JP2022043413A - 車外環境認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追跡対象の先行車両の誤認識を抑制する。【解決手段】車外環境認識装置は、撮像された画像におけるブロック単位の三次元位置を導出する位置導出部と、三次元位置の差分が所定範囲内にあるブロック同士をグルーピングして立体物を特定する立体物特定部と、立体物から先行車両（部分２３４）および側壁２３２ａ、２３２ｂを特定する特定物特定部と、先行車両の未来の位置を予測して先行車両を追跡する車両追跡部と、を備え、車両追跡部は、先行車両が側壁の一部に相当するか否か判定する。【選択図】図９

Description

本発明は、自車両の進行方向に存在する立体物を特定する車外環境認識装置に関する。

特許文献１には、自車両の前方に位置する先行車両を検出し、先行車両との衝突被害を軽減する技術や、先行車両との車間距離を安全な距離に保つように追従制御する技術が開示されている。

特許第３３４９０６０号公報

自車両と先行車両との衝突被害を軽減するため、また、先行車両への追従制御を実現するため、自車両は、まず、進行方向に存在する立体物を特定し、その立体物が先行車両等の特定物であるか否か判定する。そして、自車両は、特定した先行車両を追跡することで、先行車両に対する各種制御を実現する。

例えば、有料道路においては、同外観が連続する側壁が道路に沿って延在している場合がある。自車両がこのような道路においてカーブを走行すると、遠方に位置するカーブ内側の側壁の外観が変化しない場合がある。そうすると、自車両は、そのような側壁の一部を、自車両と同速度の先行車両として誤認識するおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑み、追跡対象の先行車両の誤認識を抑制することが可能な車外環境認識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、本発明の車外環境認識装置は、撮像された画像におけるブロック単位の三次元位置を導出する位置導出部と、三次元位置の差分が所定範囲内にあるブロック同士をグルーピングして立体物を特定する立体物特定部と、立体物から先行車両および側壁を特定する特定物特定部と、先行車両の未来の位置を予測して先行車両を追跡する車両追跡部と、を備え、車両追跡部は、特定物特定部が特定した先行車両が側壁の一部に相当するか否か判定する。

車両追跡部は、先行車両が側壁の一部に相当すると判定すると、先行車両の追跡を停止してもよい。

車両追跡部は、先行車両と自車両との相対速度が０とみなせる場合、先行車両は側壁の一部に相当すると判定してもよい。

車両追跡部は、先行車両の速度ベクトルと、先行車両の奥行き位置における側壁の接線とのなす角度が０とみなせる場合、先行車両は側壁の一部に相当すると判定してもよい。

車両追跡部は、先行車両と側壁との水平距離が０とみなせる場合、先行車両は側壁の一部に相当すると判定してもよい。

本発明によれば、追跡対象の先行車両の誤認識を抑制することが可能となる。

図１は、車外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。 図２は、車外環境認識装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。 図３は、車外環境認識方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、輝度画像と距離画像を説明するための説明図である。 図５は、立体物特定部の動作を説明するための説明図である。 図６は、特定物特定部の動作を説明するための説明図である。 図７は、車両追跡部の動作を説明するための説明図である。 図８は、自車両の走行例を示した説明図である。 図９は、車両追跡部の動作を示した説明図である。 図１０は、車両追跡部の動作を示した説明図である。 図１１は、車両追跡部の動作を示した説明図である。

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。

（車外環境認識システム１００）
図１は、車外環境認識システム１００の接続関係を示したブロック図である。車外環境認識システム１００は、自車両１に設けられ、撮像装置１１０と、車外環境認識装置１２０と、車両制御装置１３０とを含む。

撮像装置１１０は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子で構成される。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の前方の車外環境を撮像し、少なくとも輝度の情報が含まれる輝度画像（カラー画像やモノクロ画像）を生成する。撮像装置１１０は、自車両１の前方の検出領域に存在する立体物を撮像した輝度画像を、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、車外環境認識装置１２０が認識する立体物や特定物は、自転車、歩行者、車両、信号機、道路標識、ガードレール、建物、道路脇の側壁といった独立して存在する物のみならず、車両の背面や側面、自転車の車輪等、その一部として特定できる物も含む。ここで、車両の背面は、自車両１の前方において自車両１に対向する面を示し、車両自体の後方面を示すものではない。

車外環境認識装置１２０は、２つの撮像装置１１０それぞれから輝度画像を取得し、所謂パターンマッチングを用いて距離画像を生成する。車外環境認識装置１２０は、輝度画像と距離画像に基づき、路面より上方に位置し、カラー値が等しく、三次元の位置情報が互いに隣接するブロック同士を立体物としてグルーピングする。そして、車外環境認識装置１２０は、立体物がいずれの特定物であるかを特定する。例えば、車外環境認識装置１２０は、立体物が先行車両であると特定する。また、車外環境認識装置１２０は、このように先行車両を特定すると、自車両１と先行車両との衝突被害の軽減制御を行い、また、自車両１を先行車両に追従させる追従制御を行う。車外環境認識装置１２０の具体的な動作については後程詳述する。

車両制御装置１３０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等で構成され、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を通じて運転手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１３０は、車外環境認識装置１２０の指示に従い、操舵機構１４２、駆動機構１４４、制動機構１４６を制御する。

（車外環境認識装置１２０）
図２は、車外環境認識装置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、車外環境認識装置１２０は、Ｉ／Ｆ部１５０と、データ保持部１５２と、中央制御部１５４とを含む。

Ｉ／Ｆ部１５０は、撮像装置１１０、および、車両制御装置１３０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。また、本実施形態において、中央制御部１５４は、位置導出部１７０、立体物特定部１７２、特定物特定部１７４、車両追跡部１７６としても機能する。以下、車外環境認識方法について、当該中央制御部１５４の各機能部の動作も踏まえて詳述する。

（車外環境認識方法）
図３は、車外環境認識方法の流れを示すフローチャートである。車外環境認識装置１２０は、所定の割込時間毎に車外環境認識方法を実行する。車外環境認識方法において、位置導出部１７０は、撮像装置１１０から取得した輝度画像におけるブロック単位の三次元位置を導出する（位置導出処理Ｓ２００）。立体物特定部１７２は、ブロック同士をグルーピングして立体物を特定する（立体物特定処理Ｓ２０２）。特定物特定部１７４は、立体物から先行車両および側壁を特定する（特定物特定処理Ｓ２０４）。車両追跡部１７６は、先行車両の未来の位置を予測して先行車両を追跡する（車両追跡処理Ｓ２０６）。

（位置導出処理Ｓ２００）
図４（図４Ａ～図４Ｃ）は、輝度画像および距離画像を説明するための説明図である。位置導出部１７０は、撮像装置１１０で光軸を異として同タイミングで撮像された複数（ここでは２）の輝度画像をそれぞれ取得する。ここで、位置導出部１７０は、輝度画像２１２として、図４Ａに示す、自車両１の比較的右側に位置する撮像装置１１０で撮像された第１輝度画像２１２ａと、図４Ｂに示す、自車両１の比較的左側に位置する撮像装置１１０で撮像された第２輝度画像２１２ｂとを取得したとする。

図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、撮像装置１１０の撮像位置の違いから、第１輝度画像２１２ａと第２輝度画像２１２ｂとで、画像に含まれる立体物の画像位置が水平方向に異なるのが理解できる。ここで、水平は、撮像した画像の画面横方向を示し、垂直は、撮像した画像の画面縦方向を示す。

位置導出部１７０は、位置導出部１７０が取得した、図４Ａに示す第１輝度画像２１２ａと、図４Ｂに示す第２輝度画像２１２ｂとに基づいて、図４Ｃのような、撮像対象の距離を特定可能な距離画像２１４を生成する。

具体的に、位置導出部１７０は、所謂パターンマッチングを用いて、視差、および、任意のブロックの画像内の位置を示す画像位置を含む視差情報を導出する。そして、位置導出部１７０は、一方の輝度画像（ここでは第１輝度画像２１２ａ）から任意に抽出したブロックに対応するブロックを他方の輝度画像（ここでは第２輝度画像２１２ｂ）から検索する。ここで、ブロックは、例えば、水平４画素×垂直４画素の配列で表される。また、パターンマッチングは、一方の輝度画像から任意に抽出したブロックに対応するブロックを他方の輝度画像から検索する手法である。

例えば、パターンマッチングにおけるブロック間の一致度を評価する関数として、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。

位置導出部１７０は、このようなブロック単位の視差導出処理を、例えば、６００画素×２００画素の検出領域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、位置導出部１７０は、ブロックを４画素×４画素として処理しているが、任意の画素数で処理してもよい。

位置導出部１７０は、距離画像２１４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ｘ、高さｙおよび相対距離ｚを含む実空間における三次元位置に変換する。ここで、ステレオ法は、三角測量法を用いることで、ブロックの距離画像２１４における視差からそのブロックの撮像装置１１０に対する相対距離ｚを導出する手法である。このとき、位置導出部１７０は、ブロックの相対距離ｚと、ブロックと同相対距離ｚにある道路表面上の点とブロックとの距離画像２１４上の検出距離とに基づいて、ブロックの道路表面からの高さｙを導出する。そして、位置導出部１７０は、導出した三次元位置を改めて距離画像２１４に対応付ける。かかる相対距離ｚの導出処理や三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。

（立体物特定処理Ｓ２０２）
立体物特定部１７２は、路面より上方に位置し、カラー値が等しく、距離画像２１４における三次元位置の差分が所定範囲内にあるブロック同士をグルーピングして立体物を特定する。具体的に、立体物特定部１７２は、距離画像２１４における、水平距離ｘの差分、高さｙの差分および相対距離ｚの差分が予め定められた範囲（例えば０．１ｍ）内にあるブロック同士を、同一の特定物に対応すると仮定してグルーピングする。こうして、仮想的なブロック群が生成される。

図５（図５Ａ～図５Ｃ）は、立体物特定部１７２の動作を説明するための説明図である。ここで、位置導出部１７０が、例えば、図５Ａのような距離画像２１４を生成したとする。立体物特定部１７２は、かかる距離画像２１４からブロック同士をグルーピングする。こうして、図５Ｂのようにグルーピングされたブロック群が複数抽出される。立体物特定部１７２は、図５Ｂにおいて、グルーピングしたブロックの全てが含まれる外形線、例えば、水平線および垂直線、または、奥行き方向に延びる線および垂直線からなる矩形状の枠（面）を、立体物２２０（２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ｅ、２２０ｆ、２２０ｇ）とする。

図５Ｂにおける、距離画像２１４上の立体物２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ｅ、２２０ｆ、２２０ｇは、水平距離ｘおよび相対距離ｚで示す２次元の水平面で表すと、図５Ｃにおける、立体物２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ｅ、２２０ｆ、２２０ｇとなる。

（特定物特定処理Ｓ２０４）
特定物特定部１７４は、立体物特定部１７２が特定した立体物がいずれの特定物であるか特定する。例えば、特定物特定部１７４は、自車両１の前方において、自車両１と同方向に走行する立体物を先行車両と特定する。

例えば、立体物特定部１７２は、図５Ｃにおいて、立体物２２０ｂと立体物２２０ｃとを異なる立体物として特定する。しかし、実際、立体物２２０ｂは先行車両の背面を構成し、立体物２２０ｃは先行車両の側面を構成している。したがって、立体物２２０ｂと立体物２２０ｃとは、本来、一体的な同一の立体物を構成するペアとして認識されるべきである。同様に、立体物２２０ｅと立体物２２０ｆも同一の立体物として認識されるべきである。そこで、特定物特定部１７４は、同一の立体物の背面と側面とすべき立体物２２０をペアリングする。

図６は、特定物特定部１７４の動作を説明するための説明図である。図６は、立体物２２０を水平面に投影したものであり、水平距離ｘおよび相対距離ｚのみで表されている。

特定物特定部１７４は、立体物２２０を水平面に投影し、奥行き方向に対する角度に基づいて背面と側面とに区別し、背面と側面との関係が所定条件を満たせば、背面と側面とをペアリングしてペアを特定する。

具体的に、特定物特定部１７４は、まず、奥行き方向に相当する相対距離の軸に対する、立体物２２０の近似直線の角度を導出する。特定物特定部１７４は、導出した角度の絶対値が４５度以上１３５度未満であれば、その立体物２２０を背面とする。一方、特定物特定部１７４は、導出した角度の絶対値が０度以上４５度未満または１３５度以上１８０度以下であれば、その立体物２２０を側面とする。

例えば、立体物特定部１７２がグルーピングした結果、図６Ａのように、立体物２２０ｈ、２２０ｉを導出したとする。かかる例では、図６Ｂのように、立体物２２０ｈの近似直線の角度の絶対値は４５度以上１３５度未満となるので、特定物特定部１７４は、当該立体物２２０ｈを背面であると判定する。一方、立体物２２０ｉの近似直線の角度の絶対値は０度以上４５度未満となるので、特定物特定部１７４は、当該立体物２２０ｉを側面であると判定する。こうして、特定物特定部１７４は、背面と側面とを大凡区別することができる。

なお、このとき、特定物特定部１７４は、背面と側面との距離が車両の一部として適切な距離（例えば２ｍ）以内であり、背面と側面との速度がいずれも安定し、背面および側面それぞれの長さが所定値（例えば１ｍ）以上であり、かつ、その中央位置が検出領域内であれば、ペアリングを実行するとしてもよい。かかるペアリングの前提条件を追加することで、特定物特定部１７４は、ペアリングの対象を適切に制限することが可能となり、処理負荷の軽減を図ることが可能となる。

特定物特定部１７４は、例えば、背面に相当する立体物２２０ｈと、側面に対応する立体物２２０ｉとのペアが、先行車両としての条件を満たすか否か判定する。具体的に、特定物特定部１７４は、立体物２２０ｈと立体物２２０ｉとのペアによって構成される立体物が、車両らしい大きさ、形状、相対速度であり、かつ、後方の所定の位置にブレーキランプやハイマウントストップランプ等の発光源を有するか判定する。このような条件を満たす場合、特定物特定部１７４は、立体物２２０ｈと立体物２２０ｉとのペアによって構成される立体物２２０を先行車両と特定する。

なお、特定物特定部１７４は、後述する車両追跡部１７６において前回フレームで予測された予測結果に基づき、立体物特定部１７２が特定した立体物と、車両追跡部１７６が予測した立体物２２０との位置との差が所定範囲内であることを条件に、その立体物２２０を先行車両と特定するとしてもよい。

また、特定物特定部１７４は、自車両１の前方において、道路脇に立設する立体物を側壁と特定する。

例えば、図５Ｃにおいては、立体物特定部１７２は、道路より左側において立設する立体物２２０ａを、左側の側壁とする。また、立体物特定部１７２は、道路より右側において立設する立体物２２０ｇを、右側の側壁とする。

なお、このとき、特定物特定部１７４は、立体物２２０ａ、２２０ｇの相対速度が自車両１の速度と等しく、道路からの水平距離および垂直距離が所定範囲内で安定しており、奥行き方向に連続性があることを条件に、立体物２２０ａ、２２０ｇを側壁と特定してもよい。

特定物特定部１７４は、立体物２２０を側壁と特定すると、その立体物２２０を構成するブロックに対し、例えば、最小二乗法による近似曲線を導出する。特定物特定部１７４は、導出した近似曲線を、側面の水平面上の軌跡として、立体物２２０に関連付ける。

（車両追跡処理）
車両追跡部１７６は、特定物特定部１７４が特定した先行車両の未来の位置を予測して、その先行車両を追跡する。ここで、追跡とは、フレーム毎に特定される先行車両同士の同一性を判断し、同一とみなされる先行車両の時間的な移動推移を導出することで、先行車両を時系列に管理することである。

図７（図７Ａ、図７Ｂ）は、車両追跡部１７６の動作を説明するための説明図である。図７は、水平距離ｘおよび相対距離ｚのみで表されている。例えば、立体物特定部１７２は、図７Ａのように、立体物２２０ｈ、２２０ｉを特定したとする。また、特定物特定部１７４は、立体物２２０ｈを背面とし、立体物２２０ｉを側面としてペアリングし、先行車両として特定したとする。ここで、立体物２２０ｈを構成するブロックの近似曲線と、立体物２２０ｉの各ブロックの近似曲線との交点を実測交点とする。また、立体物２２０ｈを構成するブロックのうち、実測交点から最も遠い点を実測背面端点とし、立体物２２０ｉを構成するブロックのうち、実測交点から最も遠い点を実測側面端点とする。

車両追跡部１７６は、図７Ｂに示すように、このような実測交点、実測背面端点、実測側面端点と、過去に導出した複数回分の実測交点、実測背面端点、実測側面端点とを用い、例えば、カルマンフィルタ等を用いて、次回の予測交点、予測背面端点、予測側面端点とを導出する。このとき、車両追跡部１７６は、背面および側面の相対速度、Ｙ軸回りの角速度、および、エゴモーションを考慮して、次回の予測交点、予測背面端点、予測側面端点を予測する。そして、車両追跡部１７６は、今回フレームの予測結果（予測交点、予測背面端点、予測側面端点）を次回フレームのためにデータ保持部１５２に保持する。ここで、車両追跡部１７６は、先行車両の端点や交点を用いて先行車両の移動推移を予測しているが、かかる場合に限らず、従来から存在する様々な移動推移の予測技術を用いることができる。

次に、車両追跡部１７６は、データ保持部１５２から前回フレームにおいて予測した予測結果を読み出す。車両追跡部１７６は、今回フレームの実測結果（実測交点、実測背面端点、実測側面端点）と、前回フレームにおける予測結果とを比較し、立体物の同一性を判断する。具体的に、車両追跡部１７６は、前回フレームにおける予測結果との距離が最短であり、立体物の大きさの差が所定範囲内となる今回フレームの実測結果を特定する。そして、車両追跡部１７６は、特定した今回フレームの実測結果と前回フレームにおける予測結果との三次元位置の差分が所定範囲内にあれば、フレーム毎に特定された先行車両同士が同一の先行車両であると判断する。こうして、車両追跡部１７６は、追跡対象となる先行車両のフレーム毎の移動推移を導出することができる。

車両追跡部１７６が、追跡対象となる先行車両の移動推移を導出すると、車外環境認識装置１２０は、先行車両の移動推移を用いて、自車両１と先行車両との衝突被害の軽減制御を行い、また、自車両１を先行車両に追従させる追従制御を行うことができる。

ところで、有料道路等、車両が交差点を通過する頻度が低い道路においては、同外観が連続する側壁が道路に沿って延在している場合がある。自車両１がこのような道路においてカーブを走行すると、遠方に位置するカーブ内側の側壁の外観が変化しない場合がある。そうすると、特定物特定部１７４は、そのような側壁の一部を、自車両１と同速度の先行車両として誤認識するおそれがある。以下、かかる現象を具体的に説明する。

図８（図８Ａ、図８Ｂ）は、自車両１の走行例を示した説明図である。図８Ａは、自車両１がカーブを走行しているときの輝度画像２１２を示し、図８Ｂは、検出領域の状態を水平面に投影したものである。図８Ａに示すように、自車両１は、左方向のカーブを走行し、前方には、先行車両が位置するとし、左右には側壁が立設されている。

したがって、特定物特定部１７４は、前方に位置する立体物を先行車両２３０と特定する。また、特定物特定部１７４は、道路脇に立設する立体物のうち、左脇の立体物を側壁２３２ａと特定するとともに、右脇の立体物を側壁２３２ｂと特定する。

ここで、カーブの内側（左側）の側壁２３２ａに焦点を当てる。道路が左方向へカーブしている場合、図８Ａのように、輝度画像２１２上では、カーブの内側の側壁２３２ａが遠方で途切れている。

側壁２３２ａは、図８Ａに示すように、高さが等しい同一の外観が遠方方向に連続しているとする。カーブの曲率が等しい、または、曲率の変化が小さい場合、側壁２３２ａが途切れた位置近傍の部分２３４の外観は変化しない。これは、自車両１の移動に伴い、輝度画像２１２に、遠方の側壁２３２ａが順次含まれるようになり、途切れた位置近傍の部分２３４の外観が変化することなく更新されるからである。そうすると、自車両１のカーブ走行により、前方の環境が変化しているにも拘わらず、特定物特定部１７４は、外観が変化しない部分２３４を同一の立体物として特定することとなる。

また、部分２３４は、側壁２３２ａの一部ではあるものの、遠方に位置しているので、距離画像２１４における三次元位置の特定制度が低くなる。そうすると、特定物特定部１７４は、部分２３４のテクスチャを誤認識し、部分２３４の画像から背面および側面を特定してしまうことがある。この場合、自車両１のカーブ走行により、前方の環境が変化しているにも拘わらず、特定物特定部１７４は、外観が変化しない部分２３４を先行車両として認識することとなる。ここでの先行車両は、４輪自動車のみならず、２輪自動車も含む。

車両追跡部１７６は、本来、側壁２３２ａの部分２３４ではあるが、特定物特定部１７４からの情報に従って、それを先行車両として認識する。こうして、車両追跡部１７６は、側壁２３２ａが続く限り、先行車両の未来の位置を予測し、側壁２３２ａを先行車両として追跡してしまう。そうすると、車外環境認識装置１２０は、本来は先行車両が存在しないにも拘わらず、その先行車両が進行路に進入してきたとして、自車両１と先行車両との衝突被害の軽減制御を行い、また、自車両１を先行車両に追従させる追従制御を行うこととなる。

そこで、車両追跡部１７６は、車外環境認識装置１２０が先行車両への追従制御を開始する前に、側壁２３２ａの部分２３４である、先行車両（正確には、特定物特定部１７４が先行車両として特定した立体物）が、実際は側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定する。

図９～図１１は、車両追跡部１７６の動作を示した説明図である。上述したように、自車両１の移動に伴い、輝度画像２１２に遠方の側壁２３２ａが順次含まれるようになり、側壁２３２ａが途切れた位置近傍の部分２３４の外観が変化することなく更新される。したがって、自車両１と部分２３４との相対距離および相対速度は常に等しくなる。

そこで、車両追跡部１７６は、図９のように、実際は側壁２３２ａの部分２３４である先行車両と、自車両１との相対速度が０とみなせる場合、先行車両は側壁２３２ａの一部に相当すると判定する。具体的に、車両追跡部１７６は、先行車両の相対速度が、０を中心とする所定速度範囲、例えば、±１０ｋｍ／ｈに含まれていれば、相対速度を０とみなす。かかる構成により、車両追跡部１７６は、先行車両として認識している部分２３４が側壁２３２ａの一部に相当することを適切に判定することができる。なお、この段階では、追従制御が開始されていないので、実在かつ追従している先行車両が当該判定の対象となることはない。

また、側壁２３２ａの部分２３４は、輝度画像２１２に遠方の側壁２３２ａが順次含まれて更新されたものである。そして、側壁２３２ａの部分２３４は、自車両１から視認できる側壁２３２ａの右端部に相当する。そうすると、部分２３４が更新される方向、すなわち、先行車両の速度ベクトルは、側壁２３２ａを曲線と考えた場合における部分２３４の奥行き位置の接線となる。

そこで、車両追跡部１７６は、図１０のように、実際は側壁２３２ａの部分２３４である先行車両の速度ベクトル２４０と、先行車両の奥行き位置における側壁２３２ａの接線２４２とがなす角度が０とみなせる場合、先行車両は側壁２３２ａの一部に相当すると判定する。具体的に、車両追跡部１７６は、先行車両の速度ベクトル２４０と接線２４２とのなす角度が、０を中心とする所定角度範囲、例えば、±５°に含まれていれば、角度を０とみなす。なお、先行車両の奥行き位置は、側壁２３２ａの右端部の奥行き位置を示す。かかる構成により、車両追跡部１７６は、先行車両として認識している部分２３４が側壁２３２ａの一部に相当することを適切に判定することができる。

また、側壁２３２ａの部分２３４は、側壁２３２ａそのものであるから、部分２３４と側壁２３２ａとの水平位置は一致するはずである。

そこで、車両追跡部１７６は、図１１のように、実際は側壁２３２ａの部分２３４である先行車両と側壁２３２ａとの水平距離が０とみなせる場合、先行車両は側壁２３２ａの一部に相当すると判定する。具体的に、車両追跡部１７６は、自車両１から視認できる側壁２３２ａの右端部からの先行車両の水平距離が、０を中心とする所定距離範囲２４４、例えば、±５００ｍｍに含まれていれば、先行車両は側壁２３２ａの一部に相当すると判定する。かかる構成により、車両追跡部１７６は、先行車両として認識している部分２３４が側壁２３２ａの一部に相当することを適切に判定することができる。

ただし、図９～図１１で説明した条件を満たした場合に、車両追跡部１７６が、直ちに、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当すると判定すると、以下の問題が生じ得る。例えば、ノイズにより、車両追跡部１７６が、実在する先行車両を側壁２３２ａであると判定すると、先行車両を追従できなくなることがある。また、チャタリングにより追従制御が不安定になることもある。そこで、車両追跡部１７６は、所定の間隔毎に図９～図１１で説明した条件を満たすか否か判定し、条件を満たすと、それに応じてポイントを付加し、そのポイントが所定閾値以上になると、先行車両は側壁２３２ａの一部に相当すると判定する。

例えば、車両追跡部１７６は、所定の間隔毎に訪れる判定タイミングにおいて、実際は側壁２３２ａの部分２３４である先行車両と、自車両１との相対速度が０とみなせる場合、側壁ポイントを１だけインクリメントする。また、車両追跡部１７６は、判定タイミングにおいて、先行車両の速度ベクトル２４０と、先行車両の奥行き位置における側壁２３２ａの接線２４２とがなす角度が０とみなせる場合、側壁ポイントを１だけインクリメントする。また、車両追跡部１７６は、判定タイミングにおいて、先行車両と側壁２３２ａとの水平距離が０とみなせる場合、側壁ポイントを１だけインクリメントする。なお、車両追跡部１７６は、自車両１がカーブを走行していない場合、側壁ポイントを０にリセットする。

そして、車両追跡部１７６は、側壁ポイントが所定値（例えば、１０ポイント）以上となれば、先行車両は側壁２３２ａの一部に相当すると判定する。かかる構成により、車両追跡部１７６は、追跡している先行車両が、実は側壁２３２ａの一部に相当することを、適切かつ安定的に判定することができる。

車両追跡部１７６は、上記のように、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当すると判定すると、先行車両の追跡を停止する。具体的に、車両追跡部１７６は、それまで先行車両と認識していた部分２３４を、追跡対象から除外する。したがって、車外環境認識装置１２０は、かかる部分２３４を先行車両として追従制御することはない。かかる構成により、先行車両が早期に追跡対象から除外されるので、車両追跡部１７６が、本来は存在していない先行車両を、追跡対象の先行車両と誤認識し続けることを抑制することができる。

ここでは、車外環境認識装置１２０が、特定物特定部１７４が特定した先行車両への追従制御を開始する前に、車両追跡部１７６は、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定している。したがって、車両追跡部１７６が、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定し、その結果が得られるまで、車外環境認識装置１２０は先行車両への追従制御を行わない。換言すれば、車外環境認識装置１２０が先行車両への追従制御を行っている間、車両追跡部１７６が、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定することはない。かかる構成により、車両追跡部１７６は、追従制御が実行されていない状態で、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定できるので、先行車両と認識していた部分２３４を適切に追跡対象から除外することが可能となる。

また、コンピュータを車外環境認識装置１２０として機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。

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、上述した実施形態では、車両追跡部１７６が、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定し、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当すると判定すると、先行車両の追跡を停止する例を挙げて説明した。しかし、かかる場合に限らず、その前段の特定物特定処理において、特定物特定部１７４が、立体物が側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定し、立体物が側壁２３２ａの一部に相当すると判定すると、先行車両として特定しないとすることもできる。かかる構成によっても、側壁２３２ａの一部に相当する立体物が先行車両の候補から除外されるので、結果、車両追跡部１７６が、本来は存在していない先行車両を、追跡対象の先行車両と誤認識することを抑制することができる。

また、上述した実施形態では、左方向のカーブにおいて、左側に位置する側壁２３２ａの部分２３４を先行車両として誤認する例を挙げて説明したが、かかる場合に限らず、右方向のカーブにおいて右側に位置する側壁２３２ｂの部分に対しても、同処理で対応できることは言うまでもない。

また、上述した実施形態では、車外環境認識装置１２０が、先行車両への追従制御を開始する前に、車両追跡部１７６が、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当するか否か判定する例を挙げて説明した。しかし、かかる例に限らず、先行車両が側壁２３２ａの一部に相当するか否かの判定と、追従制御とを並行して実行するとしてもよい。例えば、車外環境認識装置１２０が所定の先行車両への追従制御を行っている間、車両追跡部１７６は、その追従制御の対象となる先行車両以外の領域において、他の先行車両が側壁の一部に相当するか否か判定することができる。

なお、本明細書の車外環境認識方法の各工程は、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、自車両の進行方向に存在する立体物を特定する車外環境認識装置に利用することができる。

１１０ 撮像装置
１２０ 車外環境認識装置
１７０ 位置導出部
１７２ 立体物特定部
１７４ 特定物特定部
１７６ 車両追跡部

Claims (5)

1. 撮像された画像におけるブロック単位の三次元位置を導出する位置導出部と、
   前記三次元位置の差分が所定範囲内にあるブロック同士をグルーピングして立体物を特定する立体物特定部と、
   前記立体物から先行車両および側壁を特定する特定物特定部と、
   前記先行車両の未来の位置を予測して前記先行車両を追跡する車両追跡部と、
   を備え、
   前記車両追跡部は、前記特定物特定部が特定した前記先行車両が前記側壁の一部に相当するか否か判定する車外環境認識装置。
2. 前記車両追跡部は、前記先行車両が前記側壁の一部に相当すると判定すると、前記先行車両の追跡を停止する請求項１に記載の車外環境認識装置。
3. 前記車両追跡部は、前記先行車両と自車両との相対速度が０とみなせる場合、前記先行車両は前記側壁の一部に相当すると判定する請求項１または２に記載の車外環境認識装置。
4. 前記車両追跡部は、前記先行車両の速度ベクトルと、前記先行車両の奥行き位置における前記側壁の接線とのなす角度が０とみなせる場合、前記先行車両は前記側壁の一部に相当すると判定する請求項１から３のいずれか１項に記載の車外環境認識装置。
5. 前記車両追跡部は、前記先行車両と前記側壁との水平距離が０とみなせる場合、前記先行車両は前記側壁の一部に相当すると判定する請求項１から４のいずれか１項に記載の車外環境認識装置。

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