JP2022140444A - 運転支援装置及び運転支援装置搭載車両 - Google Patents
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Abstract
Description
従来技術では、車載カメラにCCD等の固体撮像素子が用いられている。道路などの画像を取得し続ける車載カメラは自動走行制御や運転支援などにおいて重要な役割を果たすところ、車両への搭載を前提にするカメラの提案は多くなく、カメラの使い勝手が十分とはいえなかった。
<カメラの使用場面>
図1は、本発明の一実施の形態によるカメラ3を搭載した車両1の運転支援装置2の概略構成図である。図1において、自動車等の車両1に運転支援装置2が搭載されている。運転支援装置2は、カメラ3と、制御装置4と、第1の走行制御ユニット5と、第2の走行制御ユニット6等により構成される。なお、本説明では内燃機関を駆動源とする例を説明するが、モータを駆動源とするものでもよい。
制御装置4は、車両1の走行路および対象物を検出するために、カメラ3からの画像に対し、以下のように画像処理を行う。先ず、制御装置4は、撮影画面内の複数の位置における測距データに基づいて距離画像(奥行き分布画像)を生成する。制御装置4は、距離画像のデータに基づいて、周知のグルーピング処理を行い、あらかじめ記憶部4bに記憶しておいた3次元的な道路形状データ、側壁データ、対象物データ等の枠(ウインドウ)と比較し、白線データ(道路に沿った白線データおよび道路を横断する白線(停止線:交差点情報)データを含む)、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出するとともに、対象物・障害物を、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の対象物に分類して抽出する。
本説明では、走行路に引かれた白色または黄色のラインを白線と呼ぶ。また、実線および破線を含めて白線と呼ぶ。
制御装置4は、上記のように抽出した各情報、すなわち、白線データ、ガードレール側壁データ、および対象物データの各データに基づいて走行路や障害となる対象物・障害物を認識し、認識結果をもとに第2の走行制御ユニット6に上記運転支援制御を行わせる。すなわち、車両1を道路に沿って走行させ、車両1が対象物と衝突するのを回避させる。
制御装置4は、例えば、以下の4 通りにより自車進行路の推定を行う。
(1)白線に基づく自車進行路推定
カメラ3で取得された画像から走行路の左右両方、若しくは、左右どちらか片側の白線データが得られており、これら白線データから車両1が走行している車線の形状が推定できる場合、制御装置4は、車両1の幅や、車両1の現在の車線内の位置を考慮して、自車進行路が白線と並行であると推定する。
カメラ3で取得された画像から走行路の左右両方、若しくは、左右どちらか片側の側壁データが得られており、これら側壁データから車両1が走行している車線の形状が推定できる場合、制御装置4は、車両1の幅や、車両1の現在の車線内の位置を考慮して、自車進行路が側壁と並行であると推定する。
制御装置4は、記憶部4bに記憶しておいた先行車の過去の走行軌跡に基づいて、自車進行路を推定する。先行車は、車両1と同じ方向に走行する対象物のうち、車両1に最も近い車両をいう。
制御装置4は、車両1の運転状態に基づいて、自車進行路を推定する。例えば、ヨーレートセンサ13による検出信号と、車速センサ12による検出信号と、に基づく旋回曲率を用いて自車進行路を推定する。旋回曲率Cuaは、Cua =dψ/dt/V により算出する。dψ/dtは上記ヨーレート(旋回方向への回転角の変化速度)であり、Vは車両1の車速である。
上述したカメラ3に備わる積層型撮像素子100について説明する。なお、この積層型撮像素子100は、本願出願人が先に出願した特願2012-139026号に記載されているものである。図3は、積層型撮像素子100の断面図である。撮像素子100は、入射光に対応した画素信号を出力する裏面照射型撮像チップ113と、画素信号を処理する信号処理チップ111と、画素信号を記憶するメモリチップ112とを備える。これら撮像チップ113、信号処理チップ111およびメモリチップ112は積層されており、Cu等の導電性を有するバンプ109により互いに電気的に接続される。
図7は、撮像素子100の撮像面における焦点検出用画素の位置を例示する図である。本実施形態では、撮像チップ113のX軸方向(水平方向)に沿って離散的に焦点検出用画素が並べて設けられている。図7の例では、15本の焦点検出画素ライン60が所定の間隔で設けられる。焦点検出画素ライン60を構成する焦点検出用画素は、測距用の画像信号を出力する。撮像チップ113において焦点検出画素ライン60以外の画素位置には通常の撮像用画素が設けられている。撮像用画素は、車外監視用の画像信号を出力する。
なお、図8の例では、焦点検出用画素S1、S2がそれぞれ焦点検出用の一対の光束のうちの一方を受光する構成、いわゆる1PD構造を説明した。この代わりに、例えば特開2007-282107号公報に開示されるように、焦点検出用画素がそれぞれ焦点検出用の一対の光束の双方を受光する構成、いわゆる2PD構造にしてもよい。このように2PD構造にすることにより、焦点検出用画素からも画像データを読み出すことが可能となり、焦点検出画素が欠陥画素になることがない。
図9は、上述した撮像素子100を有するカメラ3の構成を例示するブロック図である。図9において、カメラ3は、撮像光学系31と、撮像部32と、画像処理部33と、ワークメモリ34と、制御部35と、記録部36とを有する。
制御装置4は、カメラ3の撮像素子100(撮像チップ113)に対し、上述したブロック単位で独立した蓄積制御を行わせる。このため、制御装置4には、車両1の各部から次の信号が入力される(図2)。
(1)アクセルペダル7aの踏み込み量
スロットル制御装置7から制御装置4に、アクセルペダル7aの踏み込み量を示す信号が入力される。
(2)ブレーキペダル8aの踏み込み量
ブレーキ制御装置8から制御装置4に、ブレーキペダル8aの踏み込み量を示す信号が入力される。
操舵制御装置9から制御装置4に、ステアリングホイール10の回転角を示す信号が入力される。ステアリングホイール10の回転角とステアリング装置の舵角との比は、ステアリングのギヤレシオによる。
(4)車両1の車速V
車速センサ12による検出信号が、制御装置4に入力される。
ターンシグナルスイッチ11の操作信号が、制御装置4に入力される。
(6)シフトレバーの操作位置
シフトレバー位置検出装置16が検出したシフトレバーの操作位置を示す信号が、制御装置4に入力される。
GPS装置15で測位された位置情報が、GPS装置15から制御装置4に入力される。
(8)車両1の周囲の音情報
マイク17で集音された車両1の前方、右側方、および左側方からの音情報が、それぞれ制御装置4に入力される。
以下、フローチャート(図11,図12、図17)を参照して撮像領域81および注目領域82の決め方について説明する。図11は、制御装置4が実行するカメラ3の制御処理の流れを説明するフローチャートである。図11のフローチャートによる処理を実行するためのプログラムは、制御装置4の記憶部4bに格納されている。制御装置4は、例えば車両1から電源供給が開始されたり、エンジンが始動すると、図11による処理を行うプログラムを起動する。
なお、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの全てを異ならせる必要はなく、少なくとも一つを異ならせるだけでもよい。なお、制御装置4は、注目領域82については間引きを行わない設定としてもよい。
なお、表示情報を送出する代わりに、または表示情報の送出とともに、不図示の音声再生装置へ上記メッセージを再生させるための音声信号を送出してもよい。この場合も不図示の音声再生装置として、不図示のナビゲーション装置の音声装置を用いてもよい。
図12は、図11のフローチャートのステップS20初期設定処理の詳細を説明するフローチャートである。図12のステップS21において、制御装置4は、GPS装置15(図1)から車両1の位置情報を入力してステップS22へ進む。ステップS22において、制御装置4は、位置情報に含まれる緯度、経度に基づいて、車両1が走行する通行帯が道路の左か右か、すなわち左側通行か右側通行かを示すフラグをセットする。具体的には、緯度、経度に基づいて車両1が使用される国名を判別する。そして、不図示のデータベースを参照して当該国における道路が左側通行か右側通行かを示すフラグをセットする。国名と通行帯の左右との関係を示すデータベースは、あらかじめ記憶部4bに格納されている。
Px = ox×L …(1)
Py = oy×L …(2)
ただし、oxはL(m)離れて撮像チップ113で撮像された先行車の像を構成するX軸方向のピクセル数である。oyはL(m)離れて撮像チップ113で撮像された先行車の像を構成するY軸方向のピクセル数である。L は車両1から先行車までの車間距離である。
なお、撮像領域81を表す座標系において、初期位置を表す上記Yqは、上記1(m)離れた先行車を撮像した場合に撮像チップ113上で得られる像の高さ中心(本例では先行車の高さ0.7(m)の部位)に相当する。
図17は、走行アシスト設定処理の詳細を説明するフローチャートである。図17のステップS310において、制御装置4は、シフトレバー位置検出装置16(図1)から入力されたシフトレバーの位置情報が「P」(パーキング)である場合にステップS310を肯定判定してステップS320へ進む。制御装置4は、シフトレバー位置検出装置16(図1)から入力したシフトレバーの位置情報が「P」でない場合にはステップS310を否定判定してステップS420へ進む。なお、シフトレバーが「N」(ニュートラル)である場合にもステップS310の判断を適用してもよい。
なお、ブレーキペダル8aの踏み込み量(踏み込み角度)の変化量の代わりに、不図示のブレーキバルブの開度の変化量に基づいてEm=1を判定してもよい。また、車速Vの変化量に基づいてEm=1を判定してもよいし、不図示の変速機の減速比の変化量に基づいてEm=1を判定してもよい。
Xdist = θ×(V×0.2) …(3)
上式(3)によれば、ステアリング装置の舵角(すなわちステアリングホイール10の回転角θ)が大きいほど、また、車速Vが大きいほど移動量Xdistが大きくなる。
Xq =XqN +Xdist …(4)
ただし、Nは初期設定処理において決定した初期設定値1~4のいずれかの値である。XdistはステップS380で算出したX軸方向における注目領域82の移動量であり、X軸方向のピクセル数に対応する。ステップS390の処理により、ステアリング操作に応じて注目領域82の位置が変化する。また、車速Vの大きさによっても注目領域82の位置が変化する。
Yq =Yq +P(Z) …(5)
ただし、P(Z)はY軸方向における注目領域82の移動量であり、奥行きZ(m)に対応するY軸方向のピクセル数である。例えば、奥行き20(m)の道路の像がY軸方向に何ピクセルに相当するかを表す。奥行きZとピクセル数との関係P(Z)は、あらかじめ記憶部4b(図2)に格納しておく。
Z =Za+Zb …(6)
ただし、Zaは乾燥路における制動距離(m)であり、Zbは濡れた路面における制動距離(m)である。ZaおよびZbは、図19に例示した値に基づく。本実施形態では、車両1の前方の奥行きZ(すなわち車両1からZ(m)離れた位置)の先行車を注目領域82に含めるように、注目領域82の位置を決定する。これは、緊急ブレーキをかけた場合の停車に必要な距離より遠方を注目するという考え方に基づく。車速Vに応じた奥行きZの値(Za+Zb)は、あらかじめ記憶部4b(図2)に格納しておく。ステップS400の処理によれば、車速Vの変化に応じて注目領域82の位置が変化する。
このように位置を変更した注目領域82について、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせる。
X_wid =Px/Z …(7)
Y_wid =Py/Z …(8)
ただし、PxはステップS26でセットしたX軸方向のピクセル数であり、PyはステップS26でセットしたY軸方向のピクセル数である。上式(7)、(8)によれば、走行中の注目領域82のサイズ(X_wid, Y_wid)は、注目すべき先行車が遠く離れる(奥行きZが深くなる)ほど、注目領域82の初期サイズ(Px×Py)より小さくなる。ステップS410の処理によれば、車速Vの変化に応じて注目領域82のサイズが変化する。
このようにサイズを変更した注目領域82について、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせる。
(1)搭載されている車両1の諸元と、車両1の操作部に対する操作と、の少なくとも一方を認識する制御装置4と、少なくとも注目領域82と、撮像領域81とを有し、車両1の外部を撮像する撮像部32と、制御装置4による認識結果に基づいて、注目領域82の撮像条件と、撮像領域81の撮像条件と、を異ならせて設定する制御装置4を備えたので、カメラ3の撮像条件を適切に設定することができる。
(変形例1)
走行アシスト設定処理において、制御装置4は、ターンシグナルスイッチ11からの操作信号に応じて注目領域82の位置および注目領域82のサイズを変更するように構成してもよい。制御装置4は、図21に例示するように、ステップS24において決定された初期設定値と、ターンシグナルスイッチ11の操作によるターンシグナルの方向とに基づいて注目領域82のサイズを変更したり、注目領域82の撮像条件を設定したりする。
走行アシスト設定処理において、制御装置4は、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者などの対象物と車両1との間の距離の変化に応じて注目領域82の位置および注目領域82のサイズを変更するように構成してもよい。
このようにサイズや位置を変更した注目領域82についても、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせてよい。
制御装置4は、既設の注目領域82以外にも、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者などの車両1の周辺の対象物を検出した場合に、この対象物を含む注目領域82を新たに設定してもよい。変形例3において、制御装置4は、検出した対象物が移動した場合に、この対象物を含む注目領域82を新たに設定する。例えば、制御装置4は、検出した対象物と車両1との距離が所定距離以内に近づいた場合に、この対象物を含む注目領域82を新たに設定する。そして、制御装置4は、検出した対象物と車両1との距離が所定距離以上に離れた場合に、この対象物を含む注目領域82の設定を解除する。
このように設定した注目領域82についても、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせてよい。
カメラ3によって取得された画像の色に基づいて注目領域82を新たに設定してもよい。制御装置4は、画像のうち赤色の対象物を含む領域を注目領域82として設定する。赤色の対象物を含む領域を注目領域82に加えることで、例えば赤信号、鉄道の踏切の警報機、緊急車両の赤色灯などを注目領域82に含めることができる。
このように設定した注目領域82についても、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせてよい。
車両1のマイク17で集音された音情報に基づいて注目領域82を新たに設定してもよい。制御装置4は、例えば車両1の右側方の音情報のレベルが所定値を超えて入力された場合、撮像領域81のうち右側へ注目領域82を拡げる、または撮像領域81のうち右側へ新たに注目領域82を設定する。右側へ注目領域82を設けるのは、車両1の右側の車外情報を集めるためである。
このように設定した注目領域82についても、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせてよい。
上記実施形態では、先行車を含む注目領域82を設定する場合を説明したが、車両1の対向車を含む注目領域82を設定してもよい。変形例6において、制御装置4は、上述した走行領域内に存在して逆方向(車両1と対向)に走行する対象物の中から、車両1に最も近い車両を対向車として認識する。
このように設定した注目領域82についても、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせてよい。
上述した説明では、撮像領域81が注目領域82を含む(注目領域82を囲む)例を説明したが、撮像領域81と注目領域82とを左右に並べて設定してもよい。撮像領域81と注目領域82の境界線を左右に動かすことで、撮像領域81と注目領域82のサイズや位置の変更を行える。このように設定した注目領域82についても、撮像領域81と注目領域82との間でフレームレート、ゲイン、間引き率、蓄積時間などの少なくとも一つを異ならせてよい。
2…運転支援装置
3…カメラ
4…制御装置
4b…記憶部
5…第1の走行制御ユニット
6…第2の走行制御ユニット
7…スロットル制御装置
7a…アクセルペダル
8…ブレーキ制御装置
8a…ブレーキペダル
9…操舵制御装置
10…ステアリングホイール
11…ターンシグナルスイッチ
12…車速センサ
14…表示装置
15…GPS装置
16…シフトレバー位置検出装置
17…マイク
31…撮像光学系
32…撮像部
32a…駆動部
33…画像処理部
34…ワークメモリ
35…制御部
35a…測距演算部
36…記録部
60…焦点検出画素ライン
81…撮像領域
82、82A、82B…注目領域
83…休止領域
100…撮像素子
113…撮像チップ
Claims (1)
- 車に搭載される撮像装置であって、
被写体を撮像する撮像領域を複数有し、前記撮像領域ごとに撮像条件が設定可能な撮像部と、
周囲の物体との距離に関連する入力部と、
前記撮像部を制御する撮像制御部と、を備え、
前記撮像制御部は、周囲の物体との距離に関連する情報が変化すると、前記撮像部の前記複数の撮像領域のうちの一部の撮像領域の撮像条件を変更する撮像装置。
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