JP4427771B2 - 物体判別装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体判別装置に関し、例えば、周囲の物体を認識及び判別すべく自動車等の車両に搭載して好適な物体判別装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、物体の存在を検出する技術分野においては、複数種類のセンサによってそれぞれ同じ検出対象を検出するように設定し、それらセンサの検出結果を総合的に考慮して最終的な検出結果を求める、所謂センサフュージョン技術が提案されている。
【0003】
このような技術の一例として、特開平9−236672号には、略同じ検出対象範囲を検出するように配設された超音波センサと赤外線センサとを用いて、トイレ内に人が存在するか否かの判定を行う技術が提案されている。
【0004】
また、例えば、特開平7−50825号には、撮像された赤外画像に対して周波数分析を行い、その結果得られる周波数成分に基づいて、移動する人間または動物の歩行リズムを検出する技術が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例によれば、所定の検出範囲に存在する物体を検出することはできるが、その物体の種類を判別することはできない。
【0006】
そこで本発明は、検出方式が異なる2種類の検出手段を用いて、物体の種類を判別する物体判別装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る物体判別装置は、以下の構成を特徴とする。
【0008】
即ち、所定の検出波を送出すると共に、その検出波の車両のリフレクタからの反射波に基づいて、車両のリフレクタを検出する第1の検出手段と、前記検出波の伝搬範囲を少なくとも含む領域を赤外線を用いて撮像すると共に、撮影された赤外画像に基づいて、その領域に存在する物体を検出する第2の検出手段と、前記第2の検出手段によって高温の物体が検出された場合であって、該第2の検出手段の検出結果に基づくその物体の存在領域又は近傍位置に前記第1の検出手段によって車両のリフレクタが検出されないときに、その物体を生物と判断する物体判別手段と、を備えることを特徴とする。
【0010】
また、例えば前記物体判別手段は、前記第2の検出手段によって高温の物体が検出された場合であって、該第2の検出手段の検出結果に基づくその物体の存在領域又は近傍位置に前記第1の検出手段によって車両のリフレクタが検出されたときに、その物体をエンジンがかかっている車両と判断すると良い。
【0011】
また、例えば前記物体判別手段は、前記第1の検出手段は、物体からの所定強度より大きな前記反射波の分布に基づいて、車両のリフレクタの位置を検出し、前記物体判別手段は、前記第1の検出手段によって検出されたリフレクタの位置と、前記第2の検出手段によって検出された高温部分の位置との位置関係に基づいて、前記車両の車種を判別すると良い。
【0012】
【発明の効果】
上記の本発明によれば、検出方式が異なる2種類の検出手段を用いて、物体の種類を判別する物体判別装置の提供が実現する。
【0013】
即ち、請求項1の発明によれば、赤外画像を利用する第2の検出手段では容易に検出され、レーザレーダやミリ波レーダを利用する第1の検出手段では検出が困難である、という特性の違いを利用しているので、検出対象である生物を容易に判別することができる。
【0015】
また、請求項2の発明によれば、第1の検出手段によってリフレクタが検出された車両の所定の位置に、第2の検出手段によって検出された排気管に相当する高温部分が位置するか否かを利用しているので、エンジンがかかっている車両であるか否かを容易に判別することができる。
【0016】
また、請求項3の発明によれば、一般的な車両には、その車両の種類(例えば、乗用車、バイク、トラック)に応じて、リフレクタの取り付け位置と排気管の位置とに所定の位置関係があることを利用しているので、車両の車種を容易に判別することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、自動車等の車両の警報システムに適用した実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。
【0018】
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態における警報システムが搭載された車両の装置構成を示すブロック図である。
【0019】
同図に示す車両100において、1は、自車両の前方を走行する他車両との車間距離を検出するレーザーレーダ、或いはミリ波レーダ等の距離センサ(以下、LR)である。2は、赤外線(近赤外線及び遠赤外線を含む)を利用した撮像装置(赤外線カメラ)を用いて、自車両の前方の所定の撮像範囲を撮影する画像センサ(以下、IS)である。
【0020】
3は、自車両の速度を減速させるブレーキアクチュエータである。4は、自車両の速度を調整するエンジンスロットルの開度を調整するスロットルアクチュエータである。尚、車両100の速度調整には、自動変速機を併用しても良い。
【0021】
ここで、LR1とIS2とは、図1(b)に示すように、車両100の車幅方向に略同じであって、バンパー近傍において車両上下方向に重ねられるように搭載されており、上述したLR1は、図2に示すようにLR1の搭載位置から垂直上方向を+Y方向、右横方向を+X方向、そして自車両の前方方向を+Z方向とする座標系を基準としている。一方、IS2は、図3に示す画角20において、左上端を原点とし、右方向を+x方向、下方向を+y方向とする座標系を基準としている。これら2つのセンサの取り付け位置(座標原点)のオフセット量は、予めECU(電子制御ユニット)11に格納されているものとする。
【0022】
また、これら2種類のセンサLR1及びIS2の検出範囲は、図3に示すように、IS2の検出範囲がLR1の検出範囲を内包するように設定されている。また、LR1の検出範囲(所定の検出波の走査範囲(伝搬範囲))は、垂直方向に所定の仰角をなす立体的な領域であり、その領域範囲内に存在する物体までの距離と方向(角度)とを検出する。
【0023】
また、本実施形態において、IS2が図1(b)に示すようにバンパーの下方に搭載される理由は、検出対象である他車両の後部バンパーの下方に位置する排気管の周辺を、IS2による撮影を容易にするためである。
【0024】
尚、本実施形態では、説明の便宜上、LR1及びIS2の搭載位置を図1(b)に示すように配置するが、搭載スペースの関係から実際には車幅方向にずらして実装する場合には、それらセンサのずれ量がオフセットされた同一の座標系に変換することにより、計算上は図2に示す座標系に調整すると良い。
【0025】
次に、5は、本実施形態において少なくとも自車両と前方の他車両との車間距離に関する警報音の出力を行うスピーカである。7は、IS2によって撮像した画像(以下、赤外画像)の表示や、各種情報の表示を行う表示装置である。
【0026】
9は、車両100の速度を検出する速度センサである。
【0027】
そして、ECU(電子制御ユニット)11は、上述した2種類のセンサにより入手した情報に基づいて、車間距離に関する警報をドライバに対してスピーカ5から報知すると共に、ブレーキアクチュエータ3及び/またはスロットルアクチュエータ4を制御することにより、自車両の前方に存在する他車両との車間距離が所定距離に維持する。ECU11には、不図示のマイクロコンピュータが搭載されており、予めメモリに格納されたプログラムやパラメータに従って、CPUが動作することにより、以下に説明する警報・制御処理を実現する。
【0028】
<警報・制御処理>
図4は、第1の実施形態におけるECU11が実行する警報・制御処理のフローチャートを示す図であり、例えばイグニッションスイッチ(不図示)がドライバによってオン状態に設定されることによって開始される。
【0029】
同図において、ステップS1:LR1及びIS2のそれぞれの検出結果に基づくセンサフュージョンにより、車両100の前方に存在する車両(先行車両)の存在及び車種を認識すると共に、その車両と自車両との相対的な距離情報(車間距離、速度)を取得する(詳細は後述する)。
【0030】
ステップS2:車速センサ9の検出結果により、自車速を検出する。
【0031】
ステップS3〜ステップS5:例えば図6に示すような危険判断の基準特性を予めルックアップテーブル(LUT)としてROM等の記憶デバイスに記憶しておき、ステップS1及びステップS2にて取得した距離情報及び自車速に基づいて相対速度を算出すると共に、該LUTを、算出した相対速度、並びにステップS1にて求めた車間距離及び車種に従って参照することにより、ブレーキアクチュエータ3及び/またはスロットルアクチュエータ4を駆動する車間距離制御を実行すべき危険な状態か、スピーカ5からの警報音の出力を実行すべき危険な状態かを判断する(ステップS3)。
【0032】
ここで、図6に示すLUTは、警報・制御処理においてECU11が参照する判断基準を例示しており、後述するステップS1の処理において判別可能な車両の車種毎の判断基準が、図5に示す設定を基本として車種毎に設定されている。
【0033】
即ち、本実施形態における判別可能な車両の車種は、一例として、乗用車、バイク(原動機付自転車を含む)、トラックの3種類であり、それぞれの判断基準には、破線と実線とで囲まれた警報出力だけを行う領域と、警報出力に加えて、車間距離制御を行うところの、破線から左側の領域とが設定されている。
【0034】
より具体的には、図6において、バイクは、乗用車やトラックと比較強いて挙動変化が速いという一般的な特性があるので、車間距離及び相対速度の2つのパラメータにおいて、相対速度に重みを置いた設定とし、乗用車の場合には車間距離に重みを置いた設定とする。そしてトラックの場合は、当該2つのパラメータを同じ重み付けに設定する。
【0035】
そして、ステップS3における判断結果により、危険ではないときにはステップS1にリターンし、警報が必要な場合にはスピーカ5による警報音の出力及び表示装置7へのガイダンス表示等を行い(ステップS4)、警報に加えて車間距離制御の実行が必要な場合には、ブレーキアクチュエータ3及び/またはスロットルアクチュエータ4を駆動を制御することにより、車間距離を制御し(ステップS5)、その後、ステップS1にリターンする。
【0036】
<車両認識・車種判別処理>
以下、本実施形態において図4のステップS1にて行われるところの、車両認識・車種判別処理について詳細に説明する。
【0037】
図7は、第1の実施形態における車両認識・車種判別処理を示すフローチャートである。
【0038】
同図において、ステップS11:IS2から赤外画像を入力する。
【0039】
ステップS12:LR1から入力した検出値のうち、所定の反射強度より大きな検出値であって、移動方向が略同じ近接する検出値を抽出する。ここで、移動方向は、所定時間の範囲内における検出距離の変化に基づいて判断すれば良い。
【0040】
本実施形態では、LR1によって車両の存在及び位置を検出するに際して、車両の後方に取り付けられているリフレクタ(反射板)が検出できるか否かを利用する。このため、所定の反射強度は、車両に取り付けられている一般的なリフレクタにLR1の検出波が反射した場合に検出される反射波の強度に予め設定する。
【0041】
ステップS13:ステップS11にて入力した赤外画像を、所定のしきい値で2値化することにより、その赤外画像に含まれる高温部分を抽出する。このとき抽出された高温部分は、車両の排気管部分の画像である可能性が高い。即ち、図8に例示するように、赤外画像21の画角に内燃機関によって駆動される車両(乗用車)が撮影されていた場合には、本ステップにおける2値化処理により、周囲の温度と比較して高温(輻射熱量が大きい)の排気管の領域23の部分画像が抽出される。従って、設定すべき所定のしきい値が十分に大きくない場合、算出される2値化画像は、車両の排気口周辺を含む画像(図8の領域22)となってしまうので好ましくない。
【0042】
ステップS14:ステップS13にて検出した物体の高温部分の部分画像の、x−y座標系上における位置を検出(特定)する。
【0043】
ステップS15:ステップS14にてx−y座標上の位置が特定された物体の高温部分の画像(図9(a)参照)を、LR1のX−Z(X−Y−Z)座標系に座標変換する(図9(b)参照)。このとき、X−Z座標系に変換された高温部分の画像位置は、赤外画像に含まれる当該高温部分の画像だけでは実際の位置が正確には判らないので、図9(b)に示すように、当該座標の原点を基準としてX−Z平面においてある角度をなす領域(物体の存在領域)に変換される。
【0044】
ステップS16:X−Z平面において、物体(リフレクタ)としてステップS12にて抽出された検出値のうち少なくとも1つの検出値が、排気管部分の画像である可能性が高い高温部分についてステップS15にて設定された物体の存在領域に含まれる、或いは近傍位置に存在するかを判断する。
【0045】
ここで、近傍に位置するか否かを判断する際に使用するしきい値としては、リフレクタが2つ検出されるべき乗用車及びトラックの場合を基準として、ステップS15において設定された物体の存在領域の左右に、所定角度(例えば5°程度の角度)をなす基準範囲(図9(b)参照)をそれぞれ設定すれば良い。
【0046】
ステップS17:ステップS16の判断において、ステップS12にて抽出された物体(リフレクタ)が、ステップS15にて設定された物体の存在領域に含まれる、または近傍位置に存在すると判断されたので、当該高温部分を排気管であると正式に認識すると共に、自車両の前方には、リフレクタを有する車両が存在すると判定する。
【0047】
ステップS18:ステップS17にて存在が判定された車両の車種を判定する処理を行う(詳細は後述する)。
【0048】
ステップS19:ステップS16の判断において、ステップS12にて抽出された物体(リフレクタ)は、ステップS15にて設定された物体の存在領域に含まれる、または近傍位置に存在するとは判断されなかったので、当該高温部分は動物等の生物であると判定する。
【0049】
このような手順によれば、検出すべき物体が車両であるか生物であるかを判別するに際して、赤外画像を利用するIS2と、レーザレーダやミリ波レーダを利用するLR1との検出特性の違いを利用しているので、検出対象を容易に判別することができる。
【0050】
次に、ステップS18における車種判定の詳細について説明する。
【0051】
図10は、第1の実施形態における車両の車種判定処理を示すフローチャートである。
【0052】
同図において、ステップS21,ステップS23:ステップS12にて求めたリフレクタに相当するLR1の検出値が2つあり、且つそれらの検出値の間に排気管の存在領域(即ち、図9(b)に示した物体の存在領域)が位置するか否かを判断し(ステップS21:(図11(a)参照)、係る位置関係にないとき(NOのとき)にはステップS22に進み、係る位置関係にあるとき(YESのとき)には、ステップS17にて判定した車両は、乗用車であると判定する(ステップS23)。一般的な乗用車においては、後部バンパーの両端部付近にそれぞれリフレクタが取り付けられており、且つ後部バンパーの中央下方に排気管が位置するからである。
【0053】
ステップS22,ステップS24:ステップS12にて求めたリフレクタに相当するLR1の検出値が1つあり、且つその検出値の位置が排気管の存在領域と重複するか否かを判断し(ステップS22:(図11(b))参照)、係る位置関係にないとき(NOのとき)にはステップS25に進み、係る位置関係にあるとき(YESのとき)には、ステップS17にて判定した車両は、バイク(原動機付自転車を含む)であると判定する(ステップS24)。一般的なバイクにおいては、リアフェンダーのナンバープレートの取り付け位置付近にリフレクタが取り付けられており、且つナンバープレートの下方またはその近傍に排気管が位置するからである。
【0054】
ステップS25〜ステップS27:ステップS12にて求めたリフレクタに相当するLR1の検出値が2つあり、且つその何れか一方の検出値の位置が、排気管の存在領域と重複するか否かを判断し(ステップS25:(図11(c))参照)、係る位置関係にないとき(NOのとき)には車種不定とし(ステップS27)、係る位置関係にあるとき(YESのとき)には、ステップS17にて判定した車両は、トラックであると判定する(ステップS26)。一般的なトラックにおいては、後部バンパーの両端部付近にそれぞれリフレクタが取り付けられており、且つその何れか一方のリフレクタの下方に排気管が位置するからである。
【0055】
上述した車種判定処理によれば、一般的な車両には、その車両の種類(例えば、乗用車、バイク、トラック)に応じて、リフレクタの個数、取り付け位置と排気管の位置とに所定の位置関係があることを利用しているので、車両の車種を容易に判別することができる。
【0056】
従って、上記の車種判定処理によって判定された車種に応じて、図4に示す警報・制御処理を実行することにより、検出された先行車両の挙動特性に応じた最適な警報出力及び車間距離制御を実現することができる。
【0057】
[第2の実施形態]
次に、上述した第1の実施形態に係る物体判別装置を基本とする第2の実施形態を説明する。以下の説明においては、第1の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【0058】
上述した第1の実施形態では、車両認識・車種判別処理において、IS2による検出結果(排気管の部分画像)を、LR1の採用するX−Z座標系に変換し、そのX−Z座標上においてセンサフュージョンによる結果を求めたが、本実施形態では、逆に、LR1による検出結果(リフレクタの位置)を、IS2の採用するx−y座標系に変換し、そのx−y座標上においてセンサフュージョンによる結果を求める。
【0059】
<車両認識・車種判別処理>
以下、本実施形態において図4のステップS1にて行われるところの、車両認識・車種判別処理について詳細に説明する。
【0060】
図12は、第2の実施形態における車両認識・車種判別処理を示すフローチャートである。
【0061】
同図において、ステップS31〜ステップS33:図7のステップS11乃至ステップS13と同様な処理を行う。
【0062】
ステップS34:ステップS32にて抽出した検出値(車両のリフレクタ)の、X−Z座標系上における位置を検出(特定)する。
【0063】
ステップS35:ステップS34にてX−Z座標上の位置が特定された検出値(図13(a)参照)を、IS2のx−y座標系に座標変換する(図13(b)参照)。このとき、x−y座標系に変換された当該検出値は、図3を参照して上述したように、LR1の検出範囲は垂直方向(Y軸方向)に所定の仰角をなす立体的な領域であるので、図13(b)に示すように、y方向には画角いっぱいの幅を有し、x方向には当該検出値としての幅を有する領域(車両の存在領域)に変換される。
【0064】
ステップS36:x−y平面において、排気管の部分画像である可能性が高いステップS33にて求めた高温部分が、ステップS35にて設定された車両の存在領域に含まれる、或いは近傍位置に存在するかを判断する。
【0065】
ここで、近傍に位置するか否かを判断する際に使用するしきい値は、リフレクタが2つ検出されるべき乗用車及びトラックの場合を基準として予め設定した所定の値とすれば良い。
【0066】
ステップS37:ステップS36の判断において、ステップS33にて求めた高温部分が、ステップS35にて設定された車両の存在領域に含まれる、或いは近傍位置に存在すると判断されたので、当該高温部分を排気管であると正式に認識すると共に、自車両の前方には、エンジンがかかっている車両が存在すると判定する。
【0067】
ステップS38:ステップS37にて存在が判定された車両の車種を判定する処理を行う(詳細は後述する)。
【0068】
ステップS39:ステップS36の判断において、ステップS33にて求めた高温部分は、ステップS35にて設定された車両の存在領域に含まれる、或いは近傍位置に存在するとは判断されなかったので、当該車両の存在領域は、エンジンがかかっていない車両であると判定する。
【0069】
このような手順によれば、検出された物体がエンジンがかかっている車両であるかかかっていない車両(停止している車両)であるかを判別するに際して、赤外画像を利用するIS2と、レーザレーダやミリ波レーダを利用するLR1との検出特性の違いを利用しているので、容易に判別することができる。
【0070】
次に、ステップS38における車種判定の詳細について説明する。
【0071】
図14は、第2の実施形態における車両の車種判定処理を示すフローチャートである。
【0072】
同図において、ステップS41,ステップS43:ステップS35にて求めたリフレクタに相当する車両の存在領域(即ち、図13(b)に示したLR1の検出値の存在領域)が2つあり、且つそれらの存在領域の間の中央位置Cを基準とする所定範囲(±P)内に排気管の部分画像が位置するか否かを判断し(ステップS41:(図15(a)参照)、係る位置関係にないとき(NOのとき)にはステップS42に進み、係る位置関係にあるとき(YESのとき)には、ステップS37にて判定した車両は、乗用車であると判定する(ステップS43)。
【0073】
ステップS42,ステップS44:ステップS35にて求めたリフレクタに相当する車両の存在領域が1つあり、且つその存在領域の位置が排気管の部分画像と重複する(または当該存在領域を基準として所定範囲(±Q)内に位置する)か否かを判断し(ステップS42:(図15(b))参照)、係る位置関係にないとき(NOのとき)にはステップS45に進み、係る位置関係にあるとき(YESのとき)には、ステップS37にて判定した車両は、バイク(原動機付自転車を含む)であると判定する(ステップS44)。
【0074】
ステップS45〜ステップS47:ステップS35にて求めたリフレクタに相当する車両の存在領域が2つあり、且つその何れか一方の存在領域の位置が、排気管の部分画像と重複する(または当該一方の存在領域を基準として所定範囲(±Q)内に位置する)か否かを判断し(ステップS45:(図15(c))参照)、係る位置関係にないとき(NOのとき)には車種不定とし(ステップS47)、係る位置関係にあるとき(YESのとき)には、ステップS17にて判定した車両は、トラックであると判定する(ステップS46)。
【0075】
上述した車種判定処理によれば、一般的な車両には、その車両の種類(例えば、乗用車、バイク、トラック)に応じて、リフレクタの個数、取り付け位置と排気管の位置とに所定の位置関係があることを利用しているので、図12のステップS37においてエンジンがかかっている車両と判別された場合に、その車両の車種を容易に判別することができる。
【0076】
従って、上記の車種判定処理によって判定された車種に応じて、図4に示す警報・制御処理を実行することにより、本実施形態においても、検出された先行車両の挙動特性に応じた最適な警報出力及び車間距離制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における警報システムが搭載された車両の装置構成を示すブロック図である。
【図2】LR1が採用するX−Y−Z座標系を説明する図である。
【図3】IS2が採用するx−y座標系を説明すると共に、LR1及びIS2の検出範囲を示す図である。
【図4】第1の実施形態におけるECU11が実行する警報・制御処理のフローチャートを示す図である。
【図5】警報・制御処理において参照される判断基準の基本的な設定を説明する図である。
【図6】警報・制御処理においてECU11が参照する判断基準を例示する図である。
【図7】第1の実施形態における車両認識・車種判別処理を示すフローチャートである。
【図8】自車両の前方に存在する車両を撮像した赤外画像を例示する図である。
【図9】x−y座標系からX−Z座標系への座標変換を説明する図である。
【図10】第1の実施形態における車両の車種判定処理を示すフローチャートである。
【図11】車種判定処理においてX−Z座標上で車種の判別を行う方法を説明する図である。
【図12】第2の実施形態における車両認識・車種判別処理を示すフローチャートである。
【図13】X−Z座標系からx−y座標系への座標変換を説明する図である。
【図14】第2の実施形態における車両の車種判定処理を示すフローチャートである。
【図15】車種判定処理においてx−y座標上で車種の判別を行う方法を説明する図である。
【符号の説明】
1:距離センサ(LR),
2:画像センサ(IS),
3:ブレーキアクチュエータ,
4:スロットルアクチュエータ,
5:スピーカ,
7:表示装置,
9:車速センサ,
11:電子制御ユニット(ECU),
100:車両,
Claims (3)
- 所定の検出波を送出すると共に、その検出波の車両のリフレクタからの反射波に基づいて、車両のリフレクタを検出する第1の検出手段と、
前記検出波の伝搬範囲を少なくとも含む領域を赤外線を用いて撮像すると共に、撮影された赤外画像に基づいて、その領域に存在する物体を検出する第2の検出手段と、
前記第2の検出手段によって高温の物体が検出された場合であって、該第2の検出手段の検出結果に基づくその物体の存在領域又は近傍位置に前記第1の検出手段によって車両のリフレクタが検出されないときに、その物体を生物と判断する物体判別手段と、
を備えることを特徴とする物体判別装置。 - 前記物体判別手段は、前記第2の検出手段によって高温の物体が検出された場合であって、該第2の検出手段の検出結果に基づくその物体の存在領域又は近傍位置に前記第1の検出手段によって車両のリフレクタが検出されたときに、その物体をエンジンがかかっている車両と判断することを特徴とする請求項1記載の物体判別装置。
- 前記第1の検出手段は、物体からの所定強度より大きな前記反射波の分布に基づいて、車両のリフレクタの位置を検出し、
前記物体判別手段は、前記第1の検出手段によって検出されたリフレクタの位置と、前記第2の検出手段によって検出された高温部分の位置との位置関係に基づいて、前記車両の車種を判別することを特徴とする請求項1記載の物体判別装置。
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