JP2015089789A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両が走行する道路に対応した車両制御を実行し、運転者の違和感を低減する。【解決手段】車両制御装置１２０は、自車両が走行する道路に設置された信号機の指示状態を特定する対象信号機特定部１６８と、自車両が走行する走行道路の種類が、自動車のみが走行可能な自動車専用道路、または、自動車専用道路以外の一般道路のどちらであるかを特定する道路特定部１６６と、走行道路の種類および信号機の指示状態に基づいて、自車両の車両制御を行う車両制御部１７０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、自車両外の環境を認識して自車両を制御する車両制御装置にかかり、特に、自車両が走行する道路の種類および信号機の信号色に基づいて自車両を制御する車両制御装置に関する。

従来、自車両の前方に位置する車両や信号機等の特定物を検出し、先行車両との衝突を回避したり（衝突回避制御）、信号機の信号色を認識しつつ、先行車両との車間距離を安全な距離に保つように制御する（クルーズコントロール）技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第３３４９０６０号公報

しかしながら、従来の信号機の信号色に基づく車両制御においては、車両のみが走行可能な自動車専用道路以外の一般道路であることを前提にしており、自動車専用道路については考慮されていない。したがって、自車両が自動車専用道路を走行している場合に、信号機の信号色に基づく車両制御が一般道路と同様に実行されると、自動車専用道路において実際に運転者により行われる動作とは異なる車両制御が実行されてしまい、運転者に違和感を与えるおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑み、自車両が走行する道路に対応した車両制御を実行し、運転者の違和感を低減することが可能な車両制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の車両制御装置は、自車両が走行する道路に設置された信号機の指示状態を特定する対象信号機特定部と、前記自車両が走行する走行道路の種類が、車両のみが走行可能な自動車専用道路、または、該自動車専用道路以外の一般道路のどちらであるかを特定する道路特定部と、前記走行道路の種類および前記信号機の指示状態に基づいて、前記自車両の車両制御を行う車両制御部と、を備える。

前記車両制御部は、前記走行道路が前記自動車専用道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点灯していると特定された場合には、前記自車両後部の発光源を点滅させるようにしてもよい。

車両制御部は、前記走行道路の種類および前記信号機の指示状態に基づいて、前記自車両の走行制御を行う走行制御部、および、該自車両内外に対する報知制御を行う報知制御部を有し、前記走行制御部は、前記走行道路が前記自動車専用道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点灯していると特定された場合には、前記自車両に対する走行制御を解除し、前記報知制御部は、前方に注意が必要である旨を運転者に対して通知するようにしてもよい。

前記車両制御部は、前記走行道路が前記一般道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点滅していると特定された場合には、該信号機が赤色点灯していると特定された場合に実行される制御と同一の制御を行い、前記走行道路が前記自動車専用道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点滅していると特定された場合には、赤色点滅していると特定される前に実行していた制御を維持し続けるようにしてもよい。

前記自車両の前方を走行する先行車両を特定する先行車両特定部をさらに備え、前記車両制御部は、前記信号機の指示状態が特定された場合には、前記先行車両の有無、前記走行道路の種類および前記特定された信号機の指示状態に基づいて、前記自車両の車両制御を行うようにしてもよい。

前記車両制御部は、前記走行道路が前記一般道路であると判定された場合には、前記信号機の指示状態に拘わらず、前記自車両の走行速度を所定の目標速度に加速させるための加速度を制限する走行制御を行うようにしてもよい。

本発明によれば、自車両が走行する道路に対応した車両制御を実行し、運転者の違和感を低減することが可能となる。

環境認識システムの接続関係を示したブロック図である。 車両制御装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。 特定制御処理の手順を示したフローチャートである。 輝度画像と距離画像を説明するための説明図である。 信号機特定部の動作を説明するための説明図である。 自動車専用道路に設置された信号機を示した概略図である。 車両制御処理の手順を示したフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

近年では、車両に搭載した車載カメラによって自車両の前方の道路環境を撮像し、画像内における色情報や位置情報に基づいて先行車両等の対象物を特定し、特定された対象物との衝突を回避したり、先行車両との車間距離を安全な距離に保つ（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control）、所謂衝突防止機能を搭載した車両が普及しつつある。

このような車外環境を認識する車両制御装置を搭載した車両では、車両前方に位置する信号機の信号色によって自車両の走行状態を制御することも考えられる。例えば、ＡＣＣでの走行中に前方の信号機の信号色が赤色であれば、車両を制動して停止状態に移行させること等が考えられる。

しかしながら、従来の信号機の信号色に基づく車両制御においては、車両のみが走行可能な自動車専用道路以外の一般道路であることを前提にしており、自動車専用道路については考慮されていない。したがって、自車両が自動車専用道路を走行している場合に、信号機の信号色に基づく車両制御が一般道路と同様に実行されると、自動車専用道路において実際に運転者により行われる動作とは異なる車両制御が実行されてしまい、運転者に違和感を与えるおそれがある。

（環境認識システム１００）
図１は、環境認識システム１００の接続関係を示したブロック図である。環境認識システム１００は、自車両１内に設けられた、撮像装置１１０と、車両制御装置１２０とを含んで構成される。

撮像装置１１０は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を含んで構成され、自車両１の前方に相当する環境を撮像し、３つの色相（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））からなるカラー画像やモノクロ画像を生成することができる。ここでは、撮像装置１１０で撮像されたカラー画像を輝度画像と呼び、後述する距離画像と区別する。

また、撮像装置１１０は、自車両１の進行方向側において２つの撮像装置１１０それぞれの光軸が略平行になるように、略水平方向に離隔して配置される。撮像装置１１０は、自車両１の前方の検出領域に存在する対象物を撮像した画像データを、例えば１／６０秒のフレーム毎（６０ｆｐｓ）に連続して生成する。ここで、認識する対象物は、車両、歩行者、信号機、道路（進行路）、ガードレールといった独立して存在する立体物のみならず、テールランプやウィンカー、信号機の各点灯部分等、立体物の一部として特定できる物も含む。以下の実施形態における各機能部は、このような画像データの更新を契機としてフレーム毎に各処理を遂行する。

車両制御装置１２０は、ステアリングホイール１３２、アクセルペダル１３４、ブレーキペダル１３６を通じて運転者の操作入力を受け付け、操舵機構１４２、駆動機構１４４、制動機構１４６に伝達することで自車両１を制御する。

また、車両制御装置１２０は、２つの撮像装置１１０それぞれから画像データを取得し、所謂パターンマッチングを用いて視差を導き出し、導出された視差情報を画像データに対応付けて距離画像を生成する。輝度画像および距離画像については後ほど詳述する。車両制御装置１２０は、輝度画像に基づく輝度、および、距離画像に基づく自車両１との奥行距離を用いて自車両１前方の検出領域における対象物がいずれの特定物に対応するかを特定する。

そして、車両制御装置１２０は、予め設定された目標速度を維持しつつ、特定物を特定すると、その特定物（例えば、先行車両）を追跡するＡＣＣ（走行制御）を行う。また、車両制御装置１２０は、特定物の相対速度等を導出し、特定物と自車両１とが衝突する可能性が高いか否かの判定を行う。ここで、衝突の可能性が高いと判定した場合、車両制御装置１２０は、その旨、運転者の前方に設置されたディスプレイ１２２を通じて運転者に警告表示（報知制御）を行う。

以下、車両制御装置１２０の構成について詳述する。ここでは、本実施形態に特徴的な、先行車両の有無、自車両１が走行する道路（以下、これを走行道路とも呼ぶ）の種類（自動車専用道路、一般道路）および信号機の指示状態（信号色、点灯状態）に基づいて、自車両１の走行制御および報知制御を含む車両制御を行う手順について詳細に説明する。また、本実施形態の特徴と無関係の構成については説明を省略する。

（車両制御装置１２０）
図２は、車両制御装置１２０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図２に示すように、車両制御装置１２０は、Ｉ／Ｆ部１５０と、データ保持部１５２と、中央制御部１５４とを含んで構成される。

Ｉ／Ｆ部１５０は、撮像装置１１０との双方向の情報交換を行うためのインターフェースである。データ保持部１５２は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、以下に示す各機能部の処理に必要な様々な情報を保持し、また、撮像装置１１０から受信した画像データを一時的に保持する。

中央制御部１５４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、システムバス１５６を通じて、Ｉ／Ｆ部１５０、データ保持部１５２等を制御する。本実施形態において、中央制御部１５４は、画像処理部１６０、３次元位置情報生成部１６２、対象物特定部１６４、道路特定部１６６、対象信号機特定部１６８、車両制御部１７０としても機能する。また、対象物特定部１６４は、信号機特定部１８０、料金所特定部１８２、先行車両特定部１８４、走行帯特定部１８６としても機能する。さらに、車両制御部１７０は、走行制御部１９０、報知制御部１９２としても機能する。

図３は、特定制御処理手順を示したフローチャートである。以下、中央制御部１５４の機能部について大凡の目的を踏まえ、画像処理、対象物特定処理、道路特定処理、対象信号機特定処理、車両制御処理といった順に詳細な動作を、図３に示すフローチャートにしたがって説明する。

（画像処理：ステップＳ１００）
画像処理部１６０は、２つの撮像装置１１０それぞれから画像データを取得し、一方の画像データから任意に抽出したブロック（例えば水平４画素×垂直４画素の配列）に対応するブロックを他方の画像データから検索する、所謂パターンマッチングを用いて視差を導き出す。ここで、「水平」は、撮像した輝度画像の画面横方向を示し、「垂直」は、撮像した輝度画像の画面縦方向を示す。

このパターンマッチングとしては、２つの画像データ間において、任意の画像位置を示すブロック単位で輝度（Ｙ色差信号）を比較することが考えられる。例えば、輝度の差分をとるＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、差分を２乗して用いるＳＳＤ（Sum of Squared intensity Difference）や、各画素の輝度から平均値を引いた分散値の類似度をとるＮＣＣ（Normalized Cross Correlation）等の手法がある。画像処理部１６０は、このようなブロック単位の視差導出処理を検出領域（例えば水平６００画素×垂直１８０画素）に映し出されている全てのブロックについて行う。ここでは、ブロックを水平４画素×垂直４画素としているが、ブロック内の画素数は任意に設定することができる。

ただし、画像処理部１６０では、検出分解能単位であるブロック毎に視差を導出することはできるが、そのブロックがどのような対象物の一部であるかを認識できない。したがって、視差情報は、対象物単位ではなく、検出領域における検出分解能単位（例えばブロック単位）で独立して導出されることとなる。ここでは、このようにして導出された視差情報を画像データに対応付けた画像を距離画像という。

図４は、輝度画像２１０と距離画像２１２を説明するための説明図である。例えば、２つの撮像装置１１０を通じ、検出領域２１４について図４（ａ）のような輝度画像（画像データ）２１０が生成されたとする。ただし、ここでは、理解を容易にするため、２つの輝度画像２１０の一方のみを模式的に示している。本実施形態において、画像処理部１６０は、このような輝度画像２１０からブロック毎の視差を求め、図４（ｂ）のような距離画像２１２を形成する。距離画像２１２における各ブロックには、そのブロックの視差が関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、視差が導出されたブロックを黒のドットで表している。

３次元位置情報生成部１６２（図２参照）は、画像処理部１６０で生成された距離画像２１２に基づいて検出領域２１４内のブロック毎の視差情報を、所謂ステレオ法を用いて、水平距離、高さおよび奥行距離を含む３次元の位置情報に変換する。ここで、ステレオ法は、三角測量法を用いることで、対象物の視差からその対象物の撮像装置１１０に対する奥行距離を導出する方法である。このとき、３次元位置情報生成部１６２は、対象部位の奥行距離と、対象部位と同奥行距離にある道路表面上の点と対象部位との距離画像２１２上の検出距離とに基づいて、対象部位の道路表面からの高さを導出する。かかる奥行距離の導出処理や３次元位置の特定処理は、様々な公知技術を適用できるので、ここでは、その説明を省略する。

（対象物特定処理：ステップＳ１０２）
対象物特定部１６４は、輝度画像２１０に基づく輝度および距離画像２１２に基づく３次元の位置情報を用いて検出領域２１４における対象部位（画素やブロック）がいずれの対象物に対応するかを特定する。

対象物特定部１６４は、上述したように、特定すべき対象物に応じて、信号機特定部１８０、料金所特定部１８２、先行車両特定部１８４、走行帯特定部１８６といった様々な特定部として機能する。例えば、信号機特定部１８０は、自車両１の前方に位置する１または複数の信号機と、信号機それぞれにおいて発光している信号色（赤色信号色、黄色信号色、青色信号色）を特定する。

図５は、信号機特定部１８０の動作を説明するための説明図である。ここでは、信号機特定部１８０による信号機の赤色信号色の特定処理を例に挙げて、その特定手順を説明する。まず、信号機特定部１８０は、輝度画像２１０における任意の対象部位の輝度が、対象物（赤色信号色）の輝度範囲（例えば、基準値を輝度（Ｒ）として、輝度（Ｇ）は基準値（Ｒ）の０．５倍以下、輝度（Ｂ）は基準値（Ｒ）の０．３８倍以下）に含まれるか否か判定する。そして、対象となる輝度範囲に含まれれば、その対象部位に当該対象物を示す識別番号を付す。ここでは、図５の拡大図に示すように、対象物（赤色信号色）に対応する対象部位に識別番号「１」を付している。

次に、信号機特定部１８０は、任意の対象部位を基点として、その対象部位と、水平距離の差分および高さの差分（さらに奥行距離の差分を含めてもよい）が予め定められた所定範囲内にある、同一の対象物に対応するとみなされた（同一の識別番号が付された）対象部位をグループ化し、その対象部位も一体的な対象部位群とする。ここで、所定範囲は実空間上の距離で表され、任意の値（例えば、１．０ｍ等）に設定することができる。また、信号機特定部１８０は、グループ化により新たに追加された対象部位に関しても、その対象部位を基点として、水平距離の差分および高さの差分が所定範囲内にある、対象物（赤色信号色）が等しい対象部位をグループ化する。結果的に、同一の識別番号が付された対象部位同士の距離が所定範囲内であれば、それら全ての対象部位がグループ化されることとなる。ここでは、図５の拡大図に示すように、識別番号「１」が付された対象部位同士のグループ化された対象部位群２２０となる。

続いて、信号機特定部１８０は、グループ化した対象部位群２２０が、その対象物に関連付けられた高さ範囲（例えば、４．５〜７．０ｍ）、幅範囲（例えば、走行道路に拘わらない包括的な０．２５〜０．４５ｍ）、形状（例えば、円形状）等、所定の条件が成立しているか否か判定する。ここで、形状に関しては、予め対象物に関連付けられたテンプレートを参照してその形が比較され（パターンマッチング）、所定値以上の相関があることで条件が成立していると判定される。そして、所定の条件が成立していれば、そのグループ化された対象部位群２２０を対象物（赤色信号色）として決定する。また、ここでは、対象物として赤色信号色を特定する例を挙げたが、信号機特定部１８０が黄色信号色や青色信号色等も特定できることは言うまでもない。

さらに、信号機特定部１８０は、輝度画像２１０の対象部位の輝度の時間方向の変化に基づいて、対象物（赤色信号色）の点灯状態、すなわち点灯または点滅の状態も特定する。

なお、対象部位群２２０が、その対象物特有の特徴を有する場合、その特徴を条件に対象物として決定されてもよい。例えば、信号機の発光体がＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されている場合、その発光体は、人の目では把握できない周期（例えば１００Ｈｚ）で点滅している。したがって、信号機特定部１８０は、ＬＥＤの点滅タイミングと非同期に取得した輝度画像２１０の対象部位の輝度の時間方向の変化に基づいて対象物（赤色信号色）を決定することもできる。

このようにして、信号機特定部１８０は、自車両１の前方に位置する１または複数の信号機と、信号機の指示状態（信号色および点灯状態）とを特定するが、ここでは、自動車専用道路および一般道路に設置された信号機がともに特定される。つまり、信号機特定部１８０で特定された信号機は、自車両１が走行する道路に拘わらず、輝度画像２１０に写る全ての信号機を特定することになる。したがって、ここでは、まだ、特定された信号機と道路の種類との関連付けがなされていない。

料金所特定部１８２は、信号機特定部１８０が特定した信号機（信号色）に基づいて料金所を特定する。ここで、料金所に設置された信号機は、奥行距離が等しい位置に複数存在し、隣接する信号機の水平方向の間隔が５ｍ以下であり、複数の信号機の信号色が異なることが多い。つまり、自車両１からほぼ同じ奥行距離に複数の信号機が特定され、それらの水平方向の間隔が５ｍ以内であり、それらが異なる信号色である場合、特定された信号機は料金所に設置された信号機であると特定することができる。

具体的には、料金所特定部１８２は、信号機特定部１８０が特定した信号機を、３次元位置情報生成部１６２で導出された奥行距離に応じて距離グループに区分する。例えば３０ｍ〜１５０ｍを１０ｍ区分の距離グループとし、各信号機を区分する。なお３０ｍ以下、及び１５０ｍ以上の信号機については、既に判定されているものであったり、遠すぎるものとして除外される。

そして、料金所特定部１８２は、信号機が区分された距離グループのうちで、奥行距離が最も短い距離グループに区分された信号機の水平方向の間隔が５ｍ以下であり、異なる信号色の場合に、その信号機が料金所に設置された信号機であるとして、料金所を特定する。

なお、料金所には信号機の上部に料金所を示す標識が設けられていることが多い。そこで、料金所特定部１８２は、信号機特定部１８０が特定した信号機の周辺に、信号機と奥行距離が等しいとみなされる物体が特定され、その物体が料金所を示す標識である場合に料金所として特定してもよい。具体的には、信号機の周辺に、一般ゲートの緑、ＥＴＣゲートの紫、閉鎖中ゲートの白のいずれかの色を一定以上の割合で含んでいれば、当該物体は料金所を示す標識であるとすればよい。

先行車両特定部１８４は、自車両１前方の所定相対距離内に位置する対象物の形状、高さおよび大きさ、ならびに、対象物におけるテールランプやウィンカーの相対位置等に基づいて、先行車両の有無を特定する。走行帯特定部１８６は、その形状、大きさ、および、色に基づいて、自車両１の走行方向の白線や側壁等を境界とする走行帯およびその数を特定する。

また、先行車両特定部１８４は、さらに、自車両１前方の道路環境にある車両のうち、自車両１と同方向に進行している車両それぞれに異なるＩＤを付す。そして、そのＩＤによってそれぞれの車両を追尾する。次に、先行車両特定部１８４は、走行帯特定部１８６が特定した走行帯を参照し、例えば、自車両１と同一の走行帯に車両が有る場合、その車両の相対速度と絶対加速度とを導出する。このとき、同一の走行帯に有る相対速度が所定範囲（例えば、−１０〜１０ｋｍ／ｈ）の車両を先行車両とする。ここで、相対速度は、先行車両との相対距離を単位時間で除算して求め、絶対加速度は、当該相対速度に自車両１の速度を加えた絶対速度を単位時間で除算して求めることができる。

なお、先行車両の絶対的な加減速（絶対加速度）を導出する手段としては、様々な既存の技術、例えば、同出願人の特開２０１２−２０６７００号公報等の技術を利用することができる。

また、上記では、先行車両特定部１８４は、走行帯特定部１８６が特定した走行帯に従って先行車両等を追尾しているが、自車両１に所謂ナビゲーションユニットが搭載されている場合、かかるナビゲーションユニットにおける走行帯に従って、各処理を行うとしてもよい。ナビゲーションユニットは、Ｉ／Ｆ部１５０を介して、ＧＰＳ受信部（図示せず）から緯度、経度等からなる自車両１の絶対位置を求め、また、速度センサおよびジャイロセンサ（図示せず）等により基準位置からの相対位置を求め、その組み合わせにより自車両１の地図上の位置を導出する。また、ナビゲーションユニットには、地図データが保持されており、かかる地図データと、自車両１の地図上の位置とに基づいて、自車両１の走行している道路、その走行帯（複数あれば、その複数の走行帯のうちいずれであるか）を判定することができる。

（道路特定処理：ステップＳ１０４）
道路特定部１６６は、自車両１が走行する走行道路が自動車専用道路または自動車専用道路以外の一般道路のどちらであるかを特定する。ここで、一般的には、車両が一般道路から自動車専用道路に進入する際には料金所を一度通過する。また、自動車専用道路の管理区間の境界においても車両は料金所を通過するが、自動車専用道路から一般道路に進入する際には料金所を通過する場合としない場合とがある。そこで、道路特定部１６６は、走行道路が一般道路であり、料金所を一度通過したと判定すると、走行道路が自動車専用道路に変わったと判断し、その後、料金所を通過したと判定しても、走行道路が自動車専用道路であると判断し続ける。そして、道路特定部１６６は、走行道路が自動車専用道路であり、走行道路に設置された信号機が、一般道路に設置された信号機であると判定した場合に、はじめて、走行道路が一般道路に変わったと判断する。

具体的には、道路特定部１６６は、料金所特定部１８２で料金所が特定された場合、輝度画像２１０における中央の所定領域（自車両１が走行するとされる車両帯に相当する領域）で料金所が特定されたか否かによって、自車両１の前方に料金所があるか否かを判定する。その結果、道路特定部１６６は、自車両１の前方に料金所があると判定した場合、料金所判定回数を１増加させる。一方、道路特定部１６６は、自車両１の前方に料金所がないと判定した場合、料金所判定回数を増減させない。なお、この料金所判定回数は、初期値が０に設定されている。

そして、道路特定部１６６は、料金所判定回数が０である場合には、走行道路が一般道路であると判定する。また、道路特定部１６６は、料金所判定回数が０以外、すなわち１以上である場合には、走行道路が自動車専用道路であると判定する。

道路特定部１６６は、走行道路が自動車専用道路であると判定した後、信号機特定部１８０によって輝度画像２１０における中央の所定領域で特定された信号機が一般道路に設置された信号機であるか否かを繰り返し判定する。そして、道路特定部１６６は、信号機特定部１８０で信号機が一般道路に設置された信号機であると判定した場合には、走行道路が一般道路であると認識するとともに、料金所判定回数を０にリセットする。なお、一般道路および自動車専用道路に設置された信号機はその大きさが異なるため、一般道路に設置された信号機であるか否かは、信号機の大きさにより判定することができる。

このように、道路特定部１６６は、料金所特定部１８２で特定された料金所、および、信号機特定部１８０で特定された信号機に基づいて、走行道路の種類を特定するようにしたが、走行道路を特定する方法については他の方法を用いてもよい。例えば、道路の破線中央線を認識し、白線の長さ、自車両１と先行車両の速度差の推移、大気圧などを用いて一般道路および自動車専用道路を判定してもよい。また、カメラで撮像された画像から、一般道路特有の特定物、自動車専用道路特有の特定物を特定し、特定された特定物に基づいて一般道路および自動車専用道路を判定してもよい。さらに、ＥＴＣと連動させて料金所の入口か出口かがわかる場合、それを契機に判定してもよい。さらに、カメラで撮像された画像および地図データをマッチングして判定してもよく、また、地図データおよびＧＰＳ位置データをマッチングして判定してもよい。

（対象信号機特定処理：ステップＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０）
図６は、自動車専用道路に設置された信号機を示した概略図である。図６に示すように、自動車専用道路３００には、トンネル進入口３０２の手前に、トンネルへの進入の可否を示す、走行帯の車線数に応じた１または複数の信号機３０４（３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ）が設置されている場合がある。なお、自動車専用道路３００は、一般的に複数車線の走行帯が設けられているので、信号機３０４が設定される場合、信号機３０４もその走行帯に対応して複数設置される。また、複数の信号機３０４が設置されている場合には、複数の信号機３０４が並んで設置される。すなわち、複数の信号機３０４は、高さおよび奥行距離がほぼ等しく、３以上の信号機３０４が設置される場合には水平方向に等間隔に設置される。さらに、複数の信号機３０４は、トンネルへの進入の可否を示しているため、同色の信号色で点灯または点滅することが多い。

これに対して、一般道路には、進行方向に対して１または複数の信号機が例えば交差点などに設置されているが、複数の信号機が設置されている場合には、少なくとも奥行距離が交差点の前後であるなど異なった距離にそれぞれ設置されていることが一般的である。

また、自動車専用道路３００に設置される信号機３０４は、車両の高速走行に対応して視認性を確保するために、一般道路に設置される信号機よりも発光部分が大きくなっている。例えば、自動車専用道路３００に設置される信号機３０４は、発光部分の幅が３００ｍｍ〜４５０ｍｍであり、一般道路に設置される信号機は、発光部分の幅が２５０ｍｍ〜３５０ｍｍである。

このように、自動車専用道路３００に設置される信号機３０４と、一般道路に設置される信号機とは、設置条件および発光部分の大きさが異なる。そこで、対象信号機特定部１６８は、信号機の３次元位置と、走行道路が自動車専用道路３００または一般道路のどちらであるかに応じて参照される特定条件とに基づいて、信号機特定部１８０で特定した１または複数の信号機のなかから、走行道路に対応する信号機を特定する。つまり、対象信号機特定部１６８は、走行道路が自動車専用道路３００である場合には、自動車専用道路３００に設置された信号機３０４を特定するための判定条件（自動車専用道路用判定条件）に基づいて、信号機特定部１８０で特定した１または複数の信号機のなかから、自動車専用道路３００に設置された信号機３０４を特定する。また、走行道路が一般道路である場合には、一般道路に設置された信号機を特定するための判定条件（一般道路用判定条件）に基づいて、信号機特定部１８０で特定した１または複数の信号機のなかから、一般道路に設置された信号機を特定する。

ここで、自動車専用道路用判定条件としては、発光部分の幅が３００ｍｍ〜４５０ｍｍの範囲内であり、複数の信号機３０４の高さの差分ｄｊが等しい高さとみなされる範囲内であり、複数の信号機３０４の奥行距離の差分ｄｚが等しい奥行距離とみなされる範囲内であり、かつ、複数の信号機３０４の水平方向の間隔ｉ（ｉ１、ｉ２）が等しいとみなされる範囲内であることが判定条件として設定される。なお、信号機３０４が３未満（２以下）しか特定されていない場合には、水平方向の間隔ｉについては判断条件から除外される。また、一般道路用判定条件としては、発光部分の幅が２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲内であることが判定条件として設定される。

対象信号機特定部１６８は、信号機特定部１８０で信号機が特定され、走行道路が自動車専用道路３００である場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、信号機特定部１８０で特定された信号機について３次元位置情報生成部１６２で導出された３次元位置と、自動車専用道路用判定条件とに基づいて、当該信号機が自動車専用道路３００に設置された信号機３０４であるかを判定する（ステップＳ１０８）。

より具体的には、対象信号機特定部１６８は、信号機特定部１８０で複数の信号機が特定された場合、これら信号機の高さの差分ｄｊを導出し、導出した高さの差分ｄｊが等しい高さとみなされる範囲内であるかを判定する。また、対象信号機特定部１６８は、信号機特定部１８０で複数の信号機が特定された場合、これら信号機の奥行距離の差分ｄｚを導出し、導出した奥行距離の差分ｄｚが等しい奥行距離とみなされる範囲内であるかを判定する。さらに、対象信号機特定部１６８は、信号機特定部１８０で３以上の信号機が特定された場合、これら信号機の水平方向の間隔ｉを導出し、導出した水平方向の間隔ｉが等しいとみなされる範囲内であるかを判定する。さらに、対象信号機特定部１６８は、信号機特定部１８０で信号機が特定された場合、信号機の横幅を導出し、導出した横幅が３００ｍｍ〜４５０ｍｍの範囲内であるかを判定する。

そして、対象信号機特定部１６８は、自動車専用道路用判定条件の全てを満たす信号機を特定すると、信号機と道路の種類との関連付けができたとして、その信号機を自車両１が走行する走行帯に対応する制御対象の対象信号機として特定する。なお、対象信号機特定部１６８は、自動車専用道路用判定条件の全てを満たす信号機を複数特定した場合、これら信号機のうちの、輝度画像２１０におけるもっとも中央に位置する信号機を対象信号機として特定する。ただし、自動車専用道路３００においては、複数の信号機が設置されている場合、これら信号機は全て同色に点灯または点滅していることが多い。そのため、自動車専用道路用判定条件の全てを満たす信号機を複数特定した場合であって、これら信号機が全て同色である場合には、そのうちのいずれか１を対象信号機と特定してもよい。

また、対象信号機特定部１６８は、走行道路が一般道路である場合（ステップＳ１０６においてＮＯ）、信号機特定部１８０で特定され、３次元位置情報生成部１６２で導出された信号機の横幅と、一般道路用判定条件とに基づいて、当該信号機が一般道路に設置された信号機であるか判定する（ステップＳ１１０）。具体的には、対象信号機特定部１６８は、信号機特定部１８０で信号機が特定された場合、信号機の横幅を導出し、導出した横幅が２５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲内であるかを判定する。そして、信号機の横幅が範囲内であると、これら信号機のうちの、輝度画像２１０におけるもっとも中央に位置する信号機を対象信号機として特定する。

そして、中央制御部１５４では、対象信号機が特定されたかを判定し（ステップＳ１１２）、その結果として、対象信号機が特定されていない場合には（ステップＳ１１２においてＮＯ）、そのまま特定制御処理を終了する。一方、対象信号機が特定された場合には（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、中央制御部１５４では、車両制御処理が行われる（ステップＳ２００）。以下に、対象信号機特定部１６８により対象信号機が特定された場合における車両制御処理について詳しく説明する。

（車両制御処理：ステップＳ２００）
図７は、車両制御処理の手順を示したフローチャートである。車両制御部１７０は、ＡＣＣでの走行中に、対象信号機特定部１６８により対象信号機が特定されると、図７に示すフローチャートにしたがって、走行道路の種類、特定された信号機の信号色、および先行車両の有無に基づいて、車両制御処理を実行する。

車両制御部１７０は、まず、道路特定部１６６で特定された走行道路が自動車専用道路３００であるかを判定する（ステップＳ２０２）。その結果、道路特定部１６６で特定された走行道路が自動車専用道路３００であると判定した場合には（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、ステップＳ２１４に処理を移す。

一方、道路特定部１６６で特定された走行道路が自動車専用道路３００でない（一般道路である）と判定した場合には（ステップＳ２０２においてＮＯ）、車両制御部１７０は、対象信号機特定部１６８により特定された対象信号機の信号色が赤色であるかを判定する（ステップＳ２０４）。その結果、対象信号機特定部１６８により特定された対象信号機の信号色が赤色であると判定した場合には（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、車両制御部１７０は、先行車両特定部１８４で先行車両が特定されたかを判定する（ステップＳ２０６）。

その結果、先行車両特定部１８４で先行車両が特定されたと判定した場合には（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、走行制御部１９０は、制動機構１４６を介して、停止位置または先行車両のどちらか一方に合わせた減速度で自車両１を減速させて停止させる（ステップＳ２０８）。より詳しく説明すると、走行制御部１９０は、停止線の手前や対象信号機の真下を停止位置とし、当該停止位置に自車両１を停止させるための減速度、および、先行車両との衝突を回避するために必要な減速度とを導出する。そして、走行制御部１９０は、停止位置に自車両１を停止させるための減速度と、先行車両との衝突を回避するために必要な減速度と比較し、より減速度が大きい方を自車両１の減速度として決定し、決定した減速度で自車両１を減速させて停止させる。

一方、先行車両特定部１８４で先行車両が特定されていないと判定した場合には（ステップＳ２０６においてＮＯ）、走行制御部１９０は、制動機構１４６を介して自車両１を減速させ、停止位置に合わせた減速度で自車両１を減速させて停止させる（ステップＳ２１０）。

また、対象信号機特定部１６８により特定された対象信号機の信号色が赤色でない（青色または黄色である）と判定した場合には（ステップＳ２０４においてＮＯ）、走行制御部１９０は、自動加速で目標速度まで加速する際の加速度を制限する一般道路共通動作で自車両１を制御する（ステップＳ２１２）。

このように、走行道路が一般道路である場合には、走行制御部１９０は、対象信号機の信号色が青色または黄色であると判定すると、一般道路共通動作で自車両１を制御して、自車両１の加速度を制限する。また、走行制御部１９０は、対象信号機の信号色が赤色であると判定すると、停止位置または先行車両のどちらか一方に合わせた減速度で自車両１を減速させて停止させる。

ところで、自動車専用道路３００に設置された信号機３０４は上記したようにトンネル進入口３０２に設けられることが多く、信号機３０４が赤色に点灯している場合にはトンネルへの進入禁止を示している。しかしながら、信号機３０４が赤色に点灯している場合における停止位置や、その後の行動については明確化されておらず、運転者の判断によるものとなっている現状がある。そこで、車両制御部１７０は、走行道路が自動車専用道路３００であると判定した場合には（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、以下のように自車両１を制御する。

道路特定部１６６で特定された走行道路が自動車専用道路３００であると判定した場合には（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、車両制御部１７０は、対象信号機特定部１６８により特定された対象信号機の信号色が赤色に点灯しているかを判定する（ステップＳ２１４）。その結果、対象信号機特定部１６８により特定された対象信号機の信号色が赤色に点灯していると判定した場合には（ステップＳ２１４においてＹＥＳ）、車両制御部１７０は、先行車両特定部１８４で先行車両が特定されたかを判定する（ステップＳ２１６）。

その結果、先行車両特定部１８４で先行車両が特定されたと判定した場合には（ステップＳ２１６においてＹＥＳ）、走行制御部１９０は、制動機構１４６を介して、停止位置または先行車両のどちらか一方に合わせた減速度で自車両１を減速させる。また、報知制御部１９２は、自車両１後部の発光源であるハザードランプ（図示せず）を点滅させて、自車両１が減速していることを後続車に対して警告を発する（ステップＳ２１８）。なお、走行道路が自動車専用道路である場合には、対象信号機（信号機３０４）の真下、または、トンネル進入口３０２の手前を停止位置として、当該停止位置に合わせた減速度が導出される。

そして、走行制御部１９０は、自車両１を所定の閾値以下の速度に減速させた後、減速させた速度を維持する制御を行う。なお、先行車両が更に減速した場合には、衝突を回避するために、先行車両に合わせて減速を行う。

このように、車両制御部１７０は、走行道路が自動車専用道路３００であり、対象信号機（信号機３０４）が赤色点灯しており、先行車両がある場合には、ハザードランプを点滅させるとともに、自車両１を減速させて一定速度を維持させる。これにより、自動車専用道路３００で信号機３０４が赤色点灯している場合でも、後続車両に報知することで減速による後続車両の衝突を未然に防止しつつ、先行車両の走行状況（走行判断）に応じた自車両１の車両制御を行うことができる。

一方、先行車両特定部１８４で先行車両が特定されていないと判定した場合には（ステップＳ２１６においてＮＯ）、走行制御部１９０は、制動機構１４６を介して、停止位置に合わせた減速度で自車両１を減速させる。また、報知制御部１９２は、運転者に対して前方への注意が必要であることを例えばディスプレイ１２２に表示することで通知するとともに、ハザードランプ（図示せず）を点滅させて後続車に対して警告を発する。そして、走行制御部１９０は、自車両１を所定の閾値以下の速度に減速させた後、ＡＣＣを解除して、運転者の判断により自車両１を運転させる（ステップＳ２２０）。

このように、車両制御部１７０は、走行道路が自動車専用道路３００であり、対象信号機（信号機３０４）が赤色点灯しており、先行車両がない場合には、運転者への通知とともに、ハザードランプを点滅させ、自車両１を減速させて、目標速度を維持するＡＣＣを解除する。これにより、自動車専用道路３００で信号機３０４が赤色点灯している場合でも、後続車両に報知することで減速による後続車両の衝突を未然に防止しつつ、運転者へ通知を行い、ＡＣＣの解除後に、より実際の情況に合う運転を運転者に委ねることができる。

なお、ステップＳ２１８、Ｓ２２０で点滅させたハザードランプは、点灯の開始から一定時間経過後に消灯させるようにしてもよく、また、自車両１が所定の速度以下に減速したら消灯させるようにしてもよい。

また、対象信号機特定部１６８により特定された対象信号機の信号色が赤色点灯でない（青色、黄色、または、赤色点滅である）と判定した場合には（ステップＳ２１４においてＮＯ）、走行制御部１９０は、自動加速で目標速度まで加速する際の加速度を制限することなく、ＡＣＣをそのまま維持する。

このように、走行道路が自動車専用道路３００である場合には、車両制御部１７０は、対象信号機の信号色が青色、黄色、または赤色点滅であると判定すると、ＡＣＣをそのまま維持する。また、車両制御部１７０は、対象信号機の信号色が赤色点灯であると判定すると、先行車両の有無に応じて、運転者および後続車両への報知、自車両１の減速停止等を行い、自動車専用道路３００で赤色点灯する信号を運転者が発見したときに実行するであろう動作を模した車両制御を行う。これにより、車両制御装置１２０は、自車両１が走行する道路に対応した車両制御を実行し、運転者の違和感を低減することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては、自動車専用道路用判定条件としては、発光部分の幅が３００ｍｍ〜４５０ｍｍの範囲内であり、複数の信号機３０４の高さの差分ｄｊが等しい高さとみなされる範囲内であり、複数の信号機３０４の奥行距離の差分ｄｚが等しい奥行距離とみなされる範囲内であり、かつ、複数の信号機３０４の水平方向の間隔ｉ（ｉ１、ｉ２）が等しいとみなされる範囲内であることが判定条件として設定されるようにした。しかしながら、自動車専用道路用判定条件としては、これら複数の判定条件のうちの少なくとも１の判定条件を用いて対象信号機を特定してもよく、また、複数の判定条件のなかから、任意の判定条件を組み合わせて対象信号機を特定してもよい。

また、上述した実施形態においては、走行道路が自動車専用道路３００であり、対象信号機が赤色点灯しており、先行車両がある場合には、ハザードランプを点滅させて後続車に対して警告を発するとともに、自車両１を減速させて一定速度を維持するようにした。しかしながら、このような場合に、走行制御部１９０は、ハザードランプを点滅させて後続車に対して警告を発するとともに、自車両１を減速させていき、停止位置で停止させるようにしてもよい。また、自車両１を減速させて停止位置で停止させるか、自車両１の速度が所定の閾値以下になったらその速度で一定走行させるかは、予め運転者に設定させておいてもよい。さらに、走行制御部１９０は、これらの制御と合わせて、運転者に対して前方への走行が危険であることを例えばディスプレイ１２２に表示することで通知するようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、走行道路が自動車専用道路３００であり、対象信号機が赤色点灯しており、先行車両がある場合には、ハザードランプを点滅させて後続車に対して警告を発するとともに、自車両１を減速させた後、ＡＣＣを解除するようにした。しかしながら、走行制御部１９０は、制動機構１４６を介して自車両１を減速させ、所定の閾値以下の速度となったら、そのまま一定速度で自車両１を走行制御するようにしてもよい。また、走行制御部１９０は、制動機構１４６を介して自車両１を減速させていき、停止位置で停止させるようにしてもよく、また、自車両１を減速させないでＡＣＣを解除してもよい。

また、上述した実施形態においては、２つの撮像装置１１０で撮像された輝度画像２１０に基づいて信号機を特定したが、単眼カメラで撮像される輝度画像から信号機を特定してもよい。また、電波等により各種インフラストラクチャーから発信されるデータに基づいて信号機を特定してもよい。

また、上述した特定制御処理の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、自車両の車両制御を行う車両制御装置にかかり、特に、走行道路の種類、および、信号機の信号色に基づいて自車両の車両制御を行う車両制御装置に利用することができる。

１ 自車両
１２０ 車両制御装置
１６０ 画像処理部（画像取得部）
１６２ ３次元位置情報生成部
１６４ 対象物特定部
１６６ 道路特定部
１６８ 対象信号機特定部
１７０ 車両制御部
１８０ 信号機特定部
１８４ 先行車両特定部
１９０ 走行制御部
１９２ 報知制御部

Claims (6)

1. 自車両が走行する道路に設置された信号機の指示状態を特定する対象信号機特定部と、
   前記自車両が走行する走行道路の種類が、車両のみが走行可能な自動車専用道路、または、該自動車専用道路以外の一般道路のどちらであるかを特定する道路特定部と、
   前記走行道路の種類および前記信号機の指示状態に基づいて、前記自車両の車両制御を行う車両制御部と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記車両制御部は、
   前記走行道路が前記自動車専用道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点灯していると特定された場合には、前記自車両後部の発光源を点滅させることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 車両制御部は、前記走行道路の種類および前記信号機の指示状態に基づいて、前記自車両の走行制御を行う走行制御部、および、該自車両内外に対する報知制御を行う報知制御部を有し、
   前記走行制御部は、
   前記走行道路が前記自動車専用道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点灯していると特定された場合には、前記自車両に対する走行制御を解除し、
   前記報知制御部は、
   前方に注意が必要である旨を運転者に対して通知することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記車両制御部は、
   前記走行道路が前記一般道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点滅していると特定された場合には、該信号機が赤色点灯していると特定された場合に実行される制御と同一の制御を行い、
   前記走行道路が前記自動車専用道路であると判定された場合であって、前記信号機が赤色点滅していると特定された場合には、赤色点滅していると特定される前に実行していた制御を維持し続けることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記自車両の前方を走行する先行車両を特定する先行車両特定部をさらに備え、
   前記車両制御部は、
   前記信号機の指示状態が特定された場合には、前記先行車両の有無、前記走行道路の種類および前記特定された信号機の指示状態に基づいて、前記自車両の車両制御を行うことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の車両制御装置。
6. 前記車両制御部は、
   前記走行道路が前記一般道路であると判定された場合には、前記信号機の指示状態に拘わらず、前記自車両の走行速度を所定の目標速度に加速させるための加速度を制限する走行制御を行うことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両制御装置。

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