JP5257341B2 - 物体認識装置、プログラム - Google Patents
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Description
但し、この式はビームがオーバーラップしないことを前提に成立するものである。
しかし、実際には、ビームの幅方向の強度をカットオフした理想的なビーム(図10(a)参照)を形成することは不可能であり、幅方向にいわゆる「すそ野」の部分を有したビーム(図10(b)参照)が形成される。この「すそ野」は、ミリ波ではレーザ光の場合よりも大きなものとなる。
このような装置内で想定している送信波のビーム形状(ビームのオーバーラップ無し)と、実際に照射されるビーム形状(ビームのオーバーラップ有り)とが食い違うことによって、物体のサイズを実際より大きく検出してしまう課題に対し、受信信号強度のピークから所定値下がった閾値を設定し、その閾値を横切る点の傾きが急峻であれば、閾値より上を本来の信号部分、閾値より下を「すそ野」等に基づく不要な信号部分と判断することや、認識する物体の大きさに基づいて閾値を適宜変更する(例えば、車両の取りうる最大値が幅2.5mであれば、幅2.6mとなるように閾値を変更する)ことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このように本発明の物体認識装置によれば、遠距離では、閾値係数αを大きくして(閾値を受信強度のピーク値に近づけて)、探査波ビームのすそ野部分の影響を極力排除しているため、物体の幅が過大に検出されてしまうことがなく、また、近距離では、閾値係数αを小さくして、すそ野部分の一部を物体が存在する領域として取り込むため、端ビームが無視されたとしても、物体の幅が実際より小さく検出されてしまうことがない。従って、距離によらず物体の大きさを精度よく検出することができる。
また、本発明において、物体サイズ算出手段は、セグメントの幅が予め設定された許容上限幅より広い場合、又は、受信強度のピーク値が予め設定された許容上限レベルより大きい場合に領域抽出手段を実行するように構成されていてもよい。
ところで、本発明の物体認識装置は、セグメント内に複数のピークが存在する場合、分割手段が、それらのピーク間で信号レベルが最小となる方位を抽出し、その抽出した方位にてセグメントを分割し、物体サイズ算出手段は、分割手段にて分割されたセグメント毎に物体の幅を求めるように構成されていてもよい。
この場合、プログラムは、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき必要に応じてコンピュータシステムにロードしたものや、通信ネットワークを介してコンピュータシステムにダウンロードしたものを、起動することにより用いることができる。この他、ROMやバックアップRAMをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このROMあるいはバックアップRAMをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
図1は、本発明が適用された物体認識装置1の全体構成を示すブロック図である。
この物体認識装置1は、車両に搭載され、車両前方に存在する物体を認識し、その物体に関する情報(位置,大きさ等)からなる物体データを生成する装置である。なお、物体認識装置1で生成された物体データは、車両制御装置(図示せず)に供給され、例えば、物体候補が予め設定された警報領域に存在する障害物である場合に警報を発生させる警報制御や、物体候補が先行車両である場合には、その先行車両の状況に応じてブレーキ,スロットル,自動変速器等を動作させることによって車速を制御するいわゆる車間制御等に使用される。
図1に示すように、物体認識装置1は、車両前方をレーザ光によって走査する発光部10と、発光部10から照射されたレーザ光を反射した物体からの反射光を受光する受光部20と、発光部10にてレーザ光が照射されてから受光部20にて反射光が受光されるまでの時間を計測する時間計測回路30と、発光部10を駆動するための信号を出力すると共に、時間計測回路30での計測結果を入力して、これらの入出力信号に基づいて、レーザ光を反射した物体に関する物体データを生成する制御部40とを備えている。
このうち、発光部10は、レーザ光を発生させるレーザダイオード(LD)11と、制御部40からのLD駆動信号に従って、LD11に探査波となるパルス状のレーザ光を発生させるLD駆動回路12と、LD11が発生させたレーザ光のビーム幅を絞る発光レンズ13と、揺動可能に軸支され、発光レンズ13を介して供給されるレーザ光を反射するミラー、及びそのミラーを揺動駆動するモータにより構成されたスキャナ14と、制御部40からのモータ駆動信号に従って、スキャナ14を構成するモータを駆動してミラーを揺動させることにより、レーザ光の照射方向を変化させることで、予め設定された角度範囲内でのレーザ光の走査を実現するモータ駆動回路15とを備えている。
一方、受光部20は、レーザ光(水平ビーム)を反射した物体からの反射光を集光する受光レンズ21と、受光レンズ21を介して反射光を受光し、その強度に応じた電圧値を有する受光信号を発生させる受光素子22と、受光素子22からの受光信号を増幅するアンプ23と、アンプ23にて増幅された受光信号が非反転入力に印加され、予め設定された基準電圧が反転入力に印加され、受信信号の電圧レベルが基準電圧を超えた場合にハイレベルとなる受光パルス信号を生成するコンパレータ24とを備えている。
即ち、受光信号の強度がアンプ23の飽和閾値以下である場合には、図2(a)に示すように飽和しないが、受光信号の強度がアンプ23の飽和閾値より大きい場合には、図2(b)に示すようにアンプ23の出力が飽和する。但し、アンプ23の出力が飽和した場合は、図中太い点線で示すように、少数キャリヤ蓄積効果により、受光信号強度が大きければ大きいほど信号パルスの立ち下がりが遅れる特性を有する。
時間計測回路30は、制御部40からのLD駆動信号と受光部20からの受光パルス信号との位相差(以下「位相差データ」という)Tpを計測すると共に、受光パルス信号のパルス幅(以下「受光パルス幅データ」という)Twも計測する。そして、これら位相差データTp,受光パルス幅データTwを、そのデータを取得した時のスキャン角度θ(何番目のLD駆動信号か)と対応付けたものを測定データとして制御部40に出力するように構成されている。
制御部40は、CPU,ROM,RAM等により構成された周知のマイクロコンピュータからなる。
この係数テーブルは、距離(0〜110m)に対応付けて閾値係数α(0<α<1)を記憶させたものであり、図3に示すように、予め設定された上限距離(60m)以上ではα=0.5で一定値となり、予め設定された下限距離(40m)以下ではα=0.01で一定値となり、下限距離から上限距離に至る間は、指数関数的に値が増加するように設定されている。但し、閾値係数α、及び距離のいずれもが離散的な値をとるように設定されているため、図3は、不連続なグラフとなっている。
更に、上限距離以上の距離での一定値は、図10(b)に示す、水平ビームのビーム形状のプロファイルに基づき、最大信号強度に対して規定ビーム幅となる信号レベルの比(ここでは0.5)と一致するように設定されている。
制御部40では、LD駆動信号及びモータ駆動信号によって発光部10を駆動して、スキャンエリア内のスキャンを実行するスキャン実行処理と、そのスキャンによって得られた計測データ(位相差データTp,受光パルス幅データTw,スキャン角度θ)に基づいて、レーザ光を反射した物体に関する物体データを生成する物体認識処理を少なくとも実行する。
即ち、物体候補認識処理では、まずS110にて、時間計測回路30から、1スキャン分の測定データの読み込みを行う。
S130では、直交座標に変換されたデータを、グルーピングしてセグメントを形成する。
S170では、対象セグメントが、散乱光等の影響を受けた可能性の大きい過大セグメントであるか否かを判定する。
以上説明したように物体認識装置1では、受光信号の信号強度(受光パルス信号のパルス幅)に基づいて、受信強度分布をセグメント化し、セグメントが散乱光等の影響を受けてすそ野部分が広がっている可能性がある(過大セグメントである)場合に、そのセグメントが表す物体の幅として、セグメントの幅Wを用いるのではなく、セグメントまでの距離に応じて近距離であるほど小さな値となるように設定された領域抽出閾値THaより信号強度が大きい部分の領域幅を用いるようにされている。
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
上記実施形態では、対象セグメントが過大セグメントであると判定された場合のみ、領域抽出閾値THaを用いて物体の幅を求めるようにされているが、全ての対象セグメントに対して領域抽出閾値THaを用いた処理を適用するようにしてもうよい。
Claims (5)
- 予め設定された走査方向に沿って隣接するように設定された複数の探査波ビームを用いて走査を実行した結果に基づき、探査波を反射した物体を認識する物体認識装置であって、
前記走査によって得られた前記物体からの反射波の受信信号に基づいて、前記探査波ビーム毎に受信強度、及び前記物体の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段での検出結果に基づき、前記位置の差が予め設定された許容値以下であれば同一セグメントに属するものとして前記検出結果をセグメント化するセグメント化手段と、
前記セグメント化手段にて生成されたセグメント毎に、前記物体の幅を求める物体サイズ算出手段と、
を備え、
前記物体サイズ算出手段は、
前記セグメント毎に、前記受信強度のピーク値を求めると共に、該セグメントまでの距離が近いほど小さな値に設定された閾値係数α(但し、0<α<1)を、前記ピーク値に乗じることで閾値を算出し、前記受信強度が前記閾値より大きい前記セグメント内の領域を抽出する領域抽出手段を備え、該領域抽出手段にて抽出された領域の幅を、前記物体の幅として求めることを特徴とする物体認識装置。 - 前記閾値係数αは、前記探査波ビームのビーム幅が予め設定された規定幅以上となる距離では一定値に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の物体認識装置。
- 前記物体サイズ算出手段は、前記セグメントの幅が予め設定された許容上限幅より広い場合、又は、前記受信強度のピーク値が予め設定された許容上限レベルより大きい場合に前記領域抽出手段を実行することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の物体認識装置。
- 前記セグメント内に複数のピークが存在する場合、該ピーク間で信号レベルが最小となる方位を抽出し、該方位にて前記セグメントを分割する分割手段を備え、
前記物体サイズ算出手段は、前記分割手段にて分割された前記セグメント毎に前記物体の幅を求めることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の物体認識装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の物体認識装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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