JP2009098023A

JP2009098023A - 物体検出装置及び物体検出方法

Info

Publication number: JP2009098023A
Application number: JP2007270490A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamura; 弘中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】レーダにより検出された点列に直線を当てはめる直線当てはめ処理時間を短縮する。
【解決手段】前方を走行する他車両を検出してＬＩＤＡＲ点列を取得するＬＩＤＡＲ２と、このＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめて、他車両の中心位置及び向きを求めるＥＣＵ３と、ブレーキを制御して自車両に制動力を与える制動部４と、を備えている。このＥＣＵ３は、ＬＩＤＡＲ点列を中間位置で分割し、この分割された各ＬＩＤＡＲ点列に当てはめられる直線の内、当てはめ誤差の小さい直線を選択する。そして、ＥＣＵ３は、この選択した直線から所定距離以内のＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめると共に、この選択した直線から所定距離よりも遠いＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめることで、他車両の隣接する２面に対応する直線を求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーダにより検出された物体の検出点に直線を当てはめる物体検出装置及び物体検出方法に関する。

従来、衝突防止装置やＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システムなどにおいて、先行車両や対向車両等の他車両との衝突を回避するために、他車両の位置及び向きを算出する物体検出装置が用いられている。この物体検出装置は、ＬＩＤＡＲ（LIght Detection And Ranging）等のレーダを用いて、他車両の隣接する２面（前面と側面、後面と側面など）を検出点の点列であるＬＩＤＡＲ点列として取得しており、このＬＩＤＡＲ点列にそれぞれ直線を当てはめることで、他車両の各面に対応する直線を求めている。そして、他車両の端部となる２つの直線の交点に基づき、他車両の位置及び向きを求めている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４３８５７号公報

しかしながら、従来の物体検出装置においてＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめるためには、ＬＩＤＡＲ点列から、他車両の隣接する２面の境界点に対応する位置を求める必要がある。このため、従来の物体検出装置では、直線当てはめ処理に長時間を要するという問題があった。

そこで、本発明は、レーダにより検出された物体の検出点に直線を当てはめる直線当てはめ処理時間を短縮することができる物体検出装置及び物体検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係る物体検出装置は、物体を検出するレーダ検出手段と、レーダ検出手段で検出された検出点に直線を当てはめる直線当てはめ手段と、を備え、直線当てはめ手段は、レーダ検出手段で検出された検出点を所定の位置で分割し、分割された各検出点にそれぞれ当てはめられる直線の内、当てはめ誤差の小さい直線を選択し、選択された直線からの離間距離に基づき、レーダ検出手段で検出された検出点を再分割し、再分割された各検出点にそれぞれ直線を当てはめることを特徴とする。

本発明に係る物体検出装置によれば、レーダ検出手段で検出された検出点を所定の位置で分割することで、分割された少なくとも何れか一方の検出点は、物体の１面のみを検出した検出点となる。そして、この分割された各検出点に直線を当てはめると共に、直線当てはめ誤差の小さい直線を選択することで、物体の１面のみを検出した検出点に当てはめられた直線を得ることができる。そして、レーダ検出手段で検出された検出点を、選択された直線との離間距離に基づき再分割することで、分割された各検出点は、何れも物体の１面のみを検出した検出点となる。そして、この再分割された各検出点に直線を当てはめることで、物体の各面に対応する直線を求めることができる。このように、本発明に係る物体検出装置によれば、検出点から、物体の隣接する２面の境界点に対応する位置を求めなくても、物体の各面に対応する検出点に分割することができるため、直線当てはめ処理時間を短縮することができる。

この場合、上記直線当てはめ手段は、レーダ検出手段で検出された検出点を中間位置で分割することが好ましい。この物体検出装置によれば、レーダ検出手段で検出された検出点を中間位置で分割することで、分割点の探索時間を短縮することができ、直線当てはめ処理時間を更に短縮することができる。

本発明に係る物体検出方法は、物体を検出するレーダ検出ステップと、レーダ検出ステップで検出された検出点に直線を当てはめる直線当てはめステップと、を備え、直線当てはめステップは、レーダ検出ステップで検出された検出点を所定の位置で分割し、分割された各検出点にそれぞれ当てはめられる直線の内、当てはめ誤差の小さい直線を選択し、選択された直線からの離間距離に基づき、レーダ検出ステップで検出された検出点を再分割し、再分割された各検出点にそれぞれ直線を当てはめることを特徴とする。

本発明に係る物体検出方法によれば、レーダ検出ステップで検出された検出点を所定の位置で分割することで、分割された少なくとも何れか一方の検出点は、物体の１面のみを検出した検出点となる。そして、この分割された各検出点に直線を当てはめると共に、直線当てはめ誤差の小さい直線を選択することで、物体の１面のみを検出した検出点に当てはめられた直線を得ることができる。そして、レーダ検出ステップで検出された検出点を、選択された直線との離間距離に基づき再分割することで、分割された各検出点は、何れも物体の１面のみを検出した検出点となる。そして、この再分割された各検出点に直線を当てはめることで、物体の各面に対応する直線を求めることができる。このように、本発明に係る物体検出装置によれば、検出点から、物体の隣接する２面の境界点に対応する位置を求めなくても、物体の各面に対応する検出点に分割することができるため、直線当てはめ処理時間を短縮することができる。

本発明によれば、レーダにより検出された物体の検出点に直線を当てはめる直線当てはめ処理時間を短縮することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る物体検出装置及び物体検出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係る物体検出装置及び物体検出方法を衝突防止装置に適用したものである。

図１は、実施形態に係る衝突防止装置１０のブロック構成を示した図である。図に示すように、本実施形態の衝突防止装置１０は、車両に搭載されて、自車両の前方を走行する他車両との衝突を防止する装置であり、物体検出装置１と、制動部４とを備えて構成される。

物体検出装置１は、自車両の前方を走行する他車両を検出して、この他車両の位置及び向きを求めるものである。このため、物体検出装置１は、ＬＩＤＡＲ２と、ＥＣＵ３とを備える。

ＬＩＤＡＲ２は、自車両の前方を走行する他車両の位置情報を一定の周期で繰り返して検出するものである。このため、ＬＩＤＡＲ２は、レーダ検出手段として機能する。ＬＩＤＡＲ２は、車両前部に取り付けられており、一定周期で繰り返してレーザ光を前方に照射し、その反射光を検出することで、他車両の位置情報を検出する。また、ＬＩＤＡＲ２は、所定角度（例えば０．８度）毎に上下左右方向に向きを変えながらレーザ光を照射している。このため、ＬＩＤＡＲ２では、他車両の前面と側面、後面と側面などの隣接する２面において、複数の検出点が得られる。なお、本実施形態では、ＬＩＤＡＲ２で検出される検出点の点列を、ＬＩＤＡＲ点列という。そして、ＬＩＤＡＲ２は、随時、検出したＬＩＤＡＲ点列をＥＣＵ３に送信する。なお、ＥＣＵ３に送信されるＬＩＤＡＲ点列には、ＬＩＤＡＲ点列を構成する各検出点の位置情報が含まれる。

ＥＣＵ３は、ＬＩＤＡＲ２に接続されており、ＬＩＤＡＲ２から送信されるＬＩＤＡＲ点列を取得する。そして、ＥＣＵ３は、このＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめて、他車両の位置及び向きを求めるものである。このため、ＥＣＵ３は、直線当てはめ手段として機能する。なお、ＥＣＵ３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成される。

制動部４は、ブレーキ（不図示）を制御して、自車両に制動力を与える制動制御を行うものである。つまり、制動部４は、前方を走行する他車両の位置及び向きに基づき、自車両がこの他車両と衝突するか否かを判断する。そして、制動部４は、衝突すると判断すると、ブレーキに制動力を与えて自車両を減速させる。

次に、この衝突防止装置１０の動作について説明する。図２は、ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。なお、以下の制御は、ＥＣＵ３により実施され、エンジンが始動されてからエンジンが停止されるまでの間、繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１では、ＬＩＤＡＲ点列の取得処理が行われる。すなわち、ＬＩＤＡＲ２では他車両の隣接する２面のＬＩＤＡＲ点列が検出されており、ＬＩＤＡＲ２からこのＬＩＤＡＲ点列が送信されることにより、他車両の隣接する２面のＬＩＤＡＲ点列が取得される。図３は、ＬＩＤＡＲ２により検出された他車両の正面及び左側面のＬＩＤＡＲ点列を示す図である。図３に示すように、ＬＩＤＡＲ２では、他車両２１の前面及び左側面が検出点ｐ１から検出点ｐ８まで順次検出されており、この検出点ｐ１〜検出点ｐ８によりＬＩＤＡＲ点列が構成されている。

次に、ステップＳ２に移行し、ＬＩＤＡＲ点列の分割処理が行われる。この分割処理では、ステップＳ１で取得されたＬＩＤＡＲ点列が中間位置で二分割され、前半のＬＩＤＡＲ点列と後半のＬＩＤＡＲ点列とに分けられる。図３に示す場合では、検出点ｐ１〜検出点ｐ４により構成される前半のＬＩＤＡＲ点列と、検出点ｐ５〜検出点ｐ８により構成される後半のＬＩＤＡＲ点列とに分けられる。この場合、後半のＬＩＤＡＲ点列（検出点ｐ５〜検出点ｐ８）は、他車両２１の前面を検出した検出点と左側面を検出した検出点とが混在して構成されているが、前半のＬＩＤＡＲ点列（検出点ｐ１〜検出点ｐ４）は、他車両２１の前面を検出した検出点のみにより構成されている。

次に、ステップＳ３に移行し、前半のＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめる直線当てはめ処理が行われる。この直線当てはめ処理では、ステップＳ２で分割された前半のＬＩＤＡＲ点列に近似される直線（直線のパラメータ）が算出される。そして、この算出された直線の直線当てはめ誤差が算出される。なお、直線当てはめ誤差は、例えば、算出された直線から前半のＬＩＤＡＲ点列を構成する各検出点までの離間距離の合計値により算出される。

次に、ステップＳ４に移行し、後半のＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめる直線当てはめ処理が行われる。この直線当てはめ処理では、ステップＳ２で分割された後半のＬＩＤＡＲ点列に近似される直線（直線のパラメータ）が算出される。そして、この算出された直線の直線当てはめ誤差が算出される。なお、直線当てはめ誤差は、例えば、算出された直線から後半のＬＩＤＡＲ点列を構成する各検出点までの離間距離の合計値により算出される。

図４は、分割されたＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線を示した図であり、図４（ａ）は、前半のＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線を示し、図４（ｂ）は、後半のＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線を示している。図４（ａ）に示すように、ステップＳ３では、検出点ｐ１〜検出点ｐ４で構成される前半のＬＩＤＡＲ点列が直線α１で近似される。そして、この算出された直線α１から前半のＬＩＤＡＲ点列を構成する検出点ｐ１〜検出点ｐ４までの離間距離の合計値により、直線当てはめ誤差が算出される。図４（ｂ）に示すように、ステップＳ４では、検出点ｐ５〜検出点ｐ８で構成される後半のＬＩＤＡＲ点列が直線α２で近似される。そして、この算出された直線α２から後半のＬＩＤＡＲ点列を構成する検出点ｐ５〜検出点ｐ８までの離間距離の合計値により、直線当てはめ誤差が算出される。

次に、ステップＳ５に移行し、前半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差と後半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差の比較処理が行われる。この比較処理では、ステップＳ３で算出された前半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差と、ステップＳ４で算出された後半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差とが比較される。図４（ａ）に示すように、前半のＬＩＤＡＲ点列（検出点ｐ１〜検出点ｐ４）は、他車両２１の前面を検出した検出点のみにより構成されているため、直線α１は、他車両２１の前面と略平行な直線となる。一方、図４（ｂ）に示すように、後半のＬＩＤＡＲ点列（検出点ｐ５〜検出点ｐ８）は、他車両２１の前面を検出した検出点（検出点ｐ５）と左側面を検出した検出点（検出点ｐ６〜検出点Ｐ８）が混在して構成されているため、直線α２は、他車両２１の前面及び左側面の何れに対しても傾斜した直線となる。このため、前半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差よりも、後半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差の方が大きい値となる。

ステップＳ５において、前半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差の方が小さいと判定された場合は（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６に移行され、前半のＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線が選択される。一方、ステップＳ５において、直線当てはめ誤差が同じ、又は、後半のＬＩＤＡＲ点列の直線当てはめ誤差の方が小さいと判定された場合は（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ７に移行され、後半のＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線が選択される。なお、図４に示す場合では、直線当てはめ誤差の小さい直線α１が選択される。

次に、ステップＳ８に移行し、選択された直線から所定距離以内のＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめる直線当てはめ処理が行われる。この直線当てはめ処理では、ステップＳ６又はステップＳ７で選択された直線と、ステップＳ１で取得されたＬＩＤＡＲ点列（検出点ｐ１〜検出点ｐ８）とが比較され、選択された直線から所定距離以内にあるＬＩＤＡＲ点列が抽出される。そして、抽出されたＬＩＤＡＲ点列に近似される直線のパラメータが算出され、この算出された直線が、他車両の何れかの面（前面、側面又は後面）に対応する直線として決定される。

次に、ステップＳ９に移行し、選択された直線から所定距離よりも遠いＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめる直線当てはめ処理が行われる。この直線当てはめ処理では、ステップＳ６又はステップＳ７で選択された直線と、ステップＳ１で取得されたＬＩＤＡＲ点列（検出点ｐ１〜検出点ｐ８）とが比較され、選択された直線から所定距離よりも遠いＬＩＤＡＲ点列が抽出される。そして、抽出されたＬＩＤＡＲ点列に近似される直線のパラメータが算出され、この算出された直線が、他車両の何れかの面（ステップＳ８の面と隣接する面）に対応する直線として決定される。

図５は、他車両の正面及び左側面に当てはめられた直線を示した図である。図５に示すように、ステップＳ８では、選択された直線α１から所定距離以内にある検出点ｐ１〜検出点ｐ５が抽出され、この抽出された検出点ｐ１〜検出点ｐ５が直線β１で近似される。そして、この近似された直線β１が、他車両２１の前面に対応する直線として決定される。一方、ステップＳ９では、選択された直線α１から所定距離よりも遠い検出点ｐ６〜検出点ｐ８が抽出され、この抽出された検出点ｐ６〜検出点ｐ８が直線β２で近似される。そして、この近似された直線β２が、他車両２１の左側面に対応する直線として決定される。

次に、ステップＳ１０に移行し、当てはめられた２本の直線により、他車両の位置及び向きの算出処理が行われる。この算出処理では、まず、ステップＳ８で当てはめられた直線と、ステップＳ９で当てはめられた直線との交点が算出され、この算出された交点が、他車両の端部として特定される。図５に示す場合では、直線β１と直線β２との交点Ｐが、他車両２１の左前端部として特定される。そして、特定された他車両の端部を端点とした矩形が当てはめられる。すなわち、この特定された他車両の端部位置と、ステップＳ８及びステップＳ９で当てはめられた各直線とに基づき、矩形のテンプレートが拡大又は縮小されて配置される。そして、この配置された矩形のテンプレートの中心位置及び向きが、他車両の中心位置及び向きとして算出される。

物体検出装置１により他車両の中心位置及び向きが算出されると、制動部４により、制動制御が行われる。つまり、物体検出装置１により算出された他車両の中心位置及び向きから、各他車両との衝突可能性が判定される。その結果、何れかの他車両との衝突可能性があると判定されると、ブレーキを制御することにより、自車両に制動力を与えられ、当該他車両との接触が防止される。

このように、本実施形態に係る物体検出装置１及び物体検出方法によれば、ＬＩＤＡＲ２で検出されたＬＩＤＡＲ点列を所定の位置で分割することで、分割された少なくとも何れか一方のＬＩＤＡＲ点列は、他車両の１面のみを検出したＬＩＤＡＲ点列となる。そして、この分割された各ＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめると共に、直線当てはめ誤差の小さい直線を選択することで、他車両の１面のみを検出したＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線を得ることができる。そして、ＬＩＤＡＲ２で検出されたＬＩＤＡＲ点列を、選択された直線から所定距離以内にあるか否かの判断に基づき再分割することで、分割された各ＬＩＤＡＲ点列は、何れも他車両の１面のみを検出したＬＩＤＡＲ点列となる。そして、この再分割された各ＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめることで、物体の各面に対応する直線を求めることができる。このように、本実施形態に係る物体検出装置１及び物体検出方法によれば、ＬＩＤＡＲ点列から、他車両の隣接する２面の境界点に対応する位置を求めなくても、他車両の各面に対応するＬＩＤＡＲ点列に分割することができるため、、直線当てはめ処理時間を短縮することができる。

また、物体検出装置１及び物体検出方法によれば、ＬＩＤＡＲ２で検出されたＬＩＤＡＲ点列を中間位置で分割することで、分割点の探索時間を短縮することができ、直線当てはめ処理時間を更に短縮することができる。

そして、衝突防止装置１０によれば、このようにして特定された他車両の端部により算出された他車両の中心位置及び向きに基づき、衝突可能性の有無を判断するため、衝突可能性の判断精度を向上させることができ、より安全に車両を走行させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、直線を当てはめる対象として自車両の前方を走行する他車両を例として説明したが、例えば、側方や後方など、自車両の周囲を走行する他車両を対象としてもよく、また、停止している他車両や、車両以外の障害物を対象としてもよい。

また、上記実施形態では、ステップＳ８において、ステップＳ７又はステップＳ８で選択された直線から所定距離以内のＬＩＤＡＲ点列に直線を当てはめる直線当てはめ処理が行われるように説明したが、例えば、ステップＳ７又はステップＳ８で選択された直線を、他車両の何れかの面（前面、側面又は後面）に対応する直線として決定し、ステップＳ８の処理を省略してもよい。

また、上記実施形態では、レーダ検出手段の例として、ＬＩＤＡＲ２を用いて説明したが、自車両の周囲に存在する他車両の位置情報を検出できるものであれば如何なるものでもよく、例えば、ミリ波レーダであってもよい。

実施形態に係る衝突防止装置のブロック構成を示した図である。ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。ＬＩＤＡＲにより検出された他車両の正面及び左側面のＬＩＤＡＲ点列を示す図である。分割されたＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線を示した図であり、（ａ）は、前半のＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線を示し、（ｂ）は、後半のＬＩＤＡＲ点列に当てはめられた直線を示している。他車両の正面及び左側面に当てはめられた直線を示した図である。

符号の説明

１…物体検出装置、２…ＬＩＤＡＲ（レーダ検出手段）、３…ＥＣＵ（端部特定手段）。

Claims

物体を検出するレーダ検出手段と、
前記レーダ検出手段で検出された検出点に直線を当てはめる直線当てはめ手段と、
を備え、
前記直線当てはめ手段は、
前記レーダ検出手段で検出された前記検出点を所定の位置で分割し、
前記分割された各検出点にそれぞれ当てはめられる直線の内、当てはめ誤差の小さい直線を選択し、
前記選択された直線からの離間距離に基づき、前記レーダ検出手段で検出された前記検出点を再分割し、
前記再分割された各検出点にそれぞれ直線を当てはめることを特徴とする、
物体検出装置。
前記直線当てはめ手段は、前記レーダ検出手段で検出された前記検出点を中間位置で分割することを特徴とする、
請求項１に記載の物体検出装置。
物体を検出するレーダ検出ステップと、
前記レーダ検出ステップで検出された検出点に直線を当てはめる直線当てはめステップと、
を備え、
前記直線当てはめステップは、
前記レーダ検出ステップで検出された前記検出点を所定の位置で分割し、
前記分割された各検出点にそれぞれ当てはめられる直線の内、当てはめ誤差の小さい直線を選択し、
前記選択された直線からの離間距離に基づき、前記レーダ検出ステップで検出された前記検出点を再分割し、
前記再分割された各検出点にそれぞれ直線を当てはめることを特徴とする、
物体検出方法。