JP2007083832A - 車両用運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、照射レーザーと同じ周波数のノイズを照射レーザーの反射光として誤検出することを防止する車両用運転支援装置の提供を目的とする。
【解決手段】 路面にレーザーを照射するレーザー投影装置１４と、レーザー投影装置１４が照射したレーザーの反射光を撮像する撮像装置２４と、撮像装置２４が撮像画像から照射レーザーの反射光を検出する画像処理装置３５と、画像処理装置３５が実際に検出したレーザー反射光の位置と予測されるレーザー反射光の予測位置とを比較することで車両付近の障害物の有無を判定するシステム制御装置２２とを備える車両用運転支援装置であって、照射レーザーは幾何学形状を路面に形成する描写単位を有しており、その幾何学形状とレーザー反射光の形状を比較することでノイズＣを検出し、ノイズＣを実際に検出したレーザー反射光から除外することを特徴とする車両用運転支援装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用運転支援装置に関し、より詳細には、路面に照射したレーザーの反射光を利用して障害物の有無を判定する車両用運転支援装置に関する。

従来から、路面上にレーザーを照射し、その反射光を検出することによって障害物の有無を検知し、障害物が検知された場合に自動制動や自動回避操舵などの介入制御や警報を発する警報制御を行う車両用安全補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用安全補助装置は、レーザーを照射することにより路面上に映し出されるレーザーパターンを撮像し（すなわち、反射光の検出）、その撮像画像に自車が照射したレーザーパターン以外に他のレーザーパターンが含まれていたときにそれらのパターンが干渉する位置関係にあると判定した場合には、介入制御や警報制御を行うものである。
特開２００４−２２０２５７号公報

しかしながら、上述の従来技術では、所定の周波数を有する光を照射レーザーの反射光として検出するため、照射レーザーと同じ周波数のノイズ（例えば、太陽光に含まれる同じ周波数の光）を照射レーザーの反射光として誤検出するおそれがあり、その結果、介入制御などが誤作動するという問題が考えられる。

そこで、本発明は、照射レーザーと同じ周波数のノイズを照射レーザーの反射光として誤検出することを防止する車両用運転支援装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
路面にレーザーを照射するレーザー照射手段と、
前記レーザー照射手段が照射したレーザーの反射光を検出する反射光検出手段と、
前記反射光検出手段が検出したレーザー反射光の位置と前記レーザー照射手段の照射状況から予測されるレーザー反射光の予測位置とを比較することで車両付近の障害物の有無を判定する障害物判定手段と、を備える車両用運転支援装置であって、
前記レーザー照射手段が照射するレーザーは幾何学形状を路面に形成する描写単位を有しており、
前記描写単位である幾何学形状と前記レーザー反射光の形状を比較することでノイズを検出し、検出したノイズを前記反射光検出手段が検出したレーザー反射光から除外するノイズ除去手段を備えることを特徴とする車両用運転支援装置が提供される。

本局面によれば、レーザー反射光が描写単位である幾何学形状を有するか否かを判定し、これを有しない反射光はノイズであると判定することで、ノイズの誤検出を防止することができ、さらには、ノイズの誤検出により引き起こされる誤作動を防止することができる。

このとき、前記レーザー照射手段は、路面に形成する描写単位の幾何学形状を例えば円環状とすることで、ノイズを検出することが容易になる。人工的に作られた形状であれば、ノイズと区別しやすくなるからである。

また、前記レーザー照射手段は、描写単位であるレーザーを路面に複数照射し、照射された描写単位であるレーザーの集合体が図形となるように制御し、前記障害物判定手段は、前記反射光検出手段が検出したレーザー反射光の図形と前記レーザー照射手段の照射状況から予測されるレーザー反射光の予測図形とを比較することで車両付近の障害物の有無を判定することが好ましい。描写単位である照射レーザーの集合体を図形とすることで、障害物検知を容易化することができる。

本発明によれば、照射したレーザーと同じ周波数域のノイズをその照射したレーザーの反射光として誤検出することを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施例である車両用運転支援装置１０の構成図を示す。

レーザー投影装置１４は、車体前部に設置され、車両前方に広がる道路路面上へ向けて所定の波長（周波数）を有するレーザーを照射する。レーザー投影装置１４は、ＹＡＧレーザーや半導体レーザー等を発生させるレーザー発生器１６、レーザー整形レンズ１８及び回折光学素子２０を備えている。レーザー発生器１６は、所定の波長を有するレーザー、例えば可視光領域である０．５５μｍの波長を有するレーザーを発生させる。レーザー発生器１６には、システム制御装置２２が接続されている。レーザー発生器１６は、システム制御装置２２からの指令信号に基づいてレーザーを発生させる。この際、レーザー発生器１６は、システム制御装置２２からの指令に基づいて、発生するレーザーの明度，色相を変更することができるようにしてもよい。また、レーザー整形レンズ１８は、レーザー発生器１６で発生したレーザーを整形する機能を有している。回折光学素子２０は、回折格子の格子ピッチの変化によりレーザー整形レンズ１８から出力されたレーザーの進行方向を変化させる機能を有している。

回折光学素子２０には、上記したシステム制御装置２２が接続されている。システム制御装置２２は、レーザーによって道路路面に所望の形状のパターン（以下、レーザーパターンと称す）が結像して照射されるように回折光学素子２０を駆動する。回折光学素子２０は、システム制御装置２２からの指令に従った方向にレーザー整形レンズ１８からのレーザーを照射させる。レーザー投影装置１４からレーザーが車両周辺の道路路面上に照射されると、例えば照射されるレーザーが可視光レーザーの場合には、道路路面にレーザーによる描写が人に視認可能な状態（可視光表示）となって投影されることとなる。

なお、回折光学素子を駆動することによって所望の形状のレーザーパターンを描写するのではなく、発振器によってガルバノミラーを上下左右に振動させることによって所望の形状のレーザーパターンを描写することも可能である。

また、車両用運転支援装置１０は、車両前方を撮像可能な位置（例えば、車室内側のフロントウィンドシールド上部付近、フロントグリルやフロントバンパー内蔵）に配設された撮像装置２４を備えている。撮像装置２４は、カメラ２６と、少なくともレーザー投影装置１４の照射するレーザーの周波数帯域成分を通過させる周波数フィルタ２８と、所定の広がり角度を有する広角レンズ３０と、を有している。撮像装置２４は、自車両のレーザー投影装置１４がレーザーを照射することにより道路路面上に映し出されるレーザーパターンの全体を撮影する撮影可能領域を有しており、自車両によるレーザーパターンと共に、その撮影可能領域内に存在する他車両によるレーザーパターンを撮影することも可能となっている。

撮像装置２４には、画像処理装置３５が接続されている。撮像装置２４で撮像され取り込まれた画像は、画像処理装置３５に供給される。画像処理装置３５は、撮像装置２４からの画像を処理することによりレーザーによるレーザーパターンを抽出する。例えば、画像処理装置２４は、レーザーの周波数帯を通すフィルタと通さないフィルタを使って、レーザーによるレーザーパターンのみを強調することによって、レーザーパターンを抽出する。

システム制御装置２２は、上述の如く、レーザーによって道路路面に映し出されるレーザーパターンが所望の形状となるように回折光学素子２０を駆動するので、画像処理装置３５を介した撮像装置２４からの画像上において自己のレーザーによるレーザーパターンが存在すべき位置を特定可能である。システム制御装置２２は、画像処理装置３５による抽出パターンから自己によるレーザーパターン（自パターン）と他車両によるレーザーパターン（他パターン）とを分離する。そして、自パターンと他パターンとの関係が干渉する位置関係にあるか否かに基づいて、自車両が走行上注意すべき状態（要注意状態）にあるか否かを判定したり、自車両が回避走行すべき状態（要回避状態）にあるか否かを判定したりする。

システム制御装置２２には、車室内の運転者に視認可能な位置に配設された表示ディスプレイ３２、及び、車室内に向けて音声を出力する警報スピーカ３４が接続されている。表示ディスプレイ３２は、システム制御装置２２からの指令に従って、撮像装置２４の撮像した画像を表示すると共に、自車両が要注意状態又は要回避状態にあると判定される際にその画像中の要注意箇所又は要回避箇所を点滅等で表示する。また、警報スピーカ３４は、システム制御装置２２からの指令に従って、撮像装置２４の撮像した画像に基づいて自車両が要注意状態又は要回避状態にあると判定される際にその旨の音声出力を行う。

システム制御装置２２には、また、ブレーキＥＣＵ３６やステアリングＥＣＵ３８が接続されている。ブレーキＥＣＵ３６は、ブレーキアクチュエータを用いて自車両の制動力を制御する。また、ステアリングＥＣＵ３８は、操舵アクチュエータを用いて自車両を操舵するうえで必要な操舵力を制御する。システム制御装置２２は、撮像装置２４からの画像に基づいて自車両が要回避状態にあると判定した場合、表示ディスプレイ３２及び警報スピーカ３４を駆動すると共に、その要回避状態が解消されるように、自車両を制動させるべくブレーキＥＣＵ３６に制動力制御信号を供給し或いは自車両を操舵させるべくステアリングＥＣＵ３８に操舵力制御信号を供給する介入制御を実行する。ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８はそれぞれ、システム制御装置２２からの指令に従って、自車両の要回避状態が解消されるように制動力又は操舵力を発生させる。

ブレーキＥＣＵ３６は、運転者によるブレーキ操作量を検出すると共に、車速センサやヨーレートセンサや前後加速度センサ，横加速度センサ等を用いて自車両の車速等の自車両の運動状態量を検出する。また、ステアリングＥＣＵ３８は、舵角センサ等を用いて自車両の舵角を検出すると共に、操舵トルクセンサ等を用いて自車両の操舵力を検出する。これらの検出信号はすべて、システム制御装置２２に供給されている。システム制御装置２２は、ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８からのセンサ信号に基づいて、ブレーキ操作量、運動状態量、舵角、及び操舵力を検出する。

次に、本実施例の車両用運転支援装置１０のレーザー投影装置１４が道路路面上に照射するレーザーによってその道路路面上に映し出されるべきレーザーパターンについて説明する。

図２は、レーザーにより道路路面上に形成されるレーザーパターンの描写を模式的に表した図を示す。本実施例において、システム制御装置２２は、まず、検出したブレーキ操作量、運動状態量、舵角、及び操舵力に基づいて現時点から所定時間（例えば、１秒）後までに自車両が走行すると推定される移動走行軌跡を算出する。その推定した移動軌跡に沿ってレーザーを照射するようにレーザー投影装置１４を駆動制御する。レーザー投影装置１４は、例えば図２に示されるように、レーザーパターンがスポット形状となるように推定した移動軌跡に沿ってレーザーを照射する。

ここで、本実施例の車両用運転支援装置１０は、レーザー投影装置１４及び撮像装置２４を用いて、レーザーが照射される道路路面上に存在する障害物を検知する。すなわち、レーザー投影装置１４は、上記の如く、そのレーザーによって道路路面上に描写されるレーザーパターンが所望の形状となるように駆動されるので、システム制御装置２２は、撮像装置２４からの画像中において自己のレーザーによるレーザーパターンが存在すべき位置を特定することが可能である。そこで、システム制御装置２２は、レーザー投影装置１４からレーザーが照射される状況下、撮像装置２４から取り込まれた画像を処理することにより自車両から照射されたレーザーによるレーザーパターンを抽出し、その抽出したレーザーパターンの位置（すなわち、実際の位置）がレーザーの照射されるべき道路路面に何ら障害物等が存在しないものとした場合に実現される所望の位置（すなわち、予測される位置）と略一致するか否かを判別する。

両位置が一致すると判別される場合には、レーザーパターンに歪が生じていないので、レーザーが照射されるべき道路路面上に何ら障害物が存在していないと判断できる。一方、撮像画像から抽出したレーザーパターンの位置が所望のものと一致しないと判別される場合には、レーザーパターンに歪が生じているので、レーザーが照射されるべき道路路面上のその一致しない部分に障害物が存在すると判断できる。なお、上述の実際の位置と予測される位置を比較する場合には、一つ一つのレーザーパターンのスポット形状の位置を比較するとともに、隣り合うスポット形状の位置関係を比較してもよい。また、スポット形状の集合体を一図形とみなして、実際の図形の形状と予測される図形の形状を比較してもよい。一つ一つのスポット形状を逐次比較する場合より図形として比較する場合のほうが、比較処理による障害物検出を容易化することができる。

また、道路路面に自車両によるレーザーパターンと他車両等によるレーザーパターンが混在する場合には、自車両のレーザーにより道路路面に形成されるパターンは所望の形状とは一致するが、他車両等のものも含めた全レーザーにより道路路面に形成されるパターンは自車両における所望の形状とは完全一致しない。この場合には、撮像装置２４による画像に映るパターンも、道路路面における自車両における所望のレーザーパターンに完全合致したものとはならない。撮像画像に他のパターンがある場合には自車両と他車両等とが相対的に近づいている状態にあると判定し、その撮像画像における他のパターンを他車両等の要注意対象として把握する。

システム制御装置２２は、撮像装置２４からの画像に基づいてビームによるパターンの上記した不整合状態を検知した場合、表示ディスプレイ３２にその不整合位置に対応する障害物の位置または他車両等によるパターンの位置を明示させると共に、警報スピーカ３４に所定の領域内に障害物等が存在する旨の音声を出力させる。この場合、表示ディスプレイ３２には障害物等の位置が模式的に表示されると共に、警報スピーカ３４からは音声案内が発せられる。

また、システム制御装置２２は、撮像装置４４からの画像に基づいて実パターンの位置と理想パターンの位置との不一致状態を判定した場合には、表示ディスプレイ３２及び警報スピーカ３４を駆動すると共に、自車両が障害物に衝突しないように制動させるべくブレーキＥＣＵ３６に制動力制御信号を供給し、或いは、自車両が障害物に衝突しないように操舵させるべくステアリングＥＣＵ３８に操舵力制御信号を供給する。この場合、ブレーキＥＣＵ３６又はステアリングＥＣＵ３８は、システム制御装置２２からの指令に従って、自車両が障害物に衝突しないように制動力又は操舵力を発生させる。

ところが、車両から路面上に描写したレーザーパターンを抽出するとき、レーザーと同じ周波数を含むノイズである光を同時に抽出してしまうことがある。太陽光等には様々な周波数の光が含まれているため、撮像装置２４はレーザーと同じ周波数の光であるノイズも一緒に検出してしまうことになる。特に屋外では、路面の状態により太陽光をよく乱反射することがあり、そのようなノイズは自車両のレーザーパターンと大きさの異なるレーザーパターンとして抽出されやすい。例えば、図３（ａ）に示されるように、レーザー投影装置１４が照射したレーザーのレーザーパターンをＡとし、レーザーと同じ周波数の光であるノイズをＣとすると、ノイズＣは自車両若しくは他車両によるレーザーパターンとして誤って抽出されるおそれがある。なお、道路の補修痕や木々の木漏れ日や道路上の石がノイズとして検出されたり、画像処理装置３５でのフィルタ処理の際に発生するノイズが検出されたりする場合もある。

このようにノイズを誤って検出してしまうと、システム制御装置２２は、他車のレーザーパターンであると誤って認識し、ブレーキＥＣＵ３６又はステアリングＥＣＵ３８に対し、自車両が障害物に衝突しないように制動力又は操舵力を発生させるように指令を出してしまうおそれがある。また、ノイズがレーザーパターンに重複して抽出されると、システム制御装置２２は、レーザーパターンに歪が生じているとして、その重複部分に障害物が存在すると誤って認識するおそれがある。なお、撮像装置２４の絞りを調整して、ノイズの輝度を下げて誤検出を防ぐという方法もあるが、暗くすると自車のレーザーパターンまでも抽出することが困難になる。

そこで、上述のノイズの誤検出を防ぐため、本発明では、レーザーパターンを特徴化する。例えば、図３（ｂ）に示されるように、ノイズＣとの形状に差異を生じさせるため、レーザーパターンを幾何学形状の一態様として円環状のパターンＢとする。ノイズは塗りつぶした点として抽出されやすいため、レーザーパターンをパターンＢのように内部が塗りつぶされていない形状にすると、ノイズとレーザーパターンを区別しやすくなる。したがって、パターンマッチングをすることによって、そのように特徴化されたレーザーパターンのみを抽出可能となり、上記のようなノイズの誤検出によってシステム制御装置２２が誤作動するおそれを排除することができる。なお、円環状のパターンＢを描写するためには、円環状のパターンＢが結像して照射されるように回折光学素子２０を駆動してもよいし、円環状のパターンＢとなるようなリサージュ図形が描かれるようにガルバノミラーを上下左右に振動させてもよい。

図４は、上記の機能を実現すべく、本実施例において車両用運転支援装置１０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図４に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図４に示すルーチンが起動されると、まずステップ１０の処理が実行される。

ステップ１０では、レーザー投影装置１４は、システム制御装置２２が推定した移動軌跡に沿ってレーザーを照射する。ステップ１２では、撮像装置２４が路面の撮影を実施する。ステップ１４では、画像処理装置３５は、撮像装置２４による撮像画像を取り込んで、パターンマッチングによってレーザーパターンの判別を行う。図３（ｂ）の例で言えば、レーザーパターンＢと異なる形状のパターンはレーザーによるレーザーパターンではないと、つまりノイズとして判定される。ステップ１６では、撮像装置２４による撮像画像からノイズと判定したパターンは除外された上で、レーザーパターンが抽出される。

ステップ１８では、上記ステップ１６で抽出されたレーザーパターンの位置が所望の位置と略一致するか否かを判別することによりレーザーパターンの乱れ箇所（＝パターンが一致しない部分）を抽出する処理が実行され、自車両のレーザー照射位置とレーザーが所望のパターンで照射されるべき道路路面の位置との間に人等の障害物が存在するか否かを判定する処理が実行される。

障害物が存在すると判定された場合に、ブレーキＥＣＵ３６及びステアリングＥＣＵ３８はそれぞれ、システム制御装置２２からの指令に従って、自車両の要回避状態が解消されるように制動力又は操舵力を発生させる（ステップ２０）。一方、障害物が存在しないと判定された場合には、制動力や操舵力は発生せずに、ステップ１０に戻る。

このように、図４に示すルーチンによれば、撮像装置２４による撮像画像において所定の特徴化されたレーザーパターンと一致しないパターンは、ノイズとして撮像画像から除去されるため、ノイズの誤検出が防止され、システム制御装置２２の誤作動を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、レーザーパターンは、画像処理技術上ノイズと区別することが可能な形状であればよいので、上記例示の円環状に限らず、「三角形状（△）」や「罰点形状（×）」であってもよい。

本発明の一実施例である車両用運転支援装置１０の構成図を示す。 レーザーにより道路路面上に形成されるレーザーパターンの描写を模式的に表した図を示す。 レーザーパターンの特徴化を説明するための図である。 本実施例において車両用運転支援装置１０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。

符号の説明

１０ 車両用安全支援装置
１４ レーザー投影装置
２２ システム制御装置
２４ 撮像装置
３５ 画像処理装置

Claims (3)

1. 路面にレーザーを照射するレーザー照射手段と、
   前記レーザー照射手段が照射したレーザーの反射光を検出する反射光検出手段と、
   前記反射光検出手段が検出したレーザー反射光の位置と前記レーザー照射手段の照射状況から予測されるレーザー反射光の予測位置とを比較することで車両付近の障害物の有無を判定する障害物判定手段と、を備える車両用運転支援装置であって、
   前記レーザー照射手段が照射するレーザーは幾何学形状を路面に形成する描写単位を有しており、
   前記描写単位である幾何学形状と前記レーザー反射光の形状を比較することでノイズを検出し、検出したノイズを前記反射光検出手段が検出したレーザー反射光から除外するノイズ除去手段を備えることを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 前記レーザー照射手段は、路面に形成する描写単位の幾何学形状を円環状とする、請求項１記載の車両用運転支援装置。
3. 前記レーザー照射手段は、描写単位であるレーザーを路面に複数照射し、照射された描写単位であるレーザーの集合体が図形となるように制御し、
   前記障害物判定手段は、前記反射光検出手段が検出したレーザー反射光の図形と前記レーザー照射手段の照射状況から予測されるレーザー反射光の予測図形とを比較することで車両付近の障害物の有無を判定する、請求項１または２記載の車両用運転支援装置。

Images