JP2008176555A - 障害物検知装置および障害物検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理負荷を抑制しつつ効率的に自車両周辺の障害物を検知すること。
【解決手段】複数のカメラ２１と複数のレーダ２２で自車両周辺を監視し、探索処理部１２が画像認識やレーダ検知などによって障害物を探索する探索処理を行なう場合に、障害物が存在する位置近傍もしくは障害物が存在する可能性のある位置近傍に対して選択的に詳細な探索を行なう詳細探索エリアを設定し、処理能力を集中して探索を行なうことで処理負荷を抑制しつつ効率的に障害物の検知を行なう。障害物が存在する位置や障害物が存在する可能性のある位置は、過去の探索結果のフィードバック、もしくは通信装置２０による外部から情報取得によって行なう。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自車両周辺に存在する障害物を検知する障害物検知装置および障害物検知方法に関し、特に処理負荷を抑制しつつ効率的に監視を行なう障害物検知装置および障害物検知方法に関する。

従来、車両の走行に関する情報を収集し、運転者への情報提供や車両挙動への介入を行なうことで車両の運転を支援する装置が考案されてきた。例えば特許文献１は、歩行者の移動および車両の移動を予測し、その予測結果を基に衝突を予測して警報するシステムを開示している。

特開２００６−３１４４３号公報

しかしながら、自車両と衝突する可能性のある障害物（歩行者や他車両など）を全て検知しようとすると、監視する範囲が広くなり、その監視範囲全体から障害物を探索する処理にかかる負荷が膨大なものとなるという問題点があった。

そのため、探索処理にかかる負荷を軽減する技術の実現が重要な課題となっていた。

本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、処理負荷を抑制しつつ効率的に監視を行なう障害物検知装置および障害物検知方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る障害物検知装置および障害物検知方法は、自車両の周辺における障害物を監視する１以上の監視手段を用いて障害物を検知する場合に、前記監視手段が監視可能な監視範囲のうち、前記障害物が存在する位置近傍もしくは前記障害物が存在する可能性のある位置近傍に対して詳細探索領域を設定し、少なくとも前記詳細探索領域に対して探索処理を行なうとともに、前記監視範囲のうち前記詳細探索領域以外の領域に対しては前記詳細探索領域に対する探索処理に比して処理負荷の小さい探索処理を行なうか、もしくは探索処理の対象から除外し、探索結果に基づいて障害物を識別する。

本発明によれば障害物検知装置および障害物検知方法は、障害物が存在する位置や障害物が存在する可能性のある位置を絞り込んで集中的に探索処理を行なうので、処理負荷を抑制しつつ効率的に監視を行なう障害物検知装置および障害物検知方法を得ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る障害物検知装置および障害物検知方法について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である運転支援システム１の概要構成を示す概要構成図である。同図に示すように運転支援システム１は、障害物検知ユニット１０に通信装置２０、複数のカメラ２１、複数のレーダ２２、状況判断ユニット３０、車両制御系４０を接続し、さらに状況判断ユニット３０に車内通知系５０を接続して構成される。

通信装置２０は、車両外部と通信する通信手段である。カメラ２１およびレーダ２２は、自車両の周囲を監視する監視手段であり、適宜監視範囲を振り分けることで自車両の周囲、特に自車両の前方や死角を重点的に監視している。

この監視範囲の具体例を図２に示す。同図では、自車両前方の監視範囲ＲＦおよび自車両後方の監視範囲ＲＲをレーダ２２で監視している。また、自車両前方の監視範囲ＣＦ、自車両右前方の監視範囲ＣＦＲ、自車両左前方の監視範囲ＣＦＬ、自車両右後方の監視範囲ＣＲＲ、自車両左後方の監視範囲ＣＲＬをカメラ２１で監視している。

車両制御系４０は、車両の動作制御を行なう装置群であり、アクセル操作に基づいてエンジンの動作を制御するエンジン制御機構４１、ブレーキペダルの操作に基づいて車両の制動を行なうブレーキ制御機構４２、ハンドル操作に基づいて車両の舵角を制御する舵角制御機構４３などを含む。

車内通知系５０は、自車両の乗員に対して通知を行なう装置群であり、表示による通知を行なうディスプレイ５１や音声による通知を行なうスピーカ５２などを含む。この車内通知系５０は、運転支援システム１の他、ナビゲーション装置や車載オーディオ装置など各種車載装置で共用することができる。

障害物検知ユニット１０は、監視手段であるカメラ２１およびレーダ２２の監視結果、また、車両制御系４０から取得した自車両の状態を用いて自車両の走行に対する障害物、すなわち歩行者や他車両を検知する。

状況判断ユニット３０は、障害物検知結果を用いて自車両の状況を判断する。そして、障害物と自車両とが衝突する可能性がある場合には、車内通知系５０による運転者への通知や、車両制御系４０への介入による車両の動作制御を行なう。

障害物検知ユニット１０は、その内部に探索エリア設定部１１、探索処理部１２、移動判定部１３、障害物識別部１４を有する。

探索エリア設定部１１は、カメラ２１およびレーダ２２の監視範囲に対し、探索エリアを設定する処理を行なう。具体的には探索エリア設定部１１は、その内部に概略探索エリア設定部１１ａおよび詳細探索エリア１１ｂを有する。

詳細探索エリア１１ｂは、障害物が存在する位置近傍や、障害物が存在する可能性が高い位置近傍を詳細探索エリアとして設定する。また、概略探索エリア設定部１１ａは、処理負荷の小さい探索処理を行なう領域を概略探索エリアとして設定する。例えば、監視範囲のうち、詳細探索エリアとして設定された領域以外の領域を概略探索エリアとして設定しても良いし、詳細探索エリアとすべき領域が存在しない場合に監視範囲全体を概略探索エリアとし、概略探索エリア内で詳細探索エリアとすべき領域が見つかった場合には詳細探索エリア以外の領域を探索対象から除外しても良い。

探索処理部１２は、カメラ２１およびレーダ２２の監視結果から障害物を検知する探索処理を行なう処理部であり、その内部に画像認識部１２ａおよびレーダ検知部１２ｂを有する。画像認識部１２ａは、カメラ２１の撮影結果に対して画像認識を行なうことで、障害物の探索を行なう。また、レーダ検知部１２ｂは、レーダ２２が受信した反射波から物体の有無と距離を検知することで、障害物の探索を行なう。

ここで、探索処理部１２が探索する範囲は、探索エリア設定部１１によって設定されたエリア、すなわち概略探索エリアと詳細探索エリアである。概略探索エリアに対しては、例えばピクセルを飛ばしたり、フレームを飛ばして探索処理を行なう。この概略探索エリアに対する探索処理を以降、概略探索という。一方、詳細探索エリアに対しては、当該エリア内の全ピクセル、全フレームを対象として探索を行なう。この詳細探索エリアに対する探索処理を以降、詳細探索という。概略探索では、ピクセルやフレームを飛ばすことで、エリア内の像を粗く認識して探索することとなり処理負荷を軽減することができる。これに対し、詳細探索は、概略探索に比して処理負荷は大きくなるが、探索精度を向上することが出来る。

移動判定部１３は、探索処理部１２の探索結果として得られた障害物が、新規に検出した障害物であるのか、過去の探索で検知した障害物であるのかを判定し、過去の探索で検知した障害物である場合にはその移動状態を判定する。

具体的には移動判定部１３は、探索結果として得られた障害物の形状、大きさ、位置、色などを過去の探索（特に前回の探索）で検知した障害物と比較することで、同一物体であるか否かの一致判定を行なう。ここで、大きさや位置などは自車両の移動状態に依存して変化するので、車両制御系４０から自車両の移動状態を取得して一致判定に加味する。

一致判定の結果、過去に検知した障害物と一致しない場合、新規な障害物であると判断する。さらに、過去に検知した障害物と一致した場合、過去の探索時点での位置や大きさからの変化、また自車両の移動状態に基づいて、その障害物の移動状態を判定する。

障害物識別部１４は、移動判定部１３の判定結果を用い、障害物の位置、種類、移動状態を識別して状況判断ユニット３０および探索エリア設定部１１に出力する。そして、探索エリア設定部１１は、この障害物識別部１４の識別結果を用いて詳細探索エリアを設定する。

このように、障害物探索結果をフィードバックし、障害物が存在する位置や障害物が存在する可能性が高い位置を詳細探索エリアとして処理能力を集中して探索を行ない、他のエリアに対しては概略探索を行なうことで処理負荷を抑制しつつ効率的に障害物の検知を行なうことができる。

つづいて図３を参照し、障害物検知ユニット１０の処理動作について説明する。同図に示したフローチャートは、障害物検知ユニット１０の起動と同時に開始されるメインフローの一例である。

同図に示したように、障害物検知ユニット１０はまず監視範囲全域を概略探索領域に指定して探索処理部１２による概略探索を行なう（ステップＳ１０１）。そして、この概略探索で障害物を検知しなければ（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、処理を終了するか否か、具体的には障害物検知の終了指示を運転者などから受け付けたか否かを判定（ステップＳ１０３）し、処理を終了しない場合には、次のフレームを取得して（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０１に移行する。

ステップＳ１０１の概略探索で障害物を検知したならば（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、探索エリア設定部１１は、概略探索で検知した障害物の周辺を詳細探索エリアに設定し（ステップＳ１１０）、探索処理部１２による詳細探索処理を実行する（ステップＳ１１１）。

そして、詳細探索の結果から障害物を認識し（ステップＳ１１２）、移動範囲を予測する（ステップＳ１１３）。この移動範囲の予測の結果、次のフレームで障害物が監視範囲外に出るならば（ステップＳ１１４，Ｎｏ）、ステップＳ１０３に移行するが、次のフレームで障害物が監視範囲内に留まるならば（ステップＳ１１４，Ｙｅｓ）、探索エリア設定部１１は、その予測位置を詳細探索エリアに設定（ステップＳ１１５）して次のフレームを取得し（ステップＳ１１６）、詳細探索処理を行なう（ステップＳ１１１）。

ここで、障害物の移動範囲の予測と、探索エリアの設定について具体例を挙げて説明する。図４に示したように、自車両Ｃ１の正面である監視領域ＣＦにおいて歩行者Ｈ０を検知し、その移動状態から次回撮影時に歩行者Ｈ１の位置に移動すると予測した場合、歩行者Ｈ１の周辺に詳細探索エリアＡ１を設定し、その他の領域を概略探索エリアとする。

ここで、詳細探索エリアの形状や大きさは、その障害物の種類に基づいて変化させることが望ましい。詳細探索エリアの具体例を図５に示す。同図では、歩行者が子供である場合には突発的に行動することを考慮し、成人である場合に比して詳細探索エリアを大きくしている。

また、障害物として二輪車を検知した場合には、二輪車の前方側に大きく詳細探索エリアを設定し、二輪車の後方側には小さく設定している。同様に、トラックなどでは前方側に詳細探索エリアを大きく設定し、トラックに比して小回りの聞く小型車両では左右や後方側に大きく詳細探索エリアを設定する。

このように障害物の種類に基づいて詳細探索エリアを設定して集中的に探索を行なうことで、さらに効率的に探索を実行することができ、また処理負荷を抑えることが可能となる。

ところで、既に述べたように運転支援システム１は複数のカメラ２１とレーダ２２で異なる監視範囲を監視しているので、検知した障害物がある監視手段の監視範囲から別の監視手段の監視範囲に移動することがある。

例えば、図６では、歩行者が監視範囲ＣＦ内で移動しているが、歩行者の予測位置に対応する詳細設定エリアＡ２は監視範囲ＣＦＬに跨っている。このような場合、そのまま歩行者が監視範囲ＣＦＬ内に移動する可能性があるので、探索エリア設定部１１は、予め探索範囲ＣＦＬに詳細探索エリアを設定しておく。

また、図７に示したように、監視範囲ＣＦと監視範囲ＣＦＬとが重複した領域に歩行者を検知し、歩行者が監視範囲ＣＦＬ側に移動すると予測した場合、監視範囲ＣＦＬのみに詳細探索エリアＡ３を設定し、監視範囲ＣＦ側での歩行者の予測位置近傍Ａ４には詳細探索エリアを設定しないようにしてもよい。

このように、異なる監視手段の監視領域の間で障害物が移動する場合には、次に障害物が入る側の監視範囲に予め詳細探索エリアを設定しておくことで、障害物をさらに効率的に検知することが可能となる。

また、異なる監視手段の監視領域の間で障害物が移動する場合に、次に障害物が入る側の監視範囲に詳細探索エリアを設定したのち、もとの監視範囲での詳細探索エリアを解除することで、探索にかかる処理負荷をさらに軽減することができる。

さらに、監視手段や概略探索エリアについても、必要な場合にのみ実行することとしても良い。たとえば、図８に示した例では、路上に設置された路上監視装置１００が車両走行の障害になる障害物を監視している。そして、監視範囲１０１内に障害物を発見した場合には、その障害物に影響を受ける車両に対して通信によって情報提供する。

自車両Ｃ１は、通常時には監視手段自体をオフして（もしくは監視手段はオン状態とするが探索処理をオフして）おり、通信装置２０が路上監視装置１００から障害物の存在について通知を受けた場合に、通知された障害物の位置近傍もしくは当該障害物の予測位置近傍を監視範囲として有する監視手段を起動する（もしくはその監視範囲に対する探索処理を開始する）。

図８の例では、自車両は左方向から歩行者が接近していることを通知され、自車両左前方に対応するカメラを起動し、その監視範囲ＣＦＬに詳細探索エリアＡ５を設定している。一方で、自車両前方の監視範囲ＣＦを撮影するカメラについては、この時点ではオフ状態である。

このように、外部との通信を利用して必要時のみ監視手段の起動や監視範囲の探索を行なうことで、障害物の検知にかかる負荷をさらに低減することができる。

上述してきたように、本実施例にかかる運転支援システムは、複数のカメラ２１と複数のレーダ２２で自車両周辺を監視し、探索処理部１２が画像認識やレーダ検知などによって障害物を探索する探索処理を行なう場合に、障害物が存在する位置近傍もしくは障害物が存在する可能性のある位置近傍に対して選択的に詳細な探索を行なう詳細探索エリアを設定し、処理能力を集中して探索を行なうことで処理負荷を抑制しつつ効率的に障害物の検知を行なうことができる。

そのため、全監視範囲を詳細に探索する場合に比して低速・安価な演算処理ユニットによって障害検知ユニット１０を構築することができ、装置のコストを下げることができる。

なお、本実施例に示した構成及び動作はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されることなく適宜変更して実施することができる。また、障害物検知ユニット１０を複数の演算ユニットの組み合わせとして構成し、処理負荷の軽重に応じて駆動する演算処理ユニットの数を変更することで、処理負荷軽減を消費電力削減に結びつけることも可能である。

以上のように、本発明にかかる障害物検知装置および障害物検知方法は、自車両の周辺の障害物検知に有用であり、特に検知処理の負荷軽減に適している。

本発明の実施例にかかる運転支援システムの概要構成を示す概要構成図である。 複数の監視手段による監視範囲の構築について説明する説明図である。 図１に示した運転支援システムの処理動作を説明する説明図である。 障害物の移動予測と詳細探索エリアの設定について説明する説明図である。 障害物の種類による詳細探索エリアの設定について説明する説明図である。 異なる監視手段の監視範囲の間での障害物の移動と詳細探索エリアの設定について説明する説明図である。 移動元の監視範囲における詳細探索領域の解除について説明する説明図である。 外部からの通知に基づく監視手段の起動について説明する説明図である。

符号の説明

１ 運転支援システム
１０ 障害物検知ユニット
１１ 探索エリア設定部
１１ａ 概略探索エリア設定部
１１ｂ 詳細探索エリア設定部
１２ 探索処理部
１２ａ 画像認識部
１２ｂ レーダ検知部
１３ 移動判定部
１４ 障害物識別部
２０ 通信装置
２１ カメラ
２２ レーダ
３０ 状況判断ユニット
４０ 車両制御系
４１ エンジン制御機構
４２ 制動機構
４３ 操舵機構
５０ 車内通知系
５１ ディスプレイ
５２ スピーカ

Claims (9)

1. 自車両の周辺における障害物を監視する監視手段が監視可能な監視範囲のうち、前記障害物が存在する位置近傍もしくは前記障害物が存在する可能性のある位置近傍に対して詳細探索領域を設定する探索範囲設定手段と、
   少なくとも前記詳細探索領域に対して探索処理を行なうとともに、前記監視範囲のうち前記詳細探索領域以外の領域に対しては前記詳細探索領域に対する探索処理に比して処理負荷の小さい探索処理を行なうか、もしくは探索処理の対象から除外する探索処理手段と、
   前記探索処理手段による探索結果に基づいて障害物を識別する障害物識別手段と、
   を備えたことを特徴とする障害物検知装置。
2. 過去の探索結果から障害物の移動状態を判定し、当該障害物の次回探索時における位置を予測する移動状態判定手段をさらに備え、前記探索範囲設定手段は、前記移動状態判定手段が予測した障害物の位置に前記詳細探索領域を設定することを特徴とする請求項１に記載の障害物検知装置。
3. 複数の監視手段がそれぞれ異なる監視範囲を有し、所定の監視手段の監視範囲から検知された障害物が新たな監視手段の監視範囲に移動すると予測された場合に、前記探索範囲設定手段は、当該新たな監視手段の監視範囲に詳細探索領域を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の障害物検知装置。
4. 前記探索範囲設定手段は、前記新たな監視手段の監視範囲に詳細探索領域を設定した上で、前記所定の監視手段の監視範囲における詳細探索領域の設定を解除することを特徴とする請求項３に記載の障害物検知装置。
5. 車両外部と通信する通信手段をさらに備え、前記探索範囲設定手段は、前記通信手段を介して障害物の接近通知を受けた場合に、通知された障害物の位置近傍もしくは当該障害物の予測位置近傍を監視範囲として有する監視手段を起動することを特徴とする請求項３または４に記載の障害物検知装置。
6. 前記監視手段はカメラを含み、前記探索処理手段は前記カメラが撮影した画像に対する画像認識によって探索を行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の障害物検知装置。
7. 前記監視手段はレーダを含み、前記探索処理手段は前記レーダが受信する反射波から障害物の探索を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の障害物検知装置。
8. 前記障害物識別手段による識別結果を用いて状況判断し、運転者への通知制御および／または車両挙動に対する動作制御を行なう状況判断手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の障害物検知装置。
9. 自車両の周辺における障害物を監視する監視手段が監視可能な監視範囲のうち、前記障害物が存在する位置近傍もしくは前記障害物が存在する可能性のある位置近傍に対して詳細探索領域を設定する探索範囲設定工程と、
   少なくとも前記詳細探索領域に対して探索処理を行なうとともに、前記監視範囲のうち前記詳細探索領域以外の領域に対しては前記詳細探索領域に対する探索処理に比して処理負荷の小さい探索処理を行なうか、もしくは探索処理の対象から除外する探索処理工程と、
   前記探索処理工程の探索結果に基づいて障害物を識別する障害物識別工程と、
   を含んだことを特徴とする障害物検知方法。

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