JP3649163B2

JP3649163B2 - 物体種別判別装置及び物体種別判別方法

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Publication number: JP3649163B2
Application number: JP2001211707A
Authority: JP
Inventors: 倫子下村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: JP2003030792A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置及び物体種別判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両が走行する道路上及びその周囲の物体を認識し、その認識結果に応じて車両のブレーキアクチュエータやスロットルアクチュエータを駆動することで、車両の走行を自動制御する車両走行自動制御システムの研究開発が盛んに進められている。このような車両走行自動制御システムでは、車両の走行制御を適切に行う上で、自車両前方に存在する物体の種別を的確に判別することが非常に重要であり、従来、このような物体の種別を判別する装置として、スキャニングレーザレーダを用いた物体種別判別装置が一般的に用いられている。
【０００３】
このスキャニングレーザレーダを用いた物体種別判別装置は、通常、自車両前方に向けてパルス状のレーザ光を出射してこれを走査させ、自車両前方に存在する物体にて反射された反射レーザ光を複数の検出点の点列として検出する。そして、検出された複数の検出点の中から、自車両からの距離が略等しく、互いに近接した位置にあるものを同一の物体を示す検出点の点列としてグルーピングする。そして、このグルーピングされた検出点の点列の大きさや形状、自車両や他のグルーピングされた検出点の点列との位置関係等から、この検出点の点列で示される物体の種別を判別するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両が走行する道路上には、センターラインを示すキャッツアイと呼ばれる反射体や、反射面を有するセンターポール等が設置されている場合がある。これらキャッツアイやセンターポールは、通常、車両が走行する奥行き方向に所定間隔を存して連続して設置されている。
【０００５】
これらキャッツアイやセンターポールは、同一の物体が所定間隔を存して連続して設置されているものであるが、上述した物体種別判別装置では、自車両からの距離が等しい検出点の点列をグルーピングするようにしているので、これらキャッツアイやセンターポールが１つ１つ個別の物体として認識されていた。このため、自車両がキャッツアイやセンターポールが設置された道路上を走行している間は、これらキャッツアイやセンターポールの認識処理に長時間を要し、ブレーキアクチュエータやスロットルアクチュエータの駆動制御に悪影響を与えてしまう場合があった。また、キャッツアイやセンターポールを１つ１つ個別の物体として認識するようにした場合、他の物体との関係から誤認識が生じる場合が多く、このような物体の誤認識に起因して適切な走行制御が阻害されてしまう場合もあった。
【０００６】
このような問題に対処するものとして、例えば、特開平１１−４５３９６号公報においては、グルーピングされた検出点の点列と他のグルーピングされた検出点の点列との相対速度を算出し、これらの間で相対速度が急変する頻度が高い場合に、車両がキャッツアイやセンターポールが設置された道路を走行中であると判断して、これらの影響を排除するようにした手法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、この特開平１１−４５３９６号公報にて開示される手法では、グルーピングされた点列間の相対速度が急変する頻度を基準として、この相対速度が急変する頻度が高い場合にキャッツアイやセンターポールが存在するものと判断するので、例えば、対向車線を多数の車両が走行している場合等、キャッツアイやセンターポールが設置された道路を走行中と同様に、相対速度が変化する反射物体が多く存在する状況においては、これらの反射物体をキャッツアイやセンターポールと誤認識してしまい、適切な車両の走行制御が行えない場合がある。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、車両が走行する道路上及びその周囲の物体の種別、特に、車線に沿って設置された反射物体を精度良く判別して、適切な車両の走行制御を実現する物体種別判別装置及び物体種別判別方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、車両に搭載されて車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置であって、前記車両前方の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記車両前方の車線を検出する画像処理手段と、前記車両前方に送信波を走査させ、その反射波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出する物体検出手段と、前記物体検出手段により検出された複数の検出点のうちで、前記車両からの距離が互いに異なり、且つ、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点の点列であって、前記画像処理手段により検出された車線に沿う検出点の点列をグルーピングするグルーピング手段と、前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点の点列の長さが所定の長さ以上の場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体を、道路に設置された複数の反射体の塊りと判別する判別手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の物体種別判別装置において、前記画像処理手段が、前記車線に沿う検出点の点列が存在する位置において路面から所定の高さまでに対応する画像上の領域から縦エッジを検出し、前記判別手段が、前記画像処理手段により検出された縦エッジが所定の本数以上、或いは、隣接する縦エッジ間の間隔が所定の値以下である場合に、前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点の点列が示す物体を、前記車線に沿って連続的に設置された柱状体として認識することを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の物体種別判別装置において、前記判別手段が、前記画像処理手段により検出された縦エッジが所定の本数に満たない場合、或いは、隣接する縦エッジ間の間隔が所定の値を越える場合であって、前記画像処理手段により前記車線に沿う直線又は曲線が検出された場合には、前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点の点列が示す物体を、車線に沿って設置された側壁として認識することを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の物体種別判別装置において、前記車両の車速と操舵角とから前記車両の軌道を算出する軌道算出手段を更に備え、前記グルーピング手段が、前記軌道算出手段により算出された前記車両の軌道に沿う検出点の点列をグルーピングすることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、車両前方の画像を撮像し、この画像を処理して前記車両前方の車線を検出すると共に、車両前方に送信波を走査させ、その反射波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出し、検出された複数の検出点のうちで、前記車両からの距離が互いに異なり、且つ、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点の点列であって、前記検出された車線に沿う検出点の点列をグルーピングし、前記グルーピングされた検出点の点列の長さが所定の長さ以上の場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体を、道路に設置された複数の反射体の塊りと判別することを特徴とする物体種別判別方法である。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に係る物体種別判別装置によれば、物体検出手段により検出された複数の検出点のうちで、当該物体種別判別装置が搭載された車両（自車両）からの距離が互いに異なり、且つ、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点の点列であって、自車両前方の画像を処理して検出された車線に沿う検出点の点列がグルーピング手段によってグルーピングされ、このグルーピング手段によってグルーピングされた検出点の点列の長さが所定の長さ以上の場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体が判別手段により道路に設置された複数の反射体の塊りと判別されるので、例えば、キャッツアイやセンターポール等のように、自車両の奥行き方向に所定間隔を存して車線に沿って連続して設置されている複数の反射体を１まとまりの物体として認識することができ、これらキャッツアイやセンターポール等の反射体を他の物体と誤認識する不都合を有効に抑制して、物体の種別を高精度に判別することができる。
【００２１】
また、請求項２に係る物体種別判別装置によれば、センターポール等のように車線に沿って連続的に設置された柱状体を精度良く認識することができる。
【００２２】
また、請求項３に係る物体種別判別装置によれば、車線に沿って設置された側壁を精度良く認識することができる。
【００２３】
また、請求項４に係る物体種別判別装置によれば、軌道算出手段により算出された自車両の軌道に沿う検出点の点列がグルーピング手段によりグルーピングされるので、例えば、キャッツアイやセンターポール等のように車線に沿って設置される反射体の判別を更に高精度に行うことができる。
【００２４】
また、請求項５に係る物体種別判別方法によれば、自車両前方からの反射波をもとに検出された複数の検出点のうちで、自車両からの距離が互いに異なり、且つ、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点の点列であって、自車両前方の画像を処理して検出された車線に沿う検出点の点列がグルーピングされ、このグルーピングされた検出点の点列の長さが所定の長さ以上の場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体が道路に設置された複数の反射体の塊りと判別されるので、例えば、キャッツアイやセンターポール等のように、自車両の奥行き方向に所定間隔を存して車線に沿って連続して設置されている複数の反射体を１まとまりの物体として認識することができ、これらキャッツアイやセンターポール等の反射体を他の物体と誤認識する不都合を有効に抑制して、物体の種別を高精度に判別することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
まず、本発明を適用した物体種別判別装置の具体的な説明に先立ち、本発明の基本原理について説明する。
【００２７】
本発明は、スキャニングレーザレーダにより検出された複数の検出点の中から所定の関係にある検出点の点列をグルーピングし、このグルーピングされた各検出点の点列毎に、その検出点の点列で示される物体の種別を判別するものであり、特に、自車両からの距離が互いに異なる検出点同士についてもグルーピングの対象とするようにして、奥行き方向に所定間隔を存して連続して設置されたセンターポール等の複数の物体を１まとまりの物体として認識できるようにしたものである。
【００２８】
スキャニングレーザレーダは、レーザ光を出射して自車両前方を路面に水平な方向に二次元的にスキャニングし、反射レーザ光を受光することによって、自車両前方に存在する物体をスキャニング面に平行な二次元の座標上における複数の検出点の点列として検出するものである。そして、このスキャニングレーザレーダは、以上のような複数の検出点の点列を所定の時間間隔ΔＴで連続的に検出するようにしている。
【００２９】
このスキャニングレーザレーダにより検出される検出点は、図１に示すように、自車両１００からの距離及び方位を示す情報を有している。すなわち、この図１に示す例では、検出点Ａ_１は自車両１００からの距離がＲ_１で自車両１００の垂直方向に対する角度がθ_１の位置にある点として検出され、検出点Ａ_２は自車両１００からの距離がＲ_２で自車両１００の垂直方向に対する角度がθ_２の位置にある点として検出され、検出点Ａ_３は自車両１００からの距離がＲ_３で自車両１００の垂直方向に対する角度がθ_３の位置にある点として検出され、検出点Ａ_４は自車両１００からの距離がＲ_４で自車両１００の垂直方向に対する角度がθ_４の位置にある点として検出される。
【００３０】
本発明では、これらスキャニングレーザレーダにより検出された検出点Ａ_１〜Ａ_４について、自車両１００からの距離Ｒ_１〜Ｒ_４が互いに異なる場合でも、これら検出点Ａ_１〜Ａ_４をグルーピングの対象とし、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点同士を１つのグループを構成する点列としてグルーピングするようにしている。ここで、検出点Ａ_１とこれに隣接する検出点Ａ_２との間の距離をα_１２とし、検出点Ａ_２とこれに隣接する検出点Ａ_３との間の距離をα_２３とし、検出点Ａ_３とこれに隣接する検出点Ａ_４との間の距離をα_３４とすると、これらα_１２、α_２３、α_３４はそれぞれ下記式（１）乃至式（３）より求められる。
【００３１】
α_１２＝｛（Ｒ_１ｓｉｎθ_１−Ｒ_２ｓｉｎθ_２）^２＋（Ｒ_１ｃｏｓθ_１−Ｒ_２ｃｏｓθ_２）^２｝^１／２・・・式１
α_２３＝｛（Ｒ_２ｓｉｎθ_２−Ｒ_３ｓｉｎθ_３）^２＋（Ｒ_２ｃｏｓθ_２−Ｒ_３ｃｏｓθ_３）^２｝^１／２・・・式２
α_３４＝｛（Ｒ_３ｓｉｎθ_３−Ｒ_４ｓｉｎθ_４）^２＋（Ｒ_３ｃｏｓθ_３−Ｒ_４ｃｏｓθ_４）^２｝^１／２・・・式３
このとき、α_１２及びα_２３が予め設定された所定の値α_０以下であり、α_３４がα_０よりも大きい場合には、検出点Ａ_１〜Ａ_３が１つのグループを構成する点列としてグルーピングされることになる。そして、このようにグルーピングされた検出点Ａ_１〜Ａ_３の点列の長さが所定の長さ以上の場合、或いは、スキャニングレーザレーダで所定の時間間隔ΔＴ毎に連続して複数の検出点の点列を検出したときに、自車両１００に対して同様の位置関係において以上のようなグルーピングが繰り返し行われる場合、このグルーピングされた検出点Ａ_１〜Ａ_３の点列が、１まとまりの物体を示すものとして認識されることになる。
【００３２】
本発明では、以上のような方法により、自車両１００からの距離が異なる奥行き方向に、複数のセンターポール等の物体が所定間隔を存して連続して設置されている場合に、これらセンターポール等の複数の物体を１まとまりの物体として認識できるようにしている。
【００３３】
前方に先行車両が走行しており、車線に沿って複数のセンターポールが所定間隔を存して連続して設置された直線道路上を自車両１００が走行する場合、スキャニングレーザレーダにより自車両１００前方の様子を観察すると、例えば図２に示すような複数の検出点の点列が検出される。この図２に示す例において、センターポールは、奥行き方向に密に並ぶように設置されているため、スキャニング面に平行な二次元の座標上において縦に並ぶ点列として検出されることになる。
【００３４】
ここで、以上のように検出された複数の検出点をグルーピングする場合、従来の方法では、自車両１００からの距離が略等しい検出点同士をグルーピングの対象としていたので、グルーピングの結果は図３に示すようになる。すなわち、自車両１００前方の先行車両の左右のリフレクタが１つの物体を示すものとしてグルーピングされ、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポールが、それぞれ複数の小さな物体を示すものとして個別にグルーピングされることになる。
【００３５】
このように複数のセンターポールをそれぞれ個別にグルーピングするようにした場合、センターポールは奥行き方向に密に並ぶように設置されているため、隣接するセンターポール間同士の分離が困難で、個々のセンターポールを正確に認識することが難しい。また、これら個々のセンターポールを個別の物体として認識しても、これら個々のセンターポールを時系列的に対応付けることが困難で、個々のセンターポールの相対速度（自車両１００や先行車両に対する相対速度）が正確に求められないといった問題が生じる。そして、個々のセンターポールの相対速度が誤って認識されると、これらのセンターポールが設置された位置に走行物体があるものと誤って判断され、自車両１００の走行制御に悪影響を及ぼすことも想定される。
【００３６】
これに対して、本発明においては、自車両１００からの距離が互いに異なる検出点同士についてもグルーピングの対象とし、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点同士を１つのグループを構成する点列としてグルーピングするようにしているので、図２に示した複数の検出点をグルーピングすると、グルーピングの結果は図４に示すようになる。すなわち、自車両１００前方の先行車両の左右のリフレクタが１つの物体を示すものとしてグルーピングされ、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポールが１つのグループを構成する点列としてグルーピングされることになる。そして、このグルーピングされた検出点の点列が所定の長さ以上である場合や、時間的に連続して検出される場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体が１まとまりの物体、すなわち、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポールの塊として認識されることになる。
【００３７】
以上のように、本発明においては、奥行き方向に密に並ぶように設置されているために個々の物体として正確に検出することが困難な複数のセンターポール等を１つのグループとしてグルーピングして、これらを１まとまりの物体として認識するようにしているので、これらセンターポール等が他の物体と誤認識される不都合を有効に抑制して、このような物体の誤認識が自車両１００の走行制御に悪影響を及ぼすことを未然に防止することができる。
【００３８】
また、本発明においては、図５に示すように、センターポールが設置されたカーブ路を自車両１００が走行する場合にも、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポールを１つのグループを構成する点列としてグルーピングし、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体を１まとまりの物体、すなわち、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポールの塊として認識することができる。
【００３９】
但し、このようなカーブ路においては、センターポール等がスキャニングレーザレーダのスキャニング面に平行な二次元の座標上において縦に並ぶ点列として検出されず、個々の検出点が横方向に若干ずれて検出されることになるので、先行車両とのオクルージョンが生じやすい。このため、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポール等が１まとまりの物体として適切に認識できない場合がある。
【００４０】
そこで、本発明においては、自車両１００前方の画像を撮像してこの画像をもとに自車両１００前方の車線を検出し、スキャニングレーザレーダにより検出された複数の検出点の中から自車両１００前方の車線に沿う検出点の点列をグルーピングすることが望ましい。そして、この自車両１００前方の車線に沿う検出点の点列が所定の長さ以上である場合や、時間的に連続して検出される場合に、このグルーピングされた検出点の点列で示される物体を、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポール等として認識することが望ましい。
【００４１】
また、自車両１００前方の画像から車線を検出する代わりに、或いはこれに加えて、自車両１００の車速と操舵角とから自車両１００の軌道を算出し、スキャニングレーザレーダにより検出された複数の検出点の中から自車両１００の軌道に沿う検出点の点列をグルーピングするようにしてもよい。そして、この自車両１００の軌道に沿う検出点の点列が所定の長さ以上である場合や、時間的に連続して検出される場合に、このグルーピングされた検出点の点列で示される物体を、車線に沿って連続して設置された複数のセンターポール等として認識するようにしてもよい。
【００４２】
以上のように、自車両１００前方の車線或いは自車両１００の軌道を求めて、これら自車両１００前方の車線や自車両１００の軌道に沿う検出点の点列をグルーピングするようにすれば、自車両１００がカーブ路を走行中の場合でも、複数のセンターポール等を１まとまりの物体として適切に認識することができる。また、自車両１００からの距離が互いに異なる検出点同士についてもグルーピングの対象とした場合には、グルーピングの対象が大きくなることに起因して誤ったグルーピングが生じる可能性も拡がることになるが、検出点の点列が自車両１００前方の車線や自車両１００の軌道に沿うかどうかをグルーピングの判断基準とすることにより、このような誤ったグルーピングを有効に抑制することができる。
【００４３】
次に、本発明を適用した物体種別判別装置の具体的な一例について説明する。
【００４４】
本発明を適用した物体種別判別装置の概略構成を図６に示す。この図６に示す物体種別判別装置１は、自車両１００に搭載されて、自車両１００前方に存在する物体の種別を判別するものであり、スキャニングレーザレーダ２、カメラ３、画像処理部４、グルーピング処理部５及び判別部６を備えて構成される。
【００４５】
スキャニングレーザレーダ２は、自車両１００の前方に存在する物体をスキャニング面に平行な二次元の座標上における複数の検出点の点列として検出するものである。そして、このスキャニングレーザレーダ２は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、スキャニング中心軸が自車両１００の走行方向に沿い、且つ、スキャニング原点が自車両１００の幅方向における中心に位置するように、自車両１００に取り付けられている。以下、このスキャニングレーザレーダ２のスキャニング原点を原点とし、Ｚ軸（自車両１００前方の物体までの距離を示す。）をスキャニングレーザレーダ２のスキャニング中心軸方向、Ｘ軸（自車両１００前方の物体の横方向における位置を示す。）をスキャニングレーザレーダ２のスキャニング中心軸と直交し且つスキャニング面に平行な方向、Ｙ軸（自車両１００前方の物体の高さ位置を示す。）をスキャニングレーザレーダ２のスキャニング面に垂直な方向とした座標系を基準座標系として説明する。
【００４６】
カメラ３は、自車両１００の前方の画像を撮像するものである。このカメラ３は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示したように、その光軸がスキャニングレーザレーダ２のスキャニング中心軸と同様に自車両１００の進行方向に沿い、且つ、その原点がスキャニングレーザレーダ２のスキャニング原点と同様に自車両１００の幅方向における中心に位置し、路面に垂直な方向においてスキャニングレーザレーダ２と異なる位置となるように、自車両１００に取り付けられる。
【００４７】
なお、以上はスキャニングレーザレーダ２及びカメラ３の自車両１００に対する取り付け方として理想的な例を説明したが、スキャニングレーザレーダ２のスキャニング中心軸やカメラ３の光軸が自車両１００の走行方向に沿わない場合や、スキャニングレーザレーダ２のスキャニング原点やカメラ３の原点が自車両１００の幅方向における中心にない場合であっても、これらスキャニングレーザレーダ２やカメラ３の自車両１００に対する取り付け角度や取り付け位置を幾何学計算時に考慮するようにすれば、スキャニングレーザレーダ２やカメラ３が理想的に取り付けられた場合と同様に取り扱うことができる。
【００４８】
画像処理部４は、カメラ３により撮像された画像を処理して、自車両１００前方の車線を検出するものである。
【００４９】
カメラ３により撮像された自車両１００の前方の画像は、自車両１００の走行方向に垂直なＸ軸及びＹ軸を座標軸とした二次元画像である。画像処理部４は、このカメラ３により撮像された二次元画像から、まず、車線を区切る白線の画像の特徴点を複数点抽出する。そして、これら特徴点の位置座標を、Ｚ軸及びＸ軸を座標軸とした二次元の座標、すなわち、スキャニングレーザレーダ２のスキャニング面に平行な二次元の座標上における位置座標に変換する。
【００５０】
次に、画像処理部４は、スキャニングレーザレーダ２のスキャニング面に平行な二次元の座標上の点に変換された複数の特徴点を、最小二乗誤差等の手法を用いて、これら複数の特徴点の分布に最もマッチングした関数によりフィッティングして白線の形状を求めることで、自車両１００前方の車線を検出する。そして、画像処理部４は検出した車線の情報をグルーピング処理部５に出力する。なお、車両に搭載されたカメラにより撮像された画像から車線を検出する手法の詳細は、特開平１０−１１５８０号公報にて開示されている。
【００５１】
また、画像処理部４は、カメラ３により撮像された画像の中で、グルーピング手段５によって車線に沿う検出点の点列としてグルーピングされた点列が存在する位置において路面から所定の高さまでに対応する領域から、縦エッジを検出する処理を行って、その検出結果を判別部６に供給するようになっているが、この縦エッジの検出処理については詳細を後述する。
【００５２】
グルーピング処理部５は、スキャニングレーザレーダ２により検出された複数の検出点のうちで、所定の関係にある検出点の点列をグルーピングし、そのグルーピング結果を判別部６に出力するものである。
【００５３】
具体的には、このグルーピング処理部５は、スキャニングレーザレーダ２により検出された複数の検出点のうちで、まず、図８に示すように、自車両１００からの距離が略等しく互いに隣接する検出点同士を１つのグループを構成する点列としてグルーピングする。以下、このグルーピング処理を第１のグルーピング処理という。図８に示す例では、この第１のグルーピング処理により、自車両１００の前方を走行する先行車両の左右のリフレクタが１つの物体を示すものとしてグルーピングされることになる。
【００５４】
次に、グルーピング処理部５は、図９に示すように、スキャニングレーザレーダ２により検出された複数の検出点のうちで、自車両１００からの距離が互いに異なり、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点同士を１つのグループを構成する点列としてグルーピングする。以下、このグルーピング処理を第２のグルーピング処理という。この第２のグルーピング処理は、画像処理部４により検出された自車両１００前方の車線の情報をもとに行われ、スキャニングレーザレーダ２により検出された複数の検出点の中から自車両１００前方の車線に沿う検出点の点列がある場合には、これらの検出点の点列がグルーピングされることになる。図９に示す例では、この第２のグルーピング処理により、自車両１００前方の車線に沿って奥行き方向に連続して存在する複数のセンターポールがグルーピングされることになる。
【００５５】
そして、グルーピング処理部５は、以上のような第１のグルーピング処理の結果と、第２のグルーピング処理の結果とをそれぞれ判別部６に出力する。ここで、第１のグルーピング処理の結果としては、例えば、グルーピングされた部分の横方向の両端部の座標（ｘｌ，ｚ），（ｘｒ，ｚ）と、自車両１００からグルーピングされた部分までの距離Ｌとが判別部６に出力されることになる。また、第２のグルーピング処理の結果としては、例えば、グルーピングされた部分の縦方向（奥行き方向）の両端部の座標（ｘｃ，ｚｃ），（ｘｆ，ｚｆ）と、自車両１００からこれらグルーピングされた部分の縦方向の両端部までの距離Ｌ_１，Ｌ_２とがそれぞれ判別部６に出力されることになる。なお、このグルーピング処理部５におけるグルーピング処理は、スキャニングレーザレーダ２による処理時間間隔と等しい時間間隔（ΔＴ）を存して、連続的に行われるようになっている。
【００５６】
ところで、スキャニングレーザレーダ２により検出された複数の検出点の連続性及びこれらの点列が車線に沿うかどうかの判断は、スキャニングレーザレーダ２の検出結果と、画像処理部４により検出された車線の画像とを同一の座標上で照らし合わせることによって行うことができる。
【００５７】
具体的には、例えばセンターポールが設置されたカーブ路を自車両１００が走行している間に、スキャニングレーザレーダ２により複数の検出点が検出された場合には、まず、図１０に示すように、このスキャニングレーザレーダ２の検出結果と画像処理部４により検出された車線の画像とを同一の座標上に合成する。そして、図１１に示すように、スキャニングレーザレーダ２により検出された複数の検出点のうちで、画像処理部４により検出された車線（白線）に近い位置にある１つの検出点Ａに着目する。
【００５８】
次に、図１２に示すように、この検出点Ａから所定の範囲内に存在する周囲の検出点を抽出し、検出点Ａとこれら周囲の検出点とを結ぶ直線をそれぞれ求める。このようにして求められた直線の中で、画像処理部４により検出された車線（白線）と略平行な直線がある場合には、この直線によって結ばれる検出点Ａとその周囲の検出点とが車線に沿う位置関係にあると判断される。
【００５９】
以上のような処理をスキャニングレーザレーダ２によって検出された全ての検出点に対して行って、図１３に示すように、車線に沿う位置関係にある検出点の組み合わせが連続して多数存在する場合には、これら検出点の点列が車線に沿う点列として認識されることになる。
【００６０】
更に、以上のようにして車線に沿う点列として認識された複数の検出点の時間的な連続性を確認するため、以上のような処理をスキャニングレーザレーダ２による処理時間間隔と等しい時間間隔（ΔＴ）毎に連続的に行い、同様の位置に車線に沿う点列として認識される点列が時間的に連続して現れることを確認する。
【００６１】
以上のような処理によりスキャニングレーザレーダ２により検出された複数の検出点の連続性及びこれらの点列が車線に沿うかどうかを判断するようにすれば、自車両１００の前方を走行する先行車両とのオクルージョンやノイズ等によって、センターポールを示す検出点が瞬間的に車線に沿う位置から外れた場合や、先行車両等の他の物体を示す検出点が車線に沿う位置にて検出された場合等であっても、誤ったグルーピングを行うことなく、車線に沿って連続的に設置されたセンターポール等の物体を示す検出点のみを適切にグルーピングすることができる。
【００６２】
また、以上のような方法では、車線に沿う点列として認識された複数の検出点の時間的な連続性を、相対速度によらず車線に沿う点列が時間的に連続して現れるかどうかによって確認するようにしているので、これら検出点によって示される物体が停止物であるかどうかの判断が不要となる。
【００６３】
判別部６は、グルーピング処理部５によりグルーピングされた検出点の点列で示される物体の種別を判別するものである。そして、本発明を適用した物体種別判別装置１においては、この判別部６が、特に、グルーピング処理部５における第２のグルーピング処理によってグルーピングされた検出点の点列、すなわち自車両１００が走行する奥行き方向にグルーピングされた検出点の点列が所定の長さ以上であると判断したとき、或いは、グルーピング処理部５における第２のグルーピング処理により、自車両１００に対して同様の位置関係ある検出点の点列が時間的に連続してグルーピングされる場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体を１まとまりの物体として認識するようにしている。そして、このグルーピングされた検出点の点列が、画像処理部４により検出された車線に沿って連続するものである場合には、この物体を車線に沿って連続して設置された複数のセンターポールの塊として認識するようにしている。
【００６４】
本発明を適用した物体種別判別装置１では、以上のように、自車両１００が走行する奥行き方向に連続して設置されたセンターポール等の複数の物体が、判別手段６によっての複数の物体を１まとまりの物体として認識され、この１まとまりの物体が車線に沿うものとして検出された場合にこの物体をセンターポール等の塊として認識するようにしているので、これまで正確に検出することが困難であったセンターポール等を確実に検出して、このセンターポール等が他の物体と誤認識される不都合を有効に抑制し、このような物体の誤認識が自車両１００の走行制御に悪影響を及ぼすことを未然に防止することができる。
【００６５】
ところで、スキャニングレーザレーダ２の検出結果から、車線に沿う検出点の点列が検出された場合、この検出点の点列で示される物体は、車線に沿って設置された反射面を有する側壁等である場合も考えられる。自車両１００の周囲の状況をより的確に判断する上では、この車線に沿う検出点の点列で示される物体が複数のセンターポールであるのか、或いは車線に沿った側壁であるのかの判断も行えるようにした方が望ましい。
【００６６】
そこで、本発明を適用した物体種別判別装置１においては、上述したように、画像処理部４が、カメラ３により撮像された画像の中で、グルーピング手段５によって車線に沿う検出点の点列としてグルーピングされた点列が存在する位置において路面から所定の高さまでに対応する領域から縦エッジを検出する処理を行って、その検出結果を判別部６に供給するようになされている。そして、判別部６が、画像処理部４からの検出結果に応じて、縦エッジが所定の本数以上あるか、或いは、隣接する縦エッジ間の間隔が所定の値以下であるかを判断し、画像処理部４からの検出結果がこれらに該当する場合に、車線に沿う検出点の点列で示される物体が複数のセンターポールであると判断するようにしている。
【００６７】
画像処理部４においてカメラ３により撮像された画像から縦エッジを検出する際は、センターポールの一部が含まれる領域を対象とすればよい。センターポールの高さは様々であるが、路面から１ｍ程度の高さまでの範囲ではほぼ確実にセンターポールの一部が含まれることになるので、縦エッジを検出する画面上の領域としては、例えば、路面から１ｍ程度の高さまでを対象とすればよい。
【００６８】
また、画像処理部４により縦エッジが検出されなかった場合、或いは、検出された縦エッジの本数が所定の値に満たない場合、更には隣接する縦エッジ間の間隔が所定の値を超える場合には、この車線に沿う検出点の点列で示される物体はセンターポールではないと判断されることになる。この場合には、画像処理部４が、縦エッジを検出した領域よりも上方に位置する画像上の領域から車線に沿う直線又は曲線を検出する処理を行い、その検出結果を判別部６に供給する。そして、画像処理部４において車線に沿う直線又は曲線が検出された場合には、判別部６において、車線に沿う検出点の点列で示される物体が車線に沿った側壁であると判断されることになる。
【００６９】
すなわち、車線に沿う検出点の点列で示される物体が車線に沿った側壁である場合、側壁上端部の線が車線に沿った線として検出されることになる。この車線に沿った線は、実際には車線に対して略平行となっているが、画像上で観察すると、車線に対して漸次近付くようにして画像の端部から消失点に向かう線として認識される。したがって、画像処理部４において、縦エッジを検出した領域よりも上方に位置する画像上の領域で以上のような線が検出された場合に、判別部６は車線に沿う検出点の点列で示される物体を車線に沿った側壁であると判断する。
【００７０】
以上のように、本発明を適用した物体種別判別装置１においては、車線に沿う検出点の点列で示される物体を１まとまりの物体として判断することに加え、この１まとまりの物体が車線に沿って設置された複数のセンターポールであるのか、或いは、車線に沿った側壁であるのかの判別も行うようにしているので、自車両１００の周囲の状況をより的確に判断することができ、自車両１００の走行制御を更に高精度に行うことが可能となる。
【００７１】
なお、以上説明した物体種別判別装置１では、カメラ３により自車両１００前方の画像を撮像し、画像処理部４がこの画像を処理して自車両１００前方の車線を検出して、スキャニングレーザレーダ２により検出された検出点の点列が自車両１００前方の車線に沿うかどうかを物体判別の１つの基準とするようにしているが、このような車線の検出に代えて、或いはこれに加えて、自車両１００の車速と操舵角とから自車両１００の軌道を算出する手段を設けて、スキャニングレーザレーダ２により検出された検出点の点列が自車両１００の軌道に沿うかどうかを物体判別の１つの基準とするようにしてもよい。ここで、自車両１００の軌道は、車両の運動方程式により、各時点における自車両１００の車速と操舵角とから各微少時間毎に動く自車両１００の向きと距離とを積分することで求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理を説明するための図である。
【図２】車線に沿って複数のセンターポールが連続して設置された直線道路上を走行する際にスキャニングレーザレーダにより検出される自車両前方の様子を示す図である。
【図３】図２に示したスキャニングレーザレーダの検出結果を従来の方法でグルーピングした場合のグルーピング結果を示す図である。
【図４】図２に示したスキャニングレーザレーダの検出結果を本発明によりグルーピングした場合のグルーピング結果を示す図である。
【図５】車線に沿って複数のセンターポールが連続して設置されたカーブ路を走行する際のスキャニングレーザレーダの検出結果を本発明によりグルーピングした場合のグルーピング結果を示す図である。
【図６】本発明を適用した物体種別判別装置の一例を示すブロック構成図である。
【図７】前記物体種別判別装置を構成するスキャニングレーザレーダ及びカメラの自車両に対する取り付け状態を説明する図であり、（Ａ）は自車両の側方から見た様子を模式的に示す図、（Ｂ）は自車両の上方から見た様子を模式的に示す図である。
【図８】前記物体種別判別装置のグルーピング処理部による第１のグルーピング処理の結果を示す図である。
【図９】前記物体種別判別装置のグルーピング処理部により第１のグルーピング処理を行った後に第２のグルーピング処理を行った結果を示す図である。
【図１０】前記物体種別判別装置のスキャニングレーザレーダにより検出された複数の検出点の連続性及びこれらの点列が車線に沿うかどうかの判断手法を説明する図であり、スキャニングレーザレーダの検出結果と画像処理部により検出された車線の画像とを同一の座標上に合成した様子を示す図である。
【図１１】図１０に示した複数の検出点の中から車線の近傍に位置する検出点に着目した様子を示す図である。
【図１２】前記車線の近傍に位置する検出点と、この検出点から所定の範囲内にある周囲の検出点とを直線で結んだ様子を示す図である。
【図１３】図１０に示した複数の検出点の中から車線に沿う検出点の点列を認識した様子を示す図である。
【符号の説明】
１物体種別判別装置
２スキャニングレーザレーダ
３カメラ
４画像処理部
５グルーピング処理部
６判別部
１００自車両

Claims

車両に搭載されて車両前方に存在する物体の種別を判別する物体種別判別装置であって、
前記車両前方の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記車両前方の車線を検出する画像処理手段と、
前記車両前方に送信波を走査させ、その反射波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出する物体検出手段と、
前記物体検出手段により検出された複数の検出点のうちで、前記車両からの距離が互いに異なり、且つ、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点の点列であって、前記画像処理手段により検出された車線に沿う検出点の点列をグルーピングするグルーピング手段と、
前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点の点列の長さが所定の長さ以上の場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体を、道路に設置された複数の反射体の塊りと判別する判別手段とを備えることを特徴とする物体種別判別装置。
前記画像処理手段は、前記車線に沿う検出点の点列が存在する位置において路面から所定の高さまでに対応する画像上の領域から縦エッジを検出し、
前記判別手段は、前記画像処理手段により検出された縦エッジが所定の本数以上、或いは、隣接する縦エッジ間の間隔が所定の値以下である場合に、前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点の点列が示す物体を、前記車線に沿って連続的に設置された柱状体として認識することを特徴とする請求項１に記載の物体種別判別装置。
前記判別手段は、前記画像処理手段により検出された縦エッジが所定の本数に満たない場合、或いは、隣接する縦エッジ間の間隔が所定の値を越える場合であって、前記画像処理手段により前記車線に沿う直線又は曲線が検出された場合には、前記グルーピング手段によりグルーピングされた検出点の点列が示す物体を、車線に沿って設置された側壁として認識することを特徴とする請求項２に記載の物体種別判別装置。
前記車両の車速と操舵角とから前記車両の軌道を算出する軌道算出手段を更に備え、
前記グルーピング手段は、前記軌道算出手段により算出された前記車両の軌道に沿う検出点の点列をグルーピングすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の物体種別判別装置。
車両前方の画像を撮像し、この画像を処理して前記車両前方の車線を検出すると共に、
車両前方に送信波を走査させ、その反射波をもとに前記車両前方に存在する物体を複数の検出点の点列として検出し、
検出された複数の検出点のうちで、前記車両からの距離が互いに異なり、且つ、隣接する検出点間の距離が所定の値以下の検出点の点列であって、前記検出された車線に沿う検出点の点列をグルーピングし、
前記グルーピングされた検出点の点列の長さが所定の長さ以上の場合に、これらグルーピングされた検出点の点列で示される物体を、道路に設置された複数の反射体の塊りと判別することを特徴とする物体種別判別方法。