JP2021175954A - 上方構造物認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行を妨げない上方に位置する構造物である上方構造物を認識できるようにした上方構造物認識装置を提供する。【解決手段】ＬＩＤＡＲ装置３０は、車両の進行方向および横方向に直交するｚ方向とのなす角度が互いに異なる複数の方向を光軸の方向とするレーザ光を照射する。そして、ＬＩＤＡＲ装置３０は、その反射光の受光に基づき、レーザ光を反射した物体と車両との距離を示す距離変数と、レーザ光の照射方向を示す方向変数と、反射した物体の反射強度とを示す測距点データを生成する。ＣＰＵ４２は、測距点データに基づくクラスタリング処理によって、車両の前方の物体を識別する。ＣＰＵ４２は、注目物体の付近に照射されたレーザ光に対応する測距点データが示す距離変数が複数の値を有することに基づき、上方構造物であると認識する。【選択図】図１

Description

本発明は、上方構造物認識装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、ミリ波レーダ装置を使って、車両が走行するうえで障害物にならない路面上に配置された鉄板等と、他の車両等とを識別する物体認識装置が記載されている。

特開２０１３−５３９４６号公報

ところで、標識や看板、橋等の上方構造物は、路面に配置されるものではないものの、車両の走行を妨げるものではない。しかし、上記の物体認識装置では、上方構造物であるか否かを識別していない。

上記課題を解決すべく、上方構造物認識装置は、垂直方向とのなす角度が互いに異なる複数の方向のそれぞれにおいて水平方向の角度が互いに異なる複数の方向のそれぞれに車両から照射されたレーザ光のそれぞれの反射光の受光に基づき、前記レーザ光を反射した物体と前記車両との距離を示す変数である距離変数が前記レーザ光の照射された方向を示す変数である方向変数に紐づけられた複数の測距点データである測距点群データを取得する取得処理（Ｓ１０）と、前記距離変数および前記方向変数に基づき、前記測距点群データを、前記レーザ光が反射された位置同士の距離が所定以下である前記測距点データ同士を同じ部分集合の要素とするように複数の部分集合に分割する分割処理（Ｓ１２）と、前記方向変数が示す方向が所定の方向である所定の測距点データに、前記距離変数が複数の値を有するものが所定数以上存在することに基づき、前記複数の部分集合のうちの注目する部分集合が示す物体である注目物体を、前記車両の走行を妨げない上方に位置する構造物である上方構造物であると判定する判定処理（Ｓ２２〜Ｓ２６）と、を実行し、前記所定の方向は、前記注目物体に対応する前記測距点データの方向変数が示す方向との水平方向における角度差が所定角度以内の方向であって且つ垂直上方とのなす角度が前記車両の走行方向よりも大きい方向である。

路面に照射されたレーザ光は路面で反射された後車両側に向かうもの以外に、路面とのなす角度が入射角と同じであって且つ車両の進行方向に進むものがある。そして、そのレーザ光が上方構造物に反射される場合、車両側で反射光を受光できることがある。その場合、測距点データの距離変数は複数の値を有する。

上述に鑑み、上記構成では、注目物体に対応する測距点データが示すレーザ光と水平方向における角度差が小さいレーザ光に基づく測距点データであって、路面に照射されたレーザ光に基づく測距点データに、その距離変数が複数の値を有するものが所定数以上存在することに基づき、注目物体が上方構造物であると判定できる。

一実施形態にかかる車載装置の構成を示す図。 （ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかるレーザ光の照射を説明する側面図および平面図。 同実施形態にかかる上方構造物認識装置が実行する処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる上方構造物の尤度を上昇させるための処理を説明する図。 同実施形態にかかる上方構造物の尤度を上げる処理の原理を説明する図。 同実施形態にかかる上方構造物認識装置が実行する処理の手順を示す流れ図。

以下、上方構造物認識装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施形態における車両ＶＣに搭載される装置を示す。図１に示すように、カメラ１０によって撮像された画像に関するデータである画像データＤｉｍは、画像ＥＣＵ１２に入力される。画像ＥＣＵ１２は、画像データＤｉｍに基づき、車両の周囲の物体の認識処理を実行する。この認識処理には、車両ＶＣの周囲に検知された物体が、車両ＶＣの走行を妨げない上方に位置する上方構造物であるか否かの判定処理が含まれる。ここで、上方構造物とは、標識や看板、橋等である。

一方、ミリ波レーダ装置２０は、車両ＶＣの周囲にミリ波レーダを送信し、車両ＶＣの周囲の物体から反射されたミリ波レーダを受信することによって、ミリ波レーダを反射した物体との距離や同物体と車両との相対速度に関する信号を、ミリ波データＤｍｗとして出力する。ミリ波データＤｍｗは、ミリ波ＥＣＵ２２に取り込まれる。ミリ波ＥＣＵ２２は、ミリ波データＤｍｗに基づき、車両ＶＣの周囲の物体の認識処理を実行する。この認識処理には、ミリ波データＤｍｗに基づき検知された物体が、上方構造物であるか否かの判定処理が含まれる。

また、ＬＩＤＡＲ装置３０は、たとえば近赤外線等のレーザ光を照射し、その反射光を受光することに基づき、レーザ光が照射された方向を示す方向変数と、レーザ光を反射した物体と車両との距離を示す距離変数と、反射した物体の反射強度とを示す測距点データを生成する。反射強度は、受光された光の強度を示す物理量であるが、上記距離変数と協働で、レーザ光を反射した物体の反射率を示すものとなる。すなわち、測距点データは、方向変数と、距離変数と、レーザ光を反射した物体の反射率を示す変数である反射率変数との組データと見なせる。

詳しくは、ＬＩＤＡＲ装置３０は、車両ＶＣの前後方向であるｘ方向および横方向であるｙ方向のそれぞれに直交するｚ方向に沿って、複数の発光素子３２を備えており、それら各発光素子の光軸は、ｚ方向とのなす角度が互いに異なっている。これは、垂直方向とのなす角度が互いに異なっていることを意味する。なお、以下では、車両に対して上方をｚ軸の正方向とする。図２（ａ）に、各発光素子３２から照射されるレーザ光の光軸ＯＰ１〜ＯＰ７を示す。

ＬＩＤＡＲ装置３０は、各発光素子３２の光軸のうちｚ方向とのなす角度を固定した状態で、光軸をｙ方向にずらしつつレーザ光を照射することによって、レーザ光を水平方向に走査する。図２（ｂ）に、光軸ＯＰ３のレーザ光を水平方向に走査する例を示す。ちなみに、図２（ｂ）において、光軸ＯＰ３（１）のレーザ光と光軸ＯＰ３（２）のレーザ光とを、水平方向において互いに隣接した光軸として示している。なお、光軸ＯＰ３（１）,ＯＰ３（２），ＯＰ３（３），…は、ｚ方向のなす角度によって定まる面内の線となる。同様に、光軸ＯＰ１、ＯＰ２，ＯＰ４〜ＯＰ７のそれぞれのレーザ光を水平方向に操作する場合、それら各レーザ光の光軸は、それぞれ、ｚ方向とのなす角度によって定まる面内の線となる。すなわち、７個の光軸ＯＰ１〜ＯＰ７のそれぞれが水平方向に走査される場合、各光軸は、ｚ方向とのなす角度が互いに異なる７個の面のいずれかに含まれることとなる。

図１に戻り、ＬＩＤＡＲ装置３０は、制御演算部３４が、各発光素子３２から照射されるレーザ光を水平方向に走査することによって、垂直方向とのなす角度が互いに異なる７個の方向のレーザ光のそれぞれを水平方向に走査し、反射光に基づき、それぞれの測距点データを生成することによって、測距点群データＤｒｐｃを生成する。測距点群データＤｒｐｃは、垂直方向とのなす角度が互いに異なる７個の方向のそれぞれであって且つ水平方向に互いに異なる方向のそれぞれにおける測距点データである。

なお、本実施形態では、ｚ軸とのなす角度が互いに異なる光軸の数が比較的少ない低解像度のＬＩＤＡＲ装置３０を用いていることから、光軸ＯＰ１〜ＯＰ７のうちのいずれの光軸のレーザ光の反射光に基づく測距点データであるかが、レーザ光を反射した物体の垂直方向の位置情報を表現する上で特に重要である。そのため、本実施形態では、測距点群データＤｒｐｃを構成する各測距点データを、光軸ＯＰ１〜光軸ＯＰ７のいずれのレーザ光の照射に基づくものであるかに応じて区分する。詳しくは、測距点群データＤｒｐｃを構成する各測距点データを、光軸ＯＰ１〜ＯＰ７のそれぞれを水平方向に走査した際に光軸を包含する上述した７個の面のいずれに基づくものであるかに応じて区分する。具体的には、７個の面に識別記号を付与することによって、測距点群データＤｒｐｃを構成する各測距点データを区分する。

ちなみに、本実施形態では、距離変数の算出手法として、ＴＯＦ（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）法を例示する。また、本実施形態では、光軸が互いに異なるレーザ光の受光タイミングを確実に分離できるようにすべく、同一のタイミングで光軸が異なる複数のレーザ光が照射されることはない。ちなみに、本実施形態では、制御演算部３４として、レーザ光の照射制御および測距点群データＤｒｐｃの生成処理を実行するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を例示する。

ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０は、測距点群データＤｒｐｃに基づき、レーザ光を反射した物体の認識処理を実行する。この認識処理には、測距点群データＤｒｐｃに基づき認識された物体が、上方構造物であるか否かの判定処理が含まれる。詳しくは、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４および周辺回路４６を備えており、それらがローカルネットワーク４８を介して通信可能とされたものである。ここで、周辺回路４６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含む。ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより認識処理を実行する。

画像ＥＣＵ１２、ミリ波ＥＣＵ２２、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０は、車内ネットワーク５０を介して、ＡＤＡＳＥＣＵ６０と通信可能とされている。ＡＤＡＳＥＣＵ６０は、ユーザによる車両ＶＣの運転をアシストする処理を実行する。本実施形態では、前方車両との距離が所定値以上となることを優先しつつ、目標車速となるように車両ＶＣの走行を制御するいわゆるアダプティブクルーズコントロール等、自動車専用道路における運転支援を例示する。ＡＤＡＳＥＣＵ６０は、画像ＥＣＵ１２、ミリ波ＥＣＵ２２、およびＬＩＤＡＲＥＣＵ４０のそれぞれによる物体の認識処理の結果に基づき、運転支援に際して最終的に参照する物体の認識結果を生成する処理を実行する。なお、ＡＤＡＳＥＣＵ６０は、物体の認識結果の生成に際して、全地球測位システム（ＧＰＳ７０）からの位置データと、地図データ７２とを参照する。

ＡＤＡＳＥＣＵ６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４および周辺回路６６を備え、それらがローカルネットワーク６８によって通信可能とされたものである。
図３に、本実施形態にかかるＬＩＤＡＲＥＣＵ４０による上方構造物の認識処理の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムを、ＣＰＵ４２が、測距点群データＤｒｐｃの生成される周期で繰り返し実行されることにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず、測距点群データＤｒｐｃを取得する（Ｓ１０）。次にＣＰＵ４２は、測距点群データＤｒｐｃに基づき、クラスタリング処理を実行する（Ｓ１２）。本実施形態では、クラスタリング処理として以下の処理を例示する。

（ａ）ＣＰＵ４２は、測距点群データＤｒｐｃの各測距点データが示す距離変数および方向変数に基づき、レーザ光を反射した点をｘｙ平面に投影して鳥観図を生成する。
（ｂ）ＣＰＵ４２は、ｘｙ平面に投影された点から路面に対応する点を除いた後、互いの距離が所定以下の点同士を同じ部分集合に分類する。ただし、ｚ方向の距離が所定値を超えるものは、同一の部分集合とせず、互いに異なる部分集合とする。

こうして得られた各部分集合は、レーザ光を反射した物体に対応すると推察される。
次にＣＰＵ４２は、クラスタリング処理によって生成された部分集合に対応する物体のうちの１つを注目物体ＡＯ（ｉ）に設定する（Ｓ１４）。注目物体ＡＯ（ｉ）は、上方構造物であるか否かの判定対象とされる物体である。

次にＣＰＵ４２は、注目物体ＡＯ（ｉ）の絶対速度Ｖが所定速度以下であるか否かを判定する（Ｓ１６）。この処理は、上方構造物の条件を満たすか否かを判定する処理である。詳しくは、ＣＰＵ４２は、まず、図３に示す一連の処理の前回の実行タイミングにおいて取得した測距点群データＤｒｐｃに基づく注目物体ＡＯ（ｉ）の位置と、今回の実行タイミングにおいて取得した測距点群データＤｒｐｃに基づく注目物体ＡＯ（ｉ）の位置との差に基づき、車両ＶＣに対する注目物体ＡＯ（ｉ）の相対速度を算出する。そして、相対速度に車両ＶＣの車速を加算することによって、絶対速度Ｖを算出する。なお、注目物体ＡＯ（ｉ）が検知された最初のタイミングにおいては、絶対速度Ｖを所定速度よりも大きい所定の速度とすればよい。

ＣＰＵ４２は、所定速度以下であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、注目物体ＡＯ（ｉ）に対応する測距点データをｚ方向とのなす角度が互いに異なる上述した７個の面に分類し、それら７個の面のうち測距点データの数が最も多くなる面の識別記号である最多記号ＭＩＤを取得する（Ｓ１８）。すなわち、測距点群データＤｒｐｃは、図２（ａ）に示す７個の光軸ＯＰ１〜ＯＰ７に対応する測距点データの集合である。そしてそれら７個の光軸ＯＰ１〜ＯＰ７それぞれは、水平方向に走査された方向を有することから、測距点群を、垂直方向とのなす角度が互いに異なる７個の面に分類することができる。Ｓ１８の処理は、注目物体ＡＯ（ｉ）を構成する測距点データが、７個の面のいずれに最も多く存在するかを特定し、その面の識別記号を最多記号ＭＩＤとして取得する処理である。

次にＣＰＵ４２は、注目物体ＡＯ（ｉ）と車両ＶＣとの距離Ｌが閾値Ｌｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。ここで、閾値Ｌｔｈは、最多記号ＭＩＤに応じて可変設定され、最多記号ＭＩＤが示す面に対応する光軸と図１のｚ軸の正方向とのなす角度が小さいほど小さい値となる。

この処理は、車両ＶＣと注目物体ＡＯ（ｉ）との垂直方向の距離が規定値Ｈｔｈ以上であるか否かを判定する処理である。
すなわち、図４に示すように、光軸ＯＰ７に対応する面は、光軸ＯＰ６に対応する面と比較して、図１のｚ軸の正方向とのなす角度がより小さいことから、車両ＶＣとの距離が短いわりに垂直方向の高さがより高くなる。換言すれば、車両ＶＣとの距離が短いわりに、標識や看板、橋等の上方構造物が配置される位置の路面からの垂直方向の距離として想定される下限値（規定値Ｈｔｈ）に達しやすくなる。そのため、上記閾値Ｌｔｈを、光軸がｚ軸の正方向とのなす角度が小さいほど小さい値とすることにより、車両ＶＣと注目物体ＡＯ（ｉ）との垂直方向の距離が規定値Ｈｔｈ以上であるか否かを判定できる。

図３に戻り、ＣＰＵ４２は、閾値Ｌｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ２０：ＮＯ）、注目物体ＡＯ（ｉ）に対応する方向とのずれが所定範囲内となる方向に照射されたレーザ光による測距点データであって、距離の検出結果が複数個となる測距点データが所定数以上存在するか否かを判定する（Ｓ２２）。ここで、本実施形態においては、所定範囲を、水平方向については、注目物体ＡＯ（ｉ）が検出されたときのレーザ光の光軸方向の両端を包含する範囲であって且つＬＩＤＡＲ装置３０による水平方向の走査によるレーザの照射方向の両端よりも狭い範囲とする。また、所定範囲を、垂直方向については、光軸が、車両の進行方向よりも下側に向かっているものに限ることとする。これは、路面で反射されたレーザ光の一部がＬＩＤＡＲ装置３０によって直接受光されるとともに、路面で反射されたレーザ光の一部が上方構造物で反射された後にＬＩＤＡＲ装置３０によって受光されるケースをとらえるためである。また、本実施形態では、所定数を複数とする。

すなわち、図５に、光軸ＯＰ３の方向に照射されるレーザ光を例示するように、実線に示す経路にて照射されたレーザ光は、路面によって反射されてＬＩＤＡＲ装置３０によって直接受光されるもの以外に、破線に示す経路にて、上方構造物ＵＢで再度反射された後、ＬＩＤＡＲ装置３０によって受光されるものを含みうる。そして、その場合、対応する測距点データは、距離変数として複数の値を有するデータとなる。

図３に戻り、ＣＰＵ４２は、所定数以上存在すると判定する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、路面に照射されたレーザ光の光軸によって定義される面に隣接して且つ、同面よりもｚ方向の正方向とのなす角度が小さい面のうち水平方向における規定範囲内に反射率が所定値以上である測距点データが規定数以上存在するか否かを判定する（Ｓ２４）。ここで、規定範囲は、注目物体ＡＯ（ｉ）が検出されたときのレーザ光の光軸方向の両端を包含する範囲であって且つＬＩＤＡＲ装置３０による水平方向の走査によるレーザの照射方向の両端よりも狭い範囲とする。この規定範囲はＳ２２の処理における所定範囲のうち水平方向に関する範囲と同一としてもよい。この処理は、Ｓ２２の処理によって肯定判定された理由が、車両の進行方向に上方構造物が存在するからではなく車両の走行を妨げる物体が存在するためであるなどの理由によるものであるか否かを判定する処理である。ここで、反射率が所定値以上であるか否かは、測距点データが有する反射強度が判定値以上であるか否かによって判定される。ただし、ここでの判定値は、車両ＶＣとの距離が長いほど小さい値に設定される。これは、たとえば、車両ＶＣとの距離を入力変数とし判定値を出力変数とするマップデータがＲＯＭ４４に予め記憶された状態でＣＰＵ４２により判定値をマップ演算することによって実現できる。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とするのに対し、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。なお、本実施形態では、上記規定数を複数とする。

厳密には、Ｓ２４の処理は、肯定判定される場合には、車両の進行方向に車両の走行を妨げる物体が存在する可能性が高いことに鑑み、上方構造物の有無にかかわらず、後述のＳ２６の処理を実行しないための処理である。なお、レーザ光を照射した際に反射光を感知できないのであれば、その方向に照射したレーザ光に関する測距点データは存在しないこととなる。

ＣＰＵ４２は、規定数以上存在しないと判定する場合（Ｓ２４：ＮＯ）やＳ２０の処理において肯定判定する場合には、注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物である尤度ＬＨ（ｉ）に「１」よりも大きい所定の係数Ｋｐを乗算した値と「１」とのうちの小さい方によって、尤度ＬＨ（ｉ）を更新する（Ｓ２６）。なお、ＣＰＵ４２は、尤度ＬＨ（ｉ）に「１」よりも大きい所定の係数Ｋｐを乗算した値と「１」とが等しい場合、尤度ＬＨ（ｉ）に「１」を代入する。また、尤度ＬＨの初期値は、「１／２」である。

一方、ＣＰＵ４２は、注目物体ＡＯ（ｉ）の絶対速度Ｖが所定速度を超えると判定する場合（Ｓ１６：ＮＯ）、注目物体ＡＯ（ｉ）の尤度ＬＨ（ｉ）に「０」よりも大きく「１」よりも小さい所定の係数Ｋｎを乗算した値と「０」とのうちの大きい方によって、尤度ＬＨ（ｉ）を更新する（Ｓ２８）。なお、ＣＰＵ４２は、尤度ＬＨ（ｉ）に「０」よりも大きく「１」よりも小さい所定の係数Ｋｎを乗算した値と「０」とが等しい場合、尤度ＬＨ（ｉ）に「０」を代入する。

ＣＰＵ４２は、Ｓ２６，Ｓ２８の処理が完了する場合、尤度ＬＨ（ｉ）が判定値ＬＨｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ３０）。そしてＣＰＵ４２は、判定値ＬＨｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物であると判定する（Ｓ３２）。

ＣＰＵ４２は、Ｓ３２の処理が完了する場合や、Ｓ２２，Ｓ３０の処理において否定判定する場合、Ｓ２４の処理において肯定判定する場合には、クラスタリング処理によって分類された部分集合の全てについて、注目物体ＡＯとして設定されたか否かを判定する（Ｓ３４）。そして、ＣＰＵ４２は、未だ注目物体ＡＯとして設定されていない部分集合が存在する場合（Ｓ３４：ＮＯ）、Ｓ１４の処理に戻り、その部分集合に対応する物体を注目物体ＡＯとして設定する。ここでＣＰＵ４２は、注目物体ＡＯ（ｉ）を指定する変数「ｉ」を変更する。

なお、ＣＰＵ４２は、全ての部分集合が注目物体ＡＯ（ｉ）に設定されたと判定する場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
図６に、ＡＤＡＳＥＣＵ６０による最終的な上位構造物の判定処理の手順を示す。図６に示す処理は、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムをＣＰＵ６２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

図６に示す一連の処理において、ＣＰＵ６２は、まず、注目物体ＡＯ（ｉ）が上位構造物であるか否かの判定や同判定に利用する所定の判定に関する、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０による判定結果、画像ＥＣＵ１２による判定結果、およびミリ波ＥＣＵ２２による判定結果を取得する（Ｓ４０〜Ｓ４４）。次に、ＣＰＵ４２は、ＧＰＳ７０の位置データと地図データ７２とに基づき車両ＶＣの走行している路面の傾斜や、前方に橋等の上方構造物があるか等の情報を取得する（Ｓ４６）。そして、ＣＰＵ６２は、取得した情報や各判定結果に基づき、注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物であるか否かを判定する（Ｓ４８）。そしてＣＰＵ６２は、上方構造物ではないと判定する場合（Ｓ４８：ＮＯ）、ブレーキアクチュエータを操作することによって車両ＶＣを減速させるための減速指令を出力する（Ｓ５０）。なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ５０の処理が完了する場合や、Ｓ４８の処理において肯定判定する場合には、図６に示す一連の処理を一旦終了する。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
ＣＰＵ４２は、注目物体ＡＯ（ｉ）に対応する方向から所定範囲内となる方向に照射されたレーザ光に対応する測距点データであって、距離の検出結果が複数個となる測距点データが所定数以上存在するか否かを判定する。そして、ＣＰＵ４２は、所定数以上存在することに基づいて、注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物である尤度ＬＨ（ｉ）を上昇させる。これにより、レーザ光が路面で反射した後、さらに上方構造物で反射した反射光がＬＩＤＡＲ装置３０によって受光される場合に上方構造物である尤度ＬＨ（ｉ）を上昇させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）上方構造物であるか否かの判定対象とする注目物体ＡＯ（ｉ）を、絶対速度が所定速度以下であるものに制限した。これにより、看板や標識、柱等が静止していることを踏まえ、それらを上方構造物として精度良く認識することができる。

（２）尤度ＬＨ（ｉ）が判定値ＬＨｔｈ以上となることにより、上方構造物であると判定した。これにより、Ｓ２０の処理によって一度肯定判定されるかＳ２４の処理によって一度否定判定されるかしたのみでは上方構造物である尤度が高くないにもかかわらず、Ｓ３２の処理の精度を高めることができる。

（３）ＣＰＵ４２は、所定数以上存在すると判定する場合であっても、路面よりもわずかに高い方向へ向けて照射したレーザ光の反射光に反射率が高い点が規定数以上存在する場合には、上方構造物である尤度ＬＨ（ｉ）を上昇させないこととした。これにより、注目物体ＡＯ（ｉ）付近に車両の走行を妨げる物体が存在するにもかかわらず、注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物である尤度ＬＨ（ｉ）を上昇させることを抑制できる。

（４）距離変数が複数の値を有する点が所定数存在するか否かにかかわらず、注目物体ＡＯ（ｉ）と車両との垂直方向の距離が規定値Ｈｔｈ以上である場合、上方構造物の尤度ＬＨ（ｉ）を上昇させた。これにより、注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物であるにもかかわらず、Ｓ５０の処理がなされる事態が生じることを抑制できる。

（５）車両と注目物体ＡＯ（ｉ）との垂直方向の距離が規定値以上であるか否かを判定するための注目物体ＡＯ（ｉ）の高さを、注目物体ＡＯ（ｉ）を構成する測距点データが最も多く存在する面によって定量化した。これにより、たとえば看板が柱によって支えられており、柱および看板からの反射光に対応する測距点データが同一の部分集合とされる場合であっても、看板部分の高さに基づき、注目物体ＡＯ（ｉ）との垂直方向の距離が規定値以上であるか否かを判定できる。

（６）運転支援に際して参照する、上方構造物であるか否かの最終的な判定を、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０の判定結果に加えて、画像ＥＣＵ１２の判定結果およびミリ波ＥＣＵ２２の判定結果と、地図データの情報を用いてＣＰＵ６２により行った。このようにセンサフュージョンを利用することにより、上方構造物であるか否かのより高精度な判定を行うことができる。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

「注目物体との高度差に基づく処理について」
・車両ＶＣと注目物体ＡＯ（ｉ）との垂直方向の距離が規定値Ｈｔｈ以上であるか否かの判定処理としては、Ｓ２０の処理に限らない。たとえば、注目物体に対応する測距点データの数が最多となる面と水平面とのなす角の正弦に、距離Ｌを乗算した値を、閾値と比較する処理としてもよい。ここで閾値は、上記規定値Ｈｔｈ以上に設定すればよい。

・車両ＶＣと注目物体ＡＯ（ｉ）との垂直方向の距離が規定値Ｈｔｈ以上であるか否かの判定処理としては、注目物体に対応する測距点データの数が最多となる面内の測距点データのみを用いる処理に限らない。たとえば、注目物体ＡＯ（ｉ）を構成するすべての測距点データが示す高度と車両ＶＣの位置する高度との差の平均値が判定値以上であるか否かを判定する処理としてもよい。ここで、判定値は、看板等を支える柱から反射された光に対応する測距点データが示す高度が低いことによる注目物体ＡＯ（ｉ）の高度への影響を考慮して設定する。

「尤度を更新する処理について」
・図３には、Ｓ１６の処理において否定判定される場合、注目物体ＡＯ（ｉ）の尤度ＬＨ（ｉ）をゼロ以上に維持する条件の下、所定量だけ減少させる処理を例示したが、これに限らず、たとえば、Ｓ１４の処理に戻って注目物体ＡＯ（ｉ）を変更してもよい。

・上記実施形態では、尤度の更新における更新量を、予め定められた固定値である所定の係数Ｋｐ，Ｋｎに基づき定めたが、これに限らない。たとえば、Ｓ２０の処理において肯定判定される場合よりもＳ２４の処理において否定判定される場合の方が、尤度の更新量を大きくするなど、更新量を、更新することとなった条件に応じて可変としてもよい。この際、Ｓ２４の処理において肯定判定される場合、注目物体ＡＯ（ｉ）の尤度ＬＨ（ｉ）を、Ｓ２６の処理において増加させる量よりも絶対値が小さい更新量だけ減少させてもよい。

「判定処理について」
・Ｓ２２の処理における所定数を「１」としてもよい。
・Ｓ２４の処理における規定数を「１」としてもよい。

・たとえば、上方構造物以外の物体を別途認識する処理によって注目物体ＡＯ（ｉ）の付近に車両の走行を妨げる物体が存在すると判定される場合に、運転支援を十分に行うことができる設定であるなら、Ｓ２４の処理を設けなくてもよい。

・注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物であると判定する判定処理としては、注目物体ＡＯ（ｉ）の尤度ＬＨ（ｉ）が判定値ＬＨｔｈ以上となる場合に上方構造物であると判定する処理に限らない。たとえば、Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４の処理のそれぞれによる判定結果等を入力とし、上方構造物であるか否かの判定結果を出力する識別関数を用いてもよい。

・ＬＩＤＡＲ３０の出力する測距点群データＤｒｐｃのみから注目物体ＡＯ（ｉ）が上方構造物であると判定する判定処理を実行すること自体必須ではない。たとえば、測距点群データＤｒｐｃに基づくＳ２０，Ｓ２２，Ｓ２４の処理のそれぞれによる判定結果に加えて、画像データＤｉｍから抽出した特徴量や、ミリ波レーダ装置２０の出力するミリ波データＤｍｗから抽出した特徴量、地図データ７２から抽出した特徴量を入力とし、上方構造物であるか否かの判定結果を出力する識別関数を用いてもよい。

「制限処理について」
・上方構造物であるか否かの判定対象となる注目物体を、速度が所定速度以下である物体に制限する処理を実行することは必須ではない。

「ＬＩＤＡＲ装置について」
・上記実施形態では、垂直方向とのなす角度が互いに異なる方向として７個の方向を有したＬＩＤＡＲ装置３０を例示したが、これに限らない。また、垂直方向とのなす角度が互いに異なる方向毎に、各別の発光素子を備えることも必須ではない。たとえば、単一の発光素子によって水平方向のみならず垂直方向にもレーザ光の照射方向を走査してもよい。また、水平方向におけるレーザ光の照射方向を走査するものに限らず、たとえばフラッシュＬＩＤＡＲであってもよい。

「ＬＩＤＡＲＥＣＵについて」
・上記実施形態では、ＬＩＤＡＲ装置３０とＬＩＤＡＲＥＣＵ４０とを互いに通信可能な別の装置としたが、これに限らず、一体としてもよい。

「上方構造物認識装置について」
・上記実施形態では、ＡＤＡＳＥＣＵ６０が地図データ７２を参照しつつ上方構造物であるか否かの最終的な判定を実行したが、地図データ７２を参照することは必須ではない。

・上方構造物認識装置としては、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０、ミリ波ＥＣＵ２２、画像ＥＣＵ１２、およびＡＤＡＳＥＣＵ６０を備えて構成されるものに限らない。たとえば、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０および画像ＥＣＵ１２を備えるもののミリ波ＥＣＵ２２については備えないものであったり、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０およびミリ波ＥＣＵ２２を備えるものの、画像ＥＣＵ１２を備えないものであってもよい。またたとえば、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０のみによって構成してもよい。その場合、ＡＤＡＳＥＣＵ６０は、ＬＩＤＡＲＥＣＵ４０の判定結果のみから運転支援処理を実行すればよい。

・上方構造物認識装置としては、ＣＰＵとＲＯＭとを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、上方構造物認識装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

「運転支援処理について」
・運転支援処理としては、ブレーキアクチュエータを操作対象とする減速処理に限らない。たとえばスピーカを操作対象として、注意喚起を促す音声信号を出力する処理であってもよい。要は、運転支援のための所定の電子機器を操作する処理であればよい。

「そのほか」
・レーザ光を反射する物体との距離を測定する手法としては、ＴＯＦ法に限らず、たとえばＦＭＣＷを用いるものや、ＡＭＣＷを用いるものであってもよい。

１０…カメラ
１２…画像ＥＣＵ
２０…ミリ波レーダ装置
２２…ミリ波ＥＣＵ
３０…ＬＩＤＡＲ装置
３２…発光素子
３４…制御演算部
４０…ＬＩＤＡＲＥＣＵ
４２…ＣＰＵ
４４…ＲＯＭ
４６…周辺回路
４８…ローカルネットワーク
５０…車内ネットワーク
６０…ＡＤＡＳＥＣＵ
６２…ＣＰＵ
６４…ＲＯＭ
６６…周辺回路
６８…ローカルネットワーク
７０…ＧＰＳ
７２…地図データ

Claims (7)

1. 垂直方向とのなす角度が互いに異なる複数の方向のそれぞれにおいて水平方向の角度が互いに異なる複数の方向のそれぞれに車両から照射されたレーザ光のそれぞれの反射光の受光に基づき、前記レーザ光を反射した物体と前記車両との距離を示す変数である距離変数が前記レーザ光の照射された方向を示す変数である方向変数に紐づけられた複数の測距点データである測距点群データを取得する取得処理（Ｓ１０）と、
   前記距離変数および前記方向変数に基づき、前記測距点群データを、前記レーザ光が反射された位置同士の距離が所定以下である前記測距点データ同士を同じ部分集合の要素とするように複数の部分集合に分割する分割処理（Ｓ１２）と、
   前記方向変数が示す方向が所定の方向である所定の測距点データに、前記距離変数が複数の値を有するものが所定数以上存在することに基づき、前記複数の部分集合のうちの注目する部分集合が示す物体である注目物体を、前記車両の走行を妨げない上方に位置する構造物である上方構造物であると判定する判定処理（Ｓ２２〜Ｓ２６）と、を実行し、
   前記所定の方向は、前記注目物体に対応する前記測距点データの方向変数が示す方向との水平方向における角度差が所定角度以内の方向であって且つ鉛直上方とのなす角度が前記車両の走行方向よりも大きい方向である上方構造物認識装置（４０，６０）。
2. 前記上方構造物であるか否かの判定対象となる前記注目物体を、速度が所定速度以下である物体に制限する制限処理（Ｓ１６）を実行する請求項１記載の上方構造物認識装置。
3. 前記所定の測距点データに前記距離変数が複数の値を有するものが所定数以上存在するか否かを繰り返し判定し、存在すると判定する都度、前記注目物体が前記上方構造物であることについての尤度を上昇させる上昇処理（Ｓ２６）を含み、前記尤度が判定値以上であることに基づき前記上方構造物であると判定する処理である請求項１または２記載の上方構造物認識装置。
4. 前記上昇処理は、前記所定の測距点データに前記距離変数が複数の値を有するものが所定数以上存在する場合であっても、前記方向変数が示す方向が規定の方向である規定の測距点データが規定数以上存在する場合、前記尤度を上昇させない処理であり、
   前記規定の方向は、前記注目物体に対応する前記測距点データの方向変数が示す方向との水平方向の角度差が規定角度以内であるとともに垂直方向において路面側の方向に隣接する方向である請求項３記載の上方構造物認識装置。
5. 前記上昇処理は、前記車両と前記注目物体との垂直方向の距離が規定値以上である場合、前記所定の測距点データに前記距離変数が複数の値を有するものが所定数以上存在するか否かにかかわらず、前記尤度を上昇させる処理を含む請求項３または４記載の上方構造物認識装置。
6. 前記上昇処理は、前記注目物体を示す前記注目する部分集合が、垂直方向とのなす角度が互いに異なる２以上の方向のそれぞれに照射された前記レーザ光の反射光の受光に基づく前記測距点データを含む場合、前記２以上の方向のうち前記測距点データの数が最多となる方向に対応する前記測距点データを選択的に用いて、前記車両と前記注目物体との垂直方向の距離が規定値以上であるか否かを判定する処理を含む請求項５記載の上方構造物認識装置。
7. 前記判定処理は、前記測距点群データを入力とする前記垂直方向の距離が所定値以上である旨判定する処理に加えて前記反射光の受光とは別の信号を加味して前記上方構造物である旨判定する処理であり、
   前記別の信号は、前記車両の周囲の画像を示す信号、前記車両からのミリ波の照射に伴う反射波に関する信号、および前記車両の位置における地図情報を示す信号の少なくとも１つを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の上方構造物認識装置。

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