JP4261321B2 - 歩行者検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、道路上の歩行者を検出する歩行者検出装置に関する。

従来から、車両の周辺に存在する障害物をレーダを用いて検出する物体検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この物体検知装置では、レーダを用いることにより車両の周辺に存在する障害物までの距離及び方向を検知してその結果を車載ディスプレイに自車両と重ねて表示することで、運転者に自車と障害物の位置関係を明確に認識させている。

また、従来から赤外線を用いて人間の存在を検出する赤外線監視システムが知られている（例えば、特許文献２参照。）。この監視システムでは、監視領域を赤外線カメラで撮影して温度変化領域を検出し、この温度変化領域が所定形状を有するときにこの温度変化領域を人間として検出することができる。
特開平７−２２９９６１号公報（第３−５頁、図１−６） 特開平６−３８２１７号公報（第２−４頁、図１−９）

ところで、上述した特許文献１に開示された物体検知装置を用いて車両の周囲を歩行中の歩行者の存在を検出しようとするとレーダ出力を高く設定する必要があるが、そうすると車両以外に多くの物体が検出対象に含まれてしまい、効率よく歩行者の検出を行うことができないという問題があった。

また、このような物体検知装置と特許文献２に開示された赤外線監視システムを組み合わせ、レーダによって検出した物体を対象に赤外線カメラを用いて歩行者であるか否かの判定を行うことが考えられる。しかし、上述したように、物体検知装置において歩行者を検出可能なレーダ出力の設定を行うと検出される物体の数が多くなるため、検出された全ての物体を対象に赤外線カメラを用いて歩行者を検出しようとすると処理の負担が大きいため、検出に時間がかかるという問題があった。また、物体検知装置によって検出された物体が車両である場合に、この車両の搭乗者を歩行者として誤検出する場合があるという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、検出のための処理量を減らして効率的に短時間で歩行者を検出することができ、しかも誤検出を防止することができる歩行者検出装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の歩行者検出装置は、自車両の周囲に存在する他の車両を含む物体の中から歩行者を検出するために、他の車両を検出する車両検出手段と、物体を検出する物体検出手段と、物体検出手段によって検出された物体から車両検出手段によって検出された他の車両を除外して判定対象物とし、この判定対象物に対して歩行者か否かを判定する歩行者判定手段とを備えている。他の車両を除外したそれ以外の物体を判定対象物として歩行者か否かが判定されるため、判定対象物の数を減らすことができ、効率的に短時間で歩行者を検出することができる。また、予め他の車両が判定対象物から除外されるため、車両の搭乗者を誤って歩行者として検出することがなく、誤検出を防止することができる。

また、上述した歩行者判定手段は、判定対象物を赤外線を用いて撮影するカメラと、赤外線カメラで撮影した判定対象物の画像が人間特有の画像に一致するか否かを比較する比較手段とを備えることが望ましい。これにより、判定対象物に含まれる歩行者のみを確実に判定することが可能になる。

また、上述したカメラは赤外線カメラであり、人間特有の画像は人間特有の赤外線発光パターンであることが望ましい。これにより、判定対象物に含まれる歩行者を確実に、しかも高い精度で判定することが可能になる。

また、上述した車両検出手段および物体検出手段は、所定の探査波を出力する送信機と、他の車両あるいは物体による探査波に対する反射波を受信する受信機と、探査波と反射波に基づいて他の車両あるいは物体の位置を求める制御部とを有する共通のレーダ装置を用いて構成されており、送信機から出力される探査波の送信出力を小あるいは大に設定することで車両検出手段あるいは物体検出手段としてレーダ装置を用いることが望ましい。送信出力を切り替えるだけで、車両検出手段と物体検出手段として共通のレーダ装置を用いることができるため、装置全体の簡略化が可能になり、コストの低減が可能になる。

以下、本発明を適用した一実施形態の歩行者検出装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態の歩行者検出装置の構成を示す図である。図１に示す歩行者検出装置１００は、車両に搭載されており、この車両（自車両）の周辺に存在する歩行者を検出する。なお、この歩行者には、自車両の周辺に存在する他の車両の搭乗者が含まれていない。図１に示すように、歩行者検出装置１００は、レーダ装置１０、赤外線カメラ２０、歩行者位置抽出部３０、画像切出部３２、パターン比較部３４、歩行者位置格納部３６、表示画像生成部４０、ディスプレイ装置４２を含んで構成されている。

レーダ装置１０は、所定の探査波を送信してその反射波を受信することにより探査波の送信範囲に含まれる物体を検出する。例えば、複数の角度方向に対して同時に探査波を送信することにより、それぞれの角度方向に存在する物体を検出することができる。このために、レーザ装置１０は、送信機１２、受信機１４、制御部１６を備えている。送信機１２は、複数本の探査波を並行して出力する。探査波としては、ミリ波等の指向性の高い電波や光もしくは超音波等が用いられる。出力される探査波の本数は、検出範囲や検出の分解能を考慮して決定される。受信機１４は、送信機１２から出力される探査波がその送信方向に存在する物体に反射して戻ってくる反射波を受信する。制御部１６は、送信される探査波とその反射波の強度を比較することにより、物体の位置（距離）を求める。なお、本実施形態では、並行して出力される各探査波の送信の向きは固定されているため、各探査波に対応する物体の距離のみが算出によって求められ、この物体の方向は所定の設定値が用いられる。なお、１つの探査波を送信するレーダ装置を用い、その探査波の送信の向きを機械的に回転させながら反射波を受信して、回転範囲に存在する物体を検出するようにしてもよい。

また、本実施形態では、レーダ装置１０の送信機１２から出力される探査波の送信出力（出力パワー）を切り替えることにより、主に他の車両の検出を行う車両検出手段と他の車両とともにそれ以外の物体の検出を行う物体検出手段の両方の動作をレーダ装置１０に行わせている。具体的には、レーダ装置１０を車両検出手段として動作させたい場合には、送信出力を小さく設定して、車両あるいはそれと同程度の大きな物体（看板等）に対してのみ、検出可能な反射波を受信できるようにする。一方、レーダ装置１０を物体検出手段として動作させたい場合には、送信出力を大きく設定して、車両やそれと同程度の大きな物体だけでなく歩行者やその他の小さな物体に対して、検出可能な反射波を受信できるようにする。

赤外線カメラ２０は、所定の撮影範囲を有し、撮影範囲に含まれる物体から放射される赤外線映像を撮影する。歩行者位置抽出部３０は、レーザ装置１０の送信出力を大きくして検出した複数の物体の中から、送信出力を小さくして検出した車両を除外することにより、歩行者位置を抽出する。抽出された歩行者位置は歩行者位置格納部３６に格納される。なお、ここで抽出される歩行者位置は、正確に歩行者の位置を示すものではなく、送信出力を小さくすることで検出された各物体の中から、送信出力を大きくすることで検出された車両等の大きな物体を明らかに歩行者と異なるものとして除外することにより、後に行われる各物体が歩行者か否かの判定を行うための判定対象物を絞り込む（数を減らす）ことが目的であるため、歩行者以外のノイズ分も含まれている。したがって、正確には歩行者候補位置と呼ぶべきものである。

画像切出部３２は、赤外線カメラ２０によって撮影された赤外線映像の中から、歩行者位置抽出部３０によって抽出された歩行者位置に対応する画像の切り出しを行う。パターン比較部３４は、画像切出部３２によって切り出された各歩行者位置に対応する切り出し画像と、予め設定された人間特有の画像との間でパターン比較を行う。すなわち、赤外線カメラ２０で人間を撮影すると、服から露出した顔等の温度が高く、服の部分はそれよりも低い温度であって人間以外の物体の温度よりは高くなるため、人間特有の温度パターンを持つことになる。また、頭部と上半身等を組み合わせた人間特有の形状パターンを持つことにもなる。これらの人間特有のパターン（温度パターン、形状パターン）に対応した画像を予め用意しておいて、赤外線カメラ２０によって撮影された各歩行者位置に対応して切り出された画像と比較することにより、一致の程度が大きい物体を人間と判定することができる。なお、歩行者位置抽出部３０において歩行者位置を抽出する際に車両は除外されているため、パターン比較部３４によって検出される人間としては、車両の搭乗者以外の歩行者のみが含まれることになる。

歩行者位置格納部３６は、歩行者位置抽出部３０によって抽出された歩行者位置を格納した後、パターン比較部３４によって歩行者以外に対応する歩行者位置をノイズとして除去する。これにより、最終的に、真の歩行者に対応する歩行者位置のみが歩行者位置格納部３６に格納される。

表示画像生成部４０は、レーダ装置１０の送信出力を小さくして検出された車両の位置と、パターン比較部３４によって一致判定がなされた真の歩行者位置とを自車位置を基準にして表した表示画像を生成し、ディスプレイ装置４２に表示する。

上述したレーダ装置１０が車両検出手段、物体検出手段に、赤外線カメラ２０、歩行者位置抽出部３０、画像切出部３２、パターン比較部３４、歩行者位置格納部３６が歩行者判定手段に、パターン比較部３４が比較手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の歩行者検出装置１００はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。

図２は、歩行者検出装置１００による歩行者検出に関する一連の動作手順を示す流れ図である。まず、レーダ装置１０内の制御部１６は、送信機１２の送信出力を低出力に設定して探査波の送信を行うとともに、受信機１４によって受信された反射波に基づいて、自車両周辺の他の車両（車両と同程度の大きな物体も含まれる）の位置（距離と方向）を検出する（ステップ１００）。また、レーダ装置１０内の制御部１６は、送信機１２の送信出力を高出力に設定して探査波の送信を行うとともに、受信機１４によって受信された反射波に基づいて、自車両周辺の他の車両等を含む物体の位置（距離と方向）を検出する（ステップ１０１）。

次に、歩行者位置抽出部３０は、ステップ１０１において検出された物体の中からステップ１００において検出された車両等を除外して判定対象物としての歩行者位置を抽出する（ステップ１０２）。

図３および図４は、歩行者位置の抽出動作の説明図である。図３には、ステップ１００による車両の検出結果が示されている。レーダ装置１０の送信出力を小さく設定しているため、検出される物体（□の記号は車両を表している）の数は少ない。また、図４にはステップ１０１による車両やその他の物体の検出結果が示されている。レーダ装置１０の送信出力を大きく設定しているため、検出される物体（□、○、△の記号のそれぞれは車両、歩行者、ノイズを表している）の数は多い。図４に示した検出結果の中で、図３に示した検出結果に対応する物体（□の記号で表された車両）は、判定対象物としての歩行者位置からは除外される（×の記号が付されている）。

次に、赤外線カメラ２０による撮影が行われると（ステップ１０３）、画像切出部３２は、この撮影された赤外線映像の中から、歩行者位置抽出部３０によって抽出された歩行者位置に対応する部分画像を切り出す（ステップ１０４）。

次に、パターン比較部３４は、切り出された部分画像を人間特有の画像パターンと比較し、これらが一致するか否か、すなわちこの切り出された部分画像が人間（歩行者）に対応するものであるか否かを判定する（ステップ１０５）。一致しない場合には否定判断が行われ、次に、歩行者位置格納部３６は、不一致の部分画像に対応する歩行者位置をノイズとして除去する（ステップ１０６）。このノイズ分の除去が行われた後、あるいは、パターン比較部３４による比較動作の結果一致判定が行われステップ１０５において肯定判断が行われた後、パターン比較部３４は、全ての歩行者位置について比較動作を行ったか否かを判定する（ステップ１０７）。比較動作を行っていない歩行者位置が残っている場合には否定判断が行われ、ステップ１０５に戻って次の歩行者位置についての比較動作が行われる。

また、全ての歩行者位置についての比較動作が終了した場合にはステップ１０７の判定において肯定判断が行われ、次に、表示画像生成部４０は、ディスプレイ装置４２に自車位置を基準として自車両周辺の他の車両と歩行者のそれぞれの位置を表示する（ステップ１０８）。このようにして、歩行者位置を検出してその位置を表示するまでの一連の動作が終了する。

このように、本実施形態の歩行者検出装置１００では、自車両周辺の他の車両を除外したそれ以外の物体を判定対象物として歩行者か否かが判定されるため、判定対象物の数を減らすことができ、効率的に短時間で歩行者を検出することができる。また、予め他の車両が判定対象物から除外されるため、車両の搭乗者を誤って歩行者として検出することがなく、誤検出を防止することができる。

また、赤外線カメラ２０で撮影した判定対象物の画像が人間特有の画像パターンに一致するか否かを比較して各判定対象物が歩行者か否かを判定することにより、判定対象物に含まれる歩行者のみを高い精度で確実に判定することが可能になる。また、レーダ装置１０を用いることにより、自車両の周辺に存在する他の車両やこの他の車両を含む物体の位置を容易に検出することができる。

また、レーダ装置１０の送信出力を切り替えることにより、車両の検出と車両を含む他の物体の検出の両方を行っているため、共通のレーダ装置１０を２種類の検出用途に用いることができ、装置全体の簡略化が可能になり、コストの低減が可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、赤外線カメラ２０によって撮影した赤外線映像を切り出した部分画像のそれぞれについて歩行者か否かの判定を行ったが、可視光に対して受光感度を有する通常のカメラを用いるようにしてもよい。この場合には、人間特有の温度に基づく発光パターンによる比較を行うことはできないため、人間特有の形状パターンによる比較を行って、部分画像が歩行者に対応するものであるか否かが判定される。

また、上述した実施形態では、歩行者位置の検出結果を用いて歩行者位置を表す画像を生成したが、この検出結果を用いてその他の動作を行うようにしてもよい。例えば、自車両の周辺であって歩行者までの距離が所定値以下になったときに所定の警告動作や危険回避のための自動運転を補助する動作を行うようにしてもよい。

一実施形態の歩行者検出装置の構成を示す図である。 歩行者検出装置による歩行者検出に関する一連の動作手順を示す流れ図である。 歩行者位置の抽出動作の説明図である。 歩行者位置の抽出動作の説明図である。

符号の説明

１０ レーダ装置
１２ 送信機
１４ 受信機
１６ 制御部
２０ 赤外線カメラ
３０ 歩行者位置抽出部
３２ 画像切出部
３４ パターン比較部
３６ 歩行者位置格納部
４０ 表示画像生成部
４２ ディスプレイ装置
１００ 歩行者検出装置

Claims (3)

1. 自車両の周囲に存在する他の車両を含む物体の中から歩行者を検出する歩行者検出装置であって、
   前記他の車両を検出する車両検出手段と、
   前記物体を検出する物体検出手段と、
   前記物体検出手段によって検出された前記物体から前記車両検出手段によって検出された前記他の車両を除外して判定対象物とし、この判定対象物に対して歩行者か否かを判定する歩行者判定手段と、
   を備え、前記車両検出手段および前記物体検出手段は、所定の探査波を出力する送信機と、前記他の車両あるいは前記物体による前記探査波に対する反射波を受信する受信機と、前記探査波と前記反射波に基づいて前記他の車両あるいは前記物体の位置を求める制御部とを有する共通のレーダ装置を用いて構成されており、
   前記送信機から出力される前記探査波の送信出力を小あるいは大に設定することで前記車両検出手段あるいは前記物体検出手段として前記レーダ装置を用いることを特徴とする歩行者検出装置。
2. 請求項１において、
   前記歩行者判定手段は、
   前記判定対象物を赤外線を用いて撮影するカメラと、
   前記赤外線カメラで撮影した前記判定対象物の画像が人間特有の画像に一致するか否かを比較する比較手段と、
   を備えることを特徴とする歩行者検出装置。
3. 請求項２において、
   前記カメラは赤外線カメラであり、前記人間特有の画像は人間特有の赤外線発光パターンであることを特徴とする歩行者検出装置。

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