JP3846341B2 - 車両用後方監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自車両後方の画像を撮像して後続車両を監視する車両用後方監視装置に係り、特に、装置を小型化やコストダウンできる車両用後方監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術としては、例えば特開平９−１４２２０９号公報に記載されているものが知られている。
この従来例では、撮像手段で撮像された自車両後方の画像を、当該画像の無限遠点を通る水平線と道路白線とで複数の監視領域候補に分割して、それらの監視領域候補を運転者の操舵操作等に基づいて選択し、後続車両を監視する監視領域として設定する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、選択された監視領域候補全域を監視領域として設定するようになっているため、演算処理の削減量が小さく、装置の小型化やコストダウンの効果が小さいという問題点があった。
そこで、本発明は上記従来の技術の未解決の問題点に着目してなされたものであって、演算処理の削減量を大きくして、装置を小型化でき、コストダウン効果を大きくできる車両用後方監視装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る車両用後方監視装置は、車両後方の画像を撮像する撮像手段と、その撮像手段で撮像した画像からレーンマークを検出するレーンマーク検出手段と、そのレーンマーク検出手段で検出したレーンマークに基づいて監視領域を設定する監視領域設定手段と、を備え、前記監視領域設定手段は、自車両から前記レーンマークまでの側方距離、及び当該レーンマークへの接近速度に基づいて前記監視領域の後端を設定することを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用後方監視装置において、前記監視領域設定手段は、自車両が車線変更時に車両進行方向にある自車線のレーンマークまでの側方距離が大きいとき、及び当該レーンマークへの接近速度が小さいときの少なくとも何れかのときには前記監視距離の後端を自車両に近づけて設定することを特徴とする。
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用後方監視装置において、前記監視領域設定手段は、自車両が車線変更時に車両進行方向の逆側にある自車線のレーンマークまでの側方距離が所定値以下であるときには、自車線を監視領域から除外することを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
したがって、本発明の請求項１に係る車両用後方監視装置にあっては、車両後方の画像を撮像して、その画像からレーンマークを検出し、自車両からレーンマークまでの側方距離、及び当該レーンマークへの接近速度に基づいて監視領域の後端を設定するため、自車両から大きく離れていて、自車両の運転操作に影響がない領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置を小型化でき、コストダウン効果を大きくできる。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る車両用後方監視装置にあっては、車線変更時に車両進行方向にある自車線のレーンマークまでの側方距離が大きいとき、及び当該レーンマークへの接近速度が小さいときの少なくとも何れかのときには前記監視距離の後端を自車両に近づけて設定するため、車線変更先に自車両が進入するまでの時間的余裕に応じて、自車両の運転操作に影響がない車線変更先の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３に係る車両用後方監視装置にあっては、車線変更時に車両進行方向の逆側にある自車線のレーンマークまでの側方距離が所定値以下であるときには、自車線を監視領域から除外するため、自車線上の自車両の側方に後続車両が通過できるほどの余裕がなく、後続車両が自車両を追い越すことがないときに、自車両の運転操作に影響がない自車線の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用後方監視装置で、自車両後方の画像を撮像して後続車両を監視する例を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であり、図１において、１ＦＬ及び１ＦＲは前輪、１ＲＬ及び１ＲＲは後輪を示し、その前輪１ＦＬ、１ＦＲには一般的なラックアンドピニオン式の操舵機構が配設されている。この操舵機構は、前輪１ＦＬ、１ＦＲの操舵軸（タイロッド）に接続されるラック２と、これに噛合するピニオン３と、このピニオン３をステアリングホイール４に与えられる操舵トルクで回転させるステアリングシャフト５とを備えており、そのステアリングシャフト５には、当該ステアリングホイール４の操舵角φを検出する操舵角センサ６が取り付けられており、また各車輪１ＦＬ〜１ＲＲには車輪速Ｗを検出する車輪速センサ７が取り付けられている。
【００１０】
一方、トランクリッドの後端部内側には、車両後方の画像を撮像するＣＣＤカメラ等の単眼カメラ８が埋設されており、後続車両や道路白線等の画像を車両後方監視用コントローラ９に出力するようになっている。
【００１１】
また車室内には、前記車両後方監視用コントローラ９で生成された情報に従って後続車両の接近を報知する警報装置１０や、運転者による方向指示器の操作を検出する方向指示器スイッチ１１が備えられている。警報装置１０は、ディスプレイとスピーカとからなり、後続車両が自車両に接近したときには、単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像を表示したり、音声等で警報を発したりするようになっている。
【００１２】
そして、前記操舵角センサ６で検出される操舵角φと、前記車輪速センサ７で検出される車輪速Ｗと、前記単眼カメラ８で撮像される画像と、前記方向指示器スイッチ１１で検出される方向指示器操作状態とが車両後方監視用コントローラ９に入力される。この車両後方監視用コントローラ９は、図示しないマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタルシステムで構成され、後述する監視領域設定処理を実行して、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から後続車両検出を行う監視領域を設定し、次いで後述する警報処理を実行して、前記監視領域内にある後続車両を検出して前記警報装置１０で運転者に報知する。
【００１３】
本実施の形態における監視領域設定処理は、所定のスイッチが操作されることによって実行される処理であって、具体的には、その処理の手順の概要を表すフローチャートである、図２に示すように、先ずそのステップＳ１では、図３に斜線で示すように、レーンマークである道路白線と道路の画像との輝度差に基づいて、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像の縁領域と消失点とから道路白線を検出し、ステップＳ２に移行する。
【００１４】
前記ステップＳ２では、前記ステップＳ１で道路白線を検出できたか否かを判定し、検出できた場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ３に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ５に移行する。
前記ステップＳ３では、前記ステップＳ１で検出された道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)を検出して、ステップＳ４に移行する。ここで、図４に示すように、ｘ(n)は画像の左端を基準として右方向を正とするｘ軸上の座標であり、ｙ(n)は画像の上端を基準として下方向を正とするｙ軸上の座標である。また、画像上における道路白線の位置ｘ(n)、ｙ(n)を検出する方法としては、例えば微分処理によるエッジ強調や、空間フィルタリングを用いたノイズ除去等の画像処理手法を用いることができる。
【００１５】
なお、画像上における道路白線の位置ｘ(n)、ｙ(n)の検出方法は、車両後方の画像に基づいて検出する方法に限られるものではなく、車両前方の画像を撮像する単眼カメラ等を備えている場合には、車両前方の画像に基づいて道路白線の形状を検出し、前記車両後方の画像の縁領域に撮像される道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)を推定するようにしてもよい。また、車両後方の画像に基づいて検出する方法と、車両前方の画像に基づいて検出する方法とを、道路白線の検出状況に応じて併用するようにしてもよい。
【００１６】
前記ステップＳ４では、前記ステップＳ３で検出した道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)に対応する道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出する。具体的には、前記ステップＳ３で検出した道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)と前記単眼カメラ８の取り付け高さＨと前記単眼カメラ８の焦点距離ｆに基づき、下記（１）式に従って道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、ステップＳ１０９に移行する。ここで、図４に示すように、Ｘ(n)は単眼カメラ８のレンズの中心点を基準として車幅方向右側を正とするＸ軸上の座標であり、Ｚ(n)は自車両よりも焦点距離ｆ後方を基準として車両前後方向後側を正とするＺ軸上の座標である。
【００１７】
Ｘ(n)＝−ｘ(n)×Ｈ／ｙ(n)
Ｚ(n)＝ｆ×Ｈ／ｙ(n) ………（１）
一方、前記ステップＳ５では、自車両が車線変更中であるか否かを判定する。具体的には、前記方向指示器スイッチがＯＮ状態であるか否かを判定し、ＯＮ状態である場合には（Ｙｅｓ）車線変更中であると判断してステップＳ６に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ９に移行する。
【００１８】
前記ステップＳ６では、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に基づいて自車両の走行路形状を判断する。具体的には、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に変化があるか否かを判定し、ほぼ変化がない場合には（Ｙｅｓ）直線路を走行していると判断してステップＳ７に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）曲線路を走行していると判断してステップＳ８に移行する。
ここで、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）は、この演算処理が前回実行されたときまでに算出された複数の道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n)からなるデータ列であり、２車線道路である場合には３つのデータ列から形成され、３車線道路である場合には４つのデータ列から形成されるものである。
【００１９】
前記ステップＳ７では、図５（a）に示すように、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)と、自車両の車線変更動作によるヨー角変化量Δθ(n)と、自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、ステップＳ１２に移行する。
一方、前記ステップＳ８では、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に基づいて走行路の曲率半径Ｒcを推定し、その曲率半径Ｒcと、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)と、自車両の車線変更動作等によるヨー角変化量Δθ(n)と、自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、前記ステップＳ１２に移行する。
【００２０】
また一方、前記ステップＳ９では、運転者によるステアリング操作に基づいて自車両の走行路形状を判断する。具体的には、前記操舵角センサ６で検出された操舵角φの大きさが“０”付近の所定値φo以下であるか否かを判定し、所定値φo以下である場合には（Ｙｅｓ）直線路を走行していると判断してステップＳ１０に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）曲線路を走行していると判断してステップＳ１１に移行する。
【００２１】
前記ステップＳ１０では、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上の道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n) を、今回算出された道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)とし、前記ステップＳ１００に移行する。
一方、前記ステップＳ１１では、図５（ｂ）に示すように、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に基づいて走行路の曲率半径Ｒcを推定し、その曲率半径Ｒcと、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上の道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n)と、前記操舵角センサ６で検出された操舵角φと、前記単眼カメラ８の取り付け高さＨとに基づいて、道路座標上における道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、前記ステップＳ１２に移行する。
【００２２】
前記ステップＳ１２では、車輪速センサ７で検出された車輪速Ｗ(n)と、この演算処理が前回実行されたときに操舵角センサ６で検出された操舵角φ(n-1)とに基づき、下記（２）式に従ってヨー角変化量Δθ(n)を算出し、ステップＳ１３に移行する。
Δθ(n)＝Ｖ(n)・Δｔ／（２π・Ｒ(n)）×３６０° ………（２）
Ｒ(n)＝Ｌ／φ(n-1)×（１＋Ｋ×Ｖ(n)2）、Ｖ(n)＝ａ×Ｗ(n)
但し、Ｒ(n)は車両の旋回半径であり、Ｋは車両のスタビリティファクタであり、Ｌは車両のホイルベース長であり、ａは定数である。
【００２３】
前記ステップＳ１３では、前記ステップＳ１２で算出したヨー角変化量Δθの大きさが“０”より大きいか否かを判定し、“０”より大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１４に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ１５に移行する。
前記ステップＳ１４では、前記ステップＳ１２で算出したヨー角変化量Δθ(n)と、自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を現在の道路座標上に変換し、ステップＳ１６に移行する。
【００２４】
一方、前記ステップＳ１５では、自車両の移動量ΔＺ(n)に基づいて、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を現在の道路座標上に変換し、前記ステップＳ１６に移行する。
前記ステップＳ１６では、前記ステップＳ１４又はＳ１５で座標変換した過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を補間し、ステップＳ１７に移行する。過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を補完する方法としては、当該道路白線間を直線で繋ぐようにしてもよいし、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を曲線近似するようにしてもよい。
【００２５】
前記ステップＳ１７では、自車両が車線変更中であるか否かを判定する。具体的には、方向指示器スイッチがＯＮ状態であるか否かを判定し、ＯＮ状態である場合には（Ｙｅｓ）車線変更中であると判断してステップＳ１８に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２４に移行する。
前記ステップＳ１８では、自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、前記方向指示器スイッチ１１から判断できる車線変更方向と反対側にある道路白線までの側方距離Ｓhlが所定値Ａ（例えば、自車線Ｂ上の後続車両が側方を通過できるほどの幅）より大きいか否かを判定し、大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１９に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２０に移行する。
【００２６】
前記ステップＳ１９では、自車線Ｂを監視領域として設定し、ステップＳ２１に移行する。ここで監視領域の後端位置Ｓdは、自車両が車線変更を中断して自車線内に留まることができる距離、又は自車線に戻ることができる距離に設定する。具体的には、前記方向指示器スイッチ１１の検出結果から車線変更先となる車線Ｃを検出し、図６に破線で示すように、車線変更先となる車線Ｃと自車線Ｂとを区切る道路白線までの側方距離Ｓhrが大きいときほど、また当該道路白線への接近速度Ｖhが小さいときほど監視領域の後端位置Ｓdを自車両に近づけて設定する。また、前記道路白線までの側方距離Ｓhrが所定値以上となる場合には監視領域の後端位置Ｓdを“０”に設定する。なお、車両後方監視用コントローラ９の演算量に余裕がある場合には、図６から定まる値よりも監視領域の後端位置Ｓdを自車両から遠くなるように設定してもよい。また、通常の車線変更時には、前記接近速度Ｖhが連続的に変化することになるので、監視領域の後端距離Ｓdは図６に実線で示すように変化することになる。
【００２７】
一方、前記ステップＳ２０では、図１０（ａ）に示すように、自車線Ｂに監視領域を設定せずに、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から道路白線を検出し、前記ステップＳ２１に移行する。
前記ステップＳ２１では、車線変更先となる車線Ｃの自車両に遠い側の道路白線までの側方距離Ｓhrrが所定値Ｂ（例えば、車線変更先となる車線Ｃ上の後続車両が通過できるほどの幅）より大きいか否かを判定し、大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ２２に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２３に移行する。
【００２８】
前記ステップＳ２２では、車線変更先となる車線Ｃを監視領域として設定し、この演算処理を終了する。ここで監視領域の後端位置Ｓdは、前記ステップＳ１９と同様に、前記方向指示器スイッチ１１の検出結果から車線変更先となる車線Ｃを検出し、図６に破線で示すように、車線変更先となる車線Ｃの自車両に近い側の道路白線までの側方距離Ｓhrが大きいときほど、また当該道路白線への接近速度Ｖhが小さいときほど監視領域の後端位置Ｓdを自車両に近づけて設定する。また、前記道路白線までの側方距離Ｓhrが所定値以上となる場合には監視領域の後端位置Ｓdを“０”に設定する。
【００２９】
一方、前記ステップＳ２３では、車線Ｃに監視領域を設定せずに、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から道路白線を検出し、この演算処理を終了する。
また一方、前記ステップＳ２４では、自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、車線変更時に自車両に近くなる側の道路白線までの側方距離Ｓhrが所定値Ｃ（例えば、車線変更先となる車線Ｃ上の後続車両が通過できるほどの幅）より大きいか否かを判定し、大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ２５に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２６に移行する。
【００３０】
前記ステップＳ２５では、図７（ａ）の平面図や、図７（ｂ）の自車両後方の道路画像に斜線で示すように、自車線Ｂの両脇にある車線Ａ、Ｃを監視領域として設定し、この演算処理を終了する。ここで監視領域の後端位置Ｓdは、前記ステップＳ１９と同様に、図６に破線で示す制御マップに基づいて設定する。
一方、前記ステップＳ２６では、自車線Ｂを監視領域として設定すると共に、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から道路白線を検出し、この演算処理を終了する。
【００３１】
また本実施の形態における警報処理は、前記監視領域設定処理に次いで実行される処理であって、具体的には、その処理の手順の概要を表すフローチャートである、図８に示すように、先ずそのステップＳ１０１では、前記監視領域設定処理で設定された監視領域内で、後続車両の画像と道路の画像との輝度差に基づき、それらの境界を、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から検出し、ステップＳ１０２に移行する。前記境界の検出方法としては、微分処理によるエッジ強調や空間フィルタリングによるノイズ除去等の画像処理手法を用いればよい。例えばエッジ強調を用いるようにしたときには、図９（ａ）の平面図や、図９（ｂ）の自車両後方の道路画像に示すように、後続車両のエッジのうちから予め定められた所定条件に適合する特徴点Ｅを抽出する。
【００３２】
前記ステップＳ１０２では、この演算処理が前回実行されたときに前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像と今回撮像された画像とに基づいて画像上における消失点ＦＯＥを検出する。具体的には、前回の画像と今回の画像とに基づいて算出される特徴点Ｅ(n)のマイナスベクトルが向かう収束点、又はプラスベクトルが遠ざかる起点を算出して消失点ＦＯＥとし、または単眼カメラ８の取り付け位置から算出される基準ＦＯＥを補正して消失点ＦＯＥとし、前記ステップＳ１０３に移行する。
【００３３】
なお、消失点ＦＯＥを検出する方法としては、走行路上の道路白線にエッジ強調や空間フィルタリングによるノイズ除去等の画像処理手法を用いて当該道路白線を検出し、その検出結果に基づいて消失点ＦＯＥを算出するようにしてもよい。また、車両後方の画像に基づいて検出する方法に限られるものではなく、車両前方の画像を撮像する単眼カメラ等を備えている場合には、車両前方の画像に基づいて道路白線の形状を検出し、その検出結果に基づいて消失点ＦＯＥを算出するようにしてもよい。
【００３４】
前記ステップＳ１０３では、この演算処理が前回実行されたときに検出された特徴点Ｅ(n-1)から、今回検出された特徴点Ｅ(n)に向かうベクトルを算出してオプティカルフローＯＰ(n)を算出し、ステップＳ１０４に移行する。
前記ステップＳ１０４では、前記ステップＳ１０３で算出されたオプティカルフローＯＰ(n)の大きさや向き等に基づいて、それらのオプティカルフローＯＰ(n)のうちから自車両に接近する物体のオプティカルフローＯＰ(n)を選出すると共に、同じ物体によるオプティカルフローＯＰ(n)をグループ化して後続車両を検出し、ステップＳ１０５に移行する。
【００３５】
前記ステップＳ１０５では、前記ステップＳ１０４で検出された後続車両が自車両と接触する可能性がある場合には警報装置１０を作動させる。具体的には、隣接車線を走行する後続車両が自車両に追いつくまでに要する時間ｔ(n)を下記（３）式に従って算出し、当該時間ｔ(n)が所定値ＴＣ以下であり、且つ、前記方向指示器スイッチ１１から前記隣接車線への車線変更が判断できる場合には、後続車両と接触する可能性があることを知らせる警報を前記警報装置１０から発する。前記所定値ＴＣは、前記隣接車線と自車線とを区切る白線までの距離Ｓhと、当該隣接車線への接近速度Ｖhとに基づいて設定することができる。
【００３６】
ｔ(n)＝（（ΔＶ(n)2＋２・ΔＡ(n)・Ｓ(n)）1/2＋ΔＶ(n)）／ΔＡ(n)………（３）
但し、ΔＡ(n)は自車両に対する前記後続車両の相対加速度であり、ΔＶ(n)は相対速度であり、Ｓ(n)は自車両と前記後続車両との間の車間距離である。
なお、前記方向指示器スイッチ１１から前記隣接車線への車線変更を判断する方法を示したが、これに限定されるものではなく、例えば操舵角センサ６で検出される操舵角φの変化量に基づいて車線変更を判断するようにしてもよく、また前記隣接車線と自車線とを区切る白線までの距離Ｓhrに基づいて車線変更を判断するようにしてもよい。また、警報を警報装置１０から発するときには、自車両と後続車両との接近度合いを考慮するようにしてもよい。
【００３７】
次いで、本実施形態の動作を具体的状況に基づいて詳細に説明する。
まず、自車両が直線路を走行しているときに、運転者が所定のスイッチを操作したとする。すると、車両後方監視用コントローラ９で監視領域設定処理が実行されて、図２に示すように、先ずそのステップＳ１で前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像の縁領域から道路白線が検出され、前記ステップＳ１で道路白線を検出できたときには、ステップＳ２の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ３で前記道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)が検出され、ステップＳ４で前記位置ｘ(n)、ｙ(n)に対応する道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)が算出され、ステップＳ１２でヨー角変化量Δθ(n)が算出され、運転者が車線変更のためにステアリング操作をしており、前記ヨー角変化量Δθの大きさが“０”より大きいときには、ステップＳ１３の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１４で前記ヨー角変化量Δθ(n)と自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）が現在の道路座標上に変換され、ステップＳ１６で前記過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）が補間されて道路白線全体が検出される。
【００３８】
このように、本実施形態では、単眼カメラ８で撮像された画像の縁領域だけで行われた道路白線の検出結果に基づいて、道路白線全体を検出できるため、当該検出を車両後方の画像全域で行う方法に比べて、演算処理の削減量が大きく、装置を小型化してコストダウンできる。
ここで、運転者が自車両の方向指示器スイッチ１１を操作しているとすると、ステップＳ１７の判定が「Ｙｅｓ」となり、また自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、前記方向指示器スイッチ１１から判断できる車線変更方向と反対側にある道路白線までの側方距離Ｓhlが、自車線Ｂ上の後続車両が通過できるほどの幅より小さいとすると、ステップＳ１８の判定が「Ｎｏ」となり、ステップＳ２０で自車線Ｂが監視領域から除外される。
【００３９】
このように、本実施形態にあっては、自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、車線変更時に自車両から遠くなる側の道路白線までの側方距離Ｓhlが所定値以下であるときには、自車線Ｂを監視領域から除外するため、車線変更先に自車両が進入するまでの時間的余裕に応じて、自車両の運転操作に影響がない車線変更先の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量が大きく、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【００４０】
また、車線変更先となる車線Ｃの両脇にある道路白線のうち、前記方向指示器スイッチ１１から判断できる車線変更方向側にある道路白線までの側方距離Ｓhrrが、車線変更先となる車線Ｃ上の後続車両が通過できるほどの幅より大きいとすると、ステップＳ２１の判定が「Ｙｅｓ」となり、図１０（ａ）の平面図や、図１０（ｂ）の自車両後方の道路画像に示すように、ステップＳ２２で車線変更先となる車線Ｃが監視領域として設定され、この演算処理が終了される。
【００４１】
ここで車線変更先となる車線Ｃと自車線Ｂとを区切る道路白線までの側方距離Ｓhrが大きく、また前記道路白線への接近速度Ｖhが小さいとすると、図６に破線で示すように、監視領域の後端位置Ｓdが自車両に近づけて設定される。
このように、本実施形態にあっては、車線変更時に車両進行方向にある自車線Ｂの道路白線までの側方距離Ｓhrが大きいときほど、また前記道路白線への接近速度が小さいときほど前記監視距離の後端位置Ｓdを自車両に近づけて設定するため、車線変更先に自車両が進入するまでの時間的余裕に応じて、自車両の運転操作に影響がない車線変更先の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【００４２】
そして前記監視領域設定処理が終了すると、次いで警報処理が実行されて、前記監視領域内に自車両に接触する可能性がある後続車両が存在するときには、前記警報装置１０で運転者に報知される。
なお、上記実施形態では、撮像手段は単眼カメラ８に対応し、ステップＳ１〜Ｓ１６はレーンマーク検出手段に対応し、ステップＳ１７〜Ｓ２３は監視領域設定手段に対応する。
【００４３】
また、上記実施の形態は本発明の後方監視装置の一例を示したものであり、装置の構成等を限定するものではない。
例えば上記実施形態にあっては、自車両の後方の画像を撮像する単眼カメラ８を備える例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば前記単眼カメラ８に加えて、図１１に示すように、自車両側面に車両後側方の画像を撮像する単眼カメラ１２をそれぞれ取り付けるようにしてもよい。図１２（ａ）の平面図や、図１２（ｂ）の自車両後方の道路画像、図１２（ｃ）の自車両後側方の道路画像に示すように、車両後側方の画像を撮像する単眼カメラ１２は、車両後方の画像を撮像する単眼カメラ８よりも画角を狭めることができ解像度を高くすることができる。そのため、解像度の高い画像を用いることができるので、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像等から道路白線を精度よく検出することができ、当該道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の後方監視装置を搭載した車両の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の車両後方監視用コントローラ内で実行される監視領域設定処理を示すフローチャートである。
【図３】自車両後方の画像の縁領域を説明するための説明図である。
【図４】撮像座標系と道路座標系との関係を説明するための説明図である。
【図５】道路座標上における道路白線位置の算出方法を説明するための説明図である。
【図６】車線変更先となる車線と自車線とを区切る道路白線までの側方距離と、監視領域の後端距離との関係を説明するためのグラフである。
【図７】自車両が車線に沿って走行しているときの監視領域を説明するための説明図である。
【図８】図１の車両後方監視用コントローラ内で実行される警報処理を示すフローチャートである。
【図９】自車両後方の画像から後続車両の画像と道路の画像との境界を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１０】本実施形態の動作を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の後方監視装置の変形例を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の後方監視装置の変形例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ＦＬ〜１ＲＲは車輪
２はラック
３はピニオン
４はステアリングホイール
５はステアリングシャフト
６は操舵角センサ
７は車輪速センサ
８は単眼カメラ
９は車両後方監視用コントローラ
１０は警報装置
１１は前記方向指示器スイッチ
１１は方向指示器スイッチ
１２は単眼カメラ
【発明の属する技術分野】
この発明は、自車両後方の画像を撮像して後続車両を監視する車両用後方監視装置に係り、特に、装置を小型化やコストダウンできる車両用後方監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術としては、例えば特開平９−１４２２０９号公報に記載されているものが知られている。
この従来例では、撮像手段で撮像された自車両後方の画像を、当該画像の無限遠点を通る水平線と道路白線とで複数の監視領域候補に分割して、それらの監視領域候補を運転者の操舵操作等に基づいて選択し、後続車両を監視する監視領域として設定する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、選択された監視領域候補全域を監視領域として設定するようになっているため、演算処理の削減量が小さく、装置の小型化やコストダウンの効果が小さいという問題点があった。
そこで、本発明は上記従来の技術の未解決の問題点に着目してなされたものであって、演算処理の削減量を大きくして、装置を小型化でき、コストダウン効果を大きくできる車両用後方監視装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る車両用後方監視装置は、車両後方の画像を撮像する撮像手段と、その撮像手段で撮像した画像からレーンマークを検出するレーンマーク検出手段と、そのレーンマーク検出手段で検出したレーンマークに基づいて監視領域を設定する監視領域設定手段と、を備え、前記監視領域設定手段は、自車両から前記レーンマークまでの側方距離、及び当該レーンマークへの接近速度に基づいて前記監視領域の後端を設定することを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用後方監視装置において、前記監視領域設定手段は、自車両が車線変更時に車両進行方向にある自車線のレーンマークまでの側方距離が大きいとき、及び当該レーンマークへの接近速度が小さいときの少なくとも何れかのときには前記監視距離の後端を自車両に近づけて設定することを特徴とする。
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用後方監視装置において、前記監視領域設定手段は、自車両が車線変更時に車両進行方向の逆側にある自車線のレーンマークまでの側方距離が所定値以下であるときには、自車線を監視領域から除外することを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
したがって、本発明の請求項１に係る車両用後方監視装置にあっては、車両後方の画像を撮像して、その画像からレーンマークを検出し、自車両からレーンマークまでの側方距離、及び当該レーンマークへの接近速度に基づいて監視領域の後端を設定するため、自車両から大きく離れていて、自車両の運転操作に影響がない領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置を小型化でき、コストダウン効果を大きくできる。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る車両用後方監視装置にあっては、車線変更時に車両進行方向にある自車線のレーンマークまでの側方距離が大きいとき、及び当該レーンマークへの接近速度が小さいときの少なくとも何れかのときには前記監視距離の後端を自車両に近づけて設定するため、車線変更先に自車両が進入するまでの時間的余裕に応じて、自車両の運転操作に影響がない車線変更先の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３に係る車両用後方監視装置にあっては、車線変更時に車両進行方向の逆側にある自車線のレーンマークまでの側方距離が所定値以下であるときには、自車線を監視領域から除外するため、自車線上の自車両の側方に後続車両が通過できるほどの余裕がなく、後続車両が自車両を追い越すことがないときに、自車両の運転操作に影響がない自車線の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用後方監視装置で、自車両後方の画像を撮像して後続車両を監視する例を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であり、図１において、１ＦＬ及び１ＦＲは前輪、１ＲＬ及び１ＲＲは後輪を示し、その前輪１ＦＬ、１ＦＲには一般的なラックアンドピニオン式の操舵機構が配設されている。この操舵機構は、前輪１ＦＬ、１ＦＲの操舵軸（タイロッド）に接続されるラック２と、これに噛合するピニオン３と、このピニオン３をステアリングホイール４に与えられる操舵トルクで回転させるステアリングシャフト５とを備えており、そのステアリングシャフト５には、当該ステアリングホイール４の操舵角φを検出する操舵角センサ６が取り付けられており、また各車輪１ＦＬ〜１ＲＲには車輪速Ｗを検出する車輪速センサ７が取り付けられている。
【００１０】
一方、トランクリッドの後端部内側には、車両後方の画像を撮像するＣＣＤカメラ等の単眼カメラ８が埋設されており、後続車両や道路白線等の画像を車両後方監視用コントローラ９に出力するようになっている。
【００１１】
また車室内には、前記車両後方監視用コントローラ９で生成された情報に従って後続車両の接近を報知する警報装置１０や、運転者による方向指示器の操作を検出する方向指示器スイッチ１１が備えられている。警報装置１０は、ディスプレイとスピーカとからなり、後続車両が自車両に接近したときには、単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像を表示したり、音声等で警報を発したりするようになっている。
【００１２】
そして、前記操舵角センサ６で検出される操舵角φと、前記車輪速センサ７で検出される車輪速Ｗと、前記単眼カメラ８で撮像される画像と、前記方向指示器スイッチ１１で検出される方向指示器操作状態とが車両後方監視用コントローラ９に入力される。この車両後方監視用コントローラ９は、図示しないマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタルシステムで構成され、後述する監視領域設定処理を実行して、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から後続車両検出を行う監視領域を設定し、次いで後述する警報処理を実行して、前記監視領域内にある後続車両を検出して前記警報装置１０で運転者に報知する。
【００１３】
本実施の形態における監視領域設定処理は、所定のスイッチが操作されることによって実行される処理であって、具体的には、その処理の手順の概要を表すフローチャートである、図２に示すように、先ずそのステップＳ１では、図３に斜線で示すように、レーンマークである道路白線と道路の画像との輝度差に基づいて、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像の縁領域と消失点とから道路白線を検出し、ステップＳ２に移行する。
【００１４】
前記ステップＳ２では、前記ステップＳ１で道路白線を検出できたか否かを判定し、検出できた場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ３に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ５に移行する。
前記ステップＳ３では、前記ステップＳ１で検出された道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)を検出して、ステップＳ４に移行する。ここで、図４に示すように、ｘ(n)は画像の左端を基準として右方向を正とするｘ軸上の座標であり、ｙ(n)は画像の上端を基準として下方向を正とするｙ軸上の座標である。また、画像上における道路白線の位置ｘ(n)、ｙ(n)を検出する方法としては、例えば微分処理によるエッジ強調や、空間フィルタリングを用いたノイズ除去等の画像処理手法を用いることができる。
【００１５】
なお、画像上における道路白線の位置ｘ(n)、ｙ(n)の検出方法は、車両後方の画像に基づいて検出する方法に限られるものではなく、車両前方の画像を撮像する単眼カメラ等を備えている場合には、車両前方の画像に基づいて道路白線の形状を検出し、前記車両後方の画像の縁領域に撮像される道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)を推定するようにしてもよい。また、車両後方の画像に基づいて検出する方法と、車両前方の画像に基づいて検出する方法とを、道路白線の検出状況に応じて併用するようにしてもよい。
【００１６】
前記ステップＳ４では、前記ステップＳ３で検出した道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)に対応する道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出する。具体的には、前記ステップＳ３で検出した道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)と前記単眼カメラ８の取り付け高さＨと前記単眼カメラ８の焦点距離ｆに基づき、下記（１）式に従って道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、ステップＳ１０９に移行する。ここで、図４に示すように、Ｘ(n)は単眼カメラ８のレンズの中心点を基準として車幅方向右側を正とするＸ軸上の座標であり、Ｚ(n)は自車両よりも焦点距離ｆ後方を基準として車両前後方向後側を正とするＺ軸上の座標である。
【００１７】
Ｘ(n)＝−ｘ(n)×Ｈ／ｙ(n)
Ｚ(n)＝ｆ×Ｈ／ｙ(n) ………（１）
一方、前記ステップＳ５では、自車両が車線変更中であるか否かを判定する。具体的には、前記方向指示器スイッチがＯＮ状態であるか否かを判定し、ＯＮ状態である場合には（Ｙｅｓ）車線変更中であると判断してステップＳ６に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ９に移行する。
【００１８】
前記ステップＳ６では、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に基づいて自車両の走行路形状を判断する。具体的には、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に変化があるか否かを判定し、ほぼ変化がない場合には（Ｙｅｓ）直線路を走行していると判断してステップＳ７に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）曲線路を走行していると判断してステップＳ８に移行する。
ここで、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）は、この演算処理が前回実行されたときまでに算出された複数の道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n)からなるデータ列であり、２車線道路である場合には３つのデータ列から形成され、３車線道路である場合には４つのデータ列から形成されるものである。
【００１９】
前記ステップＳ７では、図５（a）に示すように、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)と、自車両の車線変更動作によるヨー角変化量Δθ(n)と、自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、ステップＳ１２に移行する。
一方、前記ステップＳ８では、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に基づいて走行路の曲率半径Ｒcを推定し、その曲率半径Ｒcと、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)と、自車両の車線変更動作等によるヨー角変化量Δθ(n)と、自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、道路座標上における道路白線の位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、前記ステップＳ１２に移行する。
【００２０】
また一方、前記ステップＳ９では、運転者によるステアリング操作に基づいて自車両の走行路形状を判断する。具体的には、前記操舵角センサ６で検出された操舵角φの大きさが“０”付近の所定値φo以下であるか否かを判定し、所定値φo以下である場合には（Ｙｅｓ）直線路を走行していると判断してステップＳ１０に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）曲線路を走行していると判断してステップＳ１１に移行する。
【００２１】
前記ステップＳ１０では、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上の道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n) を、今回算出された道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)とし、前記ステップＳ１００に移行する。
一方、前記ステップＳ１１では、図５（ｂ）に示すように、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）に基づいて走行路の曲率半径Ｒcを推定し、その曲率半径Ｒcと、この演算処理が前回実行されたときに算出された道路座標上の道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n)と、前記操舵角センサ６で検出された操舵角φと、前記単眼カメラ８の取り付け高さＨとに基づいて、道路座標上における道路白線位置Ｘ(n)、Ｚ(n)を算出し、前記ステップＳ１２に移行する。
【００２２】
前記ステップＳ１２では、車輪速センサ７で検出された車輪速Ｗ(n)と、この演算処理が前回実行されたときに操舵角センサ６で検出された操舵角φ(n-1)とに基づき、下記（２）式に従ってヨー角変化量Δθ(n)を算出し、ステップＳ１３に移行する。
Δθ(n)＝Ｖ(n)・Δｔ／（２π・Ｒ(n)）×３６０° ………（２）
Ｒ(n)＝Ｌ／φ(n-1)×（１＋Ｋ×Ｖ(n)2）、Ｖ(n)＝ａ×Ｗ(n)
但し、Ｒ(n)は車両の旋回半径であり、Ｋは車両のスタビリティファクタであり、Ｌは車両のホイルベース長であり、ａは定数である。
【００２３】
前記ステップＳ１３では、前記ステップＳ１２で算出したヨー角変化量Δθの大きさが“０”より大きいか否かを判定し、“０”より大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１４に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ１５に移行する。
前記ステップＳ１４では、前記ステップＳ１２で算出したヨー角変化量Δθ(n)と、自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を現在の道路座標上に変換し、ステップＳ１６に移行する。
【００２４】
一方、前記ステップＳ１５では、自車両の移動量ΔＺ(n)に基づいて、この演算処理で算出された過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を現在の道路座標上に変換し、前記ステップＳ１６に移行する。
前記ステップＳ１６では、前記ステップＳ１４又はＳ１５で座標変換した過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を補間し、ステップＳ１７に移行する。過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を補完する方法としては、当該道路白線間を直線で繋ぐようにしてもよいし、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）を曲線近似するようにしてもよい。
【００２５】
前記ステップＳ１７では、自車両が車線変更中であるか否かを判定する。具体的には、方向指示器スイッチがＯＮ状態であるか否かを判定し、ＯＮ状態である場合には（Ｙｅｓ）車線変更中であると判断してステップＳ１８に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２４に移行する。
前記ステップＳ１８では、自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、前記方向指示器スイッチ１１から判断できる車線変更方向と反対側にある道路白線までの側方距離Ｓhlが所定値Ａ（例えば、自車線Ｂ上の後続車両が側方を通過できるほどの幅）より大きいか否かを判定し、大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１９に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２０に移行する。
【００２６】
前記ステップＳ１９では、自車線Ｂを監視領域として設定し、ステップＳ２１に移行する。ここで監視領域の後端位置Ｓdは、自車両が車線変更を中断して自車線内に留まることができる距離、又は自車線に戻ることができる距離に設定する。具体的には、前記方向指示器スイッチ１１の検出結果から車線変更先となる車線Ｃを検出し、図６に破線で示すように、車線変更先となる車線Ｃと自車線Ｂとを区切る道路白線までの側方距離Ｓhrが大きいときほど、また当該道路白線への接近速度Ｖhが小さいときほど監視領域の後端位置Ｓdを自車両に近づけて設定する。また、前記道路白線までの側方距離Ｓhrが所定値以上となる場合には監視領域の後端位置Ｓdを“０”に設定する。なお、車両後方監視用コントローラ９の演算量に余裕がある場合には、図６から定まる値よりも監視領域の後端位置Ｓdを自車両から遠くなるように設定してもよい。また、通常の車線変更時には、前記接近速度Ｖhが連続的に変化することになるので、監視領域の後端距離Ｓdは図６に実線で示すように変化することになる。
【００２７】
一方、前記ステップＳ２０では、図１０（ａ）に示すように、自車線Ｂに監視領域を設定せずに、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から道路白線を検出し、前記ステップＳ２１に移行する。
前記ステップＳ２１では、車線変更先となる車線Ｃの自車両に遠い側の道路白線までの側方距離Ｓhrrが所定値Ｂ（例えば、車線変更先となる車線Ｃ上の後続車両が通過できるほどの幅）より大きいか否かを判定し、大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ２２に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２３に移行する。
【００２８】
前記ステップＳ２２では、車線変更先となる車線Ｃを監視領域として設定し、この演算処理を終了する。ここで監視領域の後端位置Ｓdは、前記ステップＳ１９と同様に、前記方向指示器スイッチ１１の検出結果から車線変更先となる車線Ｃを検出し、図６に破線で示すように、車線変更先となる車線Ｃの自車両に近い側の道路白線までの側方距離Ｓhrが大きいときほど、また当該道路白線への接近速度Ｖhが小さいときほど監視領域の後端位置Ｓdを自車両に近づけて設定する。また、前記道路白線までの側方距離Ｓhrが所定値以上となる場合には監視領域の後端位置Ｓdを“０”に設定する。
【００２９】
一方、前記ステップＳ２３では、車線Ｃに監視領域を設定せずに、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から道路白線を検出し、この演算処理を終了する。
また一方、前記ステップＳ２４では、自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、車線変更時に自車両に近くなる側の道路白線までの側方距離Ｓhrが所定値Ｃ（例えば、車線変更先となる車線Ｃ上の後続車両が通過できるほどの幅）より大きいか否かを判定し、大きい場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ２５に移行し、そうでない場合には（Ｎｏ）ステップＳ２６に移行する。
【００３０】
前記ステップＳ２５では、図７（ａ）の平面図や、図７（ｂ）の自車両後方の道路画像に斜線で示すように、自車線Ｂの両脇にある車線Ａ、Ｃを監視領域として設定し、この演算処理を終了する。ここで監視領域の後端位置Ｓdは、前記ステップＳ１９と同様に、図６に破線で示す制御マップに基づいて設定する。
一方、前記ステップＳ２６では、自車線Ｂを監視領域として設定すると共に、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から道路白線を検出し、この演算処理を終了する。
【００３１】
また本実施の形態における警報処理は、前記監視領域設定処理に次いで実行される処理であって、具体的には、その処理の手順の概要を表すフローチャートである、図８に示すように、先ずそのステップＳ１０１では、前記監視領域設定処理で設定された監視領域内で、後続車両の画像と道路の画像との輝度差に基づき、それらの境界を、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像から検出し、ステップＳ１０２に移行する。前記境界の検出方法としては、微分処理によるエッジ強調や空間フィルタリングによるノイズ除去等の画像処理手法を用いればよい。例えばエッジ強調を用いるようにしたときには、図９（ａ）の平面図や、図９（ｂ）の自車両後方の道路画像に示すように、後続車両のエッジのうちから予め定められた所定条件に適合する特徴点Ｅを抽出する。
【００３２】
前記ステップＳ１０２では、この演算処理が前回実行されたときに前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像と今回撮像された画像とに基づいて画像上における消失点ＦＯＥを検出する。具体的には、前回の画像と今回の画像とに基づいて算出される特徴点Ｅ(n)のマイナスベクトルが向かう収束点、又はプラスベクトルが遠ざかる起点を算出して消失点ＦＯＥとし、または単眼カメラ８の取り付け位置から算出される基準ＦＯＥを補正して消失点ＦＯＥとし、前記ステップＳ１０３に移行する。
【００３３】
なお、消失点ＦＯＥを検出する方法としては、走行路上の道路白線にエッジ強調や空間フィルタリングによるノイズ除去等の画像処理手法を用いて当該道路白線を検出し、その検出結果に基づいて消失点ＦＯＥを算出するようにしてもよい。また、車両後方の画像に基づいて検出する方法に限られるものではなく、車両前方の画像を撮像する単眼カメラ等を備えている場合には、車両前方の画像に基づいて道路白線の形状を検出し、その検出結果に基づいて消失点ＦＯＥを算出するようにしてもよい。
【００３４】
前記ステップＳ１０３では、この演算処理が前回実行されたときに検出された特徴点Ｅ(n-1)から、今回検出された特徴点Ｅ(n)に向かうベクトルを算出してオプティカルフローＯＰ(n)を算出し、ステップＳ１０４に移行する。
前記ステップＳ１０４では、前記ステップＳ１０３で算出されたオプティカルフローＯＰ(n)の大きさや向き等に基づいて、それらのオプティカルフローＯＰ(n)のうちから自車両に接近する物体のオプティカルフローＯＰ(n)を選出すると共に、同じ物体によるオプティカルフローＯＰ(n)をグループ化して後続車両を検出し、ステップＳ１０５に移行する。
【００３５】
前記ステップＳ１０５では、前記ステップＳ１０４で検出された後続車両が自車両と接触する可能性がある場合には警報装置１０を作動させる。具体的には、隣接車線を走行する後続車両が自車両に追いつくまでに要する時間ｔ(n)を下記（３）式に従って算出し、当該時間ｔ(n)が所定値ＴＣ以下であり、且つ、前記方向指示器スイッチ１１から前記隣接車線への車線変更が判断できる場合には、後続車両と接触する可能性があることを知らせる警報を前記警報装置１０から発する。前記所定値ＴＣは、前記隣接車線と自車線とを区切る白線までの距離Ｓhと、当該隣接車線への接近速度Ｖhとに基づいて設定することができる。
【００３６】
ｔ(n)＝（（ΔＶ(n)2＋２・ΔＡ(n)・Ｓ(n)）1/2＋ΔＶ(n)）／ΔＡ(n)………（３）
但し、ΔＡ(n)は自車両に対する前記後続車両の相対加速度であり、ΔＶ(n)は相対速度であり、Ｓ(n)は自車両と前記後続車両との間の車間距離である。
なお、前記方向指示器スイッチ１１から前記隣接車線への車線変更を判断する方法を示したが、これに限定されるものではなく、例えば操舵角センサ６で検出される操舵角φの変化量に基づいて車線変更を判断するようにしてもよく、また前記隣接車線と自車線とを区切る白線までの距離Ｓhrに基づいて車線変更を判断するようにしてもよい。また、警報を警報装置１０から発するときには、自車両と後続車両との接近度合いを考慮するようにしてもよい。
【００３７】
次いで、本実施形態の動作を具体的状況に基づいて詳細に説明する。
まず、自車両が直線路を走行しているときに、運転者が所定のスイッチを操作したとする。すると、車両後方監視用コントローラ９で監視領域設定処理が実行されて、図２に示すように、先ずそのステップＳ１で前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像の縁領域から道路白線が検出され、前記ステップＳ１で道路白線を検出できたときには、ステップＳ２の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ３で前記道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)が検出され、ステップＳ４で前記位置ｘ(n)、ｙ(n)に対応する道路座標上における位置Ｘ(n)、Ｚ(n)が算出され、ステップＳ１２でヨー角変化量Δθ(n)が算出され、運転者が車線変更のためにステアリング操作をしており、前記ヨー角変化量Δθの大きさが“０”より大きいときには、ステップＳ１３の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１４で前記ヨー角変化量Δθ(n)と自車両の移動量ΔＸ(n)、ΔＺ(n)とに基づいて、過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）が現在の道路座標上に変換され、ステップＳ１６で前記過去のデータ郡（Ｘ[N]、Ｚ[N]）が補間されて道路白線全体が検出される。
【００３８】
このように、本実施形態では、単眼カメラ８で撮像された画像の縁領域だけで行われた道路白線の検出結果に基づいて、道路白線全体を検出できるため、当該検出を車両後方の画像全域で行う方法に比べて、演算処理の削減量が大きく、装置を小型化してコストダウンできる。
ここで、運転者が自車両の方向指示器スイッチ１１を操作しているとすると、ステップＳ１７の判定が「Ｙｅｓ」となり、また自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、前記方向指示器スイッチ１１から判断できる車線変更方向と反対側にある道路白線までの側方距離Ｓhlが、自車線Ｂ上の後続車両が通過できるほどの幅より小さいとすると、ステップＳ１８の判定が「Ｎｏ」となり、ステップＳ２０で自車線Ｂが監視領域から除外される。
【００３９】
このように、本実施形態にあっては、自車線Ｂの両脇にある道路白線のうち、車線変更時に自車両から遠くなる側の道路白線までの側方距離Ｓhlが所定値以下であるときには、自車線Ｂを監視領域から除外するため、車線変更先に自車両が進入するまでの時間的余裕に応じて、自車両の運転操作に影響がない車線変更先の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量が大きく、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【００４０】
また、車線変更先となる車線Ｃの両脇にある道路白線のうち、前記方向指示器スイッチ１１から判断できる車線変更方向側にある道路白線までの側方距離Ｓhrrが、車線変更先となる車線Ｃ上の後続車両が通過できるほどの幅より大きいとすると、ステップＳ２１の判定が「Ｙｅｓ」となり、図１０（ａ）の平面図や、図１０（ｂ）の自車両後方の道路画像に示すように、ステップＳ２２で車線変更先となる車線Ｃが監視領域として設定され、この演算処理が終了される。
【００４１】
ここで車線変更先となる車線Ｃと自車線Ｂとを区切る道路白線までの側方距離Ｓhrが大きく、また前記道路白線への接近速度Ｖhが小さいとすると、図６に破線で示すように、監視領域の後端位置Ｓdが自車両に近づけて設定される。
このように、本実施形態にあっては、車線変更時に車両進行方向にある自車線Ｂの道路白線までの側方距離Ｓhrが大きいときほど、また前記道路白線への接近速度が小さいときほど前記監視距離の後端位置Ｓdを自車両に近づけて設定するため、車線変更先に自車両が進入するまでの時間的余裕に応じて、自車両の運転操作に影響がない車線変更先の領域を監視領域から除くことができ、演算処理の削減量を大きくして、装置をより小型化でき、コストダウン効果をより大きくできる。
【００４２】
そして前記監視領域設定処理が終了すると、次いで警報処理が実行されて、前記監視領域内に自車両に接触する可能性がある後続車両が存在するときには、前記警報装置１０で運転者に報知される。
なお、上記実施形態では、撮像手段は単眼カメラ８に対応し、ステップＳ１〜Ｓ１６はレーンマーク検出手段に対応し、ステップＳ１７〜Ｓ２３は監視領域設定手段に対応する。
【００４３】
また、上記実施の形態は本発明の後方監視装置の一例を示したものであり、装置の構成等を限定するものではない。
例えば上記実施形態にあっては、自車両の後方の画像を撮像する単眼カメラ８を備える例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば前記単眼カメラ８に加えて、図１１に示すように、自車両側面に車両後側方の画像を撮像する単眼カメラ１２をそれぞれ取り付けるようにしてもよい。図１２（ａ）の平面図や、図１２（ｂ）の自車両後方の道路画像、図１２（ｃ）の自車両後側方の道路画像に示すように、車両後側方の画像を撮像する単眼カメラ１２は、車両後方の画像を撮像する単眼カメラ８よりも画角を狭めることができ解像度を高くすることができる。そのため、解像度の高い画像を用いることができるので、前記単眼カメラ８で撮像された自車両後方の画像等から道路白線を精度よく検出することができ、当該道路白線の画像上における位置ｘ(n)、ｙ(n)を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の後方監視装置を搭載した車両の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の車両後方監視用コントローラ内で実行される監視領域設定処理を示すフローチャートである。
【図３】自車両後方の画像の縁領域を説明するための説明図である。
【図４】撮像座標系と道路座標系との関係を説明するための説明図である。
【図５】道路座標上における道路白線位置の算出方法を説明するための説明図である。
【図６】車線変更先となる車線と自車線とを区切る道路白線までの側方距離と、監視領域の後端距離との関係を説明するためのグラフである。
【図７】自車両が車線に沿って走行しているときの監視領域を説明するための説明図である。
【図８】図１の車両後方監視用コントローラ内で実行される警報処理を示すフローチャートである。
【図９】自車両後方の画像から後続車両の画像と道路の画像との境界を検出する方法を説明するための説明図である。
【図１０】本実施形態の動作を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の後方監視装置の変形例を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の後方監視装置の変形例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ＦＬ〜１ＲＲは車輪
２はラック
３はピニオン
４はステアリングホイール
５はステアリングシャフト
６は操舵角センサ
７は車輪速センサ
８は単眼カメラ
９は車両後方監視用コントローラ
１０は警報装置
１１は前記方向指示器スイッチ
１１は方向指示器スイッチ
１２は単眼カメラ
Claims (3)
- 車両後方の画像を撮像する撮像手段と、その撮像手段で撮像した画像からレーンマークを検出するレーンマーク検出手段と、そのレーンマーク検出手段で検出したレーンマークに基づいて監視領域を設定する監視領域設定手段と、を備え、
前記監視領域設定手段は、自車両から前記レーンマークまでの側方距離、及び当該レーンマークへの接近速度に基づいて前記監視領域の後端を設定することを特徴とする車両用後方監視装置。 - 前記監視領域設定手段は、自車両が車線変更時に車両進行方向にある自車線のレーンマークまでの側方距離が大きいとき、及び当該レーンマークへの接近速度が小さいときの少なくとも何れかのときには前記監視距離の後端を自車両に近づけて設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用後方監視装置。
- 前記監視領域設定手段は、自車両が車線変更時に車両進行方向の逆側にある自車線のレーンマークまでの側方距離が所定値以下であるときには、自車線を監視領域から除外することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用後方監視装置。
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