JP2013186872A - 運転支援装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像センサ(2a)からの画像(D2)のうち、距離センサ(1a)で検知された対象物が占める範囲を含む領域部分を切り出し(44)、該領域部分に対し、環境情報(D3)に基づいて画像処理を行い(45)、画像処理された画像(D45)に基づいて、画像中の対象物が占める範囲を特定して対象物画像として切り出し(46)、対象物画像(D46)に対し、環境情報(D3)に基づいて更なる画像処理を行ない、更なる画像処理を受けた対象物画像に基づいて、当該対象物の特定、対象物による危険の有無を判定する(48)。
【選択図】図1
Description
自車両を基準として垂直方向の所定の角度における水平方向の異なる角度の各々にある対象物までの距離を検出して距離情報を生成する距離情報取得部と、
前記自車両に搭載された画像センサで対象物を撮像し、対象物の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記自車両周辺の環境を検出して環境情報を取得する環境情報取得部と、
前記距離情報と、前記画像情報と、前記環境情報に基づいて、運転支援に利用される情報を生成する情報解析部とを備え、
前記情報解析部が、
前記距離情報取得部で距離が検出された対象物の水平方向角度範囲を検出する角度範囲検出部と、
前記画像情報で表される画像のうち、前記角度範囲検出部で検出された水平方向角度範囲に対応する水平方向位置範囲を算出する位置範囲算出部と、
前記位置範囲算出部により算出された前記水平方向位置範囲と、前記垂直方向の所定の角度を示す情報とに基づいて、前記距離情報取得部により対象物が検知された範囲を対象物検知範囲として特定し、前記対象物検知範囲の水平方向端部の近傍における画像中のエッジに基づいて、画像のうちの前記対象物が占めると推定される範囲を含む領域部分を切り出す領域切り出し部と、
前記領域部分に対し、前記環境情報に基づいて画像処理を行う領域画像補正部と、
前記領域画像補正部で画像処理された画像に基づいて、画像中の対象物が占める範囲を特定し、特定した範囲の画像を対象物画像として切り出す対象物切り出し部と、
前記対象物画像に対し、前記環境情報に基づいて更なる画像処理を行なう対象物画像補正部と、
前記対象物画像補正部で前記更なる画像処理を受けた対象物画像に基づいて、当該対象物の種類を特定する処理及び当該対象物による危険の有無を判定する処理の少なくとも一つを行って、該処理の結果を示す情報を出力する画像認識部と
を備えることを特徴とする。
図1は本発明の実施の形態1における運転支援装置を示す。
図示の運転支援装置は、距離情報取得部1と、画像情報取得部2と、環境情報取得部3と、状況解析部4と、注意喚起部5と、車両制御部6とを備えている。
状況解析部4は、角度範囲検出部41と、位置範囲算出部42と、領域切り出し部44と、領域画像補正部45と、対象物切り出し部46と、対象物画像補正部47と、画像認識部48と、特徴量記憶部49とを備えている。
距離センサ1aとしては、ミリ波レーダ、レーザレーダなどのレーダ、ソナーなどを用いることができる。
本実施の形態では、垂直方向角度を一定に保ち、水平方向角度を変化させる(水平方向の走査する)ことで、垂直方向の所定の角度における水平方向の異なる角度の各々における対象物までの距離を検出することとしている。
距離情報取得部1で取得された情報は距離情報D1として出力される。
画像情報D2は、画像を構成する、水平方向(行方向)及び垂直方向(列方向)に整列した複数の画素の画素値を含む。画像内の画素の行をラインとも言う。
画像情報D2は、領域切り出し部44に供給される。
環境情報取得部3は、例えば図2に示すように、光量情報取得部31、雨・雪情報取得部32、沈み込み情報取得部33、及び傾き情報取得部34を備える。
沈み込み情報取得部33は、例えば、前後左右4個の車輪又は対角2個の車輪と車体とを連結し、主として車体の上下振動を緩和するために設けられているサスペンションのストローク(例えば、車輪直上のバネのストローク)を検出し、検出したストロークに基づいて車両の総重量(車体、搭乗員及び積み荷の重量の合計)を算出し、算出された重量と、サスペンションの弾性率などに基づいて、沈みこみ量を算出する。
算出された沈み込み量を表す情報は、沈み込み情報D33として出力される。
傾きは、ジャイロセンサや傾きセンサを用いることで検出することができる。
なお、沈み込み情報取得部33で利用するサスペンションのストロークが前後左右4個の車輪に関し得られる場合には、これらのストロークから傾きを算出することも可能である。
算出された傾きを表す情報は傾き情報D34として出力される。
環境情報D3は、領域画像補正部45及び対象物画像補正部47へ供給される。
上記のように、距離情報取得部1では水平方向の異なる角度にある1又は2以上の対象物までの距離を求めることができ、以下のように、該距離情報に基づくクラスタリングにより各対象物の水平方向角度範囲を求めることができる。
これらの推定結果を総合して、角度A(5)、A(6)、A(7)、A(8)からの反射波から得られた距離情報が互いに近い値を有するので、同じ対象物からの反射波であると推定する。
次に角度A(i+1)と角度A(i+2)について同じ処理を行う。このような処理を繰り返すことで、同じ対象物がどの角度からどの角度までの範囲を占めているかを検知することができる。
求められた対象物の角度範囲を示す情報D41は、位置範囲算出部42へ供給される。
図4(a)は、距離情報取得部1で得られた、図3の角度範囲Ba、及びその内部に含まれる角度A(5)〜A(8)を平面上に展開して示す。符号1sは、距離情報取得部1により距離情報の取得が行われた範囲を示す。
図4(b)は、画像情報取得部2で得られた画像を示す。
算出した情報は位置情報D42として領域切り出し部44へ送られる。
対象物検知範囲100は、距離情報取得部1により距離情報の取得が行われた垂直方向角度Ash(図4(a))に対応する画像上の垂直方向位置Hsh(図4(b)及び図6)において、距離情報取得部1により対象物が検知された水平方向位置範囲Raの左端から右端まで延びた帯状の部分から成る。
第1の範囲は対象物左端確認領域、第2の範囲102は対象物右端確認領域、第3の範囲103は対象物上端確認領域、第4の範囲104は対象物下端確認領域と呼ばれる。
範囲102は、対象物検知範囲100の右側端部100bを中心として、所定の幅及び所定の高さを有する矩形の領域である。
図示の例では範囲101と範囲102とは同じ大きさであるが、異なっていても良い。
個々の画素が垂直エッジ成分を構成するものか否かの判断は、水平方向に隣接する画素との画素値(例えば輝度値)の差分に基づいて行う。例えば、水平方向に右側(対象物検知範囲100の中点100cに近い側)に隣接する画素との差分の絶対値が所定値以上であれば垂直エッジ成分を構成すると判断する。
個々の画素が垂直エッジ成分を構成するものか否かの判断は、水平方向に隣接する画素との画素値(例えば輝度値)の差分に基づいて行う。例えば、水平方向の左側(対象物検知範囲100の中点100cに近い側)に隣接する画素との差分の絶対値が所定値以上であれば垂直エッジ成分を構成すると判断する。
即ち、切り出し領域決定部442は、第1及び第2の範囲101、102のいずれかにおいて、垂直エッジが検出されないときは、垂直方向範囲を限定せずに水平方向位置範囲Raに基づいて水平方向範囲を限定した切り出し領域を決定する。
まず、各画素が水平エッジ成分を構成するものであるか否かの判断を、上下方向に隣接する画素との画素値(例えば輝度値)の差が所定値以上か否かによって行う。例えば下側に隣接する画素との画素値の差が所定値以上であれば、水平エッジ成分を構成するものであると判断する。
図7(a)〜(c)において、それぞれの矩形L1、L2、…LN(Nは範囲103中のラインの数)はそれぞれのラインを示し、ハッチングを施した矩形は、水平エッジ成分を構成するものと判断されたラインを示し、ハッチングを施さない矩形は、水平エッジ成分を構成するものではないラインを示す。
図7(a)に示すように、水平エッジ成分を構成すると判断されたラインが続いた後、水平エッジ成分を構成するものではないラインが検出されたら、その位置(三角印UEで示す)を対象物の上端と判断し、その位置に対して所定の余裕分だけ上方の位置を切り出し領域(領域部分)の上端と決定する。
図7(b)に示すように、水平エッジ成分を構成すると判断されたラインが画像の上端まで続いた場合には、画像の上端(三角印UEで示す)を切り出し領域の上端と決定する。
図7(c)に示すように、水平エッジ成分を構成するラインが画像の上端まで検出されない場合にも、画像の上端(三角印UEで示す)を切り出し領域の上端と決定する。
水平エッジ成分を構成すると判断されたラインが画像の下端まで続いた場合には、画像の下端を切り出し領域の下端と決定する。
水平エッジ成分を構成するラインが画像の下端まで検出されない場合には、画像の上端を切り出し領域の下端と決定する。
切り出しデータ出力部443の出力は、領域切り出し部44の出力D44として領域画像補正部45に供給される。
図8(a)に示される切り出しでは、垂直方向範囲は限定せず、水平方向範囲のみを限定した領域部分Caが切り出されている。即ち、画像を垂直方向に延びた分割線(点線で示す)で、該当部分とそれ以外の部分を分離し、該当部分の画像データのみが抽出される。
図8(b)に示される切り出しでは、水平方向範囲が限定されるとともに、垂直方向の上端及び下端の双方が限定された領域部分Caが切り出されている。
図8(c)に示される切り出しでは、水平方向範囲が限定されるとともに、垂直方向の下端が限定された領域部分Caが切り出されている。
図8(d)に示される切り出しでは、水平方向範囲が限定されるとともに、垂直方向の上端が限定された領域部分Caが切り出されている。
上記の余裕分は、例えば距離情報取得部1で距離情報が取得される異なる角度のうちの、隣接する角度間の間隔(例えば角度A(4)と角度A(5)の間隔)に略等しい距離とするのが望ましい。
また、第1の範囲101及び第2の範囲102の一方のみにおいて、垂直エッジの有無の判定を行っても良い。
また、第3の範囲103で対象物の上端に対応する水平エッジを探索し、第4の範囲104で対象物の下端に対応する水平エッジを探索したが、第3の範囲103における対象物の上端に対応する水平エッジの探索及び第4の範囲104における対象物の下端に対応する水平エッジの探索の一方のみを行っても良い。対象物の上端に対応する水平エッジの探索のみを行う場合には、切り出し部44による切り出し領域の下端は画像の下端となり、対象物の下端に対応する水平エッジの探索のみを行う場合には、切り出し部44による切り出し領域の上端は画像の上端となる。
この座標変換においては、例えばまず、沈み込み情報D33で表される沈み込み量を補償するため画像を上下方向に移動させる。次に、傾き情報D34で表される傾きを補償するため、検出された傾きとは逆の方向に画像を回転させる。
例えば、図9(a)に示すように、明るさ情報D31が、周辺の明るさを256段階で数値化したものであるとする。その場合、明るさ情報D31の値に基づいて、信号増幅及びノイズ低減処理が必要か否かを選択する。例えば明るさを示す値が50(第1の所定値)以下であれば、周囲が暗いと判断し、画像情報に対して、信号増幅及びノイズ低減処理を行う。明るさを示す値が50〜200の間(第1の所定値より大きく、第2の所定値よりも小さい範囲内)であれば、信号増幅だけを行う。明るさを示す値が200(第2の所定値)以上であれば、信号増幅、ノイズ低減処理の何れも行わない。
領域画像補正部45で生成された補正画像D45は、対象物切り出し部46へ供給される。
切り出された画像D46は、対象物画像補正部47へ供給される。
認識用画像D47の生成に当たり、対象物切り出し画像D46に対し、予め用意されている複数の画像処理のうちの適切なもの選択して実行する。
この画像処理は、後段の画像認識部48における画像認識を一層正確にするために行われるものであり、実行可能な画像処理としては、ノイズ低減、雨・雪補正、コントラスト補正、デジタルズーム、エッジ強調、エッジ抽出などの画質補正、信号増幅、デジタルズームがあり、これらのうちの、環境情報D3に応じて選択されたものが実行される。
なお、環境情報D3の内容によっては、いずれの画像処理も実行されない場合があり得る。
このようにして得られた認識用画像D47は、画像認識部48へ送られる。
マッチングを行なう場合には、認識用画像の横幅(水平方向寸法)と、参照用特徴量D8で示される参照用パターンの横幅が同じになるように画像の拡大、縮小を行い、さらに傾いていると判断される場合には、回転させることで傾きを補償する。さらに、画像を上下に移動させながら、参照用パターンとの比較を行う。言い換えると、画像を上下方向に移動させながら、一致度が高くなる位置を探索する。
選択した参照用パターンとの一致度が高くない(所定値未満である)ときは、別の参照用パターンを選択して比較に用いる。
一致度が高い参照用パターンが見つかるまで以上の処理を繰り返す。このような処理を行うことで、画像の認識を行う。
この場合、画像情報取得部2で取得された対象物に対応する画像部分の大きさと、距離情報取得部1で取得された対象物までの距離を組合せることで対象物の大きさを推定することができる。
対象物に対応する画像部分の大きさ及び位置の変化は、対象物の移動を反映するものであり、このような大きさ及び位置の変化が距離情報取得部1で得られる対象物までの距離の変化及び角度(方位)の変化に対応するものかどうかの判断を行うことで、追跡が正確に行われているかどうかの確認を行うことができる。このような処理を行うために、画像認識部48は、距離情報取得部1から出力される情報D1をも入力とする。
このように追跡を行う結果、対象物の移動の向き、速度を推定することができる。
衝突危険物と判定した場合には、危険であることを運転者に知らせるか衝突回避のための運転制御を行うための情報を出力する。
画像センサ2aの画角内に存在する画像でも、対象物が次第に遠ざかるなどの理由で対応する画像部分が次第に小さくなって所定値未満となったり、輝度が次第に低下して所定値未満となったりした場合にも、消失と判定する。
なお、複数の対象物に対し同時に追跡を行うことも可能である。
注意喚起部5は表示部5aを含み、表示部5aで対象物を表示し、例えば目立つ枠で囲ったり、対象物のみをズームアップして表示したりして、対象物画像が視認しやすいようにするともに、衝突危険が有る場合には、音声で危険を知らせる。表示部5aは、他の目的で使用されている表示部を兼用しても良い。例えば、カーナビ用表示部を兼用しても良い。
例えば認識結果D48が対象物との危険のおそれがあることを示す場合には、ブレーキをかける。
Claims (13)
- 自車両を基準として垂直方向の所定の角度における水平方向の異なる角度の各々にある対象物までの距離を検出して距離情報を生成する距離情報取得部と、
前記自車両に搭載された画像センサで対象物を撮像し、対象物の画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記自車両周辺の環境を検出して環境情報を取得する環境情報取得部と、
前記距離情報と、前記画像情報と、前記環境情報に基づいて、運転支援に利用される情報を生成する情報解析部とを備え、
前記情報解析部が、
前記距離情報取得部で距離が検出された対象物の水平方向角度範囲を検出する角度範囲検出部と、
前記画像情報で表される画像のうち、前記角度範囲検出部で検出された水平方向角度範囲に対応する水平方向位置範囲を算出する位置範囲算出部と、
前記位置範囲算出部により算出された前記水平方向位置範囲と、前記垂直方向の所定の角度を示す情報とに基づいて、前記距離情報取得部により対象物が検知された範囲を対象物検知範囲として特定し、前記対象物検知範囲の水平方向端部の近傍における画像中のエッジに基づいて、画像のうちの前記対象物が占めると推定される範囲を含む領域部分を切り出す領域切り出し部と、
前記領域部分に対し、前記環境情報に基づいて画像処理を行う領域画像補正部と、
前記領域画像補正部で画像処理された画像に基づいて、画像中の対象物が占める範囲を特定し、特定した範囲の画像を対象物画像として切り出す対象物切り出し部と、
前記対象物画像に対し、前記環境情報に基づいて更なる画像処理を行なう対象物画像補正部と、
前記対象物画像補正部で前記更なる画像処理を受けた対象物画像に基づいて、当該対象物の種類を特定する処理及び当該対象物による危険の有無を判定する処理の少なくとも一つを行って、該処理の結果を示す情報を出力する画像認識部と
を備える
ことを特徴とする運転支援装置。 - 前記領域切り出し部は、
前記対象物検知範囲の水平方向端部の近傍において、前記対象物の水平方向端部に対応する画像中の垂直エッジが検出されるか否かの判断を行い、
該垂直エッジが検出されたときは、前記対象物の垂直方向端部に対応する水平エッジを探索し、該水平エッジが検出されたときは、検出された水平エッジの位置に基づいて前記領域部分の垂直方向端部を決める
ことを特徴とする請求項1に記載の運転支援装置。 - 前記領域切り出し部は、
前記対象物検知範囲の水平方向左側端部を中心とする所定の大きさの第1の範囲と、前記対象物検知範囲の水平方向右側端部を中心とする所定の大きさの第2の範囲の双方において、前記対象物の水平方向端部に対応する画像中の垂直エッジが検出されるか否かの判断を行ない、
前記第1及び第2の範囲の双方において、前記垂直エッジが検出されたときは、前記水平エッジの探索を行う
ことを特徴とする請求項2に記載の運転支援装置。 - 前記領域切り出し部は、所定の幅を有する矩形の第3の範囲内の画像中で前記水平エッジの探索を行い、
前記第3の範囲の左端及び右端は、前記水平方向位置範囲内に位置し、
前記第3の範囲の上端は、前記画像の上端に一致し、
前記第3の範囲の下端は、前記距離情報取得部により距離情報の取得が行われた垂直方向角度に対応する画像上の垂直方向位置に一致する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の運転支援装置。 - 前記領域切り出し部は、前記第3の範囲内の複数のラインの各々において、所定数以上の画素が水平エッジ成分を構成するものであるときに当該ラインは水平エッジ成分を構成するものであると判断し、前記第3の範囲内の複数のラインを下から順に調べたときに、最初に水平エッジ成分を構成すると判断されたラインが現れた後に、最初に水平エッジ成分を構成しないと判断されたラインが現れた位置を、前記対象物の上端に対応する水平エッジの位置であると判定することを特徴とする請求項4に記載の運転支援装置。
- 前記領域切り出し部は、所定の幅を有する矩形の第4の範囲内の画像中で前記水平エッジの探索を行い、
前記第4の範囲の左端及び右端は、前記水平方向位置範囲内に位置し、
前記第4の範囲の上端は、前記距離情報取得部により距離情報の取得が行われた垂直方向角度に対応する画像上の垂直方向位置に一致し、
前記第4の範囲の下端は、前記画像の下端に一致する
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の運転支援装置。 - 前記領域切り出し部は、前記第4の範囲内の複数のラインの各々において、所定数以上の画素が水平エッジ成分を構成するものであるときに当該ラインは水平エッジ成分を構成するものであると判断し、前記第4の範囲内の複数のラインを上から順に調べたときに、最初に水平エッジ成分を構成すると判断されたラインが現れた後に、最初に水平エッジ成分を構成しないと判断されたラインが現れた位置を、前記対象物の下端に対応する水平エッジの位置であると判定することを特徴とする請求項6に記載の運転支援装置。
- 前記対象物切り出し部が、前記領域画像補正部で画像処理された画像に基づいて、画像中において対象物が占める水平方向範囲及び垂直方向範囲を特定し、特定された水平方向範囲及び垂直方向範囲の画像を前記対象物画像として切り出すことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の運転支援装置。
- 前記環境情報取得部は、
車両の沈み込み量を検出する沈み込み情報取得部と、
車両の路面に対する傾きを算出する傾き情報取得部の少なくとも一つを含み、
周辺の光の強さを算出する光量情報算出部と、
雨又は雪を検出する雨・雪検出部の少なくとも一つを含み、
これらにより得られる情報を前記環境情報として出力する
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の運転支援装置。 - 前記領域画像補正部は、前記沈み込み量及び前記傾きの少なくとも一つに基づく、前記領域部分の画像の座標変換、前記領域部分の画像のコントラスト補正、エッジ強調、及びエッジ抽出の少なくとも一つを行うことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の運転支援装置。
- 前記対象物画像補正部は、前記対象物画像のコントラスト補正、エッジ強調、及びエッジ抽出の少なくとも一つを行うことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の運転支援装置。
- 前記状況解析部から出力された前記処理の結果を示す情報が、前記対象物との衝突のおそれがあることを示す場合に、運転者に注意喚起のための情報を出力する注意喚起部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の運転支援装置。
- 前記状況解析部から出力された前記処理の結果を示す情報が、前記対象物との衝突のおそれがあることを示す場合に、車両を停止させるための制御を行う
車両制御部をさらに備える
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の運転支援装置。
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