JP5545022B2 - 障害物認識装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両前方の障害物を認識する障害物認識装置に関するものである。

障害物認識装置としては、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１に記載の障害物認識装置は、物体検出部により検出された物体の存在の確からしさを示す確信度を演算して当該物体を認識すると共に、新たに検出された物体が死角から急に出現したものであると判定された場合は、検出された物体が死角から出現したものでないと判定された場合に比して確信度を増加するように演算するというものである。

特願２００９−２７４６９５号

ところで、物体を検出する物体検出部が複数種類ある場合に、全ての死角に対して複数種類の物体検出部により一様に障害物の検出を行い、自車両に対する危険度を推定すると、膨大なリソースが必要となり、結果的にコストアップにつながる。

本発明の目的は、障害物認識のためのリソースの効率化を図ることができる障害物認識装置を提供することである。

本発明は、自車両の前方に存在する障害物を認識する障害物認識装置において、障害物を検出するカメラ及びレーダを含む複数種類の障害物センサと、自車両に対する死角領域を検出する死角検出手段と、死角検出手段により検出された死角領域の広さに基づいて、死角領域に存在する可能性のある障害物の属性を推定する属性推定手段と、属性推定手段により死角領域に存在する可能性のある障害物の属性が歩行者であると推定されたときは、当該死角領域をカメラが探索するカメラ探索領域と決定し、属性推定手段により死角領域に存在する可能性のある障害物の属性が他車両であると推定されたときは、当該死角領域をレーダが探索するレーダ探索領域と決定する探索領域決定手段と、障害物を認識するためのリソースが所定値を越えたかどうかを判断する判断手段と、判断手段により障害物を認識するためのリソースが所定値を越えたと判断されたときは、カメラ探索領域及びレーダ探索領域が重なる死角領域を、カメラ探索領域及びレーダ探索領域のいずれか一方のみとする探索領域変更手段とを備えることを特徴とするものである。

このような本発明の障害物認識装置においては、自車両に対する死角領域を検出し、死角領域の広さに基づいて、死角領域に存在する可能性のある障害物の属性を推定し、障害物の属性に応じて、各種類の障害物センサが探索する死角領域を決定する。例えば、死角領域に存在する可能性のある障害物の属性が歩行者や自転車である場合には、歩行者や自転車の検出に優れた障害物センサにより当該死角領域を探索し、死角領域に存在する可能性のある障害物の属性が他車両である場合には、他車両の検出に優れた障害物センサにより当該死角領域を探索する。このように死角領域に存在する可能性のある障害物の属性に応じて、複数種類の障害物センサが探索すべき死角領域を配分することにより、複数種類の障害物センサにより全ての死角領域を一様に探索する場合に比べて、障害物認識のためのリソースを効率化することができる。

カメラは、特に歩行者の検出に優れており、レーダは、特に車両の検出に優れている。従って、死角領域に歩行者が存在する可能性が高いと推定されたときは、カメラにより当該死角領域を探索し、死角領域に他車両が存在する可能性が高いと推定されたときは、レーダにより当該死角領域を探索し、死角領域に歩行者及び他車両の両方が存在する可能性が高いと推定されたときは、カメラ及びレーダにより当該死角領域を探索する。これにより、障害物認識のためのリソースを確実に効率化することができる。

死角領域に歩行者及び他車両の両方が存在する可能性が高いと推定されたときは、当該死角領域はカメラ探索領域及びレーダ探索領域が重なる領域となるため、カメラ及びレーダの両方により当該死角領域を探索することとなる。そこで、例えばカメラ及びレーダによる探索結果に基づいて障害物を認識するためのリソースが所定値を越えたと判断されたときは、カメラ探索領域及びレーダ探索領域が重なる死角領域を、カメラ探索領域及びレーダ探索領域のいずれか一方のみとすることにより、カメラ及びレーダのいずれか一方のみにより当該死角領域を探索することとなる。これにより、障害物認識のためのリソースを一層効率化することができる。

属性推定手段は、死角領域の広さに対応する歩行者及び他車両の存在確率から、死角領域に存在する可能性のある障害物の属性を推定し、探索領域変更手段は、カメラ探索領域及びレーダ探索領域が重なる死角領域について、歩行者の存在確率が他車両の存在確率よりも高いときは、当該死角領域をカメラ探索領域のみとし、他車両の存在確率が歩行者の存在確率よりも高いときは、当該死角領域をレーダ探索領域のみとすることが好ましい。

このように存在確率の高いほうの属性に応じて、カメラ探索領域及びレーダ探索領域が重なる死角領域をカメラ探索領域及びレーダ探索領域のいずれか一方のみとすることにより、障害物認識のためのリソースを必要最小限にしつつ、障害物の認識精度を十分確保することができる。

本発明によれば、障害物認識のためのリソースの効率化を図ることができる。これにより、障害物認識装置のコストアップを抑えることが可能となる。

本発明に係わる障害物認識装置の一実施形態を含む運転支援装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示した探索エリア設定部により実行される探索エリア設定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。 他車両及び歩行者の存在確率マップの一例を示すグラフである。 図１に示した探索エリア設定部により設定されるカメラ探索エリア及びレーダ探索エリアの一例を示す概念図である。

以下、本発明に係わる障害物認識装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる障害物認識装置の一実施形態を含む運転支援装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、運転支援装置１は、自車両に対する死角から出現する障害物（歩行者、自転車、他車両等）を認識し、その障害物に対する危険度を推定し、運転支援を行うものである。自車両に対する死角は、隣り合う立体物（建築物や車両等）同士の間隔によって頻繁に形成される（図４参照）。

運転支援装置１は、レーダ２と、カメラ３と、道路形状検出部４と、走行状況検出部５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６と、表示装置７と、音声装置８と、支援装置９とを備えている。

レーダ２は、自車両の前方に存在する立体物や障害物の位置、方向及びサイズ等を測定する。レーダ２としては、ミリ波レーダやレーザレーダ等が用いられる。カメラ３は、自車両の前方に存在する立体物や障害物を撮像し、その撮像画像を取得する。

道路形状検出部４は、自車両が走行している道路の形状を検出する。道路形状検出部４は、例えばレーザレーダにより構成されている。走行状況検出部５は、自車両の走行状況を検出する。走行状況検出部５としては、自車両の車速を検出する車輪速センサや、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ等がある。

表示装置７は、ドライバに対してメッセージや警告等を表示する装置であり、例えば表示メータやヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）により構成されている。音声装置８は、ドライバに対してメッセージや警告等を音声出力する装置であり、例えばスピーカにより構成されている。支援装置９は、自車両を強制的に制御するような運転支援を行う装置であり、例えばブレーキアクチュエータや電動パワーステアリング（ＥＰＳ）アクチュエータがある。

ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、入出力回路等により構成されている。ＥＣＵ６は、探索エリア設定部１０と、障害物認識部１１と、危険度推定部１２と、目標経路生成部１３と、運転支援部１４とを有している。

探索エリア設定部１０は、レーダ２の測定信号とカメラ３で取得した撮像画像とに基づいて、自車両に対する前方の死角領域を検出し、その死角領域をレーダ２が探索するレーダ探索エリアとカメラ３が探索するカメラ探索エリアとにグルーピング化する。このような探索エリア設定部１０の具体的処理については、後で詳述する。

障害物認識部１１は、探索エリア設定部１０により設定されたレーダ探索エリア及びカメラ探索エリアをレーダ２及びカメラ３がそれぞれ探索した際に、レーダ２の測定信号とカメラ３で取得した撮像画像とを入力し、所定の処理を行い、死角領域に存在する障害物を認識する。

危険度推定部１２は、障害物認識部１１により認識された障害物に対する危険度を推定する。目標経路生成部１３は、障害物認識部１１により認識された障害物と危険度推定部１２により推定された危険度と道路形状検出部４の検出信号とに基づいて、自車両が障害物を回避して走行するための目標走行経路を生成する。

運転支援部１４は、危険度推定部１２により推定された危険度と目標経路生成部１３により生成された目標走行経路と走行状況検出部５の検出信号とに基づいて、自車両の運転支援を行う。具体的には、運転支援部１４は、障害物に対する危険度が所定値よりも低いときは、障害物を回避誘導するように表示装置７及び音声装置８によりドライバに対してメッセージや警告等を通知し、障害物に対する危険度が所定値よりも高いときは、自車両が目標走行経路に従って自動走行するように支援装置９を制御する。

以上のような運転支援装置１において、レーダ２、カメラ３、ＥＣＵ６の探索エリア設定部１０及び障害物認識部１１が障害物認識装置を構成している。

図２は、探索エリア設定部１０により実行される探索エリア設定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。

同図において、まずレーダ２の測定信号とカメラ３で取得した撮像画像とに基づいて、自車両の前方に存在する立体物を検出する（手順Ｓ５１）。このとき、レーダ２は、自車両の前方全体に向けてミリ波やレーザ等を照射する。カメラ３は、自車両の前方全体を撮像する。続いて、手順Ｓ５１で検出された立体物から、自車両に対する死角領域を検出し（手順Ｓ５２）、その死角領域の空間的な幅（ＴＨＷ）を推定する（手順Ｓ５３）。

続いて、手順Ｓ５３で推定された死角領域の幅に基づいて、障害物の属性を推定する（手順Ｓ５４）。ここでの障害物の属性としては、他車両及び歩行者の２種類とする。なお、レーダ２は、車両の検出に優れたセンサであり、カメラ３は、歩行者の検出に優れたセンサである。

このとき、図３に示すような他車両及び歩行者の存在確率マップを用いて、障害物の属性を推定する。存在確率マップは、死角領域の幅ＴＨＷと存在確率Ｐとの関係を表したものである。図３において、実線Ａが他車両の存在確率マップを示し、１点鎖線Ｂが歩行者の存在確率を示している。このような存在確率マップでは、死角領域の幅ＴＨＷが広くなるに従って存在確率Ｐが高くなっている。また、死角領域の幅ＴＨＷが閾値Ｗ_０よりも狭いときは、歩行者の存在確率Ｐが他車両の存在確率Ｐよりも高くなり、死角領域の幅ＴＨＷが閾値Ｗ_０よりも広いときは、他車両の存在確率Ｐが歩行者の存在確率Ｐよりも高くなっている。

続いて、歩行者及び他車両の存在確率に基づいて、手順Ｓ５２で検出された死角領域をカメラ探索エリア及びレーダ探索エリアの少なくとも一方として設定する（手順Ｓ５５）。上述したように、カメラ探索エリアは、カメラ３により探索すべき死角領域であり、レーダ探索エリアは、レーダ２により探索すべき死角領域である。

具体的には、歩行者の存在確率が他車両の存在確率よりも高くなるような幅を有する死角領域は、カメラ探索エリアとして設定される。他車両の存在確率が歩行者の存在確率よりも高くなるような幅を有する死角領域は、レーダ探索エリアとして設定される。また、歩行者の存在確率と他車両の存在確率との差分が所定量よりも小さくなるような幅を有する死角領域は、カメラ探索エリア及びレーダ探索エリアの重なり領域として設定される。

例えば図４（ａ）に示すような状況では、死角領域Ｘは、他車両が存在する可能性が歩行者が存在する可能性よりも高いレーダ探索エリアとして設定され、死角領域Ｙは、歩行者が存在する可能性が他車両が存在する可能性よりも高いカメラ探索エリアとして設定される。死角領域Ｚは、他車両及び歩行者が存在する可能性がほぼ等しいカメラ探索エリア及びレーダ探索エリアの重なり領域として設定される。

続いて、手順Ｓ５５で設定された探索エリアに従ってレーダ２及びカメラ３が障害物の探索処理を実行するように、レーダ２及びカメラ３を制御する（手順Ｓ５６）。すると、レーダ２は、レーダ探索エリアのみに向けてミリ波やレーザ等を照射する。カメラ３は、カメラ探索エリアのみを撮像する。

これにより、カメラ探索エリア単独の死角領域では、カメラ３のみにより障害物の探索が行われ、レーダ探索エリア単独の死角領域では、レーダ２のみにより障害物の探索が行われる。また、カメラ探索エリア及びレーダ探索エリアが重なる死角領域では、カメラ３及びレーダ２のハイブリッドにより障害物の探索が行われる。そして、上記の障害物認識部１１によって死角領域に存在する障害物が認識されることとなる。

続いて、障害物認識部１１により障害物を認識するためのＥＣＵ６のリソース（認識リソース）が予め決められた閾値ＲＳ_ｍａｘを越えたかどうかを判断する（手順Ｓ５７）。認識リソースが閾値ＲＳ_ｍａｘを越えたと判断されたときは、他車両及び歩行者の存在確率に基づいて、カメラ探索エリア及びレーダ探索エリアが重なる死角領域をカメラ探索エリア及びレーダ探索エリアの何れか一方となるように再設定する（手順Ｓ５８）。

具体的には、歩行者の存在確率が他車両の存在確率よりも高くなるような幅を有する死角領域は、カメラ探索エリア単独の領域として再設定され、他車両の存在確率が歩行者の存在確率よりも高くなるような幅を有する死角領域は、レーダ探索エリア単独の領域として再設定される。また、歩行者の存在確率と他車両の存在確率とが等しくなるような幅を有する死角領域は、カメラ探索エリア単独の領域またはレーダ探索エリア単独の領域として再設定される。

例えば図４（ａ）に示す死角領域Ｚについては、他車両の存在確率が歩行者の存在確率よりも高いということから、図４（ｂ）に示すように、レーダ探索エリア単独の領域として再設定される。これにより、死角領域Ｚが死角領域Ｘと共に１つのレーダ探索エリアとして再グルーピング化されることとなる。

続いて、手順Ｓ５８で再設定された探索エリアに従ってレーダ２及びカメラ３が障害物の探索処理を実行するように、レーダ２及びカメラ３を制御する（手順Ｓ５９）。すると、レーダ２は、新たに設定されたレーダ探索エリアのみに向けてミリ波やレーザ等を照射する。カメラ３は、新たに設定されたカメラ探索エリアのみを撮像する。そして、上記の障害物認識部１１によって死角領域に存在する障害物が認識されることとなる。

以上において、レーダ２及びカメラ３は、障害物を検出する複数種類の障害物センサを構成する。レーダ２及びカメラ３と探索エリア設定部１０の上記手順Ｓ５１，Ｓ５２とは、自車両に対する死角領域を検出する死角検出手段を構成する。探索エリア設定部１０の上記手順Ｓ５３，Ｓ５４は、死角検出手段により検出された死角領域の広さに基づいて、死角領域に存在する可能性のある障害物の属性を推定する属性推定手段を構成する。探索エリア設定部１０の上記手順Ｓ５５は、属性推定手段により推定された障害物の属性に応じて、各種類の障害物センサが探索する死角領域を決定する探索領域決定手段を構成する。

また、探索エリア設定部１０の上記手順Ｓ５７は、障害物を認識するためのリソースが所定値を越えたかどうかを判断する判断手段を構成する。探索エリア設定部１０の上記手順Ｓ５８は、判断手段により障害物を認識するためのリソースが所定値を越えたと判断されたときは、カメラ探索領域及びレーダ探索領域が重なる死角領域を、カメラ探索領域及びレーダ探索領域のいずれか一方のみとする探索領域変更手段を構成する。

以上のように本実施形態にあっては、自車両に対する前方の死角領域を検出し、その死角領域の幅に基づいて死角領域に存在する可能性のある障害物の属性（歩行者及び他車両）を推定し、歩行者及び他車両の存在確率に基づいて死角領域をカメラ探索エリア及びレーダ探索エリアの少なくとも一方に設定し、カメラ探索エリアをカメラ３で探索し、レーダ探索エリアをレーダ２で探索することで、死角領域に存在する障害物を認識する。このように死角領域の幅に応じてカメラ３及びレーダ２が探索すべき死角領域を配分するようにしたので、カメラ３及びレーダ２により全ての死角領域を一様に探索しなくて済む。これにより、障害物を認識するためのＥＣＵ６のリソースの節約及び効率化を図ることができる。

また、ＥＣＵ６のリソースが閾値ＲＳ_ｍａｘよりも大きくなったときは、カメラ探索エリア及びレーダ探索エリアが重なる死角領域をカメラ探索エリア及びレーダ探索エリアの何れか一方となるように再設定するので、障害物を認識するためのＥＣＵ６のリソースの更なる節約及び効率化を図ることができる。

以上により、必要最小限のリソースで障害物の認識精度を確保できるため、ＥＣＵ６のＣＰＵ及びメモリとして特にハイスペックのものを使用する必要が無く、低コスト化を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、カメラ探索エリア及びレーダ探索エリアを設定する際に、死角領域に存在する可能性のある障害物の属性を歩行者及び他車両のみとしたが、障害物の属性としては、歩行者及び他車両に加えて自転車や二輪車等を考慮しても勿論構わない。例えば、歩行者や自転車が存在する可能性が高い死角領域をカメラ探索エリアとして設定し、他車両や二輪車が存在する可能性が高い死角領域をレーダ探索エリアとして設定しても良い。

１…運転支援装置（障害物認識装置）、２…レーダ（障害物センサ、死角検出手段）、３…カメラ（障害物センサ、死角検出手段）、６…ＥＣＵ、１０…探索エリア設定部（死角検出手段、属性推定手段、探索領域決定手段、判断手段、探索領域変更手段）、１１…障害物認識部。

Claims (2)

1. 自車両の前方に存在する障害物を認識する障害物認識装置において、
   前記障害物を検出するカメラ及びレーダを含む複数種類の障害物センサと、
   前記自車両に対する死角領域を検出する死角検出手段と、
   前記死角検出手段により検出された前記死角領域の広さに基づいて、前記死角領域に存在する可能性のある前記障害物の属性を推定する属性推定手段と、
   前記属性推定手段により前記死角領域に存在する可能性のある前記障害物の属性が歩行者であると推定されたときは、当該死角領域を前記カメラが探索するカメラ探索領域と決定し、前記属性推定手段により前記死角領域に存在する可能性のある前記障害物の属性が他車両であると推定されたときは、当該死角領域を前記レーダが探索するレーダ探索領域と決定する探索領域決定手段と、
   前記障害物を認識するためのリソースが所定値を越えたかどうかを判断する判断手段と、
   前記判断手段により前記障害物を認識するためのリソースが前記所定値を越えたと判断されたときは、前記カメラ探索領域及び前記レーダ探索領域が重なる死角領域を、前記カメラ探索領域及び前記レーダ探索領域のいずれか一方のみとする探索領域変更手段とを備えることを特徴とする障害物認識装置。
2. 前記属性推定手段は、前記死角領域の広さに対応する歩行者及び他車両の存在確率から、前記死角領域に存在する可能性のある前記障害物の属性を推定し、
   前記探索領域変更手段は、前記カメラ探索領域及び前記レーダ探索領域が重なる死角領域について、前記歩行者の存在確率が前記他車両の存在確率よりも高いときは、当該死角領域を前記カメラ探索領域のみとし、前記他車両の存在確率が前記歩行者の存在確率よりも高いときは、当該死角領域を前記レーダ探索領域のみとすることを特徴とする請求項１記載の障害物認識装置。

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