JP3718747B2 - 車両用走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車両前方の物体（前方車など）までの距離を認識し、その距離情報を基にして追従制御や車速制御などの走行制御を行う車両用走行制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用走行制御装置としては、例えば、特開平９−２６４９５４号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この公報には、画像処理を低減し、且つ、認識距離の精度を向上することを目的とし、車両前方を撮像するカメラと、カメラから入力される画像を処理する画像処理装置とを有する画像処理システムにおいて、車両前方の物体との距離を検出するレーダシステムを設け、画像入力に基づいて前方の道路白線と前方車を認識する画像処理装置に、レーダシステムにより検出された物体までの距離を基に、画像処理画面を白線認識領域と前方車認識領域とに分けて限定する領域限定部を備える技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用走行制御装置にあっては、前方画像の画像処理システムとレーダシステムを組み合わせているものの、レーダが得意な距離検出と、画像処理の得意な白線認識及び前方車存在の認識を単に合わせているだけであるため、レーダが距離検出できない領域に前方車が存在する場合には、前方車との距離検出ができないという問題がある。
【０００５】
すなわち、レーダの検知領域は、検出精度や検出周期との関係により設定され、画像処理システムにおける検知領域と比較すると狭くなってしまう。例えば、レーダにおける水平方向検知領域は、12deg（±6deg）程度に設定されるのに対し、画像処理システムにおける水平方向検知領域は、30deg（±15deg）程度に設定される。
【０００６】
従って、画像から白線を検出して、自車線と隣接車線の領域を検出し、そこにある前方車の存在を認識することが可能であるにも関わらず、例えば、旋回走行等で自車両の正面に存在する車両が隣接車線走行車であり、自車線を走行する先行車がレーダの検知領域内に存在していない場合、先行車までの距離検出を行うことが不可能である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、レーダと画像処理システムでの検出結果を活用して総合的に自車両前方の物体を認識することにより、レーダの検知領域から外れている物体についても、画像処理システムの検知領域に入っていれば可能な限りその物体までの距離検出が行われ、その検出結果に対する確信度を基に、車両の走行制御を行う距離情報とするかどうかを判断する車両用走行制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
自車両前方の物体までの距離を認識し、その距離情報を基にして走行制御を行う車両用走行制御装置において、
レーダにより自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第一の距離検出手段と、
自車両前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体の陰影の位置と道路消失点の位置とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第二の距離検出手段と、
前記撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体幅と、該物体幅の実際の値とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第三の距離検出手段と、
前記第一の距離検出手段と第二の距離検出手段と第三の距離検出手段との検出結果に基づき、検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する各々の検出確信度を算出する検出確信度算出手段と、
前記検出確信度算出手段で算出された各々の検出の確信度を基に、自車両と自車両前方の物体との距離検出における総合的な確信度を算出する総合確信度算出手段と、
前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、前記第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段の検出結果のいずれかを、自車両と自車両前方の物体との距離として出力する距離出力手段と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第二の距離検出手段は、前記第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、画像における道路消失点の高さを補正する道路消失点補正手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、少なくとも、画像における自車両前方の物体の水平方向の幅と、画像における自車両前方の物体の垂直方向の幅とのいずれかに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、自車両前方の物体幅の実際の値を推定する物体幅推定手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、前記第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、前記物体幅推定手段により推定した自車両前方の物体幅を補正する物体幅推定値補正手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第一の距離検出手段が自車両と自車両前方の物体との距離を検出した場合、該距離に対する確信度を、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度、及び前記第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度よりも高く設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項２に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記道路消失点補正手段により画像内における道路消失点の高さが補正された場合、該補正の無い場合より高く設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記物体幅推定値補正手段により自車両前方の物体幅の推定値が補正された場合、該補正の無い場合より高く設定することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角を検出する道路ヨー角検出手段を設け、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段による垂直方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記相対ヨー角が所定値以上の場合、該相対ヨー角が所定値未満の場合よりも低く設定することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角を検出する道路ヨー角検出手段を設け、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段による水平方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記相対ヨー角検出手段で検出された相対ヨー角とは無関係に設定することを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項１０に記載の車両用走行制御装置において、
前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、前記距離出力手段の出力結果に基づき、自車両前方を走行する先行車に追従して走行する追従制御を行い、前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値未満の場合、予め設定した速度で走行する車速制御を行う走行制御手段を有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明にあっては、走行制御時、第一の距離検出手段において、レーダにより自車両と自車両前方の物体との距離が検出され、第二の距離検出手段において、撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体の陰影の位置と道路消失点の位置とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離が検出され、第三の距離検出手段において、撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体幅と、該物体幅の実際の値とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離が検出される。そして、検出確信度算出手段において、第一の距離検出手段と第二の距離検出手段と第三の距離検出手段との検出結果に基づき、検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する各々の検出確信度が算出され、総合確信度算出手段において、検出確信度算出手段で算出された各々の検出の確信度を基に、自車両と自車両前方の物体との距離検出における総合的な確信度が算出され、距離出力手段において、総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段の検出結果のいずれかが、自車両と自車両前方の物体との距離として出力される。そして、距離出力手段から出力された距離を、自車両前方の物体までの距離として認識し、その距離情報を基にして走行制御が行われる。
【００２０】
すなわち、レーダと画像を用いた３つの距離検出手段により前方の物体までの距離を検出し、その検出結果に基づき、各々の検出確信度の算出と総合確信度の算出を行い、総合確信度の算出結果が所定値以上の場合、３つの距離検出手段による検出結果のいずれかが、走行制御で用いる自車両と自車両前方の物体との距離情報とされる。例えば、自車両前方の物体がレーダの検知領域に存在する場合には、第一の距離検出手段の検出結果が自車両前方の物体との距離とされ、自車両前方の物体がレーダの検知領域から外れているが、自車両前方の物体が画像処理システムの検知領域に存在する場合には、第二の距離検出手段の検出結果、もしくは、第三の距離検出手段の検出結果が自車両前方の物体との距離とされる。
【００２１】
よって、レーダと画像処理システムでの検出結果を活用して総合的に自車両前方の物体を認識することにより、レーダの検知領域から外れている物体についても、画像処理システムの検知領域に入っていれば可能な限りその物体までの距離検出が行われ、その検出結果に対する確信度を基に、車両の走行制御を行う距離情報とするかどうかを判断することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明にあっては、第二の距離検出手段の道路消失点補正手段において、第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、画像における道路消失点の高さが補正される。
【００２３】
よって、道路消失点の位置精度に依存する第二の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度を上げることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明にあっては、第三の距離検出手段において、少なくとも、画像における自車両前方の物体の水平方向の幅と、画像における自車両前方の物体の垂直方向の幅とのいずれかに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離が検出される。
【００２５】
よって、自車両前方の物体の水平方向の幅と垂直方向の幅のうち、いずれか片方の幅が画像により求められないような場合でも、片方の幅が画像により求められる限り、自車両前方の物体との距離を検出することができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明にあっては、第三の距離検出手段の物体幅推定手段において、第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、自車両前方の物体幅の実際の値が推定される。
【００２７】
よって、第二の距離検出手段で距離検出がなされている時に物体幅の推定を予め行っておくと、その後、検出結果を用いる手段が第三の距離検出手段に移行される場合、同一の前方車について以前に推定されていた物体幅実際値を用い、直ちに第三の距離検出手段により自車両と自車両前方の物体との距離を検出することができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明にあっては、第三の距離検出手段の物体幅推定値補正手段において、第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、物体幅推定手段により推定した自車両前方の物体幅が補正される。
【００２９】
よって、画像上での物体幅の変化により距離を検出する第三の距離検出手段において、精度の高い距離データである第一の距離検出手段での検出結果に基づき物体幅推定値を補正することにより、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度を上げることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明にあっては、検出確信度算出手段において、第一の距離検出手段が自車両と自車両前方の物体との距離を検出した場合、該距離に対する確信度が、第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度、及び第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度よりも高く設定される。
【００３１】
よって、自車両前方の物体がレーダの検知領域内に存在し、第一の距離検出手段により自車両前方の物体との距離が検出される場合、レーダ情報を用いた第一の距離検出手段からの距離検出精度は、第二，第三の距離検出手段からの距離検出精度よりも高いのに対応し、第一の距離検出手段からの検出結果に対し高い確信度評価を与えることができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明にあっては、検出確信度算出手段において、第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、道路消失点補正手段により画像内における道路消失点の高さが補正された場合、該補正の無い場合より高く設定される。
【００３３】
よって、第二の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、道路消失点の位置精度に依存するのに対応し、道路消失点の高さが補正されない場合より道路消失点の高さが補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００３４】
請求項８に記載の発明にあっては、検出確信度算出手段において、第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、物体幅推定値補正手段により自車両前方の物体幅の推定値が補正された場合、該補正の無い場合より高く設定される。
【００３５】
よって、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、物体幅推定値の推定精度に依存するのに対応し、物体幅推定値が補正されない場合より物体幅推定値が補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００３６】
請求項９に記載の発明にあっては、道路ヨー角検出手段において、自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角が検出され、検出確信度算出手段において、第三の距離検出手段による垂直方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、相対ヨー角が所定値以上の場合、該相対ヨー角が所定値未満の場合よりも低く設定される。
【００３７】
よって、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、自車両前方の物体の垂直方向エッジが斜めになればなるほど検出精度が低下するのに対応し、自車両前方がカーブである場合に、自車両前方がカーブでない場合に比べて低い確信度評価を与えることができる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明にあっては、道路ヨー角検出手段において、自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角が検出され、検出確信度算出手段において、第三の距離検出手段による水平方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、相対ヨー角検出手段で検出された相対ヨー角とは無関係に設定される。
【００３９】
よって、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、自車両前方の物体の水平方向エッジが斜めになっても検出精度はほとんど変化しないのにのに対応し、自車両前方がカーブである場合も、自車両前方がカーブでない場合も同じ確信度評価を与えることができる。
【００４０】
請求項１１に記載の発明にあっては、走行制御手段において、総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、距離出力手段の出力結果に基づき、自車両前方を走行する先行車に追従して走行する追従制御が行われ、総合確信度算出手段の算出結果が所定値未満の場合、予め設定した速度で走行する車速制御が行われる。
【００４１】
よって、レーダと画像処理システムでの検出結果が確からしい先行車に対してのみ、正しく検出された先行車との車間距離情報を用いた追従制御を行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用走行制御装置を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項１１に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００４３】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００４４】
第１実施例の車両用走行制御装置は、レーダと画像処理システムを組み合わせて、自車線上の先行車の有無を認識し、先行車無しの場合は、設定車速を維持する車速制御を行い、先行車有りの場合は、検出された車間距離情報に基づいて、先行車までの車間距離を適切な値に制御する、いわゆる車間制御型定速走行装置（アダプティブ・クルーズ・コントロール：ＡＣＣ）である。
【００４５】
図１は第１実施例の車両用走行制御装置の構成を示すシステム図、図２は第１実施例の車両用走行制御装置を搭載する車両を示す斜視図であり、図１及び図２において、１は車両用走行制御装置、１０はレーザレーダ（レーダ）、２０は前方カメラ（撮像手段）、３０は画像処理装置、４０は車速センサ、５０は追従制御コントローラ、８０はスロットルアクチュエータ、９０はブレーキアクチュエータである。
【００４６】
前記レーザレーダ１０は、車両前方のグリル部もしくはバンパ等に取り付けられ、水平方向にスキャンしながら赤外光パルスを伝播し、前方にある複数の反射物（通常、先行車の後端）で反射された反射波を計測し、反射波の到達時間により、複数の先行車までの車間距離とその存在方向を検出し、検出した車間距離及び方向を追従制御コントローラ５０へ出力する。なお、このレーザレーダ１０によりスキャンされる前方の領域は、自車両の正面に対して±6deg程度であり、この領域内に存在する前方の物体が検出される。
【００４７】
前記前方カメラ２０は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のＣＣＤカメラ、もしくは、ＣＭＯＳカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、画像処理装置３０へと出力する。なお、この前方カメラ２０により検知領域は、水平方向に±30deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が取り込まれる。
【００４８】
前記画像処理装置３０は、前方カメラ２０からの画像入力に対し、フィルタ処理や認識処理など各種画像処理を施し、追従制御コントローラ５０と連動して、前方カメラ２０の画像から複数の特徴量（物体の下影位置と複数エッジ間の距離）を算出する。
【００４９】
前記追従制御コントローラ５０は、レーザレーダ１０からの車間距離入力と、画像処理装置３０からの認識結果から、自車線上の先行車までの車間距離とその確からしさを算出し、走行制御を行う。制御の内容は、先行車までの車間距離と車速に基づき、別途設定された設定車速以下で先行車に追従するよう、スロットルアクチュエータ８０及びブレーキアクチュエータ９０に適切な指令値を出力し、自車両の加減速を制御する。
【００５０】
次に、作用を説明する。
【００５１】
［画像処理］
図３は画像処理装置３０で実行される画像処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、例えば、100msecに１回の周期で連続的に行われる。
【００５２】
ステップＳ１００では、前方カメラ２０からの前方画像が読み込まれる。
【００５３】
ステップＳ１１０では、前方道路における自車走行車線及び隣接走行車線の画面無いでの領域を特定するため、白線認識処理を行う。ここでは、自車走行車線の両側の白線（レーンマーカ）の位置を検出する。
【００５４】
ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で認識された白線から、自車走行車線（両側の白線の内側）及び隣接車線（両側の白線の外側）の画面内での領域が算出される。これは、追従制御コントローラ５０での処理において、認識した前方車が自車線上の先行車であるか、隣接車線上の隣接車線走行車であるかを判別するために用いられる。
【００５５】
ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０で認識された白線から、画面上の道路消失点の位置とその画面内高さが算出される。道路消失点の位置は、図５に示すように、認識した両側の白線の近傍領域を直線で近似し、この２つの直線の交点を求めることにより算出される。
【００５６】
ステップＳ１４０では、画面内の自車走行車線領域、及び、隣接車線領域において、前方車両の下影位置が検出される。ここでの処理は、例えば、画面下端より上方に向かって、濃度値が暗く変化しており、かつ、水平方向のエッジ成分を抽出できるものを前方車両の下影候補として、その水平エッジの位置を下影位置として検出すればよい。
【００５７】
図６は自車両と前方車との相対関係や、前方カメラ２０，レーザーレーダ１０のレイアウトを側面より模式的に示した図である。また、図７は同じ状況におけるカメラ画像を示した図である。画像は図７に示すようにＸ軸，Ｙ軸をとる。
ここで、図中の各記号の意味は以下の通りである。
Ｈｃ：カメラ２０の取付高さ（固定値；ｍ）
ＤＬ：車間距離（ｍ）
ＤＯ：車両前端とカメラ２０の取付位置の前後方向距離（固定値；ｍ）
ＤＣ’：カメラ２０から前方車後端までの距離（ｍ）
ＤＣ’＝ＤＬ＋ＤＯ …(1)
ＹＯ：画面内で道路消失点位置を示すＹ座標値
ＹＥ：画面内での下影による水平エッジＡのＹ座標値
ｄＹ：画面内での下影による水平エッジＡの道路消失点位置に対する相対Ｙ座標値
ｄＹ＝ＹＯ−ＹＥ …(2)
ここで、カメラ２０のＹ座標値１あたりの角度分解能を△θ(rad)とすると。図６，７の幾何学的関係により、以下の(3)式が成立する。
【００５８】
ｄＹ＝Ｈｃ／ＤＣ’／△θ …(3)
(1)〜(3)式より、
ＤＬ＝Ｈｃ／（ＹＯ−ＹＥ）／△θ−ＤＯ …(4)
となる。このように、下影のＹ座標値と、道路消失点のＹ座標値が求められれば、車間距離を推定することができる。
【００５９】
ステップＳ１５０では、検出された下影位置の上部に、下影の幅よりもやや大きい領域を設定し、前方車の両端で発生する垂直方向ののエッジ成分を検出し、それらの幅（垂直エッジ幅△Ｘ）が算出される。この垂直エッジ幅△Ｘは、図９に示すように、車間距離に反比例することとなる。但し、検出した垂直エッジ（車両両端）の実際の幅が分からないと、正しい車間距離を算出することはできない。
【００６０】
ステップＳ１６０では、検出された垂直エッジの左右方向（Ｘ方向）位置と、ステップＳ１２０で算出した道路領域により、検出した前方車がどの走行車線を走行しているか（自車線，右隣接車線，左隣接車線）が判定され、記憶される。
【００６１】
ステップＳ１７０では、ステップＳ１４０で検出した下影位置の情報にもう一つの水平エッジを検出し、下影による水平エッジと合わせ、水平エッジ幅△Ｙが算出される。この水平エッジ幅△Ｙも、図１０に示すように、車間距離に反比例することとなる。但し、検出した水平エッジ（車両上部と下影）の実際の幅が分からないと、正しい車間距離を算出することはできない。
【００６２】
ステップＳ１８０では、検出された前方車に対して、それらの位置（下影位置）での道路の相対ヨー角が算出される（相対ヨー角検出手段）。これは、道路の前方がカーブとなっている場合、そこを走行する前方車は、自車両に対して相対的に斜めとなり、その角度が大き過ぎる場合には、ステップＳ１５０で検出した垂直エッジ幅△Ｘが、正しく前方車の両端を捉えていない可能性が高く、垂直エッジ幅△Ｘからの車間距離算出の精度が悪化するおそれがある。
【００６３】
ステップＳ１９０では、検出した下影高さＹＥや垂直エッジ幅△Ｘや水平エッジ幅△Ｙ等の認識結果が追従制御コントローラ５０へ出力され、今回の処理を終了する。
【００６４】
［走行制御処理］
図４は追従制御コントローラ５０で実行される走行制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、例えば、100msecに１回の周期で連続的に行われる。
【００６５】
ステップＳ２００では、画像処理装置３０における画像処理結果が読み込まれる。続いて、ステップＳ２１０では、レーザレーダ１０からのレーダ検出結果が読み込まれる。
【００６６】
ステップＳ２２０では、レーザレーダ１０による検出物体があるかどうかが判定される。レーザレーダ１０による水平方向の検知領域は、図８に示すように、画像による検知領域よりも狭く設定設定されている。このステップＳ２２０において、レーザレーダ１０により物体検出（距離検出）があった場合にはステップＳ２３０（対応する下影の有無判定）へ進み、レーザレーダ１０による物体検出（距離検出）がない場合にはステップＳ２７０（車間距離算出）へ進む。
【００６７】
ステップＳ２３０では、画像処理結果により、レーザ検出物体に対応する下影検出があったかどうかが判定される。すなわち、画像による下影検出位置から(4)式を用いて車間距離ＤＬを推定し、その値をレーザレーダ１０による検出距離と比較すると共に、レーザレーダ１０で検知された物体の方向を、下影検出位置のＸ方向と比較する。これらがほぼ同じ位置となる下影検出について、レーダ検出物体に対応する下影であるとみなし、ステップＳ２４０（道路消失点補正）へ進み、レーザ検出物体に対応する下影検出が無いと判定された場合にはステップＳ２５０（対応するエッジ幅の有無判定）へ進む。。
【００６８】
ステップＳ２４０では、レーダ検出距離ＤＬ’と下影高さＹＥにより、道路消失点のＹ座標値が以下のＹＯ’に補正される（道路消失点補正手段）。
【００６９】
ＹＯ’＝Ｈｃ／（ＤＬ’＋ＤＯ）／△θ＋ＹＥ …(5)
(4)式のＹＯに代え、この補正された道路消失点のＹ座標値ＹＯ’を用いることにより、(4)式にて算出される車間距離ＤＬの推定値の精度を向上させることができる。
【００７０】
ステップＳ２５０では、対応するエッジ幅があるかどうかが判定される。画像処理結果により、対応する物体において、垂直エッジ幅△Ｘもしくは水平エッジ幅△Ｙの検出があるかどうかを判定し、エッジ幅が検出されている場合には、ステップＳ２６０（実幅推定値補正）へ進み、エッジ幅が検出されていない場合には、ステップＳ２７０（車間距離算出）へ進む。
【００７１】
ステップＳ２６０では、車間距離を算出するための基準となる実際の幅の推定値が算出される（物体幅推定手段、物体幅推定値補正手段）。ここでの処理は、垂直エッジ及び水平エッジのそれぞれについて、別々に行われる。
(1)式により算出されたカメラ２０から前方車までの距離をＤＣ’（＝ＤＬ＋ＤＯ）とする。次に、図３のステップＳ１５０で算出された垂直エッジ幅を△Ｘ、ステップＳ１７０で算出された水平エッジ幅を△Ｙとすると、画面ないでのこれらの垂直エッジ幅△Ｘと水平エッジ幅△Ｙは、距離ＤＣ’に反比例するという関係により、下記の２式が成り立つ。
【００７２】
Ｘ_width／（ＤＬ＋ＤＯ）＝△Ｘ／fH …(A1)
Ｙ_width／（ＤＬ＋ＤＯ）＝△Ｙ／fV …(A2)
但し、Ｘ_width，Ｙ_widthはそれぞれ、前方車の垂直及び水平エッジに対応する部位の水平，垂直距離（ｍ）であり、fH及びfVは、それぞれ、前方カメラ２０の画像処理装置３０の仕様によって定まる水平，垂直方向の焦点距離（画素；一定値）である。
垂直及び水平エッジに対応する実幅推定値は、上記Ｘ_width，Ｙ_widthに相当する。従って、レーザレーダ１０で検出した前方車までの車間距離ＤＬ’と、画像より算出された垂直及び水平エッジ幅△Ｘ，△Ｙを、(A1),(A2)式を変形した下記の２式に代入して、実幅推定値の補正値を得ることができる。
【００７３】
Ｘ_width＝△Ｘ／fH＊ＤＬ’ …(A3)
Ｙ_width＝△Ｙ／fV＊ＤＬ’ …(A4)
なお、レーザレーダ１０で距離検出が行われていない場合、(1)式及び(4)式により距離ＤＣ’を求め、(A1),(A2)式により補正前の実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを得る。
このステップＳ２６０では、上記式により推定された実幅推定値を記憶し、次回以降の処理のステップＳ２７０にて、同一の前方車について、車間距離を算出するために使用される。
【００７４】
ステップＳ２７０では、画像処理結果路レーダ検出結果より、検出された全ての前方車について、車間距離が算出される（第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段）。ここでは、以下の手順をとる。
▲１▼レーダで距離検出が行われた前方車については、レーダ検出距離ＤＬ’を車間距離とする。
▲２▼レーダで距離検出が行われない前方車については、
(i)水平エッジ幅△Ｙの検出があり、同一の前方車について以前に水平エッジの実幅推定値Ｙ_widthが算出されている場合には、水平エッジ幅△Ｙと実幅推定値Ｙ_widthから下記の式により車間距離ＤＣ’を算出する。
ＤＣ’＝Ｙ_width＊fV／△Ｙ …(6)
(ii)垂直エッジ幅△Ｘの検出があり、同一の前方車について以前に垂直エッジの実幅推定値Ｘ_widthが算出されている場合には、垂直エッジ幅△Ｘと実幅推定値Ｘ_widthから下記の式により車間距離ＤＣ’を算出する。
ＤＣ’＝Ｘ_width＊fH／△Ｘ …(7)
(iii)(i),(ii)のいずれでもなく、下影位置の検出が行われている場合には、下影のＹ座標値ＹＥと道路消失点Ｙ座標値ＹＯから、(4)式により車間距離ＤＬを算出する。
【００７５】
ステップＳ２８０では、検出された全ての前方車について検出確信度が算出される（検出確信度算出手段、総合確信度算出手段）。ここでは、図１１に示すような計算を行う。すなわち、
▲１▼ 下影高さに関する確信度を算出する。
下影が検出されており、かつ、道路消失点補正が行われている場合には、1.0とする。下影は検出されているが、道路消失点補正処理が行われていない場合には、0.5とする。それ以外の場合は0.0とする。
▲２▼ 画面内のエッジ幅に関する確信度を算出する。
画面内の水平エッジ幅が算出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値が算出されている場合には、1.0とし、以前に水平エッジの実幅推定値（補正前）が算出されている場合には、0.5とする。画面内の水平エッジ幅が検出されない場合でも、垂直エッジ幅が検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値が算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値以下の場合（前方がカーブでない場合）には、1.0とする。垂直エッジ幅が検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値が算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値を超える場合（前方がカーブの場合）には、0.5とする。それ以外の場合には0.0とする。
▲３▼ ▲１▼と▲２▼のそれぞれの確信度から、総合的な検出確信度を算出する。
ここでは、レーダで検知されたかどうかについて0.4の重みを、▲１▼の下影高さに関する確信度に対して0.3の重みを、▲２▼の画面内エッジ幅に関する確信度に対して0.3の重みをそれぞれ持たせ、全ての確信度を加算することによって求める。
【００７６】
ステップＳ２９０では、検出された全ての前方車のうち、自車線上に存在し、車間距離が最も短いものを先行車とみなして、その総合的な検出確信度が所定値（例えば、0.5）以上かどうかが判定される。このステップＳ２９０でＹＥＳの場合はステップＳ３００へ進み、ステップＳ３００では、追従制御の制御対象としてこの先行車が設定され、ステップＳ３１０では、先行車への追従制御が行われる。ステップＳ２９０でＮＯの場合、つまり、総合的な検出確信度が0.5未満の場合、先行車の検出は確からしくないので追従制御は行わず、ステップＳ３２０へ進み、設定車速で走行する車速制御を行う。
【００７７】
［走行制御作用］
ドライバーのセット操作で開始される走行制御時であって、自車線に前方車が存在しない場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２００→ステップＳ２１０→ステップＳ２２０→ステップＳ２７０→ステップＳ２８０→ステップＳ２９０→ステップＳ３２０へと進む流れとなり、ステップＳ３２０では、設定車速で走行する車速制御が行われる。
【００７８】
一方、自車線に前方車が存在する場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２００→ステップＳ２１０→ステップＳ２２０→ステップＳ２３０→（ステップＳ２４０→）ステップＳ２５０→（ステップＳ２６０→）ステップＳ２７０→ステップＳ２８０→ステップＳ２９０へと進む流れとなり、ステップＳ２９０において、例えば、自車両と前方車が遠く離れていて、先行車（制御対象の前方車）の確信度が0.5未満であると判定されると、ステップＳ２９０からステップＳ３２０へと進み、設定車速で走行する車速制御が行われる。
【００７９】
しかし、自車両と前方車との車間距離が十分に近づき、ステップＳ２９０において、先行車の確信度が0.5以上であると判定されると、ステップＳ２９０からステップＳ３００→ステップＳ３１０へと進み、ステップＳ２７０で算出された車間距離（複数ある場合は検出確信度の高いものを選択）に基づいて、例えば、車間距離と相対速度により求められる自車両と先行車との車間時間を一定に保つように、自車両を先行車に追従させる追従制御が行われる。
【００８０】
ここで、レーダ及び画像からの特徴量に基づく車間距離の算出方法について、図１２により説明する。図１２は、レーダ、下影の高さ、画面内の幅のそれぞれからの距離を算出する原理と、各方法の欠点を示す。すなわち、
▲１▼レーダによる車間距離算出方法は、前方車からの反射波が戻るまでの時間により前方車との車間距離を算出するもので、車間距離の検出精度は高いが、欠点として、検知エリアが狭いし、走行車線を判別できない。
▲２▼下影高さによる車間距離算出方法は、画面内の消失点のＹ座標値と下影のＹ座標値との差により車間距離を算出するもので、欠点としては、下影が検出できないと車間距離算出が不可能であるし、車間距離の検出精度が消失点座標の精度に依存する。
▲３▼画面内の幅による車間距離算出方法は、精度の高い距離データにより車幅を推定し、画面内での車幅の変化から車間距離の変化を算出するもので、欠点としては、他の方法により絶対距離を校正する必要があるし、車両後面が斜めになった場合等に縦エッジでは車間距離の検出精度が悪い。
ステップＳ２７０での車間距離算出処理、及び、ステップＳ２８０検出確信度算出処理は、これらの各方法の原理に基づき、欠点を補完する形で適切に設定されている。
【００８１】
以上のような処理により、先行車までの距離をレーザレーダ１０と前方カメラ２０により検出し、レーザーレーダ１０と画像処理装置３０での検出結果を活用して総合的に認識することにより、レーザレーダ１０の検知領域から外れている車両についても、可能な限り精度良く車間距離を算出すると共に、その検出結果に対して検出確信度を算出し、この検出確信度を基に検出された先行車を制御対象とするかどうかを判断し、正しく検出された場合のみ追従制御を行うことができる。
【００８２】
次に、効果を説明する。
【００８３】
(1) ステップＳ２７０において、レーザレーダ１０と画像処理装置からの入力情報を用いた３つの車間距離検出手段により前方車までの車間距離を算出し、ステップＳ２８０において、その算出結果に基づき、各々の検出確信度の算出と総合確信度の算出を行い、ステップＳ２９０において、総合確信度の算出結果が所定値以上の場合、３つの車間距離検出手段による検出結果のいずれかを追従制御で用いる先行車との車間距離情報とする、つまり、レーザレーダ１０と画像処理装置３０を用いた検出結果を活用して総合的に前方車を認識する構成としたため、レーザレーダ１０の検知領域から外れている前方車についても、画像処理装置３０の検知領域に入っていれば可能な限りその前方車までの車間距離検出が行われ、その検出結果に対する確信度を基に、追従制御を行う車間距離情報とするかどうかを判断することができる。
【００８４】
(2)ステップＳ２４０において、レーダ検出距離ＤＬ’と下影高さＹＥにより、道路消失点のＹ座標値を、上記(5)式により、ＹＯ’に補正するようにしたため、
(4)式のＹＯに代え、この補正された道路消失点のＹ座標値ＹＯ’を用いることにより、道路消失点の位置精度に依存する(4)式を用いた下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）の推定精度を向上させることができる。
【００８５】
(3) ステップＳ２７０において、水平エッジ幅△Ｙの検出があり、同一の前方車について以前に水平エッジの実幅推定値Ｙ_widthが算出されている場合には、水平エッジ幅△Ｙと実幅推定値Ｙ_widthから車間距離ＤＣ’を算出し、垂直エッジ幅△Ｘの検出があり、同一の前方車について以前に垂直エッジの実幅推定値Ｘ_widthが算出されている場合には、垂直エッジ幅△Ｘと実幅推定値Ｘ_widthから車間距離ＤＣ’を算出するようにしたため、水平エッジ幅△Ｙと垂直エッジ幅△Ｘのうち、いずれか片方の幅が画像により求められないような場合でも、片方の幅が画像により求められる限り、エッジによる車間距離ＤＣ’（第三の距離）を検出することができる。
【００８６】
(4) ステップＳ２６０において、実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを、下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）に基づいて、上記(A1),(A2)式により求めるようにしたため、下影による車間距離ＤＬの検出がなされている時に実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを求めておくと、その後、エッジによる車間距離ＤＣ’の検出に移行される場合、同一の前方車について以前に推定されていた実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを用い、直ちにエッジによる車間距離ＤＣ’の検出を行うことができる。
【００８７】
(5) ステップＳ２６０において、実幅推定値の補正値Ｘ_width，Ｙ_widthを、レーザレーダ１０で検出した前方車までの車間距離ＤＬ’（第一の距離）に基づいて、上記(A3),(A4)式により求めるようにしたため、精度の高い距離データに基づく補正により、エッジによる車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度を上げることができる。
【００８８】
(6) ステップ２８０において、レーダで検知された車間距離ＤＬ’（第一の距離）に関する確信度に対して重みを0.4とし、下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）に関する確信度に対して重みを0.3とし、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）に関する確信度に対して重みを0.3と設定したため、前方車がレーザレーダ１０の検知領域内に存在し、車間距離ＤＬ’が検出される場合、車間距離ＤＬ’の距離検出精度が車間距離ＤＬや車間距離ＤＣ’の距離検出精度よりも高いのに対応し、高い確信度評価を与えることができる。
【００８９】
(7) ステップＳ２８０において、下影が検出されており、かつ、道路消失点補正が行われている場合には、確信度を1.0とし、下影は検出されているが、道路消失点補正処理が行われていない場合には、確信度を0.5と設定したため、下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）の検出精度が、道路消失点の位置精度に依存するのに対応し、道路消失点の高さが補正されない場合より道路消失点の高さが補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００９０】
(8) ステップＳ２８０において、画面内の水平エッジ幅△Ｙが算出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値Ｙ_widthが算出されている場合には、確信度を1.0とし、画面内の水平エッジ幅△Ｙが算出され、以前に水平エッジの実幅推定値Ｙ_widthが算出されている場合には、確信度を0.5と設定したため、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度は、実幅推定値Ｙ_widthの推定精度に依存するのに対応し、実幅推定値Ｙ_widthが補正されない場合より実幅推定値Ｙ_widthが補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００９１】
(9) ステップＳ２８０において、垂直エッジ幅△Ｘが検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値Ｘ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値以下の場合には、確信度を1.0とし、垂直エッジ幅△Ｘが検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値Ｘ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値を超える場合には、確信度を0.5と設定したため、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度は、前方車の垂直方向エッジが斜めになればなるほど検出精度が低下するのに対応し、自車両前方がカーブである場合に、自車両前方がカーブでない場合に比べて低い確信度評価を与えることができる。
【００９２】
(10) ステップＳ２８０において、水平エッジ幅△Ｙが検出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値Ｙ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値以下の場合には、確信度を1.0とし、水平エッジ幅△Ｙが検出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値Ｙ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値を超える場合には、確信度を1.0と設定したため、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度は、自車両前方の物体の水平方向エッジが斜めになっても検出精度はほとんど変化しないのにのに対応し、自車両前方がカーブである場合も、自車両前方がカーブでない場合も同じ確信度評価を与えることができる。
【００９３】
(11) ステップＳ２９０において、総合確信度の算出結果が所定値以上の場合、ステップＳ３００からステップＳ３１０へ進み、自車両を先行車に追従させる追従制御が行われ、ステップＳ２９０において、総合確信度の算出結果が所定値未満の場合、ステップＳ３２０へ進み、予め設定した速度で走行する車速制御を行うようにしたため、レーザレーダ１０と画像処理装置３０での検出結果が確からしい先行車に対してのみ、正しく検出された先行車との車間距離情報を用いた追従制御を行うことができる。
【００９４】
（他の実施例）
以上、本発明の車両用走行制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００９５】
例えば、第１実施例では、レーダとしてレーザレーダの例を示したが、ミリ波レーダ等の別方式のレーダであっても全く同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用走行制御装置の構成を示すシステム図である。
【図２】第１実施例の車両用走行制御装置を搭載する車両を示す斜視図である。
【図３】第１実施例の車両用走行制御装置における画像処理装置で実行される画像処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例の車両用走行制御装置における追従制御コントローラで実行される追従制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】道路消失点を示す作用説明図である。
【図６】カメラ検出エリアと各週距離関係を示す図である。
【図７】１台の前方車が存在する直線路での前方車画像を示す図である。
【図８】２台の前方車が存在するカーブ路での前方車画像を示す図である。
【図９】垂直エッジ幅をあらわす前方車画像を示す図である。
【図１０】水平エッジ幅をあらわす前方車画像を示す図である。
【図１１】検出有無によるそれぞれの確信度をあらわす図である。
【図１２】レーザと下影高さと画面内の幅による各車間距離検出の原理と欠点をあらわす表を示す図である。
【符号の説明】
１ 車両用走行制御装置
１０ レーザレーダ（レーダ）
２０ 前方カメラ（撮像手段）
３０ 画像処理装置
４０ 車速センサ
５０ 追従制御コントローラ
８０ スロットルアクチュエータ
９０ ブレーキアクチュエータ
Ｓ２４０ 消失点補正ステップ（道路消失点補正手段）
Ｓ２６０ 実幅推定値補正ステップ（物体幅推定手段、物体幅推定値補正手段）
Ｓ２７０ 車間距離算出ステップ（第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段）
Ｓ２８０ 検出確信度算出ステップ（検出確信度算出手段、総合確信度算出手段）
Ｓ２９０ 先行車の確信度判定ステップ
Ｓ３００ 制御対象設定ステップ（距離出力手段）
Ｓ３１０ 先行車追従制御ステップ（走行制御手段）
Ｓ３２０ 車速制御ステップ（走行制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車両前方の物体（前方車など）までの距離を認識し、その距離情報を基にして追従制御や車速制御などの走行制御を行う車両用走行制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用走行制御装置としては、例えば、特開平９−２６４９５４号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この公報には、画像処理を低減し、且つ、認識距離の精度を向上することを目的とし、車両前方を撮像するカメラと、カメラから入力される画像を処理する画像処理装置とを有する画像処理システムにおいて、車両前方の物体との距離を検出するレーダシステムを設け、画像入力に基づいて前方の道路白線と前方車を認識する画像処理装置に、レーダシステムにより検出された物体までの距離を基に、画像処理画面を白線認識領域と前方車認識領域とに分けて限定する領域限定部を備える技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用走行制御装置にあっては、前方画像の画像処理システムとレーダシステムを組み合わせているものの、レーダが得意な距離検出と、画像処理の得意な白線認識及び前方車存在の認識を単に合わせているだけであるため、レーダが距離検出できない領域に前方車が存在する場合には、前方車との距離検出ができないという問題がある。
【０００５】
すなわち、レーダの検知領域は、検出精度や検出周期との関係により設定され、画像処理システムにおける検知領域と比較すると狭くなってしまう。例えば、レーダにおける水平方向検知領域は、12deg（±6deg）程度に設定されるのに対し、画像処理システムにおける水平方向検知領域は、30deg（±15deg）程度に設定される。
【０００６】
従って、画像から白線を検出して、自車線と隣接車線の領域を検出し、そこにある前方車の存在を認識することが可能であるにも関わらず、例えば、旋回走行等で自車両の正面に存在する車両が隣接車線走行車であり、自車線を走行する先行車がレーダの検知領域内に存在していない場合、先行車までの距離検出を行うことが不可能である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、レーダと画像処理システムでの検出結果を活用して総合的に自車両前方の物体を認識することにより、レーダの検知領域から外れている物体についても、画像処理システムの検知領域に入っていれば可能な限りその物体までの距離検出が行われ、その検出結果に対する確信度を基に、車両の走行制御を行う距離情報とするかどうかを判断する車両用走行制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
自車両前方の物体までの距離を認識し、その距離情報を基にして走行制御を行う車両用走行制御装置において、
レーダにより自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第一の距離検出手段と、
自車両前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体の陰影の位置と道路消失点の位置とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第二の距離検出手段と、
前記撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体幅と、該物体幅の実際の値とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第三の距離検出手段と、
前記第一の距離検出手段と第二の距離検出手段と第三の距離検出手段との検出結果に基づき、検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する各々の検出確信度を算出する検出確信度算出手段と、
前記検出確信度算出手段で算出された各々の検出の確信度を基に、自車両と自車両前方の物体との距離検出における総合的な確信度を算出する総合確信度算出手段と、
前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、前記第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段の検出結果のいずれかを、自車両と自車両前方の物体との距離として出力する距離出力手段と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第二の距離検出手段は、前記第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、画像における道路消失点の高さを補正する道路消失点補正手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、少なくとも、画像における自車両前方の物体の水平方向の幅と、画像における自車両前方の物体の垂直方向の幅とのいずれかに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、自車両前方の物体幅の実際の値を推定する物体幅推定手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、前記第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、前記物体幅推定手段により推定した自車両前方の物体幅を補正する物体幅推定値補正手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第一の距離検出手段が自車両と自車両前方の物体との距離を検出した場合、該距離に対する確信度を、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度、及び前記第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度よりも高く設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項２に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記道路消失点補正手段により画像内における道路消失点の高さが補正された場合、該補正の無い場合より高く設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記物体幅推定値補正手段により自車両前方の物体幅の推定値が補正された場合、該補正の無い場合より高く設定することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角を検出する道路ヨー角検出手段を設け、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段による垂直方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記相対ヨー角が所定値以上の場合、該相対ヨー角が所定値未満の場合よりも低く設定することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角を検出する道路ヨー角検出手段を設け、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段による水平方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記相対ヨー角検出手段で検出された相対ヨー角とは無関係に設定することを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項１０に記載の車両用走行制御装置において、
前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、前記距離出力手段の出力結果に基づき、自車両前方を走行する先行車に追従して走行する追従制御を行い、前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値未満の場合、予め設定した速度で走行する車速制御を行う走行制御手段を有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明にあっては、走行制御時、第一の距離検出手段において、レーダにより自車両と自車両前方の物体との距離が検出され、第二の距離検出手段において、撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体の陰影の位置と道路消失点の位置とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離が検出され、第三の距離検出手段において、撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体幅と、該物体幅の実際の値とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離が検出される。そして、検出確信度算出手段において、第一の距離検出手段と第二の距離検出手段と第三の距離検出手段との検出結果に基づき、検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する各々の検出確信度が算出され、総合確信度算出手段において、検出確信度算出手段で算出された各々の検出の確信度を基に、自車両と自車両前方の物体との距離検出における総合的な確信度が算出され、距離出力手段において、総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段の検出結果のいずれかが、自車両と自車両前方の物体との距離として出力される。そして、距離出力手段から出力された距離を、自車両前方の物体までの距離として認識し、その距離情報を基にして走行制御が行われる。
【００２０】
すなわち、レーダと画像を用いた３つの距離検出手段により前方の物体までの距離を検出し、その検出結果に基づき、各々の検出確信度の算出と総合確信度の算出を行い、総合確信度の算出結果が所定値以上の場合、３つの距離検出手段による検出結果のいずれかが、走行制御で用いる自車両と自車両前方の物体との距離情報とされる。例えば、自車両前方の物体がレーダの検知領域に存在する場合には、第一の距離検出手段の検出結果が自車両前方の物体との距離とされ、自車両前方の物体がレーダの検知領域から外れているが、自車両前方の物体が画像処理システムの検知領域に存在する場合には、第二の距離検出手段の検出結果、もしくは、第三の距離検出手段の検出結果が自車両前方の物体との距離とされる。
【００２１】
よって、レーダと画像処理システムでの検出結果を活用して総合的に自車両前方の物体を認識することにより、レーダの検知領域から外れている物体についても、画像処理システムの検知領域に入っていれば可能な限りその物体までの距離検出が行われ、その検出結果に対する確信度を基に、車両の走行制御を行う距離情報とするかどうかを判断することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明にあっては、第二の距離検出手段の道路消失点補正手段において、第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、画像における道路消失点の高さが補正される。
【００２３】
よって、道路消失点の位置精度に依存する第二の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度を上げることができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明にあっては、第三の距離検出手段において、少なくとも、画像における自車両前方の物体の水平方向の幅と、画像における自車両前方の物体の垂直方向の幅とのいずれかに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離が検出される。
【００２５】
よって、自車両前方の物体の水平方向の幅と垂直方向の幅のうち、いずれか片方の幅が画像により求められないような場合でも、片方の幅が画像により求められる限り、自車両前方の物体との距離を検出することができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明にあっては、第三の距離検出手段の物体幅推定手段において、第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、自車両前方の物体幅の実際の値が推定される。
【００２７】
よって、第二の距離検出手段で距離検出がなされている時に物体幅の推定を予め行っておくと、その後、検出結果を用いる手段が第三の距離検出手段に移行される場合、同一の前方車について以前に推定されていた物体幅実際値を用い、直ちに第三の距離検出手段により自車両と自車両前方の物体との距離を検出することができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明にあっては、第三の距離検出手段の物体幅推定値補正手段において、第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、物体幅推定手段により推定した自車両前方の物体幅が補正される。
【００２９】
よって、画像上での物体幅の変化により距離を検出する第三の距離検出手段において、精度の高い距離データである第一の距離検出手段での検出結果に基づき物体幅推定値を補正することにより、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度を上げることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明にあっては、検出確信度算出手段において、第一の距離検出手段が自車両と自車両前方の物体との距離を検出した場合、該距離に対する確信度が、第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度、及び第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度よりも高く設定される。
【００３１】
よって、自車両前方の物体がレーダの検知領域内に存在し、第一の距離検出手段により自車両前方の物体との距離が検出される場合、レーダ情報を用いた第一の距離検出手段からの距離検出精度は、第二，第三の距離検出手段からの距離検出精度よりも高いのに対応し、第一の距離検出手段からの検出結果に対し高い確信度評価を与えることができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明にあっては、検出確信度算出手段において、第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、道路消失点補正手段により画像内における道路消失点の高さが補正された場合、該補正の無い場合より高く設定される。
【００３３】
よって、第二の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、道路消失点の位置精度に依存するのに対応し、道路消失点の高さが補正されない場合より道路消失点の高さが補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００３４】
請求項８に記載の発明にあっては、検出確信度算出手段において、第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、物体幅推定値補正手段により自車両前方の物体幅の推定値が補正された場合、該補正の無い場合より高く設定される。
【００３５】
よって、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、物体幅推定値の推定精度に依存するのに対応し、物体幅推定値が補正されない場合より物体幅推定値が補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００３６】
請求項９に記載の発明にあっては、道路ヨー角検出手段において、自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角が検出され、検出確信度算出手段において、第三の距離検出手段による垂直方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、相対ヨー角が所定値以上の場合、該相対ヨー角が所定値未満の場合よりも低く設定される。
【００３７】
よって、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、自車両前方の物体の垂直方向エッジが斜めになればなるほど検出精度が低下するのに対応し、自車両前方がカーブである場合に、自車両前方がカーブでない場合に比べて低い確信度評価を与えることができる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明にあっては、道路ヨー角検出手段において、自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角が検出され、検出確信度算出手段において、第三の距離検出手段による水平方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度が、相対ヨー角検出手段で検出された相対ヨー角とは無関係に設定される。
【００３９】
よって、第三の距離検出手段での自車両前方の物体との距離検出精度は、自車両前方の物体の水平方向エッジが斜めになっても検出精度はほとんど変化しないのにのに対応し、自車両前方がカーブである場合も、自車両前方がカーブでない場合も同じ確信度評価を与えることができる。
【００４０】
請求項１１に記載の発明にあっては、走行制御手段において、総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、距離出力手段の出力結果に基づき、自車両前方を走行する先行車に追従して走行する追従制御が行われ、総合確信度算出手段の算出結果が所定値未満の場合、予め設定した速度で走行する車速制御が行われる。
【００４１】
よって、レーダと画像処理システムでの検出結果が確からしい先行車に対してのみ、正しく検出された先行車との車間距離情報を用いた追従制御を行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用走行制御装置を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項１１に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００４３】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００４４】
第１実施例の車両用走行制御装置は、レーダと画像処理システムを組み合わせて、自車線上の先行車の有無を認識し、先行車無しの場合は、設定車速を維持する車速制御を行い、先行車有りの場合は、検出された車間距離情報に基づいて、先行車までの車間距離を適切な値に制御する、いわゆる車間制御型定速走行装置（アダプティブ・クルーズ・コントロール：ＡＣＣ）である。
【００４５】
図１は第１実施例の車両用走行制御装置の構成を示すシステム図、図２は第１実施例の車両用走行制御装置を搭載する車両を示す斜視図であり、図１及び図２において、１は車両用走行制御装置、１０はレーザレーダ（レーダ）、２０は前方カメラ（撮像手段）、３０は画像処理装置、４０は車速センサ、５０は追従制御コントローラ、８０はスロットルアクチュエータ、９０はブレーキアクチュエータである。
【００４６】
前記レーザレーダ１０は、車両前方のグリル部もしくはバンパ等に取り付けられ、水平方向にスキャンしながら赤外光パルスを伝播し、前方にある複数の反射物（通常、先行車の後端）で反射された反射波を計測し、反射波の到達時間により、複数の先行車までの車間距離とその存在方向を検出し、検出した車間距離及び方向を追従制御コントローラ５０へ出力する。なお、このレーザレーダ１０によりスキャンされる前方の領域は、自車両の正面に対して±6deg程度であり、この領域内に存在する前方の物体が検出される。
【００４７】
前記前方カメラ２０は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のＣＣＤカメラ、もしくは、ＣＭＯＳカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、画像処理装置３０へと出力する。なお、この前方カメラ２０により検知領域は、水平方向に±30deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が取り込まれる。
【００４８】
前記画像処理装置３０は、前方カメラ２０からの画像入力に対し、フィルタ処理や認識処理など各種画像処理を施し、追従制御コントローラ５０と連動して、前方カメラ２０の画像から複数の特徴量（物体の下影位置と複数エッジ間の距離）を算出する。
【００４９】
前記追従制御コントローラ５０は、レーザレーダ１０からの車間距離入力と、画像処理装置３０からの認識結果から、自車線上の先行車までの車間距離とその確からしさを算出し、走行制御を行う。制御の内容は、先行車までの車間距離と車速に基づき、別途設定された設定車速以下で先行車に追従するよう、スロットルアクチュエータ８０及びブレーキアクチュエータ９０に適切な指令値を出力し、自車両の加減速を制御する。
【００５０】
次に、作用を説明する。
【００５１】
［画像処理］
図３は画像処理装置３０で実行される画像処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、例えば、100msecに１回の周期で連続的に行われる。
【００５２】
ステップＳ１００では、前方カメラ２０からの前方画像が読み込まれる。
【００５３】
ステップＳ１１０では、前方道路における自車走行車線及び隣接走行車線の画面無いでの領域を特定するため、白線認識処理を行う。ここでは、自車走行車線の両側の白線（レーンマーカ）の位置を検出する。
【００５４】
ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で認識された白線から、自車走行車線（両側の白線の内側）及び隣接車線（両側の白線の外側）の画面内での領域が算出される。これは、追従制御コントローラ５０での処理において、認識した前方車が自車線上の先行車であるか、隣接車線上の隣接車線走行車であるかを判別するために用いられる。
【００５５】
ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０で認識された白線から、画面上の道路消失点の位置とその画面内高さが算出される。道路消失点の位置は、図５に示すように、認識した両側の白線の近傍領域を直線で近似し、この２つの直線の交点を求めることにより算出される。
【００５６】
ステップＳ１４０では、画面内の自車走行車線領域、及び、隣接車線領域において、前方車両の下影位置が検出される。ここでの処理は、例えば、画面下端より上方に向かって、濃度値が暗く変化しており、かつ、水平方向のエッジ成分を抽出できるものを前方車両の下影候補として、その水平エッジの位置を下影位置として検出すればよい。
【００５７】
図６は自車両と前方車との相対関係や、前方カメラ２０，レーザーレーダ１０のレイアウトを側面より模式的に示した図である。また、図７は同じ状況におけるカメラ画像を示した図である。画像は図７に示すようにＸ軸，Ｙ軸をとる。
ここで、図中の各記号の意味は以下の通りである。
Ｈｃ：カメラ２０の取付高さ（固定値；ｍ）
ＤＬ：車間距離（ｍ）
ＤＯ：車両前端とカメラ２０の取付位置の前後方向距離（固定値；ｍ）
ＤＣ’：カメラ２０から前方車後端までの距離（ｍ）
ＤＣ’＝ＤＬ＋ＤＯ …(1)
ＹＯ：画面内で道路消失点位置を示すＹ座標値
ＹＥ：画面内での下影による水平エッジＡのＹ座標値
ｄＹ：画面内での下影による水平エッジＡの道路消失点位置に対する相対Ｙ座標値
ｄＹ＝ＹＯ−ＹＥ …(2)
ここで、カメラ２０のＹ座標値１あたりの角度分解能を△θ(rad)とすると。図６，７の幾何学的関係により、以下の(3)式が成立する。
【００５８】
ｄＹ＝Ｈｃ／ＤＣ’／△θ …(3)
(1)〜(3)式より、
ＤＬ＝Ｈｃ／（ＹＯ−ＹＥ）／△θ−ＤＯ …(4)
となる。このように、下影のＹ座標値と、道路消失点のＹ座標値が求められれば、車間距離を推定することができる。
【００５９】
ステップＳ１５０では、検出された下影位置の上部に、下影の幅よりもやや大きい領域を設定し、前方車の両端で発生する垂直方向ののエッジ成分を検出し、それらの幅（垂直エッジ幅△Ｘ）が算出される。この垂直エッジ幅△Ｘは、図９に示すように、車間距離に反比例することとなる。但し、検出した垂直エッジ（車両両端）の実際の幅が分からないと、正しい車間距離を算出することはできない。
【００６０】
ステップＳ１６０では、検出された垂直エッジの左右方向（Ｘ方向）位置と、ステップＳ１２０で算出した道路領域により、検出した前方車がどの走行車線を走行しているか（自車線，右隣接車線，左隣接車線）が判定され、記憶される。
【００６１】
ステップＳ１７０では、ステップＳ１４０で検出した下影位置の情報にもう一つの水平エッジを検出し、下影による水平エッジと合わせ、水平エッジ幅△Ｙが算出される。この水平エッジ幅△Ｙも、図１０に示すように、車間距離に反比例することとなる。但し、検出した水平エッジ（車両上部と下影）の実際の幅が分からないと、正しい車間距離を算出することはできない。
【００６２】
ステップＳ１８０では、検出された前方車に対して、それらの位置（下影位置）での道路の相対ヨー角が算出される（相対ヨー角検出手段）。これは、道路の前方がカーブとなっている場合、そこを走行する前方車は、自車両に対して相対的に斜めとなり、その角度が大き過ぎる場合には、ステップＳ１５０で検出した垂直エッジ幅△Ｘが、正しく前方車の両端を捉えていない可能性が高く、垂直エッジ幅△Ｘからの車間距離算出の精度が悪化するおそれがある。
【００６３】
ステップＳ１９０では、検出した下影高さＹＥや垂直エッジ幅△Ｘや水平エッジ幅△Ｙ等の認識結果が追従制御コントローラ５０へ出力され、今回の処理を終了する。
【００６４】
［走行制御処理］
図４は追従制御コントローラ５０で実行される走行制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、この処理は、例えば、100msecに１回の周期で連続的に行われる。
【００６５】
ステップＳ２００では、画像処理装置３０における画像処理結果が読み込まれる。続いて、ステップＳ２１０では、レーザレーダ１０からのレーダ検出結果が読み込まれる。
【００６６】
ステップＳ２２０では、レーザレーダ１０による検出物体があるかどうかが判定される。レーザレーダ１０による水平方向の検知領域は、図８に示すように、画像による検知領域よりも狭く設定設定されている。このステップＳ２２０において、レーザレーダ１０により物体検出（距離検出）があった場合にはステップＳ２３０（対応する下影の有無判定）へ進み、レーザレーダ１０による物体検出（距離検出）がない場合にはステップＳ２７０（車間距離算出）へ進む。
【００６７】
ステップＳ２３０では、画像処理結果により、レーザ検出物体に対応する下影検出があったかどうかが判定される。すなわち、画像による下影検出位置から(4)式を用いて車間距離ＤＬを推定し、その値をレーザレーダ１０による検出距離と比較すると共に、レーザレーダ１０で検知された物体の方向を、下影検出位置のＸ方向と比較する。これらがほぼ同じ位置となる下影検出について、レーダ検出物体に対応する下影であるとみなし、ステップＳ２４０（道路消失点補正）へ進み、レーザ検出物体に対応する下影検出が無いと判定された場合にはステップＳ２５０（対応するエッジ幅の有無判定）へ進む。。
【００６８】
ステップＳ２４０では、レーダ検出距離ＤＬ’と下影高さＹＥにより、道路消失点のＹ座標値が以下のＹＯ’に補正される（道路消失点補正手段）。
【００６９】
ＹＯ’＝Ｈｃ／（ＤＬ’＋ＤＯ）／△θ＋ＹＥ …(5)
(4)式のＹＯに代え、この補正された道路消失点のＹ座標値ＹＯ’を用いることにより、(4)式にて算出される車間距離ＤＬの推定値の精度を向上させることができる。
【００７０】
ステップＳ２５０では、対応するエッジ幅があるかどうかが判定される。画像処理結果により、対応する物体において、垂直エッジ幅△Ｘもしくは水平エッジ幅△Ｙの検出があるかどうかを判定し、エッジ幅が検出されている場合には、ステップＳ２６０（実幅推定値補正）へ進み、エッジ幅が検出されていない場合には、ステップＳ２７０（車間距離算出）へ進む。
【００７１】
ステップＳ２６０では、車間距離を算出するための基準となる実際の幅の推定値が算出される（物体幅推定手段、物体幅推定値補正手段）。ここでの処理は、垂直エッジ及び水平エッジのそれぞれについて、別々に行われる。
(1)式により算出されたカメラ２０から前方車までの距離をＤＣ’（＝ＤＬ＋ＤＯ）とする。次に、図３のステップＳ１５０で算出された垂直エッジ幅を△Ｘ、ステップＳ１７０で算出された水平エッジ幅を△Ｙとすると、画面ないでのこれらの垂直エッジ幅△Ｘと水平エッジ幅△Ｙは、距離ＤＣ’に反比例するという関係により、下記の２式が成り立つ。
【００７２】
Ｘ_width／（ＤＬ＋ＤＯ）＝△Ｘ／fH …(A1)
Ｙ_width／（ＤＬ＋ＤＯ）＝△Ｙ／fV …(A2)
但し、Ｘ_width，Ｙ_widthはそれぞれ、前方車の垂直及び水平エッジに対応する部位の水平，垂直距離（ｍ）であり、fH及びfVは、それぞれ、前方カメラ２０の画像処理装置３０の仕様によって定まる水平，垂直方向の焦点距離（画素；一定値）である。
垂直及び水平エッジに対応する実幅推定値は、上記Ｘ_width，Ｙ_widthに相当する。従って、レーザレーダ１０で検出した前方車までの車間距離ＤＬ’と、画像より算出された垂直及び水平エッジ幅△Ｘ，△Ｙを、(A1),(A2)式を変形した下記の２式に代入して、実幅推定値の補正値を得ることができる。
【００７３】
Ｘ_width＝△Ｘ／fH＊ＤＬ’ …(A3)
Ｙ_width＝△Ｙ／fV＊ＤＬ’ …(A4)
なお、レーザレーダ１０で距離検出が行われていない場合、(1)式及び(4)式により距離ＤＣ’を求め、(A1),(A2)式により補正前の実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを得る。
このステップＳ２６０では、上記式により推定された実幅推定値を記憶し、次回以降の処理のステップＳ２７０にて、同一の前方車について、車間距離を算出するために使用される。
【００７４】
ステップＳ２７０では、画像処理結果路レーダ検出結果より、検出された全ての前方車について、車間距離が算出される（第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段）。ここでは、以下の手順をとる。
▲１▼レーダで距離検出が行われた前方車については、レーダ検出距離ＤＬ’を車間距離とする。
▲２▼レーダで距離検出が行われない前方車については、
(i)水平エッジ幅△Ｙの検出があり、同一の前方車について以前に水平エッジの実幅推定値Ｙ_widthが算出されている場合には、水平エッジ幅△Ｙと実幅推定値Ｙ_widthから下記の式により車間距離ＤＣ’を算出する。
ＤＣ’＝Ｙ_width＊fV／△Ｙ …(6)
(ii)垂直エッジ幅△Ｘの検出があり、同一の前方車について以前に垂直エッジの実幅推定値Ｘ_widthが算出されている場合には、垂直エッジ幅△Ｘと実幅推定値Ｘ_widthから下記の式により車間距離ＤＣ’を算出する。
ＤＣ’＝Ｘ_width＊fH／△Ｘ …(7)
(iii)(i),(ii)のいずれでもなく、下影位置の検出が行われている場合には、下影のＹ座標値ＹＥと道路消失点Ｙ座標値ＹＯから、(4)式により車間距離ＤＬを算出する。
【００７５】
ステップＳ２８０では、検出された全ての前方車について検出確信度が算出される（検出確信度算出手段、総合確信度算出手段）。ここでは、図１１に示すような計算を行う。すなわち、
▲１▼ 下影高さに関する確信度を算出する。
下影が検出されており、かつ、道路消失点補正が行われている場合には、1.0とする。下影は検出されているが、道路消失点補正処理が行われていない場合には、0.5とする。それ以外の場合は0.0とする。
▲２▼ 画面内のエッジ幅に関する確信度を算出する。
画面内の水平エッジ幅が算出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値が算出されている場合には、1.0とし、以前に水平エッジの実幅推定値（補正前）が算出されている場合には、0.5とする。画面内の水平エッジ幅が検出されない場合でも、垂直エッジ幅が検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値が算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値以下の場合（前方がカーブでない場合）には、1.0とする。垂直エッジ幅が検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値が算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値を超える場合（前方がカーブの場合）には、0.5とする。それ以外の場合には0.0とする。
▲３▼ ▲１▼と▲２▼のそれぞれの確信度から、総合的な検出確信度を算出する。
ここでは、レーダで検知されたかどうかについて0.4の重みを、▲１▼の下影高さに関する確信度に対して0.3の重みを、▲２▼の画面内エッジ幅に関する確信度に対して0.3の重みをそれぞれ持たせ、全ての確信度を加算することによって求める。
【００７６】
ステップＳ２９０では、検出された全ての前方車のうち、自車線上に存在し、車間距離が最も短いものを先行車とみなして、その総合的な検出確信度が所定値（例えば、0.5）以上かどうかが判定される。このステップＳ２９０でＹＥＳの場合はステップＳ３００へ進み、ステップＳ３００では、追従制御の制御対象としてこの先行車が設定され、ステップＳ３１０では、先行車への追従制御が行われる。ステップＳ２９０でＮＯの場合、つまり、総合的な検出確信度が0.5未満の場合、先行車の検出は確からしくないので追従制御は行わず、ステップＳ３２０へ進み、設定車速で走行する車速制御を行う。
【００７７】
［走行制御作用］
ドライバーのセット操作で開始される走行制御時であって、自車線に前方車が存在しない場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２００→ステップＳ２１０→ステップＳ２２０→ステップＳ２７０→ステップＳ２８０→ステップＳ２９０→ステップＳ３２０へと進む流れとなり、ステップＳ３２０では、設定車速で走行する車速制御が行われる。
【００７８】
一方、自車線に前方車が存在する場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２００→ステップＳ２１０→ステップＳ２２０→ステップＳ２３０→（ステップＳ２４０→）ステップＳ２５０→（ステップＳ２６０→）ステップＳ２７０→ステップＳ２８０→ステップＳ２９０へと進む流れとなり、ステップＳ２９０において、例えば、自車両と前方車が遠く離れていて、先行車（制御対象の前方車）の確信度が0.5未満であると判定されると、ステップＳ２９０からステップＳ３２０へと進み、設定車速で走行する車速制御が行われる。
【００７９】
しかし、自車両と前方車との車間距離が十分に近づき、ステップＳ２９０において、先行車の確信度が0.5以上であると判定されると、ステップＳ２９０からステップＳ３００→ステップＳ３１０へと進み、ステップＳ２７０で算出された車間距離（複数ある場合は検出確信度の高いものを選択）に基づいて、例えば、車間距離と相対速度により求められる自車両と先行車との車間時間を一定に保つように、自車両を先行車に追従させる追従制御が行われる。
【００８０】
ここで、レーダ及び画像からの特徴量に基づく車間距離の算出方法について、図１２により説明する。図１２は、レーダ、下影の高さ、画面内の幅のそれぞれからの距離を算出する原理と、各方法の欠点を示す。すなわち、
▲１▼レーダによる車間距離算出方法は、前方車からの反射波が戻るまでの時間により前方車との車間距離を算出するもので、車間距離の検出精度は高いが、欠点として、検知エリアが狭いし、走行車線を判別できない。
▲２▼下影高さによる車間距離算出方法は、画面内の消失点のＹ座標値と下影のＹ座標値との差により車間距離を算出するもので、欠点としては、下影が検出できないと車間距離算出が不可能であるし、車間距離の検出精度が消失点座標の精度に依存する。
▲３▼画面内の幅による車間距離算出方法は、精度の高い距離データにより車幅を推定し、画面内での車幅の変化から車間距離の変化を算出するもので、欠点としては、他の方法により絶対距離を校正する必要があるし、車両後面が斜めになった場合等に縦エッジでは車間距離の検出精度が悪い。
ステップＳ２７０での車間距離算出処理、及び、ステップＳ２８０検出確信度算出処理は、これらの各方法の原理に基づき、欠点を補完する形で適切に設定されている。
【００８１】
以上のような処理により、先行車までの距離をレーザレーダ１０と前方カメラ２０により検出し、レーザーレーダ１０と画像処理装置３０での検出結果を活用して総合的に認識することにより、レーザレーダ１０の検知領域から外れている車両についても、可能な限り精度良く車間距離を算出すると共に、その検出結果に対して検出確信度を算出し、この検出確信度を基に検出された先行車を制御対象とするかどうかを判断し、正しく検出された場合のみ追従制御を行うことができる。
【００８２】
次に、効果を説明する。
【００８３】
(1) ステップＳ２７０において、レーザレーダ１０と画像処理装置からの入力情報を用いた３つの車間距離検出手段により前方車までの車間距離を算出し、ステップＳ２８０において、その算出結果に基づき、各々の検出確信度の算出と総合確信度の算出を行い、ステップＳ２９０において、総合確信度の算出結果が所定値以上の場合、３つの車間距離検出手段による検出結果のいずれかを追従制御で用いる先行車との車間距離情報とする、つまり、レーザレーダ１０と画像処理装置３０を用いた検出結果を活用して総合的に前方車を認識する構成としたため、レーザレーダ１０の検知領域から外れている前方車についても、画像処理装置３０の検知領域に入っていれば可能な限りその前方車までの車間距離検出が行われ、その検出結果に対する確信度を基に、追従制御を行う車間距離情報とするかどうかを判断することができる。
【００８４】
(2)ステップＳ２４０において、レーダ検出距離ＤＬ’と下影高さＹＥにより、道路消失点のＹ座標値を、上記(5)式により、ＹＯ’に補正するようにしたため、
(4)式のＹＯに代え、この補正された道路消失点のＹ座標値ＹＯ’を用いることにより、道路消失点の位置精度に依存する(4)式を用いた下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）の推定精度を向上させることができる。
【００８５】
(3) ステップＳ２７０において、水平エッジ幅△Ｙの検出があり、同一の前方車について以前に水平エッジの実幅推定値Ｙ_widthが算出されている場合には、水平エッジ幅△Ｙと実幅推定値Ｙ_widthから車間距離ＤＣ’を算出し、垂直エッジ幅△Ｘの検出があり、同一の前方車について以前に垂直エッジの実幅推定値Ｘ_widthが算出されている場合には、垂直エッジ幅△Ｘと実幅推定値Ｘ_widthから車間距離ＤＣ’を算出するようにしたため、水平エッジ幅△Ｙと垂直エッジ幅△Ｘのうち、いずれか片方の幅が画像により求められないような場合でも、片方の幅が画像により求められる限り、エッジによる車間距離ＤＣ’（第三の距離）を検出することができる。
【００８６】
(4) ステップＳ２６０において、実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを、下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）に基づいて、上記(A1),(A2)式により求めるようにしたため、下影による車間距離ＤＬの検出がなされている時に実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを求めておくと、その後、エッジによる車間距離ＤＣ’の検出に移行される場合、同一の前方車について以前に推定されていた実幅推定値Ｘ_width，Ｙ_widthを用い、直ちにエッジによる車間距離ＤＣ’の検出を行うことができる。
【００８７】
(5) ステップＳ２６０において、実幅推定値の補正値Ｘ_width，Ｙ_widthを、レーザレーダ１０で検出した前方車までの車間距離ＤＬ’（第一の距離）に基づいて、上記(A3),(A4)式により求めるようにしたため、精度の高い距離データに基づく補正により、エッジによる車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度を上げることができる。
【００８８】
(6) ステップ２８０において、レーダで検知された車間距離ＤＬ’（第一の距離）に関する確信度に対して重みを0.4とし、下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）に関する確信度に対して重みを0.3とし、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）に関する確信度に対して重みを0.3と設定したため、前方車がレーザレーダ１０の検知領域内に存在し、車間距離ＤＬ’が検出される場合、車間距離ＤＬ’の距離検出精度が車間距離ＤＬや車間距離ＤＣ’の距離検出精度よりも高いのに対応し、高い確信度評価を与えることができる。
【００８９】
(7) ステップＳ２８０において、下影が検出されており、かつ、道路消失点補正が行われている場合には、確信度を1.0とし、下影は検出されているが、道路消失点補正処理が行われていない場合には、確信度を0.5と設定したため、下影による車間距離ＤＬ（第二の距離）の検出精度が、道路消失点の位置精度に依存するのに対応し、道路消失点の高さが補正されない場合より道路消失点の高さが補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００９０】
(8) ステップＳ２８０において、画面内の水平エッジ幅△Ｙが算出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値Ｙ_widthが算出されている場合には、確信度を1.0とし、画面内の水平エッジ幅△Ｙが算出され、以前に水平エッジの実幅推定値Ｙ_widthが算出されている場合には、確信度を0.5と設定したため、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度は、実幅推定値Ｙ_widthの推定精度に依存するのに対応し、実幅推定値Ｙ_widthが補正されない場合より実幅推定値Ｙ_widthが補正された場合の方に高い確信度評価を与えることができる。
【００９１】
(9) ステップＳ２８０において、垂直エッジ幅△Ｘが検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値Ｘ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値以下の場合には、確信度を1.0とし、垂直エッジ幅△Ｘが検出され、以前に垂直エッジの実幅推定値の補正値Ｘ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値を超える場合には、確信度を0.5と設定したため、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度は、前方車の垂直方向エッジが斜めになればなるほど検出精度が低下するのに対応し、自車両前方がカーブである場合に、自車両前方がカーブでない場合に比べて低い確信度評価を与えることができる。
【００９２】
(10) ステップＳ２８０において、水平エッジ幅△Ｙが検出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値Ｙ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値以下の場合には、確信度を1.0とし、水平エッジ幅△Ｙが検出され、以前に水平エッジの実幅推定値の補正値Ｙ_widthが算出されている場合で、前方車位置での道路ヨー角変化が所定値を超える場合には、確信度を1.0と設定したため、エッジ幅による車間距離ＤＣ’（第三の距離）の検出精度は、自車両前方の物体の水平方向エッジが斜めになっても検出精度はほとんど変化しないのにのに対応し、自車両前方がカーブである場合も、自車両前方がカーブでない場合も同じ確信度評価を与えることができる。
【００９３】
(11) ステップＳ２９０において、総合確信度の算出結果が所定値以上の場合、ステップＳ３００からステップＳ３１０へ進み、自車両を先行車に追従させる追従制御が行われ、ステップＳ２９０において、総合確信度の算出結果が所定値未満の場合、ステップＳ３２０へ進み、予め設定した速度で走行する車速制御を行うようにしたため、レーザレーダ１０と画像処理装置３０での検出結果が確からしい先行車に対してのみ、正しく検出された先行車との車間距離情報を用いた追従制御を行うことができる。
【００９４】
（他の実施例）
以上、本発明の車両用走行制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００９５】
例えば、第１実施例では、レーダとしてレーザレーダの例を示したが、ミリ波レーダ等の別方式のレーダであっても全く同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用走行制御装置の構成を示すシステム図である。
【図２】第１実施例の車両用走行制御装置を搭載する車両を示す斜視図である。
【図３】第１実施例の車両用走行制御装置における画像処理装置で実行される画像処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例の車両用走行制御装置における追従制御コントローラで実行される追従制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】道路消失点を示す作用説明図である。
【図６】カメラ検出エリアと各週距離関係を示す図である。
【図７】１台の前方車が存在する直線路での前方車画像を示す図である。
【図８】２台の前方車が存在するカーブ路での前方車画像を示す図である。
【図９】垂直エッジ幅をあらわす前方車画像を示す図である。
【図１０】水平エッジ幅をあらわす前方車画像を示す図である。
【図１１】検出有無によるそれぞれの確信度をあらわす図である。
【図１２】レーザと下影高さと画面内の幅による各車間距離検出の原理と欠点をあらわす表を示す図である。
【符号の説明】
１ 車両用走行制御装置
１０ レーザレーダ（レーダ）
２０ 前方カメラ（撮像手段）
３０ 画像処理装置
４０ 車速センサ
５０ 追従制御コントローラ
８０ スロットルアクチュエータ
９０ ブレーキアクチュエータ
Ｓ２４０ 消失点補正ステップ（道路消失点補正手段）
Ｓ２６０ 実幅推定値補正ステップ（物体幅推定手段、物体幅推定値補正手段）
Ｓ２７０ 車間距離算出ステップ（第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段）
Ｓ２８０ 検出確信度算出ステップ（検出確信度算出手段、総合確信度算出手段）
Ｓ２９０ 先行車の確信度判定ステップ
Ｓ３００ 制御対象設定ステップ（距離出力手段）
Ｓ３１０ 先行車追従制御ステップ（走行制御手段）
Ｓ３２０ 車速制御ステップ（走行制御手段）
Claims (11)
- 自車両前方の物体までの距離を認識し、その距離情報を基にして走行制御を行う車両用走行制御装置において、
レーダにより自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第一の距離検出手段と、
自車両前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体の陰影の位置と道路消失点の位置とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第二の距離検出手段と、
前記撮像手段により撮像した自車両前方の画像における自車両前方の物体幅と、該物体幅の実際の値とに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出する第三の距離検出手段と、
前記第一の距離検出手段と第二の距離検出手段と第三の距離検出手段との検出結果に基づき、検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する各々の検出確信度を算出する検出確信度算出手段と、
前記検出確信度算出手段で算出された各々の検出の確信度を基に、自車両と自車両前方の物体との距離検出における総合的な確信度を算出する総合確信度算出手段と、
前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、前記第一の距離検出手段、第二の距離検出手段、第三の距離検出手段の検出結果のいずれかを、自車両と自車両前方の物体との距離として出力する距離出力手段と、
を有することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第二の距離検出手段は、前記第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、画像における道路消失点の高さを補正する道路消失点補正手段を有することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、少なくとも、画像における自車両前方の物体の水平方向の幅と、画像における自車両前方の物体の垂直方向の幅とのいずれかに基づき、自車両と自車両前方の物体との距離を検出することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、自車両前方の物体幅の実際の値を推定する物体幅推定手段を有することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記第三の距離検出手段は、前記第一の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に基づき、前記物体幅推定手段により推定した自車両前方の物体幅を補正する物体幅推定値補正手段を有することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第一の距離検出手段が自車両と自車両前方の物体との距離を検出した場合、該距離に対する確信度を、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度、及び前記第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度よりも高く設定することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項２に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第二の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記道路消失点補正手段により画像内における道路消失点の高さが補正された場合、該補正の無い場合より高く設定することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段で検出された自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記物体幅推定値補正手段により自車両前方の物体幅の推定値が補正された場合、該補正の無い場合より高く設定することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１ないし請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角を検出する道路ヨー角検出手段を設け、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段による垂直方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記相対ヨー角が所定値以上の場合、該相対ヨー角が所定値未満の場合よりも低く設定することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１ないし請求項５に記載の車両用走行制御装置において、
自車両前方の物体位置における道路の自車両に対する相対ヨー角を検出する道路ヨー角検出手段を設け、
前記検出確信度算出手段は、前記第三の距離検出手段による水平方向のエッジ間距離に基づき検出した自車両と自車両前方の物体との距離に対する確信度を、前記相対ヨー角検出手段で検出された相対ヨー角とは無関係に設定することを特徴とする車両用走行制御装置。 - 請求項１ないし請求項１０に記載の車両用走行制御装置において、
前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値以上の場合、前記距離出力手段の出力結果に基づき、自車両前方を走行する先行車に追従して走行する追従制御を行い、前記総合確信度算出手段の算出結果が所定値未満の場合、予め設定した速度で走行する車速制御を行う走行制御手段を有することを特徴とする車両用走行制御装置。
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