用すると共に、自車両の周囲に存在する車両等の障害物を検出するためにＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等の画像センサを用いることで、運転者の認知・判断・操作を補助して前記障害物との接触を回避するように運転者の車両操作を支援する車両用走行支援装置が知られている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、カメラで撮像した自車両の周囲の画像データと車車間通信で得た情報とを利用して道路上の障害物の存在を認知する技術が開示されている。また、特許文献３には、カメラで撮像した自車両の周囲の画像データと車車間通信で得たデータとから障害物の存在範囲を算出する技術が開示されている。
特開２００１−２８３３８１号公報 特開２０００−６８９２３号公報 特開２００５−５９７８号公報

しかし、従来のように、カメラで自車両の周囲を撮像し、得られた画像データの処理を行うことで障害物の認知を行う場合には、障害物の特徴を一般化したデータベースを予め備えておいて、カメラで撮像して得られた画像データと該データベースとを比較した上で障害物の認知を行う必要があり、データベースの量を多くすれば画像処理に時間がかかり、データベースの量を少なくすれば障害物の認知の精度が低下するという問題がある。

本発明は、車両用走行支援装置における前記不具合に対処するもので、カメラ等の画像センサで撮像した画像データの処理に要する時間を短くすると共に、障害物の認知の精度を向上させることが可能な車両用走行支援装置を提供することを課題とする。

すなわち、前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、車両間で情報の送受信を行う車車間通信を用いて自車両の周囲の車両を特定する車両用走行支援装置であって、自車両の周囲の状況を撮像する撮像手段と、自車両の位置を検出する自車位置検出手段と、車車間通信により自車両の周囲の車両から送信される信号を受信する信号受信手段と、該信号受信手段で受信された信号に含まれる周囲車両の位置に関するデータと前記自車位置検出手段で検出される自車両の位置とに基いて前記周囲車両と自車両との位置関係を算出する位置関係算出手段と、前記信号受信手段で受信された信号に含まれる周囲車両の形状に関するデータと前記位置関係算出手段で算出される位置関係とに基いて前記撮像手段の撮像画像中に現れる前記周囲車両の形状及び大きさを推定する周囲車両推定手段と、該周囲車両推定手段で推定された周囲車両の形状及び大きさに基いて前記撮像手段の撮像画像の中から該当する周囲車両を特定する周囲車両特定手段とを有することを特徴とする。

そして、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の車両用走行支援装置において、前記位置関係算出手段で算出される位置関係に基いて、前記撮像手段の撮像画像の中から、前記周囲車両特定手段が周囲車両の特定を行う領域を限定する画像領域限定手段をさらに有することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の車両用走行支援装置において、前記周囲車両特定手段で特定された周囲車両と自車両との接触の可能性を推定する接触可能性推定手段をさらに有することを特徴とする。

次に、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の車両用走行支援装置において、前記接触可能性推定手段は、前記周囲車両特定手段で特定された周囲車両の走行速度及び走行方向の履歴と自車両の走行速度及び走行方向の履歴とに基いて接触可能性を推定することを特徴とする。

そして、請求項５に記載の発明は、前記請求項３又は４に記載の車両用走行支援装置において、前記接触可能性推定手段は、前記周囲車両特定手段で特定された周囲車両と自車両との接触の部位及び接触の角度も推定すると共に、その推定された接触の部位及び接触の角度に基いて乗員を保護するように作動する乗員保護手段をさらに有することを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、周囲車両と自車両との位置関係と車車間通信で得られる周囲車両の形状に関するデータとから推定された周囲車両の形状及び大きさに基づいて撮像画像の中から該当する周囲車両を特定するようにしたから、自車両は周囲車両に関するデータベースを予め用意して、該データベースと撮像画像とを比較することにより周囲車両を特定する必要がなくなり、画像処理に要する時間を短くすることが可能となる。そして、車車間通信により、周囲車両の形状に関する詳細なデータを得ることができるため、周囲車両の検出の精度を向上させることが可能となる。

次に、請求項２に記載の発明によれば、前記周囲車両と自車両との位置関係に基づいて、撮像画像の中から周囲車両の特定を行う領域を限定するようにしたから、撮像画像中において処理を行う領域が小さくなり、周囲車両の特定に要する時間を短くすることが可能となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、撮像画像の中で特定した周囲車両と自車両との接触の可能性を推定するようにしたから、周囲車両と自車両との衝突発生予測の精度をさらに向上させることが可能となる。

特に、請求項４に記載の発明によれば、周囲車両の走行速度及び走行方向の履歴と自車両の走行速度及び走行方向の履歴とに基づいて両者の接触の可能性を推定するようにしたから、周囲車両と自車両との走行軌跡を予測した上で、衝突発生予測の精度をさらに向上させることが可能となる。

そして、請求項５に記載の発明によれば、撮像画像内で特定された周囲車両と自車両との接触の部位及び接触の角度も推定すると共に、その推定された接触の部位及び接触の角度に基いて乗員を保護するようにしたから、乗員保護手段の作動特性を適正化させることが可能となる。

図１は、本実施形態に係る車両用走行支援装置１の各構成要素のレイアウト図である。この走行支援装置１は、撮像手段として、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等の画像センサ１１が車室前部、例えばルームミラー近傍に備えられている。この画像センサ１１は、自車両の周囲を撮像し、その撮像データの中から障害物を特定するものである。

また、この走行支援装置１は、信号受信手段として、車車間通信用アンテナ１２が車両上部、例えばルーフ部に備えられている。この車車間通信用アンテナ１２は、車車間通信により、自車両の周囲に存在する他の車両から送信されてくる信号を受信したり、逆に、自車両の周囲に存在する他の車両へ信号を発信するものである。この場合、車車間通信により自車両の周囲の他の車両から送信されてくる信号には、該他の車両の位置、車種、サイズ、形状それにボディの色情報等が含まれている。

また、この走行支援装置１は、自車位置検出手段として、地球上位置検出アンテナ１３が車両後部に備えられている。この地球上位置検出アンテナ１３は、人工衛星からの電波を受信することにより、自車両の地球上における位置を検出するものである。

また、この走行支援装置１は、表示及び警報装置１４を含んでいる。表示及び警報装置１４は運転席前方、例えばインスツルメントパネルに備えられている。この表示及び警報装置１４は、前記画像センサ１１で検出された自車両の周囲の車両や歩行者等の障害物を表示すると共に、該障害物との接触を回避するように運転者に視覚や聴覚による警報を発するものである。

また、この走行支援装置１は、乗員保護手段として、運転席エアバッグ１５、助手席エアバッグ１６、運転席シートベルトプリテンショナ１７及び助手席シートベルトプリテンショナ１８を含んでいる。運転席エアバッグ１５はステアリングホイールに内蔵され、助手席エアバッグ１６はグローブボックス上部に内蔵されている。シートベルトプリテンショナ１７，１８は、障害物との接触の可能性が高くなったときに、シートベルトを巻き取って、乗員をシートに確保するものである。

そして、この走行支援装置１は、衝突回避用車両制御手段として、ブレーキ制御用アクチュエータ１９、スロットル制御用アクチュエータ２０及びステアリング制御用アクチュエータ２１を含んでいる。これらのアクチュエータ１９〜２１は、障害物との接触の可能性が高くなったときに、該障害物との接触を回避したり、あるいは該障害物との接触の衝撃を緩和するように作動して、運転者の車両操作を支援するものである。

また、この走行支援装置１は、走行状態検出手段として、操舵角センサ２２、車速センサ２３及びジャイロセンサ２４（図示せず）を含んでいる。この操舵角センサ２２、車速センサ２３及びジャイロセンサ２４は、走行中の自車両の車速、操舵角及び方位を読み取って自車両の走行状態を検出するものである。

次に、図２は、この走行支援装置１のコントロールユニット１０を中心とした制御システム図である。コントロールユニット１０は、画像センサ１１からの信号と、車車間通信用アンテナ１２と、地球上位置検出アンテナ１３からの信号と、操舵角センサ２２、車速センサ２３及びジャイロセンサ２４からの信号とを入力し、これらの信号に基いて、表示及び警報装置１４と、乗員保護手段１５〜１８と、衝突回避用車両制御装置１９〜２１とに制御信号を出力する。また、コントロールユニット１０は、車車間通信用アンテナ１２を介して自車両に関する情報を周囲の車両に送信する。

次に、図３のフローチャートに従って、前記コントロールユニット１０が行う具体的動作の１例を説明する。まず、ステップＳ１で、各センサ信号を入力したうえで、ステップＳ２で、自車両の走行状態（自車両の位置や進行方向等）を算出する。次いで、ステップＳ３で、車車間通信を行い、周囲車両の情報（位置情報、形状情報）を取得する。

そして、ステップＳ４で、自車両の位置情報及び車車間通信で得た周囲車両の位置情報から自車両に対する周囲車両の相対位置を算出し、次いで、ステップＳ５で、該周囲車両の相対位置に基づいて周囲車両の画像センサ１１における撮像画像の処理領域を限定し、ステップＳ６で、周囲車両の形状情報及び相対位置に基づいて撮像画像中の周囲車両の特定を行う。

次いで、ステップＳ７で、撮像画像中の車線内における周囲車両の横方向位置及び角度を検出する。そして、ステップＳ８で、周囲車両の位置情報及び自車両の位置情報から自車両と周囲車両との衝突位置及び衝突角度を推定し、ステップＳ９で、推定した衝突位置及び衝突角度に基づいて表示及び警報装置１４、乗員保護手段１５〜１８を作動させてエンドとなる。

次に、図４は、画像センサ１１で撮像した自車両の周囲の画像を示している。撮像画像Ｓ中において、自車両（図示せず）と同じ側の車線内において、自車両のすぐ前方を周囲車両Ａ１が走行しており、この周囲車両Ａ１の前方を周囲車両Ａ２が走行していることがわかる。

このとき、図３のフローチャートで説明したステップＳ１〜Ｓ４の制御を行う。すなわち、各センサから車速、操舵角及び方位等の情報を入力して自車両の走行状態、つまり車速や位置情報等を算出し、次に、車車間通信を行うことで衝突予測の対象となる周囲車両Ａ１，Ａ２についての情報、つまり位置情報及び形状情報を受信する。そして、自車両の位置情報と各周囲車両Ａ１，Ａ２の位置情報とから各周囲車両Ａ１，Ａ２の自車両に対する相対位置を算出する。このとき、周囲車両Ａ１，Ａ２の相対位置は、地球上位置検出アンテナ１３から得られる周囲車両Ａ１，Ａ２の経度や緯度、それにジャイロ２４から得られる方位を車車間通信により取得し、これと自車両の位置、方位及び操舵角等の情報とから算出される。

次に、図５は、この相対位置から自車両との衝突の可能性が高いと思われる周囲車両Ａ１を含む処理領域Ｓ′を撮像画像Ｓ中から限定している状態を示しており、前記図３のフローチャートにおけるステップＳ５の制御を行っている場合に相当する。処理領域Ｓ′を限定した後は、図３のステップＳ６、７の制御を行う。すなわち、周囲車両Ａ１の形状情報及び該周囲車両Ａ１の相対位置から撮像画像Ｓ中における周囲車両Ａ１の形状及び大きさの推定、つまり周囲車両Ａ１のテンプレートの推定を行う。

ここで、周囲車両Ａ１のテンプレートの推定を行う方法、すなわち撮像画像Ｓ中における周囲車両Ａ１の形状及び大きさを推定する方法について説明する。図６は、自車両と先行する周囲車両Ａ１との位置関係を表した平面図である。この図６中では、自車両の中心位置を原点Ｏとし、自車両及び周囲車両Ａ１の進行方向の軸をｍ軸、自車両及び周囲車両Ａ１の幅方向の軸をｎ軸とし、周囲車両Ａ１の横方向の中心位置を表す点Ｐからｍ軸までの長さ、つまり点Ｐのｎ座標をＷｃとし、周囲車両Ａ１の車両幅をＷ、撮像画像Ｓ上における周囲車両Ａ１の中心位置を表す点Ｐ′からｍ軸までの長さ、つまり点Ｐ′のｎ座標をＸｃとする。そして、撮像画像Ｓ中の周囲車両Ａ１の車両幅をＸとし、自車両と周囲車両Ａ１との車間距離、つまり相対位置をＬとし、撮像画像Ｓのｍ座標、つまり焦点距離をｆとする。

図７は、撮像画像Ｓ中における周囲車両Ａ１の車両幅Ｘ及び中心位置Ｘｃを示しており（縦軸ｈは、後述する撮像画像Ｓ中における高さ方向の軸である）、撮像画像Ｓ中の周囲車両Ａ１の車両幅Ｘは、該周囲車両Ａ１の実際の車両幅Ｗ及び車間距離Ｌの値から測距原理の式Ｘ＝ｆ×Ｗ／Ｌを用いて算出され、撮像画像Ｓ中の周囲車両Ａ１の中心位置Ｘｃは、同様に測距原理の式Ｘｃ＝ｆ×Ｗｃ／Ｌを用いて算出される。

図８は、自車両と周囲車両Ａ１との位置関係を表した側面図である。この図８中では、図６と同様に自車両の中心位置を原点Ｏとし、自車両及び周囲車両Ａ１の進行方向の軸をｍ軸、自車両及び周囲車両Ａ１の幅方向と垂直な方向の軸をｈ軸とし、自車両と周囲車両Ａ１との車間距離、つまり相対位置をＬとし、撮像画像Ｓのｍ座標、つまり焦点距離をｆとし、自車両の画像センサ１１の設置高さをＨとし、撮像画像Ｓ中の周囲車両Ａ１の垂直方向位置をＹとする。そして、図９は、撮像画像Ｓ中における周囲車両Ａ１の垂直方向位置Ｙを示しており、該垂直方向位置Ｙは、車間距離Ｌ及び焦点距離ｆの値から測距原理の式Ｙ＝ｆ×Ｈ／Ｌを用いて算出される。

図１０は、以上のようにして求めた撮像画像Ｓ中における周囲車両Ａ１の車両幅Ｘ、中心位置Ｘｃ及び垂直方向位置Ｙから推定した周囲車両Ａ１のテンプレートＴ１を表しており、図１１は、予め記憶されているテンプレートＴ０を周囲車両Ａ１の位置情報に基づいてスケール変換して得られたテンプレートＴ１を表している。このテンプレートＴ１と、画像センサ１１によって得られた周囲車両Ａ１の画像とをマッチングさせて両者を比較することにより周囲車両Ａ１の正確な位置の検出が行われる。

この後は、図３におけるステップＳ８〜１０の制御を行う。すなわち、図５の撮像画像Ｓから周囲車両Ａ１の車線内横方向における位置及び角度の推定を行い、両者の接触部位及び接触角度の推定を行う。そして、推定した接触部位及び接触角度に基づいて乗員保護手段１５〜１８を制御して自車両の乗員の安全を確保する。

なお、本実施形態では、前記図３のステップＳ９において、自車両の位置情報及び周囲車両Ａ１の位置情報から両者の接触部位及び接触角度を推定するようにしたが、自車両の車速及び操舵角の履歴と周囲車両Ａ１の車速及び操舵角の履歴に基づいて自車両と周囲車両Ａ１との接触部位及び接触角度の推定を行うようにしても構わない。

以上のように構成したことにより、周囲車両Ａ１と自車両との位置関係と車車間通信で得られる周囲車両Ａ１の形状に関するデータとから推定された該周囲車両Ａ１のテンプレートＴ１に基づいて撮像画像Ｓの中から該当する周囲車両Ａ１を特定するようにしたから、自車両は周囲車両Ａ１に関するデータベースを予め用意して、該データベースと撮像画像Ｓとを比較することにより周囲車両Ａ１を特定する必要がなくなり、画像処理に要する時間を短くすることが可能となる。そして、車車間通信により、周囲車両Ａ１の形状に関する詳細なデータを得ることができるため、該周囲車両Ａ１の検出の精度を向上させることが可能となる。

そして、前記周囲車両Ａ１と自車両との位置関係に基づいて、撮像画像Ｓの中から周囲車両Ａ１の特定を行う領域Ｓ′を限定するようにしたから、撮像画像Ｓ中において処理を行う領域が小さくなり、該周囲車両Ａ１の特定に要する時間を短くすることが可能となる。

また、撮像画像Ｓの中で特定した周囲車両Ａ１と自車両との接触部位及び接触角度を推定して両者の接触の可能性を推定するようにしたから、該周囲車両Ａ１と自車両との衝突発生予測の精度をさらに向上させることが可能となる。

特に、周囲車両の車速及び操舵角の履歴と自車両の車速及び操舵角の履歴とに基づいて両者の接触の可能性を推定することで、周囲車両Ａ１と自車両との走行軌跡を予測した上で、両者の衝突発生予測の精度をさらに向上させることが可能となる。

そして、撮像画像内で特定された周囲車両Ａ１と自車両との接触部位及び接触角度も推定すると共に、その推定された接触部位及び接触角度に基いて乗員保護手段１５〜１８を作動させて乗員を保護するようにしたから、該乗員保護手段１５〜１８の作動特性を適正化させた上で乗員の安全を確保することが可能となる。

なお、本実施形態は、本発明の最良の実施形態ではあるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、なお種々の修正、変更が可能なことはいうまでもない。

以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、運転者の認知・判断・操作を補助する車両用走行支援装置において、カメラ等の画像センサで撮像した画像データの処理に要する時間を短くすると共に、障害物の認知の精度を向上させることが可能な車両用走行支援装置を提供することができるもので、車両用走行支援装置の技術分野において幅広い産業上の利用可能性が期待される。

本発明の最良の実施形態に係る車両用走行支援装置の各構成要素のレイアウト図である。 前記車両用走行支援装置のコントロールユニットを中心とした制御システム図である。 前記車両用走行支援装置の制御動作の１例を示すフローチャートである。 画像センサによる自車両の周囲の車両の撮像画像の説明図である。 前記撮像画像において画像処理領域を限定しているときの説明図である。 自車両と先行する周囲車両との車両幅方向及び車両進行方向における位置関係を表した平面図である。 撮像画像中に周囲車両の車両幅及び横方向の中心位置を表示しているときの説明図である。 自車両と先行する周囲車両との車両高さ方向及び車両進行方向における位置関係を表した側面図である。 撮像画像中に周囲車両の垂直方向位置を表示しているときの説明図である。 撮像画像中に表示された周囲車両の車両幅、横方向の中心位置及び垂直方向位置から周囲車両のテンプレートが推定されているときの説明図である。 周囲車両のテンプレートのスケール変換を行っているときの説明図である。

符号の説明

１ 車両用走行支援装置
１０ コントロールユニット（位置関係算出手段、周囲車両推定手段、周囲車両特定手段、画像領域限定手段、接触可能性推定手段）
１１ 画像センサ（撮像手段）
１２ 車車間通信用アンテナ（信号受信手段）
１３ 地球上位置検出アンテナ（自車位置検出手段）
１５ 運転席エアバッグ（乗員保護手段）
１６ 助手席エアバッグ（乗員保護手段）
１７ 運転席シートベルトプリテンショナ（乗員保護手段）
１８ 助手席シートベルトプリテンショナ（乗員保護手段）
Ｓ 撮像画像
Ｓ′ 限定された処理領域
Ａ１，Ａ２ 周囲車両

Claims (5)

1. 車両間で情報の送受信を行う車車間通信を用いて自車両の周囲の車両を特定する車両用走行支援装置であって、
   自車両の周囲の状況を撮像する撮像手段と、
   自車両の位置を検出する自車位置検出手段と、
   車車間通信により自車両の周囲の車両から送信される信号を受信する信号受信手段と、
   該信号受信手段で受信された信号に含まれる周囲車両の位置に関するデータと前記自車位置検出手段で検出される自車両の位置とに基いて前記周囲車両と自車両との位置関係を算出する位置関係算出手段と、
   前記信号受信手段で受信された信号に含まれる周囲車両の形状に関するデータと前記位置関係算出手段で算出される位置関係とに基いて前記撮像手段の撮像画像中に現れる前記周囲車両の形状及び大きさを推定する周囲車両推定手段と、
   該周囲車両推定手段で推定された周囲車両の形状及び大きさに基いて前記撮像手段の撮像画像の中から該当する周囲車両を特定する周囲車両特定手段とを有することを特徴とする車両用走行支援装置。
2. 前記請求項１に記載の車両用走行支援装置において、
   前記位置関係算出手段で算出される位置関係に基いて、前記撮像手段の撮像画像の中から、前記周囲車両特定手段が周囲車両の特定を行う領域を限定する画像領域限定手段をさらに有することを特徴とする車両用走行支援装置。
3. 前記請求項１に記載の車両用走行支援装置において、
   前記周囲車両特定手段で特定された周囲車両と自車両との接触の可能性を推定する接触可能性推定手段をさらに有することを特徴とする車両用走行支援装置。
4. 前記請求項３に記載の車両用走行支援装置において、
   前記接触可能性推定手段は、前記周囲車両特定手段で特定された周囲車両の走行速度及び走行方向の履歴と自車両の走行速度及び走行方向の履歴とに基いて接触可能性を推定することを特徴とする車両用走行支援装置。
5. 前記請求項３又は４に記載の車両用走行支援装置において、
   前記接触可能性推定手段は、前記周囲車両特定手段で特定された周囲車両と自車両との接触の部位及び接触の角度も推定すると共に、
   その推定された接触の部位及び接触の角度に基いて乗員を保護するように作動する乗員保護手段をさらに有することを特徴とする車両用走行支援装置。

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