JP2011226860A - 周辺物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺物体の手前にレーザ光を遮る遮蔽物があるか無いかに拘わらず、周辺物体の移動量や移動速度を正確に検出することができる周辺物体検出装置を提供する。
【解決手段】周辺物体検出装置は、まず複数のレーザレーダにより今回計測された周辺物体の位置データ（レーザ計測点）を入力し、現フレームのグルーピング点群データを求める。続いて、前フレームのグルーピング点群データをメモリから取得し、周辺物体に前フレームでの隠れ領域があるかどうかを判断する。前フレームでの隠れ領域があるときは、現フレームの各レーザ計測点のうち当該隠れ領域に含まれるレーザ計測点をグルーピング点群から除去し、ＩＣＰトラッキングを用いて現フレームのグルーピング点群データに含まれる各レーザ計測点を前フレームのグルーピング点群データに含まれる各レーザ計測点に合わせ込み、その結果に基づいて周辺物体の移動量及び移動速度を求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光を用いて周辺物体を検出する周辺物体検出装置に関するものである。

従来の周辺物体検出装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、レーダ装置により前回検出された物体の位置及び今回検出された物体の位置に基づいて、物体の移動量を算出するようにしたものが知られている。

特開２００８−１４８１９号公報

ところで、レーザレーダを用いて周辺物体を検出する場合には、周辺物体の位置を前回計測したときに得られたレーザ計測点と周辺物体の位置を今回計測したときに得られたレーザ計測点との合わせ込み（トラッキング）を行い、周辺物体の移動量や移動速度を求めるという方法がある。この場合、周辺物体の手前にレーザ光を遮る遮蔽物が存在していると、周辺物体において遮蔽物に隠された領域（隠れ領域）にはレーザ光が当たらないため、その領域に対するレーザ計測点は得られない。

ここで、レーザレーダにより周辺物体の位置を前回計測したときは、周辺物体に隠れ領域が存在しているが、レーザレーダにより周辺物体の位置を今回計測したときは、周辺物体に隠れ領域が存在しなくなった場合には、前回計測時のレーダ計測点よりも今回計測時のレーダ計測点が多くなる。このような場合には、上記のトラッキングを行っても、周辺物体の移動量や移動速度を正確に検出することができない。

本発明の目的は、周辺物体の手前にレーザ光を遮る遮蔽物があるか無いかに拘わらず、周辺物体の移動量や移動速度を正確に検出することができる周辺物体検出装置を提供することである。

本発明の周辺物体検出装置は、レーザ光により周辺物体の位置を計測して複数のレーザ計測点を含む点群データを取得する位置計測手段と、位置計測手段により今回取得された点群データのレーザ計測点と位置計測手段により前回取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込みを行い、周辺物体の移動状態量を求めるトラッキング手段と、位置計測手段により取得された点群データの状態に基づいて、周辺物体にレーザ光が当たらない隠れ領域があるかどうかを検出する隠れ領域検出手段とを備え、トラッキング手段は、位置計測手段により周辺物体の位置を前回計測した際に、隠れ領域検出手段により周辺物体に隠れ領域があることが検出されたときは、今回取得された点群データの各レーザ計測点のうち当該隠れ領域に含まれるレーザ計測点を除去し、その残りのレーザ計測点と前回取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込みを行うことを特徴とするものである。

このような本発明の周辺物体検出装置においては、レーザ光により周辺物体の位置を前回計測した際に取得された点群データの状態（例えばレーザ計測点の数）に基づいて、周辺物体に隠れ領域があることが検出されたときは、今回取得された点群データの複数のレーザ計測点のうち当該隠れ領域に含まれるレーザ計測点を除去し、その残りのレーザ計測点と取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込み（トラッキング）を行う。従って、例えば周辺物体の位置を前回計測したときは、周辺物体の手前にレーザ光を遮る遮蔽物があるために周辺物体に隠れ領域が存在しているが、周辺物体の位置を今回計測したときは、周辺物体に隠れ領域が存在しなくなった場合でも、上記のトラッキングを行う際には、今回取得された点群データのレーザ計測点の数が前回取得された点群データのレーザ計測点の数と等しくなる。これにより、周辺物体の手前に遮蔽物があるか無いかに関係なく、周辺物体の移動状態量（移動量や移動速度）を正確に検出することができる。

好ましくは、トラッキング手段は、位置計測手段により周辺物体の位置を今回計測した際に、隠れ領域検出手段により周辺物体に隠れ領域があることが検出されたときは、前回取得された点群データの各レーザ計測点のうち当該隠れ領域に対応するレーザ計測点を除去し、その残りのレーザ計測点と今回取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込みを行う。

このような構成では、レーザ光により周辺物体の位置を今回計測した際に取得された点群データの状態（例えばレーザ計測点の数）に基づいて、周辺物体に隠れ領域があることが検出されたときは、前回取得された点群データの複数のレーザ計測点のうち当該隠れ領域に含まれるレーザ計測点を除去する。従って、例えば周辺物体の位置を前回計測したときは、周辺物体に隠れ領域が存在していないが、周辺物体の位置を今回計測したときは、周辺物体に隠れ領域が存在するようになった場合でも、上記のトラッキングを行う際には、今回取得された点群データのレーザ計測点の数が前回取得された点群データのレーザ計測点の数と等しくなるため、周辺物体の移動状態量をより正確に検出することができる。

本発明によれば、周辺物体の手前にレーザ光を遮る遮蔽物があるか無いかに拘わらず、周辺物体の移動量や移動速度を正確に検出することができる。これにより、例えば周辺物体との衝突を回避する支援装置等に有効に適用することが可能となる。

本発明に係わる周辺物体検出装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 図１に示したコントローラにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。 現フレームでの隠れ領域及び前フレームでの隠れ領域がある場合に、ＩＣＰトラッキングにより現フレームの各レーザ計測点を前フレームの各レーザ計測点に合わせ込む様子を示す概念図である。 ＩＣＰ法を用いて２つの点群のずれ量を求める様子を示す概念図である。 比較例として、現フレームの各レーザ計測点のうち前フレームでの隠れ領域に含まれるレーザ計測点を除去せずに、ＩＣＰトラッキングにより現フレームの各レーザ計測点を前フレームの各レーザ計測点に合わせ込む様子を示す概念図である。

以下、本発明に係わる周辺物体検出装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる周辺物体検出装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施形態の周辺物体検出装置１は、自車両に搭載され、自車両の前方に存在する周辺物体（例えば対向車両等）を検出するものである。

周辺物体検出装置１は、複数（ここでは６つ）のレーザレーダ２と、コントローラ３と、メモリ４とを備えている。各レーザレーダ２は、自車両の前部に幅方向（左右方向）に並んで設置されている。各レーザレーダ２は、自車両の前方に存在する周辺物体の異なる部位にレーザ光を照射し、その時に周辺物体で反射されるレーザ光を受けることで、周辺物体の位置を所定周期毎に計測する。

コントローラ３は、各レーザレーダ２により計測された周辺物体の位置データ（レーザ計測点）に基づいて、周辺物体の横方向（左右方向）に対する移動量及び移動速度を求める。メモリ４は、各レーザレーダ２により取得された複数のレーザ計測点を含むグルーピング点群データ（後述）を記憶する。

図２は、コントローラ３により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まず各レーザレーダ２により今回計測された周辺物体の位置データを入力し（手順Ｓ５１）、現フレームのグルーピング点群データを求める（手順Ｓ５２）。グルーピング点群データは、図３に示すように、各レーザレーダ２により取得された複数のレーザ計測点をグループ化したデータである。

続いて、現フレームのグルーピング点群データに含まれるレーザ計測点の数等に基づいて、周辺物体に現フレームでの隠れ領域があるかどうかを検出する（手順Ｓ５３）。隠れ領域とは、周辺物体の手前にレーザレーダ２のレーザ光を遮る遮蔽物があるために周辺物体においてレーザ光が当たらない領域のことである。このような隠れ領域がある場合には、図３に示すように、周辺物体の位置が計測されない点（レーザ未計測点）が発生するため、隠れ領域が無い場合に比べてレーザ計測点の数が少なくなる。

続いて、前フレームのグルーピング点群データをメモリ４から取得する（手順Ｓ５４）。前フレームのグルーピング点群データは、各レーザレーダ２により前回取得された複数のレーザ計測点をグループ化したデータであり、隠れ領域の有無の情報と共にメモリ４に記憶されている。

続いて、手順Ｓ５３の検出結果から、周辺物体に現フレームでの隠れ領域があるかどうかを判断する（手順Ｓ５５）。現フレームでの隠れ領域があると判断されたときは、前フレームの各レーザ計測点のうち当該隠れ領域に含まれるレーザ計測点をグルーピング点群から除去する（手順Ｓ５６）。例えば図３（ａ）に示すように、現フレームでの隠れ領域に前フレームのレーザ計測点が２つ含まれている場合には、その２つのレーザ計測点が除去されることになる。

現フレームでの隠れ領域が無いと判断されたときは、周辺物体に前フレームでの隠れ領域があるかどうかを判断する（手順Ｓ５７）。前フレームでの隠れ領域があると判断されたときは、現フレームの各レーザ計測点のうち当該隠れ領域に含まれるレーザ計測点をグルーピング点群から除去する（手順Ｓ５８）。例えば図３（ｂ）に示すように、前フレームでの隠れ領域に現フレームのレーザ計測点が２つ含まれている場合には、その２つのレーザ計測点が除去されることとなる。

手順Ｓ５６，Ｓ５８が実行された後、或いは手順Ｓ５７で前フレームでの隠れ領域が無いと判断されたときは、ＩＣＰトラッキングを用いて、現フレームのグルーピング点群データに含まれる各レーザ計測点を前フレームのグルーピング点群データに含まれる各レーザ計測点に合わせ込む（手順Ｓ５９）。

ここで、ＩＣＰ（Iteravive Closest Point）法は、２つの点群のずれ量（Ｒ，ｔ）を求める手法の１つであり、トラッキングやモデル当てはめ等に利用される。具体的には、図４（ａ）に示すように、一の点群の各点と他の点群の各点とを比較し、最近傍の点を仮の対応点として、最小自乗法により暫定ずれ量（Ｒ，ｔ）を求める。そして、図４（ｂ）に示すように、暫定ずれ量（Ｒ，ｔ）に従って一の点群を他の点群に近づけて、再び最近傍の点を仮の対応点として暫定ずれ量（Ｒ，ｔ）を求める。その後、一の点群の各点と他の点群の各点との残差が無くなるまで、上記の処理を繰り返す。

従って、ＩＣＰトラッキングによる現フレームの各レーザ計測点と前フレームの各レーザ計測点との合わせ込みにおいては、図３に示すように、現フレームのレーザ計測点とこれに最も近い前フレームのレーザ計測点とが対応付けられる。

続いて、現フレームの各レーザ計測点と前フレームの各レーザ計測点との合わせ込み結果に基づいて、周辺物体の移動量及び移動速度を求める（手順Ｓ６０）。なお、周辺物体の移動速度は、周辺物体の移動量を時間で徐して得られる。

例えば図３（ａ）に示すように、前フレームでの隠れ領域は無いが、現フレームでの隠れ領域がある場合には、前フレームでの各レーザ計測点のうち現フレームでの隠れ領域に含まれるレーザ計測点は削除（無視）されるため、結果的に現フレームのレーザ計測点の数と前フレームのレーザ計測点の数とが等しくなる。また、現フレームの各レーザ計測点と前フレームの各レーザ計測点との位置関係は一致している。従って、ＩＣＰトラッキングにより現フレームの各レーザ計測点を前フレームの各レーザ計測点に合わせ込むことにより、周辺物体の移動速度がゼロであると判定される。

また、図３（ｂ）に示すように、前フレームでの隠れ領域はあるが、現フレームでの隠れ領域が無い場合には、現フレームの各レーザ計測点のうち前フレームでの隠れ領域に含まれるレーザ計測点は削除されるため、結果的に現フレームのレーザ計測点の数と前フレームのレーザ計測点の数とが等しくなる。また、現フレームの各レーザ計測点と前フレームの各レーザ計測点との位置関係は一致している。従って、ＩＣＰトラッキングにより現フレームの各レーザ計測点を前フレームの各レーザ計測点に合わせ込むことにより、同様に周辺物体の移動速度がゼロであると判定される。

続いて、現フレームのグルーピング点群データを隠れ領域の有無情報と共にメモリ４に記憶する（手順Ｓ６１）。以上により、本フローチャートの処理が終了する。

以上において、レーザレーダ２とコントローラ３の手順Ｓ５１，５２とは、レーザ光により周辺物体の位置を計測して複数のレーザ計測点を含む点群データを取得する位置計測手段を構成する。コントローラ３の手順Ｓ５４〜Ｓ６０は、位置計測手段により今回取得された点群データのレーザ計測点と位置計測手段により前回取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込みを行い、周辺物体の移動状態量を求めるトラッキング手段を構成する。コントローラ３の手順Ｓ５３は、位置計測手段により取得された点群データの状態に基づいて、周辺物体にレーザ光が当たらない隠れ領域があるかどうかを検出する隠れ領域検出手段を構成する。

ところで、図５に示すように、周辺物体に前フレームでの隠れ領域があるにもかかわらず、現フレームの各レーザ計測点のうち前フレームでの隠れ領域に含まれる計測点を除去しない場合には、前フレームのレーザ計測点の数に比べて、現フレームのレーザ計測点の数が多くなる。この場合に、ＩＣＰトラッキングにより現フレームの各レーザ計測点を前フレームの各レーザ計測点に合わせ込むと、現フレームの３つのレーザ計測点が前フレームの同じ１つのレーザ計測点に最も近くなるため、これらのレーザ計測点が３対１の関係で対応付けられる。その結果、周辺物体の移動速度が実際にはゼロであるにもかかわらず、周辺物体の移動速度がゼロでないと誤検出されてしまう。

これに対し本実施形態では、周辺物体に前フレームでの隠れ領域があるときは、現フレームの各レーザ計測点のうち前フレームでの隠れ領域に含まれるレーザ計測点を除去し、その状態でＩＣＰトラッキングにより現フレームの各レーザ計測点を前フレームの各レーザ計測点に合わせ込むようにしたので、現フレームのレーザ計測点の数と前フレームのレーザ計測点の数が同じとなる。このため、現フレームの各レーザ計測点と前フレームの各レーザ計測点との合わせ込みを行うと、図３（ｂ）に示すように、それらのレーザ計測点が１対１の関係で対応付けられる。これにより、周辺物体の位置を前回計測した際には周辺物体の手前に遮蔽物があったが、周辺物体の位置を今回計測した際には遮蔽物が無くなったような場合でも、周辺物体の移動量及び移動速度を高精度に検出することができる。

なお、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、複数のレーザレーダ２より周辺物体の異なる部位にレーザ光を照射して、複数のレーザ計測点を取得するようにしたが、特にそのような態様に限られず、例えば１つのレーザレーダ２より周辺物体にレーザ光をスキャンさせて、複数のレーザ計測点を取得しても良い。

１…周辺物体検出装置、２…レーザレーダ（位置計測手段）、３…コントローラ（位置計測手段、トラッキング手段、隠れ領域検出手段）。

Claims (2)

1. レーザ光により周辺物体の位置を計測して複数のレーザ計測点を含む点群データを取得する位置計測手段と、
   前記位置計測手段により今回取得された点群データのレーザ計測点と前記位置計測手段により前回取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込みを行い、前記周辺物体の移動状態量を求めるトラッキング手段と、
   前記位置計測手段により取得された前記点群データの状態に基づいて、前記周辺物体に前記レーザ光が当たらない隠れ領域があるかどうかを検出する隠れ領域検出手段とを備え、
   前記トラッキング手段は、前記位置計測手段により前記周辺物体の位置を前回計測した際に、前記隠れ領域検出手段により前記周辺物体に前記隠れ領域があることが検出されたときは、前記今回取得された点群データの各レーザ計測点のうち当該隠れ領域に含まれるレーザ計測点を除去し、その残りのレーザ計測点と前記前回取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込みを行うことを特徴とする周辺物体検出装置。
2. 前記トラッキング手段は、前記位置計測手段により前記周辺物体の位置を今回計測した際に、前記隠れ領域検出手段により前記周辺物体に前記隠れ領域があることが検出されたときは、前記前回取得された点群データの各レーザ計測点のうち当該隠れ領域に対応するレーザ計測点を除去し、その残りのレーザ計測点と前記今回取得された点群データのレーザ計測点との合わせ込みを行うことを特徴とする請求項１記載の周辺物体検出装置。
   
   
   

Images