JP2007172266A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】障害物の検出誤差を適切に考慮し、吸収しながらレスポンス良く精度の高い運転支援制御を行う。
【解決手段】ステレオ画像認識装置4は、自車進行路を基に走行領域を定め、走行領域上の自車両1に最も近い立体物を、自車両1に対して接触する可能性を判定する判定対象として抽出する。更に、予め設定した条件に応じて少なくとも統計処理による領域を設定し、この領域を接触確率演算式(左右両端と前端をガウス分布で表した式)で表現し、この接触確率演算式を基に演算した接触確率を、制御ユニット5に出力し、制御ユニット5は、接触確率が、予め設定しておいた閾値以上の場合にはスピーカ7より音声による警報を発生して警報制御を行い、更に、予め設定しておいた閾値以上の場合には自動ブレーキ制御装置8に信号を出力して一定の自動ブレーキを作動させ、減速制御を行う。
【選択図】図2

Description

本発明は、ステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ等で検出した前方の立体物に対して接触の可能性を判定し、運転支援制御する車両の運転支援装置に関する。
近年、車両においては、車載したカメラ等により前方の走行環境を撮影し、前方立体物を認識して自車両との衝突の可能性を推定する様々な運転支援制御装置が提案され、実用化されている。こうした前方立体物と自車両との衝突の可能性を推定する装置においては、前方立体物の位置を正確に把握することが要求されるものの、カメラ、レーダ装置等による検出は、誤差を含むため、誤差を考慮して前方立体物の位置を特定する必要がある。
例えば、特開2004−330950号公報では、レーダ装置で自車両の進行方向の先行車を検出し、自車両の予測進路に先行車が重なるオーバーラップ量を算出して、そのオーバーラップ量が所定値を超える時間が所定値を超えたときに、自車両が先行車に接触する可能性があると判断し、警報や自動制動よりなる安全装置を作動させる技術が開示されている。
特開2004−330950号公報
すなわち、上述の特許文献1は、センサ誤差等の何らかの原因でオーバーラップ量が一時的に増大した場合に安全装置が作動して、ドライバに違和感を与えることを防止するものであるが、却って制御の遅れを招く可能性もある。障害物の検出誤差は、センサ自体の誤差以外にも走行環境や運転状態等により生じることがあり、こうした誤差を考慮し、吸収しながら運転支援制御をすることで初めて自然な制御となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、障害物の検出誤差を適切に考慮し、吸収しながらレスポンス良く精度の高い運転支援制御を行うことができる車両の運転支援制御装置を提供することを目的としている。
本発明は、自車両前方の立体物を検出する立体物検出手段と、自車両前方に予め設定した条件に応じて少なくとも統計処理による領域を設定する領域設定手段と、上記領域設定手段で設定した上記統計処理による領域に対する上記立体物の位置に応じて予め設定した制御を実行する制御実行手段とを備えたことを特徴としている。
本発明による車両の運転支援制御装置は、障害物の検出誤差を適切に考慮し、吸収しながらレスポンス良く精度の高い運転支援制御を行うことが可能となる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1乃至図7は本発明の実施の一形態を示し、図1は車両に搭載した運転支援制御装置の概略構成図、図2は運転支援制御プログラムのフローチャート、図3は接触確率演算式の設定ルーチンのフローチャート、図4は横方向中央値を設定する第1のゲインの特性マップの説明図、図5は前方向領域長さを設定する第3のゲインの特性マップの説明図、図6は制御ゲインを設定する第4のゲインの特性マップの説明図、図7は自車両前方に設定される接触確率演算式を用いた領域の概略説明図である。
図1において、符号1は自動車等の車両(自車両)で、この車両1には、車両用運転支援制御装置2が搭載されている。この車両用運転支援制御装置2は、ステレオカメラ3、ステレオ画像認識装置4、制御ユニット5を有して主要に構成されており、この車両用運転支援制御装置2では、基本的に、後述の運転支援制御プログラムに従って制御され、前方立体物との接触確率(演算の詳細は後述する)に応じて、警報制御、及び、自動ブレーキ制御の何れかを実行する。
すなわち、前方立体物との接触確率が低い場合はそのままとし、この状態から接触確率が高まるとモニタ6、或いは、スピーカ7より音声による警報を発生し(警報制御)、更にこの警報制御の状態から接触確率が高まると自動ブレーキ制御装置8に減速信号を出力して一定の自動ブレーキを作動させる(減速制御)。
ステレオカメラ3は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子(CCD)等の固体撮像素子を用いた1組の(左右の)CCDカメラで構成され、これら左右のCCDカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、撮像信号をステレオ画像認識装置4に出力する。
また、自車両1には、自車速Vownを検出する車速センサ9が設けられており、この自車速Vownは、ステレオ画像認識装置4と制御ユニット5とに出力される。
ステレオ画像認識装置4は、ステレオカメラ3からの画像、車速センサ9からの自車速Vownが入力され、ステレオカメラ3からの画像に基づき自車両1前方の立体物データと白線データの前方情報を検出し、自車両1の進行路(自車進行路)を推定する(例えば、自車両1の運転状態、白線等に応じて推定する)。そして、この自車進行路を基に、走行領域を定め(例えば、自車進行路を中心とする左右1mの幅の領域)、この走行領域上の自車両1に最も近い立体物を、自車両1に対して接触する可能性を判定する判定対象として抽出する。更に、後述するように、予め設定した条件に応じて少なくとも統計処理による領域を設定し、この領域を接触確率演算式PPxzで表現し、この接触確率演算式PPxzを基に演算した接触確率PPを、制御ユニット5に出力する。
ここで、ステレオ画像認識装置4における、ステレオカメラ3からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ3で撮像した自車両1前方のステレオ画像に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離データを生成する。そして、この距離データを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた3次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両や歩行者等の立体物データを抽出する。立体物データでは、立体物までの距離と、この距離の時間的変化(自車両1に対する相対速度)が求められ、特に、上述した走行領域上にある最も近い立体物が判定対象とする立体物として抽出され、接触確率演算式PPxzにより接触確率PPが演算される。
このように、ステレオ画像認識装置4は、立体物検出手段及び領域設定手段の機能を有して設けられている。
制御ユニット5は、ステレオ画像認識装置4から接触確率PPが入力され、この接触確率PPが、予め設定しておいた閾値C1以上の場合にはスピーカ7より音声による警報を発生して警報制御を行い、更に、予め設定しておいた閾値C2(>C1)以上の場合には自動ブレーキ制御装置8に減速信号を出力して一定の自動ブレーキを作動させ、減速制御を行う。すなわち、制御ユニット5は、制御実行手段として設けられている。また、ステレオ画像認識装置4が有する接触確率演算式PPxzにより接触確率PPを演算する機能は制御実行手段を構成するものとなっている。
次に、車両用運転支援制御装置2で実行される本実施の形態による運転支援制御プログラムを、図2のフローチャートで説明する。
まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、必要パラメータ(画像情報、自車速Vown)の読み込みを行い、S102に進み、ステレオ画像認識装置4は、上述の如く立体物の認識処理を実行する。
次いで、S103に進み、ステレオ画像認識装置4は、自車進行路を基に設定した走行領域上の自車両1に最も近い立体物を、自車両1に対して接触する可能性を判定する判定対象として抽出する。
次に、S104に進むと、判定対象とする立体物が存在するか否か判定し、判定対象とする立体物が存在しない場合はそのままプログラムを抜け、存在する場合はS105に進む。
S105では、後述する図3に示すフローチャートに従って、領域として接触確率演算式PPxzを設定する。尚、本実施の形態において用いられる座標系は、自車両1の左右(幅)方向をX座標、自車両1の上下方向をY座標、自車両1の前後方向をZ座標とする自車両1を基準とする実空間の3次元座標系を用いて各処理を行う。この場合、ステレオカメラ3を成す2台のCCDカメラの中央の真下の道路面を原点として、自車両1の右側がX軸の+側、自車両1の上方がY軸の+側、自車両1の前方がZ軸の+側として設定される。また、自車進行路は、f(z)として、zの関数として表すものとする。
図3に示すフローチャートでは、まず、S201で、横方向中央値dx0(図7参照)を以下の(1)式により設定する。尚、図7では、理解を容易にするために自車進行路が直線(すなわち、x=0)の場合を例示するものである。
dx0=k1・k2・dx0b …(1)
ここで、dx0bは予め実験・計算等により設定しておいた横方向中央値dx0の基本値であり、k1は横方向中央値を設定する第1のゲイン、k2は横方向中央値を設定する第2のゲインである。
横方向中央値を設定する第1のゲインk1は、例えば、図4に示すようなマップで可変設定され、判定対象の幅が広くなればなるほど大きな値に設定されるようになっている。すなわち、自動2輪車のような幅の狭いものが判定対象の場合は横方向中央値dx0は狭くなり、トラックのような幅の広いものが判定対象の場合は横方向中央値dx0は広く設定されて、接触確率PPとして大きな値が得られるようになっている。
横方向中央値を設定する第2のゲインk2は、センサの種類に応じて変更されるゲインであり、例えば、カメラをセンサとして用いているのであれば大きな値に設定されるがレーザレーダ装置をセンサとして用いているのであれば、カメラの場合の値より小さい値が設定され、ミリ波レーダ装置をセンサとして用いているのであれば、レーザレーダ装置の場合の値よりさらに小さい値が設定される。これは、それぞれの装置をセンサとして用いた場合の幅方向寸法の精度(信頼度)を反映して決定されるものである。
次いで、S202に進むと、横方向接触確率演算式PPxの設定が実行される。
横方向接触確率演算式PPxは、以下の3つの領域((2)、(3)、(4)式)でそれぞれ設定される。尚、σxは、予め、実験、計算等により求めておいた分散である。
・x≦(f(z)−(dx0/2))の場合
PPx=(1/((2・π)1/2・σx))
・exp(−(x−(f(z)−(dx0/2)))/(2・σx)) …(2)
・(f(z)−(dx0/2))<x<(f(z)+(dx0/2))の場合
PPx=1.0 …(3)
・x≧(f(z)+(dx0/2))の場合
PPx=(1/((2・π)1/2・σx))
・exp(−(x−(f(z)+(dx0/2)))/(2・σx)) …(4)
すなわち、(2)式、(4)式はガウス分布の確率密度関数になっており、自車両前方の領域の左右端が統計処理による領域となっている。
次に、S203に進むと、前方向領域長さdz0の値を、以下の(5)式により設定する。
dz0=k3・dz0b …(5)
ここで、dz0bは予め実験・計算等により設定しておいた前方向領域長さdz0の基本値であり、k3は前方向領域長さを設定する第3のゲインである。
前方向領域長さを設定する第3のゲインk3は、例えば、図5に示すようなマップで可変設定され、自車速Vownが高くなればなるほど、当然、前方に長い領域を設定するようになっている。
次いで、S204に進むと、前方向接触確率演算式PPzの設定が実行される。
前方向接触確率演算式PPzは、以下の2つの領域((6)、(7)式)でそれぞれ設定される。尚、σzは、予め、実験、計算等により求めておいた分散である。
・z≧dz0の場合
PPz=(1/((2・π)1/2・σz))
・exp(−(z−dz0)/(2・σz)) …(6)
・z<dz0の場合
PPz=1.0 …(7)
すなわち、(6)式はガウス分布の確率密度関数になっており、自車両前方の領域の前端が統計処理による領域となっている。
次に、S205に進むと、制御ゲインrmを以下の(8)式により設定する。
rm=k4・k5・k6・rmb …(8)
ここで、k4は制御ゲインを設定する第4のゲイン、k5は制御ゲインを設定する第5のゲイン、k6は制御ゲインを設定する第6のゲインである。
制御ゲインを設定する第4のゲインk4は、例えば、図6に示すようなマップで可変設定され、判定対象の幅が広くなればなるほど大きな値に設定されるようになっている。すなわち、自動2輪車のような幅の狭いものが判定対象の場合は制御ゲインrmは狭くなり、トラックのような幅の広いものが判定対象の場合は制御ゲインrmは広く設定されて、接触確率PPとして大きな値が得られるようになっている。
制御ゲインを設定する第5のゲインk5は、センサの種類により予め可変設定されるものであり、それぞれのセンサの精度に応じて設定され、例えば、判定対象の検出をカメラによって行った場合は0.8、ミリ波レーダ装置によって行った場合は0.9、カメラとミリ波レーダ装置の混合によって行った場合は1.0、…と設定される。
また、制御ゲインを設定する第6のゲインk6は、ターンシグナルスイッチの作動状況に応じて可変設定され、ターンシグナルスイッチがONの場合は、ターンシグナルスイッチがOFFの場合より大きな予め設定しておいた値が設定される(例えば、ONの場合の70%)。すなわち、旋回する場合は、判定する領域を小さくして接触確率PPを小さくする方が好ましいためである。
そして、S206に進むと、接触確率演算式PPxzを以下の(9)式により設定する。
PPxz=PPx・PPz・rm …(9)
すなわち、本実施の形態による接触確率演算式PPxzは、図7に示すように、領域の左右端、前端がガウス分布により形成され、判定対象を検出するセンサの種類、自車速Vown、判定対象の幅、旋回動作(ターンシグナルスイッチのON−OFF)により可変設定される。
再び、図2のフローチャートに戻り、S105で接触確率演算式PPxzの設定を上述の如く行った後、S106に進むと、接触確率PPの演算を行う。
これは、上述の(9)式に判定対象の幅中央の座標を代入することにより求める。すなわち、図7で説明すると、判定対象後部の座標(dxf,dzf)を代入することに求める。
尚、以上のS101〜S106の処理は、ステレオ画像認識装置4の側で行われる処理であり、以降のS107〜S110の処理は制御ユニット5の側で行われる処理となっている。
S107では、S106で演算した接触確率PPと予め設定しておいた閾値C1との比較が行われ、接触確率PPが閾値C1より小さい場合(PP<C1の場合)はそのままプログラムを抜ける。
逆に、接触確率PPが閾値C1以上の場合(PP≧C1の場合)は、S108に進み、前方の判定対象(障害物)に接近していることを、例えば、予め録音しておいた音声により警告する。
そして、S109に進み、接触確率PPと予め設定しておいた閾値C2(>C1)との比較を行い、接触確率PPが閾値C2より小さい場合(PP<C2の場合)はそのままプログラムを抜ける。
逆に、接触確率PPが閾値C2以上の場合(PP≧C2の場合)は、S110に進み、予め設定した量のブレーキ量を付加させるように自動ブレーキ制御を実行させて、プログラムを抜ける。
このように本実施の形態によれば、単に判定対象とのオーバーラップ量により警報制御や自動ブレーキ制御をおこなうのではなく、統計的な領域と判定対象との位置関係を基に警報制御や自動ブレーキ制御をおこなうようになっているので、障害物の検出誤差を適切に考慮し、吸収しながらレスポンス良く精度の高い運転支援制御を行うことが可能となる。
また、本実施の形態のように判定領域を統計的に設定するのとは逆に、判定対象自体を統計的に設定して演算することも考えられる。しかしながら、判定対象自体を統計的に設定して演算する場合では、判定対象の速度、距離等の多くの検出、演算パラメータが必要となり、却って誤差が大きくなる可能性もあり、演算量も増えて、レスポンスが悪化する可能性もある。これに対し、本実施の形態では、判定対象ではなく、領域の側に統計的要素を導入しているので、上述のような判定対象個々に対する演算等が必要なく、簡単に素早く演算結果を得ることができ、レスポンスの良い精度の高い制御が可能となる。
尚、本実施の形態では、前方領域の左右両端と前端にガウス分布による領域を設定して制御するようにしているが、左端と右端と前端の少なくとも何れか(例えば、左右両端のみ)に設定するものであっても良い。
また、本実施の形態では、接触確率を基に、警報制御と減速制御の両方ができる例で説明しているが、どちらか一方のみ行うものであっても良い。
更に、本実施の形態で提案する統計的要素を考慮した領域は、警報、減速制御の判定を行う領域として用いた場合の例で説明しているが、他に、先行車を判定する領域(前方車両が追従制御等に用いる先行車か否かを判定する領域)として用いることもできる。
尚、本実施の形態では、先行車の認識をステレオカメラからの画像を基に行うようになっているが、他の技術、例えば、ミリ波レーダと単眼カメラからの情報を基に認識するものであっても良い。
車両に搭載した運転支援制御装置の概略構成図 運転支援制御プログラムのフローチャート 接触確率演算式の設定ルーチンのフローチャート 横方向中央値を設定する第1のゲインの特性マップの説明図 前方向領域長さを設定する第3のゲインの特性マップの説明図 制御ゲインを設定する第4のゲインの特性マップの説明図 自車両前方に設定される接触確率演算式を用いた領域の概略説明図
符号の説明
1 自車両
2 車両用運転支援制御装置
3 ステレオカメラ
4 ステレオ画像認識装置(立体物検出手段、領域設定手段、制御実行手段)
5 制御ユニット(制御実行手段)
6 モニタ
7 スピーカ
8 自動ブレーキ制御装置
9 車速センサ

Claims (6)

  1. 自車両前方の立体物を検出する立体物検出手段と、
    自車両前方に予め設定した条件に応じて少なくとも統計処理による領域を設定する領域設定手段と、
    上記領域設定手段で設定した上記統計処理による領域に対する上記立体物の位置に応じて予め設定した制御を実行する制御実行手段と、
    を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
  2. 上記領域設定手段は、形成する領域の左端と右端と前端の少なくとも一方に上記統計処理による領域を設定することを特徴とする請求項1記載の車両の運転支援装置。
  3. 上記領域設定手段が設定する上記統計処理による領域は、ガウス分布を用いた領域であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の運転支援装置。
  4. 上記領域設定手段で設定する領域は、自車速と上記立体物の幅と上記立体物検出手段の種類と自車両の旋回動作の少なくとも何れかに応じて可変設定することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
  5. 上記制御実行手段は、上記領域設定手段で設定した上記統計処理による領域に対する上記立体物の位置に応じて上記立体物に対する自車両の接触確率を演算し、該接触確率に応じて上記予め設定した制御を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
  6. 上記制御実行手段は、上記接触確率の値に応じて警報制御と減速制御の少なくとも一方を実行することを特徴とする請求項5記載の車両の運転支援装置。
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