JP2018045426A

JP2018045426A - 衝突確率推定装置

Info

Publication number: JP2018045426A
Application number: JP2016179384A
Authority: JP
Inventors: 一博反町; Kazuhiro Sorimachi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2018-03-22

Abstract

【課題】カメラやレーダなどのセンサによる歩行者の位置検出のばらつきを考慮して、車両と歩行者との衝突確率を推定する装置を提供する。【解決手段】走行する車両の速度を検出する車両速度検出部２と、走行する車両の前方を横切る歩行者の位置を検出する歩行者位置検出部４と、車両速度検出部２により検出された車両の速度情報と、歩行者位置検出部４により検出された歩行者の位置情報とに基づいて、車両と歩行者とが衝突する衝突確率を算出する衝突確率演算部６とを備える衝突確率推定装置１０であって、衝突確率演算部６は、歩行者位置検出部４により検出された歩行者の位置情報から歩行者の速度を算出し、歩行者の位置情報と算出した歩行者の速度とから歩行者の位置と速度の分散値をそれぞれ算出し、算出したこれらの分散値と車両の速度情報とから車両と歩行者との衝突確率を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両と歩行者との衝突確率を推定する装置に関する。

特許文献１には、車両とその前方を横切る移動物体（歩行者）とが衝突する確率を推定する技術について記載されている。上記特許文献１では、移動物体の移動ベクトル上の位置における存在確率密度を算出しているが、算出にあたっては移動物体の移動速度のばらつきが考慮されているに過ぎない。

特開２０１３−１５２５５１号公報

特許文献１の技術では、ある一定の時間における移動距離（移動角度）に基づいて移動物体の移動速度を算出するため、移動物体の移動状態を検出するカメラやレーダなどのセンサによる検出誤差の影響が大きい。すなわち、特許文献１では、移動物体の移動ベクトル上の位置における存在確率密度を求めるにあたって、センサによる移動物体の位置検出における検出誤差（ばらつき）は考慮されていない。したがって、車両とその前方を横切る移動物体（歩行者）とが衝突する確率の推定精度が低くなるおそれがある。

そこで、本発明は、カメラやレーダなどのセンサによる歩行者の位置検出のばらつきを考慮して、車両と歩行者との衝突確率を推定する装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明の衝突確率推定装置は、走行する車両の速度を検出する車両速度検出部と、走行する車両の前方を横切る歩行者の位置を検出する歩行者位置検出部と、車両速度検出部により検出された車両の速度情報と、歩行者位置検出部により検出された歩行者の位置情報とに基づいて、車両と前記歩行者とが衝突する衝突確率を算出する衝突確率演算部とを備える。衝突確率演算部は、歩行者位置検出部により検出された歩行者の位置情報から歩行者の速度を算出し、歩行者の位置情報と算出した歩行者の速度とから歩行者の位置と速度の分散値をそれぞれ算出し、算出したこれらの分散値と車両の速度情報とから車両と歩行者との衝突確率を算出する。

上記構成では、歩行者の位置情報から歩行者の速度を算出し、歩行者の位置情報と算出した歩行者の速度とから歩行者の位置と速度の分散値をそれぞれ算出する。そして、算出したこれらの分散値と車両の速度情報とから車両と歩行者との衝突確率を算出する。したがって、歩行者の位置を検出するカメラやレーダなどのセンサが有する特有の検出誤差（ばらつき）を考慮して衝突確率を算出することができるので、衝突確率の推定精度を高めることができる。

本発明の衝突確率推定装置によれば、カメラやレーダなどのセンサによる歩行者の位置検出のばらつきを考慮して、車両と歩行者との衝突確率を推定することができる。

本発明の一実施形態に係る衝突確率推定装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る衝突確率推定装置が行う処理の流れを示すフロー図である。車両と歩行者との衝突モデルを説明するための図であり、(ａ)は歩行者が車両の前方にいる状態、(ｂ)は車両が歩行者と衝突した状態をそれぞれ示す。歩行者の位置と、車両と歩行者との衝突有無との関係を示す図であり、(ａ)は歩行者が車両の前方を横切る前の状態、(ｂ)は歩行者が車両の正面に位置している状態、(ｃ)は歩行者が車両の前方を横切った後の状態をそれぞれ示す。本発明の一実施形態に係る衝突確率推定装置の衝突確率演算部が行う衝突確率演算処理の流れを示すフロー図である。本発明の一実施形態に係る衝突確率推定装置における車両と歩行者との衝突確率の確率分布を示す図である。

以下、本発明に係る衝突確率推定装置について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る衝突確率推定装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、衝突確率推定装置１０は、車両速度検出部２と、歩行者位置検出部４と、衝突確率演算部６とを備えて構成されている。

車両速度検出部２は、走行する車両（自車両）の速度を検出する。車両速度検出部２としては、例えば車輪の回転状態を検出する機械式や電気式の車速センサを適用する。車速センサは、自車両の加速度、操舵角、ヨーレート及びブレーキペダルの操作量などを検出する各センサとともに自車両の運動状態を検出する。検出した自車両の速度情報（信号）は、車両速度検出部２から衝突確率演算部６に送られる。

歩行者位置検出部４は、走行する車両（自車両）の前方を横切る歩行者の位置を検出する。歩行者位置検出部４としては、例えば撮像装置（ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等）、レーダ（ミリ波帯の電波を用いるミリ波レーダ等）などの各種センサを単独であるいは組み合わせて適用する。このようなセンサにより、自車両が走行している道路のセンターライン、外側線や路側帯との位置関係をカメラで捉えるとともに、自車両と歩行者との距離をレーダで計測することなどによって自車両に対する歩行者の相対的な位置を検出する。検出した歩行者の位置情報（信号）は、歩行者位置検出部４から衝突確率演算部６に送られる。

衝突確率演算部６は、車両速度検出部２により検出された自車両の速度情報と、歩行者位置検出部４により検出された歩行者の位置情報とに基づいて、自車両と歩行者とが衝突する衝突確率を算出する。衝突確率演算部６は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、ＣＰＵによる各種プログラムの実行時にワークエリア等として用いられるＲＡＭ、後述する衝突確率演算処理を含む各種処理を実行するためのプログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ、各種情報及び算出した衝突確率等を記憶するＨＤＤなどをそれぞれ備えて構成される。

図２は、衝突確率推定装置１０が行う処理の流れを示すフロー図である。衝突確率推定装置１０における処理の内容について、図２に示す処理の流れに従って説明する。

図２に示すように、衝突確率推定装置１０は、自車両の速度を車両速度検出部２において検出する（Ｓ２１０）。車両速度検出部２では、自車両の速度情報をリアルタイムに取得する。

また、衝突確率推定装置１０は、走行する自車両の前方を横切る歩行者の位置を歩行者位置検出部４において検出する（Ｓ２２０）。歩行者位置検出部４では、歩行者の位置情報を所定の時間間隔（レーダ波の送波間隔等）で取得する。そして、例えば所定時間において、歩行者の位置が自車両の側方から自車両に近づくように変動している場合や歩行者が横向きの体勢（歩行者の横顔が捉えられている）場合などには、歩行者が道路を横断して自車両の前方を横切る可能性が高いと歩行者位置検出部４で判断する。一方、歩行者の位置が自車両の進行方向もしくはその逆方向（退行方向）に変動している場合や歩行者が正面向き又は背中向きの体勢（歩行者の顔が正面から捉えられている又は全く捉えられていない）場合などには、歩行者が道路を横断して車両の前方を横切る可能性は低いと歩行者位置検出部４で判断する。歩行者の体勢は、例えばカメラ等で撮像した歩行者の体勢を予め取得された体勢ごとのパターンデータと比較し、これらが類似するか否かによって特定する。

歩行者の位置座標は、自車両の進行方向と直交する方向（自車両が走行する道路の幅方向）をＸ軸、自車両の進行方向（自車両が走行する道路の延伸方向）をＹ軸とし、自車両の前端中央部を原点として定義する。

次に、衝突確率推定装置１０は、車両速度検出部２により検出された自車両の速度情報と、歩行者位置検出部４により検出された歩行者の位置情報とに基づいて、自車両と歩行者とが衝突する衝突確率の演算処理を衝突確率演算部６において行う（Ｓ２３０）。衝突確率演算部６で行う車両と歩行者との衝突確率の算出について説明する前に、車両と歩行者とが衝突する事象について、まず説明する。

図３は、走行する車両（自車両）３２の前方を歩行者３４が左方向から右方向へ横切る場合に両者が衝突するモデルを示す図である。図３(ａ)において、車両３２は位置座標の原点から速度Ｖｃで、歩行者は位置座標の（Ｘ，Ｙ）から速度Ｖｐでそれぞれの移動方向（進行方向）へ直線的に移動しており、両者の移動方向は直交する。位置座標軸は、Ｘ軸が歩行者３４、Ｙ軸が車両３２の各移動方向をプラス側（正側）としている。図３(ａ)に示す現時点から車両３２が速度Ｖｃ、歩行者３４がＶｐで等速運動したとすると、図３(ｂ)に示すように車両３２が歩行者３４の移動する直線上に移動する時間ＴＴＣは、次の数式(１)で与えられる。

その時の歩行者３４の位置座標を（ｄ，０）とすると、Ｘ座標ｄについては次の数式(２)の関係が成り立つ（以下、ｄを衝突時のオフセットと称する）。衝突時のオフセットｄは、現時刻から時間ＴＴＣが経過した後の歩行者３４の位置のＸ座標に相当する。

そして、これらの数式(１)，(２)によれば、衝突時のオフセットｄは、次の数式(３)に示すように歩行者３４の移動開始位置（Ｘ，Ｙ）、歩行者３４の速度Ｖｐ、及び車両３２の速度Ｖｃでそれぞれ表される。

ここで、車幅がＷである場合の車両３２と歩行者３４との衝突有無について説明する。図４は、歩行者３４の位置（衝突時のオフセットｄ）と、車両３２と歩行者３４との衝突有無との関係を示す図である。

図４(ａ)に示す状態は、ｄ＜−Ｗ／２である場合に相当する。この場合、車両３２から見て歩行者３４は車両３２の車幅方向の左端よりも左方に位置しており、歩行者３４は車両３２の前方を横切ることがない（横切る前の状態）。すなわち、車両３２は歩行者３４と衝突しない。

図４(ｂ)に示す状態は、−Ｗ／２≦ｄ≦Ｗ／２である場合に相当する。この場合、車両３２から見て歩行者３４は車両３２の車幅Ｗの範囲内（車両３２の正面）に位置しており、歩行者３４は車両３２の前方を横切っている状態である。すなわち、車両３２は歩行者３４と衝突する。

図４(ｃ)に示す状態は、Ｗ／２＜ｄである場合に相当する。この場合、車両３２から見て歩行者３４は車両３２の車幅方向の右端よりも右方に位置しており、歩行者３４は車両３２の前方を横切った後の状態である。すなわち、車両３２は歩行者３４と衝突しない。

車両３２と歩行者３４の衝突はこのように捉えることができるが、このような捉え方で両者の衝突予測（衝突危険性の判断）を行う場合、次のような問題も考えられる。つまり、歩行者３４の位置（車両３２との相対的な位置）は、車両３２に搭載されたカメラやレーダなどのセンサによって測定されるが、位置測定される歩行者３４とセンサとの距離が遠くなるほどセンサでの測定誤差が生じやすく、衝突する危険性が低いケースを衝突危険性が高いとするような誤った衝突予測がなされるおそれがある。また、衝突予測を衝突するか否かの２値で表現するため、衝突危険性の度合いが分かり難い。

そこで、本実施形態の衝突確率演算部６では、自車両と歩行者との衝突危険性の尺度（衝突危険度）を確率として算出する。すなわち、衝突時のオフセットの値をＤ、その時の真のオフセット値Ｄ´を確率変数とし、衝突確率Ｐ_crashを次の数式(４)により衝突確率演算部６において算出する。

数式(４)は、歩行者位置検出部４（カメラやレーダなどのセンサ）により歩行者の位置が検出され、検出された位置情報により衝突確率演算部６で衝突時のオフセットＤがｄとして算出された時に、真のオフセット値Ｄ´が衝突範囲に入る（歩行者が自車両の正面に位置する）確率を示している。

数式(４)において、ｐ_Ｄ´｜Ｄ（ｘ｜ｄ）は、オフセット値ｄが算出された時の真値ｘ（真のオフセット値Ｄ´の値）の条件付き確率密度関数である。ｐ_Ｄ´｜Ｄ（ｘ｜ｄ）については、ベイズの定理により次の数式(５)に示す関係が成り立つ。なお、数式(５)において、Ｈは正規化のための定数である。

数式(５)において、ｐ_Ｄ´（ｘ）は事前確率密度関数である。オフセット値ｄが算出されていない状態では真値ｘ（真のオフセット値Ｄ´の値）の分布は不明であるため、これを一様分布と仮定すると、次の数式(６)に示す関係が成り立つ。

数式(６)において、ｐ_Ｄ｜Ｄ´（ｄ｜ｘ）は、真値がｘの時のオフセットの算出値ｄの分布である。これを平均値ｘ、分散σ^２のガウス分布と仮定すると、次の数式(７)に示す関係が成り立つ。

したがって、数式(６)，(７)によれば、衝突時のオフセットの算出値がｄの時の真値ｘの分布（ｐ_Ｄ´｜Ｄ（ｘ｜ｄ））については、次の数式(８)に示す関係が成り立つ。

数式(８)によれば、ｐ_Ｄ´｜Ｄ（ｘ｜ｄ）は平均値ｄ、分散σ^２の正規分布となる。したがって分散σ^２の値が得られれば、数式(４)から衝突確率Ｐ_crashを算出することができる。

真値がｘの時のオフセットの算出値ｄの分散値（σ^２）は、次の数式(９)により算出することができる。

本実施形態では、歩行者の位置座標（Ｘ，Ｙ）についてそれぞれの真値が与えられた時の値を測定しているため、数式(９)に示すように真値が与えられた時の測定値のばらつきとして分散σ^２の値が算出される。

図５は、衝突確率演算部６が行う衝突確率演算処理の流れを示すフロー図である。図５に示すように、衝突確率演算部６は、歩行者の位置座標（Ｘ，Ｙ）のＸ座標の分散値（Ｖａｒ[Ｘ]）、Ｙ座標の分散値（Ｖａｒ[Ｙ]）をそれぞれ算出する（Ｓ２３１）。歩行者の位置座標（Ｘ，Ｙ）は、歩行者位置検出部４（カメラやレーダなどのセンサ）により測定し、衝突確率演算部６は、その位置座標（Ｘ，Ｙ）の分散値をセンサの有する固有の特性に基づいて算出する。なお、歩行者の位置のＹ座標の期待値はＥ[Ｙ]＝Ｙとしている。

次いで、衝突確率演算部６は、歩行者の速度Ｖｐの分散値（Ｖａｒ[Ｖｐ]）を算出する（Ｓ２３２）。その際、歩行者の速度Ｖｐは、歩行者の位置座標（Ｘ，Ｙ）と同様に扱えるものと仮定し、歩行者の速度Ｖｐ及び位置座標（Ｘ，Ｙ）はそれぞれ独立であるとする。また、歩行者の速度Ｖｐの期待値はＥ[Ｖｐ]＝Ｖｐとしている。衝突確率演算部６は、歩行者位置検出部４により測定した歩行者の位置のＸ座標の時間差分により歩行者の速度Ｖｐを算出し、算出した速度Ｖｐのばらつきから速度Ｖｐの分散値を算出する。

算出したこれらの分散値により、衝突確率演算部６は、真値がｘの時のオフセットの算出値ｄの分散値（σ^２）を数式(９)から算出する（Ｓ２３３）。

そして、算出した分散値（σ^２）、数式(８)及び数式(４)から車両と歩行者との衝突確率Ｐ_crashを算出する（Ｓ２３４）。なお、車両の速度Ｖｃはばらつきがない（分散が０）とする。

このようにして数式(４)に基づいて衝突確率演算部６で算出した衝突確率Ｐ_crashの確率分布は、図６に示す−Ｗ／２≦ｄ≦Ｗ／２の範囲の面積に相当する。図６に示すように、衝突確率Ｐ_crashの確率分布のピークは、算出された衝突時のオフセットＤの値ｄが０よりもＷ／２側に寄っている。したがって、オフセット値ｄが−Ｗ／２≦ｄ＜０の範囲よりも０≦ｄ≦Ｗ／２の範囲の方が、車両と歩行者との衝突危険性の尺度（衝突危険度）は比較的高くなる。すなわち、現時刻から時間ＴＴＣ経過後に、歩行者が車幅Ｗの車両の前端中央部と右前端の間に位置している場合の方が、左前端と前端中央部の間に位置している場合よりも衝突危険度は高いと推定できる。

このように、本実施形態の衝突確率推定装置１０においては、車両と歩行者の衝突時のオフセットの真値がｘの時の算出値ｄの分散σ^２の値に基づいて、車両と歩行者との衝突確率を算出している。すなわち、衝突確率を歩行者の位置座標の分散値に基づいて算出することで、歩行者の位置座標を検出するカメラやレーダなどのセンサが有する特有の検出誤差（ばらつき）を考慮して衝突確率を算出することができる。これにより、車両と歩行者との衝突確率の推定精度を高めることができる。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲では適宜の変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

衝突確率Ｐ_crashの確率分布は図６に示す−Ｗ／２≦ｄ≦Ｗ／２の範囲の面積に相当するため、図６に示す確率分布に基づいて衝突確率Ｐ_crashと予め設定された基準値（基準となる衝突危険度）とを比較し、その結果に応じて車両の運転支援を行うことが可能である。例えば、衝突確率推定装置１０は、衝突確率Ｐ_crashと基準値との比較により衝突危険度を判定する衝突危険度判定部を備えた構成とする。衝突危険度判定部は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＣＰＵによる各種プログラムの実行時にワークエリア等として用いられるＲＡＭ、衝突危険度判定処理を含む各種処理を実行するためのプログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ、各種情報及び算出した衝突確率等を記憶するＨＤＤなどをそれぞれ備えて構成する。これらの構成部材は、衝突確率演算部６と共通であって構わないが、別途備えていてもよい。

例えば、衝突危険度判定部は、軽度の衝突危険度であれば運転者に警報（メッセージやアラームなど）を警報装置から発し、重度の衝突危険度であれば自動制動装置により直ちにブレーキを作動させる。このように、衝突確率推定装置１０の衝突危険度判定部と、警報装置や自動制動装置とを連動させることで、運転支援装置を構築することが可能となる。

本発明は、車両と歩行者との衝突確率を推定するための装置として適用可能である。特に、カメラやレーダなどのセンサが有する特有の位置検出の誤差（ばらつき）を考慮して衝突確率を推定することが可能であるから、推定精度を高めるためには有益である。

２車両速度検出部
４歩行者位置検出部
６衝突確率演算部
１０衝突確率推定装置

Claims

走行する車両の速度を検出する車両速度検出部と、
前記走行する車両の前方を横切る歩行者の位置を検出する歩行者位置検出部と、
前記車両速度検出部により検出された前記車両の速度情報と、前記歩行者位置検出部により検出された前記歩行者の位置情報とに基づいて、前記車両と前記歩行者とが衝突する衝突確率を算出する衝突確率演算部とを備え、
前記衝突確率演算部は、前記歩行者位置検出部により検出された前記歩行者の位置情報から前記歩行者の速度を算出し、前記歩行者の位置情報と算出した前記歩行者の速度とから前記歩行者の位置と速度の分散値をそれぞれ算出し、算出したこれらの分散値と前記車両の速度情報とから前記車両と前記歩行者との衝突確率を算出する
ことを特徴とする衝突確率推定装置。