JP4877364B2 - 物体検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、センシングデバイス等から取得されるデータを用いて物体を検出する物体検出装置に関する。
近年、カメラやレーダ等のセンシングデバイス等から取得されるデータを用いて物体を検出する物体検出装置を車両に搭載し、これらの情報に基づいてドライバの走行を支援するシステムが多く実装されている。また、これらの物体検出装置について、高精度に物体を検出するための技術が多く開示されている。
例えば、特許文献１では、車載カメラの画像パターンから検出すべき物体が存在する可能性がある領域を予め予測し、その予測した領域について重点的に検出を試みることによって物体の取得精度を向上させている。また、特許文献１の物体検出装置では、画像パターンに応じて物体の検出精度を調整し、システムの処理負荷の軽減を図っている。
特開２００７−３２９７６２号公報
しかしながら、上記従来の物体検出装置においては、画像パターンから取得データを用いて、自車両の位置に合わせて検出精度を調整することは可能であっても、自車両の行動、すなわち、自車両の予測進路を考慮した調整はできない。このため、自車両を適正な走行支援をするにあたって必要な情報を取得することができないおそれがある。
本発明の課題は、適正な走行支援をするために必要な自車両周辺の物体の情報を取得することが可能な物体検出装置を提供することにある。
本発明の物体検出装置は、車両に搭載され、自車両周辺の物体を検出する物体検出装置において、自車両の目標状態を取得する自車両状態予測手段と、物体を検出する検出手段と、目標状態に応じて検出手段における物体の検出特性を切替える検出特性制御手段と、を備えることを特徴とする。
なお、ここでいう物体の検出特性とは、検出率と誤検出率とにより定められる検出手段の性能をいう。また、目標状態に応じた物体の検出特性の切替えは、１つの検出手段におけるパラメータ等を目標状態に応じて変更してもよいし、検出特性の異なる複数の検出手段を目標状態に応じて切替えてもよい。また、自車両の目標状態とは、例えば、所定時間後の自車両の位置や目標進路等をいう。
本発明の物体検出装置によれば、自車両の目標状態の選択肢が複数ある場面において、自車両の目標状態に応じて物体の検出特性が切替えられる。これにより、自車両が、直進する場合、左折する場合、右折する場合等に応じて物体の検出特性が切替えられるようになる。この結果、自車両の目標状態に合わせた情報が取得されるようになるので、適正な走行支援をするために必要な自車両周辺の物体の情報を取得することが可能となる。
また、本発明の物体検出装置では、道路に関する情報を取得する道路情報取得手段と、道路に関する情報と目標状態とに基づいて、自車両において可能性のある衝突形態を判定する判定手段と、をさらに備えており、検出特性制御手段は、衝突形態に応じて検出特性を切替えてもよい。なお、ここでいう「道路に関する情報」とは、車線、交差点といった道路構造の位置情報、及び、道路構造別の規制、走行優先順位といった交通ルールといった情報を含んでいる。これにより、例えば、「自車両の目標進路の一部は、交通ルールから逸脱している」といった情報を得ることができ、このような状態のときに他車両と衝突する可能性があるといった判定をすることが可能となる。この結果、自車両が他車両の進路を干渉する状態で他車両との衝突を防止するために必要な自車両周辺の物体の情報を取得することが可能となる。
また、本発明の物体検出装置では、検出特性制御手段は、検出率を調整することにより検出特性を切替えてもよい。すなわち、検出手段の検出特性は、検出率と誤検出率との関係を示したＲＯＣ曲線に基づいて設定することができ、ここでは一方の検出率を調整することにより検出特性を切替える。これにより、例えば、誤検出率を高くしてでも検出率を高くする、検出率を低くして誤検出率を低くするといったように、自車両の行動、すなわち、自車両の予測進路にあわせて、検出手段の検出特性を切替えることができる。
また、本発明の物体検出装置では、検出特性制御手段は、自車両が他車両の進路を干渉する衝突形態と判定したとき、検出手段における検出率が高くなるように検出特性を切替えてもよい。これにより、自車両が他車両の進路を干渉するような、例えば、交差点を右折する際に対向車線に進入するような場合、対向車線を走行してくる他車両と衝突しないように他車両を見落とさないようにすることを第一に考え、誤検出率よりも未検出率が低くなるように検出手段を切替えることができる。
本発明によれば、適正な走行支援をするために必要な自車両周辺の物体の情報を取得することが可能となる。
本発明の実施形態に係る物体検出装置の機能構成を示したブロック図である。 図１の道路情報取得部が取得する道路情報の一例を示した図である。 図１のパラメータ設定部が設定するパラメータを説明する図である。 図１の物体検出装置における動作を示したフローチャートである。 図１の道路情報取得部が取得する道路情報と自車両状態予測部が予測する進路とを示した図。 本発明の他の実施形態に係る検出部のＲＯＣ曲線を説明する図である。 自車両が他車両の進路を干渉する可能性を説明する図である。 自車両が他車両の進路を干渉する可能性を説明する図である。 自車両が他車両の進路を干渉する可能性を説明する図である。 自車両が他車両の進路を干渉する可能性を説明する図である。
以下、本発明の実施形態に係る物体検出装置１について、図１〜図５を用いて説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、本発明に係る物体検出装置１の機能構成を示したブロック図である。
物体検出装置１は、図１に示すように、車両状態検出部２、環境状況取得部３、道路情報取得部(道路情報取得手段)４、検出制御部６及び検出部（検出手段）７を含んで構成されている。
車両状態検出部２は、車両の位置情報、車速情報などを検出する車両状態検出手段として機能するものであり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）や車輪速センサ等が用いられる。ＧＰＳは、車両の位置情報を取得する。車輪速センサは、例えば、車両のホイール部分に取り付けられており、車両の車輪速度を取得する。車両状態検出部２は、検出制御部６に接続されており、取得した位置情報や車輪速度情報等の車両状態情報を検出制御部６へ出力する。
環境状況取得部３は、自車両８１の周囲の環境状況情報を取得する環境状況取得手段として機能するものであり、例えば、車車間通信装置、路車間通信装置、ミリ波やレーザを用いたレーダセンサ等が用いられる。車車間通信装置、路車間通信装置を用いる場合、他車両８２の位置情報、車速情報を取得することができる。また、ミリ波レーダセンサ等を用いることにより、他車両８２及び進路上の障害物の位置情報、相対速度情報を取得することができる。環境状況取得部３は、検出制御部６に接続されており、取得した自車両８１の周囲の環境状況情報を検出制御部６へ出力する。
道路情報取得部４は、車線、交差点といった道路構造の位置情報、道路構造別の規制、走行優先順位、また、世間一般に共有されているマナー等の交通ルールといった道路情報（道路に関する情報）を取得する手段である。なお、道路情報取得部４は、自車両に搭載された記憶部（図示せず）に格納された道路データベースから道路情報を取得してもよいし、通信装置を介して外部のサーバ等に格納されたデータベースから道路情報を取得してもよい。後述する判定部（判定手段）６２は、これらの道路情報を取得することにより、例えば、「自車両の位置は、交通ルールから逸脱している」といった情報を得ることができる。
ここで、上記道路データベースの一例について、図２を用いて説明する。図２は、道路データベースの内容を模式的に可視化した例である。道路データベースは、後述する判定部６２からの要求に対して、指定された位置及び時間に対応した交通ルールを出力する。地図データベースの内容は、同一の交通ルールが適用される領域情報（矩形で表現する場合は、各頂点の位置（Ｘ，Ｙ）と、当該交通ルールで構成されている。交通ルールには、当該領域の進行方向、制限速度、停止の可否、横断歩道の有無、停止線の有無等が含まれている。図２に示す道路で説明すると、道路Ａは、｛Ａ１，Ａ２，Ａ３｝という３つの領域で定義されている。そして、例えば、領域Ａ１の制限速度は、５０ｋｍ／ｈ、進行方向は図中の白矢印の方向、停止は不可、横断歩道無し、停止線無し、と言ったように交通ルールが定義されている。さらに、地図データベースは、領域Ａ１，Ａ２，Ａ３間の遷移の可否も定義されている。例えば、図２で示すように、領域Ａ１から領域Ａ２への遷移は不可、領域Ａ２からＡ１、領域Ａ１からＡ３への遷移は可であると定義されている。
検出制御部６は、後述する検出部７の制御を行うものであって、例えば、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。検出制御部６は、車両状態検出部２、環境状況取得部３、道路情報取得部４及び検出部７と接続されており、車両状態検出部２、環境状況取得部３、道路情報取得部４から各種情報の入力が行われ、検出部７に各種情報を出力する。また、検出制御部６は、自車両状態予測部（自車両状態予測手段）６１と、判定部６２と、パラメータ設定部（検出特性制御手段）６３とを有している。
自車両状態予測部６１は、自車両８１の目標状態を取得する。具体的には、車両状態検出部２において取得される車両の位置情報、車速情報等から所定時間後の自車両８１の状態を予測する。なお、自車両状態予測部６１は、網羅的に自車両８１の位置を予測する等その方法は問わない。また、自車両８１の目標状態は、目標進路として取得することが好ましい。なお、ここでいう目標進路とは、時間、速度等の時間的要素を含む概念をいい、これら時間的要素の概念を含まない「経路」とは異なる。
判定部６２は、道路情報取得部４により取得される道路に関する情報と、自車両状態予測部６１において取得される目標状態とに基づいて、自車両８１において可能性のある衝突形態を判定する。具体的には、判定部６２は、自車両状態予測部６１において予測された目標進路が、他車両８２進路を干渉する可能性があるかどうかを判定する。自車両８１が他車両８２進路を干渉する形態かどうかの判定は、道路情報取得部４により取得される交通ルールに基づいて判定することが可能である。
パラメータ設定部６３は、判定部６２において取得された可能性のある衝突形態に応じて、後述する検出部７における物体の検出特性を切替える。すなわち、検出部７の検出率といった検出特性を切替える。検出部７の検出特性は、検出率と誤検出率との関係を示したＲＯＣ曲線によって定められ、ここでは、検出率を高くすると誤検出率も高くなり、検出率を低くすると誤検出率も低くなる。検出部７におけるデータ（ｒａｗデータ）の処理については、テンプレート使う場合には、テンプレートの数を増減させたり、階層的なテンプレート構造を使う場合には、使用する階層を変えたり、処理の周期を変化させたりすることを行う。より好ましくは、パラメータ設定部６３は、物体の検出特性を表すＲＯＣ曲線（検出率と誤検出率との関係を示した曲線）におけるパラメータを調整する。
ここで、ＲＯＣ曲線は、図３に示すように、縦軸に検出率、横軸に誤検出率をとったグラフである。そして、物体の抽出に必要な全ての物体検出器や識別器の検出特性（性能）は、このグラフ上で実現することができる。すなわち、検出部７の検出特性は、図３に示すような１本の線として実現される。そして、検出部７は、パラメータが設定されることで、当該線上の任意の１点が決定され、その点での性能を発揮することができる。例えば、図３に示すａ点は、検出率が相対的に低く（約０．１）、誤検出率も相対的に低い（約０．３）検出特性であることを示している。一方、ｂ点は、検出率が相対的に高く（約０．９）、誤検出も相対的に高い（約０．４）検出特性であることを示している。そして、検出部７は、パラメータ設定部６３によってパラメータが設定されることによって、ａ点における検出特性、ｂ点における検出特性を発揮させることができる。
本実施形態では、このａ点及びｂ点における検出特性の違いを利用している。すなわち、パラメータ設定部６３は、自車両８１が他車両８３の進路を干渉する可能性のある場合には、ｂ点の検出特性が発揮できるようにパラメータを設定し、自車両８１が他車両８３の進路を干渉する可能性のない場合には、ａ点の検出特性が発揮できるようにパラメータを設定する。これにより、自車両８１が他車両８３の進路を干渉する可能性のある場合には、誤検出率を高くしてでも検出漏れ（未検出）をなくす方向にもっていくことによって、確実に衝突を防止することが可能となる。一方、自車両８１が他車両８３の進路を干渉する可能性のない場合には、検出率を低くしてでも誤検出による急ブレーキ等を防止する方向にもっていくことによって、乗り心地等への悪影響を極力避けることが可能となる。
なお、図１に示すような、検出制御部６に設けられる自車両状態予測部６１と、判定部６２と、パラメータ設定部６３とは、コンピュータにプログラムを導入することで構成してもよいし、個々のハードウェアによって構成してもよい。
検出部７は、自車両８１の目標状態に応じて物体の検出特性を切替えて、物体を検出する手段であって、例えば、カメラやレーダ等のセンシングデバイス等がこれに該当する。検出部７は、上述したように、パラメータ設定部６３によってパラメータが設定されることにより物体の検出特性が切り換えられる。
次に、物体検出装置１の動作について、図４を用いて説明する。図４は、物体検出装置１が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
まず、車両状態検出部２は、自車両８１の状態（位置、速度等）を取得する（Ｓ０１）。そして、車両状態検出部２は、取得した情報を検出制御部６に出力する。
次に、環境状況取得部３は、自車両８１周辺にある他物体の位置および状態を取得し（Ｓ０２）、取得した情報を検出制御部６に出力する。以後、他物体の位置は、他物体の中心の値であるとし、他物体の状態は、位置、速度等によって特定されるものとする。
次に、自車両状態予測部６１は、車両状態検出部２から入力される自車両８１の位置、速度、向き等の状態に関する情報等から自車両８１の未来の位置、速度、向き等の目標状態を予測する（Ｓ０３）。ここで、目標状態は、例えば、図５に示すような目標進路ｗ１、ｗ２であることが好ましい。この目標進路ｗ１、ｗ２は、目標位置の座標（ｘ、ｙ）だけでなく、各地点、目標地点に到達する時間も定義されている。
図４に戻り、次に、判定部６２は、道路情報取得部４から交通ルール等を含む道路情報を取得する（Ｓ０４）。例えば、図５に示すように、判定部６２は、走行する道路における領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の位置情報と、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を走行する際の優先順位を取得する。ここでは、「領域Ａ２を走行する際の優先順位は、領域Ａ３を走行する際の優先順位よりも高い」という情報が取得できたとして以下の説明を行う。
次に、判定部６２は、ステップＳ０４において取得された道路情報と、自車両状態予測部６１によって取得された目標進路ｗ１、ｗ２とに基づいて、自車両８１が他車両８２の進路を干渉する可能性があるかどうか判定する（Ｓ０５）。判定部６２が、自車両８１が他車両８２の進路を干渉する可能性を判定するにあたっては、例えば、ステップＳ０４において取得した各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の優先順位を用いることができる。例えば、図５に示すように、自車両８１が領域Ａ３を走行中に、領域Ａ２を走行する他車両８２と衝突した場合、その目標進路ｗ１は、自車両８１が他車両８２の進路を干渉する可能性のある進路であると判定する。
図４に戻り、次に、パラメータ設定部６３は、ステップＳ０５において取得された衝突形態に応じて検出部７に設定すべきパラメータを算出する（Ｓ０６）。ここでは、目標進路ｗ１は、自車両８１が他車両８２の進路を干渉する可能性があると判定されるので、パラメータ設定部６３は、許容できるような未検出率、すなわち、誤検出率を高くして未検出をなくすような検出特性を実現するパラメータを算出する。一方、目標進路ｗ１は、自車両８１が他車両８２の進路を干渉する可能性がないと判定されるので、パラメータ設定部６３は、検出率を低くしてでも誤検出をなくすような検出特性を実現するパラメータを算出する。
次に、パラメータ設定部６３は、ステップＳ０６において算出されたパラメータを検出部７に設定する（Ｓ０７）。これにより、検出部７は、領域Ａ２に位置する他車両８２を確実に検出できるようになるので、自車両８１が他車両８２に衝突することを防止することが可能となる。
以上に説明したように、本実施形態の物体検出装置１によれば、図５に示すように、自車両８１の目標進路ｗ１、ｗ２の選択肢が複数ある場面において、自車両８１の目標状態に応じて検出部７の検出特性を切替えるパラメータが設定される。すなわち、図５に示すような交差点においては、直進する場合と右折する場合とで検出部７の検出特性を切替えるパラメータがそれぞれ設定される。これにより、自車両８１が他車両８３の進路を干渉する可能性のある場合には、誤検出率を高くしてでも検出漏れ（未検出）をなくす方向にもっていくことによって、確実に衝突を防止することが可能となる。一方、自車両８１が他車両８３の進路を干渉する可能性のない場合には、検出率を低くしてでも誤検出による急ブレーキ等を防止する方向にもっていくことによって、乗り心地等への悪影響を極力避けることが可能となる。この結果、自車両８１の目標状態に合わせた情報が取得されるようになるので、適正な走行支援をするために必要な自車両８１周辺の物体の情報を取得することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記実施形態の検出部７は、パラメータ設定部６３によってパラメータが設定されることによって、検出特性が切り換えられる例を挙げて説明したがこれに限られるものではない。
例えば、パラメータ設定部６３は、図６に示すようなＲＯＣ曲線Ｒ１，Ｒ２を切り換えることによって検出部７の検出特性を切替えてもよい。また、例えば、それぞれＲＯＣ曲線（検出特性）が異なる複数の検出部を備えるような構成であってもよい。いずれの場合であっても、自車両８１の目標状態に応じて検出部７の検出特性を切替えることができる。
また、上記実施形態の物体検出装置１によれば、他車両８２の進路を干渉する可能性を判定するにあたり、自車両８１が位置する領域に基づいて判定する例を挙げて説明した。しかし、これに限定されるものではない。
例えば、図７に示すように、自車両８１の向きと自車両８１が位置する領域Ａ１の進行方向との角度αに基づいて他車両８２の進路を干渉する可能性を判定してもよい。例えば、自車両８１の向きと自車両８１が存在する領域の進行方向との角度αが所定角度以上（例えば、４５度）の場合、自車両８１は、他車両８２の進路を干渉すると判定してもよい。
また、例えば、図８に示すように、自車両８１の位置する領域Ａ３と他車両８２の位置する領域Ａ２との優先順位に基づいて他車両８２の進路を干渉する可能性を判定してもよい。例えば、自車両８１の位置する領域Ａ３が他車両８２の位置する領域Ａ２よりも優先順位が低い場合、自車両８１は、他車両８２の進路を干渉すると判定してもよい。なお、自車両８１の位置する領域Ａ３と他車両８２の位置する領域Ａ２との優先順位の比較によれば、図９に示すような交差点において、自車両８１が他車両８２の進路を干渉する可能性を判定することも可能となる。また、自車両８１が位置する領域に基づいた優先順位だけでなく、信号情報に基づいた優先順位を使用することも可能である。例えば、青信号であれば、その灯火が指し示す車線における車両の優先順位は高く、赤信号であれば、その灯火が指し示す車線における車両の優先順位は低い。
また、例えば、図１０に示すように、道路標示９１，９２に基づいて、自車両８１が他車両８２の進路を干渉する可能性を判定してもよい。ここで、道路標示９１が白線、道路標示９２が黄線である場合、領域Ａ１を走行する自車両８１が領域Ａ２に車線変更することは交通ルールに違反する。そして、このような交通ルールを違反する走行は、自車両８１が他車両８２の進路を干渉すると判定してもよい。なお、交通ルールの違反の判定については、道路標示だけでなく、道路標識等も使用することができる。
また、他車両８２の進路を干渉する可能性については、自動車保険の過失割合、裁判判例、互いの車両性能等に基づいて判定することもできる。
さらに、衝突形態の判定は、歩行者、自転車等の二輪車との衝突を対象としてもよい。この場合、自車両周囲の歩行者、または、二輪車を含む自車両周囲情報を取得しておき、自車両の進路が、取得した自車両周囲情報における歩行者、または、二輪車を干渉する可能性があるかどうかを判定する。そして、自車両の進路が、歩行者、または、二輪車を干渉する可能性があると判定された場合、自車両と歩行者、または、二輪車との衝突は、大きな被害となる可能性が高いため、誤検出率を高くして未検出率を下げ、未検出をなくすような検出特性とするのが好ましい。
１…物体検出装置、２…車両状態検出部、３…環境状況取得部、４…道路情報取得部、６…検出制御部、７…検出部、６１…自車両状態予測部、６２…判定部、６３…パラメータ設定部、８１…自車両、８２，８３…他車両、９１，９２…道路標示、Ａ１，Ａ２，Ａ３…領域、ｗ１、ｗ２…目標進路、α…角度。

Claims (3)

  1. 車両に搭載され、自車両周辺の物体を検出する物体検出装置において、
    前記自車両の目標状態を取得する自車両状態予測手段と、
    前記物体を検出する検出手段と、
    交通ルールを含む道路に関する情報を取得する道路情報取得手段と、
    前記交通ルールを含む道路に関する情報と前記目標状態とに基づいて、前記自車両において可能性のある衝突形態のうち前記自車両が他車両の進路を干渉する可能性を判定する判定手段と、
    前記自車両が他車両の進路を干渉する衝突形態か否かに基づいて、前記検出手段における前記物体の検出特性を切替える検出特性制御手段と、
    を備えることを特徴とする物体検出装置。
  2. 前記検出特性制御手段は、検出率を調整することにより前記検出特性を切替える、ことを特徴とする、請求項１に記載の物体検出装置。
  3. 前記検出特性制御手段は、前記自車両が他車両の進路を干渉する衝突形態と判定したとき、前記自車両が他車両の進路を干渉しない衝突形態であると判定したときよりも、前記検出手段における前記検出率が高くなるように前記検出特性を切替える、ことを特徴とする、請求項２に記載の物体検出装置。
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