JP2009083824A - 車両用歩行者検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウトの自由度を増すことができ、また費用をかけずに実現できる車両用歩行者検出装置を提供する。
【解決手段】自車２周辺を撮像する撮像手段５と、撮像手段５により撮像された物体が歩行者であるか判断する歩行者検出手段１６と、を備えた車両用歩行者検出装置１において、歩行者検出手段１６は、撮像された物体を歩行者として補完可能か否かを判定する補完判定手段１８を備え、補完判定手段１８により補完可能と判定された場合に、自車２に備えられたヘッドライト２３をロービームからハイビームに切り替えるライト切替手段２０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用歩行者検出装置に関するものである。

夜間やトンネル内などの暗闇の中を自動車で走行する際には、通常ヘッドライトを点灯させて運転する。しかしながら、ヘッドライトは照射範囲が限られているため、視界が昼間に比べると狭くなってしまう。このような状況で、自動車を数十ｋｍ／ｈで走行していると、例えば前方で道路を横断している歩行者がいる場合に発見が遅くなってしまう虞がある。

そこで、このような問題を解消するため、歩行者を早期に発見することができる歩行者検出装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１の歩行者認識装置は、車両に搭載された可視光カメラと遠赤外線カメラとの撮像結果を用いて、車両前方の歩行者を認識するものであり、遠赤外線カメラの撮像結果に基づく歩行者特定認識率が高く、かつ、可視光カメラによる歩行者特定認識率が低い歩行者を車両乗員に告知するディスプレイを備えたものである。
また、特許文献２の車両用障害物検出装置は、赤外線ステレオカメラと可視光ステレオカメラとをそれぞれ備え、検出された障害物が前照灯の照射領域外で、しかも白線から所定領域内に存在するとき、前照灯の照射方向を切り替えて、その障害物に対して可視照明するものである。
特開２００６−３３８５９４号公報 特開２０００−３１８５１３号公報

しかし、上述した特許文献１の歩行者認識装置および特許文献２の車両用障害物検出装置は、いずれも可視光カメラと赤外線カメラの２種類のカメラを用いる必要があるため、カメラのレイアウトに制約が生じるとともに、費用がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、レイアウトの自由度を増すことができ、また費用をかけずに実現できる車両用歩行者検出装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、自車（例えば、実施形態における自車２）周辺を撮像する撮像手段（例えば、実施形態におけるカメラ５）と、該撮像手段により撮像された物体が歩行者であるか判断する歩行者検出手段（例えば、実施形態における歩行者検出手段１６）と、を備えた車両用歩行者検出装置（例えば、実施形態における車両用歩行者検出装置１）において、前記歩行者検出手段は、撮像された前記物体を歩行者として補完可能か否かを判定する補完判定手段（例えば、実施形態における補完判定手段１８）を備え、該補完判定手段により補完可能と判定された場合に、前記自車に備えられたヘッドライト（例えば、実施形態におけるヘッドライト２３）をロービームからハイビームに切り替えるライト切替手段（例えば、実施形態におけるライト切替手段２０）を備えていることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記歩行者検出手段は、ハイビームに切り替えた後の撮像結果に基づいて歩行者を検出することを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記撮像手段が、可視光カメラで構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、撮像された物体を歩行者として補完可能か否かを判定する補完判定手段を備えているので、ヘッドライトをロービームにして走行中に物体の下半部のみが撮像された場合でも、その撮像された画像中の物体を歩行者として補完することができる。また、撮像された物体が歩行者として補完可能と判定された場合に、その物体が歩行者である可能性が高いので、ヘッドライトをハイビームに切り替えることで、運転者が早期に歩行者を発見することができる効果がある。さらに、歩行者を早期に発見するために、車両に一般的に設けられているヘッドライトをロービームからハイビームに切り換えるだけであるため、費用をかけずに当該装置を実現することができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、ヘッドライトをハイビームにすることで、歩行者の全身を照射して撮像することが可能になる。これにより、歩行者検出手段による歩行者検出精度を向上させることができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、カメラに関しては可視光カメラのみで装置を構成することができるため、費用をかけずに実現できる。また、カメラの台数を最小限に抑えることができるため、レイアウトの自由度を増すことができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
（車両用歩行者検出装置）
図１は、本実施形態に係る車両用歩行者検出装置の概略構成図である。
車両用歩行者検出装置１は、所定の撮像範囲で自車２の周辺の画像を撮影するカメラ（撮像手段）５と、カメラ５が撮影した画像を解析する画像処理部１２と、画像処理部１２にてある物体が撮影されたと認識したときにその物体が歩行者であるか判断する歩行者検出手段１６と、を備えている。なお、画像処理部１２および歩行者検出手段１６は、自車２に搭載されたコンピュータ１０に構築されている。

さらに、車両用歩行者検出装置１は、カメラ５で撮影された物体が歩行者であると判定されたときに、その信号が入力されるヘッドライド制御部２１と、ヘッドライド制御部２１からの指示によりヘッドライドの照射量を切り替えることができるヘッドライトスイッチ２２と、自車２の前方に配置された一対のヘッドライト２３と、を備えて構成されている。

さらにまた、車両用歩行者検出装置１には、歩行者検出手段１６にて撮影された物体が歩行者であると判定したときに、運転者に対して音声や光などにより警告する警報装置２５と、同じく撮影された物体が歩行者であると判定したときに、自車２の速度を減速させる制動装置２６と、を備えて構成してもよい。

カメラ５は、自車２の前方の画像を撮影できるように配されており、例えばＣＣＤカメラなどの可視光カメラで構成されている。また、カメラ５は、例えば車幅方向略中央部のバックミラー近傍に配置されている。なお、カメラ５は１台のみが配置されていてもよく、所定間隔をおいて２台配置されていてもよい（ステレオカメラ）。カメラ５で撮影した画像は、車両に搭載されたコンピュータ１０の画像処理部１２に入力される。

画像処理部１２は、カメラ５にて撮影した画像に対して、例えばフィルタリングや二値化処理などの所定の画像処理を行い、二次元配列の画素からなる画像データを生成するように構成されている。

また、カメラ５で撮影された物体が歩行者であるか判断する歩行者検出手段１６を備えている。歩行者検出手段１６は、撮影された画像内に歩行者が写っているか否かを判断する歩行者識別手段１７と、撮影された物体を歩行者として補完可能か否かを判断する補完判定手段１８と、を備えている。

歩行者識別手段１７は、カメラ５で撮影された画像内の物体の外郭形状を検出し、テンプレートマッチングにより歩行者を識別する。歩行者として識別可能な場合には、歩行者が自車２の前方に存在すると判断することができるように構成されている。

補完判定手段１８は、歩行者の身体の一部がヘッドライト２３の照射範囲外であり、カメラ５で撮影した画像では歩行者として認識できない場合でも、その一部を補完すると、撮影された物体が歩行者の全身の画像として生成できるか否かを判定することができる。そして、このような補完が可能な場合には、車両の前方に歩行者候補が存在すると推定することができる。なお、具体的な補完判定方法は後述する。

また、歩行者検出手段１６の補完判定手段１７において撮影された物体が歩行者として補完可能な場合に、ヘッドライト２３の照射量（照射方向）を切り替えるライト切替手段２０を備えている。ライト切替手段２０は、補完判定手段１７で補完可能と判定されたときの信号をヘッドライト制御部２１で受信する。ヘッドライト２３がロービームで前方を照射しているときには、ヘッドライト２３をロービームからハイビームへ切り替える切替信号がヘッドライトスイッチ２２へ伝達される。そして、ヘッドライトスイッチ２２が切り替えられることで、ヘッドライト２３がロービームからハイビームへ切り替えられるように構成されている。

（歩行者検出方法）
次に、車両用歩行者検出装置１を使用した歩行者検出方法について説明する。
図２は、歩行者検出方法のフローチャートである。
図２に示すように、Ｓ１１では、まずカメラ５により自車２の前方映像を撮影し、Ｓ１２へ進む。ここで、図３は撮影された画像と自車２とを合成した説明図である。

Ｓ１２では、撮影された画像データが画像処理部１２に入力され、後の各種処理が適切に行えるように、例えばフィルタリングや二値化処理などの所定の画像処理を行い、Ｓ１３へ進む。
Ｓ１３では、画像処理された画像データに基づいて、その画像内に歩行者が検出されるか否かを歩行者識別手段１７で判断し、歩行者が存在すると明確に認識した場合にはＳ２１へ進み、即座に警報や制動をかけて処理を終了し、歩行者を認識できなかった場合にはＳ１４へ進む。

Ｓ１４では、自車２のヘッドライト２３がロービームで前方を照射しながら運転しているか否かを判断し、ロービーム照射中の場合はＳ１５へ進み、ロービームでなくハイビームで運転中の場合は処理を終了する。

Ｓ１５では、カメラ５で撮影した画像内に歩行者らしき物体が写っているか否かを判定し、写っている場合にはＳ１６へ進み、写っていない場合には処理を終了する。なお、画像内での物体のサーチは、ヘッドライト２３の照射範囲の境界部分を優先的かつ重点的に行うことが望ましい。その理由は、ヘッドライト２３がロービームで走行していると、照射範囲の境界部分は路面を照射するため、歩行者が存在する場合にはまずその境界部分に下半部が照射される。したがって、その境界部分を優先的かつ重点的にサーチすることで、早期に確実に歩行者の有無を判定することができ、かつ、画像内を選択的にサーチするため効率的に判定することができる。

Ｓ１６では、カメラ５で撮影された物体が歩行者として補完可能か否かを補完判定手段１８で判定し、歩行者として補完可能な場合にはＳ１７へ進み、補完できない場合は処理を終了する。ここで、図４は補完された画像と自車２とを合成した説明図である。なお、補完判定手段１８については後段で詳述する。

なお、上述のフローチャートにおいて、Ｓ１５で撮影した画像内に歩行者らしき物体が写っているか否か判定し、写っている場合にはＳ１６において、カメラ５で撮影された物体が歩行者として補完可能か否かを補完判定手段１８で判定したが、Ｓ１５を経ずに、Ｓ１４で自車２がロービーム照射中であれば、常にＳ１６で補完判定手段１８を用いて補完可能か否かを判定するようにしてもよい。

Ｓ１７では、ヘッドライト２３をライト切替手段２０によりロービームからハイビームへと切り替えて、Ｓ１８へ進む。

Ｓ１８では、ヘッドライト２３がハイビームに切り替わると、自車２の前方の視野が広がる。この状態で、再度カメラ５を用いて前方の映像を撮影し、Ｓ１９へ進む。ここで、図５はハイビーム状態で撮影された画像と自車２とを合成した説明図である。
Ｓ１９では、Ｓ１８で撮影した画像データを画像処理部１２で画像処理し、Ｓ２０へ進む。

Ｓ２０では、画像処理された画像データに基づいて、その画像内に歩行者が検出されるか否かを歩行者識別手段１７で判断し、歩行者が存在すると明確に認識した場合にはＳ２１へ進み、歩行者を認識できなかった場合はＳ２２へ進む。

Ｓ２１では、自車２の前方に歩行者が存在していると認識し、警報装置２５を用いて運転者に音声や光などで警告を流して、運転者に歩行者の存在を早期に気付かせて、処理を終了する。または、制動装置２６を用いて強制的に自車２にブレーキを作用させて、自車２を減速させて処理を終了する。

Ｓ２２は、歩行者らしきものがカメラ５に写っているということでヘッドライト２３をハイビームに切り替えて再度確認したが歩行者ではなかった場合であり、このような場合はヘッドライト２３をハイビームからロービームへと再度切り替えて処理を終了する。このようにすることで、ハイビームを必要最小限の間のみ照射することで、対向車などへの影響を低減することができる。

（補完判定手段）
上述した補完判定手段１８の判定方法について説明する。
図６および図７は、画像の補完方法の説明図である。まず図６（ａ）に示すように撮影した画像に写っている物体を入力画像に設定する。この入力画像では、歩行者の上半身がヘッドライト２３の照射範囲外で視認できない。次に図６（ｂ）に示すように、複数の歩行者サンプル画像を用いて主成分分析（ＰＣＡ）を行う。すなわち、基底画像の線形結合により入力画像に近い画像を構成する。複数の歩行者サンプル画像は、予め補完判定手段１８に登録しておく。これにより、図６（ｃ）に示すように、処理領域内に存在する歩行者の予測画像が生成される。

次に図６（ｄ）に示すように、入力画像および予測画像を小領域に分割し、対応する小領域どうしを比較する。そして、略一致する小領域の数が所定値を超えた場合には、補完可能と判断する。すなわち、入力画像中に歩行者の全身が表れていなくても、歩行者サンプル画像の線形結合により、歩行者の隠れ部分を補完しうると判断する。

一方、図７（ａ）に示す入力画像には、歩行者が全く存在しない。この場合でも、図７（ｂ）に示すように、基底画像の線形結合により、入力画像に近い画像を構成する。これにより、図７（ｃ）に示す予測画像が生成される。次に図７（ｄ）に示すように、入力画像および予測画像を小領域に分割し、対応する小領域どうしを比較する。この場合には、略一致する小領域の数が所定値を超えないので、補完不能と判断する。

本実施形態によれば、自車２周辺を撮像するカメラ５と、カメラ５により撮像された物体が歩行者であるか判断する歩行者検出手段１６と、を備えた車両用歩行者検出装置１において、歩行者検出手段１６は、撮像された物体を歩行者として補完可能か否かを判定する補完判定手段１８を備え、補完判定手段１８により補完可能と判定された場合に、自車２に備えられたヘッドライト２３をロービームからハイビームに切り替えるライト切替手段２０を備えて構成した。

このように、撮像された物体を歩行者として補完可能か否かを判定する補完判定手段１８を備えたため、ヘッドライト２３をロービームにして走行中に物体の下半部のみが撮像された場合でも、その撮像された画像中の物体を歩行者として補完することができる。また、撮像された物体が歩行者として補完可能と判定された場合に、その物体が歩行者である可能性が高いので、ヘッドライト２３をハイビームに切り替えることで、運転者が早期に歩行者を発見することができる。また、歩行者もハイビームになることで、その光を早期に検知することができ、確実に安全な場所に避難することができる。さらに、歩行者を早期に発見するために、車両に一般的に設けられているヘッドライト２３をロービームからハイビームに切り換えるだけであるため、費用をかけずに車両用歩行者検出装置１を実現することができる。

また、歩行者検出手段１６は、ハイビームに切り替えた後の撮像結果に基づいて歩行者を検出するように構成した。
このようにヘッドライト２３をハイビームにすることで、歩行者の全身を照射して撮像することが可能になる。これにより、歩行者検出手段１６による歩行者検出精度を向上させることができる。

さらに、カメラ５を可視光カメラで構成した。
このように構成したため、カメラ５に関しては可視光カメラのみで装置を構成することができ、費用をかけずに実現できる。また、カメラ５の台数を最小限に抑えることができるため、レイアウトの自由度を増すことができる。

尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構成や配置などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、カメラを車幅方向略中央部のバックミラー近傍に配置したが、自車の前方を撮影できる位置であれば位置を変更してもよい。
また、本実施形態において、制動装置を作動させる際に、後続車両に対して減速することをより確実に認識させるためにハザードランプを点灯するようにしてもよい。
また、歩行者認識方法としては、上記実施形態に記載の方法でなく、補完された画像に対して、歩行者を検知対象物とした特徴量算出や形状判別などの認識処理を行い、歩行者候補を抽出するようにしてもよい（特開２００５−２８４７９９号公報に記載）。この認識処理では、例えば歩行者に対する外接四角形と同等の外接四角形が設定される場合に、その物体を歩行者候補として抽出する。また、歩行者の表面上の複数の適宜の位置に対して、自車からの相対距離を算出する。自車からの相対距離は、２台のステレオカメラの画像から三角測量法によって求めてもよいし、自車にレーダを搭載して測定してもよい。ここで算出した相対距離により、歩行者の表面上の凹凸形状を検出する。そして、検出した凹凸量が相対的に大きい歩行者と、表面上の凹凸量が相対的に小さい車輪や、扉、窓、街路樹などとが識別され、当該画像において歩行者候補が検出されるのである。

本発明の実施形態における車両用歩行者検出装置の概略構成図である。 本発明の実施形態における歩行者検出方法のフローチャートである。 本発明の実施形態における撮影された画像と自車との合成図である。 本発明の実施形態における補完された画像と自車との合成図である。 本発明の実施形態におけるハイビーム状態で撮影された画像と自車との合成図である。 本発明の実施形態における画像の補完方法の説明図である。 本発明の実施形態における画像の補完方法の説明図である。

符号の説明

１…車両用歩行者検出装置 ２…自車 ５…カメラ（撮像手段、可視光カメラ） １６…歩行者検出手段 １８…補完判定手段 ２０…ライト切替手段 ２３…ヘッドライト

Claims (3)

1. 自車周辺を撮像する撮像手段と、
   該撮像手段により撮像された物体が歩行者であるか判断する歩行者検出手段と、を備えた車両用歩行者検出装置において、
   前記歩行者検出手段は、撮像された前記物体を歩行者として補完可能か否かを判定する補完判定手段を備え、
   該補完判定手段により補完可能と判定された場合に、前記自車に備えられたヘッドライトをロービームからハイビームに切り替えるライト切替手段を備えていることを特徴とする車両用歩行者検出装置。
2. 前記歩行者検出手段は、ハイビームに切り替えた後の撮像結果に基づいて歩行者を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用歩行者検出装置。
3. 前記撮像手段が、可視光カメラで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用歩行者検出装置。

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