JP4525915B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転支援装置に関するものである。

近年、車両にカメラや各種センサを搭載して車外の情報を収集し、運転者が危険を見逃した場合に警告を発する車載装置が提案されている。例えば下記特許文献１にはナビゲーション装置の地図データベースから道路上の一時停止地点を抽出し、走行時にその一時停止地点に近づいた旨を報知したり、減速するよう警告を発したりする車両用ナビゲーション装置が開示されている。また、下記特許文献２には、種々の車外情報を収集する車外情報入力手段と、運転者の視線を検出する視線検出手段を備え、運転者が信号機などを見逃した場合に警告を発する運転支援システムが開示されている。
特開２０００−４６５７４号公報 特許第３１６０１０８号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、地図データベース上に登録されていない一時停止地点があった場合、警告表示が出せないという問題がある。また、上記特許文献２では、警告が出された後に、運転者が適切な操作を行わなければ衝突を回避できないという問題がある。

本発明は、上述のような事情を背景になされたもので、特に、車両に搭載した装置で一時停止すべき交差点を検知し、運転者に停止を促す警告を与え、運転者が適切に衝突回避操作を行わなかった場合に運転者に代わって車両の衝突回避操作をする運転支援装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明は、
車両の安全な運転を支援する運転支援装置において、
車両進行方向の道路を撮影してその画像情報を入力する画像入力手段と、
その入力された画像情報を処理して車両前方の交差点の状況を画像認識する画像認識手段と、
その画像認識手段により認識された交差点に関する情報に基づいて、走行中の車両が前方の交差点で停止する必要があるかないかを判断する停止判断手段と、
交差点における車両の停止予定位置を設定する停止予定位置設定手段と、
交差点における信号機の有無およびその表示状態を認識する信号認識手段と、
一時停止を示す一時停止標識または道路表示の有無およびその位置を認識する標識・表示認識手段と、
車両の進行道路及びそれと交差する交差道路のうちどちらが優先道路かを判別する優先道路判別手段と、
を備え、
信号認識手段が交差点において信号機が無いと認識し、かつ標識・表示認識手段が一時停止標識または道路表示が無いと認識し、かつ優先道路判別手段が交差道路が優先道路であると判別した場合は、停止予定位置設定手段は交差点の入口から所定の距離、手前の位置を停止予定位置として設定し、
停止判断手段により車両が停止する必要があると判断された場合に、車両の運転者に対して警告を行なう警告手段と、
運転者による制動操作の結果、車両が停止予定位置の手前で停止できるかどうか判断する停止可能判断手段と、
その停止可能判断手段により車両が停止予定位置の手前で停止できないと判断された場合に、その車両を制動させる制動制御手段と、
を備えることを主要な特徴とする。

上記発明によると、車両進行方向の道路を撮影する画像入力手段（例えばカメラ）を備えている。また、画像認識手段を備えており、画像入力手段から入力された画像情報は、画像認識手段により画像処理され、車両前方の交差点の状況が認識される。より詳しくは、画像認識手段は、信号の有無、信号の色の識別、一時停止標識の有無や位置、止まれの道路表示の有無や位置、自車が走行している道路の幅や白線の有無、交差道路の幅や白線の有無を認識する。
また、上記発明は、優先道路判別手段を備えている。そして、車両前方の交差点に信号や一時停止を示す標識または道路表示が無く、交差道路が優先道路であると認識された場合は、停止予定位置設定手段は、交差点の入口から所定の距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。優先道路判別手段は、画像認識手段は道路の幅や白線の有無などから、自車両が走行している道路と、それと交差する交差道路のどちらが優先道路かを判別する。

そして本発明は上記のように、停止判断手段と、停止予定位置設定手段と、警告手段と、停止可能判断手段と、制動制御手段とを備えた構成とされている。つまり、信号機の色や、一時停止標識、道路表示、道路の幅（優先道路かどうか）を画像認識手段が認識して、車両前方の交差点で停止する必要があるかどうかを停止判断手段が判断するのである。そして、停止予定位置設定手段が停止予定位置を設定し、運転者に対して減速または停止する旨の警報を警告手段が行う。警告がされたにも関わらず運転者が制動操作をしなかった場合は、制動制御手段が車両を制動させる。これにより、運転者が信号機や一時停止標識などを見逃したとしても、車両を自動的に制動させることが可能となる。

また、本発明は、
車両の速度を計測する車速計測手段と、
その車速計測手段が計測した車速と、信号認識手段が認識した信号機の表示状態とに基づいて、車両が交差点の手前の停止線に達した時点において信号機が停止表示を示すかどうか予測する信号予測手段と、
を備え、停止予定位置設定手段は、信号予測手段により信号機が停止表示を示すと予測した場合は停止線を停止予定位置として設定する。

上記発明の構成によると、自車が交差点の手前の停止線に達した時点において信号機が停止表示（赤または黄）を示すかどうか予測する信号予測手段を有しており、これにより停止表示を示すと予測された場合は、停止線が停止予定位置として設定される。信号予測手段は、画像認識手段によって歩行者用信号機の表示状態を認識して、それが青色で点滅している場合は、車両用信号機がすぐに赤または黄に変わると予測する。あるいは、前方の信号が画像入力手段によって可視状態になると直ちに画像認識手段によって信号の赤、黄、青の判別を行い各色の表示時間を計測し、画像認識手段またはナビゲーション装置によって計算した交差点までの距離と、車速計測手段からの車速情報により、車両が交差点に到達するまでに信号が黄色または赤色に切り替わるかどうかを予測する。

また、本発明によると、
信号認識手段が交差点において信号機が無いと認識し、かつ標識・表示認識手段が一時停止標識または道路表示が有ると認識した場合は、停止予定位置設定手段はその一時停止標識または道路表示から所定の距離、手前を停止予定位置として設定する。

上記発明の構成によれば、画像認識手段は標識・表示認識手段を備えている。そして、車両前方の交差点に信号機が無く、一時停止を示す標識または道路表示が有ると認識された場合は、停止予定位置設定手段が、その標識または道路表示から所定の距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。

また、本発明によると、
交差点を横切る他車や歩行者などの移動物体を認識する移動物体認識手段と、
その移動物体認識手段により認識された移動物体と車両とが衝突するかどうかを予測する衝突予測手段と、
を備え、その衝突予測手段により移動物体と車両とが衝突すると予測された場合は、停止予定位置設定手段は交差点の入口から所定の距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。

上記発明の構成によれば、他車が信号無視をして交差点を横切った場合であっても、安全に自車両を停止させることができる。なお、移動物体認識手段とは具体的には、レーザやレーダなどを用いたセンサによって構成される。つまり、レーザなどを車両側から放射して、移動物体によって反射されたレーザを受信することにより、その移動物体を認識する。また、画像入力手段から入力された画像情報を画像認識手段で処理して、移動物体を認識するようにしてもよい。

さらに本発明によると、
画像認識手段は、車両の前方に他車があるかないか認識する前方車両認識手段を備え、
その前方車両認識手段により前方に他車があると認識された場合は、停止予定位置設定手段は、その他車から所定の距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。

上記発明の構成によれば、自車両の前方を走行している車両に異常接近することを防止できる。

さらに本発明は、上述の各発明をより具体的にしたもので、すなわち、
停止予定位置設定手段により設定された停止予定位置と、車速計測手段により計測された車速に基づいて、車両の減速開始位置を計算する減速開始位置計算手段を備え、
警告手段は、車両が減速開始位置に到達する前に運転者に対して警告を行い、車両がさらに停止予定位置に近づき且つ運転者による減速操作がなされない場合は警告とは別の緊急停止警告を行い、
制動制御手段はその緊急停止警告とともに車両の制動装置に制動信号を送り、停止予定位置又はその手前で車両を停止させる。

また、本発明は、
運転者の視線の空間的な位置を検出する視線検出手段と、
その視線検出手段によって検出された運転者の視線が、信号機または一時停止標識または道路表示に向けられている場合に、警告手段が警告を行なわないように制御する警告制御手段と、
を備える。

上記発明の構成により、運転者が信号機や一時停止標識を見ている場合は警告を発しないようにすることができる。

さらに本発明は、
停止可能判断手段により車両が停止予定位置の手前で停止できないと判断された場合に、車両のエンジンへの燃料供給を制限するエンジン制御手段を備える。

上記発明の構成により、ブレーキを制御するだけでなく、エンジンへの燃料供給を制限することによって、より効果的に車両を制動することが可能となる。

また、本発明によると、
衝突予測手段が、車両と移動物体とが衝突すると予測し、かつ運転者による制動操作によっても衝突を回避できないと予測した場合に、車両のステアリングを制御して車両進行方向を転換させるステアリング制御手段を備える。

上記発明の構成により、運転者が移動物体を見逃して衝突が避けられなくなった場合に、車両進行方向を転換させて衝突を防ぐことができる。

さらに本発明によると、
車両が停止した後に、交差点を横切る移動物体が移動物体認識手段により認識された場合は、運転者が車両を発進させるように運転操作したとしても、その車両が交差点に進入しないようにエンジンへの燃料供給を制限するか又はブレーキの解除を禁止する進入制御手段を備える。

上記発明の構成により、例えば信号が青になって車両を発進できる状態になったとしても、交差点を横切る移動物体が認識された場合は車両の発進が制御される。これにより、移動物体との衝突を未然に防止できる。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら以下に説明する。
まず、本発明に係る運転支援装置１のブロック図を図１に示す。このように本発明は画像入力手段２（カメラ）、画像認識手段３、停止判断手段４、停止予定位置設定手段５、警告手段６、車両用ナビゲーション装置７、優先道路判別手段８、視線検出手段９、車速計測手段１０、移動物体認識手段１１（センサ）、運転者視線検出用カメラ１２、表示装置１３、音声アラーム出力装置１４、ステアリング制御手段１５、制動制御手段１６、エンジン制御手段１７、車輪１８、ブレーキ１９、エンジン２０、減速・停止指令発生手段２１を備える。また、車両用ナビゲーション装置７内には地図情報記憶手段７１と、位置検出手段７２が設けられている。

運転者視線検出用カメラ１２は、運転者の眼球を撮影できる位置に配置されており、運転者の眼球運動を撮影してその画像データを視線検出手段９へ送る。視線検出手段９は、画像入力手段２から送られる車外の画像情報と、運転者視線検出用カメラ１２から送られる運転者の眼球に関する画像データを組み合わせて、運転者の視線の空間的位置を検出する。

一方、車両用ナビゲーション装置７内の地図情報記憶手段７１は、ＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなどの記憶媒体が用いられ、位置検出手段７２は車載ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）が用いられる。

図２のブロック図は図１をより具体的に記載したもので、図１の点線内（制御回路）をＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３，ＲＡＭ２４，画像認識プロセッサ２５，視線検出回路２６，Ｉ／Ｏ２７，これらを接続するバスライン２８で構成した。画像認識プロセッサ２５は画像処理をして信号機や一時停止標識などを認識するための専用のプロセッサで、図１の画像認識手段３として機能する。また、視線検出回路２６は図１の視線検出手段９として機能する。また、図３に示すようにＲＯＭ２３には各種プログラム４〜８ｐ，２１ｐ，２９〜３６ｐが記憶されており、ＣＰＵ２２がこれらのプログラムを読み出して実行することにより、本発明の衝突予測手段２９、停止判断手段４、停止予定位置設定手段５、停止可能判断手段３０、減速・停止指令発生手段２１、信号予測手段３１、減速開始位置計算手段３２、警告手段６、進入制御手段３３、警告制御手段３４、信号認識手段３５、標識・表示認識手段３６、優先道路判別手段８として機能する。

なお、表示手段１３は液晶パネルなどが使用され、車両用ナビゲーション装置７からの地図情報を表示する機能も兼ねる。また、音声アラーム出力装置１４に、車両用ナビゲーション装置７からの音声案内などを出力させてもよい。さらに、ステアリング制御手段１５、制動制御手段１６、エンジン制御手段１７は制御のための各種ＥＣＵが用いられる。

次に、図４のフローチャートを参照して運転支援装置１の動作について説明する。まず、画像入力手段２が車両前方の交差点を撮影して画像情報を入力する。入力された画像情報は画像認識手段３に送られ、ここで交差点の状況を画像認識する（ステップＳ１）。その後、ステップＳ２に移り、信号認識手段３５が車両前方の信号機の有無、位置、表示状態を認識する。ここで信号機を認識できてＹとなった場合はステップＳ３に移り、自車が交差点の手前の停止線に達した時点において信号機が停止表示（赤または黄）を示すかどうか、信号予測手段３１が予測する。この予測は例えば歩行者用信号機を画像認識して、点滅している場合は車両用信号機がすぐに赤または黄に変わると予測する。ステップＳ３でＹの場合はステップＳ６に移り、停止予定位置設定手段５により交差点の停止線が停止予定位置として設定される。

一方、ステップＳ２でＮの場合はステップＳ４に移り、一時停止標識または止まれの道路表示があるかを標識・表示認識手段３６が認識する。ここでＹの場合はステップＳ８に移り、停止予定位置設定手段５が、一時停止標識または止まれの道路表示よりも所定距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。また、ステップＳ４でＮの場合はステップＳ５に移り、自車の進行道路及びそれと交差する交差道路のうちどちらが優先道路かを、優先道路判別手段８が判別する。この判別は、道路の幅や白線の有無などを用いて判別する。そしてステップＳ５でＮの場合（交差道路が優先道路の場合）はステップＳ８に移り、停止予定位置設定手段５が、停止線または交差点の入口から所定距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。

また、ステップＳ５でＹと認識された場合またはステップＳ３でＮ（信号が青）と予測された場合は、ステップＳ７に移動し、移動物体認識手段１１（センサ）および衝突予測手段２９により、交差点内に衝突する可能性のある物体があるか予測される。ステップＳ７でＮと予測された場合は終了Ｅに移り、車両が交差点を通過する。ステップＳ７でＹと予測された場合はステップＳ８に移り、停止予定位置設定手段５が、交差点の入口から所定の距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。

このようにして停止予定位置が設定された後に、ステップＳ９に移り、減速開始位置計算手段３２が、車速計測手段１０からの車速および停止予定位置に基づいて、車両の減速開始位置を計算する。その後、ステップＳ１０に移る。ステップ１０では減速開始位置に近づいたと認識した場合にステップＳ１１に移る。そしてステップＳ１１では、運転者に対して減速を促す警告信号を警告手段６が発する。この警告信号は表示装置１３に表示されるか又は音声アラーム出力装置１４により音声出力される。

その警告の後、ステップＳ１２に移り、運転者の制動操作によって車両が停止予定位置の手前で停止できるかどうかを停止可能判断手段３０が判断する。より詳しくは、ブレーキにスイッチが組み込まれており、運転者がブレーキを踏むとスイッチがＯＮ状態になる。そして、このスイッチがＯＮになったタイミングと、車速計測手段１０からの車速情報とを組み合わせて、停止予定位置の手前で停止できるかどうかを判断するのである。ステップＳ１２でＹと判断された場合は終了Ｅに移る。ステップＳ１２でＮと判断された場合はステップＳ１３に移り、減速・停止指令発生手段２１が制動制御手段１６へ減速指令を発し、制動制御手段１６はブレーキ１９に制動信号を送って車両を制動させる。

なお、制動制御手段１６がブレーキ１９に制動信号を送るとともに、エンジン制御手段１７がエンジン２０への燃料供給を制限するようにしてもよい。このようにすると、効率よく車両を減速できる。

一方、図５のフローチャートに示すようにステップＳ１４〜Ｓ１６を設けてもよい。ステップＳ１４では歩行者などの移動物体があるかを移動物体認識手段１１により認識し、Ｙの場合にステップＳ１５に移る。ステップＳ１５では衝突予測手段２９が、移動物体と自車との衝突を回避できるかどうか予測する。ステップＳ１５において移動物体との衝突を避けられない（Ｎ）と予測した場合は、ステップＳ１６に移り、ステアリング制御手段１５がステアリングを制御することにより車輪１８の向きを変えて、車両が歩行者（移動物体）と衝突しないようにする。このようすることで、運転者が適切な回避操作をしなかったとしても、歩行者などへの異常接近を防止できる。

さらに、図６のフローチャートに示すように、ステップＳ１’およびＳ１’’を設けてもよい。ステップＳ１’では自車の前方に他車があるかを判断し、ここでＹと判断された場合はステップＳ１’’へ移動する。そして前車の手前から所定の距離、手前の位置を停止予定位置として設定する。その後、ステップＳ９へ移る。このようにすることで、前方の車両への異常接近を未然に防止できる。

また、図７に示すように、ステップＳ１０’を設けてもよい。ステップＳ１０’では視線検出手段９によって検出された運転者の視線が、信号機または一時停止標識または止まれの道路表示に向けられている場合は、警告制御手段３４によりステップＳ１１がバイパスされ、ステップＳ１２へ移る。これにより、運転者が信号を認識していて制動する予定でいるにも関わらず、警報が鳴るようなことがなくなる。

なお、図４から図７のフローチャートに従って車両が停止した後に、交差点を横切る移動物体が移動物体認識手段１１により認識された場合は、運転者が車両を進行させようとしても交差点に進入できないように、進入制御手段３３が、エンジン２０への燃料供給を制限するか又はブレーキ１９の解除を禁止するようにしてもよい。

本発明に係る運転支援装置１のブロック図の一例。 図１をより具体的に記したブロック図である。 ＲＯＭ２３の記憶領域を図式的に表したものである。 フローチャートの一例である。 図４のフローチャートに、ステップＳ１４〜Ｓ１６を追加した例である。 図４のフローチャートに、ステップＳ１’およびＳ１’’を追加した例である。 図４のフローチャートに、ステップＳ１０’を追加した例である。

符号の説明

１ 運転支援装置
２ 画像入力手段
３ 画像認識手段
４ 停止判断手段
５ 停止予定位置設定手段
６ 警告手段
７ 車両用ナビゲーション装置
８ 優先道路判別手段
９ 視線検出手段
１０ 車速計測手段
１１ 移動物体認識手段
１２ 運転者視線検出用カメラ
１３ 表示装置
１４ 音声アラーム出力装置
１５ ステアリング制御手段
１６ 制動制御手段
１７ エンジン制御手段
２９ 衝突予測手段
３０ 停止可能判断手段
３１ 信号予測手段
３２ 減速開始位置計算手段
３３ 進入制御手段
３４ 警告制御手段
３５ 信号認識手段
３６ 標識・表示認識手段

Claims (10)

1. 車両の安全な運転を支援する運転支援装置において、
   車両進行方向の道路を撮影してその画像情報を入力する画像入力手段と、
   その入力された画像情報を処理して車両前方の交差点の状況を画像認識する画像認識手段と、
   その画像認識手段により認識された前記交差点に関する情報に基づいて、走行中の前記車両が前方の前記交差点で停止する必要があるかないかを判断する停止判断手段と、
   前記交差点における前記車両の停止予定位置を設定する停止予定位置設定手段と、
   前記交差点における信号機の有無およびその表示状態を認識する信号認識手段と、
   一時停止を示す一時停止標識または道路表示の有無およびその位置を認識する標識・表示認識手段と、
   前記車両の進行道路及びそれと交差する交差道路のうちどちらが優先道路かを判別する優先道路判別手段と、
   を備え、
   前記信号認識手段が前記交差点において前記信号機が無いと認識し、かつ前記標識・表示認識手段が前記一時停止標識または前記道路表示が無いと認識し、かつ前記優先道路判別手段が前記交差道路が優先道路であると判別した場合は、前記停止予定位置設定手段は前記交差点の入口から所定の距離、手前の位置を前記停止予定位置として設定し、
   前記停止判断手段により前記車両が停止する必要があると判断された場合に、前記車両の運転者に対して警告を行なう警告手段と、
   前記運転者による制動操作の結果、前記車両が前記停止予定位置の手前で停止できるかどうか判断する停止可能判断手段と、
   その停止可能判断手段により前記車両が前記停止予定位置の手前で停止できないと判断された場合に、その車両を制動させる制動制御手段と、
   を備えることを特徴とする運転支援装置。
2. 前記車両の速度を計測する車速計測手段と、
   その車速計測手段が計測した車速と、前記信号認識手段が認識した前記信号機の表示状態とに基づいて、前記車両が前記交差点の手前の停止線に達した時点において前記信号機が停止表示を示すかどうか予測する信号予測手段と、
   を備え、前記停止予定位置設定手段は、前記信号予測手段により前記信号機が停止表示を示すと予測した場合は前記停止線を前記停止予定位置として設定する請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記信号認識手段が前記交差点において前記信号機が無いと認識し、かつ前記標識・表示認識手段が前記一時停止標識または前記道路表示が有ると認識した場合は、前記停止予定位置設定手段はその一時停止標識または前記道路表示から所定の距離、手前を前記停止予定位置として設定する請求項１または２に記載の運転支援装置。
4. 前記交差点を横切る他車や歩行者などの移動物体を認識する移動物体認識手段と、
   その移動物体認識手段により認識された移動物体と前記車両とが衝突するかどうかを予測する衝突予測手段と、
   を備え、その衝突予測手段により前記移動物体と前記車両とが衝突すると予測された場合は、前記停止予定位置設定手段は前記交差点の入口から所定の距離、手前の位置を前記停止予定位置として設定する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の運転支援装置。
5. 前記車両の前方に他車があるかないか認識する前方車両認識手段を備え、
   その前方車両認識手段により前方に他車があると認識された場合は、前記停止予定位置設定手段は、その他車から所定の距離、手前の位置を前記停止予定位置として設定する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の運転支援装置。
6. 前記停止予定位置設定手段により設定された前記停止予定位置と、前記車速計測手段により計測された前記車速に基づいて、前記車両の減速開始位置を計算する減速開始位置計算手段を備え、
   前記警告手段は、前記車両が前記減速開始位置に到達する前に前記運転者に対して警告を行い、前記車両がさらに前記停止予定位置に近づき且つ前記運転者による減速操作がなされない場合は前記警告とは別の緊急停止警告を行い、
   前記制動制御手段はその緊急停止警告とともに前記車両の制動装置に制動信号を送り、前記停止予定位置又はその手前で前記車両を停止させる請求項２ないし５のいずれか１項に記載の運転支援装置。
7. 前記運転者の視線の空間的な位置を検出する視線検出手段と、
   その視線検出手段によって検出された前記運転者の視線が、前記信号機または前記一時停止標識または前記道路表示に向けられている場合に、前記警告手段が前記警告を行なわないように制御する警告制御手段と、
   を備える請求項１ないし６のいずれか１項に記載の運転支援装置。
8. 前記停止可能判断手段により前記車両が前記停止予定位置の手前で停止できないと判断された場合に、前記車両のエンジンへの燃料供給を制限するエンジン制御手段を備える請求項１ないし７のいずれか１項に記載の運転支援装置。
9. 前記衝突予測手段が、前記車両と前記移動物体とが衝突すると予測し、かつ前記運転者による制動操作によっても衝突を回避できないと予測した場合に、前記車両のステアリングを制御して車両進行方向を転換させるステアリング制御手段を備える請求項４記載の運転支援装置。
10. 前記車両が停止した後に、前記交差点を横切る前記移動物体が前記移動物体認識手段により認識された場合は、前記運転者が前記車両を発進させるように運転操作したとしても、その車両が前記交差点に進入しないようにエンジンへの燃料供給を制限するか又はブレーキの解除を禁止する進入制御手段を備える請求項４または９記載の運転支援装置。

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