JP3941757B2 - 車両用夜間歩行者報知装置 - Google Patents

Description

本発明は、夜間に歩行者を検出し、検出した歩行者の位置に光を照射して、運転者に歩行者の存在を報知する車両用夜間歩行者報知装置に関する。

レーザレーダ装置を用いて移動体を検出して、検出した移動体の位置にスポットライトを照射して移動体を追従する装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−８３３８３号公報

しかしながら、従来の装置を車両に適用した場合に、歩行者以外の物体を誤って歩行者として誤検出すると、誤検出された物体に対してスポットライトが照射されるため、運転者の視線を誤検出した物体に誘導してしまうという問題がある。

本発明による車両用夜間歩行者報知装置は、物体検出手段により検出された物体が歩行者であるという確信の度合い（以下、確信度と呼ぶ）を算出し、算出された確信度に基づいて、照射手段から照射される光の光量を所定の光量まで増大させる時間を変更することを特徴とする。

本発明による車両用夜間歩行者報知装置によれば、物体検出手段により検出された物体が歩行者であるという確信度を算出し、算出された確信度に基づいて、照射手段から照射される光の光量を所定の光量まで増大させる時間を変更するので、歩行者ではない物体に対して光が照射されることに起因する運転者の視線誘導を緩和することができる。

図１は、本発明による車両用夜間歩行者報知装置の一実施の形態の構成を示す図である。一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置は、ＩＲカメラ１と、確信度判定装置２と、位置検出装置３と、照射状態制御装置４と、アクチュエータ５と、マーカ照射装置６とを備え、車両に搭載される。

ＩＲカメラ（赤外線カメラ）１は、熱エネルギー分布を直接、撮像する装置であり、歩行者等から放射される赤外線を捉えることにより、夜間でも歩行者等を検出することができる。ＩＲカメラ１は、車両前方を撮影できる位置に取り付ける。確信度判定装置２、位置検出装置３および照射状態制御装置４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータにより構成される。位置検出装置３は、ＩＲカメラ１により撮像された画像に基づいて、歩行者と思われる物体の位置を算出する。

確信度判定装置２は、ＩＲカメラ１により撮像された画像に基づいて、検出される物体が歩行者であるという確信度Ｐを判定する。確信度Ｐは、数値が高い程、歩行者であるという確信（可能性）が高いことを示す。

図２（ａ）は、ＩＲカメラ１によって、車道１０を横断する歩行者２０を撮影した図、図２（ｂ）は、ＩＲカメラ１によって、車道１０の脇に存在する自動販売機３０を撮影した図である。一般的に、ＩＲカメラ１を用いた歩行者の検出では、ＩＲカメラ１により撮像された画像の輝度分布に基づいて行われる。すなわち、歩行者の輝度値は、周囲の輝度値に比べて高いので、輝度値の高い部分の有無、および、輝度値の高い部分の形状などに基づいて、歩行者を検出することができる。

しかし、図２（ｂ）に示す自動販売機３０のように、輝度値が高く、かつ、縦に長い形状をしている物体は、歩行者として誤検出されることがある。従って、確信度判定装置２は、ＩＲカメラにより撮像された画像の輝度値、物体の幾何学的形状、および、物体の移動の有無に基づいて、検出された物体が歩行者であるという確信度Ｐを０〜５の６つの段階に分けて判定する。確信度Ｐの詳細な判定方法は、後述する。

アクチュエータ５は、位置検出装置３により検出された歩行者と考えられる物体の位置に基づいて、マーカ照射装置６を回動させる。アクチュエータ５は、既知のモータにより構成することができる。

マーカ照射装置６は、歩行者照射用の光源であり、自車両前方にマーキング光（スポットライト）を照射する。マーカ照射装置６は、水平方向および垂直方向に自由に回動することができ、アクチュエータ５によって回動されて、検出された物体（歩行者）を照射する。マーカ照射装置６から照射される光は、消灯されている状態から全点灯された状態に至るまで、徐々に光量を増大できるものとする。

照射状態制御装置４は、確信度判定装置２により判定された確信度Ｐに基づいて、マーカ照射装置６によって、検出された物体を照射するためのマーキング光の照射方法を変更する。具体的には、確信度Ｐに基づいて、マーキング光が消灯されている状態から徐々に光量を増大させて全点灯するまでの時間を変更する。

図３は、確信度Ｐと、マーキング光を全点灯するまでの時間との関係を示す図である。確信度Ｐが０の場合には、検出された物体が歩行者である可能性は極めて低いため、マーキング光の照射は行わない。確信度Ｐが１〜５の場合において、マーキング光を全点灯するまでの時間は、それぞれ１０００、６００、４００、２００、２０（msec）とする。例えば、確信度Ｐが１の場合には、１０００msecの時間をかけて、マーキング光の照射光量を徐々に増大させることにより、物体を照射する。

すなわち、一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置では、検出された物体が歩行者であるという確信度Ｐが低い場合には、物体を照射するマーキング光の照射光量を徐々に増大させ、確信度Ｐが高い場合には、マーキング光の照射光量を即座に増大させて、迅速に物体を照射する。

図４および図５は、一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置により行われる制御内容を示すフローチャートである。ステップＳ１０から始まる処理は、乗員が夜間歩行者報知システムを起動するためのスイッチ（不図示）をオンにすることにより開始される。ステップＳ１０では、確信度判定装置２により、確信度Ｐを０に設定してステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、照射状態制御装置４により、確信度判定装置２によって判定された確信度Ｐに基づいて、マーキング光の照射方法を変更する。また、マーキング光の照射方法を変更するとともに、アクチュエータ５により、位置検出装置３により検出された物体の位置にマーキング光を照射するように、マーカ照射装置６を回動させる。なお、ステップＳ１０からステップＳ２０に進んだ場合には、確信度Ｐ＝０であるので、マーキング光の照射は行わない。ステップＳ２０に続くステップＳ３０では、ＩＲカメラ１により撮影された画像を位置検出装置３に取り込んで、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０において位置検出装置３に取り込んだ画像に基づいて、輝度値ｓが２００＜ｓ＜２５５の範囲内にある領域の画像を切り出す。一般的に、ＩＲカメラ１により撮像された画像において、人間の頭部の輝度値ｓは２００＜ｓ＜２５５の範囲内にある。従って、ステップＳ４０では、人間の頭部と考えられる領域の画像を切り出す処理を行っている。輝度値ｓが２００＜ｓ＜２５５の範囲内にある領域の画像を切り出すと、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、位置検出装置３により、ステップＳ４０で切り出した領域の重心Ｚ値を算出する。重心Ｚ値は、図２（ａ）に示す撮像画像の縦方向の座標値であり、既知の方法を用いて算出することができる。重心Ｚ値を算出すると、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、位置検出装置３により、ステップＳ５０で算出した重心Ｚ値の値に基づいて、自車両から人間の頭部と考えられる物体までの距離を算出する。ＩＲカメラ１により撮像された画像中において、画像の上部に写っている物体ほど、物体までの実際の距離は遠くなる。この原理に基づいて、重心Ｚ値の値に基づいて、頭部と考えられる物体までの距離を算出する。なお、位置検出装置３は、物体までの距離を算出するとともに、自車両に対する物体の方向、すなわち、マーキング光の照射方向も検出する。

ステップＳ７０では、確信度判定装置２により、ステップＳ６０で算出した距離に基づいて、頭部の領域の推定面積Ｓhを算出する。ここでは、ＩＲカメラ１により撮影される人までの距離と、撮影画像中における人の頭部の面積とを対応付けた表を実験等により求めて予め用意しておき、この表と、ステップＳ６０で算出した距離とに基づいて、頭部の領域の推定面積Ｓhを算出する。頭部の領域の推定面積Ｓhを算出すると、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では、確信度判定装置２により、ステップＳ４０において輝度値に基づいて切り出した領域の面積Ｓ1がステップＳ７０で算出した頭部の推定面積Ｓhと略一致するか否かを判定する。ここでは、次式（１）の関係を満たす場合に、両者が略一致すると判定する。
Ｓh−ｋ1＜Ｓ1＜Ｓh＋ｋ1 …（１）
ただし、ｋ1は、所定のしきい値である。

式（１）の関係が成り立ち、輝度値に基づいて切り出した領域の面積Ｓ1と、ステップＳ７０で算出した頭部の推定面積Ｓhとが略一致すると判定するとステップＳ１００に進み、式（１）の関係が成り立たないと判定するとステップＳ９０に進む。ステップＳ９０では、ステップＳ４０において切り出した領域が人の頭部とは認められないので、確信度Ｐを０として、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ１００では、確信度判定装置２により、ステップＳ４０で切り出した領域の縦と横の比Ｃ1を算出して、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、確信度判定装置２により、ステップＳ１００で算出した縦横比Ｃ1が、一般的な人間の頭部の縦横比Ｃhと略一致するか否かを判定する。ここでは、次式（２）の関係を満たす場合に、両者が略一致すると判定する。
Ｃh−ｋ2＜Ｃ1＜Ｃh＋ｋ2 …（２）
ただし、ｋ2は、所定のしきい値である。

なお、一般的な人間の頭部の縦横比Ｃhは、予めメモリ（不図示）に記憶させておいて、このメモリから読み出す。一般的に、人間の頭部の縦横比Ｃhは、0.7〜0.8程度の値となる。

式（２）の関係が成り立ち、切り出した領域の縦横比Ｃ1が一般的な人間の頭部の縦横比Ｃhと略一致すると判定するとステップＳ１３０に進み、式（２）の関係が成り立たないと判定すると、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０において、確信度判定装置２は、輝度値に基づいて切り出した領域の面積は、人の頭部の面積と略一致したが、縦横比が実際の人間の頭部の縦横比と相違するため、切り出した領域が人の頭部である可能性は低いと判断して、確信度Ｐを１とする。ステップＳ１２０において確信度Ｐを１に設定すると、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ１３０では、撮像画像において、ステップＳ４０で切り出した領域の下の領域において、輝度値ｓが１５０＜ｓ＜２００の範囲内にある領域の画像を切り出す。一般的に、ＩＲカメラ１により撮像された画像において、人間の体部の輝度値ｓは１５０＜ｓ＜２００の範囲内にある。従って、ステップＳ１３０では、ステップＳ４０で切り出した人間の頭部と考えられる領域の下の領域に存在する人間の体部の領域の画像を切り出す処理を行っている。ステップＳ４０で切り出した領域の下の領域において、輝度値ｓが１５０＜ｓ＜２００の範囲内にある領域の画像を切り出すと、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、位置検出装置３により、ステップＳ５０で行った処理と同様に、ステップＳ１３０で切り出した領域の重心Ｚ値を算出する。切り出した領域の重心Ｚ値を算出すると、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、位置検出装置３により、ステップＳ１４０で算出した重心Ｚ値に基づいて、自車両から人間の体部と考えられる物体までの距離を算出する。人間の体部と考えられる物体までの距離を算出すると、ステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では、確信度判定装置２により、ステップＳ７０で行った処理と同様に、ステップＳ１５０で算出した距離に基づいて、体部の領域の推定面積Ｓbを算出する。ここでは、ＩＲカメラ１により撮影される人までの距離と、撮影画像中における人の体部の面積とを対応付けた表を予め用意しておき、この表と、ステップＳ１５０で算出した距離とに基づいて、体部の領域の推定面積Ｓbを算出する。体部の領域の推定面積Ｓbを算出すると、図５に示すフローチャートのステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０では、確信度判定装置２により、ステップＳ１３０において輝度値に基づいて切り出した領域の面積Ｓ2がステップＳ１６０で算出した体部の推定面積Ｓbと略一致するか否かを判定する。ここでは、次式（３）の関係を満たす場合に、両者が略一致すると判定する。
Ｓb−ｋ3＜Ｓ2＜Ｓb＋ｋ3 …（３）
ただし、ｋ3は、所定のしきい値である。

式（３）の関係が成り立ち、輝度値に基づいて切り出した領域の面積Ｓ2と、ステップＳ１６０で算出した体部の推定面積Ｓbとが略一致すると判定するとステップＳ１９０に進み、式（３）の関係が成り立たないと判定するとステップＳ１８０に進む。ステップＳ１８０において、確信度判定装置２は、ステップＳ４０で切り出した領域が人の頭部である可能性が高かったが、その領域の下の部分が人の体部とは認められないので、確信度Ｐを２として、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ１９０では、確信度判定装置２により、ステップＳ１３０で切り出した領域の縦横比Ｃ2を算出して、ステップＳ２００に進む。ステップＳ２００では、確信度判定装置２により、ステップＳ１９０で算出した縦横比Ｃ2が、一般的な人間の体部の縦横比Ｃbと略一致するか否かを判定する。ここでは、次式（４）の関係を満たす場合に、両者が略一致すると判定する。
Ｃb−ｋ4＜Ｃ2＜Ｃb＋ｋ4 …（４）
ただし、ｋ4は、所定のしきい値である。

なお、一般的な人間の体部の縦横比Ｃbは、予めメモリ（不図示）に記憶させておいて、このメモリから読み出す。一般的に、人間の体部の縦横比Ｃbは、0.3〜0.4程度の値となる。

式（４）の関係が成り立ち、切り出した領域の縦横比Ｃ2が一般的な人間の体部の縦横比Ｃbと略一致すると判定するとステップＳ２２０に進み、式（４）の関係が成り立たないと判定すると、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０において、確信度判定装置２は、ステップＳ１３０で輝度値に基づいて切り出した領域の面積は、人の体部の面積と略一致したが、縦横比が実際の人間の体部の縦横比と相違するため、ステップＳ１３０で切り出した領域が人の体部である可能性は低いと判断して、確信度Ｐを３とする。ステップＳ２１０において確信度Ｐを３に設定すると、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ２２０では、ステップＳ４０で切り出した頭部と考えられる領域、および、ステップＳ１３０切り出した体部と考えられる領域が移動したか否かを判定する。この判定は、ＩＲカメラ１により撮影された２枚の画像の差分を取ることにより行う。人間の頭部と考えられる領域および体部と考えられる領域が移動していないと判定するとステップＳ２３０に進み、移動したと判定するとステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２３０では、確信度判定装置２により、確信度Ｐを４に設定してステップＳ２０に戻る。一方、ステップＳ２４０において、確信度判定装置２は、人の頭部および体部と考えられる物体が移動したので、物体が歩行者である可能性が高いと判断して、確信度Ｐを５に設定する。確信度Ｐを５に設定すると、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ２０では、照射状態制御装置４により、上述したステップＳ９０、ステップＳ１２０、ステップＳ１８０、ステップＳ２１０、ステップＳ２３０、ステップＳ２４０で設定された確信度Ｐに基づいて、マーカ照射装置２から照射されるマーキング光の照射方法を変更する。以後、ステップＳ２０以降の処理が繰り返し行われる。

一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置によれば、ＩＲカメラ１により検出される物体が歩行者であるという確信度Ｐを算出し、確信度Ｐに基づいて、マーカ照射装置６によって物体を照射する方法を変更するので、歩行者ではない物体に対して光が照射されることに起因する運転者の視線誘導を緩和することができる。

一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置では、確信度判定装置２により判定された確信度Ｐが低いほど、物体を照射するためにマーカ照射装置６から照射される光の光量を所定の光量まで増大させる時間を長くした。これにより、歩行者であるという確信が低い物体に対しては、徐々にマーキング光を照射するので、運転者の視線誘導を緩和することができる。

一方、確信度判定装置２により判定された確信度Ｐが高い場合には、マーカ照射装置６から照射される光の光量を所定の光量まで増大させる時間を短くしたので、注意を要する歩行者に対して即座にマーキング光を照射して、運転者に対して注意を喚起することができる。

一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置によれば、ＩＲカメラ１により撮像された画像の輝度値、物体の幾何学的形状、および、物体の移動の有無に基づいて、確信度Ｐを判定するので、検出される物体が歩行者である可能性を的確に判定することができる。特に、物体の幾何学的形状に基づいて確信度Ｐを判定するために、人体の頭部および体部に対応する部分を撮像画像から抽出するので、より的確に確信度Ｐを算出することができる。

一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置によれば、撮像画像から抽出した人体の頭部および体部に対応する領域の面積、および、抽出した領域の縦と横の比に基づいて、確信度Ｐを判定するので、さらに的確に歩行者である可能性を判定することができる。

また、一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置によれば、検出された物体が歩行者ではない（確信度Ｐ＝０）と判定すると、その物体に対してはマーカ照射装置６による照射を行わないので、歩行者ではない物体に対してマーキング光が誤照射されるのを防ぐことができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、ＩＲカメラ１により撮像された画像の輝度値、物体の面積や縦横比などの幾何学的形状、および、物体の移動の有無の各要素に基づいて、確信度Ｐの判定を行った。しかし、これらの要素のうちのいずれか１つ、または、複数の要素の組み合わせに基づいて判定してもよいし、これらの要素以外の要素に基づいて、確信度Ｐの判定を行ってもよい。

上述した説明では、確信度Ｐを０〜５の６段階に区分けしたが、６段階より少なくても良いし、多くても良い。すなわち、検出された物体が歩行者である可能性が高いと判断できる場合には、確信度Ｐを高い値とし、歩行者である可能性が低いと判断できる場合には、確信度Ｐを低い値とすればよい。

自車両前方に存在する物体（歩行者）を検出する手段として、ＩＲカメラ１を用いたが、夜間に歩行者などの物体を検出できるものであれば、ＩＲカメラ以外のものを用いてもよい。例えば、所定の検知範囲を有するレーザレーダを用いて、物体を検出するとともに、検出した物体の形状や、物体の移動の有無などに基づいて、確信度Ｐを算出することもできる。

検出した物体（歩行者）を照射するための装置として、歩行者照射用の光源であるマーカ照射装置６を用いたが、車両が通常備えているヘッドライトを用いることもできる。例えば、左右に少なくとも１つずつ設けられているヘッドライトのうち、１つを前方照射用の光源として用い、他の１つを歩行者照射用の光源として用いてもよい。

図４および図５に示すフローチャートを用いて説明した処理は、乗員が夜間歩行者報知システムを起動するためのスイッチ（不図示）をオンにすることにより開始されたが、図示しないセンサを用いて車両周囲が暗くなってきたことを検知すると、自動的にステップＳ１０以降の処理を開始するようにしてもよい。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ＩＲカメラ１が物体検出手段を、確信度判定装置２が確信度算出手段を、位置検出装置３が位置検出手段を、アクチュエータ５およびマーカ照射装置６が照射手段を、照射状態制御装置４が照射方法変更手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明による車両用夜間歩行者報知装置の一実施の形態の構成を示す図 図２（ａ）は、ＩＲカメラ１によって、車道１０を横断する歩行者２０を撮影した図、図２（ｂ）は、ＩＲカメラ１によって、車道１０の脇に存在する自動販売機３０を撮影した図 確信度Ｐと、マーキング光を全点灯するまでの時間との関係を示す図 一実施の形態における車両用夜間歩行者報知装置により行われる制御内容を示すフローチャート 図４に示すフローチャートに続く処理を示すフローチャート

符号の説明

１…ＩＲカメラ
２…確信度判定装置
３…位置検出装置
４…照射状態判定装置
５…アクチュエータ
６…マーカ照射装置
１０…車道
２０…歩行者
３０…自動販売機

Claims (7)

1. 自車両前方に存在する物体を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物体が歩行者であるという確信の度合い（以下、確信度と呼ぶ）を算出する確信度算出手段と、
   前記物体検出手段により検出された物体の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段により検出された物体の位置に光を照射する照射手段と、
   前記照射手段から照射する光の光量を照射開始時から変化させて所定の光量まで増大させる照射方法変更手段とを備え、
   前記照射方法変更手段は、前記確信度算出手段により算出された確信度に基づいて、前記照射手段から照射される光の光量を前記所定の光量まで増大させる時間を変更することを特徴とする車両用夜間歩行者報知装置。
2. 請求項１に記載の車両用夜間歩行者報知装置において、
   前記照射方法変更手段は、前記確信度算出手段により算出された確信度が高いほど、前記照射手段から照射される光の光量を所定の光量まで増大させる時間を短くすることを特徴とする車両用夜間歩行者報知装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用夜間歩行者報知装置において、
   前記物体検出手段は、物体の表面から放射される赤外線を捉える赤外線撮像手段であって、
   前記確信度算出手段は、前記赤外線撮像手段により撮像された画像の輝度値、物体の幾何学的形状、および、物体の移動の有無のうちの少なくとも１つの要素に基づいて、前記確信度を算出することを特徴とする車両用夜間歩行者報知装置。
4. 請求項３に記載の車両用夜間歩行者報知装置において、
   前記確信度算出手段は、前記物体の幾何学的形状に基づいて前記確信度を算出する場合には、前記赤外線撮像手段により撮像された画像の輝度値に基づいて、人体の頭部および体部に対応する部分の少なくとも一方を抽出することを特徴とする車両用夜間歩行者報知装置。
5. 請求項４に記載の車両用夜間歩行者報知装置において、
   前記確信度算出手段は、前記赤外線撮像手段により撮像された画像から抽出された人体の頭部に対応する領域の面積、および、前記人体の頭部に対応する領域の縦と横の比の少なくとも一方に基づいて、前記確信度を算出することを特徴とする車両用夜間歩行者報知装置。
6. 請求項４または５に記載の車両用夜間歩行者報知装置において、
   前記確信度算出手段は、前記赤外線撮像手段により撮像された画像から抽出された人体の体部に対応する領域の面積、および、前記人体の体部に対応する領域の縦と横の比の少なくとも一方に基づいて、前記確信度を算出することを特徴とする車両用夜間歩行者報知装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の車両用夜間歩行者報知装置において、
   前記照射方法変更手段は、前記確信度算出手段によって、前記物体検出手段により検出された物体が歩行者ではないと判定されると、前記照射手段による照射を行わないことを特徴とする車両用夜間歩行者報知装置。

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