JP2009140023A - 車両用障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用障害物検出装置において、パターンマッチングの処理に工夫を加えることで、処理負担を減らして処理時間を短縮化する。
【解決手段】障害物検出用ステレオカメラ３（撮像手段）で撮影した車両周辺の画像から、ＥＣＵ２０（路面検出手段、対象領域設定手段、障害物検出手段）により、走行路面を検出し、路面から所定の高さのみを障害物検出対象領域と設定し、この障害物検出対象領域内の画像に対してパターンマッチング用データと比較することで、障害物を検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両周囲の障害物を検出する車両用障害物検出装置に関し、特にパターンマッチング画像処理を用いたものである。

従来より、車両周囲の障害物を検出する車両用障害物検出装置は知られている。例えば、特許文献１では、前方環境の熱源を検出する熱源検出手段と、この熱源検出手段で検出した熱源の形状に対して予め設定しておいたモデル画像を用いてパターンマッチング処理し、歩行者を検出する歩行者認識手段とを備えた前方環境認識装置が開示されている。歩行者認識手段は、モデル画像として歩行者自身の形状と歩行者の衣服の形状とを予め設定している。
特開２００７−５８８０５号公報

しかしながら、上記特許文献１の車両用障害物検出装置では、撮影した画像全体からパターンマッチングにより歩行者を検出するので、処理負担が大きく処理に時間がかかるという問題があった。さらに、歩行者全体の形状をパターンマッチングの対象としているので、季節、天候、性別等により異なる多数のパターンマッチング用データを必要とするという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターンマッチングの処理に工夫を加えることで、処理負担を減らして処理時間を短縮化することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、路面から所定の高さを障害物検出対象領域に設定した。

具体的には、本発明では、車両周囲の障害物を検出する車両用障害物検出装置を前提とし、
上記車両用障害物検出装置は、
車両周辺の画像を撮影する撮像手段と、
上記画像から走行路面を検出する路面検出手段と、
上記路面から所定の高さを障害物検出対象領域と設定する対象領域設定手段と、
上記障害物検出対象領域内の画像に対してパターンマッチング用データと比較することで、上記障害物を検出する障害物検出手段とを備えている。

上記の構成によると、撮像手段で撮影した車両周辺の画像のうち、少なくとも衝突の可能性のある走行路面上の障害物を検出すればよいので、パターンマッチングにより、その限定された領域のみから障害物を検出することとなり、処理負担が軽減され、全体の領域から検出するものに比べて処理スピードが速くなる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記障害物は、歩行者であり、上記所定の高さは、人のくるぶしの高さとする。

上記の構成によると、人のくるぶしの高さまでの画像をパターンマッチングの対象とすることにより、他の路面上に存在しうる障害物に比べて特徴のある靴の形状を検出することができ、歩行者の発見が容易となる。また、歩行者の全身ではなく、くるぶしまでを検出対象としているので、全身を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

第３の発明では、第２の発明において、
上記パターンマッチング用データは、靴の形状データとする。

上記の構成によると、靴の形状は、他の路面上に存在しうる障害物に比べて特徴のある形状であるので、パターンマッチングが容易で精度がよい。

第４の発明では、第１の発明において、
上記障害物が歩行者であり、上記所定の高さは、人の膝の高さである。

上記の構成によると、人の膝の高さまでの画像をパターンマッチングの対象とすることにより、他の路面上に存在しうる障害物に比べて特徴のある靴と膝下の形状を検出することができ、歩行者の発見が容易となる。また、歩行者の全身ではなく、膝から下を検出対象としているので、全身を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

第５の発明では、第４の発明において、
上記パターンマッチング用データは、靴及び膝下の脚の形状データとする。

上記の構成によると、まっすぐに延びる膝下と、その先からほぼ垂直に延びる脚の甲を示す靴の形状データは、他の路面上に存在しうる障害物に比べて極めて特徴のある形状であるので、歩行者の発見が容易となる。

第６の発明では、第３及び第５の発明において、
環境条件検出手段をさらに備え、
上記環境条件検出手段により検出された天気又は外気温により、靴形状データを変更するように構成されている。

上記の構成によると、天気又は外気温により、靴の形状は大きく左右されるので、例えば、雨のときは雨に適した長靴、気温の低い冬はブーツなどというようにパターンマッチングのパターンを絞ることで、処理スピードが短くなると共に、処理精度が向上する。

第７の発明では、第１の発明において、
上記障害物が車両であり、上記所定の高さは、タイヤの高さである。

上記の構成によると、検出対象をタイヤの高さとすることで、車両のタイヤを速いスピードで精度よく検出できる。

第８の発明では、第７の発明において、
上記パターンマッチング用データは、タイヤの形状データとする。

上記の構成によると、タイヤの形状データは、他の路面上に存在しうる障害物に比べて極めて特徴のある形状であるので、車両の発見が容易となる。また、車両の全体ではなく、タイヤを検出対象としているので、車両全体を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

第９の発明では、第７の発明において、
上記パターンマッチング用データは、タイヤ及びバンパーの形状データとする。

上記の構成によると、タイヤの形状に加えてバンパーの形状を検出することで、車両がさらに精度よく検出される。また、車両の全体ではなく、タイヤ及びバンパーを検出対象としているので、車両全体を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

以上説明したように、本発明によれば、撮像手段で撮影した車両周辺の画像から、路面検出手段により、走行路面を検出し、対象領域設定手段により、路面から所定の高さのみを障害物検出対象領域と設定し、障害物検出手段により、この障害物検出対象領域内の画像に対してパターンマッチング用データと比較することで、障害物を検出するようにしたことにより、処理負担を減らして処理時間を短縮化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に本発明の実施形態にかかる車両用障害物検出装置１を備えた車両２の機器配置図を示す。図２に車両用障害物検出装置１のブロック図を示す。図３に車両用障害物検出装置１のフローチャートを示す。図４〜図９に車両用障害物検出装置１の処理の流れを順を追って示す。

車両２は、車両用障害物検出装置１と、自動操舵アクチュエータ１０と、自動ブレーキアクチュエータ１１とを備えている。自動操舵アクチュエータ１０は、前輪を操舵するためのモータよりなる。自動ブレーキアクチュエータ１１は、ブレーキ（図示せず）を制御する油圧制御用バルブよりなる。また、車両２には、環境条件検出手段としての雨滴及び外気温センサ１２が設けられている。また、車両２は、フロントウインド１４に警報等を表示するためのウインドディスプレイアクチュエータ１３を備えている。

車両用障害物検出装置１は、車両２周辺の画像を撮影する撮像手段としての障害物検出用ステレオカメラ３を備えている。例えば、この障害物検出用ステレオカメラ３は、ルーフ前端部等に配置され、障害物までの距離が検出可能となっている。

車両用障害物検出装置１は、さらに障害物検出用ステレオカメラ３で得られた画像から走行路面４を検出する路面検出手段を備え、車両２に設けたＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）２０が、この路面検出手段の役割を果たしている。

車両用障害物検出装置１は、さらに路面４から所定の高さＨを障害物検出対象領域Ａと設定する対象領域設定手段を備え、ＥＣＵ２０が、この対象領域設定手段の役割を果たしている。

車両用障害物検出装置１は、さらに障害物検出対象領域Ａ１内の画像に対してパターンマッチング用データＤと比較することで、路面４上の障害物を検出する障害物検出手段を備え、ＥＣＵ２０が、この障害物検出手段の役割を果たしている。ＥＣＵ２０は、メモリ２１を有し、このメモリ２１内には、パターンマッチング用データＤが多数保存されている。

本実施形態では、障害物は歩行者Ｏであり、所定の高さＨは、人の膝の高さ（例えば、Ｈ＝０．５ｍ）に設定されている。それに合わせてパターンマッチング用データＤは、靴及び膝下の脚の形状データとなっている。

また、車両用障害物検出装置１は、雨滴及び外気温センサ１２により検出された天気及び外気温により、パターンマッチング用の靴形状データを変更するように構成されている。例えば、雨を検知すれば長靴、気温が低ければロングブーツ、気温が高ければ草履、サンダル等に靴形状データを変更するようになっている。

−作動−
次に、本実施形態にかかる車両用障害物検出装置１の作動について説明する。

図３に示すように、ステップＳ０１において、各センサからの情報をＥＣＵ２０に入力する。具体的には、雨滴及び外気温センサ１２により検出された雨量や外気温をＥＣＵ２０に送る。

次いで、ステップＳ０２において、障害物検出用ステレオカメラ３によって、図４に示すような輝度画像Ｐ１（輝度をそのままモノクロ濃淡画像にしたもの）が得られる。この輝度画像Ｐ１は、ＥＣＵ２０に入力される。図４には、路面４上の障害物である歩行者Ｏが写っている。

次いで、ステップＳ０３において、ＥＣＵ２０は、距離画像作成処理を行う。図５に示すように、輝度画像Ｐ１より、車両２からの距離によって色分けした距離画像Ｐ２を作成する。図５では、車両２に近い側が濃い色合いとなり、遠い側が薄い色合いとなっている。

次いで、ステップＳ０４において、距離画像Ｐ２上で路面４を検出する処理を行う。ＥＣＵ２０が路面検出手段として機能し、路面４を検出する。この検出は、公知の方法により行われ、例えば、ガードレールや白線に囲まれた領域を選択したり、車両２からの一定の角度を選択したりすることにより行われる。

次いで、ステップＳ０５において、ＥＣＵ２０が対象領域設定手段として機能し、距離画像Ｐ２上で検出した路面４から所定高さＨまでの領域（障害物検出対象領域Ａ２）を抽出する。図６に示すように、本実施形態では、人の膝の高さ（例えば、Ｈ＝０．５ｍ）までが抽出され、路面４から所定の高さＨよりも高い領域がカットされる。

次いで、ステップＳ０６において、抽出された障害物検出対象領域Ａ２内で高さを有する物体領域Ｂ２（図７において四角で囲んだ領域）を物体候補として検出する。

次いで、ステップＳ０７において、距離画像Ｐ２上で抽出した障害物検出対象領域Ａ２に対応する輝度画像Ｐ１の障害物検出対象領域Ａ１を抽出する。

次いで、ステップＳ０８において、図８に示すように、障害物検出手段として機能するＥＣＵ２０が、輝度画像Ｐ１の障害物検出対象領域領域Ａ１内で、ステップＳ０６で検出した物体領域Ｂ２に対応する物体領域Ｂ１内を、パターンマッチング処理する。このとき、ステップＳ０９において、上記ステップＳ０１で得られた環境条件である天気及び外気温に応じてマッチングパターンＤを変更する。例えば、気温の高い晴れた日であれば、半ズボンに靴というパターンが選択される。

次いで、ステップＳ１０において、パターンマッチング処理において、図９に示すように、マッチングパターンＤと輝度画像Ｐ１の物体領域Ｂ１内の物体とが合致すれば、歩行者Ｏが路面４上に存在すると判断し、ステップＳ１１に進む。合致する物体がなければ、歩行者Ｏはいないと判断し、終了する。

ステップＳ１１においては、予め設定された警報や自動ブレーキや自動操舵が行われる。例えば、ます、遠方に歩行者Ｏが発見された段階から、ウインドディスプレイアクチュエータ１３を用いて、歩行者Ｏに該当する位置を枠で囲んでフロントウインド１４に表示し、ドライバーに警報をする。次いで、歩行者Ｏが所定の距離内にいるときに、自動ブレーキアクチュエータ１１を作動させ、ブレーキを自動的に作動させる。さらに、歩行者Ｏが所定の距離内にいるときに、自動操舵アクチュエータ１０を自動で作動させて歩行者Ｏを回避するようにする。

このように、障害物検出用ステレオカメラ３で撮影した車両２周辺の画像のうち、衝突の可能性のある走行路面４上の歩行者Ｏを検出すればよいので、パターンマッチングにより、その限定された障害物検出対象領域Ａ１のみから歩行者Ｏを検出することとなり、処理負担が軽減され、全体の領域から検出するものに比べて処理スピードが格段に速くなる。

また、人の膝の高さまでの輝度画像Ｐ１をパターンマッチングの対象とすることにより、他の路面４上に存在しうる障害物に比べて特徴のある靴と膝下の形状を検出することができ、歩行者Ｏの発見が容易となる。また、歩行者Ｏの全身ではなく、膝までを検出対象としているので、全身を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

また、まっすぐに延びる膝下と、その先からほぼ垂直に延びる脚の甲を示す靴の形状データは、他の路面４上に存在しうる障害物に比べて極めて特徴のある形状であるので、歩行者Ｏの発見が極めて容易となる。

さらに、天気や外気温により、靴の形状は大きく左右されるので、例えば、雨のときは雨に適した長靴、気温の低い冬はブーツなどというようにパターンマッチングのパターンを絞ることで、処理スピードが短くなると共に、処理精度が向上する。

−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる車両用障害物検出装置１によると、障害物検出用ステレオカメラ３で撮影した車両２周辺の輝度画像Ｐ１から、ＥＣＵ２０が、走行路面４を検出し、路面４から所定の高さＨのみを障害物検出対象領域Ａ１と設定し、この障害物検出対象領域Ａ１内の画像に対してパターンマッチング用データＤと比較することで、歩行者Ｏを検出するようにしたことにより、処理負担を減らして処理時間を短縮化することができる。

−実施形態の変形例１−
本変形例では、上記実施形態と同様に障害物は歩行者Ｏであるが、所定の高さＨを人のくるぶしの高さ（Ｈ＝０．１ｍ）とする。このように設定して、靴の形状データよりなるパターンマッチング用データＤと障害物とを比較する。

このように、人のくるぶしの高さまでの画像をパターンマッチングの対象とすることにより、他の路面４上に存在しうる障害物に比べて特徴のある靴の形状を検出することができ、歩行者Ｏの発見が容易となる。また、歩行者Ｏの全身ではなく、くるぶしまでを検出対象としているので、全身を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

−実施形態の変形例２−
検出対象とする障害物は、車両としてもよい。この場合、所定の高さＨは、タイヤの高さ（例えばＨ＝０．７ｍ）である。このように、検出対象をタイヤの高さとすることで、車両のタイヤを速いスピードで精度のよい検出が可能となる。このとき、パターンマッチング用データＤは、タイヤの形状データとする。タイヤの形状データは、他の路面４上に存在しうる障害物に比べて極めて特徴のある形状であるので、車両の発見が容易となる。また、車両の全体ではなく、タイヤを検出対象としているので、車両全体を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

一方、パターンマッチング用データＤは、タイヤ及びバンパーの形状データとしてもよい。この場合には、タイヤの形状に加えてバンパーの形状を検出することで、車両がさらに精度よく検出される。また、車両の全体ではなく、タイヤ及びバンパーを検出対象としているので、車両全体を対象とする場合に比べて処理スピードが速い。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、環境条件検出手段として、雨滴及び外気温センサ１２を設け、雨滴及び外気温を検出したが、雨滴又は外気温のいずれか一方のみを検出してもよく、また、明るさや風の強さなど他の環境条件を検出するようにしてもよい。

上記実施形態では、ステップＳ０６において、抽出された障害物検出対象領域Ａ２内で高さを有する物体領域Ｂ２を物体候補として検出したが、このステップＳ０６は行わなくてもよく、ステップＳ０５からステップＳ０７に飛んでもよい。この処理を飛ばすかどうかは、いずれが処理が速いかで選択するようにしてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本発明の実施形態にかかる車両用障害物検出装置を備えた車両の機器配置図である。 車両用障害物検出装置のブロック図である。 車両用障害物検出装置のフローチャートである。 車両用障害物検出装置の処理の一工程を示す説明図である。 車両用障害物検出装置の処理の一工程を示す説明図である。 車両用障害物検出装置の処理の一工程を示す説明図である。 車両用障害物検出装置の処理の一工程を示す説明図である。 車両用障害物検出装置の処理の一工程を示す説明図である。 車両用障害物検出装置の処理の一工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用障害物検出装置
２ 車両
３ 障害物検出用ステレオカメラ（撮像手段）
４ 路面
１２ 雨滴及び外気温センサ（環境条件検出手段）
２０ ＥＣＵ（路面検出手段、対象領域設定手段、障害物検出手段）

Claims (9)

1. 車両周囲の障害物を検出する車両用障害物検出装置において、
   車両周辺の画像を撮影する撮像手段と、
   上記画像から走行路面を検出する路面検出手段と、
   上記路面から所定の高さを障害物検出対象領域と設定する対象領域設定手段と、
   上記障害物検出対象領域内の画像に対してパターンマッチング用データと比較することで、上記障害物を検出する障害物検出手段とを備えている
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
2. 請求項１に記載の車両用障害物検出装置において、
   上記障害物は、歩行者であり、上記所定の高さは、人のくるぶしの高さである
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
3. 請求項２に記載の車両用障害物検出装置において、
   上記パターンマッチング用データが、靴の形状データである
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
4. 請求項１に記載の車両用障害物検出装置において、
   上記障害物が歩行者であり、上記所定の高さは、人の膝の高さである
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
5. 請求項４に記載の車両用障害物検出装置において、
   上記パターンマッチング用データが、靴及び膝下の脚の形状データである
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
6. 請求項３及び５に記載の車両用障害物検出装置において、
   環境条件検出手段をさらに備え、
   上記環境条件検出手段により検出された天気又は外気温により、靴形状データを変更するように構成されている
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
7. 請求項１に記載の車両用障害物検出装置において、
   上記障害物が車両であり、上記所定の高さは、タイヤの高さである
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
8. 請求項７に記載の車両用障害物検出装置において、
   上記パターンマッチング用データが、タイヤの形状データである
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。
9. 請求項７に記載の車両用障害物検出装置において、
   上記パターンマッチング用データが、タイヤ及びバンパーの形状データである
   ことを特徴とする車両用障害物検出装置。