JP5509615B2 - 車両検出装置、車両検出方法、および車両検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、道路上や道路側面に設置して車両等の物体の検出を行う物体検出技術に関する。

従来、複数のセンサの活用によって物体の検出確度を向上させるフュージョンセンサの取り組みが行われてきた。特許文献１では、それぞれのセンサの車両の存在予測領域とセンサの検出情報から存在確率密度を算出して、車両の位置を決定する方法が提案されている。

しかしながら、上記方法では、複数の検出情報の相関処理に関し、分解能や測定範囲の特徴を考慮した方式については開示されているものの、個々のセンサの誤検出のパターン等への考慮はなされていなかった。現実のセンサで発生する未検出や誤検出は、分解能等の単純な空間的な特性だけでなく、未検出は少ないが誤検出は多い、未検出は多いが誤検出は少ない等のように、センサの検出特性の違いにも起因している。

このように、未検出や誤検出の特性が大きく異なるセンサを用いて、その検出結果を融合（フュージョン）させた場合には、その融合効果を得ることが難しいという問題を抱えている。

特開２０００−９９８７５号公報

上述してきた問題を解決するため、本発明では、未検出が少ないが誤検出の多い第１の検出部と誤検出は少ないが未検出の多い第２の検出部の２つの検出部を組合せ、第２の検出部による検出位置の周囲に、第１の検出部による検出結果を否定するエリアを設定することによって、高精度な車両検出を実現する。

本発明の一つの態様は、複数のセンサを用いて車両を検出する車両検出装置であって、 物体の形状を測定するのに適した可視カメラを含む第１のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第１の検出部と、物体との距離を測定するのに適したミリ波レーダを含む第２のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第２の検出部と、前記第２の検出部で検出された車両の有無に基づく車両検出位置を基準として、前記車両検出位置より前方及び後方における車両の検出結果を無効とする棄却範囲が定義された棄却範囲テーブルを参照し、前記第１の検出部による検出結果が誤検出か否かを判定する棄却判定部と、前記棄却判定部の判定結果に基づいて、前記第１の検出部による検出結果の内、誤検出となる検出結果を削除した残りの検出結果と、前記第２の検出部の検出結果とを融合して出力する融合処理部と、を有することを特徴とする車両検出装置に関する。

すなわち、本発明になる車両検出装置は、物体の形状を測定するのに適した、例えば、可視カメラのようなセンサを利用して車両を検出する（未検出が少ないが誤検出の多い）第１の検出部と、物体との距離を測定するのに適した、例えば、ミリ波レーダのようなセンサを使って車両を検出する（誤検出は少ないが未検出の多い）第２の検出部とを備え、第２の検出部で検出した車両位置を基準として、その前後に設定した棄却範囲にしたがって、第１の検出部による検出結果の誤検出を除去した後に、第１の検出部による検出結果と第２の検出部による検索結果とを融合させる構成とすることによって、精度の高い車両検出が可能となる。

以上、物体の形状を測定するのに適する可視カメラなどのセンサを使った第１の検出部と、物体との距離を測定するのに適したミリ波レーダなどのセンサを使った第２の検出部を組合せて車両を検出する本発明の車両検出装置は、第２の検出部による車両の検出位置を基準としてその前方及び後方に車両が存在しないエリアを設定し、当該エリアに存在する第１の検出部の検出結果をフィルタリングする構成とすることによって、従来の複数のセンサを用いる融合センサに比べて、検出精度を大きく向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態になる複数の検出部からなる車両検出装置の基本構成を示す図である。 本発明の実施の形態になる車両の検出結果の棄却を判定する棄却判定部の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態になる車両検出位置と前方車両との関係を説明する図である。 本発明の実施の形態になる車両検出位置と車両の死角範囲との関係を説明する図である。 本発明の実施の形態になる車両検出位置と大きさの異なる車両の死角範囲との関係を説明する図である。 本発明の実施の形態になる棄却範囲テーブルのデータ構成例を示す図である。 本発明の実施の形態になる車両検出装置における車両検出の動作フローを示す図である。 本発明の実施の形態になる車両検出装置における車両検出のデータ例を示す図である。 本発明の実施の形態になる図８の車両検出データを同一座標系に変換させた場合の検出結果位置例を示す図である。 本発明の実施の形態になる複数の検出部の出力結果から融合処理によって得られた車両検出例を示す図である。

以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。

以下の実施例では、例えば、交差点の数メートルの高さに設置され、車両が走行する道路を撮影範囲に含める可視カメラと該可視カメラと同一の領域を検出範囲に含めるミリ波レーダを用い、可視カメラで取得した画像による車両の検出結果とミリ波を照射した物体からの反射波による車両の検出結果とを融合して最終的な検出結果を得る車両検出装置を想定している。

図１は、本発明の実施の形態になる複数の検出部からなる車両検出装置の基本構成を示す。本例は、車両検出装置の機能ブロック図を示している。

車両検出装置は、可視カメラにより取得されたデータの入力を受け付ける入力部１１と可視カメラで取得した画像を処理して車両の有無を検出する車両判定部１２とからなる第１の検出部１、ミリ波レーダにより取得されたデータの入力を受け付ける入力部２１と測定対象物からの反射信号を受信し車両の有無を検出する車両判定部２２とからなる第２の検出部２、検出部１及び検出部２の検出結果１及び検出結果２の検出位置を比較する検出結果位置比較部３、検出部１の検出結果を検出部２の検出結果を使って誤検出を削除する棄却判定部４、および誤検出が除去された検出部１の検出結果と検出部２の検出結果を合わせて融合する融合処理部５から構成されている。

さらに、車両判定部１２では、入力部１１からの可視カメラの画像データを受け、該画像データに対し、フレーム間差分、または背景差分の処理を行うことによって車両画像を抽出し、検出結果を出力する。また、車両判定部２２では、入力部２１からの測定対象物の反射信号を受け、該反射信号の強度及び反射点数から車両の有無を判定し、検出結果を出力する。

また、検出結果位置比較部３では、車両判定部１２で得られた検出結果による車両の検出位置と、車両判定部２２で得られた検出結果による車両の検出位置とを同一の座標系に変換し、変換後の位置を比較し、２つの検出位置が近傍であれば融合させて１つの結果とする。この処理により、検出結果に含まれる検出位置に関するデータは、検出部１のみで検出されたもの、検出部２のみで検出されたもの、およびその両方で検出されたものに分類される。

棄却判定部４では、このうち、検出部１でのみ検出されたものを、検出部２で検出した結果を含む残りの２つの検出結果を用いて、棄却判定部４で予め定義された棄却範囲（後述）を参照して誤検出か否かを判定し、誤検出と判定されたものを削除する。

以上、物体の形状を測定するのに適した可視カメラなどのセンサを用いた第１の検出部と、物体との距離を測定するのに適したミリ波レーダなどのセンサを用いた第２の検出部を有する本発明の車両検出装置では、第２の検出部で検出された車両の検出位置を基準に、その前方及び後方に車両が存在しないエリアを設定することによって、第１の検出部の誤検出を抑制することを可能としている。

なお、車両検出装置は、図には示していないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、メモリを備えたコンピュータであり、車両検出装置を動作させる車両検出プログラムは、図示していない補助記憶装置に格納され、起動時にメモリに展開されてＣＰＵによって実行処理されるものとなっている。

図２は、本発明の実施の形態になる車両の検出結果の棄却を判定する棄却判定部の構成例を示す。図２は、図１の棄却判定部４の詳細構成を示したものである。

棄却判定部４は、検出部２のみの検出結果及び検出部１、２の両方で検出された検出結果から車種を判別する車種判別部４１、該車種判別部４１から得られた車両位置、速度、車種等の車両情報と予め棄却範囲が設定されている棄却範囲テーブル１００から取得した前方棄却範囲に基づいて検出部２による車両検出位置の前方の棄却を判定する前方棄却判定部４２、および車種判別部４１の車両情報と棄却範囲テーブル１００の後方棄却範囲に基づいて後方の棄却を判定する後方棄却判定部４３から構成されている。

前方棄却判定部４２は、検出部１による検出結果１（車両と判定された画像データ）に対し、予め定義された棄却範囲テーブル１００（詳細は後述）を参照し、車種判定部４１の車両情報による前方棄却範囲から判定し、該棄却範囲に該当した場合に検出結果１を削除し、棄却範囲外であれば後方棄却判定部４３にデータを出力する処理を行う。 そして、後方棄却判定部４３は、前方棄却判定部４２で範囲外と判定された検出結果１について、棄却範囲テーブル１００を参照し、車種判定部４１の車両情報に基づく後方棄却範囲を判定し、該棄却範囲に該当した場合に検出結果１を削除し、棄却範囲外であれば棄却後の検出結果として出力処理する。

つまり、前方棄却判定部４２及び後方棄却判定部４３において、検出部１による検出結果は、棄却範囲内にあれば削除され、削除された後の検出結果だけが出力されることとなる。

以上、本発明は、検出部２による検出結果２を含んだ検出結果の情報（車両位置／速度／車種）を用いて、検出結果１に対する棄却判定部４が棄却範囲テーブル１００に定義したルールにしたがって検出部１のみの検出結果１の棄却を行う構成としている。

図３は、本発明の実施の形態になる車両検出位置と前方車両との関係を説明する図である。図では、検出部１の入力部１１にデータを入力する可視カメラ、および検出部２の入力部２１にデータを入力するミリ波レーダの２つのセンサが道路上に設置されている例を示している。このミリ波レーダのデータから車両を検出する検出部２による検出結果位置を基準とした場合、その前方における検出部１による車両の検出結果の棄却範囲を表している。

なお、これまでにも説明してきたように、第１の検出部１は、道路に設置された可視カメラから取得したデータを受け付ける入力部１１と、該入力部１１が受け付けたデータから車両の検出処理を行う車両判定部１２を含み、また、第２の検出部２は、同様に、道路の同一位置に設置されたミリ波レーダから取得したデータを受け付ける入力部２１と、該入力部２１が受け付けたデータから車両の検出処理を行う車両判定部２２を含んでいる。

検出部２による検出結果の車両位置が道路上のある位置に存在し、かつその場所での車両の速度に対する安全な車間距離を考慮すると、その前方では、車両一台分と車間距離の範囲に別の車両は存在しないはずである。そこで、検出部２による検出結果の車両位置を基準にして、前方は、「車長＋車間距離」を棄却範囲とする。

前方車長＋車間距離範囲に関し、車長は、一般的な車両（車両ＣＯ）の全長とし、車間距離は、検出部２で検出した検出結果（車両Ｃ１、その検出位置はＣ１前面の○印）の速度から求めた値で、ともに、事前に定義した値が格納された棄却範囲テーブル（後述）から取得する。

図４は、本発明の実施の形態になる車両検出位置と車両の死角範囲との関係を説明する図である。図中、検出部２で検出された車両Ｃ２、Ｃ３の検出位置（ミリ波の反射面）は、各車両の先端部（バンパー等）に相当し、○印で表されている。

可視カメラの車両後部に対する路面への投影位置からミリ波レーダによって検出される車両検出位置（○印）までの範囲が後方死角範囲として表わされる。後方死角範囲に関しても、同様に、後述する棄却範囲テーブルから取得する。

図５は、本発明の実施の形態になる車両検出位置と大きさの異なる車両の死角範囲との関係を説明する図である。図５では、普通車Ｃ４と大型車Ｃ５等大きさの違う車両についての車両の後方死角範囲を示したものである。大型車Ｃ５による後方死角範囲は、普通車Ｃ４による死角範囲より広くなることを示している。

以上、図４，５に述べてきたように、可視カメラには、車両の大きさ、高さに対する死角が存在し、車両の先頭位置（正解の検出位置）よりも後方の死角範囲内に、可視カメラを用いた検出部１の検出結果があった場合には、正解位置からずれていることを示し、誤検出であると言える。また、この死角範囲は、車両の位置が遠方になるほど広く、車両の大きさ、高さが、大きいほど広くなる。

図６は、本発明の実施の形態になる棄却範囲テーブルのデータ構成例を示す。予め定義された棄却範囲が格納される棄却範囲テーブル１００として、（ａ）は前方棄却範囲テーブルのデータ構成を示し、（ｂ）は後方棄却範囲テーブルのデータ構成を示している。なお、棄却範囲テーブル１００は、車両検出装置の記憶領域に保持されている。

前方棄却範囲テーブル（ａ）は、車両の速度に対する前方棄却範囲（車長＋車間距離）の項目からなる複数のレコードから構成されている。車長は、一般的な車両の全長とし、また、車間距離は、ミリ波レーダの検出結果である車両の速度から求めたものである。例えば、車両速度４０ｋｍ／ｈに対する前方棄却範囲「車長＋車間距離」は、４５ｍと設定されている。

また、後方棄却範囲テーブル（ｂ）は、可視カメラの取付位置から車両の検出位置までの距離に対する普通、大型、特殊等の後方棄却範囲（車種別死角範囲）の項目で構成されている。例えば、可視カメラからの距離が４０ｍの場合、普通車は５．０ｍ、大型車は１０．０ｍ、特殊車は１５．０ｍと後方棄却範囲が設定されている。

図７は、本発明の実施の形態になる車両検出装置における車両検出の動作フローを示す。まず、ステップＳ１１において、可視カメラをセンサとする検出部１及びミリ波レーダをセンサとする検出部２から車両検出データを取得する。つぎに、ステップＳ１２において、各センサによって得られた検出結果１及び２の検出位置を同一座標系に変換する。

そして、ステップＳ１３において、ミリ波データと異なる画像データがあるか否かを判定する。判定の結果、異なる画像データが存在すれば、ステップＳ１４において、検出部２による検出結果位置と異なる位置の画像データを抽出する。

つぎに、ステップＳ１５において、棄却範囲テーブル１００を参照し、前方は、「車長＋車間距離」から、また、後方は、死角範囲から画像データの真偽を判定する。

まず、ステップＳ１６において、前方棄却範テーブル（ａ）の定義にしたがって棄却範囲にあるか否かを判定する。判定の結果、範囲内にあれば、ステップＳ２０において、当該検出結果は削除される。一方、範囲外であれば、ステップＳ１７において、後方棄却範囲テーブル（ｂ）を参照して、当該画像データが棄却範囲にあるか否かを判定する。範囲内にあれば、ステップＳ２０において、当該検出結果は削除され、範囲外であれば、ステップＳ１８において、車両有りと判定し処理結果を融合する。

そして、ステップＳ１９において、融合させた車両位置の情報を出力する。

図８は、本発明の実施の形態になる車両検出装置における車両検出のデータ例を示す。（ａ）は、可視カメラを用いた検出部１による車両の画像データを示し、また、（ｂ）は、ミリ波レーダを用いた検出部２による車両からの反射信号を示している。これら（ａ）、（ｂ）のデータは、図７のステップＳ１１で得られるデータに相当する。

（ａ）では、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４の４つポイントが車両として捕えられている。また、（ｂ）では、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の３つのポイントにおいて車両からのミリ波反射信号が得られている。

図９は、本発明の実施の形態になる図８の車両検出データを同一座標系に変換させた場合の検出結果位置例を示す。（ａ）、（ｂ）は、図８の各センサによる車両検出データが、図７のステップＳ１２において、同一座標系に変換処理された場合の検出結果位置の例を示している。

そして、車両判定部１２及び車両判定部２２によって、それぞれの車両検出データは、以下のように判定される（図７のステップＳ１５〜Ｓ１７に相当）。

（ａ）の各画像データに関し、Ｉ１は、車両の影を誤認したものと判断、Ｉ２及び１３は、車両と判断、Ｉ４は、車両の天井部と判断される。

また、（ｂ）のミリ波レーダ反射信号による検出結果では、Ｍ１とＭ２は、車両と判断されるが、Ｍ３は、信号強度が弱く、ノイズと判断される。

図１０は、本発明の実施の形態になる複数の検出部の出力結果から融合処理によって得られた車両検出例を示す。図１０は、図９（ａ）、（ｂ）の各センサによる車両検出結果が融合処理された出力結果を示している（図７のステップＳ１９に相当）。ミリ波レーダで検出された車両位置を基準に、可視カメラによる検出結果を、予め設定された前方棄却範囲（前方車長＋車間距離）と後方棄却範囲（後方死角範囲）でフィルタリングすることによって、図１０のように誤検出が除去された融合出力が得られる。

以上述べてきた本発明の実施の態様は、以下の付記に示す通りである。
（付記１） 複数のセンサを用いて車両を検出する車両検出装置であって、
物体の形状を測定するのに適した第１のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第１の検出部と、
物体との距離を測定するのに適した第２のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部で検出された車両位置を基準として、その前後における車両の検出結果を無効とする棄却範囲が予め設定された棄却範囲テーブルを参照し、前記第１の検出部による検出結果の採用の可否を判定する棄却判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて前記第１の検出部の検出結果と前記第２の検出部の検出結果とを融合して出力する融合処理部と、
を有することを特徴とする車両検出装置。
（付記２） 前記第２の検出部による車両検出位置より前方における前記棄却範囲は、車両の長さと物体距離との合計長とすることを特徴とする付記１に記載の車両検出装置。
（付記３） 前記第２の検出部による車両検出位置より後方における前記棄却範囲は、前記第１の検出部における車両の死角範囲とすることを特徴とする付記１または２に記載の車両検出装置。
（付記４） 前記第２の検出部による車両検出位置より後方の棄却範囲は、前記第２の検出部が検出した車両の大きさにより、前記第１の検出部の検出結果の棄却範囲を可変とすることを特徴とする付記１及至３のいずれかに記載の車両検出装置。
（付記５） 前記第２の検出部による車両検出位置より後方の棄却範囲は、遠方になるほど前記第１の検出部の検出結果の棄却範囲を広くすることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の車両検出装置。
（付記６） 複数のセンサを用いて車両を検出する車両検出装置における車両検出方法であって、
物体の形状を測定するのに適した第１のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第１の検出ステップと、
物体との距離を測定するのに適した第２のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第２の検出ステップと、
前記第２の検出部で検出された車両位置を基準として、その前後における車両の検出結果を無効とする棄却範囲が予め設定された棄却範囲テーブルを参照し、前記第１の検出部による検出結果の採用の可否を判定する棄却判定ステップと、
前記判定部の判定結果に基づいて前記第１の検出部の検出結果と前記第２の検出部の検出結果とを融合して出力する融合処理ステップと、
を有することを特徴とする車両検出方法。
（付記７） 複数のセンサを用いて車両を検出する車両検出装置における車両検出プログラムであって、
コンピュータに、
物体の形状を測定するのに適した第１のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第１の検出ステップと、
物体との距離を測定するのに適した第２のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第２の検出ステップと、
前記第２の検出部で検出された車両位置を基準として、その前後における車両の検出結果を無効とする棄却範囲が予め設定された棄却範囲テーブルを参照し、前記第１の検出部による検出結果の採用の可否を判定する棄却判定ステップと、
前記判定部の判定結果に基づいて前記第１の検出部の検出結果と前記第２の検出部の検出結果とを融合して出力する融合処理ステップと、
を実行させる車両検出プログラム。

道路上の車両検出などを始めとする高精度な移動物体の検出装置。

１ 第１の検出部
２ 第２の検出部
３ 検出結果位置比較部
４ 棄却判定部
５ 融合処理部
１１ 第１の入力部
１２ 車両判定部
２１ 第２の入力部
２２ 車両判定部
４１ 車種判別部
４２ 前方棄却判定部
４３ 後方棄却判定部
１００ 棄却範囲テーブル

Claims (5)

1. 複数のセンサを用いて車両を検出する車両検出装置であって、
   物体の形状を測定するのに適した可視カメラを含む第１のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第１の検出部と、
   物体との距離を測定するのに適したミリ波レーダを含む第２のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第２の検出部と、
   前記第２の検出部で検出された車両の有無に基づく車両検出位置を基準として、前記車両検出位置より前方及び後方における車両の検出結果を無効とする棄却範囲が定義された棄却範囲テーブルを参照し、前記第１の検出部による検出結果が誤検出か否かを判定する棄却判定部と、
   前記棄却判定部の判定結果に基づいて、前記第１の検出部による検出結果の内、誤検出となる検出結果を削除した残りの検出結果と、前記第２の検出部の検出結果とを融合して出力する融合処理部と、
   を有することを特徴とする車両検出装置。
2. 前記第２の検出部による車両検出位置より前方における前記棄却範囲は、車両の長さと物体距離との合計長とすることを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。
3. 前記第２の検出部による車両検出位置より後方における前記棄却範囲は、前記第１の検出部における車両の死角範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。
4. 複数のセンサを用いて車両を検出する車両検出装置における車両検出方法であって、
   物体の形状を測定するのに適した可視カメラを含む第１のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第１の検出ステップと、
   物体との距離を測定するのに適したミリ波レーダを含む第２のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第２の検出ステップと、
   前記第２の検出ステップで検出された車両の有無に基づく車両検出位置を基準として、前記車両検出位置より前方及び後方における車両の検出結果を無効とする棄却範囲が定義された棄却範囲テーブルを参照し、前記第１の検出ステップによる検出結果が誤検出か否かを判定する棄却判定ステップと、
   前記棄却判定ステップの判定結果に基づいて、前記第１の検出ステップによる検出結果の内、誤検出となる検出結果を削除した残りの検出結果と、前記第２の検出ステップの検出結果とを融合して出力する融合処理ステップと、
   を有することを特徴とする車両検出方法。
5. 複数のセンサを用いて車両を検出する車両検出装置における車両検出プログラムであって、
   前記車両検出装置を構成するコンピュータに、
   物体の形状を測定するのに適した可視カメラを含む第１のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第１の検出ステップと、
   物体との距離を測定するのに適したミリ波レーダを含む第２のセンサによって取得したデータから車両の有無を検出する第２の検出ステップと、
   前記第２の検出ステップで検出された車両の有無に基づく車両検出位置を基準として、前記車両検出位置より前方及び後方における車両の検出結果を無効とする棄却範囲が定義された棄却範囲テーブルを参照し、前記第１の検出ステップによる検出結果が誤検出か否かを判定する棄却判定ステップと、
   前記棄却判定ステップの判定結果に基づいて、前記第１の検出ステップによる検出結果の内、誤検出となる検出結果を削除した残りの検出結果と、前記第２の検出ステップの検出結果とを融合して出力する融合処理ステップと、
   を実行させる車両検出プログラム。

Images