JP6207952B2

JP6207952B2 - 先行車認識装置

Info

Publication number: JP6207952B2
Application number: JP2013200397A
Authority: JP
Inventors: 亮太田; 赤見　裕介; 裕介赤見; 永崎　健; 健永崎; 裕史大塚; 未来樋口
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: JP2015069229A

Description

本発明は、先行車両の挙動を認識する先行車認識装置に関する。

従来から先行車両の挙動に基づいて自車両の乗員の安全性を高める技術の開発が行われている。例えば、先行車両の挙動変化から、自車両と先行車両との衝突の可能性があると予測される場合に、極力早いタイミングで安全制御を実行する技術が開示されている（下記特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の車両用安全制御装置は、自車両の進行方向を撮像した画像信号における先行車両の挙動変化から横滑りが発生したことが検知された場合、警報処理、自動制御処理あるいは乗員保護装置の作動処理等の安全制御を実行する。特許文献１に記載の車両用安全制御装置では、先行車両の異常な挙動である横滑りの発生に基づいて安全制御を実行するので、より早いタイミングで安全制御を行うことができるとされている。

特開２００５−１７８６２２号公報

特許文献１に記載の車両用安全制御装置は、自車両の進行方向における所定範囲を撮像する撮像手段として例えばＣＣＤカメラを備え、該撮像手段が撮影した画像信号に基づいて、先行車両が横滑りしてスピン等の異常な挙動を示しているか否かを判定している。具体的には、画像信号において先行車両が車線領域を区画する白線を超えた場合、先行車両の向きが車線の向きと所定角度以上異なる場合、先行車両の進行方向と車線の成す角度が所定角度以上異なる場合等を横滑りによる異常な挙動として判定している。

しかしながら、例えば先行車両が右左折または車線変更等に伴う進路変更を行う場合には、横滑りやスピン等の異常を伴わない正常な進路変更であっても、先行車両が車線領域を区画する白線を超える場合がある。また、車線の向きと先行車両の向きとの成す角度、または先行車両の進行方向と車線との成す角度は、前記のような正常な進路変更であっても異常な挙動の判定基準となる角度の閾値を超えることが考えられる。

前記のような場合に、特許文献１に記載の車両用安全制御装置では、先行車両の正常な進路変更を異常な挙動と判定する虞がある。また、白線や車線を明確に認識することができない道路では、先行車両の異常な挙動を判定することができない虞がある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、白線や車線によらず先行車両の異常な挙動を認識することができる先行車認識装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明の先行車認識装置は、先行車両の挙動を認識する先行車認識装置であって、前記先行車両の画像情報を取得するステレオカメラと、前記画像情報に基づいて前記先行車両の走行軌跡を算出する走行軌跡算出部と、前記画像情報に基づいて前記先行車両の車体方向を算出する車体方向算出部と、前記走行軌跡と前記車体方向に基づいて前記先行車両の異常な挙動を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の先行車認識装置によれば、白線や車線によらず先行車両の異常な挙動を認識することができる。前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施の形態に係る先行車認識装置を備える自車両と先行車が直進している状態を示す平面図。先行車が進路変更をしている状態を示す平面図。図１に示す先行車認識装置の概略構成を示すブロック図。図１に示す先行車認識装置による車体方向の算出についての説明図であり、（ａ）は、先行車両と自車両の車体方向が一致する場合の説明図、（ｂ）は、先行車両と自車両の車体方向が角度を有する場合の説明図。

以下、図面を参照して本発明の先行車認識装置の実施の形態について説明する。

［実施形態１]
図１は、本実施形態の先行車認識装置１を備える自車両１００と先行車両２００が直進している状態を示す平面図である。先行車両２００は、自車両１００の進行方向の前方を一定の速度で直進しており、自車両１００は、先行車両２００の後方を一定の車間距離をあけて先行車両２００と実質的に同じ方向に同じ速度で直進している。

図２は、先行車両２００が進路変更している状態を示す平面図である。先行車両２００は、交差点の手前まで直進した後、交差点を右折するために右方向へ進路変更を行っており、自車両１００は交差点を進路変更することなく通過すべく直進している。

自車両１００は、先行車両２００の挙動を認識する先行車認識装置１を搭載すると共に、自車両１００の位置、速度、加速度、進行方向等を測定するＧＰＳ、速度計、加速度計等の測定装置（図示省略）を搭載している。なお、以下の説明では、自車両１００の車幅Ｗ１方向をＸ方向、自車両１００の前後方向に沿う中心線方向、すなわち車体方向Ｄ１をＹ方向とするＸＹ座標系を用いる。

図３は、先行車認識装置１の概略構成を示すブロック図である。先行車認識装置１は、主に、ステレオカメラ２と、走行軌跡算出部３と、車体方向推定部４と、車体方向算出部５と、判定部６とを備えている。走行軌跡算出部３、車体方向推定部４、車体方向算出部５および判定部６は、単一または複数のコンピュータユニットで構成されている。ステレオカメラ２、走行軌跡算出部３、車体方向推定部４、車体方向算出部５、判定部６および測定装置（図示省略）は、車内ネットワークを形成する通信バスを介して相互にデータを交換可能に構成されている。

ステレオカメラ２は、例えばＣＣＤカメラ等の撮像手段により構成され、自車両１００の進行方向前方を撮像可能な位置に配置されている。ステレオカメラ２は、自車両１００の進行方向前方の道路形状や障害物等の情報を含む先行車両２００の画像情報を取得する。ステレオカメラ２は、例えば約５０ｍｓｅｃのサンプリング周期で自車両１００の進行方向前方の画像を取得する。

走行軌跡算出部３は、ステレオカメラ２が取得した先行車両２００の画像情報に基づいて、自車両１００に対する先行車両２００の相対的な位置、速度、加速度および進行方向等を算出して保存する。走行軌跡算出部３は、先行車両２００の相対的な位置、速度、加速度、進行方向等と、前記測定装置によって測定した自車両１００の位置、速度、加速度、進行方向等に基づいて、先行車両２００の実際の位置、速度、加速度、進行方向等を算出するようにしてもよい。

走行軌跡算出部３は、例えば、先行車両２００の過去の位置Ｐ０と現在の位置Ｐ１とに基づき、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２を算出する。図１に示す例において、先行車両２００の過去の位置Ｐ０と現在の位置Ｐ１は、Ｘ方向に変位がなく、Ｙ方向に変位している。これにより、走行軌跡算出部３は、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２をＹ方向に平行な直線として算出する。図２に示す例において、先行車両２００の過去の位置Ｐ０と現在の位置Ｐ１は、Ｘ方向およびＹ方向に変位している。これにより、走行軌跡算出部３は、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２を位置Ｐ０と現在の位置Ｐ１を通る円弧または曲線として算出する。図１および図２に示す例では、説明を簡単にするために二つの位置Ｐ０，Ｐ１に基づいて走行軌跡Ｒ２を推定しているが、二つ以上の位置に基づいて走行軌跡Ｒ２を推定することで、推定精度を向上させてもよい。

車体方向推定部４は、走行軌跡算出部３が算出した走行軌跡Ｒ２に基づいて、車体方向ｄ２を推定する。図１に示す例において、車体方向推定部４は、先行車両２００の車体方向ｄ２を走行軌跡Ｒ２と平行な直線と推定する。図２に示す例において、車体方向推定部４は、先行車両２００の車体方向ｄ２を走行軌跡Ｒ２上の点における接線と推定する。なお、走行軌跡算出部３が車体方向推定部４の機能を兼ねる場合には、車体方向推定部４を省略してもよい。

図４は、先行車認識装置１による先行車両２００の車体方向Ｄ２の算出についての説明図である。図４において、（ａ）は、自車両１００と先行車両２００との車体方向Ｄ１，Ｄ２が一致する場合の説明図であり、（ｂ）は、自車両１００と先行車両２００の車体方向Ｄ１，Ｄ２が角度ａを有する場合の説明図である。ここで、車体方向Ｄ１，Ｄ２とは車両１００，２００の向きであり、例えば車幅Ｗ１，Ｗ２方向と垂直で車両１００，２００の進行方向を向く車両１００，２００の中心線の方向を意味する。

車体方向算出部５は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、先行車両２００の画像情報に基づいて先行車両２００の車体方向Ｄ２を算出する。車体方向算出部５は、例えば、先行車両２００の後端部の車幅Ｗ２方向の両端部２０１，２０２を認識し、該両端部２０１，２０２を結ぶ直線Ｌ１の傾きに基づいて先行車両２００の車体方向Ｄ２を算出する。具体的には、先行車両２００の画像情報に基づいて、先行車両２００の後端部の車幅Ｗ２方向の一方の端部２０１の座標（ｘ１，ｙ１）と他方の端部２０２の座標（ｘ２，ｙ２）を算出し、これらを結ぶ直線Ｌ１の傾き（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）を算出し、この直線Ｌ１に垂直な車体方向Ｄ２を算出する。

なお、先行車両２００の車幅Ｗ２方向に平行な直線Ｌ１の傾きを算出するための先行車両２００の車幅Ｗ２方向両端部は、必ずしも後端部における車幅Ｗ２方向の両端部２０１，２０２である必要はない。例えば先行車両２００の前端部または中間部において車幅Ｗ２が最大になる場合には、先行車両２００の前端部または中間部の車幅Ｗ２方向両端部を認識してもよい。

図４（ｂ）に示すように、自車両１００の車体方向Ｄ１と先行車両２００の車体方向Ｄ２が角度ａを有する場合には、車体方向算出部５は、先行車両２００の画像情報に基づいて先行車両２００の前端部の車幅Ｗ２方向の一端部２０３を認識し、前端部の車幅Ｗ２方向の一端部２０３と、後端部の車幅Ｗ２方向の一端部２０２とを結ぶ、直線Ｌ２の傾きに基づいて車体方向Ｄ２を算出してもよい。

判定部６は、走行軌跡算出部３によって算出した走行軌跡Ｒ２と、車体方向算出部５によって算出した車体方向Ｄ２とに基づいて、先行車両２００の異常な挙動を判定する。具体的には、走行軌跡算出部３によって算出した走行軌跡Ｒ２から車体方向推定部４が推定した車体方向ｄ２と、車体方向算出部５によって算出した車体方向Ｄ２とを比較して、先行車両２００の異常な挙動を判定する。

すなわち、先行車両２００が横滑り等をしていない正常な挙動を示している場合には、車体方向推定部４が推定した車体方向ｄ２と、車体方向算出部５によって算出した車体方向Ｄ２とは一致する。そのため、判定部６は、推定された先行車両２００の車体方向ｄ２と、算出された先行車両２００の車体方向Ｄ２との間の角度の閾値θ（図２参照）を設定し、推定された車体方向ｄ２と算出された車体方向Ｄ２との間の角度が閾値θを超えた場合に、先行車両２００の異常を判定する。

判定部６による先行車両２００の異常の判定は、例えば以下の手順によって行うことができる。まず、図４（ｂ）に示すように、車体方向算出部５がステレオカメラ２の画像情報に基づいて先行車両２００の車体方向Ｄ２を算出する。また、走行軌跡算出部３が先行車両２００の過去の位置Ｐ０および現在の位置Ｐ１に基づいて、走行軌跡Ｒ２を算出し、該走行軌跡Ｒ２に基づいて車体方向推定部４が車体方向ｄ２を推定する。

判定部６は、図２に示すように、車体方向算出部５が算出した車体方向Ｄ２と自車両１００の車体方向Ｄ１との成す角度ａを算出すると共に、車体方向推定部４が推定した車体方向ｄ２と自車両１００の車体方向Ｄ１との成す角度ｂを算出する。そして、角度ａと角度ｂとの差が、閾値θを超えた場合に、先行車両２００の異常な挙動を判定する。すなわち、判定部６は、以下の式（１）または（２）が成立する場合に、先行車両２００の異常な挙動を判定する。

ａ＜ｂ−θ …（１）
ｂ＋θ＜ａ …（２）

次に、本実施形態の先行車認識装置１によって自車両１００の前方を走行する先行車両２００の異常な挙動を判定する場面の一例について説明する。

図１に示すように、直進する先行車両２００の後方を自車両１００が直進している場合、先行車認識装置１は、ステレオカメラ２が取得した先行車両２００の画像情報に基づいて、走行軌跡算出部３および車体方向推定部４によって、前記のように先行車両２００の走行軌跡Ｒ２および該走行軌跡Ｒ２上の車体方向ｄ２を推定する。走行軌跡Ｒ２上の車体方向ｄ２は、車体方向推定部４によって、例えば走行軌跡Ｒ２上の接線方向として推定される。また、先行車認識装置１は、ステレオカメラ２が取得した先行車両２００の画像情報に基づいて、車体方向算出部５によって前記のように先行車両２００の車体方向Ｄ２を算出する。

さらに、先行車認識装置１は、前記のように推定した先行車両２００の車体方向ｄ２と算出した先行車両２００の車体方向Ｄ２とを、判定部６によって比較して先行車両２００の異常な挙動を判定する。図１に示す例のように、先行車両２００が正常に直進している場合には、推定した先行車両２００の車体方向ｄ２と算出した先行車両２００の車体方向Ｄ２とは略一致し、閾値θを超えることはない。したがって、判定部６によって先行車両２００の異常な挙動が判定されることはない。

しかし、例えば直進中の先行車両２００の前輪または後輪が横滑りするなどして、推定した先行車両２００の車体方向ｄ２と算出した先行車両２００の車体方向Ｄ２との間に角度差が生じ、その角度差が閾値θの範囲を超えると、判定部６によって先行車両２００の異常な挙動が判定される。この判定に基づき、例えば自車両１００の警報装置を作動させて乗員に警告を発し、または自車両１００に先行車両２００との衝突を回避する車両制御を実行することなどにより、自車両１００と先行車両２００との衝突の危険を回避し、乗員の安全を向上させることができる。

また、図２に示すように、直進していた先行車両２００が、例えば交差点を右折するために右方向へ進路変更を行った場合、先行車認識装置１は、ステレオカメラ２が取得した先行車両２００の画像情報に基づいて、走行軌跡算出部３および車体方向推定部４によって、前記のように先行車両２００の走行軌跡Ｒ２および該走行軌跡Ｒ２上の車体方向ｄ２を推定する。走行軌跡Ｒ２上の車体方向ｄ２は、車体方向推定部４によって、例えば走行軌跡Ｒ２上の接線方向として推定される。また、先行車認識装置１は、ステレオカメラ２が取得した先行車両２００の画像情報に基づいて、車体方向算出部５によって、前記のように先行車両２００の車体方向Ｄ２を算出する。

さらに、先行車認識装置１は、前記のように推定した先行車両２００の車体方向ｄ２と算出した先行車両２００の車体方向Ｄ２とを、判定部６によって比較して先行車両２００の異常を判定する。図２に示す例のように、先行車両２００が正常に進路変更している場合には、推定した先行車両２００の車体方向ｄ２と算出した先行車両２００の車体方向Ｄ２とは略一致し、閾値θを超えることはない。したがって、判定部６によって先行車両２００の異常な挙動が判定されることはない。

しかし、例えば進路変更中の先行車両２００の前輪または後輪が横滑りするなどして、推定した先行車両２００の車体方向ｄ２と算出した先行車両２００の車体方向Ｄ２との間に角度差が生じ、その角度差が閾値θの範囲を超えると、判定部６によって先行車両２００の異常が判定される。この判定に基づき、例えば自車両１００の警報装置を作動させて乗員に警告を発し、または自車両１００に先行車両２００との衝突を回避する車両制御を実行することなどにより、自車両１００と先行車両２００との衝突の危険を回避し、乗員の安全を向上させることができる。

このように、先行車両２００は、交差点の右左折や車線変更などにより進路変更をしている場合には、正常な進路変更を行っていても車線領域を区画する白線を超える場合がある。また、車線の向きと先行車両２００の向きとの成す角度、または先行車両２００の進行方向と車線との成す角度は、正常な進路変更であっても白線または車線と走行軌跡Ｒ２との関係では、異常な挙動の判定基準となる角度の閾値を超えることが考えられる。このような場合、例えば前記特許文献１に記載の従来の車両用安全制御装置では、先行車両２００の正常な進路変更を異常な挙動と判定する虞がある。また、白線や車線を明確に認識することができない道路では、先行車両２００の異常な挙動を判定することができない虞がある。

これに対し、本実施形態の先行車認識装置１によれば、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２と算出した先行車両２００の車体方向Ｄ２とに基づいて先行車両２００の異常を判定するため、白線や車線によらず先行車両２００の異常な挙動を認識することができる。したがって、先行車両２００の正常な進路変更を異常な挙動と誤判定することが防止され、白線や車線を明確に認識することができない道路であっても先行車両２００の異常な挙動を判定することができる。

また、走行軌跡算出部３は、ステレオカメラ２が取得した先行車両２００の画像情報に基づいて、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２を算出する。また、車体方向推定部４は、走行軌跡算出部３が算出した走行軌跡Ｒ２に基づいて車体方向ｄ２を推定する。ステレオカメラ２の画像情報からは、車両前方の先行車両２００を含む障害物までの距離の他に、様々な情報を取得することができる。また、ステレオカメラ２を用いることで、先行車両２００の後端部をパターンマッチング等の手法を用いて濃淡画像から特定することができる。したがって、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２を正確に算出し、車体方向ｄ２を正確に推定することができる。

また、車体方向算出部５は、ステレオカメラ２が取得した画像情報に基づいて、先行車両２００の車幅Ｗ２方向の両端部２０１，２０２を認識し、該両端部２０１，２０２を結ぶ直線Ｌ１の傾きに基づいて車体方向Ｄ２を算出する。したがって、自車両１００の車体方向Ｄ１と先行車両２００の車体方向Ｄ２が一致し、先行車両２００を真後ろから見た映像のみがステレオカメラ２によって撮像される場合であっても、先行車両２００の車体方向Ｄ２を正確に算出することができる。

さらに、車体方向算出部５が、先行車両２００の後端部の車幅Ｗ２方向の両端部２０１，２０２を認識すると共に、先行車両２００の前端部の車幅Ｗ２方向の一端部２０３を認識する場合には、両端部２０１，２０２を結ぶ直線Ｌ１と、前端部の一端部２０３と後端部の一端部２０２とを結ぶ直線Ｌ２との二直線に基づいて車体方向Ｄ２をより正確に算出することができる。

また、判定部６は、推定された車体方向ｄ２と算出された車体方向Ｄ２との間の角度の閾値θを設定し、推定された車体方向ｄ２と算出された車体方向Ｄ２との間の角度が閾値θを超えた場合に、先行車両２００の異常を判定する。したがって、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２および車体方向ｄ２の推定誤差や、先行車両２００の正常な範囲の横滑りによって先行車両２００の挙動の異常を誤判定することが防止される。なお、安全性の向上と判定精度の向上のために、乗員が閾値θを設定できるようにしてもよく、閾値θを用いない設定を可能にしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の先行車認識装置１によれば、白線や車線によらず先行車両１００の異常な挙動を認識することができ、乗員の安全性と異常判定の精度を向上させることができる。

［実施形態２]
次に、本発明の先行車認識装置の実施形態２について、実施形態１の図１から図４を援用して説明する。本実施形態の先行車認識装置は、走行軌跡算出部３が、ステレオカメラ２が取得した画像情報に基づいて、先行車両２００の位置Ｐ１および速度Ｖ１を算出し、該位置Ｐ１および速度Ｖ１に基づいて走行軌跡Ｒ２を算出する点で、前述の実施形態１の先行車認識装置１と異なっている。その他の点は同一であるので、同一の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の先行車認識装置によれば、前述の実施形態１において説明した先行車両２００の走行軌跡Ｒ２の算出時に、速度Ｖ１を算出することで、先行車両２００の将来の位置を正確に推定することができ、先行車両２００の走行軌跡Ｒ２および車体方向ｄ２の推定精度を向上させることができる。また、速度Ｖ１に基づいて先行車両２００の加速度を算出することで、走行軌跡Ｒ２および車体方向ｄ２の推定精度をより向上させることができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの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ける設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…先行車両認識装置、２…ステレオカメラ、３…走行軌跡算出部、４…車体方向推定部、５…車体方向算出部、６…判定部、１００…自車両、２００…先行車両、２０１…端部、２０２…端部、２０３…端部、Ｄ１…車体方向、Ｄ２…車体方向、Ｌ１…直線、Ｌ２…直線、Ｐ０…過去の位置、Ｐ１…現在の位置、Ｒ２…走行軌跡、Ｖ１…速度、Ｗ１…車幅方向、Ｗ２…車幅方向、θ…閾値

Claims

先行車両の挙動を認識する先行車認識装置であって、
前記先行車両の画像情報を取得するステレオカメラと、
前記画像情報に基づいて前記先行車両の走行軌跡を算出する走行軌跡算出部と、
前記画像情報に基づいて前記先行車両の車幅方向と垂直で進行方向を向く車体方向を算出する車体方向算出部と、
前記走行軌跡に基づいて前記車体方向を推定する車体方向推定部と、
前記走行軌跡と前記車体方向に基づいて前記先行車両の異常な挙動を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記車体方向推定部によって推定した前記車体方向と、前記車体方向算出部によって算出した前記車体方向との間の角度の閾値を設定し、前記角度が前記閾値を超えた場合に前記先行車両の異常を判定することを特徴とする先行車認識装置。
前記走行軌跡算出部は、前記画像情報に基づいて前記先行車両の位置を算出し、該先行車両の過去の位置と現在の位置に基づいて前記走行軌跡を算出することを特徴とする請求項１に記載の先行車認識装置。
前記走行軌跡算出部は、前記画像情報に基づいて前記先行車両の位置および速度を算出し、該位置および速度に基づいて前記走行軌跡を算出することを特徴とする請求項１に記載の先行車認識装置。
前記車体方向算出部は、前記画像情報に基づいて前記先行車両の車幅方向両端部を認識し、該両端部を結ぶ直線に基づいて前記車体方向を算出することを特徴とする請求項１に記載の先行車認識装置。
前記車体方向算出部は、前記画像情報に基づいて前記先行車両の後端部の車幅方向両端部を認識すると共に該先行車両の前端部の車幅方向一端部を認識し、前記後端部の車幅方向両端部を結ぶ直線と、前記前端部の車幅方向一端部と前記後端部の車幅方向一端部とを結ぶ直線とに基づいて前記車体方向を算出することを特徴とする請求項４に記載の先行車認識装置。