JP2014191485A - 障害物検出装置、及びそれを備えた電動車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】誤判定を低減し、より安全に安心して利用可能な障害物検出装置、及びそれを備えた電動車両を提供する。
【解決手段】障害物検出装置(4A)は、障害物を検出するカメラ(12a・12b)を有し、カメラ(12a・12b)により障害物を検知したときに利用者に知らせる。カメラ(12a・12b)による障害物の検知の信頼度を算出する信頼度算出部(14)と、算出された信頼度を閾値と比較し、該信頼度が閾値以下である場合には該信頼度が低下していると判断する判断部(15)と、判断部(15)により信頼度が低下している判断された場合に、利用者に注意喚起する報知部(20)とが設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、電動車椅子等の電動車両に搭載して用いられる障害物検出装置、及びそれを備えた電動車両に関するものである。
近年、高齢者向けに作られた三輪又は四輪の一人乗り電動車両が普及してきており、電動車椅子、シニアカーとして知られている。
電動車両は、自動車に比較して車体が小さく、かつ高齢者が利用することが多い。このため、電動車両にとって、段差等の障害物は、転倒の可能性がある危険な場所であり、障害物を事前に検知して運転者に報知することが望まれている。
そこで、従来、レーダー、超音波又はカメラ画像等により路上にある障害物を検知する技術が提案されている。具体的には、例えば、特許文献1に記載された段差検知装置及びこれを備えた電動車両には、カメラ画像を用いた障害物の検知技術が開示されており、特許文献2に記載された障害物検出装置には、超音波を用いた障害物の検知技術が開示されている。
特開2011−177334号公報(2011年9月15日公開) 特開2011−133247号公報(2011年7月7日公開) 特開2005−106649号公報(2005年4月21日公開)
しかしながら、上記従来の障害物検出装置、及びそれを備えた電動車両では、以下の問題点を有している。
まず、電動車椅子やシニアカー等の電動車両は歩行者として取り扱われるため、屋外の歩道以外にも病院や店舗内の通路等、自動車が走行しない場所も通行する場合があり、幅広い状況下での使用を想定する必要がある。
これに対して、特許文献1に開示された段差検知装置及びこれを備えた電動車両は、撮像時刻の異なるカメラ画像から障害物を検知する技術であるが、カメラを用いた方式では、照明光の照射状態、対象物の反射等により所望の画像を得ることができない状況で誤判定を起こす場合が考えられる。例えば、雨天や霧のような天候、暗所や逆光のような照明条件、又は床面の反射や周辺景色の写り込みがある場合は、誤判定を起こす確率が高くなる。
また、特許文献2に開示された技障害物検出装置は、超音波を照射し、対象物からの反射波の時間遅れから障害物を検知する技術であるが、同様に、雨天や霧のような天候、曲面や傾斜面があり反射波が戻り難い形状の障害物、反射波が戻らない下り階段や溝のような凹形状の段差、又は超音波を吸収する障害物では、誤判定を起こす確率が高くなる。
したがって、障害物検出装置においては、誤判定を起こす確率が高くなる危険要素を考慮して、判断結果の信頼度が把握できるようになっているのが好ましい。
一方、本願発明とは異種分野であるカーナビゲーションの分野では、モニター画面を見なくても、フロントガラス等にナビ画面の風景を投影することによって視線を変えずに運転できるというナビ画面の視認可に関する技術が特許文献3に開示されている。
この特許文献3では、「対象物には、ガソリンスタンド、コンビニエンスストア、レストラン、ホテル、温泉地、公共若しくはその他の建物等の施設、又は山、河、湖等の地形等の視覚によって識別できるものが含まれる。」と記載されているように風景を対象としており、危険要素に関するものではない。また、「特定精度とは、現実の風景に重畳して表示される指示表示(矢印等)が対象物を差す正確さを意味しており、特定精度が高い(良い)とは指示表示(矢印等)が正確に現実の風景中の対象物を差していることを意味し、」との記載があるように、運転者が実際に見ている風景との位置関係に対する精度を示しており、危険度に対する判定精度ではない。
さらに、「精度検出手段は、車両の振動、車両の挙動、車両の乗員の姿勢変化、車両の現在位置特定精度、表示すべき複数の対象物の見かけ上の間隔、表示すべき対象物の見かけ上の大きさ、又は表示すべき対象物までの距離に基づいて特定精度を検出する。」との記載があるが、この精度の検出手段も危険要素の検出に関するものではない。
このように、特許文献3の技術は、特定精度を乗員に通知する点で類似するともいえるが、技術分野及び目的が本願発明とは異なっていると共に、危険度の判定精度及び精度の検出手段も本願発明とは異なっている。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、誤判定を低減し、より安全に安心して利用可能な障害物検出装置、及びそれを備えた電動車両を提供することにある。
本発明の一態様における障害物検出装置は、障害物を検出する障害物検知センサを有し、上記障害物検知センサにより障害物を検知したときに利用者に知らせる障害物検出装置において、上記障害物検知センサによる障害物の検知の信頼度を算出する信頼度算出部と、算出された上記信頼度を閾値と比較し、該信頼度が閾値以下である場合には該信頼度が低下していると判断する第1判断部と、上記第1判断部により上記信頼度が低下している判断された場合に、上記利用者に注意喚起する第1注意喚起部とが設けられていることを特徴としている。
本発明の一態様における電動車両は、上記記載の障害物検出装置を備えていることを特徴としている。
本発明の一態様によれば、誤判定を低減し、より安全に安心して利用可能な障害物検出装置、及びそれを備えた電動車両を提供するという効果を奏する。
本発明の実施形態1における障害物検出装置の構成を示すブロック図である。 (a)(b)は、上記障害物検出装置を備えた電動車両の構成を示す斜視図である。 上記障害物検出装置における障害物検知センサ部の構成を示す斜視図である。 (a)は左側のカメラにて撮像した第1の画像を示す図であり、(b)は右側のカメラにて撮像した第2の画像を示す図であり、(c)は第1の画像と第2の画像とを重ねて、歩道と路面との境界線だけを抽出した図である。 (a)は距離の算出方法を示す説明図であって、第1の画像を座標空間に示したものであり、(b)はカメラの焦点面とカメラの位置情報とを示した側面図である。 (a)は視差の算出方法を示すものであって、カメラを示す側面図であり、(b)は、左右のカメラを示す平面図である。 (a)は原点Pが原点(0、0)の座標に見える左側の第1の画像を示す図であり、(b)は原点Pが(−v1、0)の地点に見える右側の第2の画像を示す図である。 (a)は物体の視差v2が正(路面の視差v1よりも大きい)の場合を示す側面図であり、(b)は、物体の視差v2が負(路面の視差v1よりも小さい)の場合を示す側面図である。 (a)は上記障害物検出装置の報知部における、LED表示部が点灯しているときの構成を示す斜視図であり、(b)は上記障害物検出装置の報知部における、危険位置及び危険レベルを示す右上のLED表示部のみが点灯しているときの構成を示す斜視図である。 上記障害物検出装置の障害物検知動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態2における障害物検出装置の障害物検知センサ部の構成を示す斜視図である。 上記障害物検出装置の障害物検知動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態3における障害物検出装置の障害物検知センサ部の構成を示す斜視図である。 上記障害物検出装置の障害物検知動作を示すフローチャートである。
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
本実施の形態の障害物検出装置を備えた電動車両は、電気動力により移動することのできる車両であり、例えば、電動車椅子又はシニアカー等の一人乗りの小型車両や電気自動車等を表わす。
また、障害物とは、電動車両が通行するのに障害となる物であり、例えば、溝、下り階段等の地面よりも下方向の段差、歩行者、壁、上り階段等の地面よりも上方向の段差、又は例えば10°以上の傾斜角度の大きい坂道等を表わす。
本実施の形態の障害物検出装置を備えた電動車両の構成について、図2(a)(b)、及び図3に基づいて説明する。図2(a)(b)は、本実施の形態の障害物検出装置を備えた電動車両の構成を示す斜視図である。図3は、上記障害物検出装置における障害物検知センサ部の構成を示す斜視図である。
本実施の形態の障害物検出装置4Aを備えた電動車両1は、図2(a)(b)に示すように、該電動車両1における進行方向の最前方部に設けられたセンサ固定部2に固定された障害物検知センサ部10を備えていると共に、該電動車両1のハンドル操作部3には注意喚起部としての報知部20を備えている。上記障害物検知センサ部10及び報知部20は、本実施の形態の障害物検出装置4Aの構成品として機能している。尚、本実施の形態では、報知部20は、運転者(利用者)が視認し易い位置に取り付けられているが、音、及び音声のみの場合には、必ずしもこれに限らず、電動車両1の他の位置に設けられていてもよい。
上記障害物検知センサ部10は、進行方向の障害物を検知するものであり、図3にも示すように、センサーカバー11に障害物検知センサ及びステレオカメラとしての2台のカメラ12a・12bを有している。これらカメラ12a・12bの間隔は、例えば15〜25cmとなっている。また、上記センサーカバー11内には、カメラ12a・12bの信号から障害物との距離や障害物高さを算出するための図示しない後述する制御部13、上記カメラ12a・12bによる障害物の検知の信頼度を算出する図示しない後述する信頼度算出部14、及び算出された上記信頼度を閾値と比較し、該信頼度が閾値以下である場合には該信頼度が低下していると判断する図示しない後述する判断部15が配置されている。
すなわち、本実施の形態の障害物検知センサ部10では、2台のカメラ12a・12bを使用したステレオカメラ方式により、両カメラ12a・12bの視差から障害物との距離及び障害物の高さを測定している。
ここで、ステレオカメラの視差から障害物との距離や高さを算出する方法について、図4(a)(b)(c)に基づいて説明する。図4(a)は左側のカメラにて撮像した第1の画像を示す図であり、図4(b)は右側のカメラにて撮像した第2の画像を示す図であり、図4(c)は第1の画像と第2の画像とを重ねて、歩道と路面との境界線だけを抽出した図である。
まず、各カメラ12a・12bにて前方を撮影すると、図4(a)に示す左側のカメラ12bにて撮像した第1の画像と、図4(b)に示す右側のカメラ12aにて撮像した第2の画像とが得られる。そして、これら両画像から、図4(c)に示すように、左の画像と右の画像において境界線がずれた位置に撮像されていることが把握される。この左右方向のずれ量が視差であり、平坦な路面では、視差は手前から奥行き側に向かって一定の割合で減少する。
本実施の形態では、このような平坦な路面における視差v1と、段差の検出領域を撮像した実際の視差v2とを比較することにより、検出領域の路面からの高さを検出する。
具体的には、第1の画像の任意の座標(X、Y)を中心とする検出領域に対して、そのY座標とカメラ12bの位置情報等から、検出領域が路面にあると仮定したときの視差v1を求めて、第2の画像で視差v1ずらした座標(X−v1、Y)を中心とする比較領域を定め、検出領域の画像と比較領域の画像との視差v2から検出領域の路面からの高さを求めることが可能である。
具体的なステレオカメラの視差から障害物との距離や高さを算出する方法について、図5(a)(b)〜図8(a)(b)に基づいて説明する。図5(a)は距離の算出方法を示す説明図であって、第1の画像を、座標空間に示したものであり、図5(b)はカメラの焦点面とカメラの位置情報とを示した側面図である。図6(a)は視差の算出方法を示すものであって、カメラを示す側面図であり、図6(b)は、左右のカメラを示す平面図である。図7(a)は原点Pが原点(0、0)の座標に見える左側の第1の画像を示す図であり、図7(b)は原点Pが(−v1、0)の地点に見える右側の第2の画像を示す図である。図8(a)は、物体の視差v2が正(路面の視差v1よりも大きい)の場合を示す側面図であり、図8(b)は、物体の視差v2が負(路面の視差v1よりも小さい)の場合を示す側面図である。
まず、図5(a)(b)に示すように、第1の画像の任意の座標(X、Y)を中心とする検出領域に対して、そのY座標値とカメラ12bの位置情報とから、検出領域が路面にあると仮定したときの第2の画像との視差v1を求める。
視差v1を求めるには、まず、図5(b)に示すように、カメラ12a・12bから画像の焦点面A1までの距離d1を算出する必要がある。そこで、図5(a)に示すように、第1の画像を、座標の中心(0、0)を原点Pとする縦が±wピクセル、横が±hピクセルである座標空間CPに変換し、段差の検出領域の座標点(X、Y)を座標空間CPに表示する。
次いで、座標空間CPにおいて、段差を検出する任意の検出領域の座標点(X、Y)を選択する。座標空間CPは、図5(b)に示すカメラ12a・12bの光軸に垂直な面である焦点面A1に相当する。カメラ12a・12bのレンズの歪みがない場合、焦点面A1上に存在するものは全て同じ視差になるため、座標空間CPに存在する座標点(X、Y)と原点Pとも同じ視差となる。
次に、座標点(X、Y)が路面に存在すると仮定したときのカメラ12bから焦点面A1の原点Pまでの距離d1を求める。ここで、座標点(X、Y)を基点として距離d1を算出すると複雑になるので、焦点面A1に存在する座標点が全て同じ視差となることを利用して、座標点(X、Y)と同じ焦点面A1にある座標点Q(0、Y)を基点にして、焦点面A1の原点Pまでの距離d1を算出する。
次に、図6(a)に示すように、カメラ12bから座標点Qを見たときの下向きの角度θyは、カメラ12bの垂直画角の半分をθ2とすると、図5(a)に示す座標点Qの高さがYであるから、θyは下記の式1で求めることができる。
θy=arctan(tanθ2×Y/h) (式1)
また、図5(b)に示すように、カメラ12a・12bの取り付け高さをhcとして、カメラ12a・12bが俯角θ3で下向きに取付けられている場合、カメラ12bから座標点Qまでの距離d1´は、
d1´=hc/sin(θ3+θy) (式2)
より求めることができる。
したがって、カメラ12bから焦点面A1の原点Pまでの距離d1は、
d1=d1´×cos(θy) (式3)
より求めることができる。
次に、焦点面A1に路面があるとしたきの第1の画像と第2の画像との視差v1を求める。歪みのないレンズの場合、焦点面A1上にある点は全て同じ視差になると考えられるので、上記(式3)で求めた距離d1を使って視差v1を求めればよい。尚、距離d1は、レンズの歪み等によって、他の値を用いたり、補正が必要となったりする場合もある。
図6(b)に示すように、左のカメラ12bの焦点面A1に位置する原点Pは、右のカメラ12aでは中央から角度θxの方向に見える。このθxは、左右のカメラ間隔をgとすると、以下の式で求められる。
θx=arctan(g/d1) (式4)
このとき、原点Pは、左側の第1の画像では、図7(a)に示すように、原点(0、0)の座標に見え、右側の第2の画像では、図7(b)に示すように、視差のピクセル数をv1としたとき、(−v1、0)の地点に見える。v1は、図6(b)に示すように、カメラ12aの水平画角の半分をθ1としたとき、以下の式で求められる。
v1=w×tanθx/tanθ1 (式5)
視差のピクセル数v1は点Pと点(X、Y)で同一であるので、右画像では(Xr、Y)の位置に見えることになる。ここで、
Xr=X−v1 (式6)
である。
次に、左側の第1の画像の検出領域(X、Y)の座標に写っている物体が路面と同じ高さにあるかどうかを判断する。このとき、左側の第1の画像の(X、Y)の座標に写っている物体と同一の物体が、右側の第2の画像の比較領域(Xr、Y)の位置に写っているかを確認すればよい。
同一物体かどうかの確認方法は様々な方法があるが、例えば、左右画像の対象点の周辺数ピクセル分の輝度を取り出して比較すればよい。両者がカメラ12a・12bのノイズなどの誤差要因の範囲内で一致すれば、その地点は路面と同じ高さであると判断することができる。もし、両者が一致せず、左右どちらかにずれていると判断される場合には、その視差に応じて、路面より高い位置か、低い位置にあると判断することができる。
例えば、左側の第1の画像の(X、Y)の位置にある物体が、右側の第2の画像で(Xr−v2、Y)の座標にあると判断された場合、物体までの実際の距離をd2とすると、(式4)及び(式5)より、
v1=(w×g)/(d1×tanθ1)
v1+v2=(w×g)/(d2×tanθ1)
v1を消すと、
d2=(d×w×g)/(w×g+v2×tanθ1) (式7)
図8(a)(b)に示すように、路面にある物体の高さhsは、
hs=hc×(d1−d2)/d1 (式8)
となり、これにより路面の段差の高さhsがわかる。すなわち、物体の視差v2が正(路面の視差v1よりも大きい)の場合は、図8(a)に示すように、物体までの距離d2が路面までの距離d1より小さくなり、hsが正の値となって路面より高いと判断できる。逆にv2が負(路面の視差v1よりも小さい)の場合は、図8(b)に示すように、物体までの距離d2が路面までの距離d1より大きくなり、hsは負の値となって、路面より低いと判断できる。このようにして、第1の画像中の座標点(X、Y)の路面からの高低差がわかる。
上記手順を適切な間隔をもって他の座標点でも繰り返し、画像中の必要な範囲で路面からの高さの検出を完了したら終了する。
尚、ステレオカメラの視差から障害物との距離や高さを算出する方法については、必ずしもこれに限らず、他の公知の方法を用いることができる。
次に、図2(a)(b)に示す報知部20は、障害物検知センサ部10にて障害物を検知した場合、運転者に危険であることを音、音声、又は発光表示により運転者に報知する。
報知部20としては、例えば、図9(a)(b)に示すものを使用することができる。すなわち、報知部20は、音や音声により運転者に報知するスピーカー部21と、光表示により運転者に報知するLED表示部22と、報知部20の動作をon/offするためのスイッチ23とから構成されている。尚、本実施の形態では、報知部20は、スピーカー部21及びLED表示部22との両方を備えているが、必ずしもこれに限らず、いずれか一方だけでも構わない。
ところで、ステレオカメラ方式による障害物の検知は、簡易な構成で比較的高精度に測定が可能なことから一般に使用されている。しかしながら、カメラ画像を用いる都合上、暗闇や逆光のような照明条件、雨天や霧等の天候条件によっては対象とする障害物の画像を正確に撮像することが困難となり、誤判定を起こす場合がある。例えば、障害物が有るのに無いと判定したり、又はその逆であったりする場合である。
また、路面上の障害物を検知するには、路面を含めて撮像する必要があるが、路面が鏡面状の場合や濡れている場合に、周辺の景色や照明が写り込み、障害物と誤判定する場合がある。
そこで、本実施の形態の障害物検出装置4Aは、図1に示すように、カメラ12a・12bを用いたステレオカメラ方式にて誤判定を起こし易い状況つまり信頼度が低い状況であることを判定するために信頼度算出部14及び判断部15を有し、信頼度が低い場合に、報知部20により運転者に注意喚起を行うようになっている。
上記障害物検出装置4Aでは、信頼度算出部14は、カメラ12a・12bの信号に基づいて、信頼度を算出する。同信号としては、輝度、相関度、コントラスト、露出時間、又はこれらの組合せを用いることが好ましい。それぞれの信頼度の算出について以下に説明する。
〔輝度〕
カメラ12a・12bにて撮像した画像の輝度値から信頼度を算出する。例えば、輝度を255階調で出力している場合、輝度閾値230以上のピクセル数をカウントし、カウント数が一定数以上の場合は、信頼度が低いと判定する。このことにより、例えば、床面や金属のように光沢がある面での反射光が多い場合に誤判定を起こし易いことを防止でき、かつ利用者に障害物検知がうまく動作していないことを注意喚起することができる。
また、輝度閾値以上のピクセルを無視して、ステレオカメラ方式にて障害物を検知することによって、誤判定を低減することがより好ましい。輝度閾値やカウント数は任意に設定することができ、ピクセル数でカウントする以外にも、カメラ12a・12bの画像の比較を一定のブロック領域毎に行う場合は、そのブロック内に輝度閾値以上のピクセル数が一定値以上の場合にそのブロックを無視するようにしてもよい。例えば、64×32ピクセル程度の範囲を1ブロックとして、そのブロック内で左右の画像の特徴点での視差を算出する方法が、ステレオカメラ方式で一般に用いられており、この場合は、ブロック内に含まれる輝度閾値以上のピクセル数から、そのブロックでの判定の信頼度を判別し、信頼度が低いブロック数が一定数以上の場合に利用者に報知してもよい。
〔相関度〕
ステレオカメラ方式では左右のカメラ12a・12bの画像の一定領域にある特徴点の視差のずれ量を算出し、距離に換算する。このときに、特徴点の一致度である相関度を算出する。相関度が高いほど、結果の信頼度が高いと考え、相関度が任意の閾値以下の場合に、その領域の結果信頼度が低いと判定する。また、信頼度の低い領域が一定数以上であった場合に、検知結果自体の信頼度が低いと判定して、利用者に報知する。
例えば、床面に周りの景色が写り込んだ場合、障害物がないのに有ると誤判定する場合があるが、写り込んだ景色は一般に鮮明ではなく、ぼやけた画像となる。この場合は、相関度も低くなることから、写り込みにより誤判定が生じ易い状況になった時に利用者に報知して、走行を注意するように警告することが可能となる。
〔コントラスト〕
ステレオカメラ方式にて、前述のようにブロック単位で左右画像の視差を算出する場合に、そのブロック内のコントラスト差(分布)を算出し、コントラストが一定値より低いブロックは信頼度が低いと判定し、信頼度が低いブロック数が一定数以上の場合に利用者に報知してもよい。また、信頼度が低いブロックは障害物判定時には無視することによって、障害物の誤検知を低減してもよい。
コントラストにて信頼度を算出することによって、夜間のように暗い場所や、逆光等により画像が明るすぎる場合に誤判定しやすい状況にあることを利用者に知らせ、注意喚起することができる。
〔露出時間〕
カメラ12a・12bでの撮像を自動露出で行い、露出時間から信頼度を算出してもよい。露出時間が一定時間以上、又は一定時間以下の場合に、撮像環境が暗すぎる、又は明るすぎると判断し、障害物の検知精度が低下していると判定することができる。
このことにより、暗所や逆光等の状況で障害物を誤判定し易い状況にあることを利用者に知らせ、注意喚起することができる。
カメラ自体の信号を用いることによって、別途照度センサ等を用いなくても、撮像環境の明るさを判別することができ、安価に構成することが可能となる。
このように、本実施の形態の障害物検出装置4Aでは、ステレオカメラにより障害物を検知する。そして、信頼度の判定としてステレオカメラの信号を利用する。また、ステレオカメラの視差情報以外の信号から信頼度を算出する。例として、輝度、相関度、コントラスト、露出時間である。
上記構成の障害物検出装置4Aにおける信頼度の判定フローを、図10に基づいて説明する。図10は、障害物検出装置4における判定フローを示すフローチャートである。
図10に示すように、ステレオカメラである右側のカメラ12a及び左側のカメラ12bにてカメラ画像を撮像する(S1)。次いで、制御部13にて、右側のカメラ12a及び左側のカメラ12bの視差から対象物の高さと距離を算出し(S2)、危険度を算出する(S3)。危険度は対象物との距離、高低、サイズから判断する。例えば、近距離にある場合は危険度大で遠距離にある場合は危険度小と判断する。その後、信頼度算出部14にて前述した方法により信頼度を算出する(S4)。続いて、信頼度が閾値よりも大きいか否かを判断し(S5)、信頼度が閾値以下の場合は、「走行注意」であることを報知する(S6)。また、信頼度が閾値よりも大きい場合は、さらに、危険度が閾値よりも大きいか否かを判断する(S7)。そして、危険度が閾値よりも大きい場合には、報知部20にて障害物の検知結果を利用者に報知する(S9)。一方、危険度が閾値以下の場合、つまり障害物が検知されなかった場合は、利用者への報知を行わないか(S8)又は「安全」であることを報知する。
このように、本実施の形態の障害物検出装置4Aは、障害物を検出する障害物検知センサとしてのカメラ12a・12bを有し、カメラ12a・12bにより障害物を検知したときに利用者に知らせる。
ここで、例えば、霧等によりカメラ12a・12bの信頼度が低くなった場合等においては、測定を旨く行うことができずに、結果的に、誤判定が生じる場合がある。この場合、カメラ12a・12bの信頼度が低くなった場合においても、利用者がそのまま該判定を信じた場合には、例えば、段差があるのに段差がないと判定された場合には、事故に繋がることもあり得る。
そこで、本実施の形態では、カメラ12a・12bによる障害物の検知の信頼度を算出する信頼度算出部14と、算出された信頼度を閾値と比較し、該信頼度が閾値以下である場合には該信頼度が低下していると判断する第1判断部としての判断部15と、判断部15により信頼度が低下している判断された場合に、利用者に注意喚起する第1注意喚起部としての報知部20とが設けられている。
これにより、判定の信頼度が低く、誤判定を起こし易い状況において、利用者に注意喚起することによって、利用者がより安全に安心して障害物検出装置4Aを利用することができる。例えば、霧等によりカメラ12a・12bの信頼度が低くなった場合等で、測定が旨く行えない状況になった場合に、利用者にそのことを注意喚起することによって、利用者は障害物検出装置4Aの結果を鵜呑みにせず、より注意して操作するようになり、事故を防止することができる。
したがって、誤判定を低減し、より安全に安心して利用可能な障害物検出装置4Aを提供することができる。
また、本実施の形態の障害物検出装置4Aでは、障害物検知センサは、複数のカメラの視差から障害物を検知するステレオカメラとしてのカメラ12a・12bからなっている。これにより、障害物検知センサとして、従来、一般に利用されているステレオカメラを使用することによって、安価なシステムにて、簡易に障害物検出装置を作製することができる。
また、本実施の形態の障害物検出装置4Aでは、信頼度算出部14は、カメラ12a・12bにて撮像した画像から信頼度を算出する。
これにより、信頼度の算出方法として、ステレオカメラにて撮像した画像を用いることによって、信頼度を計測するための別途のセンサを不要とすることができ、安価に信頼度を検出することができる。
ここで、ステレオカメラにて撮像した画像から信頼度を算出する方法としては、例えば、輝度値、コントラスト、相関度、又は露出時間を用いることが可能である。これにより、簡易に信頼度を判定することができ、夜間の光量不足や逆光時の局所的な光入射、又は低コントラストによる視差判定精度の低下時に信頼性が低くなったことを簡易に判定することができる。
また、上記相関度を利用する場合には、ステレオカメラの左右カメラ画像の特徴点のマッチング度を示す相関度を信頼度の算出方法として用いる。これにより、信頼度を判定することができ、例えば、雨天時や路面の反射等による画像のぼけが発生した場合に、相関度が低くなることを利用して、信頼度の低下を検知し、利用者に注意喚起することができる。
また、本実施の形態の障害物検出装置4Aでは、信頼度算出部14は、カメラ12a・12bにて撮像した画像の輝度に基づいて信頼度を算出することが可能である。
これにより、輝度値を用いることによって、簡易に信頼度を判定することができ、夜間の光量不足や逆光時の局所的な光入射による視差判定精度の低下時に信頼性が低くなったことを簡易に判定することができる。また、輝度値と相関度との両方を併用することによって、ステレオカメラ方式では検知が困難な状況である、雨天や霧のような天候、暗所や逆光のような照明条件、又は床面の反射や周辺景色の写り込みが発生した場合に、信頼度が低くなっていることを利用者に注意喚起でき、その場合に利用者が注意することにより、より安心して操作することができる。
また、本実施の形態の障害物検出装置4Aでは、第1注意喚起部としての報知部20は、音、音声及び表示の少なくとも1つにより利用者に信頼度が低下していることを注意喚起するとすることができる。これにより、聴覚及び視覚により、利用者に確実に信頼度が低下していることを報知することができる。
また、本実施の形態の電動車両1は、本実施の形態の障害物検出装置4Aを備えている。上記の構成によれば、安全に安心して運転することができる電動車両1を提供することができる。
また、本実施の形態の電動車両1は、駆動動作を制御する駆動制御部が設けられていると共に、駆動制御部は、前記障害物検出装置の検知結果に基づいて駆動動作を制御するとすることができる。
これにより、より安全に運転を行えると共に、信頼度が低い場合には電動車両1の駆動制御を行わないことにより、誤判定による制御間違いを防止することができる。
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図11及び図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態の障害物検出装置4Bにおける障害物検知センサ部30は、前記実施の形態1のステレオカメラであるカメラ12a・12bを有する障害物検知センサ部10の構成に加えて、図11に示すように、信頼度検知センサ31を有している点が異なっている。
すなわち、本実施の形態の障害物検出装置4Bにおける障害物検知センサ部30は、ステレオカメラであるカメラ12a・12bにより障害物を検知する。また、信頼度の判定としてステレオカメラ以外の例えば照度センサ又は温湿度センサを使用するようになっている。
本実施の形態の障害物検知センサ部30の構成について、図11に基づいて説明する。図11は、本実施の形態の障害物検知センサ部30の構成を示す斜視図である。
本実施の形態の障害物検知センサ部30は、図11に示すように、センサーカバー11に、カメラ12a・12bと信頼度検知センサ31とを備えている。
上記信頼度検知センサ31は、例えば、照度センサや温湿度センサ等を使用することができる。信頼度検知センサ31として照度センサを用いた場合、障害物検知センサ部30の周辺の照度を検出し、照度が一定値以上、又は一定値以下の場合に信頼度が低くなっていると判断する。照度が高い場合は、逆光や反射光の影響でステレオカメラであるカメラ12a・12bでの検知信頼性が低くなっている可能性が高く、また照度が低い場合は、夜間や暗所においてカメラ12a・12bでの検知信頼性が低くなっている可能性が高いと判断することができる。
また、信頼度検知センサ31として温湿度センサを用いることによって、雨天や霧、結露が生じ易い状況等を予想し、その結果から信頼度を算出することが可能である。
このように、本実施の形態の障害物検知センサ部30のように、信頼度を算出するためのデータとして、ステレオカメラ以外を用いることによって、ステレオカメラのみでは算出が困難な信頼度を算出でき、より確実に信頼度を算出することができる。
上記構成の障害物検知センサ部30を備えた障害物検出装置4Bの動作フローについて図12に基づいて説明する。図12は、本実施の形態の障害物検出装置4Bの障害物検知動作を示すフローチャートである。
図12に示すように、S1〜S3によるステレオカメラでの危険度算出と並行して、信頼度検知センサ31により信頼度を算出する(S11,S12)。尚、その後のフロー(S5〜S9)に関しては、図10のフローチャートにおいて説明したものと同様であるのでその説明を省略する。
このように、本実施の形態の障害物検出装置4Bでは、信頼度算出部14は、周辺の明るさを検出する照度センサとしての信頼度検知センサ31を備え、該信頼度検知センサ31の出力値に基づいて信頼度を算出する。
これにより、照度センサとしての信頼度検知センサ31により測定環境の明暗を検知し、暗すぎる場合又は明る過ぎる場合に信頼度が低下していると判断することによって、簡易に信頼度の判定が可能となる。また、カメラ画像では信頼度を判定し難い状況でも判定を行うことが可能となる。
また、本実施の形態の障害物検出装置4Bでは、第1注意喚起部としての報知部20は、音、音声及び表示の少なくとも1つにより利用者に信頼度が低下していることを注意喚起するとすることができる。これにより、聴覚及び視覚により、利用者に確実に信頼度が低下していることを報知することができる。
また、本実施の形態における電動車両1は、本実施の形態の障害物検出装置4Bを備えている。上記の構成によれば、安全に安心して運転することができる電動車両1を提供することができる。
また、本実施の形態における電動車両1は、駆動動作を制御する駆動制御部が設けられていると共に、駆動制御部は、前記障害物検出装置の検知結果に基づいて駆動動作を制御するとすることができる。これにより、より安全に運転を行えるとともに、信頼度が低い場合には電動車両の駆動制御を行わないことにより、誤判定による制御間違いを防止することができる。
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図13及び図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態の障害物検出装置4Cにおける障害物検知センサ部40は、前記実施の形態1のステレオカメラであるカメラ12a・12bを有する障害物検知センサ部10に加えて、図13に示すように、複数の障害物検知センサを併用し、信頼度の判定として、複数の障害物検知センサの一致度から算出する点が異なっている。複数の障害物検知センサとしては、例えば、ステレオカメラ、超音波センサ、レーダー、レーザ等の少なくとも2つの第1の検知センサ41及び第2の検知センサ42を用いる。
本実施の形態の障害物検出装置4Cにおける障害物検知センサ部40の構成について、図13に基づいて説明する。図13は、本実施の形態の障害物検知センサ部40の構成を示す斜視図である。
本実施の形態の障害物検知センサ部40は、図13に示すように、第1の検知センサ41と第2の検知センサ42とを備えている。第1の検知センサ41及び第2の検知センサ42としては、例えば、ステレオカメラ、超音波センサ、レーダー、レーザ等のいわゆる距離センサを使用することができる。
例えば、第1の検知センサ41としてステレオカメラ方式を用いると共に、第2の検知センサ42として超音波センサを用いる。このように、第1の検知センサ41と第2の検知センサ42とは異なる方式つまり異なる検出原理を備えたセンサを組み合わせることが好ましい。
本実施の形態の障害物検知センサ部40を備えた障害物検出装置4Cの動作フローを、図14に基づいて説明する。図14は、障害物検出装置4Cの動作フローを示すフローチャートである。
図14に示すように、まず、第1の検知センサ41での危険度算出(S21,S22)と並行して、第2の検知センサ42による危険度算出を行った後(S23,S24)、信頼度を算出する(S25)。信頼度の算出方法としては、第1の検知センサ41での検知結果と第2の検知センサ42での検知結果が一致した場合、信頼度が高いと判断し、検知結果が一致しない場合は、信頼度が低いと判断する。尚、その後のフロー(S5〜S9)に関しては、図10及び図12のフローチャートにおいて説明したものと同様であるのでその説明を省略する。
このように、本実施の形態における障害物検出装置4Cは、障害物検知センサは、互いに検知方式の異なる複数の障害物検知センサとしての第1の検知センサ41及び第2の検知センサ42から構成されていると共に、複数の第1の検知センサ41及び第2の検知センサ42間の判定結果が異なる場合に検知信頼度が低下していると判断する第2判断部としての判断部15と、判断部15により信頼度が低下している判断された場合に、利用者に注意喚起を行う第2注意喚起部としての報知部20とが設けられている。
これにより、ステレオカメラと超音波センサのように特徴の異なる複数のセンサを用いて判定が同じ場合は信頼性が高く、異なる場合は信頼性が低いと判断することが可能である。この結果、より確実に信頼性の判断を行うことができる。すなわち、異なる方式の複数の障害物検知センサとしての第1の検知センサ41及び第2の検知センサ42にて障害物を検知し、両者の結果が一致しない場合は信頼度が低いと判定して利用者に知らせることにより、より確実に検知した場合のみ利用者に障害物があることを報知でき、非常に信頼性の高い障害物検出装置4Cを得ることができる。
また、本実施の形態の障害物検出装置4Cでは、第2注意喚起部としての報知部20は、音、音声及び表示の少なくとも1つにより利用者に信頼度が低下していることを注意喚起するとすることができる。これにより、聴覚及び視覚により、利用者に確実に信頼度が低下していることを報知することができる。
また、本実施の形態における電動車両1は、本実施の形態の障害物検出装置4Cを備えている。上記の構成によれば、安全に安心して運転することができる電動車両1を提供することができる。
また、本実施の形態における電動車両1は、駆動動作を制御する駆動制御部が設けられていると共に、駆動制御部は、障害物検出装置4Cの検知結果に基づいて駆動動作を制御する。これにより、より安全に運転を行えると共に、信頼度が低い場合には電動車両1の駆動制御を行わないことにより、誤判定による制御間違いを防止することができる。
〔まとめ〕
本発明の一態様における障害物検出装置4Aは、障害物を検出する障害物検知センサ(カメラ12a・12b)を有し、上記障害物検知センサ(カメラ12a・12b)により障害物を検知したときに利用者に知らせる障害物検出装置4Aにおいて、上記障害物検知センサ(カメラ12a・12b)による障害物の検知の信頼度を算出する信頼度算出部14と、算出された上記信頼度を閾値と比較し、該信頼度が閾値以下である場合には該信頼度が低下していると判断する第1判断部(判断部15)と、上記第1判断部(判断部15)により上記信頼度が低下している判断された場合に、上記利用者に注意喚起する第1注意喚起部(報知部20)とが設けられていることを特徴としている。
上記の構成によれば、障害物検知センサによる障害物の検知の信頼度を算出する信頼度算出部と、算出された上記信頼度を閾値と比較し、該信頼度が閾値以下である場合には該信頼度が低下していると判断する第1判断部と、第1判断部により上記信頼度が低下している判断された場合に、利用者に注意喚起する第1注意喚起部とが設けられている。
これにより、判定の信頼度が低く、誤判定を起こし易い状況において、利用者に注意喚起することによって、利用者がより安全に安心して障害物検出装置を利用することができる。例えば、霧等により障害物検知センサの信頼度が低くなった場合等で、測定が旨く行えない状況になった場合に、利用者にそのことを注意喚起することによって、利用者は障害物検出装置の結果を鵜呑みにせず、より注意して操作するようになり、事故を防止することができる。
したがって、誤判定を低減し、より安全に安心して利用可能な障害物検出装置を提供することができる。
本発明の態様2における障害物検出装置4Aは、態様1の障害物検出装置4Aにおいて、前記障害物検知センサは、複数のカメラの視差から障害物を検知するステレオカメラ(カメラ12a・12b)からなっているとすることができる。
これにより、障害物検知センサとして、従来、一般に利用されているステレオカメラを使用することによって、安価なシステムにて、簡易に障害物検出装置を作製することができる。
本発明の態様3における障害物検出装置4Aは、態様2の障害物検出装置4Aにおいて、前記信頼度算出部14は、前記ステレオカメラ(カメラ12a・12b)にて撮像した画像から信頼度を算出することが好ましい。
これにより、信頼度の算出方法として、ステレオカメラにて撮像した画像を用いることによって、信頼度を計測するための別途のセンサを不要とすることができ、安価に信頼度を検出することができる。
ここで、ステレオカメラにて撮像した画像から信頼度を算出する方法としては、例えば、輝度値、コントラスト、相関度、又は露出時間を用いることが可能である。これにより、簡易に信頼度を判定することができ、夜間の光量不足や逆光時の局所的な光入射、又は低コントラストによる視差判定精度の低下時に信頼性が低くなったことを簡易に判定することができる。
また、上記相関度を利用する場合には、ステレオカメラの左右カメラ画像の特徴点のマッチング度を示す相関度を信頼度の算出方法として用いる。これにより、信頼度を判定することができ、例えば、雨天時や路面の反射等による画像のぼけが発生した場合に、相関度が低くなることを利用して、信頼度の低下を検知し、利用者に注意喚起することができる。
本発明の態様4における障害物検出装置4Aは、態様3の障害物検出装置4Aにおいて、前記信頼度算出部14は、前記ステレオカメラ(カメラ12a・12b)にて撮像した画像の輝度に基づいて信頼度を算出することが可能である。
これにより、輝度値を用いることによって、簡易に信頼度を判定することができ、夜間の光量不足や逆光時の局所的な光入射による視差判定精度の低下時に信頼性が低くなったことを簡易に判定することができる。また、輝度値と相関度との両方を併用することによって、ステレオカメラ方式では検知が困難な状況である、雨天や霧のような天候、暗所や逆光のような照明条件、又は床面の反射や周辺景色の写り込みが発生した場合に、信頼度が低くなっていることを利用者に注意喚起でき、その場合に利用者が注意することにより、より安心して操作することができる。
本発明の態様5における障害物検出装置4Bは、態様1〜4のいずれか1に記載の障害物検出装置において、前記信頼度算出部14は、周辺の明るさを検出する照度センサ(信頼度検知センサ31)を備え、該照度センサ(信頼度検知センサ31)の出力値に基づいて信頼度を算出するとすることが可能である。
これにより、照度センサにより測定環境の明暗を検知し、暗すぎる場合又は明る過ぎる場合に信頼度が低下していると判断することによって、簡易に信頼度の判定が可能となる。また、カメラ画像では信頼度を判定し難い状況でも判定を行うことが可能となる。
本発明の態様6における障害物検出装置4A・4Bは、態様1〜5のいずれか1に記載の障害物検出装置4A・4Bにおいて、前記第1注意喚起部(報知部20)は、音、音声及び表示の少なくとも1つにより利用者に信頼度が低下していることを注意喚起するとすることができる。
これにより、聴覚及び視覚により、利用者に確実に信頼度が低下していることを報知することができる。
本発明の態様7における障害物検出装置4Cは、態様1〜6のいずれか1に記載の障害物検出装置において、前記障害物検知センサは、互いに検知方式の異なる複数の障害物検知センサ(第1の検知センサ41及び第2の検知センサ42)から構成されていると共に、上記複数の障害物検知センサ(第1の検知センサ41及び第2の検知センサ42)間の判定結果が異なる場合に検知信頼度が低下していると判断する第2判断部(判断部15)と、上記第2判断部(判断部15)により上記信頼度が低下している判断された場合に、利用者に注意喚起を行う第2注意喚起部(報知部20)とが設けられているとすることができる。
これにより、ステレオカメラと超音波センサのように特徴の異なる複数のセンサを用いて判定が同じ場合は信頼性が高く、異なる場合は信頼性が低いと判断することが可能である。この結果、より確実に信頼性の判断を行うことができる。
本発明の一態様における電動車両1は、態様1〜7のいずれか1に記載の障害物検出装置4A・4B・4Cを備えていることを特徴としている。
上記の構成によれば、安全に安心して運転することができる電動車両を提供することができる。
本発明の態様9における電動車両1は、態様8記載の電動車両1において、駆動動作を制御する駆動制御部が設けられていると共に、上記駆動制御部は、前記障害物検出装置の検知結果に基づいて駆動動作を制御するとすることができる。
これにより、より安全に運転を行えるとともに、信頼度が低い場合には電動車両の駆動制御を行わないことにより、誤判定による制御間違いを防止することができる。
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、電動車椅子等の電動車両に搭載して用いられる障害物検出装置、及びこれを備えた電動車両に関するものであり、高齢者向けに作られた三輪又は四輪の一人乗り電動車椅子、シニアカー等の電動車両及び其れに搭載される障害物検出装置に適用することが可能である。
1 電動車両
2 センサ固定部
3 ハンドル操作部
4A 障害物検出装置
4B 障害物検出装置
4C 障害物検出装置
10 障害物検知センサ部
11 センサーカバー
12a カメラ(障害物検知センサ、ステレオカメラ)
12b カメラ(障害物検知センサ、ステレオカメラ)
13 制御部
14 信頼度算出部
15 判断部(第1判断部、第2判断部)
20 報知部(第1注意喚起部、第2注意喚起部)
21 スピーカー部
22 LED表示部
23 スイッチ
30 障害物検知センサ部
31 信頼度検知センサ(障害物検知センサ)
40 障害物検知センサ部
41 第1の検知センサ(障害物検知センサ)
42 第2の検知センサ(障害物検知センサ)

Claims (9)

  1. 障害物を検出する障害物検知センサを有し、上記障害物検知センサにより障害物を検知したときに利用者に知らせる障害物検出装置において、
    上記障害物検知センサによる障害物の検知の信頼度を算出する信頼度算出部と、
    算出された上記信頼度を閾値と比較し、該信頼度が閾値以下である場合には該信頼度が低下していると判断する第1判断部と、
    上記第1判断部により上記信頼度が低下している判断された場合に、上記利用者に注意喚起する第1注意喚起部とが設けられていることを特徴とする障害物検出装置。
  2. 前記障害物検知センサは、複数のカメラの視差から障害物を検知するステレオカメラからなっていることを特徴とする請求項1記載の障害物検出装置。
  3. 前記信頼度算出部は、前記ステレオカメラにて撮像した画像から信頼度を算出することを特徴とする請求項2記載の障害物検出装置。
  4. 前記信頼度算出部は、前記ステレオカメラにて撮像した画像の輝度に基づいて信頼度を算出することを特徴とする請求項3記載の障害物検出装置。
  5. 前記信頼度算出部は、周辺の明るさを検出する照度センサを備え、該照度センサの出力値に基づいて信頼度を算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の障害物検出装置。
  6. 前記第1注意喚起部は、音、音声及び表示の少なくとも1つにより利用者に信頼度が低下していることを注意喚起することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の障害物検出装置。
  7. 前記障害物検知センサは、互いに検知方式の異なる複数の障害物検知センサから構成されていると共に、
    上記複数の障害物検知センサ間の判定結果が異なる場合に検知信頼度が低下していると判断する第2判断部と、
    上記第2判断部により上記信頼度が低下している判断された場合に、利用者に注意喚起を行う第2注意喚起部とが設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の障害物検出装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の障害物検出装置を備えていることを特徴とする電動車両。
  9. 駆動動作を制御する駆動制御部が設けられていると共に、
    上記駆動制御部は、前記障害物検出装置の検知結果に基づいて駆動動作を制御することを特徴とする請求項8記載の電動車両。
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