JP6281459B2

JP6281459B2 - 物体検出装置

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Publication number: JP6281459B2
Application number: JP2014193890A
Authority: JP
Inventors: 崇弘馬場
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: WO2016047482A1; US10380893B2; JP2016066180A; US20170294123A1

Description

本発明は、車両に搭載される物体検出装置に関する。

近年、車両周辺の物体を検知して、衝突を抑制したり、衝突の際の衝撃を軽減したりする技術が開発されている。このような技術において、車両周辺の物体に関係する情報である物体を検知するために、例えば、レーダおよびカメラを用いてものが提案されている（特許文献１参照）。

具体的には、特許文献１では、ミリ波レーダと単眼カメラとがそれぞれ独立して物体を検出し、それら物体の位置関係が判断基準を満たしている場合に、それらの物体が同一物体であると判定している。

特開２０１４−１２２８７３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、レーダやカメラを用いて検出した物体の位置をどのように特定するかによって物体の位置の誤差が生じる。この誤差が大きくなると衝突軽減装置の作動に影響を及ぼす可能性があるため、物体の位置をより精度よく検出することが求められる。

そこで、車両に搭載される物体検出装置において、物体の位置をより精度よく検出できるようにすることを本発明の目的とする。

本発明の物体検出装置において同一判定手段は、電磁波を送受信することによって物体の位置を検出する電磁波センサによって検出された第１物体と、撮像画像を画像処理することによって物体の位置を検出する画像センサによって検出された第２物体とが同一の物体であるか否かを判定する。そして、位置特定手段は、第１物体と第２物体とが同一の物体であると判定された同一物体について、ＸＹ平面におけるＹ座標または同一物体までの距離については第１物体の検出結果を採用し、ＸＹ平面におけるＸ座標または基準方向に対する同一物体の方位については第２物体の検出結果を採用することによって、同一物体の位置を特定する。なお、ＸＹ平面は、車両の車幅方向をＸ軸、車両の車長方向をＹ軸、としたものである。

すなわち、本発明では、同一物体の位置を特定する際に、距離（Ｙ座標）に関しては相対的に精度のよい電磁波センサによる検出結果を利用し、方位（Ｘ座標）については相対的に精度のよい画像センサによる検出結果を利用する。したがって、このような物体検出装置によれば、精度よく物体の位置を検出することができる。

なお、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、一部構成を除外してもよい。

本発明が適用された衝突軽減装置１の概略構成を示すブロック図である。衝突軽減ＥＣＵ７が実行する衝突軽減処理を示すフローチャートである。誤差領域を示す平面図である。撮像画像における物体の位置ずれの一例を示す画像図である。撮像画像における位置ずれをＸＹ平面上に図示した平面図である。衝突軽減処理のうちの物体位置設定処理を示すフローチャートである。本実施形態において、物体の位置を示す平面図である。変形例において、物体の位置を示す平面図である。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
本発明が適用された衝突軽減装置１は、車両等の移動体に搭載された装置である。衝突軽減装置１は、レーダおよびカメラ画像を用いて物体（他車両や歩行者等の物体に関する情報）を検出し、この物体と衝突する虞がある場合に、衝突を回避または衝突する際の衝撃を軽減するために、自車両を制動する等の機能を有する。

特に、本実施形態の衝突軽減装置１においては、レーダによって検出された物体とカメラによって検出された物体とが、１つの物体（同一物体）であるのか、異なる物体であるのかを精度よく認識する機能を備えている。

衝突軽減装置１は、図１に示すように、ミリ波レーダ２と、単眼カメラ３と、ブレーキＥＣＵ４と、エンジンＥＣＵ５と、報知装置６と、衝突軽減ＥＣＵ７と、を備える。衝突軽減装置１において、衝突軽減ＥＣＵ７は、ミリ波レーダ２、単眼カメラ３、ブレーキＥＣＵ４、エンジンＥＣＵ５および報知装置６のそれぞれと通信可能に接続されている。なお、通信を実現するための構成は、特に限定されない。

ミリ波レーダ２は、ミリ波を利用して物体（他車両や歩行者等）を検出するためのレーダであって、自車両（衝突軽減装置１が搭載された車両）の前側における中央（先端位置）に取り付けられている。ミリ波レーダ２は、ミリ波を水平面内でスキャンしながら自車両から前方に向けて送信し、反射してきたミリ波を受信することによって得られる送受信データを、レーダ信号として衝突軽減ＥＣＵ７へ送信する。

単眼カメラ３は、１台のＣＣＤカメラを備え、自車両の車室内の前側における中央に取り付けられている。単眼カメラ３は、ＣＣＤカメラで撮像した画像のデータを、画像信号として衝突軽減ＥＣＵ７へ送信する。

ブレーキＥＣＵ４は、自車両の制動を制御する電子制御装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。具体的には、ブレーキＥＣＵ４は、ブレーキ液圧回路に設けられた増圧制御弁および減圧制御弁を開閉するアクチュエータであるブレーキＡＣＴを、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサの検出値に応じて制御する。また、ブレーキＥＣＵ４は、衝突軽減ＥＣＵ７からの指示に従い、自車両の制動力を増加させるようにブレーキＡＣＴを制御する。

エンジンＥＣＵ５は、エンジンの始動／停止、燃料噴射量、点火時期等を制御する電子制御装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。具体的には、エンジンＥＣＵ５は、吸気管に設けられたスロットルを開閉するアクチュエータであるスロットルＡＣＴを、アクセルペダルの踏込量を検出するセンサの検出値に応じて制御する。また、エンジンＥＣＵ５は、衝突軽減ＥＣＵ７からの指示に従い、内燃機関の駆動力を減少させるようにスロットルＡＣＴを制御する。

報知装置６は、衝突軽減ＥＣＵ７から警報信号を受信すると、音や光などで車両の運転者に対する報知を行う。
衝突軽減ＥＣＵ７は、衝突軽減装置１を統括制御する電子制御装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える。衝突軽減ＥＣＵ７は、ＣＰＵのマスタクロックに基づく一定時間ごとに、ミリ波レーダ２からのレーダ信号および単眼カメラ３からの画像信号を取り入れる。

［本実施形態の処理］
次に、衝突軽減装置１による物体検出方法および衝突軽減方法について説明する。衝突軽減ＥＣＵ７には、衝突軽減装置１による物体検出、および衝突軽減のプログラムが記憶されている。以下、図２のフローチャートを用いて衝突軽減ＥＣＵ７が実行する処理を説明する。なお、図２に示す処理は、所定周期で繰り返し実行される。

まず、ミリ波レーダ２から送信されるレーダ信号（ミリ波レーダ２による検出情報）に基づいて、物体を検出する（Ｓ１１０）。具体的には、衝突軽減ＥＣＵ７は、単発或いは複数のレーダ信号に基づいて物体を特定し、自車両から物体までの直線距離と、その物体の水平方位位置（自車両の前方方向を基準とする角度位置）と、を算出（特定）する。

これらの算出値に基づき、図３に示すように、ＸＹ平面における物体の位置座標（Ｘ座標およびＹ座標）を、ＸＹ平面における物体の検出点Ｐｒとして算出（特定）する。このＸＹ平面は、自車両の車幅方向（横方向）をＸ軸、自車両の車長方向（前方方向）をＹ軸、としたものである。ミリ波レーダ２により物体の幅方向において複数の検出点が得られた物体について、物体の検出点Ｐｒは、例えば、それらの複数の検出点の中央に設定される。

また、このＸＹ平面では、自車両の先端位置（ミリ波レーダ２が設けられた位置）が基準点Ｐｏとして設定され、物体の検出点Ｐｒは基準点Ｐｏに対する相対位置を表す。なお、図３は、自車両の前方かつ右寄りに位置する物体の例である。また、このＳ１１０において、物体の検出点Ｐｒに加え、物体との相対速度等を算出してもよい。また、以下の説明では、Ｓ１１０で検出した物体（ミリ波レーダ２による検出情報に基づいて検出した物体に関する情報）を「レーダ物体」という。

続いて、図３に示すように、Ｓ１１０で算出したレーダ物体の検出点Ｐｒを中心とするレーダ誤差領域２１を設定する（Ｓ１２０）。具体的には、衝突軽減ＥＣＵ７は、レーダ物体の検出点ＰｒのＸ座標およびＹ座標を基準として、Ｘ座標およびＹ座標のそれぞれについて、ミリ波レーダ２の特性に基づきあらかじめ設定されている想定誤差分（Δθ）の幅を持たせた領域を、レーダ誤差領域２１とする。

続いて、単眼カメラ３から送信される画像信号（単眼カメラ３による撮像画像）に基づいて、物体を検出する（Ｓ１３０）。具体的には、衝突軽減ＥＣＵ７は、画像信号の表す撮像画像を解析して物体を特定する。この特定は、例えば、あらかじめ登録されている物体モデルを用いたマッチング処理により行われる。

物体モデルは、物体の種類（車両、歩行者等）ごとに用意されているため、物体の種類（種別）も特定することができる。そして、衝突軽減ＥＣＵ７は、撮像画像における物体の上下方向の位置に基づいて、前述したＸＹ平面におけるＹ座標を特定し、撮像画像における物体の左右方向の位置に基づいて、その物体の水平方位位置（自車両の前方方向を基準とする角度位置）を特定する。

すなわち、自車両の前方方向における物体の位置が遠い（Ｙ座標が大きい）ほど、撮像画像におけるその物体の下端位置が高くなる傾向にある。このため、撮像画像における物体の下端位置の高さに基づいて、Ｙ座標を特定することができる。ただし、このような特定方法は、物体の下端位置が正確に検出されない場合に、Ｙ座標の検出精度が下がるという特性がある。

また、自車両の前方方向（詳細にはＸ＝０の直線）を基準とする物体の角度方向のずれ（傾き）が大きいほど、単眼カメラ３の無限遠点（ＦＯＥ：ＦｏｃｕｓｏｆＥｘｐａｎｓｉｏｎ）を基準とするその物体の左右方向へのずれが大きくなる傾向にある。このため、撮像画像における無限遠点から物体の中心を通る鉛直線までの距離に基づいて、物体の水平方位位置を特定することができる。

つまり、このＳ１３０においては、図３に示すように、ＸＹ平面における物体のＹ座標および水平方位位置（角度位置）を、ＸＹ平面における物体の検出点Ｐｉとして特定する。なお、物体の検出点Ｐｉは、例えば物体の幅方向の中心に設定される。また、物体の検出点Ｐｉは基準点Ｐｏに対する相対位置を表す。なお、以下の説明では、Ｓ１３０で検出した物体（単眼カメラ３による撮像画像に基づいて検出した物体）を「画像物体」という。

続いて、図３に示すように、Ｓ１３０で算出した画像物体の検出点Ｐｉを中心とする画像誤差領域２２を設定する（Ｓ１４０）。具体的には、衝突軽減ＥＣＵ７は、検出点ＰｉのＹ座標および水平方位位置を基準として、Ｙ座標および水平方位位置のそれぞれについて、単眼カメラ３の特性に基づきあらかじめ設定されている想定誤差分の幅を持たせた領域を、画像誤差領域２２として設定する。

続いて、ＸＹ平面において、レーダ誤差領域２１と画像誤差領域２２とに重複部（重なり領域）が存在するか否かを判定する（Ｓ１６０）。
このＳ１６０で重複部が存在すると判定した場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、レーダ物体と画像物体とが同一の物体であると判定する（Ｓ１７０）。続いて、物体位置設定処理を実施する（Ｓ１８０）。物体位置設定処理は、レーダ物体および画像物体の位置を用いて物体の位置を設定する処理である。

ここで、一般的に、単眼カメラ３から得られた撮像画像の画像処理によって物体の位置を検出する際の精度は、方位についてはミリ波レーダ２による精度に勝るが、距離についてはミリ波レーダ２による精度に劣る傾向がある。例えば、図４に示すように、撮像画像から歩行者の方位を求める際には、歩行者の上半身の位置および下半身の位置を利用することができるため、自車両の正面に対する歩行者の方位θｉは比較的正確に求めることができる。

しかし、撮像画像から歩行者までの距離を求める際には、歩行者の足元の位置を正確に求める必要があるが、歩行者の足元は頻繁に動く上に足の太さが胴体に比べて細く、特に、服や靴の色が道路の色と同化するような場合にはその位置に誤差が生じやすくなる。図４に示すように、正しい足元の位置Ａと誤って検出された位置Ｂとの位置関係は、図５に示すように、歩行者の方位θｉ上に並ぶ。

このとき、位置Ａおよび位置ＢのＸ座標についても誤差が生じるため、単に撮像画像の方位を用いて物体の位置を特定すると、物体のＸ座標に基づいて制動等を行う場合には、誤作動が生じやすくなることが分かる。そこで、物体位置設定処理では、誤作動が生じにくくなるように物体の位置を特定する。

具体的には、図６に示すように、まず、画像角度とレーダ距離とから画像物体の横位置およびレーダ物体の横位置（Ｘ座標）を求める（Ｓ３１０）。この処理では、既に得られた画像物体の座標およびレーダ物体の座標からそれぞれのＸ座標を取得する。

続いて、レーダ物体までの距離と予め設定された閾値とを比較する（Ｓ３２０）。この処理では、画像物体までの距離等を利用してもよいが、レーダ物体までの距離を利用する方が精度がよいため本実施形態ではレーダ物体までの距離を利用する。

レーダ物体までの距離が閾値以上であれば（Ｓ３２０：ＮＯ）、画像角度とレーダ距離とを用いて得られた横位置を現在横位置に採用する（Ｓ３６０）。すなわち、図７に示すように、距離については画像物体Ｐｒのもの（ｒ_ｍ）を採用し、この距離ｒ_ｍとなる円弧上にあり、かつ画像角度θｉとなる点Ｐ_１を、物体の位置とする。この処理が終了すると、物体位置設定処理を終了する。

また、Ｓ３２０の処理において、レーダ物体までの距離が閾値未満であれば（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、画像角度とレーダ距離とから得られた横位置（Ｐ_１）の絶対値と、画像（画像物体）のみから得られた横位置（Ｐ_２）の絶対値とを比較する（Ｓ３３０）。

なお、図７に示す例では、画像物体（Ｐｉ）がレーダ物体（Ｐｒ）よりも手前側に位置しているため、Ｐ_２に対してＰ_１のＸ座標が大きくなっている。しかし、画像物体（Ｐｉ）がレーダ物体（Ｐｒ）よりも奥側に位置している場合等には、Ｐ_２に対してＰ_１のＸ座標が小さくなることがある。

Ｐ_１におけるＸ座標の絶対値がＰ_２における横位置の絶対値以上であれば（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、画像角度とレーダ距離とを用いて得られた横位置、つまり、Ｐ_１の座標を物体の横位置に採用する（Ｓ３４０）。また、Ｐ_１におけるＸ座標の絶対値がＰ_２における横位置の絶対値未満であれば（Ｓ３３０：ＮＯ）、画像物体のみから得られた横位置（Ｐ_２）のＸ座標を物体の横位置に採用する（Ｓ３５０）。

なお、図７に示すＰ_２の座標は、Ｐ_０からの距離が距離ｒ_ｍであり、かつ、画像物体のＸ座標の値を採用した点を表す。また、Ｓ３４０、Ｓ３５０の処理では、衝突抑制を行う作動の誤作動を抑制するために、Ｐ_１およびＰ_２におけるＸ座標の絶対値が大きい方を採用するようにしている。このような処理が終了すると、物体位置設定処理を終了する。

ところで、図２において、前述したＳ１６０で重複部が存在しないと判定した場合には（Ｓ１６０：ＮＯ）、レーダ物体と画像物体とが同一の物体であると判定しない（異なる物体であると判定する）。この場合、Ｓ１９０に移行する。

続いて、検出した物体の位置に応じた衝突軽減制御を行う（Ｓ１９０）。例えば、物体に衝突する可能性がある場合に、報知装置６へ警報信号を送信して、運転者に対する報知を行わせる。また、物体に衝突する可能性が高い場合には、エンジンＥＣＵ５へ内燃機関の駆動力を減少させる指示を行い、また、ブレーキＥＣＵ４へ自車両の制動力を増加させる指示を行う。

そして、衝突軽減ＥＣＵ７は、信頼度に応じて制御態様を異ならせる。例えば、信頼度が高い場合には、信頼度が低い場合と比較して、制御のタイミングを早くする。
［本実施形態による効果］
上記の衝突軽減装置１において衝突軽減ＥＣＵ７は、電磁波を送受信することによって物体の位置を検出する電磁波センサによって検出された第１物体と、撮像画像を画像処理することによって物体の位置を検出する画像センサによって検出された第２物体とが同一の物体であるか否かを判定する。そして、衝突軽減ＥＣＵ７は、第１物体と第２物体とが同一の物体であると判定された同一物体について、ＸＹ平面におけるＹ座標または同一物体までの距離については第１物体の検出結果を採用し、ＸＹ平面におけるＸ座標または基準方向に対する同一物体の方位については第２物体の検出結果を採用することによって、同一物体の位置を特定する。なお、ＸＹ平面は、車両の車幅方向をＸ軸、車両の車長方向をＹ軸、としたものである。

すなわち、衝突軽減装置１では、同一物体の位置を特定する際に、距離（Ｙ座標）に関しては相対的に精度のよい電磁波センサによる検出結果を利用し、方位（Ｘ座標）については相対的に精度のよい画像センサによる検出結果を利用する。したがって、このような衝突軽減装置１によれば、精度よく物体の位置を検出することができる。

上記の衝突軽減装置１において衝突軽減ＥＣＵ７は、第１物体までの距離に応じて、Ｘ座標または同一物体の方位の何れを採用するかを設定する。
このような衝突軽減装置１によれば、第１物体までの距離に応じてＸ座標または同一物体の方位の何れを採用するかを設定するので、より適切に同一物体の位置を特定することができる。

また、上記の衝突軽減装置１において衝突軽減ＥＣＵ７は、第１物体までの距離が予め設定された閾値以上である際に、第２物体の方位を用いて同一物体の位置を特定する。
第２物体の方位を用いて同一物体の位置を特定する場合、方位（Ｘ差標とＹ座標の比）については正しく特定することができるが、横方向の位置（Ｘ座標）の誤差は大きくなる。しかし、この際、物体までの距離は比較的遠い状態であるため、衝突軽減装置１が制動等の誤作動をする可能性は低い。

よって、このような衝突軽減装置１によれば、制動等の誤作動を抑制しつつ、物体の方位を正しく特定することができる。
また、上記の衝突軽減装置１において衝突軽減ＥＣＵ７は、第１物体までの距離が距離閾値未満である際に、第２物体のＸ座標の絶対値、並びに第１物体のＸ座標または距離および第２物体の方位を用いて特定した同一物体のＸ座標の絶対値、のより大きなほうを同一物体のＸ座標として採用する。

このような衝突軽減装置１によれば、第２物体のＸ座標および方位を用いて得られたＸ座標のうちのより絶対値が大きなものを物体のＸ座標として採用するので、衝突軽減装置１が制動等の誤作動をする可能性を低くすることができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

上述した衝突軽減装置１の他、当該衝突軽減装置１を構成要素とするシステム、当該衝突軽減装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、衝突抑制方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

特に、上記実施形態においては、レーダ物体までの距離を用いて物体の位置を特定したが、例えば、図８に示すように、レーダ物体までの距離に替えて、レーダ物体のＹ座標を用いて物体の位置を特定してもよい。この場合、上記実施形態と同様に処理を行うと、図７に示すＰ_１およびＰ_２の位置が、図８に示すＰ_１およびＰ_２に変わる。

このようにしても、上記実施形態と概ね同様の効果を享受することができる。
また、例えば、上記の衝突軽減装置１において衝突軽減ＥＣＵ７は、第１物体までの距離に拘わらず、第２物体のＸ座標の絶対値、並びに第１物体のＸ座標または距離および第２物体の方位を用いて特定した同一物体のＸ座標の絶対値、のより大きなほうを同一物体のＸ座標として採用してもよい。つまり、Ｓ３２０の処理を省略し、Ｓ３３０の処理を実施してもよい。

このような衝突軽減装置によれば、第２物体のＸ座標および方位を用いて得られたＸ座標のうちのより絶対値が大きなものを物体のＸ座標として採用するので、衝突軽減装置１が制動等の誤作動をする可能性を低くすることができる。

［実施形態の構成と本発明の手段との対応関係］
上記実施形態において衝突軽減ＥＣＵ７は本発明でいう物体検出装置に相当する。また、上記実施形態において、衝突軽減ＥＣＵ７が実行する処理のうちのＳ１６０の処理は本発明でいう同一判定手段に相当し、上記実施形態においてＳ１８０の処理は、本発明でいう位置特定手段に相当する。

１…衝突軽減装置、２…ミリ波レーダ、３…単眼カメラ、４…ブレーキＥＣＵ、５…エンジンＥＣＵ、６…報知装置、７…衝突軽減ＥＣＵ、２１…レーダ誤差領域、２２…画像誤差領域。

Claims

車両に搭載される物体検出装置（７）であって、
電磁波を送受信することによって物体の位置を検出する電磁波センサによって検出された第１物体と、撮像画像を画像処理することによって物体の位置を検出する画像センサによって検出された第２物体とが同一の物体であるか否かを判定する同一判定手段（Ｓ１６０）と、
前記第１物体と前記第２物体とが同一の物体であると判定された同一物体について、前記車両の車幅方向をＸ軸、前記車両の車長方向をＹ軸、としたＸＹ平面におけるＹ座標または前記同一物体までの距離については前記第１物体の検出結果を採用し、前記ＸＹ平面におけるＸ座標または基準方向に対する前記同一物体の方位については前記第２物体の検出結果を採用することによって、前記同一物体の位置を特定する位置特定手段（Ｓ１８０）と、
を備え、
前記位置特定手段は、予め設定された所定の条件に応じて前記Ｘ座標または前記同一物体の方位の何れを採用するかを設定すること
を特徴とする物体検出装置。
請求項１に記載の物体検出装置において、
前記位置特定手段は、前記第１物体までの距離に応じて、前記Ｘ座標または前記同一物体の方位の何れを採用するかを設定すること
を特徴とする物体検出装置。
請求項２に記載の物体検出装置において、
前記位置特定手段は、前記第１物体までの距離が予め設定された距離閾値以上である際に、前記第２物体の方位を用いて前記同一物体の位置を特定すること
を特徴とする物体検出装置。
請求項３に記載の物体検出装置において、
前記位置特定手段は、前記第１物体までの距離が前記距離閾値未満である際に、前記第２物体のＸ座標の絶対値、並びに前記第１物体のＸ座標または距離および前記第２物体の方位を用いて特定した同一物体のＸ座標の絶対値、のより大きなほうを前記同一物体のＸ座標として採用すること
を特徴とする物体検出装置。
請求項１に記載の物体検出装置において、
前記位置特定手段は、前記第２物体のＸ座標の絶対値、並びに前記第１物体のＸ座標または距離および前記第２物体の方位を用いて特定した同一物体のＸ座標の絶対値、のより大きなほうを前記同一物体のＸ座標として採用すること
を特徴とする物体検出装置。