JP2015044557A - 車両周辺環境認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システムの構成及び処理を簡略化できる車両周辺環境認識装置を提供することを目的とする。
【解決手段】画像を撮影する画像撮影ユニット３と、前記画像の画角を少なくとも一方向において拡大する光学ユニット５と、前記画像撮影ユニット３により撮影した前記画像に基き対象物を認識する認識ユニット７と、を備え、前記画角は、（ａ）車両１０１前方又は後方の領域と、（ｂ）車両１０１の側方かつ下方の領域とを含むことを特徴とする車両周辺環境認識装置１。光学ユニットとしては、例えば、凸面ミラー、シリンドリカルレンズ、複数の平面ミラーを互いに非平行に配置して成る組み合わせミラーが挙げられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両周辺環境認識装置に関する。

車両前方の画像を撮影し、その画像おいて白線を認識するシステムが知られている。このシステムでは、車両前方の白線に対する車両の位置関係と、ヨーレートセンサや車速センサで検出した車両の姿勢情報とに基き、車線逸脱の危険性を判断し、危険性が高いと判断した場合は、ドライバに警報を発したり、ステアリング操作を支援する。

一方、将来実現が期待されている自動運転や隊列走行においては、前後左右に隣接する車両が存在し、車両間隔が小さい状態が生じ得るため、車両の横方向における位置を高精度に検出する必要がある。しかしながら、車両前方の画像において認識した白線に基き、車両の横方向における位置を高精度に検出することは困難である。

そこで、特許文献１には、車両前方の画像を撮影するための第１のカメラに加えて、車両の側方且つ下方の画像を撮影するための第２のカメラを備えるシステムが提案されている。このシステムは、第２のカメラで撮影した画像において、車両の直近真横の白線を認識し、その白線に基き、車両の横方向における位置を検出する。

特開２００８−２５０９０４号公報

特許文献１記載のシステムは、複数のカメラを備えるため、システムの構成及び実行する処理が複雑化してしまう。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、上述した課題を解決できる車両周辺環境認識装置を提供することを目的とする。

本発明の車両周辺環境認識装置は、画像を撮影する画像撮影ユニットと、画像の画角を少なくとも一方向において拡大する光学ユニットと、画像撮影ユニットにより撮影した画像に基き対象物を認識する認識ユニットと、を備え、画角は、（ａ）車両前方又は後方の領域と、（ｂ）車両の側方かつ下方の領域とを含むことを特徴とする。

本発明の車両周辺環境認識装置は、車両前方又は後方の領域を撮影するためのカメラと、車両の側方かつ下方の領域を撮影するためのカメラとをそれぞれ備えるシステムに比べて、システムの構成及び実行する処理を簡略化できる。

車両周辺環境認識装置１の構成を表すブロック図である。 車両周辺環境認識装置１の構成を表す説明図である。 視野ＡＲ１、ＡＲ２を表す説明図である。 視野ＡＲ２の画像を表す説明図であって、Ａは先行車が無い状態の画像を表し、Ｂは先行車が存在する場合の画像を表す。 視野ＡＲ１の画像を表す説明図である。 車両周辺環境認識装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 車両周辺環境認識装置１の構成を表す説明図である。 車両周辺環境認識装置１の構成を表す説明図である。 車両周辺環境認識装置１の構成を表す説明図である。 視野ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３を表す説明図である。

本発明の実施形態を図面に基き説明する。
＜第１の実施形態＞
１．車両周辺環境認識装置１の構成
車両周辺環境認識装置１の構成を図１〜図５に基き説明する。車両周辺環境認識装置１は、車両に搭載される車載装置である。図１に示すように、車両周辺環境認識装置１は、画像撮影ユニット３、光学部品５、及び認識ユニット７を備えている。

また、図２に示すように、車両周辺環境認識装置１は、車両１０１の左側面であって、操舵輪（前輪）１０３の真上の位置に取り付けられている。
画像撮影ユニット３はカメラであり、その光軸は、鉛直上方向から、車両１０１の後方に所定角度傾いた方向である。光学部品５は、円筒の側面における一部を切り出した形状を有する凸面ミラーである。光学部品５は、画像撮影ユニット３の上方に設けられ、その凸面は、画像撮影ユニット３のレンズに対向している。

認識ユニット７は、周知のコンピュータであって、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。認識ユニット７は、画像撮影ユニット３で撮影した画像に基き、後述する処理を実行する。

画像撮影ユニット３は、光学部品５に映る画像を撮影する。画像撮影ユニット３から見て、光学部品５に映る画像は、車両１０１の前後方向において拡大された（凸面ミラーである光学部品５の代わりに１枚の平面ミラーを用いた場合よりも拡大された）画像であって、図３に示すように、視野ＡＲ１と視野ＡＲ２とが含まれる。よって、画像撮影ユニット３が撮影する画像の画角は、車両１０１の前後方向において拡大されており、その画像には、視野ＡＲ１と視野ＡＲ２とが含まれる。

視野ＡＲ１は、図５に示すように、車両１０１の左側方かつ下方の領域である。視野ＡＲ１には、車両１０１の操舵輪１０３、後輪１０５、及びそれらの周囲の路面１０７が含まれる。また、路面１０７に白線１０９が存在する場合、白線１０９も視野ＡＲ１に含まれる。なお、白線１０９は対象物の一実施形態である。

視野ＡＲ２は、車両１０１の前方の領域である。視野ＡＲ２には、車両１０１の前方の路面１０８が含まれる。また、車両１０１が走行している走行レーンに白線が存在する場合、図４Ａ、４Ｂに示すように、視野ＡＲ２に、車両１０１の前方の白線１１１が含まれる。また、図４Ｂに示すように、先行車が存在する場合、視野ＡＲ２に先行車１１３が含まれる。なお、白線１１１、先行車１１３は対象物の一実施形態である。

車両１０１は、図１に示すように、車両周辺環境認識装置１に加えて、車両制御装置２０１、操舵装置２０３、スロットル開度制御装置２０５、制動装置２０７、車室内車両状態表示装置２０９、灯火類２１１、及び車外向け車両状態表示装置２１３を備える。

車両制御装置２０１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える周知のコンピュータである。車両制御装置２０１は、車両周辺環境認識装置１(認識ユニット７)の認識結果に応じて、操舵装置２０３、スロットル開度制御装置２０５、制動装置２０７、車室内車両状態表示装置２０９、灯火類２１１、及び車外向け車両状態表示装置２１３を制御する。制御の内容については後述する。

操舵装置２０３は、車両１０１のドライバの操作、又は車両制御装置２０１の指示に応じて、車両１０１の操舵を行う。スロットル開度制御装置２０５は、ドライバの操作、又は車両制御装置２０１の指示に応じて、スロットル開度を制御する。制動装置２０７は、ドライバの操作、又は車両制御装置２０１の指示に応じて、車両１０１の制動を行う。

車室内車両状態表示装置２０９は、車室内に設けられた表示装置であり、操舵装置２０３、スロットル開度制御装置２０５、及び制動装置２０７の動作状態を表示する。灯火類２１１は、ヘッドライト、テールランプ等の灯火である。灯火類２１１は、操舵装置２０３、スロットル開度制御装置２０５、及び制動装置２０７の動作状態に応じて点灯の態様を変える。

具体的には、先行車両の減速により車間距離が一定以下となり、ドライバ又は車両制御装置２０１により制動装置２０７が操作された場合、灯火類２１１は点灯するが、このとき、一定以上の加速度で減速する場合等、後続の車両に緊急性を伝達する必要がある場合は、例えば、短い時間間隔で点滅する等、通常とは異なる態様で点灯する。

車外向け車両状態表示装置２１３は、車両１０１の外側面に設けられた表示装置であり、操舵装置２０３、スロットル開度制御装置２０５、及び制動装置２０７の動作状態を表示する。

２．車両周辺環境認識装置１が実行する処理
車両周辺環境認識装置１（特に認識ユニット７）が実行する処理を図６のフローチャートに基き説明する。この処理は、車両１０１の走行中、所定時間ごとに繰り返し実行される。

ステップ１では、画像撮影ユニット３により、１つの画像を撮影する。その画像には、上述したとおり、視野ＡＲ１、ＡＲ２（図３参照）が含まれる。
ステップ２では、前記ステップ１で撮影した画像のうち、視野ＡＲ１に含まれる白線１０９（図５参照）の認識を行う。白線１０９は、車両１０１の左側の路面上に存在するものである。白線１０９の認識には、周知の方法を用いることができる。例えば、画像の輝度値を、道路の進行方向に直交する方向に微分処理して、明るさが急激に変化する点をエッジ点として抽出し、複数のエッジ点に基きエッジ線を抽出する。そして、一対のエッジ線から成る白線候補を決定する。さらに、白線候補の中から、エッジ閾値や白線幅等の条件を満たす、白線らしい１本又は複数の白線を認識する。

ステップ３では、前記ステップ１で撮影した画像のうち、視野ＡＲ２に含まれる対象物（例えば、白線、移動体（先行車、歩行者、自転車等）、道路構造物（縁石、ガードレール等））を認識する。白線については、前記ステップ２で述べた方法と同様にして認識する。また、移動体、道路構造物については、周知の画像認識の方法により認識する。また、車両１０１を基準とした、それら対象物の距離及び方向も認識する。

ステップ４では、前記ステップ２で認識した白線１０９に関するパラメータを算出する。すなわち、図５に示すように、操舵輪１０３の位置における車両１０１の左端と白線１０９との間隔Ｄ１、車両１０１の前端における車両１０１の左端と白線１０９との間隔Ｄ２、及び車両１０１の後端における車両１０１の左端と白線１０９との間隔Ｄ３を算出する。また、間隔Ｄ２から間隔Ｄ３を差し引いた値を廻頭角Ｋとして算出する。

ステップ５では、前記ステップ３で認識した対象物の種類、距離、及び方向を表す信号を車両制御装置２０１に出力する。また、本ステップ５では、前記ステップ４で算出した間隔Ｄ１、及び廻頭角Ｋを車両制御装置２０１に出力する。

なお、車両制御装置２０１は、前記ステップ５で車両周辺環境認識装置１が出力した信号に基き、以下の処理を実行する
(i) 間隔Ｄ１が所定の閾値以下であり、かつ廻頭角Ｋが所定の閾値以上である場合は、車両１０１が走行レーンを逸脱する危険があると判断し、操舵装置２０３を用いて、廻頭角Ｋが小さくなる方向に操舵する。また、車室内車両状態表示装置２０９、及び車外向け車両状態表示装置２１３により、この場合に特有の表示を行う。

(ii) 前記ステップ３で認識した対象物が車両１０１の進行方向上にあり、かつ車両１０１からその対象物までの距離が所定の閾値以下である場合は、衝突の危険があると判断し、スロットル開度制御装置２０５を用いてスロットル開度を小さくし、制動装置２０７を用いて制動をかける。また、車室内車両状態表示装置２０９、及び車外向け車両状態表示装置２１３により、この場合に特有の表示を行う。

３．車両周辺環境認識装置１が奏する効果
車両周辺環境認識装置１は、１つの画像撮影ユニット３により、視野ＡＲ１、ＡＲ２を含む領域を撮影できる。そのため、視野ＡＲ１を撮影するカメラと、視野ＡＲ２を撮影するカメラとをそれぞれ用いるシステムと比べて、複数のカメラ間の撮影タイミングの時間同期が不要であること、複数のカメラ間の位置あわせが不要であるという利点を有する。

また、複数のカメラを用いるシステムと比べて、装置構成及び実行する処理を簡略化でき、装置の重量を低減し、装置の製造コストを抑えることができる。
＜第２の実施形態＞
１．車両周辺環境認識装置１の構成
車両周辺環境認識装置１の構成を図７に基き説明する。本実施形態における車両周辺環境認識装置１の構成は、基本的には前記第１の実施形態と同様であるが、光学部品５は、画像撮影ユニット３に取り付けられたシリンドリカルレンズである。また、画像撮影ユニット３の光軸は鉛直下方向である。本実施形態における光学部品５も、画像撮影ユニット３の画角を、車両１０１の前後方向において拡大する。そのため、画像撮影ユニット３で撮影する画像の画角には、前記第１の実施形態と同様に、視野ＡＲ１、ＡＲ２が含まれる。

２．車両周辺環境認識装置１が実行する処理及び奏する効果
車両周辺環境認識装置１は、前記第１の実施形態と同様の処理を実行し、略同様の効果を奏する。
＜第３の実施形態＞
１．車両周辺環境認識装置１の構成
車両周辺環境認識装置１の構成を図８に基き説明する。本実施形態における車両周辺環境認識装置１の構成は、基本的には前記第１の実施形態と同様であるが、光学部品５の構成において相違する。本実施形態における光学部品５は、２枚の平面ミラー５Ａ、５Ｂをくの字型に配置して成る組み合わせミラーである。くの字型の鈍角側は下向きであり、画像撮影ユニット３に対向している。

画像撮影ユニット３は、光学部品５に映る画像を撮影する。光学部品５のうち、前方の平面ミラー５Ａには、画像撮影ユニット３から見て、視野ＡＲ１が映り、後方の平面ミラー５Ｂには、画像撮影ユニット３から見て、視野ＡＲ２が映る。よって、光学部品５に映る画像は全体として、車両１０１の前後方向において拡大された画像であって、画像撮影ユニット３が撮影する画像には、視野ＡＲ１と視野ＡＲ２とが含まれる。

２．車両周辺環境認識装置１が実行する処理及び奏する効果
車両周辺環境認識装置１は、前記第１の実施形態と同様の処理を実行し、略同様の効果を奏する。
＜第４の実施形態＞
１．車両周辺環境認識装置１の構成
車両周辺環境認識装置１の構成を図９、図１０に基き説明する。本実施形態における車両周辺環境認識装置１の構成は、基本的には前記第１の実施形態と同様であるが、光学部品５の構成において相違する。

本実施形態における光学部品５は、３枚の平面ミラー５Ａ、５Ｂ、５Ｃを互いに非平行に配置して成る組み合わせミラーである。平面ミラー５Ａ、５Ｂの接続部における鈍角側は下向きであり、画像撮影ユニット３に対向している。また、平面ミラー５Ｂ、５Ｃの接続部における鈍角側も下向きであり、画像撮影ユニット３に対向している。

画像撮影ユニット３は、光学部品５に映る画像を撮影する。光学部品５のうち、前方の平面ミラー５Ａには、画像撮影ユニット３から見て、視野ＡＲ１が映り、中央の平面ミラー５Ｂには、画像撮影ユニット３から見て、視野ＡＲ２が映る。また、後方の平面ミラー５Ｃには、画像撮影ユニット３から見て、視野ＡＲ３が映る。

この視野ＡＲ３は、車両１０１の後方の領域である。視野ＡＲ３には、車両１０１の後方の路面１１５が含まれる。また、車両１０１が走行している走行レーンに白線が存在する場合、視野ＡＲ３にはその白線が含まれる。また、後続車が存在する場合、視野ＡＲ３には後続車が含まれる。

よって、光学部品５に映る画像は全体として、車両１０１の前後方向において拡大された画像であって、画像撮影ユニット３が撮影する画像には、視野ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３が含まれる。

２．車両周辺環境認識装置１が実行する処理及び奏する効果
車両周辺環境認識装置１は、前記第１の実施形態と略同様の処理を実行し、略同様の効果を奏する。

また、車両周辺環境認識装置１は、視野ＡＲ３を含む画像を撮影できるので、車両１０１の後方に存在する対象物（例えば後続車、車両間や路側帯をすり抜けて来る二輪車等）を認識できる。

本実施形態において、車両制御装置２０１は、前記第１の実施形態と同様の処理に加え、視野Ｒ３に存在する対象物に対応する処理を実行することができる。その処理としては、例えば、車室内車両状態表示装置２０９を用いて後続車やすり抜け来る二輪車等の存在を報知する処理が挙げられる。

尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、車両周辺環境認識装置１は、車両１０１の右側面に取り付けてもよいし、右側面と左側面との両方に取り付けてもよい。

また、車両周辺環境認識装置１の取り付け位置は、車両１０１の重心の真横であってもよい。
また、前記第１〜第３の実施の形態において、光学部品５は、画像撮影ユニット３から見て、視野ＡＲ１、ＡＲ３を映すものであってもよい。

また、前記第１、第２の実施形態において、光学部品５は、画像撮影ユニット３から見て、視野ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３を映すものであってもよい。
また、前記第１〜第４の実施形態における構成の全部又は一部を適宜組み合わせてもよい。

１…車両周辺環境認識装置、３…画像撮影ユニット、５…光学部品、
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ…平面ミラー、７…認識ユニット、１０１…車両、
１０３…操舵輪、１０５…後輪、１０７、１０８、１１５…路面、
１０９、１１１…白線、１１３…先行車、２０１…車両制御装置、
２０３…操舵装置、２０５…スロットル開度制御装置、２０７…制動装置、
２０９…車室内車両状態表示装置、２１１…灯火類、２１３…車外向け車両状態表示装置、
ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３…視野

Claims (4)

1. 画像を撮影する画像撮影ユニットと、
   前記画像の画角を少なくとも一方向において拡大する光学ユニットと、
   前記画像撮影ユニットにより撮影した前記画像に基き対象物を認識する認識ユニットと、
   を備え、
   前記画角は、（ａ）車両前方又は後方の領域と、（ｂ）車両の側方かつ下方の領域とを含むことを特徴とする車両周辺環境認識装置。
2. 前記光学ユニットが凸面ミラーであることを特徴とする請求項１に記載の車両周辺環境認識装置。
3. 前記光学ユニットがシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の車両周辺環境認識装置。
4. 前記光学ユニットが複数の平面ミラーを互いに非平行に配置して成る組み合わせミラーであることを特徴とする請求項１に記載の車両周辺環境認識装置。

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