JP4856525B2 - 先行車両離脱判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車両離脱判定装置に係り、特に、右左折等による先行車両の進行路上からの離脱を判定する先行車両離脱判定装置に関する。

近年、乗用車等の車両の周囲に存在する立体物をＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等で撮像した画像の画像解析やレーダ装置から発射された電波の反射波解析等により検出する技術の開発が進められている（例えば特許文献１〜５等参照）。これらの技術は、例えば検出した立体物との衝突の可能性を判断し、警報を鳴らしてドライバの注意を喚起したり衝突を回避するように自動操舵や自動制動制御等を行う車両の安全走行のための技術等に応用される。

衝突回避制御においては、検出した立体物が歩行者や自転車、対向車両、道路脇の駐車車両、ガードレール、壁、電柱等である場合には、それらの障害物との衝突を回避すべく車線を逸脱させてその横を通過させたり自車両を停止させるような制御が必要となる。しかし、検出した立体物が自車両の進行路上を走行する先行車両である場合には、自車両を先行車両に追従させることが必要であり、駐車車両等とは異なり、先行車両が信号待ち等で停止したからといってそれを駐車車両等の障害物と判断してその横を通り抜けるような自動制御を行わないようにしなければならない。

このように、自車両周囲に検出した立体物が先行車両である場合には他の立体物に対する対応とは異なる対応をさせなければならず、そのためには、立体物検出で検出した立体物の情報に基づいて自車両の前方に検出した立体物が先行車両であるか否かを的確に認識し、立体物が先行車両である場合には先行車両として特定することが必要となる。また、自車両が走行中の進行路から先行車両が離脱する場合には、その離脱を的確に把握して先行車両としての特定を適切に解除しなければならない。

先行車両の自車両の進行路上からの離脱を把握する装置としては、例えば自車両前方の撮像画像に基づいて先行車両のウインカすなわちターンシグナルの操作を検出して把握する装置（特許文献１参照）や、撮像された画像データに基づいて先行車両の走行車線に対する横変位量と横変位速度を検出しそれらに基づいて先行車両の走行車線からの離脱傾向を判断する装置（特許文献２参照）等が知られている。
特開平１０−１０９５６４号公報 特許第３７７８１６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された撮像画像に基づく先行車両のターンシグナルの点滅の検出は、近年の車両形態の多様化等に伴い画像中におけるターンシグナルの探索範囲の設定や位置の特定が困難になりつつあること、白黒の画像ではターンシグナルとストップランプやテールランプ等の区別がつき難いこと、時間的に連続するターンシグナルの点滅を静止画像である撮像画像の時系列的解析から検出しなければならないこと、右左折の際にドライバがターンシグナルの操作を行うとは限らないこと等の理由から、その実現が必ずしも容易ではない。

また、特許文献２に記載された先行車両の走行車線に対する横変位量と横変位速度に基づく離脱判断では、例えばバスや大型トラックのように車両後部のオーバハングの比較的大きい車両が比較的低速時に旋回すると車両後部のオーバハング部が旋回方向と逆方向に移動することがあるため、実際の離脱方向と逆の方向に先行車両が離脱すると判断してしまう可能性が残る。

自車両が走行中の進行路から先行車両が離脱する場合には、自車両のドライバはその横を通過するように車速を維持するのが通常である。その際、自車両が先行車両の離脱を把握して先行車両としての特定を適切に解除できないと、先行車両が自車両の進行路上にいる限り先行車両として検出してその手前で停止するために制動をかけてしまう。そのため、ドライバに違和感を与えるとともに、不必要な制動に対抗してドライバがアクセルを踏んで燃料を浪費してしまうという問題が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、先行車両の自車両の進行路上からの離脱を的確に判定することが可能な先行車両離脱判定装置を提供することを目的とする。また、先行車両が離脱する場合には先行車両としての特定を適切に解除可能な先行車両離脱判定装置を提供することをも目的とする。

前記の問題を解決するために、第１の発明は、先行車両離脱判定装置において、
自車両前方に存在する立体物の位置情報を収集する位置情報収集手段と、
前記立体物の位置情報に基づいて互いに隣接する位置情報をグループ化して立体物を検出する立体物検出手段と、
検出された立体物のうち、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出する先行車両検出手段と、
検出された先行車両の自車両に対する相対角度を算出し、前記相対角度と過去に算出した前記相対角度との差分から前記先行車両の回転速度を算出し、前記相対角度および前記回転速度に基づいて自車両の進行路上からの前記先行車両の離脱の有無を判定する離脱判定手段と
を備え、
前記離脱判定手段は、先行車両の速度と自車両からの距離および自車両と先行車両との相対速度に基づいて算出される自車両の先行車両位置までの到達時間と予め設定された一定時間のいずれか少ない方の時間の経過後の先行車両の相対角度を先行車両の現在の前記相対角度と前記回転速度とに基づいて算出し、算出した相対角度に基づいて前記離脱の判定を行うことを特徴とする。

第２の発明は、前記立体物の位置情報に基づいて互いに隣接する位置情報をグループ化して立体物を検出する立体物検出手段と、
検出された立体物のうち、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出する先行車両検出手段と、
検出された先行車両の自車両に対する相対角度を算出し、前記相対角度と過去に算出した前記相対角度との差分から前記先行車両の回転速度を算出し、前記相対角度および前記回転速度に基づいて自車両の進行路上からの前記先行車両の離脱の有無を判定する離脱判定手段と
を備える先行車両離脱判定装置において、前記立体物検出手段は、前記立体物に属する位置情報を自車両の車幅方向に略平行なサブグループを少なくとも有する複数のグループに分類し、前記離脱判定手段は、前記検出された先行車両に属する前記サブグループを自車両から見て右側のグループと左側のグループとに分けてそれぞれ前記相対角度を算出し、先行車両の左方向への離脱は前記サブグループにおける右側の距離グループの前記相対角度に基づいて、先行車両の右方向への離脱は前記サブグループにおける左側の距離グループの前記相対角度に基づいてそれぞれ判定を行うことを特徴とする。

第３の発明は、前記立体物の位置情報に基づいて互いに隣接する位置情報をグループ化して立体物を検出する立体物検出手段と、
検出された立体物のうち、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出する先行車両検出手段と、
検出された先行車両の自車両に対する相対角度を算出し、前記相対角度と過去に算出した前記相対角度との差分から前記先行車両の回転速度を算出し、前記相対角度および前記回転速度に基づいて自車両の進行路上からの前記先行車両の離脱の有無を判定する離脱判定手段と
を備える先行車両離脱判定装置において、前記離脱判定手段は、先行車両が右方向または左方向に離脱すると判定した際に、前記立体物検出手段により先行車両が離脱する方向とは反対方向に立体物が検出され、前記先行車両と前記立体物との間隔が、予め設定された閾値以上である場合には、先行車両として特定されていた前記立体物に対する先行車両の特定を解除することを特徴とする。

第１から第３のうちいずれか一の発明によれば、検出された先行車両の自車両に対する相対角度や回転速度を算出し、それらに基づいて自車両の進行路上からの先行車両の離脱の有無を判定するため、先行車両の自車両の進行路上からの離脱を的確に判定して、先行車両の離脱を的確に予測することが可能となる。

そして、本発明に係る先行車両離脱判定装置から的確に出力された情報を用いて例えば自動制御装置で自車両の走行制御を行えば、右左折により進行路上から離脱する先行車両をいつまでも先行車両として認識して不自然な制動をかけるなどしてドライバに違和感を与えることを防止し、また、不必要な制動に対抗してドライバがアクセルを踏んで燃料を浪費してしまうことも防止することが可能となる。

また、本発明に係る先行車両離脱判定装置は先行車両が自車両の進行路上から離脱しないと判定した場合には、先行車両を的確に認識して追跡し、先行車両を的確に特定してその情報を出力する。そして、先行車両離脱判定装置から的確に出力された情報を用いて例えば自動制御装置で自車両の走行制御を行えば、先行車両が減速した場合には自車両を減速させるなど先行車両を的確に追随するように自車両の制御を行うことが可能となる。

第１の発明によれば、自車両が先行車両の位置に到達するまでの時間または予め設定された一定時間のより短い時間が経過した後の先行車両の相対角度を現時点で算出することが可能となり、先行車両の離脱を的確に予測して上述の発明の効果を的確に発揮させることが可能となる。

第２の発明によれば、先行車両の背面を表すサブグループの特に先行車両が離脱する方向の端部は、右左折により自車両から見え始める先行車両の側面の情報に引きずられて実際よりも長く側面側に傾斜して検出される場合がある。そのため、先行車両の右左折による離脱においてはサブグループの反対側の端部である左端側および右端側の距離グループを用いて前記相対角度を算出することで、より正確に先行車両の離脱の判定を行うことが可能となり、上述の発明の効果をより信頼性が高い状態で発揮させることが可能となる。

第３の発明によれば、上述の発明の効果に加え、先行車両が離脱する方向と反対側を自車両が通過可能である場合に先行車両の特定を解除することで、例えばその情報を用いて自動制御を行う自動制御装置により障害物を避けるように自動制御が働くため、右左折する先行車両の横を通り抜けようとするドライバにとって違和感なく自車両を操縦することが可能となる。また、先行車両が離脱する方向と反対側を自車両が通過できない場合には先行車両の特定を解除しないため、前方の立体物を先行車両として認識し続け、先行車両が進行路上に存在する間はその手前で停止するように制動動作が行われ、ドライバに違和感を与えることなく自車両に的確に制動動作を行わせることが可能となる。

以下、本発明に係る先行車両離脱判定装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る先行車両離脱判定装置１は、図１に示すように、主に撮像手段２や変換手段３、画像処理手段６等で構成される位置情報収集手段９と、離脱判定手段１４を含む判定手段１０とで構成されている。

なお、撮像手段２から判定手段１０の立体物検出手段１１までの構成は本願出願人により先に提出された特開平５−１１４０９９号公報、特開平５−２６５５４７号公報、特開平６−２６６８２８号公報、特開平１０−２８３４６１号公報、特開平１０−２８３４７７号公報、特開２００６−７２４９５号公報等に詳述されており、詳細な説明はそれらの公報に委ねる。以下、簡単に説明する。

撮像手段２は、本実施形態では、互いに同期が取られたＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサがそれぞれ内蔵され例えばルームミラー近傍に車幅方向に所定の間隔をあけて取り付けられた一対のメインカメラ２ａおよびサブカメラ２ｂからなるステレオカメラであり、所定のサンプリング周期で車両前方の道路を含む風景を撮像して一対の画像を出力するように構成されている。一対のカメラのうちメインカメラ２ａは、運転者に近い側のカメラであり、図２に示すような基準画像Ｔを撮像するようになっている。なお、サブカメラ２ｂで撮像された画像を比較画像という。

メインカメラ２ａとサブカメラ２ｂから出力された画像データは、変換手段３であるＡ／Ｄコンバータ３ａ、３ｂでアナログ画像から画素ごとに輝度値を有するデジタル画像にそれぞれ変換され、画像補正部４で、ずれやノイズの除去等の画像補正が行われ、画像データメモリ５に格納されると同時に判定手段１０に送信されるようになっている。

画像処理手段６のイメージプロセッサ７では、基準画像Ｔと比較画像の各画像データにステレオマッチング処理やフィルタリング処理を施して実空間上の距離に対応する視差ｄｐを算出するようになっている。以下、視差ｄｐが割り当てられた画像を距離画像という。このようにして算出された視差ｄｐの情報すなわち距離画像は、画像処理手段６の距離データメモリ８に格納するようになっている。

なお、視差ｄｐ、距離画像上の点（ｉ，ｊ）と、前記一対のカメラ２ａ、２ｂの中央真下の道路面上の点を原点とし、自車両の車幅方向をＸ軸方向、車高方向をＹ軸方向、車長方向をＺ軸方向とした場合の実空間上の点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とは、下記（１）〜（３）式で表される座標変換により一意に対応づけられる。なお、下記各式において、ＣＤは一対のカメラの間隔、ＰＷは１画素当たりの視野角、ＣＨは一対のカメラの取り付け高さ、ＩＶおよびＪＶは自車両正面の無限遠点の距離画像上のｉ座標およびｊ座標、ＤＰは消失点視差を表す。
Ｘ＝ＣＤ／２＋Ｚ×ＰＷ×（ｉ−ＩＶ） …（１）
Ｙ＝ＣＨ＋Ｚ×ＰＷ×（ｊ−ＪＶ） …（２）
Ｚ＝ＣＤ／（ＰＷ×（ｄｐ−ＤＰ）） …（３）

本実施形態では、以上の撮像手段２からイメージプロセッサ７や距離データメモリ８を含む画像処理手段６までで、自車両前方の所定領域内に存在する立体物までの自車両からの距離Ｚすなわち前記（３）式により距離Ｚと一意に対応づけられる視差ｄｐを測定する位置情報収集手段９が構成されている。

なお、本実施形態では、位置情報収集手段９は自車両前方に存在する立体物までの距離Ｚを測定できるものであればよく、本実施形態の他にも、例えば自車両前方にレーザ光や赤外線等を照射してその反射光の情報に基づいて立体物までの距離Ｚを測定するレーダ装置等で構成することも可能であり、検出の手法は特定の手法に限定されない。

判定手段１０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等がバスに接続されたマイクロコンピュータより構成されている。また、判定手段１０には、車速センサやヨーレートセンサ、ステアリングホイールの舵角を測定する舵角センサ等のセンサ類Ｑが接続されている。なお、ヨーレートセンサの代わりに自車両の車速等からヨーレートを推定する装置等を用いることも可能である。

判定手段１０は、図１に示すように、立体物検出手段１１と、走行軌跡推定手段１２と、先行車両検出手段１３と、離脱判定手段１４とを備えており、さらに図示しないメモリを備えている。また、判定手段１０の各手段には、センサ類Ｑから必要なデータが入力されるようになっている。

立体物検出手段１１は、本実施形態では、前述したように特開平１０−２８３４６１号公報等に記載された車外監視装置等をベースに構成されている。詳細な説明はそれらの公報に委ねる。以下、簡単にその構成について説明する。

立体物検出手段１１は、立体物の位置情報すなわち視差ｄｐに基づいて互いに隣接する位置情報をそれぞれグループにまとめ、各グループ内の視差ｄｐを自車両の車幅方向に略平行なサブグループと自車両の進行方向に略平行なサブグループとに分類して立体物を検出するようになっている。

具体的には、立体物検出手段１１は、距離データメモリ８から前述した距離画像を読み出して、距離画像を所定の画素幅で垂直方向に延びる短冊状の区分に分割する。そして、短冊状の各区分に属する各視差ｄｐを前記（３）式に従ってそれぞれ距離Ｚに変換し、各距離Ｚのうち道路面より上方に存在すると位置付けられる距離に関してヒストグラムを作成して、度数が最大の区間までの距離をその短冊状の区分における立体物までの距離とする。これを全区分について行うようになっている。以下、各区分を代表する距離を距離Ｚという。

例えば、図２に示した基準画像Ｔから作成された距離画像に対して前記距離Ｚの算出を行い、算出された各区分ごとの距離Ｚを実空間上にプロットすると、図３に示すように自車両前方の立体物の自車両ＭＣに面した部分に対応する部分に多少バラツキを持って各点としてプロットされる。

立体物検出手段１１は、このようにプロットされる各点を図４に示すように近接する各点の距離や方向性に基づいて互いに隣接する各点をそれぞれグループＧ１〜Ｇ７にまとめ、図５に示すようにそれぞれのグループ内の各点が自車両ＭＣの車幅方向すなわちＸ軸方向に略平行に並ぶサブグループには“物体”Ｏ１〜Ｏ３とラベルし、各点が自車両ＭＣの進行方向すなわちＺ軸方向に略平行に並ぶサブグループには“側壁”Ｓ１〜Ｓ４とラベルして分類する。また、同一の立体物の“物体”と“側壁”の交点をコーナー点Ｃとしてラベルするようになっている。

立体物検出手段１１は、このようにして、［物体Ｏ１、コーナー点Ｃ、側壁Ｓ１］、［側壁Ｓ２］、［物体Ｏ２］、［物体Ｏ３］、［側壁Ｓ３］、［側壁Ｓ４］をそれぞれ立体物として検出するようになっている。立体物検出手段１１は、このようにして検出した立体物の情報や各サブグループの端点の座標等をそれぞれメモリに保存するようになっている。

本実施形態では、判定手段１０は走行軌跡推定手段１２を備えており、走行軌跡推定手段１２は、自車両の挙動に基づいて自車両の走行軌跡を推定するようになっている。

具体的には、走行軌跡推定手段１２は、センサ類Ｑである車速センサやヨーレートセンサ、舵角センサから入力される自車両の挙動すなわち自車両の車速Ｖやヨーレートγ、ステアリングホイールの舵角δ等に基づいて自車両の旋回曲率Ｃuaを算出し、図６の実空間上に示すように、算出した旋回曲率Ｃuaに基づいて自車両ＭＣの走行軌跡Ｌestを算出して推定するようになっている。

旋回曲率Ｃuaは、例えば車速Ｖとヨーレートγとを用いて、
Ｃua＝γ／Ｖ …（４）
に従って算出することができる。また、例えば車速Ｖと舵角δとを用いて、
Ｒｅ＝（１＋Ａsf・Ｖ^２）・（Ｌwb／δ） …（５）
Ｃua＝１／Ｒｅ …（６）
に従って算出することができる。ここで、Ｒｅは旋回半径、Ａsfは車両のスタビリティファクタ、Ｌwbはホイールベースである。

また、本実施形態では、走行軌跡推定手段１２は、図６に示すように走行軌跡Ｌestを中心とする自車両の車幅分の領域を自車両の進行路Ｒestとして把握するようになっている。走行軌跡推定手段１２は、このようにして推定した自車両ＭＣの走行軌跡Ｌestおよび進行路Ｒestの情報をメモリに保存するようになっている。

先行車両検出手段１３は、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出するようになっており、本実施形態では、走行軌跡推定手段１２により把握された自車両の進行路Ｒest上に存在する立体物の中で自車両に最も近接する立体物すなわち上記の例では物体Ｏ２を先行車両として検出するようになっている。

先行車両検出手段１３は、さらに、前回検出された先行車両の情報をメモリから読み出し、前回検出した先行車両と今回検出した自車両に最も近接する立体物との位置関係や移動速度等に基づいて前回の先行車両と今回検出した立体物とが同一の立体物である確率をそれぞれ算出し、算出された確率が予め設定された閾値以上であれば今回検出した立体物を先行車両とラベル付けして先行車両を検出し、先行車両の情報を今回検出した立体物の情報で更新してメモリに継続登録することで、先行車両の情報を更新しながらそれを追跡するようになっている。

また、先行車両検出手段１３は、前回の検出で先行車両が検出されなかったり、後述する離脱判定手段１４で先行車両の特定すなわち本実施形態の場合は先行車両としてのラベル付けが解除されていたりして、メモリに先行車両の情報が登録されていない場合には、今回検出した自車両に最も近接する立体物を先行車両として登録するようになっている。

離脱判定手段１４は、先行車両検出手段１３で検出された先行車両に属する自車両の車幅方向に略平行で“物体”とラベルされたサブグループＯすなわち先行車両の背面の実空間上の基準方向に対する角度を先行車両の自車両に対する相対角度として検出し、今回検出された相対角度と過去に検出された相対角度との差分から先行車両の回転速度を算出し、相対角度および回転速度に基づいて自車両の進行路上からの先行車両の離脱の有無を判定するようになっている。図５に示す例ではサブグループＯ２が先行車両の背面として検出され、サブグループＯ２の実空間上の基準方向に対する角度が先行車両の自車両に対する相対角度として検出される。

本実施形態では、前記実空間上の基準方向は、自車両の車幅方向すなわちＸ軸方向とされている。以下、図７に示すフローチャートに従って離脱判定手段１４の構成と演算処理について具体的に説明する。

離脱判定手段１４は、先行車両検出手段１３で先行車両が検出されると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、まず、先行車両として検出された前記サブグループＯの基準方向としてのＸ軸方向に対する角度を先行車両の自車両に対する相対角度として計算するようになっている。

本実施形態では、離脱判定手段１４は、図８に示すように先行車両Ｃahの背面に相当するサブグループＯを自車両から見てその右端から所定の範囲car_width内の距離グループＧＲと左端から所定の範囲car_width内の距離グループＧＬとに分け、それぞれについてＸ軸方向に対する角度θ_Ｒ、θ_Ｌを算出するようになっている（ステップＳ２）。

このように、先行車両Ｃahとして検出されたサブグループを左右に分けてそれぞれ角度θ_Ｒ、θ_Ｌを算出する理由は、例えば先行車両Ｃahが左折しようとしている場合には先行車両Ｃahの左側側面が自車両から見え始めるため、図８に示すように左側側面に引きずられて先行車両Ｃahの背面として検出されるべきサブグループＯが実際よりも左側に長くしかも左側側面側に傾斜して検出される場合がある。そのような部分を含んだ状態で算出を行うと、先行車両Ｃahの背面のＸ軸方向に対する角度が必ずしも正確に算出できないため、先行車両Ｃahの背面として検出されたサブグループＯを右端側および左端側に分けてそれぞれ角度θ_Ｒ、θ_Ｌを算出し、正しい角度を表しているであろうと思われる方の角度に基づいて後の演算処理を行うためである。

本実施形態では、離脱判定手段１４は、サブグループＯはその中心で左右に分けるようになっており、すなわち前記範囲car_widthをサブグループＯの半分の距離とするようになっており、距離グループＧＲ、ＧＬに分けてそれぞれについて
Ｚ＝ａ_ＲＸ＋ｂ_Ｒ …（７）
Ｚ＝ａ_ＬＸ＋ｂ_Ｌ …（８）
で表される一次関数でそれぞれ直線近似し、その傾きａ_Ｒ、ａ_Ｌから
θ_Ｒ＝arctan(ａ_Ｒ) …（９）
θ_Ｌ＝arctan(ａ_Ｌ) …（１０）
に従って角度θ_Ｒ、θ_Ｌをそれぞれ算出するようになっている。

離脱判定手段１４は、続いて、今回算出した前記相対角度と過去に算出した前記相対角度との差分から、前記サブグループＯの右端側および左端側の距離グループＧＲ、ＧＬの回転速度を算出するようになっている（ステップＳ３）。

具体的には、今回算出した前記角度θ_Ｒ、θ_Ｌと前回の演算処理で算出した角度θ_Ｒold、θ_Ｌoldとの差分をサンプリング周期Δｔで除して、
Δθ_Ｒ／Δｔ＝（θ_Ｒ−θ_Ｒold）／Δｔ …（１１）
Δθ_Ｌ／Δｔ＝（θ_Ｌ−θ_Ｌold）／Δｔ …（１２）
右端側および左端側の回転速度Δθ_Ｒ／Δｔ、Δθ_Ｌ／Δｔをそれぞれ算出するようになっている。

離脱判定手段１４は、続いて、先行車両が左方向に離脱すなわち左折しようとしているか否かを判定する（ステップＳ４〜Ｓ７）。

離脱判定手段１４は、まず、センサ類Ｑから入力される情報に基づいて自車両の左ターンシグナルがＯＦＦになっているか否かを判定するようになっている（ステップＳ４）。左ターンシグナルがＯＮになっていて自車両が左折する場合には、同じく左折する先行車両が自車両の進行路から離脱すると判定してはならず、また、先行車両が直進や右折する場合には先行車両検出手段１３での検出で自然と先行車両として検出されなくなる。

そのため、この判定で左ターンシグナルがＯＮの場合には（ステップＳ４：ＮＯ）の場合には先行車両の左折の判定を中止して先行車両の右折の判定（ステップＳ９〜Ｓ１２）に移行するようになっている。このように構成することで、離脱の誤判定の発生を防止でき、計算負荷を低減できる。

また、離脱判定手段１４は、自車両のステアリングホイールの舵角δが左に閾値ang_th未満か否かを判定するようになっている（ステップＳ５）。自車両のステアリングホイールが左に大きく切られている場合は、自車両が左折する場合か道路が左に大きくカーブしている場合である。そのような場合、前記と同様に先行車両の離脱の判定を行わないようにすることが好ましい。

そのため、この判定で自車両のステアリングホイールの舵角δが左に閾値ang_th以上である場合には（ステップＳ５：ＮＯ）先行車両の左折の判定を中止して先行車両の右折の判定（ステップＳ９〜Ｓ１２）に移行するようになっている。このように構成することで、離脱の誤判定の発生を防止でき、計算負荷を低減できる。

なお、これらの判定処理（ステップＳ４、Ｓ５）は必ずしも重要ではなく、これらの判定処理を飛ばして前記回転速度Δθ_Ｒ／Δｔ、Δθ_Ｌ／Δｔの算出（ステップＳ３）の後、下記のステップＳ６の処理に移行するように構成することも可能である。本実施形態では、離脱判定手段１４は、ステップＳ４、Ｓ５の条件がともに満たされた場合に（ステップＳ４、Ｓ５：ＹＥＳ）、引き続き先行車両が左折しようとしているか否かの判定を続行するようになっている。

離脱判定手段１４は、続いて、前記相対角度および前記回転速度に基づいて自車両の進行路Ｒest上からの先行車両の離脱の有無を判定するようになっている（ステップＳ６）。本実施形態では、離脱判定手段１４は、この先行車両の左折の判定すなわち先行車両の左方向への離脱の判定においては、図８に示した先行車両Ｃahの背面を表す前記サブグループＯのうち右端側の距離グループＧＲの相対角度すなわちＸ軸方向に対する角度θ_Ｒおよび回転速度Δθ_Ｒ／Δｔに基づいて判定を行うようになっている。

その理由は、前述したように、先行車両Ｃahが左折する際にその左側側面が自車両から見え始めると左側側面に引きずられてサブグループＯが実際よりも左側に長くしかも左側側面側に傾斜して検出される場合があるためであり、そのような信頼性に乏しい距離グループＧＬではなく、先行車両Ｃahの背面のＸ軸方向に対する角度θ_Ｒが正しく得られている右端側の距離グループＧＲを用いる方が正確に判定を行うことができるからである。

また、本実施形態では、離脱判定手段１４は、離脱の判定において、まず、先行車両の背面の中心位置と自車両との距離Ｚnewを前記視差ｄｐから算出し、下記（１３）式に従って前回算出した距離Ｚoldとから自車両と先行車両との相対速度ΔＶを算出する。Δｔはサンプリング時間Δｔである。
ΔＶ＝（Ｚnew−Ｚold）／Δｔ …（１３）

そして、その相対速度ΔＶで自車両と先行車両との距離Ｚnewを除して自車両が先行車両位置に到達するまでの時間Ｚnew／ΔＶを算出する。

また、離脱判定手段１４には例えば３秒等の一定時間ｔ^＊が予め設定されており、離脱判定手段１４は、算出した到達時間Ｚnew／ΔＶと一定時間ｔ^＊とのいずれか少ない方を選択する。図９に示すように到達時間Ｚnew／ΔＶの方が短い場合には到達時間Ｚnew／ΔＶを選択する。

そして、離脱判定手段１４は、図１０に示すように、現在の角度θ_Ｒに回転速度Δθ_Ｒ／Δｔと到達時間Ｚnew／ΔＶとの積を加算した所定時間経過後の相対角度すなわち所定時間経過後のＸ軸方向に対する角度θfu
θfu＝θ_Ｒ＋（Δθ_Ｒ／Δｔ）×（Ｚnew／ΔＶ） …（１４）
を算出し、図９に示すように、その値が４５°等に予め設定された閾値θthを超える場合に先行車両Ｃahが自車両の進行路Ｒest上から離脱すると判定するようになっている。

なお、上記の説明では、自車両がＺ軸方向に直進した場合における所定時間経過後の角度θfuを用いて判定する場合について述べたが、本実施形態では、さらに、前記走行軌跡推定手段１２で得られた自車両の走行軌跡Ｌestを用いて所定時間経過後の先行車両の角度θfuを修正して判定を行うようになっている。

具体的には、図１１に示すように、自車両の走行軌跡Ｌestの先行車両Ｃahの背面中心位置と同距離における法線ＬnorとＸ軸方向とのなす角度Δθを前記算出された所定時間経過後の先行車両Ｃahの角度θfuに加算して所定時間経過後の先行車両Ｃahの角度を角度θfu^＊に修正し、その修正された角度θfu^＊が予め設定された閾値θthを超えるか否かを判定するようになっている。すなわち、本実施形態では、先行車両Ｃahの位置に自車両が到達するまで自車両が回転した角度すなわち回転角度Δθで、所定時間経過後の先行車両Ｃahの角度θfuを修正する。

離脱判定手段１４は、以上のようにして先行車両が左方向に離脱すると判定しない場合には（図７のステップＳ６：ＮＯ）、先行車両の左折の判定を中止して先行車両の右折の判定（ステップＳ９〜Ｓ１２）に移行するようになっている。また、離脱判定手段１４は、先行車両が左方向に離脱すると判定した場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、先行車両の右側を通り抜けられるか否かを判断するようになっている（ステップＳ７）。先行車両の右側を通り抜けられない場合には、先行車両が自車両の進行路Ｒest上にある間は先行車両として把握し、減速等を行わなければならないからである。

本実施形態では、通り抜けの判断として、前記立体物検出手段１１で検出された先行車両以外の立体物の情報を用いるようになっており、先行車両が離脱する方向とは反対方向すなわち右方向に立体物が検出されている場合には、先行車両の右側端点と立体物との間隔が、自車両が通過可能な値として設定された閾値width_th以上であるか否かを判断して通り抜けの可能性の有無を判断するようになっている。

離脱判定手段１４は、このようにして先行車両の右側を通り抜けられないと判断すると（ステップＳ７：ＮＯ）、先行車両の左折の判定を中止して先行車両の右折の判定（ステップＳ９〜Ｓ１２）に移行するようになっている。また、離脱判定手段１４は、先行車両の右側を通り抜けられると判断すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、先行車両として特定されていた立体物に対する先行車両の特定を解除するようになっている（ステップＳ８）。

すなわち、前述したように、本実施形態では、先行車両は、立体物検出手段１１で検出された立体物の中から先行車両検出手段１３により検出され、その立体物に先行車両とラベル付けしてメモリに継続登録することで認識されている。そこで、離脱判定手段１４は、以上のようにして先行車両の左折による自車両の進行路Ｒestからの離脱を判定すると、メモリに登録されている先行車両のラベル付けを抹消し、通常の立体物として登録して先行車両の特定を解除するようになっている。

一方、離脱判定手段１４は、以上のステップＳ４〜Ｓ７の条件を満たさないと判断すると（ステップＳ４〜Ｓ７：ＮＯ）、左折の場合と同様の手順で処理を行って先行車両の右折による自車両の進行路Ｒestからの離脱を判定するようになっている（ステップＳ９〜Ｓ１２）。

ただし、この先行車両の右折による自車両の進行路Ｒestからの離脱判定の場合には、前記の左折の場合と異なり、離脱判定手段１４は、先行車両の背面を表す前記サブグループのうち左端側の距離グループＧＬの角度θ_Ｌおよび回転速度Δθ_Ｌ／Δｔに基づいて判定を行う。また、所定時間経過後の角度θfuの算出やその修正も角度θ_Ｌおよび回転速度Δθ_Ｌ／Δｔを基準として行うようになっている。

そして、ステップＳ９〜Ｓ１２の条件を１つでも満たさない場合には（ステップＳ９〜Ｓ１２：ＮＯ）、そのサンプリングタイミングにおける演算処理を終了し、すべての条件を満たす場合（ステップＳ９〜Ｓ１２：ＹＥＳ）にのみ、離脱判定手段１４は先行車両が右折により自車両の進行路Ｒestから離脱すると判定し、メモリに登録されている先行車両のラベル付けを抹消し、通常の立体物として登録して先行車両の特定を解除するようになっている（ステップＳ８）。

なお、自車両の右ターンシグナルのＯＮ、ＯＦＦの判定（ステップＳ９）や、自車両のステアリングホイールの舵角δが右に閾値ang_th未満か否かの判定（ステップＳ１０）が必須の条件ではないことは前記左折の場合と同様である。

離脱判定手段１４は、本実施形態では、以上の演算処理の後、立体物検出手段１１が検出した自車両前方に存在する立体物に関する情報や走行軌跡推定手段１２が推定した自車両の走行軌跡Ｌestおよび進行路Ｒest、および先行車両検出手段１３が検出して離脱判定手段１４により特定を解除されていない場合は特定された先行車両に関する情報をメモリから読み出して出力するようになっている。

その際、先行車両検出手段１３により先行車両として検出された立体物の情報が離脱判定手段１４により先行車両の特定を解除された場合には、他の立体物とともに通常の立体物に関する情報として出力されるようになっている。

次に、本実施形態に係る先行車両離脱判定装置１の作用について説明する。

先行車両離脱判定装置１の各手段の機能については、前記構成の説明で述べられているので、ここでは説明を省略する。

前述したように、判定手段１０の離脱判定手段１４では、到達時間Ｚnew／ΔＶと一定時間ｔ^＊とのいずれか少ない方を選択し、その時間が経過した後の角度θfuを用いて先行車両の離脱が判定されるが、さらに、図１１に示したように、走行軌跡推定手段１２で得られた自車両の走行軌跡Ｌestを用いて所定時間経過後の先行車両の角度θfuが修正される。

図１１では、走行軌跡Ｌestに示されるように自車両が全体的に右にカーブするように進行している場合には、左折しようとしている先行車両Ｃahの角度θfuが実際にはさらに大きく角度θfu^＊で旋回していると認識して修正する場合を示した。そのため、角度θfuが例えば４５°等に設定される閾値θthを超えていなくても修正された角度θfu^＊が閾値θthを超えていれば、先行車両Ｃahは先行車両の特定を解除され、通常の立体物として認識されるようになる。

しかし、走行軌跡Ｌestによる角度θfuの修正は、角度θfuを増大させる作用だけでなく、角度θfuを減少させる作用をも有する。具体的には、図１２に示すように、例えば算出した角度θfu自体が閾値θthを超えていても、法線ＬnorとＸ軸方向とのなす回転角度Δθで角度θfuを修正すると、修正された角度θfu^＊が閾値θth以下となり、左折ではないと判定されるようになる。そのため、例えば先行車両Ｃahが左方向にカーブしている走行レーンに沿って走行中であり、左折しているわけではないにもかかわらず、先行車両Ｃahが左折により離脱すると誤判定して先行車両の特定を解除することを防止することが可能となる。

このように、自車両の走行軌跡Ｌestに基づいて所定時間経過後の先行車両Ｃahの角度θfuを適切に修正することで、先行車両の現実の離脱状況すなわち実際に右左折により自車両の進行路Ｒest上から離脱しようとしているか否かを的確に判定することが可能となる。

一方、本実施形態に係る先行車両離脱判定装置１は、先行車両が右左折により自車両の進行路Ｒest上から離脱すると判定すると、先行車両として検出した立体物の先行車両の特定を解除し、通常の立体物として出力する。

そのため、この出力を受信した自車両の図示しない自動制御装置では、もはやその立体物を先行車両としては認識せず、道路上の障害物としてその立体物との衝突を回避するために、自車両を車線逸脱させてその横を通過させるように制御したり、自車両を停止させる制御を行ったりする。このように、先行車両の離脱を的確に判定して出力することで、それに基づいて自車両を的確に制御することが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る先行車両離脱判定装置１によれば、検出された先行車両の自車両に対する相対角度θ_Ｒ、θ_Ｌや先行車両の回転速度Δθ_Ｒ／Δｔ、Δθ_Ｌ／Δｔを算出し、それらに基づいて自車両の進行路Ｒest上からの先行車両の離脱の有無を判定する。

そのため、先行車両の自車両の進行路上からの離脱を的確に判定して、先行車両の離脱を的確に予測することが可能となる。そして、離脱情報を的確に出力することで、例えば自動制御装置がその出力された情報を用いて制御を行うことで、右左折により進行路上から離脱する先行車両をいつまでも先行車両として認識して不自然な制動をかけるなどしてドライバに違和感を与えることを防止し、また、不必要な制動に対抗してドライバがアクセルを踏んで燃料を浪費してしまうことも防止することが可能となる。

また、先行車両が自車両の進行路上から離脱しないと判定した場合には、先行車両を的確に認識して追跡し、先行車両を的確に特定してその情報を出力する。そして、例えば自動制御装置がその出力された情報を用いて制御を行うことで、先行車両が減速した場合には自車両を減速させるなど先行車両を的確に追随するように自車両の制御を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、判定手段１０の離脱判定手段１４で、自車両の車幅方向すなわちＸ軸方向を実空間上の基準方向として先行車両の角度θ_Ｒ、θ_Ｌや回転速度Δθ_Ｒ／Δｔ、Δθ_Ｌ／Δｔを算出して演算処理する場合について説明した。つまり、先行車両の背面を表すサブグループの左右の距離グループＧＲ、ＧＬが自車両の車幅方向に平行である場合に角度θ_Ｒ、θ_Ｌが０°となる場合について述べた。しかし、この他にも、例えば自車両の車長方向であるＺ軸方向を基準方向として角度や回転速度を算出して演算処理するように構成することも可能である。

また、本実施形態では、離脱判定手段１４で、先行車両の角度θ_Ｒ、θ_Ｌを、自車両の走行軌跡Ｌestの法線Ｌnorと基準方向であるＸ軸方向とのなす回転角度Δθで修正する場合について説明したが、この他にも、例えば自車両の走行軌跡Ｌestの接線とＸ軸方向等とのなす角度で修正するように構成することも可能である。

また、本実施形態では、判定手段１０の先行車両検出手段１３で、自車両の進行路上に先行車両を検出する場合について述べた。しかし、この他にも例えば自車両が走行している走行レーン上に存在し自車両に最も近接する立体物として先行車両を検出するように構成することも可能である。自車両の走行レーンを検出するために必要な自車両の左右の区画線等の車線の位置を検出するための装置としては、例えば本願出願人により先に提出された特開２００１−９２９７０号公報に記載の車線認識装置等を用いることができる。

本実施形態に係る先行車両離脱判定装置の構成を示すブロック図である。 基準画像の一例を示す図である。 区分ごとの距離を実空間上にプロットした各点を表す図である。 図３の各点をグループ化した場合の各グループを表す図である。 図４の各グループを分類して形成された各サブグループを表す図である。 自車両の走行軌跡と進行路を説明する図である。 離脱判定手段における演算処理の手順を表すフローチャートである。 サブグループの左右の距離グループとその角度を表す図である。 所定時間の選択および所定時間経過後の角度と閾値との関係を説明するグラフである。 所定時間経過後の角度を説明する図である。 所定時間経過後の角度の修正の一例を示す図である。 所定時間経過後の角度の修正の別の例を示す図である。

符号の説明

１ 先行車両離脱判定装置
９ 位置情報収集手段
１１ 立体物検出手段
１２ 走行軌跡推定手段
１３ 先行車両検出手段
１４ 離脱判定手段
Ｃah 先行車両
Ｇｎ グループ
ＧＲ、ＧＬ 距離グループ
Ｌest 走行軌跡
ＭＣ 自車両
Ｏ 自車両の車幅方向に略平行なサブグループ
Ｒest 自車両の進行路
ｔ^＊ 一定時間
ΔＶ 相対速度
Ｚ 距離
Ｚnew／ΔＶ 到達時間
Δθ 回転角度
θfu 時間の経過後の先行車両の角度（相対角度）
θfu^＊ 修正された角度（相対角度）
θ_Ｒ、θ_Ｌ 角度（相対角度）
Δθ_Ｒ／Δｔ、Δθ_Ｌ／Δｔ 回転速度
Width_th 先行車両と前記立体物との間隔の閾値

Claims (3)

1. 自車両前方に存在する立体物の位置情報を収集する位置情報収集手段と、
   前記立体物の位置情報に基づいて互いに隣接する位置情報をグループ化して立体物を検出する立体物検出手段と、
   検出された立体物のうち、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出する先行車両検出手段と、
   検出された先行車両の自車両に対する相対角度を算出し、前記相対角度と過去に算出した前記相対角度との差分から前記先行車両の回転速度を算出し、前記相対角度および前記回転速度に基づいて自車両の進行路上からの前記先行車両の離脱の有無を判定する離脱判定手段と
   を備え、
   前記離脱判定手段は、先行車両の速度と自車両からの距離および自車両と先行車両との相対速度に基づいて算出される自車両の先行車両位置までの到達時間と予め設定された一定時間のいずれか少ない方の時間の経過後の先行車両の相対角度を先行車両の現在の前記相対角度と前記回転速度とに基づいて算出し、算出した相対角度に基づいて前記離脱の判定を行うことを特徴とする先行車両離脱判定装置。
2. 自車両前方に存在する立体物の位置情報を収集する位置情報収集手段と、
   前記立体物の位置情報に基づいて互いに隣接する位置情報をグループ化して立体物を検出する立体物検出手段と、
   検出された立体物のうち、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出する先行車両検出手段と、
   検出された先行車両の自車両に対する相対角度を算出し、前記相対角度と過去に算出した前記相対角度との差分から前記先行車両の回転速度を算出し、前記相対角度および前記回転速度に基づいて自車両の進行路上からの前記先行車両の離脱の有無を判定する離脱判定手段と
   を備え、
   前記立体物検出手段は、前記立体物に属する位置情報を自車両の車幅方向に略平行なサブグループを少なくとも有する複数のグループに分類し、
   前記離脱判定手段は、前記検出された先行車両に属する前記サブグループを自車両から見て右側のグループと左側のグループとに分けてそれぞれ前記相対角度を算出し、先行車両の左方向への離脱は前記サブグループにおける右側の距離グループの前記相対角度に基づいて、先行車両の右方向への離脱は前記サブグループにおける左側の距離グループの前記相対角度に基づいてそれぞれ判定を行うことを特徴とする先行車両離脱判定装置。
3. 自車両前方に存在する立体物の位置情報を収集する位置情報収集手段と、
   前記立体物の位置情報に基づいて互いに隣接する位置情報をグループ化して立体物を検出する立体物検出手段と、
   検出された立体物のうち、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出する先行車両検出手段と、
   検出された先行車両の自車両に対する相対角度を算出し、前記相対角度と過去に算出した前記相対角度との差分から前記先行車両の回転速度を算出し、前記相対角度および前記回転速度に基づいて自車両の進行路上からの前記先行車両の離脱の有無を判定する離脱判定手段と
   を備え、
   前記離脱判定手段は、先行車両が右方向または左方向に離脱すると判定した際に、前記立体物検出手段により先行車両が離脱する方向とは反対方向に立体物が検出され、前記先行車両と前記立体物との間隔が、予め設定された閾値以上である場合には、先行車両として特定されていた前記立体物に対する先行車両の特定を解除することを特徴とする先行車両離脱判定装置。

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